拆解基于氮化镓MOS管的充电方案:分析电路方案设计为何能如此简单
发布时间:2019-09-09
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拆解基于氮化镓MOS管的充电方案:分析电路方案设计为何能如此简单
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氮化镓因为全新的半导体材料而广受关注,认为这是21世纪前实用的技术之一,目前市面上也陆续出现了基于氮化镓MOS管的充电方案,本次就拆解一个RAVPower 61W氮化镓PD充电器。

沿着充电器外壳的装配缝隙将其打开,常见的超声波焊接工艺,打开外壳不太费劲,基本可以无损拆解。

内部PCBA模块通过两根导线连接插脚取电,正面有金属导热片使用马拉胶带包裹绝缘;并且边缘焊接了一根导线进行接地处理;输入端设有滤波、EMI消除等元器件。

输入端延时保险丝来自东莞市诚润电子科技有限公司,规格3.15A 250V。

容量为0.33μ

 

输入端设有共模电感,消除因氮化镓功率器件高频开关产生的EMI电磁干扰。

初级滤波采用四颗AiSHi艾华的铝电解电容,其中一个体积较大,规格为400V 27μF。

另外三颗规格相同,均为400V 22μF。此外,旁边还有一个PWM芯片供电电容。

来自常州华威电子有限公司的PWM芯片供电电容品牌,规格为100V 10μF。

变压器使用马拉胶带包裹,并贴有丝印编码。

来自JNC东莞嘉耐电子有限公司的Y电容,置于初级和次级之间,用于输出抗干扰。

次级侧USB-C接口使用协议小板焊接,旁边设置了两颗固态电容用于输出滤波,其中一个规格为680μF 25V。

另一颗规格为100μF 25V。

USB-C接口的协议芯片采用伟诠WT6636F。充电头网了解到,伟诠WT6636F是一颗通过USB-IF协会USB PD3.0(PPS)认证的协议芯片(TID号:1080018),此前已被联想thinkplus USB PD充电器采用。

USB-C接口输出VBUS开关管,来自锐骏半导体,型号为RU3089M。

锐骏RU3089M详细规格资料。

PCBA背面为贴片元器件,贴有导热垫+金属导热片,以便将热量均匀扩散,避免充电器使用过程中出现局部过热。

背面的金属导热片同样也有接地处理,电路设计非常简洁,初级和次级之间采用镂空并加绝档板处理。

置于初级和次级之间的主控芯片来自PI,型号为SC1933C,该芯片内置GaN功率器件,属于PI的PowiGaN系列,也是PI推出的首款GaN电源产品。得益于氮化镓功率器件高频率低损耗的优势,能够提高充电器的功率密度,减小体积和重量,更加便于携带。

PI SC1933C无需外围元件即可提供精确的恒压/恒流/恒功率,并轻松与接快充协议接口IC协同工作,因此适用于高效率反激式设计。充电头网了解到,该芯片此前已被ANKER 30W GaN氮化镓充电器和ANKER 60W氮化镓双USB-C口充电器采用。

次级同步整流MOS管来自恒泰柯半导体,型号HGN052N10SL,由PI SC1933C控制。

恒泰柯HGN052N10SL详细规格资料。

输入端整流桥。到此充电器全部拆解完毕。

总结

RAVPower这款氮化镓快充充电器给人最深的感受便是体积非常小巧,几乎只有苹果61W快充充电器体积的二分之一左右。同时通过测试,我们了解到这款充电器除了支持PD快充之外,还支持APPLE2.4A、DCP协议以及QC 2.0、QC 3.0快充协议,可适配手机等移动设备快充。

拆解了解到,这款充电器内部电路设计非常简洁,这也得益于采用了PI PowiGaN控制芯片,集成PWM控制器、氮化镓功率MOS、次级同步整流控制器等,并且省略了常见的光耦反馈元件。次级侧采用恒泰科低压MOS同步整流,协议识别则选用了伟诠WT6636F。除了用料讲究之外,充电器内部PCBA正反两侧均采用了导热板设计,避免充电器在长时间大功率输出时出现局部过热,提升用户使用体验。

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