多口输出更实用,绿联100W GaN充电器拆解评测

梦想是个猪 梦想是个猪 2021-11-24 12:03

大家好,我是梦想是个猪,很久没拆充电器了,今天给大家拆一个100W的看看。

前言

氮化镓(GaN)是典型的半导体材料,相对于硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等第一代和第二代半导体材料的性能来说,GaN在大功率、高温、高频、抗辐射的微电子领域,以及短波长光电子领域都有着非常明显的优势。

GaN的禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优越性质,因此采用GaN半导体材料制备的半导体器件不仅具有高输出功率、高功率密度、高工作带宽、高效率、体积小、重量轻等优势,而且还具有高温结和高热传导率等特性,能在更高的温度下稳定运行,而且在高电压、高频率状态下更为可靠,此外还能以较少的电能消耗,获得更高的运行能力。

所以,采用GaN功率器件的充电器这两年的发展速度非常快,市场接受度也非常的高,目前已经成为了主流选择。

我今天拆解测评的这款100W充电器,是绿联最新推出的采用GaN器件的新品100W氮化镓四口充电器

外观设计

多口输出更实用,绿联100W GaN充电器拆解评测_新浪众测

100W输出功率的充电器比起65W来说要加实用一些,常规的办公用笔记本电脑,充电功率通常在65W左右,如果需要同时给笔记本电脑和手机充电时,65W的充电器便有点捉襟见肘,100W才能保证充足的功率输出,尤其是需要同时给多个数码设备充电时,个人建议最好是入手100W的充电器。

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所以平时我们不管是去公司上班还是出差,带上这种100W的充电器,就可以完美的解决笔记本电脑和手机的充电问题。

绿联的这款100W GaN充电器,整体尺寸小巧,日常携带方便,比起笔记本电脑的原配电源适配器来说轻便不少,而且整体设计得非常精致,充电器两侧采用了铁灰色金属漆配色,并且呈微弧状态,从而使得这款充电器看起来非常有高级感。

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在输出接口方面,这款充电器提供了三个Type-C接口和一个USB-A接口。

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电源插头采用了可折叠式设计,将插头折叠起来不但收纳携带更加方便,而且还不容易和包里的其他物品之间发声碰撞摩擦。

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从底部标注来看,这款充电器的C1和C2接口都能输出5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A以及3.3-21V3A,最大输出功率为100W。

因为这个充电器一共有四个输出接口共享100W输出功率,插入不同接口时的输出情况是不一样的,整个组合比较复杂,不过我们牢记一点就可以了,需要大功率输出时,最好选择单口模式,C1和C2随便插,笔记本和手机同时充电时,C1和C2随便插,两台笔记本和手机同时充电时,功率要求高的插C1口,功率要求低一点的插C2口,手机插C3口。

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对比一下体积,可以看出这款绿联100W GaN充电器比别的品牌的120W明显要小巧不少。

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重量上,这款充电器为232.7g,还是比较有分量的。

功率密度

我们先计算一下这个充电器的功率密度。

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绿联100W GaN充电器的三围尺寸分别是68mm*68mm*33.5mm,总体积为154.9cm³,按照标称功率100W计算,100W/154.9cm³,其功率密度为0.645W/cm³,对于市面上同类的100W四口充电器来说,这样的功率密度算是非常高的。

快充协议

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用USB测试表测试这款充电器的C1和C2口的快充协议握手情况,从实测结果来看,这两个接口能支持的快充协议非常齐全,除了SAMSUNG 5V2A和VIVO之外,目前主流的快充协议全部都能支持。

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C3口除了功率上显示为22W外,SAMSUNG 5V2A和VIVO不支持,另外QC3.0的20V不支持。

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USB-A口因为接口不同,不支持PD快充,此外SAMSUNG 5V2A和VIVO不支持,QC3.0的20V不支持。

从快充协议的握手情况看,这款充电器基本上能支持目前市面上的几乎所有主流快充协议。

OCP测试

绿联100W GaN充电器具有非常完善的过压保护、过流保护、过功率保护、短路保护、过温保护、雷击保护、防干扰保护和外壳阻燃保护,我这里做了一个OCP测试,也就是过流保护测试。

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利用电子负载从被测充电器的额定电流开始带载,逐步增加电流值,当充电器因为输出电流超出安全范围后,便会自动切断输出,这就是过流保护。通过OCP测试还能了解这款充电器的最大可持续输出电流值,从而了解这款充电器的最大可持续输出功率。

通过测试可以发现,这款充电器的两个Type-C口都能够非常稳定的输出105W左右的功率,比起标称的100W功率来说,其实际可输出功率大了5W,也就是说,如果只是工作在标称的100W功率情况下,这款充电器的安全系数无疑是非常高的。

电压稳定性测试

每一款充电器都会标注标准输出电压和输出电流,但是在工作过程中,随着输出电流的增加,其输出电压会有一定程度的压降。

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在标称5V3A输出档,当输出电流为3A时,这款充电器的输出电压并没有出现压降,稳定的保持在5.01V。

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在标称15V3A输出档,当输出电流为3A时,输出电压同样也没有出现压降,稳定的保持在15V。

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而在标称20V5A输出档,当输出电流为5A时,输出电压也依然还是没有出现明显压降情况,此时输出电压稳定的保持在19.9V。

从以上的测试结果看,这款充电器的电压稳定性做得非常优秀,更稳定的电压,可以更好的保护被充电设备的安全。

转换效率

测试充电器的输入功率和输出功率,便能计算出该款充电器的转换效率。

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在标准的100W输出时,绿联100W GaN充电器的输入功率为112.8W,转换效率为88.6%,如果再加上USB测试表的消耗功率以及线损,其实际转换效率要更高一些。

转换效率低的充电器,会有较大一部分能量通过热量的方式被损耗掉,而损耗越大,其发热情况也就会越高。

温度表现

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按照标称的100W输出功率,用电子负载进行满负荷烤机,连续烤机一小时,然后用红外热成像仪测试充电器的表面温度,这样的测试其实的非常严苛的,我们日常使用中,充电器基本上很少会出现这种持续满负荷输出的情况。

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从红外热成像仪的测试结果来看,绿联100W GaN充电器的表面最高温度仅仅只有64.4℃,而且这个温度还是出现在Type-C接口处,这一温度表现确实大大强过我的预期。

充电表现

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我的笔记本电脑最大充电功率为60W,将充电线插入绿联100W GaN充电器,可以看到实时充电功率为58.86W。

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给我的笔记本电脑和手机同时充电时,我一般用C1和C2口,这时输出功率会进行一次重新分配,其中给笔记本电脑充电的接口输出功率会调整至65W,而给手机充电的接口,输出功率会调整至30W,这样两个接口都能实现快充输出。

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其实这款充电器是非常适合出差或者拿到办公室使用的,四个输出接口,可以同时解决四个不同的数码产品的充电问题。

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当然了,如果需要用这个充电器给90W充电功率的笔记本电脑充电,个人建议是最好单口使用,这样才能实现最大充电功率,减少充电时间。

拆解分析

之前做过很多充电器的测评,也有朋友提出过建议,让我拆几个充电器看看里面的设计和做工,所以今天就决定拆了这个绿联100W GaN充电器。

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这个充电器只有有LOGO的那一侧外壳可以拆开,采用的是超声波焊接封装的,拆解并不难,但是为了安全起见,这里不建议非专业人士拆解。

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内部PCB部分可以直接从外壳中拉出。

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电源插脚和PCB部分通过焊接的导线连接在一起。

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焊下导线,就可以直接将PCB部分和外壳彻底分离。

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PCB的背面覆盖了导热材料、隔离片和一块黄铜散热片,散热片通过两个焊点焊接在PCB上。

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另一侧同样也有一块黄铜散热片,散热片包裹了绝缘胶带,通过延长脚焊接在PCB上。

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将两块散热片从PCB上全部拆下,并且将导热材料、隔离片一同拆下后,就可以看到PCB背面的设计。

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黄铜散热片的厚度为0.55mm。

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PCB的正面元件中填充了大量的加固胶,可以看到在初级和次级之间有一块隔离片将其分开。这个充电器PCB一共有三块组成,包括了输入端小板、主板和输出端小板。

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这是PCB的背面设计,分析这款电源的设计,推测应该是采用的开关电源定压输出,然后经过三路二次降压后通过四个输出接口输出电压。

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其中C1口和C2口是单独的两路输出,C3和USB-A共用一路输出,输出功率通过芯片进行智能分配。

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NV6125,这就是一块GaN功率芯片,来自纳微,从网上查询到的资料显示,这块芯片被多款主流品牌的充电器所使用,覆盖了50W、65W、90W和100W等多个功率范围。

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ON安森美NCP1342,高频准谐振反激初级PWM控制器,为开关电源的主控芯片,具有超低的待机功耗,同样也被广泛应用于多款主流品牌的充电器,小米120W超级快充也使用了这块芯片。

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两颗来自四川特锐祥科技股份有限公司的贴片Y电容,特锐祥贴片Y电容同样也是被多款主流品牌充电器所采用。

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两块同步整流芯片,下面的六脚芯片是同步整流控制器。

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位于输出小板上的智融SW3518S。

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输出小板一共采用了三块SW3518S。

SW3518S是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持 A+C 口任意口快充输出,支持双口独立限流,集成了 5A 高效率同步降压变换器,支持 PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP/VOOC 等多种快充协议,CC/CV 模式,以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能 多快充协议双口充电解决方案。

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每一颗SW3518S都配备了两颗R03N041AP MOS管用于输出同步整流降压。

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输出小板的另一面设计了对应的降压电感和二次滤波电,并且都被绝缘管保护。

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这是一块用于输出功率智能分配的MCU。

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另外还有一块来自锐骏的RU30D20,这块输出VBUS开关管用于C3和USB-A口分配。

总结

这款绿联100W GaN多口充电器外观设计得非常精致,两侧的金属漆及微弧设计使得充电器显得很有高级感。三个Type-C口和一个USB-A口,可以满足日常使用中多款设备同时充电的需求,尤其是当单口使用时的100W输出,可以满足大功率笔记本的充电需求,而C1和C2口的功率动态分配,笔记本和手机同时充电时无需自行选择接口,非常方便。

通过拆解发现,这款充电器的内部内部结构设计得非常紧凑,各部分之间做了很好的隔离保护,元器件的保护也非常到位,散热设计优化得不错,所采用的芯片都是目前主流充电器常用的芯片,整体品质还是很有保证的。

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