UOCO. 40W双口充电器：内置氮化镓器件小巧便携

发布时间：2022-08-26 09:32:24 【来源：】

　　前言

　　苹果在今年的发布会上推出了两款双口充电器，定义了新型的双口充电器设计，支持双USB-C输出，并且双口均支持快充。UOCO.推出了一款40W的双口充电器，由东莞市合宜电子有限公司制造，得益于内置氮化镓器件，充电器的体积得到了显著缩小。充电器采用折叠插脚，体积小巧便于携带。

　　充电器支持双口功率盲插，两个接口均支持40W输出，双口同时输出时支持功率自动分配，且双口均支持快充，满足两个设备同时快充需求。下面充电头网就对这款充电器进行拆解，看看内部的用料和设计如何。

　　UOCO. 40W充电器外观

　　充电器为经典直板造型，机身通体PC材质白色外壳，表面哑光处理。

　　机身正面印有UOCO.品牌。

侧面印有充电器参数

　　型号：CH035-CC

　　输入：110-240~50/60Hz 1.2A

　　USB-C1/C2：5V3A、9V3A、12V3A、15V2.66A、20V2A

　　PPS：3.3-16V2.5A、3.3-11V3.65A

　　USB-C1+USB-C2：（20W+20W）5V3A、9V2.22A

　　总输出：40W Max

　　制造商：东莞市合宜电子有限公司

　　充电器已经通过了FCC、CE、CB、RoHS认证。

　　充电器配备可折叠美规插脚，携带方便且不会刮伤包里其它设备。

　　输出端有LED指示灯以及双USB-C接口，接口有金属环装饰更显精致，外壳上印有输出参数。

　　测得充电器机身高度为42.97mm。

　　宽度为39.86mm。

　　厚度为31.9mm。

　　和苹果35W充电器对比，体积优势明显。

　　拿在手上的大小直观感受。

　　净重约为73g。

　　接通电源LED指示灯亮蓝光。

　　使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C1口支持Apple2.4A、QC3.0、QC4+、AFC、FCP、PD3.0、PPS快充协议。

　　PDO报文显示C1口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V2.66A、20V2A五组固定电压档位，以及3.3-11V3.65A、3.3-21V2A两组PPS电压档位。

　　测得USB-C2口兼容协议和C1口的一样。

　　PDO报文也完全相同，即两个C口单口输出性能一样，支持功率盲插。

　　UOCO. 40W充电器拆解

　　在对充电器有了基本了解后，下面继续对其进行拆解，看看内部情况。

　　沿外壳接缝拆开充电器外壳，充电器采用多块PCB组合焊接，交流输入通过导线焊接连接，空隙打胶填充加强散热。

　　取出充电器内部PCBA模块，模块共采用五块PCB焊接组成，分别焊接初级和次级电路，以及USB-C母座，充分利用内部空间。

　　外壳内部粘贴黑色铜箔辅助散热。

　　交流供电导线焊接连接到侧面的PCB板上，PCB板均贴有浅绿色导热垫用于散热。

　　PCBA模块一览，采用多块PCB堆叠焊接组成，将热源分散，均摊发热降低温升。

　　使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为33.06mm。

　　PCBA模块宽度约为34.83mm。

　　PCBA模块厚度约为24.69mm。

　　连接两块PCB的小板连接交流电源输入，小板上焊接共模电感和整流桥等器件。小板对应次级电路有麦拉片绝缘。

　　黑色的PCB为初级电源部分，焊接氮化镓主控芯片，氮化镓开关管，同步整流芯片，贴片光耦和贴片Y电容。初次级开槽插入麦拉片加强绝缘。

　　绿色的PCB为二次降压部分，焊接降压电路和协议部分。

　　将充电器模块拆分开，黑色PCB为氮化镓电源模块，绿色PCB为协议降压部分。黑色小板焊接整流桥和共模电感，绿色小板焊接USB-C母座。

　　通过对充电器的观察发现，这款充电器采用反激开关电源设计，固定电压输出，输出电压通过两路独立的降压芯片，内置协议功能，根据负载需求，调节输出电压，并支持功率自动分配。下面我们就从输入端开始了解各个元器件的信息。

　　输入端小板上焊接贴片保险丝，NTC热敏电阻，共模电感和整流桥。

　　输入端延时保险丝为贴片封装，规格为3.15A。

　　绿色NTC热敏电阻外套热缩管，用于抑制上电浪涌电流。

　　共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

　　输入端整流桥来自深圳市沃尔德实业有限公司，型号为WRMSB30M，规格3A1000V。这颗软桥通过较软的恢复曲线，比较平滑的关断特性，可以降低二极管结电容达到非常少的谐波振荡产生的效果。

　　沃尔德WRMSB30M规格资料。

　　充电头网拆解了解到，采用沃尔德WRMSB30M的还有即刻65W 2C1A氮化镓快充充电器、摩米士65W 2C1A氮化镓快充充电器、麦多多30W 1A1C快充充电器等产品。

　　整流桥输出的脉动直流电送至开关电源小板，两颗滤波电容顶部套有胶帽绝缘。

　　两颗高压滤波电容来自y.u.g昱光电子。

　　规格均为33μF 400V。

　　差模电感采用工字磁芯绕制，外包热缩管绝缘。

　　初级主控芯片采用茂睿芯MK2697G，是一颗采用SOT23-6极小封装的高频QR AC-DC PWM控制芯片，Vcc耐压110V，支持9-90V Vcc供电，无需外部稳压电路，减小布板空间，使用更灵活。采用专利驱动技术，支持直驱增强型GaN功率器件，同时优化SR Vds应力，有效提高了产品效率及功率密度。

　　茂睿芯MK2697G具有自适应多模式特性，满足PD快充不同输出电压下的能效要求，200KHz工作频率可以充分利用氮化镓开关管优势，提高效率并减小适配器体积。

　　茂睿芯MK2697G具有输出过压、过功率、VCC过压、输入过压保护、同步整流管短路保护等保护功能，适用于USB PD充电器和高功率密度电源应用。MK2697系列已交付大量客户量产，如：爱莎瓦特65W 2C1A氮化镓快充充电器。

　　氮化镓功率芯片采用能华CE65E300DNYI，是一颗DFN5*6封装的增强型氮化镓器件，耐压650V，瞬态耐压750V，导阻为300mΩ。相比传统Si MOSFET器件，这颗GaN器件能大大提升系统效率、功率密度，减小系统尺寸及重量，并降低系统成本。相比市场上其他E mode GaN产品，其Vth要高60%，保证了在各种应用场景的驱动可靠性，无需负压关断，PCB Layout也变得更容易。

　　值得注意的一点是，相对目前市场上的E mode器件的Vth=1.5V，能华采用外延及芯片工艺的自主创新，将Vth提高到2.5V的同时保持2DEG的电阻一致，器件在Vgs=6V导通时电阻也维持不变，这意味着器件的成本(Ron*Die size)和器件饱和电流(Isat)维持在同等水平。

　　能华半导体是目前少数几个能同时推出增强型GaN器件和耗尽型级联GaN器件的半导体公司。此次量产40W2C PD快充产品采用的能华增强型GaN器件 CE65E300DNYI，具有低导通损耗和低开关损耗，能够提升系统能效和功率密度，减小系统体积和重量；其具有的高阈值电压优势，不仅简化了 PCB 设计流程，而且提高了器件的可靠性，同时还能拓宽器件的应用场景，让更多的产品享受到GaN带来的高效优势。能华CE65E300DNYI可应用于PD快充、适配器、可再生能源、电信以及数据中心、马达驱动和工业等应用场景。