在2019年的IFA展会上,华硕发布了ProArt StudioBook One笔记本电脑,这也是首款配备了NVIDIA业界的Quadro RTX 6000 图形处理器的笔记本电脑。
在充电器方面,这款产品配备了一款输出功率高达300W的高密度电源适配器,支持固定48V电压输出,电流可达6.25A。电源由伟创力代工,据了解,这款产品电源内部还应用了纳微半导体GaNFast功率芯片,提率和缩小体积。
目前,充电头已经拿到了这款300W电源适配器,下面就为大家揭秘其内部结构、做工和用料。
一、英伟达300W电源适配器外观
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外观方面,这款300W电源适配器为纯白色外壳,主体机身为扁平方正造型,两段式结构,棱角分明;输出端自带一条固定输出线缆,输入采用的是梅花三角接口。
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得益于内部应用了氮化镓功率器件,并且采用了高性能的电源架构以及紧凑布局,这款电源的体积相对于300W的功率而言,做得非常小巧,仅相当于常规300W电源体积的一半左右。
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输入端的梅花三插插孔特写。
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输出端的延长线与机身连接处采用了加固处理,增加抗弯折性能。
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在输出端面,印有NVIDIA英伟达的字样。
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来看一下产品参数。型号:NVD-A-0300ADU00;制造商为:伟创力电源(东莞)有限公司;输入支持100-240V~ 4A-2.5A,50/60Hz(中国区域:200-240V~ 2.5A 50/60Hz);输出:48V 6.25A,总功率300W。
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尺寸方面,长度约为91.9mm。
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宽度约为91.8mm。
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厚度约为27.8mm。通过计算,这款电源的功率密度达到了1.2W/cm³,这在笔记本电脑原装电源适配器中罕见。
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与iPhone 12 Pro Max对比,二者宽度相当。
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输出端子外形看起来与USB-C接口类似,实际上是一种特殊的端口。
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充电接口特写,内部有三个插孔。
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自带充电线缆的长度约为1.8米。
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整个电源的净重约为538g。
二、英伟达300W电源适配器拆解
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使用切割机将整个电源的外壳切开,取出内部电源模块。电源模块外围包裹了一层石墨散热层,并与外壳之间还设有大面积的铝板散热片。
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两块散热铝板将电源模块覆盖,输出端面还增加了纯铜散热片。
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与常见的电源配件不同的是,这套电源方案的输入线缆与输出线缆在均设在同一个角落,中间设有绝缘隔离板,输入端是三根线芯,输出端则有六根线芯。
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输出端线束上还套有一个磁环。
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整个电源模块外形也很方正,外部覆盖了石墨散热层。
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电源模块长度约为84.5mm。
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宽度同样为84.5mm。
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厚度约为20.6mm。
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将包裹在电源模块外围的散热层拆下。可见石墨散热层并不是直接覆盖在电源模块上,而是贴在绝缘麦拉片外侧,由绝缘板对电源模块实现包裹。
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电源模块正面非常密集的布局了电容、电感、变压器等元器件,并在各个元器件的间隙注满了白色硅胶,起到固定和导热的作用。
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电源模块的背面是贴片元器件,并贴有一块导热垫,增强导热效果。
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覆盖在正面的硅胶,基本可见到各个器件的规格。同时,整个电源板的正面还使用了多块小PCB板的设计,增加空间利用率。
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PCB板背面主要是控制电路。经过充电头的观察分析发现,这套电源方案采用的是PFC+LLC的高性能电源架构。
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先来看输入端,设有保险丝、两级共模电感、安规X电容等器件。同时还有两块小PCB板,均配有散热片。
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保险丝规格为250V 6.3A。
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共模电感特写。
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另外一颗共模电感。
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安规X2电容。
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PCB板背面设有一颗X电容放电芯片,恩智浦TEA1708T,自动实现X电容放电,并具有低功率损耗。
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在共模电感后面设有一块小PCB板。
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拆下PCB板,电路板为主动整流桥A板,上面是两颗英飞凌的MOS管,型号IPT60R022S7,NMOS,TOLL封装,耐压600V,导阻22mΩ,CoolMOS S7系列。
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小PCB板另一面设有一颗芯片和两颗MOS。
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这颗芯片来自MPS,型号MP6924。这是一颗双路同步整流控制器,用于控制主动整流。
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另外两颗MOS管同样来自英飞凌,型号为IPN60R600P7S,NMOS,耐压650V,导阻为600mΩ,SOT223封装。
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这里还有一块小PCB板,是主动整流桥B板。
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拆下这块PCB板,上面一个面是英飞凌的MOS管和一颗英飞凌的驱动器。
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另外一面同样是一颗英飞凌的MOS和一颗英飞凌的驱动器。
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两颗英飞凌的驱动器同型号,均为1EDI60I12AF,单通道隔离驱动器,隔离电压1200V,支持10A峰值驱动电流输出。
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另一颗英飞凌控制器特写。
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两颗MOS管也同型号,均为英飞凌IPT60R022S7。
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左侧角落设有两颗薄膜电容和一个电感,用于滤波。右侧是交错PFC升压电感。
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滤波电感特写。
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两颗薄膜滤波电容特写。
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拆下两颗薄膜电容和电感组件后,可在主PCB板上看到一颗来自DIODES的整流桥,用于初级辅助供电。
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PFC升压电感特写,内部实际为两颗电感加检测线圈的组合。
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PFC升压电感背面就是PFC升压控制器,来自安森美的NCP1632,该芯片集成了双MOSFET驱动器,用于两相交错式PFC应用。
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PFC控制器旁边的两颗碳化硅二极管型号相同,均为瑞能NXPSC04650D,TO252封装,耐压650V,额定电流4A。
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PFC控制器和两颗升压MOS管之间设有一颗二极管,用于启动时的保护。
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LLC控制器采用安森美的NCP13992,这是一款用于半桥谐振转换器的高性能电流模式控制器。此控制器内置600V门极驱动器,简化布局,减少了外部部件数量。在需要PFC前级的应用中,NCP13992可输出驱动信号控制PFC控制器。
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横跨在PCB板初级和次级之间的光耦,用于输出电压反馈。
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美信 MAX31826单线数字温度传感器,用于检测电源温度并通过电源线中信号线送至电脑,根据电源温度控制功率,防止电源过热。
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贴片Y电容。
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电源模块居中是一颗来自丰宾的电解电容,横向放置,节空间,规格420V 150μF。
充电头了解到,丰宾电容还被华为、绿联、ANKER、小米、vivo、惠普等知名品牌的百余款快充产品采用。
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在大电容和变压器之间还设有两颗小电容,用于主控芯片供电;其中一颗为丰宾35V 220μF。
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另外一颗为丰宾35V 47μF。
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侧面是一块集成功率器件的PCB板,外侧焊有金属散热块。
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拆下小PCB板,内侧是四颗氮化镓功率器件,两颗用于PFC升压,两颗用于LLC半桥。
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PCB板外侧三块金属散热块。
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交错式PFC升压电路采用纳微半导体GaNFast功率芯片,型号NV6127,采用QFN6*8mm封装,散热性能升级,125mΩ导阻,内置驱动器支持10-30V供电。支持2MHz开关频率。
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LLC级两颗氮化镓同样为纳微NV6127功率芯片。
充电头拆解了解到,采用纳微NV6127氮化镓芯片的产品还有联想90W闪充双口氮化镓充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等。此外,纳微GaNFast功率芯片此前已被OPPO 50W饼干氮化镓快充、RPOWER 65W 1A1C氮化镓快充、小米65W氮化镓充电器、SlimQ 65W氮化镓快充、Anker PowerCore Fusion PD超极充、RPower 45W GaN PD充电器、倍思65W氮化镓充电器等产品采用,获得市场高度认可。
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纳微NV6127功率芯片详细规格资料。
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LLC谐振电感特写,采用利兹线绕制。
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LLC变压器特写。
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在主变压器旁边设有一块小PCB板,外侧贴有一大块散热金属块。
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拆下这块PCB板,该PCB板为次级同步整流模块。
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PCB板上设有两颗同步整流芯片以及两颗同步整流MOS管。
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同步整流器为安森美NCP43080D,支持CCM、DCM、准谐振反激,正激和LLC应用。
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另外一侧也是同样的电路。
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同步整流MOS管采用的是英飞凌BSC093N15NS5,NMOS,150V耐压,9.3mΩ导阻。
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另外一颗同步整流MOS管同型号。
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同步整流输出滤波采用了两颗电解电容。其中一颗为CapXon丰宾的电解电容,规格为63V 390μF。
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另外一颗电解电容来自KoShin东佳电子,规格为63V 220μF。
充电头拆解总结
英伟达300W电源适配器基于PFC+LLC电源架构开发,不过在PFC升压部分采用了全新的方案。整流桥采用英飞凌MOS管配合驱动器,由MPS MP6924控制进行主动桥式整流,代替传统的整流桥降低损耗,提率。
安森美NCP1632进行两相交错式PFC升压,两路PFC开关管选用纳微氮化镓功率芯片,并使用两颗瑞能碳化硅二极管整流。大功率应用中使用两相的PFC可大幅减小峰值电流,减小元器件体积。
LLC控制器为安森美NCP13992,开关管同为纳微NV6127。同步整流控制器采用两路独立的NCP43080驱动英飞凌MOS管。并且内置美信MAX31826用于电源内部温度检测并上传报告至电脑,电脑根据电源报告的温度动态调节输入功率。
电源内部采用多块小板焊接,充分利用PCB面积,内部元件紧凑,堪称高功率密度电源设计典范。
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