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拆解報(bào)告：L Lab愛蘭博140W 2C1A氮化鎵充電器

2024-11-20

自從蘋果推出了支持USB PD3.1快充的筆記本以來，將100W的充電功率上限提升到140W，縮短了充電時(shí)間，為PD快充的大功率應(yīng)用鋪開了道路。目前已經(jīng)有支持USB PD3.1的移動電源和充電器面世，為消費(fèi)者帶來更多選擇。

L Lab愛蘭博推出了一款內(nèi)置氮化鎵器件的USB PD3.1充電器，支持140W輸出功率。充電器具備2C1A三個(gè)接口，兩個(gè)C口支持盲插，輸出功率為140W，雙口同時(shí)輸出時(shí)可作為兩個(gè)65W充電器使用，更大功率更多從容。下面充電頭網(wǎng)就帶來這款電源的拆解，看看內(nèi)部是如何設(shè)計(jì)的。

此前充電頭網(wǎng)還拆解過愛蘭博30W Super GaN快充充電器、愛蘭博10000mAh二合一60W氮化鎵快充等產(chǎn)品，歡迎查閱。

愛蘭博140W氮化鎵快充外觀

充電器采用PC防火材質(zhì)白色外殼，各面全部磨砂處理，可以有效抗指紋，機(jī)身通體白色顯得十分簡潔。

機(jī)身正面印有140W PD3.0以及GaN USB-C PD Charger。

機(jī)身一側(cè)印有充電器參數(shù)

型號：PST-140UC2-LB

輸入：AC110-240V~50/60Hz

單口輸出：

USB-C1/C2：5-11V4.05A、5/9/12/15V3A、20V5A、28V5A（140W Max）

雙口輸出：

USB-C1/C2：5/9/12/15V3A、20V3.25A

三口輸出：

USB-C1：5/9/12/15V3A、20V3.25A

USB-C2：5/9/12/15V3A、20V2.25A

USB-A：5V3A、9V2A、12V1.5A

總輸出：140W Max

充電器已經(jīng)通過了CCC、CE、FCC、ETL認(rèn)證，以及VI級能效認(rèn)證。

充電器配備可折疊美規(guī)插腳，攜帶方便。

輸出端配備2C1A三個(gè)USB接口，均為黑色膠芯。

測得充電器機(jī)身高度為63.91mm。

寬度為79.48mm。

厚度為31.8mm。

和蘋果140W充電器對比，整體體積小很多。

拿在手上的大小直觀感受。

充電器凈重約為263g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C1口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、PD3.1、PPS、QC4+、Apple 2.4A、Samsung 5V2A充電協(xié)議。

并且具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六組固定電壓檔位，以及3.3-11V4.05A一組PPS電壓檔位。

測得USB-C2口兼容協(xié)議和USB-C1口的一樣。

PDO報(bào)文也相同，兩個(gè)C口單口輸出性能相同，支持功率盲插使用方便。

測得USB-A口支持FCP、AFC、QC3+、Apple2.4A充電協(xié)議。

愛蘭博140W氮化鎵快充拆解

看完了愛蘭博140W氮化鎵充電器的外觀，體積以及輸出協(xié)議后，下面就對充電器進(jìn)行拆解。據(jù)悉，此產(chǎn)品具有多項(xiàng)獨(dú)特的發(fā)明及實(shí)用新型專利電路，我們將通過拆解來一探究竟。

沿折疊插腳側(cè)拆開外殼，內(nèi)部PCBA模塊粘貼導(dǎo)熱墊，并涂膠散熱。

抽出PCBA模塊，模塊被散熱片包裹，均勻散熱。

散熱片對應(yīng)輸入側(cè)高壓元件的位置粘貼膠帶絕緣。

模塊背面固定散熱片，散熱片與PCB之間填充有導(dǎo)熱墊，側(cè)面粘貼的導(dǎo)熱墊來自漢宇熱能。

使用游標(biāo)卡尺測得PCBA模塊長度約為58.74mm。

寬度約為73.69mm。

厚度約為26.55mm。

拆下PCBA模塊包裹的散熱片，電路板與散熱片之間的空隙全部采用淺綠色導(dǎo)熱墊填充。

另外一面粘貼灰色導(dǎo)熱墊。其中初次級PCB之間采用麥拉片隔離絕緣，并打膠填充加固。

充電器中PCBA模塊采用多張PCB組合焊接，充分利用空間。其中上面一塊PCB用于LLC電源轉(zhuǎn)換，焊接控制器和LLC開關(guān)管。

下面的PCB則焊接整流橋，PFC升壓電路以及同步整流電路，并焊接降壓小板用于USB-C接口輸出。

側(cè)面小板焊接降壓電感和輸出濾波電容，由多塊小板焊接組合而成，提高強(qiáng)度并契合外殼設(shè)計(jì)。

充電器內(nèi)部采用多塊PCB焊接連接組成，在PCB圍成的空間內(nèi)部放置變壓器，電容等元件，充分利用內(nèi)部空間。

將充電器PCBA模塊全部拆分，通過對PCBA模塊的觀察發(fā)現(xiàn)，L Lab愛蘭博這款氮化鎵充電器采用PFC+LLC架構(gòu)，固定輸出電壓，輸出電壓由協(xié)議芯片控制同步降壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)輸出。充電器內(nèi)置MPS二合一控制器，PFC開關(guān)管與LLC開關(guān)管均來自英諾賽科，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。

跟此前拆解的L Lab愛蘭博的其他產(chǎn)品，這款140W也是具備了愛蘭博設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的特色。上圖的輸出板，完全通過模擬電路來搭建，實(shí)現(xiàn)了PFC+LLC聯(lián)動調(diào)節(jié)， 20-28V任意電壓線性直通。得益于這個(gè)獨(dú)特的電路設(shè)計(jì)，在多口輸出的同類型產(chǎn)品中，具有相當(dāng)可觀的系統(tǒng)效率優(yōu)勢。在100V輸入，雙口輸出，老化條件下，此產(chǎn)品滿載效率有2%的優(yōu)勢，達(dá)到93%。在單口滿載老化條件下，表面溫度比同類型產(chǎn)品低6-15°C。

據(jù)了解，這一電路已申請發(fā)明專利。

充電器輸入端一覽，焊接保險(xiǎn)絲，壓敏電阻，安規(guī)X2電容，共模電感，整流橋和薄膜電容等器件。

輸入端保險(xiǎn)絲來自貝特電子，出料號936，規(guī)格為5A 250V，用于輸入過流保護(hù)。

輸入端壓敏電阻特寫，引腳外套熱縮管絕緣。

安規(guī)X2電容來自DGCX東莞成希，規(guī)格為0.33μF。

共模電感采用磁環(huán)繞制，外套熱縮管絕緣。

充電器PCBA背面焊接兩顆整流橋，整流橋?yàn)榘霕蜻B接，均攤發(fā)熱。整流橋絲印R8M，為貼片焊接。

兩顆薄膜濾波電容規(guī)格為0.82μF 450V。

濾波電感采用磁環(huán)繞制，外套熱縮管絕緣。

另一顆薄膜濾波電容規(guī)格為0.33μF 450V。

這款電源的主控芯片采用MPS HR1211，是一顆多模式PFC和電流模式LLC二合一控制器，將傳統(tǒng)芯片方案需要2-3顆芯片才能實(shí)現(xiàn)的功能集成在一顆芯片內(nèi)部，PFC控制器支持CCM和DCM工作模式。

HR1211采用數(shù)字控制內(nèi)核，支持高壓啟動和智能X電容放電，PFC級支持最高250KHz工作頻率，LLC級內(nèi)置600V半橋驅(qū)動器，內(nèi)部集成自舉二極管，工作頻率高達(dá)500KHz，支持豐富的保護(hù)功能。

PFC升壓開關(guān)管來自英諾賽科，型號為INN650D150A，是一顆耐壓650V的氮化鎵高壓單管，瞬態(tài)耐壓750V，導(dǎo)阻150mΩ，采用DFN8*8封裝。INN650D150A支持超高開關(guān)頻率，無反向恢復(fù)電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用要求，內(nèi)置ESD保護(hù)，符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規(guī)。

INN650D150A支持AC-DC，DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用，支持圖騰柱PFC應(yīng)用，支持電池快充，高功率密度和高能效轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

用于檢測PFC開關(guān)管電流的取樣電阻，絲印R050，為50mΩ。

PFC升壓電感采用膠帶嚴(yán)密纏繞絕緣。

PFC升壓開關(guān)管來自億源半導(dǎo)體，型號為CDM0D04065N6，是一顆耐壓650V的碳化硅二極管，采用DFN5*6封裝。

高壓濾波電解電容來自永銘，規(guī)格為15μF550V，四顆并聯(lián)容量共60μF。

LLC半橋的兩顆氮化鎵開關(guān)管采用英諾賽科INN650DA260A，這是一顆高性價(jià)比、耐壓650V的氮化鎵高壓單管，瞬態(tài)耐壓750V，得益于工藝改進(jìn)，相比英諾賽科之前的氮化鎵器件，性能有明顯的提升，適用于65-120W的反激架構(gòu)，120-200W的LLC架構(gòu)。

INN650DA260A支持超高開關(guān)頻率，無反向恢復(fù)電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用要求，內(nèi)置ESD保護(hù)，符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規(guī)。

充電頭網(wǎng)拆解了解到，英諾賽科氮化鎵功率開關(guān)管還有INN650DA02、INN650DA04等型號，并被SPRUCE 140W 3C1A無線充二合一充電座、安述240W氮化鎵+碳化硅適配器、QCY 65W 2C1A氮化鎵快充、聯(lián)想小新100W雙C口氮化鎵快充、努比亞120W 2C1A三口氮化鎵快充、紅魔手機(jī)6 Pro標(biāo)配120W PD氮化鎵快充、REMAX 100W氮化鎵充電器、摩米士100W 2A2C氮化鎵快充、魅族65W氮化鎵充電器等多款產(chǎn)品采用，芯片質(zhì)量獲得市場認(rèn)可。

LLC諧振電感特寫。

LLC諧振電容規(guī)格為0.015μF 630V，為CBB21金屬化聚丙烯電容。

LLC變壓器特寫，次級繞組采用多層絕緣線繞制。

貼片Y電容來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。料號為TMY1102M。

特銳祥專注于被動元器件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，注冊資本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。

另一顆特銳祥貼片Y電容料號為TMY1471K。

1007光耦用于輸出電壓反饋。

輸出同步整流芯片來自MPS，型號MP6924A，是一顆LLC同步整流控制器，MP6924A內(nèi)部集成了兩個(gè)同步整流控制器，分別用于LLC兩個(gè)次級線圈輸出的整流應(yīng)用，適用于LLC轉(zhuǎn)換器同步整流應(yīng)用?？梢怨?jié)省一顆控制器，精簡次級電路設(shè)計(jì)，并具有更強(qiáng)的抗干擾度和快速關(guān)斷功能，可兼容CCM/DCM模式。同時(shí)支持4.2-35V寬范圍工作電壓，可以適用于USB PD3.1快充140W電源設(shè)計(jì)。

同步整流管來自恒泰柯，型號HGN046NE6AL，是一顆耐壓65V的NMOS，導(dǎo)阻為3.8mΩ，采用DFN5*6封裝。使用兩顆用于LLC同步整流。

兩顆輸出濾波固態(tài)電容來自云星，規(guī)格為680μF 35V，兩顆并聯(lián)。

USB-C降壓小板正面焊接兩顆磁環(huán)降壓電感和三顆濾波電容。

USB-C降壓小板背面焊接協(xié)議芯片，同步降壓轉(zhuǎn)換器，VBUS開關(guān)管和電容等元件。

協(xié)議芯片采用英集芯IP2738，三個(gè)接口輸出均由其控制。IP2738是一顆雙路協(xié)議芯片，支持雙口18-140W快充應(yīng)用，具備獨(dú)立的反饋控制，具備獨(dú)立的USB PD控制，相當(dāng)于兩顆IP2736整合到一顆芯片內(nèi)部，快充規(guī)格與IP2736相同。支持USB PD3.1 28V EPR檔位，并支持PD3.0/PPS等豐富全面的快充協(xié)議，兼容性非常好。

英集芯IP2738內(nèi)置四路獨(dú)立的NMOS驅(qū)動，可用于多個(gè)接口輸出控制，控制多個(gè)VBUS開關(guān)管進(jìn)行輸出端口切換以及兩路電源并聯(lián)控制，并且支持雙路獨(dú)立的過流、過壓以及短路保護(hù)，確保使用安全。

充電頭網(wǎng)了解到，英集芯的其它系列快充芯片已被小米、華為、三星等大品牌的產(chǎn)品使用，性能質(zhì)量獲得客戶的高度認(rèn)可。

兩個(gè)USB-C口降壓電路完全相同，節(jié)省篇幅選取一路進(jìn)行介紹。

用于USB輸出的降壓芯片采用芯潭微NDP1460QB，是一顆38V輸入電壓，6A連續(xù)輸出電流的同步降壓轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置14mΩ同步降壓管，支持雙路恒壓恒流控制，內(nèi)置補(bǔ)償元件，采用散熱增強(qiáng)的QFN5*5封裝。

降壓電感采用磁環(huán)繞制，外套熱縮管絕緣。

輸出濾波固態(tài)電容來自云星，規(guī)格為100μF 35V。

輸出VBUS開關(guān)管來自威兆半導(dǎo)體，型號VS4620GEMC，是一顆耐壓40V的NMOS，導(dǎo)阻6.4mΩ，采用PDFN3333封裝。

威兆半導(dǎo)體 VS4620GEMC 詳細(xì)資料。

輸出USB-C母座焊接在垂直小板上，母座為過孔焊接。

USB-A口降壓芯片采用英集芯IP6525S，是一顆集成同步開關(guān)的降壓轉(zhuǎn)換器，支持多種快充協(xié)議，支持車載充電器，快充適配器和排插應(yīng)用。芯片內(nèi)置功率管，支持32V電壓輸入，支持22.5W快充輸出。

英集芯 IP6525S 詳細(xì)資料。

輸入濾波固態(tài)電容來自云星，規(guī)格為100μF 35V。

降壓電感外套熱縮管絕緣。

全部拆解一覽，來張全家福。

充電頭網(wǎng)拆解總結(jié)

L Lab愛蘭博推出的這款USB PD3.1充電器獨(dú)具特點(diǎn)，其標(biāo)志性的模擬電路搭建設(shè)計(jì)，專利雙電壓雙口直通電路在PD3.0, PD3.1高功率條件下，皆能實(shí)現(xiàn)高效率以及溫度優(yōu)勢，且僅使用了通用器件，使其在市面上具備相當(dāng)?shù)母偁巸?yōu)勢。充電器具備2C1A三個(gè)輸出接口，其中兩個(gè)USB-C口支持盲插，均可輸出140W功率，并支持功率自動分配(65W+65W同時(shí)輸出)，滿足兩臺筆記本同時(shí)充電使用。USB-A口支持快充，對傳統(tǒng)老式手機(jī)的快充支持也不錯(cuò)。

充電頭網(wǎng)通過拆解了解到，L Lab愛蘭博這款充電器采用多塊PCB組合焊接設(shè)計(jì)，一方面將發(fā)熱元件分散布置，避免局部積熱，另外一方面充分利用內(nèi)部空間，減小大功率充電器的體積。充電器內(nèi)部PCBA模塊采用散熱片包裹散熱，內(nèi)部使用導(dǎo)熱墊填充，充分散熱。

電源內(nèi)部采用MPS HR1211二合一控制器進(jìn)行PFC+LLC控制。其中PFC運(yùn)行在CCM模式下，升壓開關(guān)管采用英諾賽科INN650D150A，碳化硅二極管采用億源CDM0D04065N6。LLC開關(guān)管采用英諾賽科INN650DA260A。同步整流使用MPS MP6924A搭配恒泰柯HGN046NE6AL。

輸出降壓部分采用英集芯IP2738搭配兩顆芯潭微NDP1460QB組成，用于兩路USB-C接口輸出，USB-A接口采用英集芯IP6525S進(jìn)行降壓。電源初級濾波電容來自永銘，輸出濾波電容來自云星。內(nèi)部設(shè)計(jì)緊湊，做工扎實(shí)。