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快充插座拆解报告:公牛140W 3C1A氮化镓快充插座

2023/09/01
3352
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公牛新推出了一款具备140W PD3.1快充的延长线插座,这款延长线插座具备3C1A接口和两个新国标五孔插孔,无需再携带单独的充电器,即可为苹果新款笔记本电脑及支持PD3.1快充的移动电源充电,还支持AC供电扩展,使用笔记本电脑时,连接显示器供电更加方便。

公牛这款延长线插座采用长条机身造型设计,磨砂撞色工艺,整体简洁美观。USB-C接口分别支持140W,100W功率输出,并支持功率自动分配,满足两台笔记本同时供电使用。下面充电头网就带来公牛这款快充插座的拆解,看看内部的做工用料。

此前充电头网还拆解过公牛67W 3C1A氮化镓快充插座、公牛67W 3C1A山峰安全快充插座、公牛20W 2A1C快充飞碟插座、公牛65W 2A1C快充插线板、公牛2A1C 20W快充电源净化插座等产品,欢迎查阅。

公牛140W氮化镓快充插座开箱

 

包装盒延续公牛安全快充系列插座的灰色基调设计,正面印有公牛品牌、产品名称、外观图、型号、功率以及GaN标识等。

 

 

背面印有插座特色介绍、基本参数信息以及产品条形码、防伪码等。

 

 

包装盒上技术参数特写,下面我们结合实物进行介绍。

 

 

包装盒内仅有公牛140W氮化镓快充插座,产品机身套有防尘塑料袋。

 

 

公牛140W氮化镓快充插座同样也是电源线加长条方柱机身样式设计,插头插脚套有塑料壳,线缆使用魔术扎带捆扎。

 

 

三脚插头两侧“切了一刀”设计,形成凸出方便用户插拔。

 

 

顶面中心设计有BULL公牛品牌。

 

 

机身长条方柱造型设计,小巧不占桌面空间。外壳采用PC防火材质,表面亮面磨砂撞色处理,腰身各面间过渡圆润。

 

 

机身顶面亮面区域设计有公牛品牌。

 

 

两侧各设有一组3+2新国标组合插孔。

 

 

AC插口内置安全门,防止异物单孔插入,保证用电安全。

 

 

边缘设有MAX 2500W字样,表明产品最大承载功率。

 

 

底部磨砂区域外壳上印有产品参数。

 

 

产品参数特写

型号:GNV-MC1142

额定电压:250V~

最大电流:10A

最大功率:2500W

USB输入:200-240V~ 50/60Hz 1.6A

USB单口输出:

USB-C1:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A

USB-C2:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A

USB-C3:5V3A、9V3A、12V2.5A

USB-A:5V3A、9V2A、10V2.25A

USB双口输出:

USB-C1+USB-C2:65W+65W

USB-C1/C2+USB-C3:100W+30W

USB-C1/C2+USB-A:100W+22.5W

USB-A+USB-C3:15W

USB三口输出:

USB-C1+C2+USB-C3:65W +45W+30W

USB-C1+C2+USB-A:65W +45W+22.5W

USB-C1/C2+(USB-C3+USB-A):100W+15W

USB四口输出:

USB-C1+USB-C2+(USB-C3+USB-A):65W+45W+15W

产品通过了CCC认证。

 

 

输出端依旧设有银色装饰板,配备3C1A四个USB接口以及指示灯。

 

 

测得电源线长度约为140cm。

 

 

插座机身长度为125.11mm。

 

 

宽度为46.55mm。

 

 

厚度为38.63mm。

 

 

插座机身拿在手上的大小直观感受。

 

 

另外测得产品整体重量约为476g。

 

 

不仅产品快充接口胶芯都是蓝色,通电后指示灯也是亮蓝光。

 

 

使用ChargerLAB POWER-Z KM003C实测USB-C1端口支持QC3.0、PD3.1、DCP、Apple 2.4A充电协议。

 

 

PDO报文显示USB-C1口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六组固定电压档位。

 

 

测得USB-C2端口兼容协议和USB-C1口的完全一样。

 

 

PDO报文显示也相同,实测是USB-C1和USB-C2口都支持140W快充,并且可盲插使用。

 

 

测得USB-C3口支持FCP、SCP、PD3.0、DCP、Apple 2.4A充电协议。

 

 

此外还具备5V3A、9V3A、12V2.5A三组固定电压档位。

 

最后测得USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、DCP、Apple 2.4A充电协议。

公牛140W氮化镓快充插座拆解

看完了公牛这款插座的开箱和测试,下面就进行拆解,一起来看看内部的用料和设计。

 

首先撬开输出端外壳,露出插座内部PCBA模块。

 

 

壳体内部设有LED灯导光条,USB-C插座插入外壳定位圈中,定位精准。

 

 

取出快充插座内部的插座模块和快充模块。

 

 

快充模块通过导线焊接连接供电。

 

 

输入导线与插座模块焊接连接。

 

 

插座模块覆盖黑色安全门,防止异物进入。

 

 

拆下覆盖的安全门,插座模块内部一体铜条特写。

 

 

快充模块采用白色塑料壳密封,壳体内部采用灌封工艺。

 

 

另一侧为PCBA模块供电焊盘。

 

 

切开PCBA模块的白色外壳,取出内部模块。PCBA模块采用灌封工艺,具有更强的散热性能,耐候性和强度。

 

 

使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为87.25mm。

 

 

PCBA模块宽度约为40.2mm。

 

 

PCBA模块厚度约为33mm。

 

 

PCBA模块由三块小板焊接组成。

 

 

在小板内部的空间焊接开关电源元件。

 

 

在底部小板上焊接整流桥和一路大功率快充电路

 

 

底部小板焊接滤波电感,高压滤波电容变压器和输出滤波电容等元件。

 

 

侧面垂直焊接的小板上焊接PFC升压电路,一路大功率快充电路和一路小功率快充电路。

 

 

PFC升压电感,滤波电容和开关变压器特写。

 

 

输出端小板焊接三个USB-C母座和一个USB-A母座,并焊接对应的协议芯片与滤波电容。

 

 

通过观察发现,公牛140W氮化镓快充模块采用PFC+三路反激开关电源设计,宽电压范围输出。其中两路电源用于USB-C接口,支持并联单口输出,两路大功率反激电源由协议芯片控制并联,进行单USB-C口的140W输出。另外一路反激电源也采用协议芯片控制输出电压的方式,独立输出。

 

 

输入端焊接保险丝共模电感,安规X2电容等元件。

 

 

输入端延时保险丝来自华德电子,规格为3.15A 250V。

 

 

NTC热敏电阻贴片焊接,丝印NSP2R54。

 

 

第一颗共模电感采用漆包线和绝缘线绕制,底部焊接绝缘支架。

 

 

安规X2电容来自STE松田电子,规格为0.33μF。

 

 

第二级共模电感采用漆包线绕制,缠绕胶带绝缘。

 

 

整流桥来自晶恒,型号JBF410,规格为4A 1000V,使用两颗半桥连接,均摊发热。

 

 

滤波电感采用磁环绕制,底部使用电木板绝缘。

 

 

两颗薄膜电容来自STE松田电子,规格为1μF450V。

 

 

PFC升压控制器来自杰华特,型号JW1571,是一颗临界模式的PFC升压控制器,具有高精度的恒压输出,采用SOP8封装,适用于单级升压功率因数校正(PFC)应用。恒定导通时间控制策略确保高功率因数,无需输入电压检测电路,简化系统设计,节省损耗;临界导通模式操作降低了开关损耗,提高了 EMI 性能并大幅提高效率。

 

 

JW1571具有多重保护功能,大大提高了系统的安全性和可靠性,包括VCC UVLO、CS过压保护、FB过压保护和过温保护。支持开关电源,适配器和液晶电视应用。

 

 

PFC升压开关管来自英诺赛科,型号为INN650D150A,是一颗耐压650V的氮化镓高压单管,瞬态耐压750V,导阻150mΩ,采用DFN8*8封装。INN650D150A支持超高开关频率,无反向恢复电荷,具有极低的栅极电荷和输出电荷,符合JEDEC标准的工业应用要求,内置ESD保护,符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。

 

 

INN650D150A支持AC-DC,DC-DC转换器应用,支持图腾柱PFC应用,支持电池快充,高功率密度和高能效转换应用。

 

充电头网拆解了解到,英诺赛科氮化镓芯片目前已被三星,OPPOVIVO,联想,雅迪,LG,华硕,安克,努比亚,倍思,绿联,闪极等多家知名品牌和厂商所采用,出货量突破3亿颗。

 

 

PFC升压电感采用ATQ23磁芯

 

 

PFC整流管来自晶恒,型号EP5J,是一颗600V 5A的超快恢复二极管,采用TO277封装。

 

 

高压滤波电容来自JSH万京源,两颗规格均为450V 22μF。

 

 

另外一颗高压滤波电容焊接在另一块小板上,规格为450V 47μF,滤波电容总容量为91μF。

 

 

在小板上焊接两颗PI的高集成电源芯片,分别对应两路输出。

 

 

一小一大两颗变压器特写。

 

 

用于USB-C1接口的变压器特写。

 

 

两个大功率USB-C快充口对应的两路开关电源方案相同,主控芯片均采用PI INN4576F,是PI推出的InnoSwitch4-Pro系列电源芯片,是一颗数字控制的电源芯片,支持反激和ZVS反激,内部集成750V PowiGaN开关管,支持主动钳位输出和同步整流控制,支持宽电压适配器环境80W输出功率,两路芯片输出并联,满足140W大功率输出。

 

 

PI InnoSwitch4-Pro系列芯片资料信息。

 

充电头网拆解了解到,PI INN4576F此前已获得国内知名品牌采用。此外PI旗下InnoSwitch系列方案还获得苹果、三星、小米、OPPO、联想、mophie、华硕等海内外知名品牌产品采用,得到市场长期检验,获得客户一致好评。

 

 

同步整流管来自恒泰柯,型号HGN099N15S,是一颗150V耐压的NMOS,导阻为9.5mΩ,采用DFN5*6封装。

 

 

输出滤波电容来自JSH万京源,规格为820μF 35V。

 

 

开关电源主控芯片采用PI INN3366C,为InnoSwitch3-Pro系列,是一颗集成了高压开关、同步整流和FluxLink反馈功能的数控恒压/恒流离线反激式准谐振开关IC,适合应用于高效率USB PD 3.0 + PPS/QC适配器。

 

 

PI InnoSwitch3-Pro系列芯片资料信息。

 

 

用于USB-C3和USB-A接口的变压器特写。

 

 

同步整流管来自华润微,型号CRSM080N10L2,是一颗耐压100V的NMOS,导阻6.8mΩ,采用DFN5*6封装。

 

 

输出滤波电容来自东佳,规格为16V 680μF。

 

 

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TMY1221K。

 

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。

 

 

特锐祥贴片Y电容资料信息。

 

 

另一路大功率USB-C接口采用INN4576F,两路并联组成140W快充输出。

 

 

东佳 63V10μF 滤波电容为主控芯片供电。

 

 

变压器采用ATQ23磁芯绕制,磁芯缠绕高温胶带绝缘。

 

 

另一颗特锐祥贴片Y电容料号为TMY1331K。

 

 

亿光 EL 1019光耦用于PFC控制。

 

 

同步整流管来自恒泰柯,型号HGN099N15S,是一颗150V耐压的NMOS,导阻为9.5mΩ,采用DFN5*6封装。

 

 

两颗输出滤波电容来自JSH万京源,规格为470μF 35V。

 

 

输出小板上焊接两颗协议芯片和对应四个接口的六颗VBUS开关管。

 

 

背面焊接一颗NTC热敏电阻用于检测温度,还焊接放电电阻和放电MOS管。USB-C和USB-A母座均为过孔焊接固定,牢固耐用。

 

 

两个PD快充口协议芯片采用英集芯IP2738,这是一颗双路协议芯片,支持双口18-140W快充应用,具备独立的反馈控制,具备独立的USB PD控制,相当于两颗IP2736整合到一颗芯片内部,快充规格与IP2736相同。支持USB PD3.1 28V EPR档位,并支持PD3.0/PPS等丰富全面的快充协议,兼容性非常好。

 

 

英集芯IP2738内置四路独立的NMOS驱动,可用于多个接口输出控制,控制多个VBUS开关管进行输出端口切换以及两路电源并联控制,并且支持双路独立的过流、过压以及短路保护,确保使用安全。

 

 

VBUS开关管来自新功率,型号NCEP4065QU,NMOS,耐压40V,导阻2.2mΩ,采用DFN3.3*3.3封装。另一颗VBUS开关管型号NCEP4040Q,耐压40V,导阻7.7mΩ,同样采用DFN3.3*3.3封装。

 

 

另一路电源的两颗VBUS开关管配置相同。

 

 

USB-C3和USB-A口协议芯片来自英集芯,型号为IP2726,是一颗应用非常广泛的协议芯片。英集芯IP2726是一颗集成多种协议、用于USB输出端口的快充IC,支持Type-C DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC4+、QC2.0/3.0、FCP、AFC、SCP、MTK PE+、Apple2.4A、BC1.2以及三星2A等协议。具有高集成度和丰富的功能,在应用时仅需极少的外围器件,有效减小整体方案的尺寸,降低BOM成本。

 

 

英集芯 IP2726 资料信息。

 

 

对应USB-C3和USB-A接口的VBUS开关管采用NCEP4040Q,实现单口快充,双口5V的输出策略。

 

 

USB-C母座采用过孔焊接固定,蓝色胶芯不露铜。

 

 

USB-A母座为蓝色胶芯。

 

 

NTC热敏电阻特写,用于检测内部温度,进行过热保护。

 

全部拆解一览,来张全家福。

充电头网拆解总结

公牛这款延长线插座自带1.4米长线缆,满足日常扩展使用,插座具备两个新国标五孔插孔,方便连接显示器等其他设备。插座内部的快充模块具备3C1A四个接口,分别支持140W PD3.1快充和100W快充,并支持功率自动分配,能够同时为两台笔记本电脑充电,功能强大。

充电头网通过拆解了解到,这款插座为插座模块和快充模块独立设计,快充模块采用灌封工艺,增强散热性能和耐候性,增加强度避免不慎跌落造成损坏。快充模块由三块PCB焊接组成,采用两颗PI INN4576F电源芯片配合双变压器设计,用于140W快充输出。INN3366C用于小功率快充输出。

输出采用英集芯IP2738协议芯片用于USB-C接口控制,IP2726协议芯片用于USB-C3和USB-A接口控制,内部采用JSH万京源电解电容固态电容滤波,并内置热敏电阻检测温升进行过热保护,配合灌封提升散热性能,整体功能实用,品质可靠。

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