拆解报告：LLab爱兰博140W2C1A氮化镓充电器-EDN 电子技术设计

 LLab爱兰博推出了一款内置氮化镓器件的USB PD3.1充电器，支持140W输出功率。充电器具备2C1A三个接口，两个C口支持盲插，输出功率为140W，双口同时输出时可作为两个65W充电器使用，更大功率更多从容。下面充电头网就带来这款电源的拆解，让我们一起看看内部是如何设计的。

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自从苹果推出了支持USB PD3.1快充的笔记本以来，将100W的充电功率上限提升到140W，缩短了充电时间，为PD快充的大功率应用铺开了道路。目前已经有支持USB PD3.1的移动电源和充电器面世，为消费者带来更多选择。

L Lab爱兰博推出了一款内置氮化镓器件的USB PD3.1充电器，支持140W输出功率。充电器具备2C1A三个接口，两个C口支持盲插，输出功率为140W，双口同时输出时可作为两个65W充电器使用，更大功率更多从容。下面充电头网就带来这款电源的拆解，看看内部是如何设计的。

爱兰博140W氮化镓快充外观

充电器采用PC防火材质白色外壳，各面全部磨砂处理，可以有效抗指纹，机身通体白色显得十分简洁。

机身正面印有140W PD3.0以及GaN USB-C PD Charger。

机身一侧印有充电器参数

型号：PST-140UC2-LB

输入：AC110-240V~50/60Hz

单口输出：

USB-C1/C2：5-11V4.05A、5/9/12/15V3A、20V5A、28V5A（140W Max）

双口输出：

USB-C1/C2：5/9/12/15V3A、20V3.25A

三口输出：

USB-C1：5/9/12/15V3A、20V3.25A

USB-C2：5/9/12/15V3A、20V2.25A

USB-A：5V3A、9V2A、12V1.5A

总输出：140W Max

充电器已经通过了CCC、CE、FCC、ETL认证，以及VI级能效认证。

充电器配备可折叠美规插脚，携带方便。

输出端配备2C1A三个USB接口，均为黑色胶芯。

测得充电器机身高度为63.91mm。

宽度为79.48mm。

厚度为31.8mm。

和苹果140W充电器对比，整体体积小很多。

拿在手上的大小直观感受。

充电器净重约为263g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C1口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、PD3.1、PPS、QC4+、Apple 2.4A、Samsung 5V2A充电协议。

并且具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六组固定电压档位，以及3.3-11V4.05A一组PPS电压档位。

测得USB-C2口兼容协议和USB-C1口的一样。

PDO报文也相同，两个C口单口输出性能相同，支持功率盲插使用方便。

测得USB-A口支持FCP、AFC、QC3+、Apple2.4A充电协议。

爱兰博140W氮化镓快充拆解

看完了爱兰博140W氮化镓充电器的外观，体积以及输出协议后，下面就对充电器进行拆解。据悉，此产品具有多项独特的发明及实用新型专利电路，我们将通过拆解来一探究竟。

沿折叠插脚侧拆开外壳，内部PCBA模块粘贴导热垫，并涂胶散热。

抽出PCBA模块，模块被散热片包裹，均匀散热。

散热片对应输入侧高压元件的位置粘贴胶带绝缘。

模块背面固定散热片，散热片与PCB之间填充有导热垫，侧面粘贴的导热垫来自汉宇热能。

使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为58.74mm。

宽度约为73.69mm。

厚度约为26.55mm。

拆下PCBA模块包裹的散热片，电路板与散热片之间的空隙全部采用浅绿色导热垫填充。

另外一面粘贴灰色导热垫。其中初次级PCB之间采用麦拉片隔离绝缘，并打胶填充加固。

充电器中PCBA模块采用多张PCB组合焊接，充分利用空间。其中上面一块PCB用于LLC电源转换，焊接控制器和LLC开关管。

下面的PCB则焊接整流桥，PFC升压电路以及同步整流电路，并焊接降压小板用于USB-C接口输出。

侧面小板焊接降压电感和输出滤波电容，由多块小板焊接组合而成，提高强度并契合外壳设计。

充电器内部采用多块PCB焊接连接组成，在PCB围成的空间内部放置变压器，电容等元件，充分利用内部空间。

将充电器PCBA模块全部拆分，通过对PCBA模块的观察发现，L Lab爱兰博这款氮化镓充电器采用PFC+LLC架构，固定输出电压，输出电压由协议芯片控制同步降压转换器调节输出。充电器内置MPS二合一控制器，PFC开关管与LLC开关管均来自英诺赛科，下面就从输入端开始了解整个充电器的设计与用料。

跟此前拆解的L Lab爱兰博的其他产品，这款140W也是具备了爱兰博设计团队的特色。上图的输出板，完全通过模拟电路来搭建，实现了PFC+LLC联动调节， 20-28V任意电压线性直通。得益于这个独特的电路设计，在多口输出的同类型产品中，具有相当可观的系统效率优势。在100V输入，双口输出，老化条件下，此产品满载效率有2%的优势，达到93%。在单口满载老化条件下，表面温度比同类型产品低6-15°C。

据了解，这一电路已申请发明专利。

充电器输入端一览，焊接保险丝，压敏电阻，安规X2电容，共模电感，整流桥和薄膜电容等器件。

输入端保险丝来自贝特电子，出料号936，规格为5A 250V，用于输入过流保护。

输入端压敏电阻特写，引脚外套热缩管绝缘。

安规X2电容来自DGCX东莞成希，规格为0.33μF。

共模电感采用磁环绕制，外套热缩管绝缘。

充电器PCBA背面焊接两颗整流桥，整流桥为半桥连接，均摊发热。整流桥丝印R8M，为贴片焊接。

两颗薄膜滤波电容规格为0.82μF 450V。

滤波电感采用磁环绕制，外套热缩管绝缘。

另一颗薄膜滤波电容规格为0.33μF 450V。

这款电源的主控芯片采用MPS HR1211，是一颗多模式PFC和电流模式LLC二合一控制器，将传统芯片方案需要2-3颗芯片才能实现的功能集成在一颗芯片内部，PFC控制器支持CCM和DCM工作模式。

HR1211采用数字控制内核，支持高压启动和智能X电容放电，PFC级支持最高250KHz工作频率，LLC级内置600V半桥驱动器，内部集成自举二极管，工作频率高达500KHz，支持丰富的保护功能。

PFC升压开关管来自英诺赛科，型号为INN650D150A，是一颗耐压650V的氮化镓高压单管，瞬态耐压750V，导阻150mΩ，采用DFN8*8封装。INN650D150A支持超高开关频率，无反向恢复电荷，具有极低的栅极电荷和输出电荷，符合JEDEC标准的工业应用要求，内置ESD保护，符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。

INN650D150A支持AC-DC，DC-DC转换器应用，支持图腾柱PFC应用，支持电池快充，高功率密度和高能效转换应用。

用于检测PFC开关管电流的取样电阻，丝印R050，为50mΩ。

PFC升压电感采用胶带严密缠绕绝缘。

PFC升压开关管来自亿源半导体，型号为CDM0D04065N6，是一颗耐压650V的碳化硅二极管，采用DFN5*6封装。

高压滤波电解电容来自永铭，规格为15μF550V，四颗并联容量共60μF。

LLC半桥的两颗氮化镓开关管采用英诺赛科INN650DA260A，这是一颗高性价比、耐压650V的氮化镓高压单管，瞬态耐压750V，得益于工艺改进，相比英诺赛科之前的氮化镓器件，性能有明显的提升，适用于65-120W的反激架构，120-200W的LLC架构。

INN650DA260A支持超高开关频率，无反向恢复电荷，具有极低的栅极电荷和输出电荷，符合JEDEC标准的工业应用要求，内置ESD保护，符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。

充电头网拆解了解到，英诺赛科氮化镓功率开关管还有INN650DA02、INN650DA04等型号，并被SPRUCE 140W 3C1A无线充二合一充电座、安述240W氮化镓+碳化硅适配器、QCY 65W 2C1A氮化镓快充、联想小新100W双C口氮化镓快充、努比亚120W 2C1A三口氮化镓快充、红魔手机6 Pro标配120W PD氮化镓快充、REMAX 100W氮化镓充电器、摩米士100W 2A2C氮化镓快充、魅族65W氮化镓充电器等多款产品采用，芯片质量获得市场认可。

LLC谐振电感特写。

LLC谐振电容规格为0.015μF 630V，为CBB21金属化聚丙烯电容。

LLC变压器特写，次级绕组采用多层绝缘线绕制。

贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1102M。

特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售，注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类：SMD TRX及DIP TY电容器，TRX将致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品类的应用，为客户提供更多的解决方案。

充电头网了解到，特锐祥贴片Y电容除了被倍思高通QC5认证100Ｗ氮化镓快充、麦多多100W氮化镓、OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器、联想90W氮化镓快充、努比亚65W氮化镓充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等数十款大功率充电器使用外，也可应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20W迷你快充上，性能获得客户一致认可。

另一颗特锐祥贴片Y电容料号为TMY1471K。

1007光耦用于输出电压反馈。

输出同步整流芯片来自MPS，型号MP6924A，是一颗LLC同步整流控制器，MP6924A内部集成了两个同步整流控制器，分别用于LLC两个次级线圈输出的整流应用，适用于LLC转换器同步整流应用。可以节省一颗控制器，精简次级电路设计，并具有更强的抗干扰度和快速关断功能，可兼容CCM/DCM模式。同时支持4.2-35V宽范围工作电压，可以适用于USB PD3.1快充140W电源设计。

同步整流管来自恒泰柯，型号HGN046NE6AL，是一颗耐压65V的NMOS，导阻为3.8mΩ，采用DFN5*6封装。使用两颗用于LLC同步整流。

两颗输出滤波固态电容来自云星，规格为680μF 35V，两颗并联。

USB-C降压小板正面焊接两颗磁环降压电感和三颗滤波电容。

USB-C降压小板背面焊接协议芯片，同步降压转换器，VBUS开关管和电容等元件。

协议芯片采用英集芯IP2738，三个接口输出均由其控制。IP2738是一颗双路协议芯片，支持双口18-140W快充应用，具备独立的反馈控制，具备独立的USB PD控制，相当于两颗IP2736整合到一颗芯片内部，快充规格与IP2736相同。支持USB PD3.1 28V EPR档位，并支持PD3.0/PPS等丰富全面的快充协议，兼容性非常好。

英集芯IP2738内置四路独立的NMOS驱动，可用于多个接口输出控制，控制多个VBUS开关管进行输出端口切换以及两路电源并联控制，并且支持双路独立的过流、过压以及短路保护，确保使用安全。

充电头网了解到，英集芯的其它系列快充芯片已被小米、华为、三星等大品牌的产品使用，性能质量获得客户的高度认可。

两个USB-C口降压电路完全相同，节省篇幅选取一路进行介绍。

用于USB输出的降压芯片采用芯潭微NDP1460QB，是一颗38V输入电压，6A连续输出电流的同步降压转换器，内置14mΩ同步降压管，支持双路恒压恒流控制，内置补偿元件，采用散热增强的QFN5*5封装。

降压电感采用磁环绕制，外套热缩管绝缘。

输出滤波固态电容来自云星，规格为100μF 35V。

输出VBUS开关管来自威兆半导体，型号VS4620GEMC，是一颗耐压40V的NMOS，导阻6.4mΩ，采用PDFN3333封装。

威兆半导体 VS4620GEMC 详细资料。

输出USB-C母座焊接在垂直小板上，母座为过孔焊接。

USB-A口降压芯片采用英集芯IP6525S，是一颗集成同步开关的降压转换器，支持多种快充协议，支持车载充电器，快充适配器和排插应用。芯片内置功率管，支持32V电压输入，支持22.5W快充输出。

英集芯 IP6525S 详细资料。

输入滤波固态电容来自云星，规格为100μF 35V。

降压电感外套热缩管绝缘。

全部拆解一览，来张全家福。

充电头网拆解总结

L Lab爱兰博推出的这款USB PD3.1充电器独具特点，其标志性的模拟电路搭建设计，专利双电压双口直通电路在PD3.0, PD3.1高功率条件下，皆能实现高效率以及温度优势，且仅使用了通用器件，使其在市面上具备相当的竞争优势。充电器具备2C1A三个输出接口，其中两个USB-C口支持盲插，均可输出140W功率，并支持功率自动分配(65W+65W同时输出)，满足两台笔记本同时充电使用。USB-A口支持快充，对传统老式手机的快充支持也不错。

充电头网通过拆解了解到，L Lab爱兰博这款充电器采用多块PCB组合焊接设计，一方面将发热元件分散布置，避免局部积热，另外一方面充分利用内部空间，减小大功率充电器的体积。充电器内部PCBA模块采用散热片包裹散热，内部使用导热垫填充，充分散热。

电源内部采用MPS HR1211二合一控制器进行PFC+LLC控制。其中PFC运行在CCM模式下，升压开关管采用英诺赛科INN650D150A，碳化硅二极管采用亿源CDM0D04065N6。LLC开关管采用英诺赛科INN650DA260A。同步整流使用MPS MP6924A搭配恒泰柯HGN046NE6AL。

输出降压部分采用英集芯IP2738搭配两颗芯潭微NDP1460QB组成，用于两路USB-C接口输出，USB-A接口采用英集芯IP6525S进行降压。电源初级滤波电容来自永铭，输出滤波电容来自云星。内部设计紧凑，做工扎实。

责编：Ricardo

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