经专业拆解机构——充电头网的拆解报告显示:古石一款188w多口氮化镓桌面充电器的pfc升压电感采用了森国科第五代tmps碳化硅二极管:型号为ks08065d,耐压650v,正向电流8a,最高工作温度175℃,采用pdfn5*6封装。
经过性能测试和市场验证,森国科多款碳化硅二极管产品型号可用于pd电源,以下选型仅供参考:
深圳市森国科科技股份有限公司是一家专业从事碳化硅(sic)功率器件设计及销售的国家高新科技企业,总部设在深圳。现主营的第五代650v和1200v sic二极管系列、1200v sic mosfet产品已实现了量产,合作的客户涉及了新能源汽车、光伏逆变器、储能逆变器、矿机电源、通信设备电源、5g微基站电源、服务器电源、工业电源、快充电源、轨道交通电源、充电桩电源模块等多个大型领域。
森国科合作最密切的供应商是全球公认的特色工艺第一名的x-fab,我们的产品在封装工艺上取得了重大突破,完成了从sma到to-247全系列的产品封装布局,推出了最低漏电流、最小封装、最低vf的各系列sic器件,可满足客户的多样化需求。
前言
充电头网拿到了古石一款188w多口氮化镓桌面充参考设计,这款桌面充内置st意法半导体二合一控制器和氮化镓半桥芯片,采用数字内核控制,具有小体积,高性能,高集成度优势,满足多口快充以及其他大功率应用,为未来pd3.1充电器带来更灵活的解决方案。
充电器设计为3c2a输出,其中usb-c1和c2接口均具备140w pd3.1输出。其他接口也支持快充,可满足电脑与手机同时充电需求。下面就带来这款桌面充的参考设计解析,一起看看内部设计。
古石188w多口桌面充电器边缘弧面过渡,产品整体看去扁平而圆润,机身正背面和边缘外壳喷刷银灰色金属漆,商务气息十足。
机身顶部印有188w gan fast,左侧设有指示灯。
底部外壳印有充电器参数。
产品参数特写
型号:gs-w188a0957
输入:100-240v~50/60hz 2.5a
usb-c1/c2输出:5v3a、9v3a、12v3a、15v3a、20v5a、28v5a
avs:15v-28v5a 140w max
usb-c3输出:5v3a、9v3a、12v2.5a、15v2a、20v1.5a
pps1:3.3v-11v3a
pps2:3.3v-16v2a 30w max
usb-a1输出:3.3-12v2.2a、5v3a、9v2a、12v1.5a 22w max
usb-a2输出:5v3a、9v2a、12v1.5a 18w max
双口输出:
c1+c2:100w+65w 165w max
c1/c2+c3:140w+30w 170w max
c1/c2+a1:140w+22w 162w max
c1/c2+a2:140w+18w 158w max
c3+a1:5v3a 15w max
c3+a2:30w+18w 48w max
a1+a2:22w+18w 40w max
三口输出:
c1+c2+c3:100w+45w+30w 175w max
c1+c2+a1:100w+45w+22w 167w max
c1+c2+a2:100w+45w+18w 163w max
c1/c2+(c3+a1):100w+15w 155w max
c1/c2+c3+a2:140w+30w+18w 188w max
c1/c2+a1+a2:140w+22w+18w 180w max
(usb-c3+a1)+a2:15w+18w 33w max
四口输出:
c1+c2+(c3+a1):100w+45w+15w 160w max
c1+c2+c3+a2:100w+30w+30w+18w 178w max
五口输出:
c1+c2+(c3+a1)+a2:100w+45w+15w+18w 178w max
产品通过了cb、ce、ukca、fcc、pse、ul、kc、ccc认证。
四端设有防滑垫。
输入端为8字插口。
输出端配备3c2a五个usb接口,最多可同时给五台设备供电。
实测这款桌面充电器机身长度为123.38mm。
宽度为90.4mm。
厚度为33.3mm。
另外测得充电器净重约为525g。
古石 x 意法188w充电器参考设计解析
看完了这款参考设计的外观,下面就进行拆解,对这款参考设计进行详细解析,一起来看看设计和用料如何。
撬开充电器前后和左右两侧的盖板打开充电器外壳,内部pcba模块固定黄铜散热片。
pcba模块通过螺丝固定。
拧下固定螺丝,取出pcba模块。
在pcba模块背面粘贴散热铜片和绝缘麦拉片。
使用游标卡尺测得pcba模块长度约为117.76mm。
pcba模块宽度约为82mm。
pcba模块厚度约为24.33mm。
拆下pcba模块正面的散热片,主板正面几近灌胶处理,导热胶填充器件缝隙同时起到加固作用。
将导热胶清理干净,pcba模块正面一览,右侧为交流输入端,焊接电源插座,保险丝,压敏电阻,安规x2电容,共模电感。向左焊接整流桥,滤波电容和滤波电感,下方为pfc升压电感,ntc热敏电阻和高压滤波电容。在pfc升压电感左侧为变压器,变压器上方焊接输出滤波电容电感,下方焊接谐振电容和谐振电感,左侧为降压输出小板。
pcba模块背面焊接pfc开关管,pfc整流管,st意法半导体二合一控制器,st意法半导体氮化镓半桥芯片,同步整流控制器和同步整流管,还焊接一颗反馈光耦和两颗贴片y电容。
通过对pcba模块的观察发现,这款参考设计采用st意法半导体 pfc+llc二合一方案,并使用氮化镓开关管用于pfc升压,氮化镓半桥芯片用于llc开关电源,同步整流控制器也来自意法半导体,固定电压输出。输出电压通过降压电路进行输出。
pcba模块输入端一览,焊接电源输入插座,保险丝,压敏电阻,共模电感和安规x2电容,左侧焊接高压滤波电容。
输入端保险丝来自诚润电子,规格为5a 250v。
压敏电阻来自嵩隆,型号vdr14d471k,用于吸收雷击浪涌。
共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。
安规x2电容来自jurcc捷威,规格为0.68μf。
pcba模块侧面焊接安规x2电容,共模电感,整流桥,滤波电容和滤波电感,固态电容和滤波电感以及输出降压小板。
第二级共模电感采用扁铜线绕制,底部焊接绝缘支架。
整流桥来自xch旭昌辉,型号gbu1010,规格为10a 1000v,使用两颗并联。
两颗薄膜滤波电容105j450v。
两颗薄膜电容和磁环电感用于滤波。
意法半导体的stnrg011是一颗数字化多模式pfc+st专利time shift控制模式的llc控制器,内置800v高压启动电路,内置输入电压检测和x电容放电功能,可降低待机功耗。内置的pfc控制器支持输入电压前馈,thd优化以及频率限制,运行在增强型固定导通时间模式下的临界模式。
stnrg011内置整套的pfc保护,谐振半桥的时间方便控制,支持快速突发模式的增强型轻载突发模式,内置完整的半桥保护功能。可用于开放式电源、平板电视电源、pc电源和适配器应用。
stnrg011采用so20封装,引脚采用区块化设计,将高压和驱动引脚与采样引脚分开,便于电路优化设计。内置8位数字内核控制,内置数字算法和硬件模拟电路,实现高性能和高可靠的电源设计。芯片内置rom存储器用于存储算法,参数可在生产阶段存储在器件存储器中,实现灵活的功能配置。并支持uart引脚通信,实现监控功能,连接外部存储器或从外部存储器更新内部存储信息。
pfc开关管来自润新微,型号xg65t125hs1b,耐压650v,导阻125mω,栅极支持20v耐压,采用qfn8*8封装。
pfc升压电感采用利兹线绕制。
碳化硅二极管来自森国科,型号ks08065-d,规格为650v 8a,采用pdfn5*6封装。
侧面焊接高压滤波电容、ntc热敏电阻、谐振电感、谐振电容以及主控芯片供电电容。
ntc热敏电阻来自至敏,型号hnp2r5d15,用于抑制电解电容的充电电流。
高压滤波电容来自永铭,规格为120μf 450v。
llc开关管来自st意法半导体,是一颗半桥氮化镓芯片,型号为mastergan4,芯片内置驱动器和两颗650v耐压,225mω导阻的氮化镓开关管。芯片控制信号走线与功率走线分离设计,便于走线。
为主控芯片供电的滤波电容来自jsh万京源,规格为25v 220μf。
谐振电容来自jurcc捷威,规格为0.033μf。
谐振电感磁芯包裹胶带绝缘。
变压器次级采用多层绝缘线绕制。
贴片y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,具有体积小、重量轻等特色,非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为tmy1471k。
特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售,注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类:smd trx及dip ty电容器,trx将致力于陶瓷材料的研究,以拓展更多品类的应用,为客户提供更多的解决方案。
充电头网了解到,特锐祥贴片y电容除了被倍思高通qc5认证100w氮化镓快充、麦多多100w氮化镓、oppo 65w超级闪充氮化镓充电器、联想90w氮化镓快充、努比亚65w氮化镓充电器、倍思120w氮化镓+碳化硅pd快充充电器等数十款大功率充电器使用外,也可应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20w迷你快充上,性能获得客户一致认可。
另一颗贴片y电容料号相同。
奥伦德 or1009光耦用于输出电压反馈。
同步整流控制器采用st意法半导体的srk2001同步整流控制器,是一颗用于llc谐振转换器的自适应同步整流控制器,内置双nmos驱动输出,支持32v供电电压,具备35ns的总关断延迟,支持标准驱动电压的同步整流管。
同步整流管来自芯控源,型号agm042n10a,是一颗100v耐压的nmos,导阻4.2mω,采用pdfn5*6封装,两颗用于llc同步整流。
输出滤波电容和滤波电感特写,电源输出使用四颗470μf 35v固态电容滤波。
输出滤波电感特写。
输出小板正面焊接usb-c和usb-a母座,以及输出滤波电容。
将小板拆下,背面焊接降压主控芯片、降压mos管和降压电感,usb-c和usb-a母座均采用过孔焊接。
usb-c1口降压协议芯片都是采用智融sw3566h。这是一款高集成度的多快充协议双口充电soc芯片,支持usb-c和usb-a接口充电,并支持双口独立限流。芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20v7a和28v5a输出,支持pd3.1/qc/scp/ufcs等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140w输出功率。
sw3566h集成了cc/cv模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和vbus开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180khz,支持pwm和pfm工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过i2c接口进行设定,内置的adc可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接mcu进行参数显示。
sw3566h支持36v输入电压,最高输出电流7a,芯片内置软启动,输入过压/欠压保护,输出过压/欠压保护,输出过流/短路保护,dp/dm/cc过压保护,芯片过热保护和外接ntc热敏电阻保护,以及限功率保护。芯片采用qfn4*4-32封装。
两降压mos管采用芯电元pes055n04g,nmos,耐压40v,dfn5x6-8l封装。
usb-c1口输出vbus开关管采用冠禹ks4216mat,nmos,耐压40v,pdfn3333封装。
usb-c2口降压电路的降压协议芯片也是采用智融sw3566h。
降压mos管采用冠禹ks4216nat,nmos,耐压40v,采用pdfn5060封装。
usb-c2口输出vbus开关管也是采用冠禹ks4216mat。
usb-c3和usb-a1口降压协议ic采用智融sw3517s。这是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持a+c口任意口快充输出,支持双口独立限流。其集成了5a高效率同步降压变换器,支持 pps、pd、qc、afc、fcp、scp、pe、sfcp等多种快充协议,最大输出pd 100w(20v5a),cc/cv 模式,以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。
usb-a2口降压协议芯片采用智融sw3521,这是一款高集成度的多快充协议充电芯片,其集成了 3.5a 高效率同步降压变换器,支持 qc/afc/fcp/scp/pe/sfcp 等多种快充协议以及 cc/cv 模式。外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能多快充协议充电解决方案。
指示灯特写。
输出小板上二次滤波固态电容均来自万京源,有180μf 35v和100μf 35v两种规格。
usb-c母座采用过孔焊接固定,白色胶芯不露铜。
充电头网拆解总结
古石这款氮化镓桌面充参考设计具备188w输出功率,具备3c2a接口配置,其中两个usb-c接口支持140w pd3.1快充,并支持功率自动分配,可满足笔记本与手机同时快充需求。
充电头网通过拆解了解到,古石这款参考设计采用st意法半导体stnrg011二合一控制器,芯片内部采用数字控制,支持pfc和llc控制,并采用mastergan4氮化镓半桥芯片。pfc开关管采用润新微xg65t125hs1b氮化镓开关管,pfc整流管采用森国科ks08065-d碳化硅二极管。
同步整流控制器采用意法srk2001搭配芯控源agm042n10a同步整流管,固定电压输出。输出采用智融sw3566h、sw3517s和sw3521芯片进行快充输出。st意法半导体这款快充电源采用二合一控制器和氮化镓半桥芯片,提高了快充电源的集成度,简化设计和调试,满足快充电源和大功率适配器应用。
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