09.24 拆解報告:HELPERS LAB 2A2C 75W快充充電器

在個人數碼產品日益增多的今天,用戶對充電配件的需求量日益增加。同時也得益於USB PD快充和Type-C接口的普及,讓大部分電子產品能夠實現共享一個充電器成為現實。但對於很多用戶而言,在某些場景下往往需要同時給多臺設備供電,大功率和多接口就成為了市場新的需求點。

目前很多配件廠商均有推出基於USB PD快充的大功率多口充電器,比如充電頭網此前拆解到的ANKER 100W 4口充電器、愛否75W 四口充電器。今天充電頭網給大家帶來的同樣是一款來自HELPERS LAB的四口充電器(工程樣機),該產品採用2A2C四口設計,兩個USB-C口分別支持30W和60W快充輸出,兩個USB-A口均支持APPLE 2.4A協議,四口總輸出可達到75W。下面就為大家帶來這款充電器的詳細拆解。

一、HELPERS LAB 2A2C快充充電器外觀

拆解報告:HELPERS LAB 2A2C 75W快充充電器

充電器採用橘紅色外殼,正滿居中燙金印著HELPERS LAB的品牌logo。

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包裝盒背面印著產品的功能,適用的設備類型等。

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包裝盒內部採用紙質內襯,充電器單獨放置,旁邊的小盒子裡面是相關的一些配件。

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除了充電器本體之外,配備了一根AC輸入線、一根USB-C to USB-C充電線和一個黑色網狀收納袋。

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作為桌面充電站而言,AC線與機身分離設計是比較常見的一種處理方式,以便於用戶隨意在桌面移動充電器的位置,提升用戶體驗。

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附贈USB-C to USB-C充電線也是比較少見的,如今USB PD在國內剛剛普及就引發了價格戰,大部分廠商都不會標配線纜。HELPERS LAB這款多口充電站附贈的USB-C to USB-C線纜已經通過USB-IF協會的認證,能夠支持最大3A電流,因此不帶E-Marker芯片,如果客戶需要單獨5A線材,可單獨下單訂貨。

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充電器呈扁平方塊狀設計,邊角線均有圓角處理;外殼採用純PC材質,日本進口SABIC V-0,耐高溫可達125℃,防止機身過熱出現熔殼事故。機身整體設計比較簡約,純白色機身表面帶有細細的磨砂手感,比較耐磨;居中用藍色字體絲印HELPERS LAB的品牌logo。

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輸入端口居中設計,採用常規的“8”字線接口,並在輸入側印著詳細的規格參數。

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輸入:100-240V~ 1.7A 50/60Hz;USB-C1口支持30W輸出、USB-C2支持60W輸出、USB-A1和USB-A2綜合輸出功率為5V/3.1A,充電器的總輸出功率為75W。產品已經通過了ETL、FCC、CE、RoHS等認證。

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輸出端採用四個接口配置,並且標準了每個接口的輸出功率,其中兩個USB-C接口分別支持30W輸出和60W輸出,並且兩個USB-C接口均已經通過了USB-IF認證(TID號200000435);兩個USB-A接口的綜合最大輸出功率為5V/3A 15W。此外,在輸出接口上方設有一顆LED指示燈,在接通電源的情況下會亮藍燈。

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充電器的長寬尺寸看起來要比iPhone X小很多。

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體積對比ANKER此前推出的100W四口PD充電器,HELPERS LAB更具有體積優勢。

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厚度與一元硬幣的直徑相當。

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機身淨重約為261g,比蘋果87W充電器更輕一點。

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使用ChargerLAB POWER-Z KT001檢測其中一個USB-A口的輸出協議,顯示支持APPLE2.4A,不支持其他快充協議。

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另一USB-A接口同樣支持APPLE2.4A充電協議。

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其中一個USB-C接口支持APPLE2.4A、USB DCP、QC2.0、QC3.0等充電協議。

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其PDO報文顯示支持USB PD3.0快充標準,具備5V/3A、9V/3A、12V/2.5A、15V/2A、20V/1.5A五組固定電壓檔位,以及3.3-11V/3A、3.3-16V/2A兩組PPS電壓檔位。

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另外一個USB-C接口同樣支持APPLE2.4A、USB DCP、QC2.0、QC3.0等充電協議。

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ChargerLAB POWER-Z KT001檢測其PDO報文顯示支持USB PD3.0快充標準,具備5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3A五組固定電壓檔位,以及5.2-21V/3A一組PPS電壓檔位。

二、HELPERS LAB 2A2C快充充電器拆解

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大錘打開充電器外殼,抽出內部PCBA模塊,正面使用一整塊金屬板+絕緣塑料板組成的導熱片覆蓋。導熱片可以將內部功率器件產生的熱量均勻的傳遞給外殼並散發出去,避免長時間大功率工況下出現局部過熱,導致熔殼。

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拆下內部導熱片,可見充電器正面採用了兩個變壓器,並且有大量的注膠處理,起到導熱和固定的作用,並且主要的發熱元器件均增加了金屬散熱片。

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輸入端居中為“8”字線的母座,左側設有安規X電容,浪湧抑制電阻、延時保險絲等器件,右側為共模電感,用於消除EMI電磁干擾。

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初級兩顆MOS管採用一塊“L”型金屬散熱片,側面使用螺釘將其與初級開關管貼合,另一側同時用使用螺釘與另一顆初級開關管貼合。

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次級側同步整流MOS管也採用了尺寸較小的“L”型金屬散熱片。

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初級開關管附近採用了大量的注膠,加強導熱性能。

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共模電感貼有產品標籤。

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輸出端四個接口採用藍色膠芯,LED指示燈和USB-C接口均使用小塊PCB板焊接。

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輸出接口之間錯落佈置了五顆輸出濾波固態電容。

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去除輸入端硅膠,拆下金屬散熱片,初級濾波採用兩顆鋁電解電容,其中一顆臥置。

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延時保險絲規格為3.15A 250V。

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容量為0.33μF的安規X電容。

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輸入端浪湧抑制電阻。

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輸入端共模電感,濾除EMI干擾。

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綠色電容來自Koshin東佳電子,規格400V 120μF。

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另一顆電解電容規格為400V 22μF,兩顆並聯。

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在大變壓器旁邊設有一顆PWM芯片供電電容,規格100V 4.7μF。

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小變壓器旁邊同樣設有一顆PWM芯片供電電容,規格100V 4.7μF。

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靠近大變壓器的初級開關MOS管,來自盛廷微電子。

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拆下來看可見具體型號為DG15NC65,來自盛廷微電子。

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盛廷微DG15NC65規格資料。

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靠近小變壓器的初級開關MOS管同樣來自盛廷微電子,型號與上面一致。

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大變壓器側的輸出抗干擾Y電容。

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小變壓器側的輸出抗干擾Y電容。

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去掉輸出端硅膠,露出五顆固態電容、兩顆Y電容、一顆次級同步整流MOS管。

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兩個USB-C接口使用四顆25V 820μF固態電容濾波。

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兩個USB-A接口共用一顆6.3V 820μF固態電容濾波。

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USB-A接口旁邊還設有一顆磁環電感,用於USB-A口輸出降壓。

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大變壓器側的同步整流MOS管,來自AOS AOT2904,耐壓100V,導阻4.4mΩ。

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AOS AOT2904詳細規格資料。

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從LED指示燈PCB板上可以看出,小板打板日期為2019年6月5日。

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拆下兩塊USB-C協議小板,正面佈局完全一致,協議芯片和VBUS開關管的型號也完全一致。

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協議小板上的協議芯片來自盛廷微電子,型號D555。目前已經通過了USB-IF協會的USB PD3.0認證,TID號為174。

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盛廷微D9555協議芯片符合USB Type-C 1.2和USB PD3.0標準,兼容USB PD3.0(PPS)、USB PD2.0、QC4+、QC3.0、QC2.0、BC1.2充電協議,並可支持最多五個FPDO和一個APDO。

此外,盛廷微D9555還集成了電壓環路補償和電流環路補償網絡、VBUS 和VIN引腳快速放電、集成VCONN電路和E-Marker檢測、支持20V/5A 100W功率輸出、擁有250uA超低待機功耗,支持線路阻抗補償等功能。

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搭配協議芯片的VBUS開關來自AOS,型號AO4447A,-15A/-30V SOP8 P溝道 MOS管場效應管。

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AOS AO4447A詳細規格資料。

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PCB板背面一覽,正負極有明顯的分隔線,採用兩顆光耦,次級側貼有一塊導熱膠。

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去掉次級側導熱膠及硅膠。接下來先看左面一路的控制部分。

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來自昂寶的OB2632初級開關管。昂寶OB2632初級PWM控制器。支持PD電源適配器和寬輸出範圍適配器,支持擴展的突發模式控制以提升效率和降低待機功耗,支持自恢復的逐週期電流限制和過載保護。

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昂寶OB2632詳細資料。充電頭網瞭解到,採用昂寶OB2632的產品還有Benks邦克仕18W USB PD充電器、ANKER單口30W USB PD充電器A2014等。

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EL1019億光光耦,用來反饋輸出電壓。

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絲印IATPH為MPS芯源半導體的MP6908同步整流控制器。

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MP6908詳細規格參數。充電頭網瞭解到,MP6908還被聯想thinkplus USB PD充電器PA65、AUKEY 27W USB PD充電器、聯想65W USB-C電源適配器、DHL USB PD雙口充電器等產品採用。

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來自盛廷微的降壓芯片,型號D1617F,內置MOS。與背面的降壓電感等器件構成DC-DC二次降壓電路,實現兩個USB-A口的5V輸出,支持最大輸出電流為3.1A。

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盛廷微D1617F規格資料。

接下來再看右側控制電路部分:

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右側電路為獨立的,單獨實現30W接口輸出控制,初級同樣採用昂寶的OB2632主控PWM芯片。

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初次級之間為EL億光光耦。

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次級側採用傑華特JW7719A同步整流芯片,內置MOS,耐壓100V,10mΩ導阻。

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傑華特JW7719A詳細規格資料。

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CEP8120A,雙路USB自動識別芯片。

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充電器全部拆解完畢。

充電頭網拆解總結

作為一款桌面快充站產品,HELPERS LAB 2A2C快充充電器外觀設計簡約,性能強悍。兩個USB-C接口分別支持60W PD快充和30W PD快充,並且均有20V電壓檔位,可以同時給兩臺筆記本電腦快充;除了PD協議之外,USB-C口還支持QC快充協議,兼顧了市面上部分手機的快充需求。另外兩個USB-A則支持APPLE 2.4A協議,單口輸出可達到12W,可適配iPhone、iPad等小功率設備。

充電頭網拆解通過了解到,這款四口充電器內部採用兩路輸出設計,其中30W USB-C輸出接口為單獨的一路,60W輸出接口和兩個USB-A接口輸出外一路。兩路輸出的初級部分用料一致,均採用昂寶OB2632主控芯片和盛廷微初級開關MOS。次級部分,採用傑華特JW7719A同步整流芯搭配盛廷微D9555協議識別芯片實現30W 輸出接口的獨立輸出。

另外三個接口則先通過MP6908進行同步整流,然後一分為二,其中USB-C口直接通過盛廷微D9555實現輸出控制,最大60W;兩個USB-A接口則再通過盛廷微DC-DC芯片D1617F二次降壓,實現5V輸出,共享3.1A電流。所以即使產品標稱最大功率為75W,但理論應該可以支持最大105W輸出,性能強悍。

同時我們也可以看到,由於這款充電器涉及大功率輸出,所以內部的散熱措施非常到位,初級開關MOS、次級同步整流MOS均採用金屬散熱片設計;正面元器件之間也注滿硅膠,並增加金屬導熱片,使功率器件產生的熱量能夠均勻擴散,避免溫度過高出現熔殼現象。

需要注意的是,目前充電頭網拿到的這款產品為工程樣機,後續的量產機型中,產品的絲印名牌、部分MOS、電感等元器件將會升級優化,對於這款產品的最終轉檯,我們拭目以待。


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