硬核拆解 | 拓爾微65W 2C1A氮化鎵多口快充

隨著身邊智能設備的增多，一個充電頭對應一個設備，出門需要攜帶多個充電器已經(jīng)成為日常，有時還會忘帶匹配的充電頭，無法充電造成困擾......

多口快充的出現(xiàn)解決了這一難題，出門僅需攜帶一個充電頭，減輕背包的負擔，還可以滿足多個設備同時快速充電的需求。

一款令人放心的多口快充必須具備安全性能好、可靠性高、兼容性強的特點，這對選擇的芯片解決方案具有高要求。拓爾微電子自有品牌65W 2C1A氮化鎵快充，內(nèi)置協(xié)議芯片和降壓轉(zhuǎn)換器均為自家解決方案——IM2403、IM2406、TMI2286D，支持多種快速充電協(xié)議，兼容性強，可滿足各類設備的充電需求，且具備多種保護功能。

拓爾微 65W 2C1A氮化鎵快充充電器

這款拓爾微 65W 2C1A氮化鎵快充充電器輸入端外殼兩側(cè)加入雙翼設計，提升穩(wěn)定性；輸出端配有2C1A三個USB接口，可滿足多個設備同時充電的需求，配備可折疊國標插腳，放入包中不會刮花其它設備。

使用POWER-Z KM002C測試儀測得USB-C1口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、PD3.0、PPS、Apple2.4A充電協(xié)議；

PDO報文USB-C1具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位，及3.3-21V3A一組PPS電壓檔位。

如下圖，USB-C2口支持QC3.0、PD3.0、PPS、Apple2.4A充電協(xié)議，且C2口PDO報文與C1口相同。

測出USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、Apple2.4A充電協(xié)議。

下圖為充電器PCBA模塊正面，左上方是共模電感，安規(guī)X2電容；下方和變壓器的左側(cè)都是高壓濾波電解電容；底部變壓器采用膠帶嚴密包裹絕緣；右側(cè)是充電器的輸出降壓電路，其中兩路降壓電感外套熱縮管絕緣，元器件之間打膠固定。

PCBA模塊背面左上方焊接整流橋，右側(cè)焊接反饋光耦、初級主控芯片和氮化鎵開關(guān)管。左下方焊接兩顆協(xié)議芯片和對應的VBUS開關(guān)管，右側(cè)焊接同步整流管。

下圖為安規(guī)X2電容規(guī)格為0.22μF。

下圖是整流橋絲印DBF410，規(guī)格為4A 1000V。

PCBA側(cè)面可以看到高壓濾波電容，兩顆規(guī)格為400V 22μF。

另兩顆高壓濾波電容規(guī)格為400V 33μF，總?cè)萘繛?10μF。

下圖為初級主控芯片采用一顆SOT23-6極小封裝的控制器。

用于為主控芯片供電的濾波電容規(guī)格為50V 4.7μF。

1019光耦用于輸出電壓反饋。

同步整流控制器為絲印91808。

下圖為同步整流管是一顆耐壓100V的NMOS，導阻7.3mΩ，采用PDFN5*6封裝。

下圖是充電器輸出，分別焊接輸出濾波電容規(guī)格為680μF 25V、USB-A母座、藍色Y電容、USB-C母座和降壓電感。

如下圖，拓爾微 65W氮化鎵快充內(nèi)置的協(xié)議芯片采用拓爾微電子，型號IM2403。IM2403是一顆支持A+C雙口的快充協(xié)議芯片，A口C口無需ESD器件，且集成多種快充協(xié)議，兼容性強，已獲得USB-IF PD3.0認證，TID：6809。

IM2403支持兩路獨立反饋，內(nèi)部集成MCU和Flash，支持使用NMOS作為VBUS開關(guān)。同時內(nèi)部采用智能功率分配，無需外置單片機，集成放電MOS管，支持可編程的線損補償。

拓爾微IM2403支持使用外置電阻選擇PDO，外置NTC熱敏電阻進行過熱保護，具備過壓，欠壓，過流和過熱保護功能，適用于USB-C適配器，采用QFN4*4-32封裝。

此外，內(nèi)置的另一顆協(xié)議芯片同樣來自拓爾微，IM2406是一顆單USB-C口的協(xié)議芯片，且集成多種快充協(xié)議，兼容性強，已獲得USB-IF PD3.0認證，TID：6174。

拓爾微IM2406內(nèi)部集成MCU和Flash，集成VCONN供電和E-Marker線纜檢測，支持I2C接口，可與其他芯片通信。支持CC和數(shù)據(jù)引腳過電壓保護，采用QFN4*4-16封裝。

如下圖，內(nèi)置的降壓轉(zhuǎn)換器來自拓爾微型號TMI2286D，由協(xié)議芯片控制調(diào)節(jié)輸出電壓。TMI2286D是一顆耐壓30V的同步降壓轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部集成軟啟動，支持100%占空比，具備過壓，欠壓，過流和過熱保護功能。

拓爾微TMI2286D內(nèi)置開關(guān)管，支持內(nèi)部環(huán)路補償和輸出線損補償。適用于車充、適配器、便攜設備等應用，采用SOP8封裝。

背面焊接一顆PMOS管，耐壓30V，導阻16mΩ，用于輸出擴流，另外一路也采用一顆PMOS管用于擴流，電路布局相同。

兩路降壓輸出濾波電容，規(guī)格為220μF 25V。

下圖為輸出VBUS開關(guān)管是一顆耐壓30V的NMOS，導阻為6mΩ，采用PDFN3.3*3.3封裝，另外兩路VBUS開關(guān)管與之相同。

下圖是USB-C母座和USB-A母座都采用垂直焊接，過孔焊接固定。

拓爾微這款充電器具備2C1A三接口，滿足多個設備同時充電的需求，內(nèi)置的協(xié)議芯片和同步降壓轉(zhuǎn)換器均為自家的解決方案，實現(xiàn)了多口降壓快充方案的設計。 

這款充電器采用經(jīng)典高頻QR開關(guān)電源架構(gòu)設計，輸出采用拓爾微TMI2286D DC-DC二次降壓轉(zhuǎn)換器搭配IM2403和IM2406 PD快充協(xié)議芯片組成，實現(xiàn)智能功率分配。

目前，拓爾微電子已有多款電源管理芯片、單C和A+C等多款快充協(xié)議芯片已應用到大品牌產(chǎn)品中，性能和質(zhì)量收獲市場一致認可。未來拓爾微將持續(xù)提供全套解決方案及專業(yè)的技術(shù)支持服務，給客戶更多優(yōu)質(zhì)選擇。