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镓未来氮化镓器件进入联想笔电电源供应链,100W电源适配器拆解

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前言

充电头网拿到了联想新款笔记本电脑的原装100W氮化镓电源适配器,这款适配器为自带线设计,输出线长度约为1.8米。充电器支持100-240Vac宽电压输入,支持20V5A PD快充,还支持5-21V3A PPS快充,对手机充电也有不错的兼容性。

这款电源适配器由台达代工,设有三脚国标插脚,不仅具备接地功能,使用时电脑金属外壳不会麻手,并且更加牢固,不易掉落。下面就带来联想原装100W氮化镓电源适配器的拆解,一起看看内部的方案和用料。

联想原装100W氮化镓电源适配器外观



联想原装100W氮化镓电源适配器为经典黑色配色,作为联想旗下笔记本标配电源适配器,得益于氮化镓技术的采用,机身整体设计得很小。



适配器采用PC阻燃材质塑料外壳,主体磨砂抗指纹,机身高、宽相同,正面看去为正方形。



机身正面设计有Lenovo品牌。



对角处设计有100W字样,用户可直观了解这款电源适配器最大输出功率。



电源适配器配备三脚插脚,可接地设计,有效避免用户触电,提升充电体验。



输入端外壳印有电源适配器参数信息。



电源适配器铭牌参数特写

型号:ADL100UDGC3A

内部型号:GX21M04624

零售型号:5A11M04632

输入:100-240V~1.6A 50/60Hz

输出:5V3A、9V3A、15V3A、20V5A 100W

制造商:台达电子工业股份有限公司

适配器通过了CCC认证,以及VI级能效认证。



输出线与机身连接处做了凹槽保护设计。



USB-C端子外壳磨砂处理,正背面和两侧分别设计有经典的小凹面和凸齿,方便用户插拔。



实测电源适配器机身宽、高均约为62.4mm。



机身厚度为32.27mm。



USB-C线长度约为178.3mm。



电源适配器拿在手上的大小直观感受。



另外测得产品重量约为234g。



使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得电源适配器USB-C输出支持PD3.0、PPS、QC5、DCP充电协议。



PDO报文显示还具备5V3A、9V3A、15V3A、20V5A四组固定电压档位,以及5-11V3A、5-21V3A两组PPS电压档位。

联想原装100W氮化镓电源适配器拆解

看完了联想这款氮化镓电源适配器的外观和测试,下面就进行拆解,一起看看内部的方案和用料。



首先拆开适配器输入输出侧外壳。



电源输入线采用导线焊接连接。



输出端同样采用导线焊接连接。



剪断连接导线取出PCBA模块,PCBA模块整体包裹铝片散热。



使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为57.7mm。



PCBA模块宽度约为58mm。



PCBA模块厚度约为27.8mm。



PCBA模块侧面通过卡扣固定。



散热片铆接焊片焊接到PCBA模块。



散热片焊点特写。



拆下PCBA模块包裹的散热片,PCBA模块正反面打胶加强散热,在散热片与PCBA模块之间设有麦拉片绝缘。



PCBA模块正面一览,左侧设有保险丝,安规X2电容,共模电感。在上方焊接一片小板,为整流桥和PFC电路。下方为PFC升压电感,右侧设有输出滤波电容。右下角焊接变压器,左侧为高压滤波电容。



PCBA模块背面焊接混合反激控制器和两颗开关管,右下角焊接反馈光耦,同步整流控制器,同步整流管以及协议芯片。

通过对PCBA模块的观察发现,联想100W氮化镓电源适配器采用PFC+HFB混合反激开关电源架构,输出电压由协议芯片通过光耦反馈,实现宽电压输出,在PFC级采用氮化镓开关管。下面我们就从输入端了解整个适配器的设计和用料。



输入端焊接保险丝,安规X2电容和共模电感。



输入端保险丝来自CONQUER功德,MST系列超小型延时保险丝,规格为3.15A 250V,用于输入过流保护。



安规X2电容来自SCC实全电子,规格为0.33μF。



共模电感采用漆包线和绝缘线绕制,底部焊接绝缘支架,缠绕胶带绝缘。



另一颗共模电感采用漆包线绕制,底部焊接绝缘支架。



侧面小板焊接整流桥,PFC控制器,PFC开关管和PFC整流管。对应开关管和整流管位置设有铜片和导热垫加强散热。



焊接拆下侧面小板和散热铜片。



小板左侧焊接PFC控制器,中间上方焊接PFC开关管,下方为整流管,在右侧为两颗整流桥。



小板背面没有焊接元件。



两颗整流桥型号MB30KH,规格为3A1000V,半桥连接均摊发热。



一颗薄膜滤波电容规格为0.68μF。



另一颗薄膜滤波电容规格为1μF。



滤波电感采用磁环绕制,底部焊接绝缘支架。



PFC控制器来自安森美,型号NCP1623,其基于创新的 Valley 同步频率折返(VSFF)方法。VSFF 可在标称负载和轻负载条件下最大限度地提高效率,在重载时运行在临界模式,轻载运行在断续导通模式,并支持谷底开通以提高效率。

NCP1623支持临界模式、断续导通模式运行,谷同步频率折返可在标称负载和轻负载下提升效率,并且可在低开关频率下获得良好的功率因数。



PFC开关管采用镓未来G1N65R150PB-H,是一颗耐压650V的氮化镓功率器件,瞬态耐压800V,标称导阻150mΩ,栅极耐压支持±20V,可使用传统硅MOS驱动,相比增强型氮化镓,大大简化栅极驱动电路设计。

镓未来 G1N65R150PB-H 采用PQFN8x8封装,散热焊盘为源极,减小高频走线面积,有助于优化EMI性能。



镓未来 G1N65R150PB-H 资料信息。

充电头网通过拆解了解到,镓未来氮化镓功率器件此前已被DJI大疆100W双USB-C口氮化镓桌面充电器、公牛240W 3C1A氮化镓桌面充电器、Anker PowerHouse 767 - 2048Wh | 2300W氮化镓户外电源、联想拯救者140W PD3.1氮化镓快充充电器等产品采用。



PFC升压电感磁芯缠绕铜箔屏蔽,并粘贴胶带绝缘。



PFC整流管来自ST意法半导体,型号STTH10LCD06,为超快恢复二极管,规格为10A 600V,采用DPAK封装。



PCBA模块侧面焊接高压滤波电容和变压器。



高压滤波电容来自贵弥功,规格为450V82μF。



HFB控制器来自英飞凌,型号为XPDS2201,是一颗数字混合反激控制器,内部集成600V高压启动电路和高低侧MOS驱动。采用峰值电流模式控制,用于快速的负载响应。基于输出电流水平自动切换到突发模式运行,支持初级侧过电压保护,待机功耗<75mW,可通过单引脚UART界面配置参数,采用PG-DSO-14封装,外围元件精简。



为主控芯片供电的滤波电容来自艾华,规格为35V47μF。



开关管来自英飞凌,型号IPL60R185C7,NMOS,耐压650V,导阻185mΩ,采用ThinPAK8*8封装。



HFB上管来自ST意法半导体,型号STD13N60M2,NMOS,耐压650V,导阻380mΩ,采用DPAK封装。



侧面焊接开关变压器和输出滤波电容。



开关变压器磁芯严密缠绕胶带绝缘。



蓝色Y电容特写。



光宝LTV1004光耦用于输出电压反馈调节。



同步整流控制器来自MPS芯源半导体,丝印IBUJR,实际型号为MP6951,支持DCM,CCM,QR,ZVS工作模式,还支持ACF主动钳位反激和HFB混合反激,工作频率可达1MHz,支持驱动氮化镓同步整流管,支持高侧和低侧应用,采用TSOT23-6封装。



同步整流管来自英飞凌,型号BSC040N10NS5,NMOS,耐压100V,导阻4mΩ,采用PG-TDSON-8封装。



一颗TVS二极管来自力特,型号SMAJ70A,用于吸收浪涌过电压。



输出滤波固态电容规格为680μF25V。



滤波电解电容规格相同。



协议IC采用伟诠WT6636F,这是一颗通过USB-IF协会USB PD3.0(PPS)认证的协议芯片,并通过了高通QC4+认证。WT6636F支持USB PD3.0和PPS,支持线损补偿,支持多重保护功能。内部集成10bit ADC用于电压和电流检测,内置8051内核单片机,内置放电MOS管。

VBUS开关管来自富鼎先进,型号AP3NA4R2YT,NMOS,耐压30V,导阻4.2mΩ,采用PMPAK3*3封装。



全部拆解一览,来张全家福。

充电头网拆解总结

联想这款100W氮化镓电源适配器采用国标三脚插脚,一方面具有接地功能,防止金属外壳的笔记本电脑出现麻手情况,在墙插上使用也更加稳定,不易掉落。适配器自带1.8米长输出线,可以满足绝大多数使用场合。实测适配器支持100W PD快充,还支持21V3A PPS快充。

充电头网通过拆解了解到,联想这款电源适配器采用PFC+HFB架构,PFC控制器采用安森美NCP1623,搭配使用镓未来G1N65R150PB-H氮化镓开关管。HFB电路采用英飞凌XDPS2201控制器搭配两颗MOS管组成。

镓未来耗尽型氮化镓开关管支持使用传统硅MOS控制器,具备良好的通用性和兼容性。变压器和功率器件打胶填充加强导热。适配器PCBA模块包裹铝片加强散热,针对笔记本充电及大功率持续输出场景进行散热性能优化,降低使用温升。

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