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静悄悄的进化 — 华为 65W PD 笔记本电源新机一瞥

2020/07/17
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以人类极其有限的认知能力来看,世界的变化常常都是静悄悄的。

地球上的各个大陆一直都在慢慢漂移,这在我们看来就是一件天长地久的事,似乎与我们的生活一点关系都没有。但在实际上,由于大陆板块的运动挤压,青藏高原一直在悄悄隆起,它的最高处的 8848 米实际上是一直在变化的,四川盆地周围反复发生的地震也是这种造山运动的结果,而我们普通人也只有等到这种山崩地裂的时候才能深切地感受到自然力量的伟大和残酷。

从公司命运的角度来看,假如没有预防为主的思想,没有备胎计划,特朗普的华为禁令一定会取得非常好的效果,国人的自信心也不可能在几天内就发生根本性的变化,我们的民族复兴之路将会更难走,即使想要完全自立也需要进行一场时间更久的抗战才行。

说起华为,必须得说一说我拆解过的第一款产品——华为 65W PD 电源,下面是去年发的链接,咱们可以一起先来回顾一下。

华为 65W PD 电源鉴赏

这篇文章发表已经快有一年半了,而现在的产品更新速度又非常快,那么这款电源的命运到底是怎样的呢?它还保持着它原有的生命力吗?带着这种担心的我们欣喜地发现,它不仅没有过时,而且还变成了最新发布的华为 Matebook D 和荣耀 Magicbook 笔记本电脑的标配电源,同时其设计也已经得到了更新,拥有了全新的生命,现在就让我们一起来看看它最新的状况吧!

从外观看,它还是老样子,连规格都没有什么变化:

它的内核似乎也是老样子,所以在同事把样机送给我的时候问我要不要把变压器拆下来,我毫不犹豫地说“要”,结果它就变成了这个样子:

变压器是拆下来了,可是它的支架已经受到了损伤,因为同事不想把安装插座的女儿板取下来,这样就不得不将支撑女儿板的部分直接切掉,连带着的隔离部分也一起受损消失了。
取下了变压器,好处是可以直接看到主板上的协议控制芯片,下图是这个部分的细节:

协议控制器是新的型号,从原来的 RT7207D 变成了 RT7207K,这意味着它的内存更大,可以有更宽的工作电压范围,输出总线上的阻断开关也从 P-MOSFET 变成了 N-MOSFET。阻断开关位于女儿板上,而女儿板并没有拆下来,我们只能倾斜着去看它,可是这也没有多大的意义,我们还是直接看原理图吧,这样要远比看实物来得容易。

这是 RT7207K 的简化原理图,它在应用上和 RT7207D 的差异在下面的比较图中可以被明显地识别出来。

RT7207D 和 RT7207K 的核心都是 ARM 处理器,它们所使用的存储器也内嵌其中。这种使用可编程处理器的产品有个巨大的好处,只要改变它的内存代码就可以改变它的功用,产品升级换代是相对容易的事情,外人看外观却很难分辨,所以这种改变实际上是静悄悄地进行的。

RT7207K 的内存更大了,那么从软件的层面来看这款机子的新的改变是什么呢?它新增了对 SCP 协议的支持,也就是说它可以为我正在使用的 P30 Pro 以及 Mate30 Pro 等手机做超级快充了。

从对 PD 协议的支持扩展到对 SCP 协议的支持,这种改变的实现并不容易。当同时支持 PD 协议和 SCP 协议的电源和手机连接起来以后,PD 协议会被优先实施,当它们发现双方都支持 SCP 协议以后会把 PD 协议的实施停下来,转而实施 SCP 协议,这既需要硬件的配合,也需要软件的配合,而且这种改变需要在电源端和负载端同时实施。华为将自己的手机和电源都进行了这样的改造,使得它们都具有了极其广泛的适应性,电源可以与各种设备配合,手机也可以与各种电源配合,了解这种特性的我也正是这样来使用它们的,从不担心走到哪里会不能给手机充电,给我的生活带来了极大的便利。

让一次充电过程所实施的协议在 PD 和 SCP 之间进行转换,这会在手机所显示的充电状态上展现出来,这是已经被我在使用过程中注意到了的。当 PD 协议被实施的时候,手机屏幕上会显示一大一小两个闪电符号的快充标识并用文字说明“正在快速充电”,等到再过几秒钟开始实施SCP 协议的时候,双闪电的超级快充标识和“超级快充”的文字说明便显示了出来,而这时候的电池电量状态已经发生了明显的变化,可见其充电速度确实是很快的,这个过程可以从我截取的两张图的差异里看出来。

将这款输出功率可达 65W 的电源用于支持 10V4A 超级快充的手机充电会达成怎样的快充效果呢?下图大概可以提供一种直观的感受:

图中的横坐标是时间,单位为分钟;纵坐标是手机电池充满的比例,两条曲线分别属于 Mate30 Pro 和 P30 Pro。由图可知,只需要 30 分钟,P30 Pro 可以充足到 70%,Mate30 Pro 可以充足到 64%,这个表现是相当亮丽的。

P30 Pro 原配的 40W 超级充电源使用的是 USB A 型接口,它可以 10V4A 的规格进行超级快充。65W PD 电源虽然可以输出 65W 功率,这并不意味着它给 P30 Pro 做超级快充时也会以 10V4A 的规格进行 40W 超级快充,这是因为它使用的是 USB C 型接口,连接 P30 Pro 时需要使用 C to C 电缆。按照华为手机所实施的安全限制,当使用非标配的 A to C 型电缆对其进行充电时,容许的电流不能超过 3A,所以当我们使用这台电源为 P30 Pro 充电时,实际能够实施的超级快充规格便是 10V3A,这个速度会比 10V4A 的速度稍微慢一点,但是由于没有超级快充时间上的限制(咱们前面的文章谈过这个问题,见《最新华为 40W 超级充电器的性能表现》),所以它在实际体验上的充电速度与采用 40W 超级快充相比是很难感觉到差异的。

华为的 Mate X 需要以 55W 的功率进行快速充电,这款 65W 电源与之配合时所使用的规格是 20V2.75A,与标配电源的充电规格相同。

从协议实施的路径上来看,PD 协议是通过 CC 线传输的,SCP 协议是通过 DP/DM 线传输的,既然这款电源已经用上 DP/DM 线了,通过这条线路传输的其他协议是否也能得到支持呢?答案是肯定的,它还支持 USB BC1.2 规范,支持 QC 快充应用。有了这样的能力,你几乎不用担心自己拥有的是什么神机了,只要拥有这款电源,充电问题就一定可以解决。
前面述及的这款电源的改变都是关于协议的,属于内核的变化,下面谈及的改变则与使用者的体验有关,是华为人对消费者的关怀的一种体现。

当你将自己的设备连接充电器进行充电并同时使用它的时候,电力供应系统、充电器、用电设备以及你和大地之间便形成了一个可以流过电流的环路。由于充电器中使用了具有隔离能力的变压器,50Hz 或 60Hz 的工频电流是很难流过这个环路的,但这并不妨碍高频信号流经这个环路,所以我们在使用通电设备的某些时候会有被磁铁吸住般麻麻的感觉。我的这种体验在刚参加工作的前十几年里有很深的体会,因为那时需要经常调试各种设备,而这些设备需要使用电缆进行各种各样的连接,插拔的时候如果接触到电缆中的插针就会常常有明显的麻手感,所以我们在操作程序上就要求必须在断电的情况下才能动连接器,当时这样规定的目的是为了避免伤害接口电路,还没有升级到对人体感受的关怀上来。我的另一种体验是在使用一种日本产的示波器时发生的,它的某些旋钮常常让我的手指有刺痛的感觉产生,这也是相同的环路电流在起作用,只是这种感觉更强烈一些。

上面提及的这种电流,当它很小的时候给人的感觉是个体验问题,当它大了以后就可能是个安全问题。为了避免安全问题的发生,国际、国内的标准都有相关的限制性规定,下图所示的内容来自我们的国家标准:

按照标准的要求,不同种类电器设备的漏电流限制值是不一样的,我们使用的手机充电器属于“未连接到保护接地的可触及的零部件和电路”,它所对应的漏电流限制值是 0.25mA。0.25mA 以下的电流流过人体会产生什么样的影响呢?我没有做过具体的测试,所以无法分享自己的经验,我们可以肯定这种符合国家标准的状态不会存在任何安全风险,但对使用者的体验会发生一定的影响,而这是因人而异的,因为每个人的敏感度都是很独特的。据说有人会在 0.25mA 电流下产生一种被吸住的奇怪感觉,有的人则可能会感觉很舒服,这让我想起了针灸中的电针疗法,其中使用的流过人体的电流是可以调节的,不同情况下会有不同的参数,甚至其输出波形也可以一起调整,不同的设置会带来不同的治疗效果,因而可以针对不同的病症进行有针对性的治疗。作为普通的电子设备,手机电源显然不适合被当作医疗设备来使用,将它产生的可能流过人体的漏电流降到最小是最佳的选择,因为它不对人体产生不必要的影响便是其本分。业界的手机厂商通常都把手机充电器的这种漏电流限制在 20µA 以下,而大多数使用两芯插脚的笔记本电脑电源则大概处于更大的几十到 250µA (即 0.25mA ) 的水平。

从使用率的角度来看,手机在充电时很少被人使用,笔记本电脑则大多处于边充电、边使用的状态,所以笔记本电脑的漏电流更容易影响人的体验,而实际的漏电流指标则是笔记本电脑的大多比较宽松,这实在是有点不合理的,因为这样的结果就可能是对使用者的影响更大了。

所有的交流电源都存在漏电流,无法彻底消除,这是因为电源中总有寄生电容和 Y 电容等跨接在变压器两侧,高频信号通过这些电容形成漏电流。寄生电容占比小而且无法彻底消除,Y 电容是形成漏电流的最主要因素,其作用是减小初级侧的主开关和次级侧的整流开关在切换过程中形成的高频振荡信号沿各种环路流动形成的共模信号,从而使电源能满足 EMC 标准的要求。笔记本电源的漏电流相对较大,是因为电源功率越大则噪声越大,需要越大的 Y 电容来滤波。

市场上各种 PD 电源所使用的 Y 电容大小是怎样的呢?充电头网对此曾经有个统计,我把其中功率介于 60W~66W 的部分电源的相关数据摘录于此做个对照:

表中所列的 Apple 产品使用了三只 471 电容,其中两只并联以后放在 AC 输入端,另一只位于初、次级之间,咱们把它当作两只并联来看。此清单中最小的 Y 电容是 235PF,来自华为 65W 电源,我估计就是我们去年拆过的这一款旧机,而现在经过改进后的新机里的 Y 电容已经变成了两只 221 串联,实际容量即 110PF,达到了更小的电容量,而它的漏电流已经降到了 15µA 以下,也是业界的最小值,创造了一个新的纪录,说明秉持以客户为中心理念的华为人在追求更佳用户体验的路上一直在默默前进。

将 Y 电容降到最小化,对共模信号的短路效果自然会变差,这自然是增加了 EMC 设计的难度,需要从变压器设计以及控制芯片的设计上进行改进来予以弥补。经过观察,我们发现这款新机的变压器是经过重新设计的,虽然它的外观几乎还是老样子。其变化是如何发生的?其中又包含着什么门道?我这个门外汉还是不要瞎猜的好,留给真正的专家们去探讨可能更合适。

最后还需要补充一点信息,虽然在我的文章中都把华为这台电源称为 PD 电源,但实际上华为人从未这样称呼过它,他们似乎更愿意将其称为使用 USB Type-C 接口的电源,但毫无疑问的是,它执行的是 PD 协议,同时,华为人又在新的设计中加入了对 SCP 协议的支持,从而使其具有了更广泛的适应性,还同时改善了使用者的触摸体验。那么,你觉得应该把这台电源称为什么电源呢?

PS:当我准备写作这篇文章的时候,我的同事在交给我样机的同时说了一句话:“这台机子就留给你自己用了。”这实在是一项没有想到的福利啊,心中瞬间就升起了一点幸福感,我的 P30 Pro 有了新的伴侣,但这又让我升起了新的想法,因为我的笔记本电脑还是老式的,与之根本无法相配,外出的时候仍然要带两个不同的适配器,难道我要考虑弄一台新的华为笔电 Matebook D 或是荣耀 Magicbook 来为自己减负?一丝新的渴望似乎已经升起,可那毕竟也是一笔开销啊!我得仔细掂量掂量,先让我就这么慢慢地看着它吧,未来的事让未来去做主,先把现在的事情做好再说。

转载自RichtekTechnology。

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华为创立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。目前华为约有19.7万员工,业务遍及170多个国家和地区,服务全球30多亿人口。华为致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界:让无处不在的联接,成为人人平等的权利,成为智能世界的前提和基础;为世界提供最强算力,让云无处不在,让智能无所不及;所有的行业和组织,因强大的数字平台而变得敏捷、高效、生机勃勃;通过AI重新定义体验,让消费者在家居、出行、办公、影音娱乐、运动健康等全场景获得极致的个性化智慧体验。

华为创立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。目前华为约有19.7万员工,业务遍及170多个国家和地区,服务全球30多亿人口。华为致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界:让无处不在的联接,成为人人平等的权利,成为智能世界的前提和基础;为世界提供最强算力,让云无处不在,让智能无所不及;所有的行业和组织,因强大的数字平台而变得敏捷、高效、生机勃勃;通过AI重新定义体验,让消费者在家居、出行、办公、影音娱乐、运动健康等全场景获得极致的个性化智慧体验。收起

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