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氮化镓實作小巧輕便機身,聯想筆記本原裝100W電源擴充卡拆解

作者:充電頭網

前言

充電頭網拿到了聯想新款筆記本電腦的原裝100W氮化镓電源擴充卡,這款擴充卡為自帶線設計,輸出線長度約為1.8米。充電器支援100-240Vac寬電壓輸入,支援20V5A PD快充,還支援5-21V3A PPS快充,對手機充電也有不錯的相容性。

這款電源擴充卡由台達代工,設有三腳國标插腳,不僅具備接地功能,使用時電腦金屬外殼不會麻手,并且更加牢固,不易掉落。下面就帶來聯想原裝100W氮化镓電源擴充卡的拆解,一起看看内部的方案和用料。

聯想原裝100W氮化镓電源擴充卡外觀

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聯想原裝100W氮化镓電源擴充卡為經典黑色配色,作為聯想旗下筆記本标配電源擴充卡,得益于氮化镓技術的采用,機身整體設計得很小。

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擴充卡采用PC阻燃材質塑膠外殼,主體磨砂抗指紋,機身高、寬相同,正面看去為正方形。

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機身正面設計有Lenovo品牌。

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對角處設計有100W字樣,使用者可直覺了解這款電源擴充卡最大輸出功率。

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電源擴充卡配備三腳插腳,可接地設計,有效避免使用者觸電,提升充電體驗。

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輸入端外殼印有電源擴充卡參數資訊。

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電源擴充卡銘牌參數特寫

型号:ADL100UDGC3A

内部型号:GX21M04624

零售型号:5A11M04632

輸入:100-240V~1.6A 50/60Hz

輸出:5V3A、9V3A、15V3A、20V5A 100W

制造商:台達電子工業股份有限公司

擴充卡通過了CCC認證,以及VI級能效認證。

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輸出線與機身連接配接處做了凹槽保護設計。

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USB-C端子外殼磨砂處理,正背面和兩側分别設計有經典的小凹面和凸齒,友善使用者插拔。

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實測電源擴充卡機身寬、高均約為62.4mm。

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機身厚度為32.27mm。

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USB-C線長度約為178.3mm。

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電源擴充卡拿在手上的大小直覺感受。

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另外測得産品重量約為234g。

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使用ChargerLAB POWER-Z KM003C測得電源擴充卡USB-C輸出支援PD3.0、PPS、QC5、DCP充電協定。

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PDO封包顯示還具備5V3A、9V3A、15V3A、20V5A四組固定電壓檔位,以及5-11V3A、5-21V3A兩組PPS電壓檔位。

聯想原裝100W氮化镓電源擴充卡拆解

看完了聯想這款氮化镓電源擴充卡的外觀和測試,下面就進行拆解,一起看看内部的方案和用料。

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首先拆開擴充卡輸入輸出側外殼。

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電源輸入線采用導線焊接連接配接。

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輸出端同樣采用導線焊接連接配接。

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剪斷連接配接導線取出PCBA子產品,PCBA子產品整體包裹鋁片散熱。

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使用遊标卡尺測得PCBA子產品長度約為57.7mm。

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PCBA子產品寬度約為58mm。

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PCBA子產品厚度約為27.8mm。

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PCBA子產品側面通過卡扣固定。

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散熱片鉚接焊片焊接到PCBA子產品。

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散熱片焊點特寫。

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拆下PCBA子產品包裹的散熱片,PCBA子產品正反面打膠加強散熱,在散熱片與PCBA子產品之間設有麥拉片絕緣。

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PCBA子產品正面一覽,左側設有保險絲,安規X2電容,共模電感。在上方焊接一片小闆,為整流橋和PFC電路。下方為PFC升壓電感,右側設有輸出濾波電容。右下角焊接變壓器,左側為高壓濾波電容。

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PCBA子產品背面焊接混合反激控制器和兩顆開關管,右下角焊接回報光耦,同步整流控制器,同步整流管以及協定晶片。

通過對PCBA子產品的觀察發現,聯想100W氮化镓電源擴充卡采用PFC+HFB混合反激開關電源架構,輸出電壓由協定晶片通過光耦回報,實作寬電壓輸出,在PFC級采用氮化镓開關管。下面我們就從輸入端了解整個擴充卡的設計和用料。

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輸入端焊接保險絲,安規X2電容和共模電感。

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輸入端保險絲來自CONQUER功德,MST系列超小型延時保險絲,規格為3.15A 250V,用于輸入過流保護。

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安規X2電容來自SCC實全電子,規格為0.33μF。

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共模電感采用漆包線和絕緣線繞制,底部焊接絕緣支架,纏繞膠帶絕緣。

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另一顆共模電感采用漆包線繞制,底部焊接絕緣支架。

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側面小闆焊接整流橋,PFC控制器,PFC開關管和PFC整流管。對應開關管和整流管位置設有銅片和導熱墊加強散熱。

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焊接拆下側面小闆和散熱銅片。

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小闆左側焊接PFC控制器,中間上方焊接PFC開關管,下方為整流管,在右側為兩顆整流橋。

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小闆背面沒有焊接元件。

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兩顆整流橋型号MB30KH,規格為3A1000V,半橋連接配接均攤發熱。

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一顆薄膜濾波電容規格為0.68μF。

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另一顆薄膜濾波電容規格為1μF。

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濾波電感采用磁環繞制,底部焊接絕緣支架。

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PFC控制器來自安森美,型号NCP1623,其基于創新的 Valley 同步頻率折返(VSFF)方法。VSFF 可在标稱負載和輕負載條件下最大限度地提高效率,在重載時運作在臨界模式,輕載運作在斷續導通模式,并支援谷底開通以提高效率。

NCP1623支援臨界模式、斷續導通模式運作,谷同步頻率折返可在标稱負載和輕負載下提升效率,并且可在低開關頻率下獲得良好的功率因數。

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PFC開關管采用镓未來G1N65R150PB-H,是一顆耐壓650V的氮化镓功率器件,瞬态耐壓800V,标稱導阻150mΩ,栅極耐壓支援±20V,可使用傳統矽MOS驅動,相比增強型氮化镓,大大簡化栅極驅動電路設計。

镓未來 G1N65R150PB-H 采用PQFN8x8封裝,散熱焊盤為源極,減小高頻走線面積,有助于優化EMI性能。

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镓未來 G1N65R150PB-H 資料資訊。

充電頭網通過拆解了解到,镓未來氮化镓功率器件此前已被DJI大疆100W雙USB-C口氮化镓桌面充電器、公牛240W 3C1A氮化镓桌面充電器、Anker PowerHouse 767 - 2048Wh | 2300W氮化镓戶外電源、聯想拯救者140W PD3.1氮化镓快充充電器等産品采用。

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PFC升壓電感磁芯纏繞銅箔屏蔽,并粘貼膠帶絕緣。

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PFC整流管來自ST意法半導體,型号STTH10LCD06,為超快恢複二極管,規格為10A 600V,采用DPAK封裝。

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PCBA子產品側面焊接高壓濾波電容和變壓器。

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高壓濾波電容來自貴彌功,規格為450V82μF。

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HFB控制器來自英飛淩,型号為XPDS2201,是一顆數字混合反激控制器,内部內建600V高壓啟動電路和高低側MOS驅動。采用峰值電流模式控制,用于快速的負載響應。基于輸出電流水準自動切換到突發模式運作,支援初級側過電壓保護,待機功耗<75mW,可通過單引腳UART界面配置參數,采用PG-DSO-14封裝,外圍元件精簡。

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為主要晶片供電的濾波電容來自艾華,規格為35V47μF。

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開關管來自英飛淩,型号IPL60R185C7,NMOS,耐壓650V,導阻185mΩ,采用ThinPAK8*8封裝。

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HFB上管來自ST意法半導體,型号STD13N60M2,NMOS,耐壓650V,導阻380mΩ,采用DPAK封裝。

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側面焊接開關變壓器和輸出濾波電容。

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開關變壓器磁芯嚴密纏繞膠帶絕緣。

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藍色Y電容特寫。

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光寶LTV1004光耦用于輸出電壓回報調節。

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同步整流控制器來自MPS芯源半導體,絲印IBUJR,實際型号為MP6951,支援DCM,CCM,QR,ZVS工作模式,還支援ACF主動鉗位反激和HFB混合反激,工作頻率可達1MHz,支援驅動氮化镓同步整流管,支援高側和低側應用,采用TSOT23-6封裝。

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同步整流管來自英飛淩,型号BSC040N10NS5,NMOS,耐壓100V,導阻4mΩ,采用PG-TDSON-8封裝。

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一顆TVS二極管來自力特,型号SMAJ70A,用于吸收浪湧過電壓。

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輸出濾波固态電容規格為680μF25V。

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濾波電解電容規格相同。

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協定IC采用偉诠WT6636F,這是一顆通過USB-IF協會USB PD3.0(PPS)認證的協定晶片,并通過了高通QC4+認證。WT6636F支援USB PD3.0和PPS,支援線損補償,支援多重保護功能。内部內建10bit ADC用于電壓和電流檢測,内置8051核心單片機,内置放電MOS管。

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VBUS開關管來自富鼎先進,型号AP3NA4R2YT,NMOS,耐壓30V,導阻4.2mΩ,采用PMPAK3*3封裝。

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全部拆解一覽,來張全家福。

充電頭網拆解總結

聯想這款100W氮化镓電源擴充卡采用國标三腳插腳,一方面具有接地功能,防止金屬外殼的筆記本電腦出現麻手情況,在牆插上使用也更加穩定,不易掉落。擴充卡自帶1.8米長輸出線,可以滿足絕大多數使用場合。實測擴充卡支援100W PD快充,還支援21V3A PPS快充。

充電頭網通過拆解了解到,聯想這款電源擴充卡采用PFC+HFB架構,PFC控制器采用安森美NCP1623,搭配使用镓未來G1N65R150PB-H氮化镓開關管。HFB電路采用英飛淩XDPS2201控制器搭配兩顆MOS管組成。

镓未來耗盡型氮化镓開關管支援使用傳統矽MOS控制器,具備良好的通用性和相容性。變壓器和功率器件打膠填充加強導熱。擴充卡PCBA子產品包裹鋁片加強散熱,針對筆記本充電及大功率持續輸出場景進行散熱性能優化,降低使用溫升。

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