快充技術(shù)的發(fā)展讓電量焦慮成為過去式，多協(xié)議適配器讓用戶出門只需攜帶一個充電器。本次Big-Bit拆解為大家呈現(xiàn)一款知名品牌的65W多協(xié)議快充適配器，深入剖析其元器件選型和內(nèi)部電路設(shè)計。

“電量焦慮”幾乎成了當(dāng)下每個人都需要面對的問題。無論是長時間使用手機，還是外出辦公時依賴筆記本電腦，我們總會面臨電池電量不足的尷尬。

然而，受限于設(shè)備本身的體積和當(dāng)下電池技術(shù)的瓶頸，電池容量無法顯著突破，快速“補電”成為了眼下解決電量焦慮的最切實可行的解決辦法。

也正因為如此，快充技術(shù)近年來得到了迅猛發(fā)展。從最初的5W慢充，到18W、30W，再到如今的65W甚至更高功率，電源適配器的技術(shù)不斷突破。

本次Big-Bit拆解將為大家?guī)硪豢钅持放仆瞥龅囊豢?5W快充電源適配器。這款產(chǎn)品不僅支持多協(xié)議，兼容手機和筆記本電腦，更以其小巧的設(shè)計和強大的性能備受關(guān)注。

為了揭開它的技術(shù)奧秘，我們對這款電源適配器進行了詳細(xì)拆解，深入研究其內(nèi)部元器件的選用和電路設(shè)計方案，看看它是如何實現(xiàn)快速、高效充電的。

某知名品牌電源適配器介紹

電源適配器外殼材料采用耐高溫阻燃PC塑料。

電源適配器上有凹槽設(shè)計，方便插拔;尾部自帶輸出線，并且在線材和電源適配器連接處做了抗彎折設(shè)計。

USB-C輸出端同樣做了抗彎折設(shè)計，且印有3.3A字樣，表示線材最高可通過3.3A電流。

電源適配器背面65W標(biāo)識以及手機、電腦適配標(biāo)識。

某知名品牌65W電源適配器基本信息：

輸入：100-240V~50/60Hz，1.8A

輸出：5V2A、9V2A、12V2A、15V3A、20V3.25A

某知名品牌電源適配器拆解

將電源適配器電路板從外殼中取出，可以看到其電路模塊。

電源適配器電路板正面覆蓋了一塊金屬散熱板，同時用膠帶做絕緣保護。

電源適配器電路板背面同樣有一塊金屬散熱板。

在初級開關(guān)管部位有一塊獨立的金屬散熱板輔助其散熱。

將電源適配器背面散熱板揭開，可以看到相關(guān)元器件上有打膠處理，也是輔助相關(guān)元器件散熱用。電源適配器一般發(fā)熱比較嚴(yán)重，且發(fā)熱也將影響到充電的效率，因此在散熱方面需要做的比較好。

將膠處理干凈后可以看到相關(guān)元器件。

在電源適配器電路板正面可以看到初級開關(guān)管、變壓器、共模電感、保險絲、壓敏電阻、電容等相關(guān)元器件。

在電源適配器電路板背面可以看到整流橋、開關(guān)電源IC、光耦、充電協(xié)議芯片、整流開關(guān)管、VBUS開關(guān)管等相關(guān)元器件。

輸入保護和濾波整流電路

規(guī)格為3.15A，250V的保險絲，起過流保護作用。

壓敏電阻和熱敏電阻，防雷擊和浪涌。

兩顆共模電感和一顆電容，用來抗EMI干擾。

兩顆整流橋來自MCC(美微科)，型號為TBS30M，規(guī)格為1000V 3A。

整流橋用來將輸入的交流電整流為直流電。

四顆規(guī)格為27μF，400V的高壓電容來自CapXon，用來濾波。

反激電路初級側(cè)

初級開關(guān)管

該電源適配器的初級開關(guān)管來自上海貝嶺，型號為BLS65R380，封裝形式為TO-220。

BLS65R380是N溝道增強型MOSFET，采用先進的超級結(jié)技術(shù)制成，可降低傳導(dǎo)損耗，提高開關(guān)性能。該MOSFET適用于SMPS、高速開關(guān)和通用應(yīng)用。

其主要規(guī)格參數(shù)為：

VDs=700V

ID=11A

Rdson=0.33Ω

dv/dt=15V/ns

RJC=1.25℃/W

其具有快速開關(guān)、100% 雪崩測試、改進的dv/dt 能力等特點。

初級開關(guān)管主要配合開關(guān)電源IC進行直流斬波。

開關(guān)電源IC

開關(guān)電源IC來自芯朋微，型號為PN8212W，封裝形式為SOP-7。

PN8212內(nèi)部集成了電流模式控制器和高壓啟動模塊，專用于高性能的快速充電開關(guān)電源。

PN8212根據(jù)輸入電壓、輸出電壓和負(fù)載自適應(yīng)切換QR-Lock Mode、PFM和BM工作模式，多模式調(diào)制技術(shù)和特殊器件低功耗結(jié)構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)了全負(fù)載范圍內(nèi)的高效率和低待機功耗，同時避免了高壓輸入時開關(guān)變換器進入CCM模式工作，降低次級整流管的電壓應(yīng)力。

開關(guān)電源IC在該電源適配器電路中主要用于通過PWM信號控制初級開關(guān)管的通斷時間，從而穩(wěn)定輸出電壓和電流。

變壓器特寫。

光耦

光耦來自光寶，型號為LVT-1008，封裝形式為SOP-4。 光耦在該適配器電路中主要用于給開關(guān)電源IC提供電壓反饋。

光耦在該電源適配器電路中主要用于給開關(guān)電源IC提供電壓反饋。

反激電路次級側(cè)

同步整流開關(guān)管

同步整流開關(guān)管來自上海貝嶺，型號為P12N10GL，封裝形式為SOP-8。

BLP12N10GL是N溝道增強型功率MOSFET，采用先進的雙溝槽技術(shù)，可降低傳導(dǎo)損耗并提高開關(guān)性能。此器件適用于同步整流器和高速開關(guān)應(yīng)用。

其主要參數(shù)：

VDS=100V

ID=12A

Rdson=10mΩ。

其主要特點如下：

低導(dǎo)通電阻·

低柵極電荷·

低反向傳輸電容·

高雪崩堅固性·

RoHS產(chǎn)品

同步整流開關(guān)管主要用來將通過變壓器降壓后的交流電整流為直流電。

同步整流IC

絲印為61Cq2的同步整流IC，主要用來控制同步整流管完成次級側(cè)同步整流工作。

協(xié)議輸出電路

充電協(xié)議芯片

協(xié)議芯片來自南芯，型號為SC2151A，封裝形式為QFN-16。

SC2151A是一款集成CC/CV環(huán)路控制，內(nèi)置環(huán)路補償?shù)?a href="http://www.qldv.cn/tags/type-c/" target="_blank">Type-C/ PD和DPDM快充控制器， 它符合最新的Type-C和PD 3.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并且支持DPDM接口的專有高壓快速充電協(xié)議。

SC2151A支持多種保護機制，包括過壓保護、欠壓保護、過流保護、短路保護、過溫保護、DP/DM引腳過壓保護、VCONN過壓保護、VCONN過流保護、VCONN短路保護等，有效保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。SC2151A采用16-pin QFN封裝。

協(xié)議芯片主要用于根據(jù)不同協(xié)議調(diào)節(jié)輸出功率。

輸出VBUS開關(guān)管

輸出VBUS開關(guān)管來自平偉實業(yè)，型號為D40N03HL，封裝形式為DFN3*3。

D40N03HL是一顆N溝道功率MOSFET，其Vds=30V;ID=40A;Rdson=4.7mΩ。

主要配合協(xié)議芯片實現(xiàn)輸出電壓轉(zhuǎn)換。

規(guī)格為680μF，25V的輸出濾波電容，來自Acon。

規(guī)格為470μF，25V的輸出濾波固態(tài)電容。

以上為本次電源適配器拆解的全過程，最后放一張全家福。

Big-Bit拆解總結(jié)

通過此次拆解我們發(fā)現(xiàn)該知名品牌65W電源適配器的電路設(shè)計方案用到的是SSR反激電路+協(xié)議輸出電路組成。

其中主要的元器件有初級開關(guān)管，開關(guān)電源IC、變壓器、光耦、同步整流IC、同步整流開關(guān)管、協(xié)議芯片和VBUS開關(guān)管，其大致電路圖如下：

▲SSR反激電路+協(xié)議組合電路 圖源：上海貝嶺

目前SSR反激電路+協(xié)議組合的設(shè)計方案已經(jīng)成為當(dāng)前市面上電源適配器的主流設(shè)計方案。該方案能做到18-120W左右的功率范圍，并且通過協(xié)議芯片可以適配不同設(shè)備的充電協(xié)議，調(diào)整輸出功率。這也使得該電源適配器方案能適配手機、筆記本等多設(shè)備、多協(xié)議充電。

▲SSR反激電路方案電路 圖源：上海貝嶺

并且，相較于此前主流的SSR反激電路方案，增加了同步整流電路，使用同步整流MOS替代二極管進行次級側(cè)整流，大大減少了整流損耗。同時，增加的VBUS開關(guān)管也能在輸出端進行保護和調(diào)節(jié)，安全系數(shù)更高。

可以看到隨著電源適配器的設(shè)計方案的迭代，使用到的MOS管也隨之增多;并且隨著電源適配器功率的不斷增加，對于MOS管的性能需求也在提高。

以該知名品牌電源適配器所使用的SSR反激電路+協(xié)議組合電路設(shè)計方案舉例，其對于初級開關(guān)管的需求有：高擊穿電壓、低內(nèi)阻、低開關(guān)損耗、低熱阻、低di/dt和dv/dt等;對于同步整流MOS和VBUS開關(guān)管的需求有：高擊穿電壓、低內(nèi)阻、低熱阻、高雪崩耐量、短路電流能力強等。

此次拆解的知名品牌的65W電源適配器中所使用到的來自上海貝嶺的初級開關(guān)管和同步整流開關(guān)管對于上述需求都能較好的滿足。

在功率器件領(lǐng)域，上海貝嶺有著深厚的技術(shù)積累和卓越的市場表現(xiàn)，其目前主要的功率器件產(chǎn)品包括IGBT、Trench MOS、SGT、HV SJMOS、HV VDMOS和第三代半導(dǎo)體MOSFET等多個門類。

在電源適配器產(chǎn)品應(yīng)用中，對于初級開關(guān)管，上海貝嶺還提供以下符合需求的產(chǎn)品選型：

在同步整流開關(guān)管和VBUS開關(guān)管方面，上海貝嶺還有以下產(chǎn)品可供選擇：

此外，在初級側(cè)開關(guān)電源IC方面，得益于上海貝嶺將功率器件和IC的整合，其還有著集成度更高的ME8138: 高性能電流模式 GaN驅(qū)動控制器、ME8128: 高性能離線QR GaN反激變換器等元器件選型。

這兩款I(lǐng)C內(nèi)部都合封有650V氮化鎵，集成度更高，在布板方面能節(jié)省更多的空間，GaN功率器件的應(yīng)用也能使得整個電路設(shè)計方案中發(fā)熱量更小。

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審核編輯 黃宇