NCP13992AB 安森美電流模式的諧振控制器支持雙口充電芯片？

2019 年，氮化鎵充電器引爆了移動(dòng)電子設(shè)備的快充市場(chǎng)，這個(gè)領(lǐng)域熱度不斷升溫，像華為、小米、OPPO、三星、甚至蘋果都在進(jìn)場(chǎng)。但是作為較高應(yīng)用技術(shù)門檻的氮化鎵充電器，業(yè)界大部分充電器廠商還都處于剛起步階段。

但是就在這種背景下，倍思卻先人一步，推出了全球首款 120W 的氮化鎵+碳化硅充電器，作為新型半導(dǎo)體材料的雙雄，氮化鎵與碳化硅的組合能賦予充電器何種改變？其內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)又會(huì)有怎樣的不同？本期硬核拆評(píng)就來探尋真相。

倍思這款 120W 的氮化鎵+碳化硅充電器搭載兩個(gè) USB TYPE-C 接口和一個(gè) USB TYPE-A 接口，TYPE-C 接口適用于筆記本電腦和手機(jī)快充，單口輸出 100W Max，支持 PPS，PD3.0，QC4+等快充協(xié)議；TYPE-A 接口適用于手機(jī)快充，單口輸出 30W Max，支持 QC3.0，SCP，F(xiàn)CP，AFC，PE 等快充協(xié)議

拆解

充電器簡(jiǎn)約精致，輸入端外殼和主體機(jī)身殼之間采用超聲波焊接工藝進(jìn)行連接封裝，不得已帶了一些破壞性拆解，拆解完大致樣貌就如下圖所示。

單從一些細(xì)節(jié)之處也能看出這個(gè)充電器做工用料很良心，比如說散熱片，刮掉表層漆可以看到采用的是銅片導(dǎo)熱，這在一般的充電器上你是看不到的，銅的導(dǎo)熱效果是一般鋁片導(dǎo)熱的兩倍，有助于充氣器更快釋放熱量。

另外充電器內(nèi)部核心基本采用絕緣導(dǎo)熱膠跟導(dǎo)熱墊的組合，這對(duì)產(chǎn)品本身的可靠性和散熱都有比較好的效果，但是對(duì)于拆解或者說售后維修就比較慘了，估計(jì)這種充電器只換不修。差不多清理了 1 個(gè)多小時(shí)終于把絕緣導(dǎo)熱膠清理干凈，下圖基本能看清這個(gè)充電器的主要硬件方案了。

先看一次側(cè)的輸入端，有保險(xiǎn)絲，Y 電容，電感，濾波電容，安規(guī)電容，EMI 共模電感。

另一側(cè)有整流器。

PWM 控制小板，基于安森美電流模式的諧振控制器，這種垂直設(shè)計(jì)充分利用了空間，有利于小型化的電源方案設(shè)計(jì)。

小板旁邊是 PWM 控制器的供電電容；主板兩個(gè)變壓器，同時(shí)變壓器上也有導(dǎo)熱貼，貼合散熱銅片將熱量導(dǎo)到外殼上。

另外板子這邊還有一個(gè) PWM 控制板，畢竟充電器由兩路不同的高功率輸出，所以設(shè)計(jì)的時(shí)候也采用了雙 PWM 控制電路，這是罕見的，不過由于絕緣導(dǎo)熱膠的緣故，我這里并未將它全部扯下。

主板上的輸出端，兩個(gè)是安森美的二次側(cè)同步整流驅(qū)動(dòng)器 NCP4306；然后一邊是磁環(huán)電感。

連接磁環(huán)電感另一端的是輸出端的接口，2 個(gè) USB TYPE-C 以及一個(gè) USB TYPE-A 輸出，三個(gè)輸出接口均采用小塊 PCB 板垂直焊接在主控 PCB 板上。

下圖是為了看清楚輸出端小板上的器件，把其中一路輸出的 USB TYPE-C 接口取下來了。可以看到，這個(gè) PCB 小板上設(shè)有充電器二次降壓電路，通過這顆智融的 USB TYPE-C 控制芯片（SW3516）配合兩顆 MOS 管實(shí)現(xiàn)降壓輸出以及協(xié)議識(shí)別。

其中輸出端兩個(gè) USB TYPE-C 接口的固態(tài)濾波電容規(guī)格一致，均為 25V 470μF；而 USB TYPE-A 接口的濾波電容是 25V 180uF；同樣小板上的磁環(huán)都用熱縮管包裹，保護(hù)的很好。

一個(gè)濾波安規(guī)陶瓷電容 ，主要用于輸出端的抗干擾。

再來看下電源板的背面，看到之前未清理過的圖就知道，PCB 板背面使用了一大片導(dǎo)熱貼，這可以將內(nèi)部電路產(chǎn)生的熱量均勻的傳遞到銅片上，而后傳到外殼上，達(dá)到均勻散熱、避免局部溫過過高的效果。

這邊是兩個(gè)萬國半導(dǎo)體的 N 溝道 MOS 管，用于同步整流電路，由背面的安森美整流器驅(qū)動(dòng)。

下圖紅框，此次電源板的重點(diǎn)，兩個(gè)納微電子的氮化鎵功率 IC，內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器以及復(fù)雜的邏輯控制電路，170mΩ導(dǎo)阻，耐壓 650V，支持 2MHz 開關(guān)頻率，采用 5*6mm QFN 封裝，節(jié)省面積。

兩顆光耦，分別對(duì)應(yīng)不同的反饋電路；

又是納微半導(dǎo)體氮化鎵功率芯片，不過型號(hào)是 NV6127，相比 6115 是一款升級(jí)產(chǎn)品，導(dǎo)通電阻更小，只有 125 毫歐；而黃色框框中的芯片查不到相關(guān)的資料，猜測(cè)就是官方所說的碳化硅器件，和 NV6127 氮化鎵芯片作為一次側(cè)的開關(guān)組合，猜測(cè)是實(shí)現(xiàn) 100W 功率單個(gè) TYPE-C 接口輸出的重要硬件組成部分。

所以，綜合來看，倍思這個(gè) 120W 氮化鎵+碳化硅充電器一次側(cè)采用安森美控制器（NCP13992AB ）和納微半導(dǎo)體 NV6115 氮化鎵功率芯片以及同樣可能是安森美控制器和一顆不知道具體型號(hào)的碳化硅以及納微半導(dǎo)體 NV6127 氮化鎵功率芯片；而二次側(cè)采用安森美同步整流驅(qū)動(dòng)器 NCP4306 搭配萬國半導(dǎo)體的 N 溝道 MOS 管進(jìn)行同步整流；三個(gè)輸出接口為二次降壓設(shè)計(jì)，兩個(gè) USB TYPE-C 接口和一個(gè) USB TYPE-A 接口由兩顆智融 USB TYPE-C 控制器SW3516 控制，猜測(cè)其中一個(gè) TYPE-C 接口和 TYPE-A 接口共用一顆控制芯片，兩顆芯片均為內(nèi)置同步降壓控制器和協(xié)議識(shí)別，支持功率智能分配。

120W 氮化鎵+碳化硅充電器 BOM ：

器件型號(hào)功能說明

NCP13992AB 安森美電流模式的諧振控制器

GBU808G整流橋

D06P065（絲?。┮伤铺蓟杵骷?/p>

NV6127納微半導(dǎo)體氮化鎵功率 IC，125mΩ導(dǎo)阻

NV6115納微半導(dǎo)體氮化鎵功率 IC，170mΩ導(dǎo)阻

JD102MY1濾波安規(guī)陶瓷電容

NCP4306安森美同步整流驅(qū)動(dòng)器

CT1019光耦

AON6268萬國半導(dǎo)體 N 溝道 MOS

SW3516智融支持 PD 的多快充協(xié)議雙口充電芯片

總結(jié)

看完拆解，我們不得不承認(rèn)價(jià)格與質(zhì)量確實(shí)成正比，作為一個(gè)充電器，299 的售價(jià)不便宜，但是通過拆解我們能看到其內(nèi)部的硬實(shí)力非常強(qiáng)悍，采用的硬件基本上都是國外半導(dǎo)體商巨頭的元器件，這是作為硬件工程師對(duì)這個(gè)充電器硬件電路方案的認(rèn)可；

但是回歸到消費(fèi)者層面，299 的價(jià)格也過于敏感，作為一個(gè)可代替性超強(qiáng)的充電器我覺得不是每個(gè)人都愿意去嘗鮮體驗(yàn)；

此外正如我標(biāo)題所說的，這里有一個(gè)非常誤導(dǎo)人的文字游戲，120W 的充電器，一般人看到這個(gè)都會(huì)理所當(dāng)然的認(rèn)為對(duì)單個(gè)電子設(shè)備的最大充電功率為 120W，但是如果是業(yè)內(nèi)人，都知道 USB PD 功率傳輸協(xié)議 100W 是峰值，說 120W 顯然不符合常理，畢竟倍思不像小米，oppo 等有自己的電子產(chǎn)品，有自己的傳輸協(xié)議或者可以討巧的采用雙電芯等方式實(shí)現(xiàn)真正的 120W 充電，它這個(gè)就是通用型的充電器，能達(dá)到最高功率基本走的是 USB PD 協(xié)議。所以我當(dāng)時(shí)被這個(gè)產(chǎn)品吸引或者說震驚并不是因?yàn)槭裁吹?碳化硅的吸引點(diǎn)，而是單純的想知道這 120W 是怎么搞出來的？真相不出意外，這個(gè) 120W 其是 3 個(gè)接口的總功率，或者說是兩個(gè) Type-C 接口能達(dá)到的總功率，而單個(gè) TYPE-C 口的充電功率 100W 就是封頂。

因此，在這個(gè)前提下再來討論氮化鎵+碳化硅的組合是非常有必要的，氮化鎵+碳化硅這種組合并不是讓你打破最高充電功率的上限，而是在同等功率密度下能做到更小的體積，做到更高的效率。不過，在普通消費(fèi)電子市場(chǎng)，氮化鎵+碳化硅的組合上限也就這樣了，能讓我們期待的是這種組合在更高功率層面的應(yīng)用，多高功率？不是在這種幾十到 100W 的快充產(chǎn)品，而是在幾百 W 到幾千 W 的應(yīng)用，比如工業(yè)、汽車、大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景，所以一葉知秋，氮化鎵跟碳化硅的組合不鳴則已，一鳴必將驚人。
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