知名品牌65W電源適配器拆解：目前主流的快充方案是如何設(shè)計(jì)的？

快充技術(shù)的發(fā)展讓電量焦慮成為過(guò)去式，多協(xié)議適配器讓用戶出門只需攜帶一個(gè)充電器。本次Big-Bit拆解為大家呈現(xiàn)一款知名品牌的65W多協(xié)議快充適配器，深入剖析其元器件選型和內(nèi)部電路設(shè)計(jì)。

“電量焦慮”幾乎成了當(dāng)下每個(gè)人都需要面對(duì)的問(wèn)題。無(wú)論是長(zhǎng)時(shí)間使用手機(jī)，還是外出辦公時(shí)依賴筆記本電腦，我們總會(huì)面臨電池電量不足的尷尬。

然而，受限于設(shè)備本身的體積和當(dāng)下電池技術(shù)的瓶頸，電池容量無(wú)法顯著突破，快速“補(bǔ)電”成為了眼下解決電量焦慮的最切實(shí)可行的解決辦法。

也正因?yàn)槿绱?，快充技術(shù)近年來(lái)得到了迅猛發(fā)展。從最初的5W慢充，到18W、30W，再到如今的65W甚至更高功率，電源適配器的技術(shù)不斷突破。

本次Big-Bit拆解將為大家?guī)?lái)一款某知名品牌推出的一款65W快充電源適配器。這款產(chǎn)品不僅支持多協(xié)議，兼容手機(jī)和筆記本電腦，更以其小巧的設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的性能備受關(guān)注。

為了揭開(kāi)它的技術(shù)奧秘，我們對(duì)這款電源適配器進(jìn)行了詳細(xì)拆解，深入研究其內(nèi)部元器件的選用和電路設(shè)計(jì)方案，看看它是如何實(shí)現(xiàn)快速、高效充電的。

某知名品牌電源適配器介紹

電源適配器外殼材料采用耐高溫阻燃PC塑料。

電源適配器上有凹槽設(shè)計(jì)，方便插拔;尾部自帶輸出線，并且在線材和電源適配器連接處做了抗彎折設(shè)計(jì)。

USB-C輸出端同樣做了抗彎折設(shè)計(jì)，且印有3.3A字樣，表示線材最高可通過(guò)3.3A電流。

電源適配器背面65W標(biāo)識(shí)以及手機(jī)、電腦適配標(biāo)識(shí)。

某知名品牌65W電源適配器基本信息：

輸入：100-240V~50/60Hz，1.8A

輸出：5V2A、9V2A、12V2A、15V3A、20V3.25A

某知名品牌電源適配器拆解

將電源適配器電路板從外殼中取出，可以看到其電路模塊。

電源適配器電路板正面覆蓋了一塊金屬散熱板，同時(shí)用膠帶做絕緣保護(hù)。

電源適配器電路板背面同樣有一塊金屬散熱板。

在初級(jí)開(kāi)關(guān)管部位有一塊獨(dú)立的金屬散熱板輔助其散熱。

將電源適配器背面散熱板揭開(kāi)，可以看到相關(guān)元器件上有打膠處理，也是輔助相關(guān)元器件散熱用。電源適配器一般發(fā)熱比較嚴(yán)重，且發(fā)熱也將影響到充電的效率，因此在散熱方面需要做的比較好。

將膠處理干凈后可以看到相關(guān)元器件。

在電源適配器電路板正面可以看到初級(jí)開(kāi)關(guān)管、變壓器、共模電感、保險(xiǎn)絲、壓敏電阻、電容等相關(guān)元器件。

在電源適配器電路板背面可以看到整流橋、開(kāi)關(guān)電源IC、光耦、充電協(xié)議芯片、整流開(kāi)關(guān)管、VBUS開(kāi)關(guān)管等相關(guān)元器件。

輸入保護(hù)和濾波整流電路

規(guī)格為3.15A，250V的保險(xiǎn)絲，起過(guò)流保護(hù)作用。

壓敏電阻和熱敏電阻，防雷擊和浪涌。

兩顆共模電感和一顆電容，用來(lái)抗EMI干擾。

兩顆整流橋來(lái)自MCC(美微科)，型號(hào)為TBS30M，規(guī)格為1000V 3A。

整流橋用來(lái)將輸入的交流電整流為直流電。

四顆規(guī)格為27μF，400V的高壓電容來(lái)自CapXon，用來(lái)濾波。

反激電路初級(jí)側(cè)

初級(jí)開(kāi)關(guān)管

該電源適配器的初級(jí)開(kāi)關(guān)管來(lái)自上海貝嶺，型號(hào)為BLS65R380，封裝形式為TO-220。

BLS65R380是N溝道增強(qiáng)型MOSFET，采用先進(jìn)的超級(jí)結(jié)技術(shù)制成，可降低傳導(dǎo)損耗，提高開(kāi)關(guān)性能。該MOSFET適用于SMPS、高速開(kāi)關(guān)和通用應(yīng)用。

其主要規(guī)格參數(shù)為：

VDs=700V

ID=11A

Rdson=0.33Ω

dv/dt=15V/ns

RJC=1.25℃/W

其具有快速開(kāi)關(guān)、100% 雪崩測(cè)試、改進(jìn)的dv/dt 能力等特點(diǎn)。

初級(jí)開(kāi)關(guān)管主要配合開(kāi)關(guān)電源IC進(jìn)行直流斬波。

開(kāi)關(guān)電源IC

開(kāi)關(guān)電源IC來(lái)自芯朋微，型號(hào)為PN8212W，封裝形式為SOP-7。

PN8212內(nèi)部集成了電流模式控制器和高壓?jiǎn)?dòng)模塊，專用于高性能的快速充電開(kāi)關(guān)電源。

PN8212根據(jù)輸入電壓、輸出電壓和負(fù)載自適應(yīng)切換QR-Lock Mode、PFM和BM工作模式，多模式調(diào)制技術(shù)和特殊器件低功耗結(jié)構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全負(fù)載范圍內(nèi)的高效率和低待機(jī)功耗，同時(shí)避免了高壓輸入時(shí)開(kāi)關(guān)變換器進(jìn)入CCM模式工作，降低次級(jí)整流管的電壓應(yīng)力。

開(kāi)關(guān)電源IC在該電源適配器電路中主要用于通過(guò)PWM信號(hào)控制初級(jí)開(kāi)關(guān)管的通斷時(shí)間，從而穩(wěn)定輸出電壓和電流。

變壓器特寫。

光耦

光耦來(lái)自光寶，型號(hào)為L(zhǎng)VT-1008，封裝形式為SOP-4。 光耦在該適配器電路中主要用于給開(kāi)關(guān)電源IC提供電壓反饋。

光耦在該電源適配器電路中主要用于給開(kāi)關(guān)電源IC提供電壓反饋。

反激電路次級(jí)側(cè)

同步整流開(kāi)關(guān)管

同步整流開(kāi)關(guān)管來(lái)自上海貝嶺，型號(hào)為P12N10GL，封裝形式為SOP-8。

BLP12N10GL是N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET，采用先進(jìn)的雙溝槽技術(shù)，可降低傳導(dǎo)損耗并提高開(kāi)關(guān)性能。此器件適用于同步整流器和高速開(kāi)關(guān)應(yīng)用。

其主要參數(shù)：

VDS=100V

ID=12A

Rdson=10mΩ。

其主要特點(diǎn)如下：

低導(dǎo)通電阻·

低柵極電荷·

低反向傳輸電容·

高雪崩堅(jiān)固性·

RoHS產(chǎn)品

同步整流開(kāi)關(guān)管主要用來(lái)將通過(guò)變壓器降壓后的交流電整流為直流電。

同步整流IC

絲印為61Cq2的同步整流IC，主要用來(lái)控制同步整流管完成次級(jí)側(cè)同步整流工作。

協(xié)議輸出電路

充電協(xié)議芯片

協(xié)議芯片來(lái)自南芯，型號(hào)為SC2151A，封裝形式為QFN-16。

SC2151A是一款集成CC/CV環(huán)路控制，內(nèi)置環(huán)路補(bǔ)償?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/type-c/" target="_blank">Type-C/ PD和DPDM快充控制器， 它符合最新的Type-C和PD 3.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并且支持DPDM接口的專有高壓快速充電協(xié)議。

SC2151A支持多種保護(hù)機(jī)制，包括過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、DP/DM引腳過(guò)壓保護(hù)、VCONN過(guò)壓保護(hù)、VCONN過(guò)流保護(hù)、VCONN短路保護(hù)等，有效保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。SC2151A采用16-pin QFN封裝。

協(xié)議芯片主要用于根據(jù)不同協(xié)議調(diào)節(jié)輸出功率。

輸出VBUS開(kāi)關(guān)管

輸出VBUS開(kāi)關(guān)管來(lái)自平偉實(shí)業(yè)，型號(hào)為D40N03HL，封裝形式為DFN3*3。

D40N03HL是一顆N溝道功率MOSFET，其Vds=30V;ID=40A;Rdson=4.7mΩ。

主要配合協(xié)議芯片實(shí)現(xiàn)輸出電壓轉(zhuǎn)換。

規(guī)格為680μF，25V的輸出濾波電容，來(lái)自Acon。

規(guī)格為470μF，25V的輸出濾波固態(tài)電容。

以上為本次電源適配器拆解的全過(guò)程，最后放一張全家福。

Big-Bit拆解總結(jié)

通過(guò)此次拆解我們發(fā)現(xiàn)該知名品牌65W電源適配器的電路設(shè)計(jì)方案用到的是SSR反激電路+協(xié)議輸出電路組成。

其中主要的元器件有初級(jí)開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)電源IC、變壓器、光耦、同步整流IC、同步整流開(kāi)關(guān)管、協(xié)議芯片和VBUS開(kāi)關(guān)管，其大致電路圖如下：

▲SSR反激電路+協(xié)議組合電路 圖源：上海貝嶺

目前SSR反激電路+協(xié)議組合的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)成為當(dāng)前市面上電源適配器的主流設(shè)計(jì)方案。該方案能做到18-120W左右的功率范圍，并且通過(guò)協(xié)議芯片可以適配不同設(shè)備的充電協(xié)議，調(diào)整輸出功率。這也使得該電源適配器方案能適配手機(jī)、筆記本等多設(shè)備、多協(xié)議充電。

▲SSR反激電路方案電路 圖源：上海貝嶺

并且，相較于此前主流的SSR反激電路方案，增加了同步整流電路，使用同步整流MOS替代二極管進(jìn)行次級(jí)側(cè)整流，大大減少了整流損耗。同時(shí)，增加的VBUS開(kāi)關(guān)管也能在輸出端進(jìn)行保護(hù)和調(diào)節(jié)，安全系數(shù)更高。

可以看到隨著電源適配器的設(shè)計(jì)方案的迭代，使用到的MOS管也隨之增多;并且隨著電源適配器功率的不斷增加，對(duì)于MOS管的性能需求也在提高。

以該知名品牌電源適配器所使用的SSR反激電路+協(xié)議組合電路設(shè)計(jì)方案舉例，其對(duì)于初級(jí)開(kāi)關(guān)管的需求有：高擊穿電壓、低內(nèi)阻、低開(kāi)關(guān)損耗、低熱阻、低di/dt和dv/dt等;對(duì)于同步整流MOS和VBUS開(kāi)關(guān)管的需求有：高擊穿電壓、低內(nèi)阻、低熱阻、高雪崩耐量、短路電流能力強(qiáng)等。

此次拆解的知名品牌的65W電源適配器中所使用到的來(lái)自上海貝嶺的初級(jí)開(kāi)關(guān)管和同步整流開(kāi)關(guān)管對(duì)于上述需求都能較好的滿足。

在功率器件領(lǐng)域，上海貝嶺有著深厚的技術(shù)積累和卓越的市場(chǎng)表現(xiàn)，其目前主要的功率器件產(chǎn)品包括IGBT、Trench MOS、SGT、HV SJMOS、HV VDMOS和第三代半導(dǎo)體MOSFET等多個(gè)門類。

在電源適配器產(chǎn)品應(yīng)用中，對(duì)于初級(jí)開(kāi)關(guān)管，上海貝嶺還提供以下符合需求的產(chǎn)品選型：

在同步整流開(kāi)關(guān)管和VBUS開(kāi)關(guān)管方面，上海貝嶺還有以下產(chǎn)品可供選擇：

此外，在初級(jí)側(cè)開(kāi)關(guān)電源IC方面，得益于上海貝嶺將功率器件和IC的整合，其還有著集成度更高的ME8138: 高性能電流模式 GaN驅(qū)動(dòng)控制器、ME8128: 高性能離線QR GaN反激變換器等元器件選型。

這兩款I(lǐng)C內(nèi)部都合封有650V氮化鎵，集成度更高，在布板方面能節(jié)省更多的空間，GaN功率器件的應(yīng)用也能使得整個(gè)電路設(shè)計(jì)方案中發(fā)熱量更小。

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章，未經(jīng)允許和授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載

審核編輯 黃宇