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拆解報(bào)告：安克140W USB PD3.1氮化鎵充電器

2024-11-13

安克推出了旗下首款USB PD3.1充電器，同時(shí)也是氮化鎵充電器。這款充電器支持140W大功率輸出，內(nèi)部搭載氮化鎵HFB架構(gòu)。內(nèi)置創(chuàng)新的堆疊技術(shù)和定制的器件，功率密度大幅提升，體積顯著縮小。

這款140W充電器與之前拆解的全氮化鎵120W三口氮化鎵充電器一樣，采用了相同的英飛凌HFB+iGaN方案，支持寬電壓輸出，無(wú)需內(nèi)置降壓轉(zhuǎn)換電路，輸出效率更高。下面充電頭網(wǎng)就對(duì)安克這款140W全氮化鎵充電器進(jìn)行詳細(xì)拆解，看看內(nèi)部設(shè)計(jì)如何。

此前充電頭網(wǎng)還拆解過(guò)安克全氮化鎵120W充電器、安克100W 2C1A氮化鎵超能充、安克65W 2C1A氮化鎵超能充、安克45W氮化鎵超能充、安克30W氮化鎵超能充等產(chǎn)品，歡迎查閱。

安克140W氮化鎵充電器開箱

安克這款充電器包裝盒除印有ANKER品牌、產(chǎn)品外觀以及賣點(diǎn)外，還有顯眼的USB PD 3.1字樣，表明產(chǎn)品支持最新的PD快充標(biāo)準(zhǔn)。

側(cè)面印有充電器型號(hào)、顏色、重量、輸入輸出參數(shù)等信息。

包裝內(nèi)含充電器、固定膠圈、使用說(shuō)明書以及產(chǎn)品合格證。

這款充電器不例外的也附送了一個(gè)固定膠圈，底部設(shè)有一圈吸盤，可以幫助充電器穩(wěn)定進(jìn)行充電。

充電器采用PC材質(zhì)黑色外殼，表面啞光，輸出端設(shè)有銀色裝飾板，相較家族其它新品，這款外觀更加簡(jiǎn)潔。

機(jī)身正面右上角印有ANKER品牌。

輸入端外殼上印有充電器參數(shù)

型號(hào)：A2341

輸入：100-240V~50/60HZ 2.2A

輸出：5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A （140W Max）

充電器通過(guò)了CCC認(rèn)證。

充電器配備可折疊國(guó)標(biāo)插腳，攜帶方便。

輸出端配備單USB-C接口，安克經(jīng)典的藍(lán)色膠芯。

充電器套上固定膠圈場(chǎng)景一覽。

測(cè)得充電器機(jī)身高度為58.51mm。

寬度為67.72mm。

厚度為31.04mm，算得充電器功率密度約為1.14W/cm3。

和蘋果140W充電器對(duì)比，體積優(yōu)勢(shì)很大。

充電器拿在手上的大小直觀感受。

凈重約為234g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測(cè)得USB-C口支持QC3.0、PD3.1、PPS、Apple2.4A充電協(xié)議。

并且具備5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A五組固定電壓檔位，以及3.3-11V5A一組PPS電壓檔位。額外支持AVS 15-28V可變電壓輸出，輸出功率最大為140W。

使用安克140W氮化鎵充電器給蘋果MacBook Pro充電，測(cè)得功率為27.86V 4.99A 139.11W，成功開啟PD3.1 28V5A快充。

安克140W氮化鎵充電器拆解

看完了安克140W氮化鎵充電器的開箱，尺寸和測(cè)試，下面就對(duì)充電器進(jìn)行拆解，看看用料做工如何。

沿外殼接縫拆開外殼，可以看到充電器內(nèi)部背粉色導(dǎo)熱膠灌封成為一個(gè)整體。

由于內(nèi)部為灌封結(jié)構(gòu)，無(wú)法取出PCBA模塊，使用切割機(jī)切開外殼，取出內(nèi)部PCBA模塊。

交流輸入通過(guò)導(dǎo)線焊接連接到PCBA模塊，折疊插腳貼有麥拉片絕緣。

使用游標(biāo)卡尺測(cè)得PCBA模塊長(zhǎng)度約為53.27mm。

PCBA模塊寬度約為63.65mm。

PCBA模塊厚度約為26.49mm。

交流輸入導(dǎo)線焊接連接到內(nèi)部垂直焊接的小板上。

充電器內(nèi)部PCB焊接多塊小板，小板上焊接元器件，由常規(guī)的平面布局升級(jí)為立體布局，充分利用PCB面積，增加空間利用率并減小體積。

輸出側(cè)濾波電容，諧振電容和高壓濾波電容均纏繞粘貼膠帶絕緣。

PCBA模塊正面一覽，左側(cè)大元件為變壓器，左下角為輸出濾波電容和輸出USB-C母座小板。右上角為輸入保險(xiǎn)絲和EMI濾波電路，下方是PFC升壓電感，右下角為高壓濾波電容。在變壓器和PFC升壓電感中間是濾波電容和PFC升壓整流管。

在PCBA模塊背面，左上角為輸入端整流橋，下方是PFC升壓開關(guān)管。在左下角是HFB混合反激控制器和半橋氮化鎵芯片，右上角是三顆貼片Y電容和兩顆白色光耦。

通過(guò)對(duì)充電器PCBA的觀察發(fā)現(xiàn)，Anke這款140W氮化鎵充電器采用PFC+HFB半橋架構(gòu)設(shè)計(jì)，PFC電路將輸入電壓升壓為HFB半橋電路供電，經(jīng)過(guò)同步整流輸出。輸出電壓由協(xié)議芯片控制調(diào)節(jié)，進(jìn)行寬范圍輸出，同時(shí)協(xié)議芯片還進(jìn)行PFC控制。PFC升壓開關(guān)管采用納微氮化鎵功率芯片，HFB半橋采用英飛凌集成功率級(jí)。下面就從輸入端開始了解整個(gè)充電器的設(shè)計(jì)與用料。

充電器輸入端一覽，兩塊小板分別焊接濾波電容，濾波電感，保險(xiǎn)絲，共模電感和安規(guī)X2電容。

輸入端小板焊接保險(xiǎn)絲，安規(guī)X2電容和共模電感。

在另外一側(cè)還焊接一顆共模電感。

輸入端保險(xiǎn)絲來(lái)自貝特電子，出料號(hào)932，規(guī)格為5A 250V，用于輸入過(guò)流保護(hù)。

共模電感采用漆包線和絕緣線繞制，并打膠固定。

安規(guī)X2電容來(lái)自東莞成希，規(guī)格為0.47μF。

第二顆共模電感特寫，同樣采用漆包線和絕緣線繞制，涂有白色膠水固定。

在第二顆共模電感與整流橋之間貼有青稞紙絕緣。

貼片整流橋特寫。整流橋用于將輸入交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電，整流橋絲印60M。

在背面的對(duì)應(yīng)位置也焊接一顆整流橋，使用兩顆整流橋半橋連接組成全橋，均攤發(fā)熱。

充電器側(cè)面焊接高壓濾波電容，PFC升壓電感和濾波小板。

整流橋輸出的濾波電容和濾波電感焊接在垂直焊接的小板上。

小板背面沒(méi)有元件。

薄膜濾波電容來(lái)自東莞成希，規(guī)格為1μF 450V。

濾波電感采用磁環(huán)繞制。

另一顆濾波電容同樣來(lái)自東莞成希，規(guī)格同樣為1μF 450V。經(jīng)過(guò)濾波電路的直流電進(jìn)入PFC電路升壓。

PFC控制器來(lái)自安森美，型號(hào)NCP1623，其基于創(chuàng)新的 Valley 同步頻率折返（VSFF）方法。VSFF 可在標(biāo)稱負(fù)載和輕負(fù)載條件下最大限度地提高效率，在重載時(shí)運(yùn)行在臨界模式，輕載運(yùn)行在斷續(xù)導(dǎo)通模式，并支持谷底開通以提高效率。

NCP1623支持臨界模式、斷續(xù)導(dǎo)通模式運(yùn)行，谷同步頻率折返可在標(biāo)稱負(fù)載和輕負(fù)載下提升效率，并且可在低開關(guān)頻率下獲得良好的功率因數(shù)。

PFC升壓開關(guān)管采用納微NV6136A，這是一顆高集成的氮化鎵功率芯片，內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器以及高精度無(wú)損耗電流采樣電路，消除取樣電阻的損耗。NV6136A內(nèi)置170mΩ導(dǎo)通電阻，耐壓700V的氮化鎵開關(guān)管，支持2MHz開關(guān)頻率，采用6*8mm QFN封裝，節(jié)省面積。

納微NV6136A資料信息。

充電頭網(wǎng)通過(guò)拆解了解到，納微NV6136A已被安克全氮化鎵120W充電器、iQOO 10 Pro原裝200W氮化鎵超快閃充、聯(lián)想拯救者135W氮化鎵快充、黑鯊120W星流GaN快充、vivo X Fold原裝80W雙C口閃充氮化鎵充電器等知名品牌的數(shù)十款產(chǎn)品采用。

PFC升壓電感采用膠帶嚴(yán)密包裹絕緣。

PFC升壓整流管來(lái)自安森美，型號(hào)MURF860，是一顆8A電流，耐壓600V的超快恢復(fù)二極管，采用TO220FP封裝。

高壓濾波電容來(lái)自永銘，規(guī)格為120μF420V。

初級(jí)控制器來(lái)自英飛凌，型號(hào)為XPDS2201，是一顆數(shù)字混合反激控制器，內(nèi)部集成600V高壓?jiǎn)?dòng)電路和高低側(cè)MOS驅(qū)動(dòng)。采用峰值電流模式控制，用于快速的負(fù)載響應(yīng)。基于輸出電流水平自動(dòng)切換到突發(fā)模式運(yùn)行，支持初級(jí)側(cè)過(guò)電壓保護(hù)，待機(jī)功耗＜75mW，可通過(guò)單引腳UART界面配置參數(shù)，采用PG-DSO-14封裝，外圍元件精簡(jiǎn)。

半橋氮化鎵芯片同樣來(lái)自英飛凌，型號(hào)IGI60F1414A1L，其內(nèi)部集成兩顆140mΩ導(dǎo)阻，耐壓600V的氮化鎵開關(guān)管，以半橋形式連接，并具備獨(dú)立的隔離驅(qū)動(dòng)器。相比兩個(gè)獨(dú)立的氮化鎵開關(guān)管以及驅(qū)動(dòng)器的組合，大大節(jié)省PCB占板面積。IGI60F1414A1L支持400W半橋應(yīng)用，內(nèi)置驅(qū)動(dòng)的氮化鎵器件極大程度的簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，并可針對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行特性優(yōu)化。

英飛凌XPDS2201混合反激控制器搭配IGI60F1414A1L半橋氮化鎵芯片，集成度更高，并且降額使用，溫升更低，打造了更高效的氮化鎵快充解決方案。

為初級(jí)主控芯片供電的濾波電容來(lái)自永銘，規(guī)格為18μF100V。

另外一顆規(guī)格為47μF35V。

拆下電路板正面的直插元器件，在高壓濾波電容下方還焊接初級(jí)電流檢測(cè)電阻。

與變壓器初級(jí)繞組串聯(lián)的諧振電容，規(guī)格為0.47μF 250V。

變壓器特寫，磁芯使用膠帶嚴(yán)密纏繞絕緣，次級(jí)繞組采用多層絕緣線。

兩顆貼片Y電容來(lái)自四川特銳祥科技股份有限公司，具有體積小、重量輕等特色，非常適合應(yīng)用于氮化鎵快充這類高密度電源產(chǎn)品中。料號(hào)為TMY1471K。

特銳祥專注于被動(dòng)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，注冊(cè)資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類：SMD TRX及DIP TY電容器，TRX將致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品類的應(yīng)用，為客戶提供更多的解決方案。

充電頭網(wǎng)了解到，特銳祥貼片Y電容除了被倍思高通QC5認(rèn)證100Ｗ氮化鎵快充、麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級(jí)閃充氮化鎵充電器、聯(lián)想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數(shù)十款大功率充電器使用外，也可應(yīng)用于海陸通、第一衛(wèi)、貝爾金等品牌20W迷你快充上，性能獲得客戶一致認(rèn)可。

另一顆貼片Y電容同樣來(lái)自四川特銳祥科技股份有限公司，料號(hào)為TMY1101K。

兩顆光耦分別用于輸出電壓反饋調(diào)節(jié)和PFC升壓控制，光耦型號(hào)均為CT1018。

另一顆CT1018光耦特寫。

變壓器次級(jí)繞組焊接到垂直焊接的同步整流小板上。

小板正面焊接變壓器次級(jí)繞組，同步整流控制器和同步整流管。

小板背面沒(méi)有焊接元件。

同步整流控制器來(lái)自MPS，絲印IBUJN，實(shí)際型號(hào)為MP6951，為MPS最新推出的一款同步整流控制器，支持DCM，CCM，QR，ZVS工作模式，還支持ACF主動(dòng)鉗位反激和HFB混合反激，工作頻率可達(dá)1MHz，支持驅(qū)動(dòng)氮化鎵同步整流管，支持高側(cè)和低側(cè)應(yīng)用，采用TSOT23-6封裝。

同步整流管來(lái)自英飛凌，型號(hào)BSC0802LS，是一顆耐壓100V的NMOS管，導(dǎo)阻3.4mΩ。

輸出側(cè)焊接兩顆濾波電容，濾波電感和USB-C小板，USB-C接口焊接在小板上。

兩顆輸出濾波電容來(lái)自永銘，均為NPX系列固態(tài)電容，其中一顆規(guī)格為680μF 35V。

另一顆濾波電容規(guī)格為560μF 35V，纏繞膠帶絕緣。

濾波電感采用漆包線并繞，內(nèi)部使用塑料絕緣板并打膠固定。

輸出USB-C母座焊接在垂直焊接的小板上，節(jié)省空間。小板正面還焊接一顆VBUS開關(guān)管。

小板背面焊接一顆協(xié)議芯片，電流取樣電阻和用于靜電保護(hù)的ESD二極管。

USB PD協(xié)議芯片來(lái)自偉詮，型號(hào)WT6676F，是一顆支持USB PD3.1的協(xié)議芯片，支持36V輸出電壓，支持可編程的恒壓恒流控制，內(nèi)部集成低側(cè)電流采樣放大器，支持線損補(bǔ)償。WT6676F支持可編程的保護(hù)功能，支持過(guò)壓、欠壓、過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)。

芯片內(nèi)置10位ADC用于電壓和電流檢測(cè)，芯片內(nèi)置NMOS負(fù)載開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)置輸出放電管，內(nèi)置供電穩(wěn)壓，支持PFC控制，支持節(jié)能模式，輸入電壓可達(dá)45V，采用QFN-16封裝。在芯片右側(cè)焊接一顆熱敏電阻，用于檢測(cè)充電器內(nèi)部溫度，進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。

輸出VBUS開關(guān)管來(lái)自AOS萬(wàn)代，型號(hào)AONR66406，是一顆耐壓40V的NMOS，導(dǎo)阻5mΩ，采用DFN3*3封裝。

USB-C母座特寫，采用過(guò)孔焊接固定，藍(lán)色膠芯不露銅。

全部拆解一覽，來(lái)張全家福。

充電頭網(wǎng)拆解總結(jié)

Anker最新推出的全氮化鎵140W充電器具備強(qiáng)悍的輸出性能，兼容QC、PD、PPS主流快充協(xié)議，能夠滿足MacBook Pro 2021筆記本使用，可獲得與原裝充電器相同的快充體驗(yàn)。內(nèi)部采用PFC+HFB電路架構(gòu)，具有高性能小體積優(yōu)勢(shì)。

其中PFC升壓控制器采用安森美NCP1623，搭配納微氮化鎵功率芯片NV6136A，HFB半橋采用英飛凌XDPS2201混合反激控制器搭配IGI60F1414A1L半橋氮化鎵芯片組成，為氮化鎵快充提供集成度更高，體積更小，能效更高的解決方案。

輸出協(xié)議芯片采用偉詮WT6676F，支持3.3V~45V寬工作電壓范圍，支持USB PD 3.1 SPR 和EPR36V 規(guī)范，接口豐富，支持過(guò)熱保護(hù)和PFC控制。充電器內(nèi)部采用多塊PCB焊接組合，并采用導(dǎo)熱膠灌封工藝，增強(qiáng)散熱性能，提升機(jī)械強(qiáng)度和耐候性，充分利用空間，縮小充電器體積。