苹果首款氮化镓 (GaN)快充详细拆解

EETOP 2021-10-29 12:14

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来源:综合整理自充电头网、techinsights

几年来一直有大量传言和预期,但现在我们终于看到 了苹果终于推出了使用氮化镓 (GaN) 做功率晶体管的高功率快充充电器。适用于新款16 英寸 MacBook Pro ,功率为 140 W。与过去的许多创新一样,苹果可能不是第一个,但当他们确实采用一项技术时,更多的人就会注意到!

此外,尽管在使用 GaN 方面并非率先推向市场,但苹果是最早使用新 USB PD3.1 标准 的公司之一。

苹果这款140W氮化镓快充的出现,算是开启了USB PD3.1快充时代的大门,因此受到很多人的关注。充电器虽为新款MacBook Pro16标配,但苹果官网也有零售,售价729元。

一、苹果140W氮化镓充电器拆解

通过切割方式将外壳拆开。

外壳非常厚实保护性强,同时边缘打胶对内部模块进行加固。

输入端一根导线连接T型固定座做接地处理。

AC导线端子焊点套有热缩管绝缘。

充电器模块覆盖大型金属散热片,起到均匀散热效果。

散热片使用螺丝进行固定。

侧边部分区域粘贴绝缘胶带。

测得模块长度为87.6mm。

宽度为67.07mm。

厚度为23.2mm。

将散热片拆掉,露出模块。

散热片内侧设有绝缘隔离板。

模块正面一览,电容、电感等器件打胶,变压器上覆盖塑料壳。

将塑料壳拆掉。

主板背面覆盖软胶垫绝缘保护,对应芯片、电容等处镂空处理。

芯片上涂有导热胶并贴有石墨导热贴纸。

主板正面一览,中心区域设有高压滤波电解电容、电流互感器、薄膜电容、供电电容等器件,高压滤波电解电容横置并套有绝缘胶套。

将正面元器件拆掉,可以看到板子上还有四颗二极管、两颗驱动器、光耦、协议芯片以及输出VBUS开关管。

主板背面一览,主要设有PFC升压电路和LLC开关电源的控制器以及MOS管等。

输入端一览,安规X电容套有塑料壳,顶部设有保险丝并套有绝缘管,两个器件缠绕胶带固定在一起。右边设有两颗英飞凌MOS管。

保险丝额定电流3.15A。

安规X电容特写。

共模电感两级设计,用于滤除EMI干扰。

另一颗共模电感蓝黑双线绕制。

一颗TVR10621M压敏电阻,用于输入过压保护。

输入端采用四颗二极管组成的整流桥。

另外两颗二极管特写,搭配英飞凌CoolMOS IPA65R095C7进行主动整流。

两颗丝印65C095C7的英飞凌MOS管,IPA65R095C7,用于提升整流效率。

另一颗英飞凌IPA65R095C7特写。

侧边设有薄膜滤波电容及磁环滤波电感,输入端整流后滤波。

两颗薄膜电容特写。

磁环滤波电感特写,打胶加固。

PFC升压电感和降压电感,右侧是输出Type-C母座,采用排线连接固定。

NXP恩智浦TEA19162T PFC升压控制器。

两颗ST MOS管用于PFC升压,丝印36N60PF8N。

另一颗特写。

PFC整流管为安森美 FES10J,耐压600V,电流10A的超快恢复二极管。

PFC升压电感特写。

高压滤波电解电容来自红宝石,规格为450V 82μF。

驱动东芝和英飞凌开关管的驱动器,定制型号,来自安森美,丝印SC530C。

东芝 TK210V65Z,NMOS,耐压650V,导阻175mΩ,DFN8*8封装。

英飞凌 IPL65R1K5C6S NMOS,耐压700V,导阻1.5Ω。

用于检测降压级输入电流的电流互感器。

丝印AZV的芯片。

降压电感特写。

第三颗蓝色薄膜滤波电容特写。

主控芯片供电电容也是来自红宝石,规格为35V 47μF。

另一侧设有LLC开关电源以及输出相关器件,可以看到有变压器、输出滤波固态电容以及输出VBUS开关管等。

ST STM32G071KB M0内核MCU,内置128K Flash,36K RAM,主频64MHz,采用UFQFPN32封装,用于电源初级驱动控制。

用于驱动两颗氮化镓开关管的驱动器,定制型号,来自安森美,丝印SC278A。

初级氮化镓开关管为GaN Systems,650V耐压,增强型氮化镓开关管。

两颗谐振电容来自VISHAY。

变压器由Sumida胜美达提供。

两颗黑色Y电容用于抗干扰。

用于输出电压反馈的光耦。

另一颗光耦特写,用于电路保护。

Y电容特写。

为同步整流控制器供电的降压转换器。

两颗定制型号的同步整流控制器,来自安森美。

同步整流管为安森美NTMFS6H801NL,耐压80V,导阻2.7mΩ。

输出滤波固态电容规格为35V 680μF。

协议芯片采用英飞凌CYPD3135,这也是业界首款USB PD3.1快充协议芯片,由苹果向英飞凌定制。

输出端电流检测电阻,四线电阻。

用于输出电流检测的放大器。

输出VBUS开关管来自AOS万代,AON6590A,耐压40V,导阻0.99mΩ,DFN5*6封装。

USB-C端口通过柔性电路板与主控PCB板连接。

全部拆解完毕,来张全家福。

拆解总结

苹果这款140W氮化镓充电器作为新款MacBook Pro标配充电器,延续光滑圆润风格设计,配备独立模块设计可拆卸折叠插脚,便携便用。当然作为首款支持USB PD3.1快充的充电器,支持最大28V5A 140W快充,性能也是杠杠的。

通过拆解了解到,这款140W氮化镓充电器保持苹果一贯的高水准用料做工要求。

采用PFC+同步降压+LLC开关电源架构设计,推测为LLC固定变比,通过同步降压调节输出电压。输入端设有主动被动相结合的整流电路,控制器、MOS管大多为定制料号,来自意法、英飞凌、安森美、东芝等国际知名大厂。

电源初级采用一颗ST单片机控制,搭配两路安森美驱动器进行降压和LLC控制,此外还有两颗氮化镓功率管。日系红宝石电解电容进行初级侧滤波,次级侧同步整流控制器和同步整流管均来自安森美,整体又是一款堆料十足的产品,可以说相当符合苹果风格。

作为全球首款支持USB PD3.1快充的充电器,其推出的意义是不言而喻的,相信在苹果的影响下,更多的厂商会快速跟进,届时一系列支持新快充标准的笔电、充电器、数据线等配件也会如雨后春笋般纷纷冒出,消费者也会享受到科技升级带来的好处。


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