拆解報告：安克140W USB PD3.1氮化鎵充電器

2024-09-15

安克推出了旗下首款USB PD3.1充電器，同時也是氮化鎵充電器。這款充電器支持140W大功率輸出，內(nèi)部搭載氮化鎵HFB架構。內(nèi)置創(chuàng)新的堆疊技術和定制的器件，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，無需內(nèi)置降壓轉換電路，輸出效率更高。下面充電頭網(wǎng)就對安克這款140W全氮化鎵充電器進行詳細拆解，看看內(nèi)部設計如何。

此前充電頭網(wǎng)還拆解過安克全氮化鎵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快充標準。

側面印有充電器型號、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固定膠圈，底部設有一圈吸盤，可以幫助充電器穩(wěn)定進行充電。

充電器采用PC材質黑色外殼，表面啞光，輸出端設有銀色裝飾板，相較家族其它新品，這款外觀更加簡潔。

機身正面右上角印有ANKER品牌。

輸入端外殼上印有充電器參數(shù)

型號：A2341

輸入：100-240V~50/60HZ 2.2A

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

充電器通過了CCC認證。

充電器配備可折疊國標插腳，攜帶方便。

輸出端配備單USB-C接口，安克經(jīng)典的藍色膠芯。

充電器套上固定膠圈場景一覽。

測得充電器機身高度為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充電器對比，體積優(yōu)勢很大。

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，尺寸和測試，下面就對充電器進行拆解，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)部背粉色導熱膠灌封成為一個整體。

由于內(nèi)部為灌封結構，無法取出PCBA模塊，使用切割機切開外殼，取出內(nèi)部PCBA模塊。

交流輸入通過導線焊接連接到PCBA模塊，折疊插腳貼有麥拉片絕緣。

使用游標卡尺測得PCBA模塊長度約為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。

通過對充電器PCBA的觀察發(fā)現(xiàn)，Anke這款140W氮化鎵充電器采用PFC+HFB半橋架構設計，PFC電路將輸入電壓升壓為HFB半橋電路供電，經(jīng)過同步整流輸出。輸出電壓由協(xié)議芯片控制調節(jié)，進行寬范圍輸出，同時協(xié)議芯片還進行PFC控制。PFC升壓開關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。下面就從輸入端開始了解整個充電器的設計與用料。

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

輸入端小板焊接保險絲，安規(guī)X2電容和共模電感。

在另外一側還焊接一顆共模電感。

輸入端保險絲來自貝特電子，出料號932，規(guī)格為5A 250V，用于輸入過流保護。

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換成脈動直流電，整流橋絲印60M。

在背面的對應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。

小板背面沒有元件。

薄膜濾波電容來自東莞成希，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自東莞成希，規(guī)格同樣為1μF 450V。經(jīng)過濾波電路的直流電進入PFC電路升壓。

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

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

PFC升壓開關管采用納微NV6136A，這是一顆高集成的氮化鎵功率芯片，內(nèi)置驅動器以及高精度無損耗電流采樣電路，消除取樣電阻的損耗。NV6136A內(nèi)置170mΩ導通電阻，耐壓700V的氮化鎵開關管，支持2MHz開關頻率，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密包裹絕緣。

PFC升壓整流管來自安森美，型號MURF860，是一顆8A電流，耐壓600V的超快恢復二極管，采用TO220FP封裝。

高壓濾波電容來自永銘，規(guī)格為120μF420V。

初級控制器來自英飛凌，型號為XPDS2201，是一顆數(shù)字混合反激控制器，內(nèi)部集成600V高壓啟動電路和高低側MOS驅動。采用峰值電流模式控制，用于快速的負載響應。基于輸出電流水平自動切換到突發(fā)模式運行，支持初級側過電壓保護，待機功耗＜75mW，可通過單引腳UART界面配置參數(shù)，采用PG-DSO-14封裝，外圍元件精簡。

半橋氮化鎵芯片同樣來自英飛凌，型號IGI60F1414A1L，其內(nèi)部集成兩顆140mΩ導阻，耐壓600V的氮化鎵開關管，以半橋形式連接，并具備獨立的隔離驅動器。相比兩個獨立的氮化鎵開關管以及驅動器的組合，大大節(jié)省PCB占板面積。IGI60F1414A1L支持400W半橋應用，內(nèi)置驅動的氮化鎵器件極大程度的簡化了驅動電路的設計，并可針對設計進行特性優(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。

為初級主控芯片供電的濾波電容來自永銘，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電流檢測電阻。

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

變壓器特寫，磁芯使用膠帶嚴密纏繞絕緣，次級繞組采用多層絕緣線。

兩顆貼片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，非常適合應用于氮化鎵快充這類高密度電源產(chǎn)品中。料號為TMY1471K。

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可。

另一顆貼片Y電容同樣來自四川特銳祥科技股份有限公司，料號為TMY1101K。

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

另一顆CT1018光耦特寫。

變壓器次級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繞組，同步整流控制器和同步整流管。

小板背面沒有焊接元件。

同步整流控制器來自MPS，絲印IBUJN，實際型號為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主動鉗位反激和HFB混合反激，工作頻率可達1MHz，支持驅動氮化鎵同步整流管，支持高側和低側應用，采用TSOT23-6封裝。

同步整流管來自英飛凌，型號BSC0802LS，是一顆耐壓100V的NMOS管，導阻3.4mΩ。

輸出側焊接兩顆濾波電容，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的ESD二極管。

USB PD協(xié)議芯片來自偉詮，型號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)部集成低側電流采樣放大器，支持線損補償。WT6676F支持可編程的保護功能，支持過壓、欠壓、過流和過熱保護。

芯片內(nèi)置10位ADC用于電壓和電流檢測，芯片內(nèi)置NMOS負載開關驅動器，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45V，采用QFN-16封裝。在芯片右側焊接一顆熱敏電阻，用于檢測充電器內(nèi)部溫度，進行過熱保護。

輸出VBUS開關管來自AOS萬代，型號AONR66406，是一顆耐壓40V的NMOS，導阻5mΩ，采用DFN3*3封裝。

USB-C母座特寫，采用過孔焊接固定，藍色膠芯不露銅。

全部拆解一覽，來張全家福。

充電頭網(wǎng)拆解總結

Anker最新推出的全氮化鎵140W充電器具備強悍的輸出性能，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。內(nèi)部采用PFC+HFB電路架構，具有高性能小體積優(yōu)勢。

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，支持過熱保護和PFC控制。充電器內(nèi)部采用多塊PCB焊接組合，并采用導熱膠灌封工藝，增強散熱性能，提升機械強度和耐候性，充分利用空間，縮小充電器體積。