氮化鎵(GaN)是一種新型半導(dǎo)體材料。由于其特性,用在充電器開關(guān)管上能在更少損耗下,大幅提升頻率。進(jìn)而減少了變壓器與電容的體積。且氮化鎵比起傳統(tǒng)硅可以傳導(dǎo)更高的電壓,此外相比傳統(tǒng)充電器更耐高溫和更大的導(dǎo)熱系數(shù)。概述總結(jié)為:小體積、大功率、耐高溫、易散熱。但氮化鎵(GaN)材料并沒有大面積的應(yīng)用在所有的充電頭產(chǎn)品上,主要原因還是相較傳統(tǒng)硅組件成本要貴,所以這個材料目前主要應(yīng)用在一些高端快充產(chǎn)品上。
包裝方面很有特色,延續(xù)了Smartisan的紅色配色和字體,左上角有一枚LOGO,整體外包裝采用透明PVC塑料盒,體積比多美卡小車的包裝盒還要小,透過透明塑料盒可以直接看到純白色充電頭本體,包裝頂部還有方便在店鋪展示售賣的掛鉤。
光看充電頭好像感受不到它的大小,旁邊放上AirPods就非常直觀了,作為一款65W的充電頭,真的好小!好小!(在各家品牌都在把包裝做大做長的時候,Smartisan的包裝也可以說是非常的簡潔小巧了)
包裝背面的貼紙印有產(chǎn)品的一些相關(guān)信息,型號DP65C,輸入:100-240VAC,56/60Hz,1.8A。輸出:5V?3A/9V?3A/12V?3A/15V?3A/20V?3.25A,支持主流的PD3.0快充協(xié)議。
Smartisan產(chǎn)品的設(shè)計(jì)審美我覺得一直很在線,Smartisan 65W氮化鎵快充頭外殼采用了ABS工程塑料,PD充電插口面為鏡面設(shè)計(jì),下面印有堅(jiān)果LOGO和“GaN 65W”標(biāo)識。
90°可折疊插腳也是選擇它的重要原因之一,外出和不用的時候可以輕松收起,不多占空間也不會劃傷設(shè)備。
折疊插腳內(nèi)側(cè)采用了非常清新的蒂芙尼藍(lán)配色,與白色搭配起來相當(dāng)?shù)暮椭C。
充電頭長寬僅有不到五厘米,比想象中的更小。支持100-240V 50/60Hz全球電壓,輕松放入背包跨地區(qū)使用也無需擔(dān)心電壓兼容問題。
水母日常在用的筆記本支持PD快充,但薯?xiàng)l廠配了一個又大又沉的適配器,出門帶著非常不方便,有了Smartisan 65W氮化鎵快充頭又為背包減負(fù)了。
實(shí)測使用Smartisan 65W氮化鎵快充頭給惠普Pavilion14筆記本進(jìn)行充電,充電峰值功率可達(dá)63.4W左右,完全可以取代原來又大又沉的適配器。
除了給筆記本、手機(jī)快充外,用來給Switch快充也是完全沒有問題的,一個充電器輕松搞定日常電子設(shè)備的“回血”需求。
作為數(shù)碼博主充電寶當(dāng)然也用上了支持65W雙向快充的充電寶,實(shí)測給電友的P10X進(jìn)行快充,充電峰值功率可達(dá)65W左右,給手機(jī)快速補(bǔ)電同時,充電寶自身也要做到快速補(bǔ)電。
對于大家最關(guān)心的充電發(fā)熱問題,實(shí)測在65W峰值功率下,充電30分鐘Smartisan 65W氮化鎵快充頭外殼溫度不到40°c,這個表現(xiàn)相當(dāng)出色了,這也得益于使用了氮化鎵(GaN)所帶來的材料優(yōu)勢。
蘋果這次宣布的iPhone不再附帶充電器,有很多品牌也紛紛響應(yīng)并跟進(jìn),這也讓快充市場的體量超過了百億產(chǎn)值。對于普通消費(fèi)者,選擇一款充電速度快、發(fā)熱量低、體積小巧的快充充電頭就變得非常重要,有了Smartisan 65W氮化鎵快充頭從手機(jī)到電腦只需要一個充電頭就可以輕松搞定,數(shù)碼產(chǎn)品輕松“回血”。
是小七,好久不見,今天給大家分享一篇關(guān)于 Macbook 充電器拆解的文章。(相關(guān)信息來源于 Ken Shirriff )
大家有沒有想過你的 Macbook 充電器里面有什么?充電器里面緊湊的電路可能比你想象中的要多得多。這篇文章拆解了 Macbook 充電器,帶你了解充電器里面眾多的組件,并且解釋相關(guān)原理,怎么為你的 Macbook 充電。
還是老規(guī)矩,先放上拆解后的 Macbook 充電器內(nèi)部圖。
Macbook 充電器內(nèi)部圖
大多數(shù)消費(fèi)電子產(chǎn)品,從手機(jī)到電視都使用開關(guān)電源將墻上的交流電轉(zhuǎn)換為電子電路使用的低壓直流電。開關(guān)電源之所以叫這個名字,是因?yàn)樗棵腴_關(guān)電源數(shù)千次,不過事實(shí)也證明了,這確實(shí)是一種非常有效的轉(zhuǎn)換方式。
開關(guān)電源現(xiàn)在畢竟便宜,但是在以前不是這樣的。在 1950 年代,開關(guān)電源復(fù)雜且昂貴,用于需要小型、輕便電源的航空航天和衛(wèi)星應(yīng)用。
到 1970 年代初,新的高壓晶體管和其他技術(shù)改進(jìn)使開關(guān)電源更便宜,并被廣泛用于計(jì)算機(jī)。
1976 年單片電源控制器的推出使開關(guān)電源更簡單、更小、更便宜。
蘋果第一次參與到開關(guān)電源是1977年,當(dāng)時 Apple 的首席工程師 Rod Holt 為 Apple II 設(shè)計(jì)了開關(guān)電源。
對于拆解 Macbook 充電器,作者是從 Macbook 85W 電源開始,型號為A1172,一個手可以放下。
下圖顯示了可以幫助區(qū)分充電器和假冒產(chǎn)品的幾個特征:外殼中的 Apple 標(biāo)志、右側(cè)的金屬(非塑料)接地引腳以及接地引腳旁邊的序列號。
蘋果85W Macbook充電器
打開充電器的最佳技術(shù)是在接縫的周圍用木鑿敲擊然后打開,不過內(nèi)部有點(diǎn)奇怪(確實(shí)感覺和外表不太符合)。
打開外殼,可以看到充電器的金屬散熱片,散熱器有助于冷卻充電器內(nèi)部的大功率半導(dǎo)體。
Apple 85W Macbook 充電器內(nèi)部
充電器的另一面是電路板,底部是電源輸出。一些微小的組件是可以看到的,不過大部分都被金屬散熱器覆蓋著,并且用黃色絕緣膠帶固定住了。
Apple 85W Macbook 充電器內(nèi)部的電路板,在右側(cè),螺釘將組件牢固地固定在散熱器上
拆下金屬散熱片后,可以看到充電器的組件。這些金屬器件占了充電器很大一部分重量。
Apple 85W 充電器的分解圖,顯示了大面積的金屬散熱片
下面標(biāo)注了充電器內(nèi)部的主要部件。(我粗糙地給備注上了中文)
交流電進(jìn)入充電器然后轉(zhuǎn)換為直流電。PFC 電路(功率因數(shù)校正)通過確保交流線路上的負(fù)載穩(wěn)定來提高效率,初級切斷來自 PFC 電路的高壓直流電并將其饋入變壓器,次級從變壓器接收低壓電源,然后輸出平滑的直流電給筆記本電腦。
接下來將更為詳細(xì)地探討這些電路。
Apple Macbook 85W 電源內(nèi)部的組件
交流電源通過可拆卸的交流插頭進(jìn)入充電器。開關(guān)電源的一大優(yōu)勢是它們可以設(shè)計(jì)為在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)行,只需更換插頭,充電器即可在世界任何地區(qū)使用,從 50 赫茲的歐洲 240 伏到 60 赫茲的北美 120 伏。
輸入級中的濾波電容和電感可防止干擾通過電源線離開充電器。橋式整流器包含四個二極管,將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
Macbook 充電器中的輸入組件,二極管橋式整流器用夾子固定在金屬散熱器上
充電器的下一步是功率因素校正電路 (PFC),用紫色標(biāo)記。一般來說簡單充電器會存在一個問題:它們只在交流周期的一小部分器件消耗電力。但是如果太對設(shè)備這樣做的話,會給電力公司帶來麻煩。
而且法律規(guī)定更大的充電器使用功率因素校正的技術(shù),為了均勻地使用功率。
PFC 電路使用功率晶體管每秒精確斬波數(shù)萬次輸入交流電,這使交流線路上的負(fù)載更加平滑。
充電器中最大的兩個組件是電感和 PFC 電容,它們有助于將電壓提升到大約 380 伏直流電。
初級電路是充電器的心臟,它從 PFC 電路獲取高壓直流電,將其切碎并饋入變壓器,以產(chǎn)生充電器的低壓輸出(16.5-18.5 伏)。
充電器采用諧振控制器的設(shè)計(jì),使系統(tǒng)能夠以高達(dá) 500 千赫茲的極高頻率運(yùn)行。更高的頻率允許更小的組件用于更緊湊的充電器。下面為芯片控制開關(guān)電源圖。
Macbook充電器內(nèi)部的電路板,中間的芯片控制開關(guān)電源電路
兩個驅(qū)動晶體管(在概覽圖中)交替打開和關(guān)閉以切斷輸入電壓。變壓器和電容在該頻率下諧振,將斬波輸入平滑為正弦波。
電路的次級側(cè)產(chǎn)生充電器的輸出,次級從變壓器接收電力并用二極管將其轉(zhuǎn)換為直流電。濾波電容使電源平滑,通過輸出電纜離開充電器。
次級最重要的作用是使充電器其余部分中的危險高壓遠(yuǎn)離輸出端,以避免潛在的致命沖擊。
上圖中(往上第三個圖)用紅色標(biāo)記的隔離邊界表示高壓初級和低壓次級之間的分離,兩側(cè)相隔約 6 mm 的距離,只有特殊組件才能跨越此邊界。
變壓器通過使用磁場而不是直接電氣連接在初級和次級之間安全地傳輸電力。為了安全起見,變壓器內(nèi)部的線圈采用三重絕緣結(jié)構(gòu)。
廉價的假冒充電器通常會在絕緣層上吝嗇,造成安全隱患。光隔離器使用內(nèi)部光束在次級和初級之間傳輸反饋信號。初級側(cè)的控制芯片利用這個反饋信號來調(diào)整開關(guān)頻率,以保持輸出電壓穩(wěn)定。
Apple Macbook 充電器中的輸出組件。
兩個功率二極管位于左前方,在它們后面是三個圓柱形濾波電容,在電容后面可以看到微控制器板。
有個出乎意料的發(fā)現(xiàn)是帶有微控制器的微型電路板,如下圖所示。
這個16位處理器持續(xù)監(jiān)控充電器的電壓和電流,它在充電器連接到 Macbook 時啟用輸出,在充電器斷開連接時禁用輸出,并在出現(xiàn)問題時關(guān)閉充電器。
該處理器是德州儀器 MSP430 微控制器。
該微控制器電路板來自一個 85W 的 Macbook 電源,頂部有四分之一。MPS430 處理器監(jiān)控充電器的電壓和電流。
右側(cè)的方形橙色焊盤用于在制造過程中將軟件編程到芯片的閃存中。[左側(cè)的三針芯片 (IC202) 將充電器的 16.5 V降低到處理器所需的 3.3 V。
將充電器翻過來可以看到電路板上的幾十個微小元件。(如下圖所示,為了讓大家看清楚,我又粗糙地備注了一下)
PFC控制器芯片和電源(SMPS)控制器芯片是控制充電器的主要集成電路。
電壓參考芯片負(fù)責(zé)在溫度變化時保持電壓穩(wěn)定。這些芯片被微小的電阻、電容、二極管和其他組件包圍。輸出 MOSFET 晶體管按照微控制器的指示打開和關(guān)閉輸出電源。在它的左側(cè),電流檢測電阻測量流向筆記本電腦的電流。
Apple 85W Macbook 電源的印刷電路板,顯示了充電器內(nèi)部的微小組件
為了安全起見,隔離邊界(以紅色標(biāo)記)將高壓電路與低壓輸出組件分開。紅虛線顯示了將低壓側(cè)(右下)與高壓側(cè)分開的隔離邊界。光隔離器從次級側(cè)向初級側(cè)發(fā)送控制信號,如果出現(xiàn)故障,則關(guān)閉充電器。
Macbook 充電器比典型充電器具有更多控制組件的原因之一是其可變輸出電壓。為了產(chǎn)生 60 瓦的功率,充電器在 3.6 安培時提供 16.5 伏的電壓。
對于 85 瓦,電壓在 4.6 安培時增加到 18.5 伏。這使充電器能夠與較低電壓的 60 瓦充電器兼容,同時仍為可以使用它的筆記本電腦提供 85 瓦的功率。
隨著電流增加到 3.6 安培以上,電路逐漸增加輸出電壓。如果電流增加太多,充電器會突然關(guān)閉大約 90 瓦。
插入 Macbook 的磁性 Magsafe 連接器比您你想象的要復(fù)雜。它有五個彈簧式引腳(稱為Pogo 引腳)連接到筆記本電腦。兩個引腳是電源,兩個引腳是接地,中間的引腳是到筆記本電腦的數(shù)據(jù)連接。
Magsafe 2 連接器的引腳。引腳對稱排列,因此連接器可以以任何一種方式插入
Magsafe 連接器內(nèi)部是一個微型芯片,可知道筆記本電腦充電器的序列號、類型和功率。
筆記本電腦使用此數(shù)據(jù)來確定充電器是否有效,該芯片還控制狀態(tài) LED。
充電器塊本身沒有數(shù)據(jù)連接;數(shù)據(jù)連接僅與連接器內(nèi)的芯片連接。充電器的操作
你應(yīng)該注意到,當(dāng)你將連接器插入 Macbook 時,LED 需要一兩秒鐘才能亮起。在此期間,Macbook、充電器和 Magsafe 連接器之間存在復(fù)雜的交互。
當(dāng)充電器與筆記本電腦斷開連接時,前面討論的輸出晶體管會阻止輸出功率。
當(dāng) Magsafe 連接器插入 Macbook 時,筆記本電腦會將電源線拉低。充電器中的微控制器檢測到這一點(diǎn),并在一秒鐘后啟用功率輸出,然后筆記本電腦從 Magsafe 連接器芯片加載充電器信息。
如果一切順利,筆記本電腦將開始從充電器中獲取電源,并通過數(shù)據(jù)引腳發(fā)送命令以點(diǎn)亮相應(yīng)的連接器 LED。當(dāng) Magsafe 連接器從筆記本電腦上拔下時,微控制器會檢測到電流丟失并關(guān)閉電源,這時也會熄滅 LED。。
蘋果公司的 Macbook 85W 充電器售價 79 美元,但只要 14 美元,你就可以在 其他的地方買到一個看起來一模一樣的充電器。
為此,作者還打開了一個仿 Macbook 充電器,看看它與正品充電器的對比情況。
從外觀上看,這款充電器看起來就像一個 85W 的 Apple 充電器,只是它沒有 Apple 名稱和徽標(biāo)。但往里看會發(fā)現(xiàn)很大的不同。下圖左邊是蘋果原裝充電器,右邊是仿品。
Apple 85W Macbook 充電器(左)與仿充電器(右)的對比,正品充電器塞滿了組件,而仿品的零件更少
仿品充電器的元器件只有正品充電器的一半左右,電路板上留有大量空白。雖然真正的 Apple 充電器塞滿了組件,但仿制品卻遺漏了許多濾波和調(diào)節(jié)以及整個 PFC 電路。仿充電器(大黃色矩形)中的變壓器比蘋果充電器中的要大得多,Apple 更先進(jìn)的諧振轉(zhuǎn)換器的更高頻率允許使用更小的變壓器。
Apple 85W Macbook 充電器(左)與仿充電器(右)的電路板對比,真正的充電器有更多的組件
將充電器翻過來查看電路板,可以看到 Apple 充電器的電路要復(fù)雜得多。仿充電器只有一個控制IC(左上角)。因?yàn)橥耆÷粤?PFC 電路。此外,控制電路的復(fù)雜性要低得多,并且仿制品省去了接地連接。
與作者檢查過的糟糕的假冒 iPad 充電器和iPhone 充電器 相比,仿制充電器的質(zhì)量實(shí)際上比我預(yù)期的要好 。
仿制的 Macbook 充電器并沒有切入所有可能的角落,并且使用了中等復(fù)雜的電路。仿制充電器注意安全,使用絕緣膠帶并保持低壓和高壓分開,除了下面可以看到的一個危險的組裝錯誤。Y 電容器(藍(lán)色)安裝不正確,因此其低壓側(cè)的連接引線危險地靠近光隔離器(黑色)高壓側(cè)的引腳,從而產(chǎn)生觸電風(fēng)險。
仿 Macbook 充電器內(nèi)部存在安全隱患,Y電容的引線太靠近光隔離器的管腳,有觸電的危險
具有諷刺意味的是 Apple Macbook 充電器復(fù)雜且注重細(xì)節(jié),但它并不是一款可靠的充電器。
當(dāng)作者告訴人們他正在拆解充電器時,他也迅速從充電器故障的人那里收集了一堆損壞的充電器。
充電器電纜相當(dāng)脆弱,導(dǎo)致集體訴訟稱電源適配器危險地磨損、產(chǎn)生火花并過早地?zé)o法工作。Apple 提供了有關(guān)如何避免損壞電線的詳細(xì)說明,但更堅(jiān)固的電纜將是更好的解決方案。結(jié)果是蘋果網(wǎng)站上的評論給充電器一個慘淡的 1.5 星(滿分 5 星)。
故障的 85W Apple Macbook 電源內(nèi)部有燒痕
Macbook 充電器也因內(nèi)部問題而出現(xiàn)故障。上面和下面的照片顯示了我收藏的一個故障 Apple 充電器內(nèi)部的燒傷痕跡。不知道到底出了什么問題,但有什么東西導(dǎo)致了短路,燒毀了一些組件。(照片中的白色粘性物質(zhì)是用于安裝電路板的絕緣硅膠。)
故障的 Apple Macbook 充電器內(nèi)部有燒痕
像上面所分析的一樣,正品 Apple 充電器的設(shè)計(jì)比仿品充電器先進(jìn)得多,并且包含更多安全功能。然而,真正的充電器要貴 65 美元,而且作者懷疑附加組件的成本會超過 10 到 15 美元。充
電器的大部分成本都用于蘋果在其產(chǎn)品上的健康利潤率。蘋果在 iPhone 上的利潤率估計(jì)為 45% ,而充電器的利潤可能更高。盡管如此,由于安全風(fēng)險,我不建議使用便宜的 eBay 充電器省錢。
大部分并沒有過多考慮充電器內(nèi)部的東西,但里面塞滿了許多有趣的電路。該充電器采用功率因數(shù)校正和諧振開關(guān)電源等先進(jìn)技術(shù),在緊湊、高效的裝置中產(chǎn)生 85 瓦的功率。Macbook 充電器是一項(xiàng)令人印象深刻的工程,即使它不像你希望的那樣可靠。另一方面,廉價的無名充電器偷工減料,經(jīng)常存在安全問題,對你和你的計(jì)算機(jī)都有風(fēng)險。
以上今天我分享的內(nèi)容(忽然覺得自己手上非原裝的充電不香了),如果覺得這個拆解有意思的話,希望大家多多支持我。
我們印象中,筆記本電腦的充電器通常都是又笨又重的,攜帶不方便,用起來也比較笨重,尤其是在上班通勤或者學(xué)生黨們帶著去上課自習(xí)的時候,一個重量堪比電腦的充電器絕對是個大負(fù)擔(dān)。
那么今天要給大家推薦的華為MateBook D系列筆記本,則是在充電器方面為我們解決了大問題。其附贈的充電器是一款雙頭USB-C的快充適配器,一方面是充電功率快,能夠迅速滿血復(fù)活。另一方面是身材小巧,被稱作是“口袋電源”,裝在口袋里就能帶走,又輕又小大大減輕攜帶的負(fù)擔(dān)。不僅如此,這款電源適配器還可以給手機(jī)和平板充電,還支持部分華為手機(jī)超級快充,充電線也可以單獨(dú)作為數(shù)據(jù)線使用,一個電源多種用途,方便又實(shí)用。
而在外觀設(shè)計(jì)上,華為MateBook D系列筆記本采用了金屬機(jī)身設(shè)計(jì),非常有質(zhì)感,同時表面的微磨砂處理也讓手感更加細(xì)膩。同時,簡約大氣的設(shè)計(jì)讓你在圖書館也成為全場的焦點(diǎn)。同時華為MateBook D14的機(jī)身厚度只有15.9mm,重量也僅有1.38kg,帶著它通勤坐地鐵,騎車去上課或者背著去圖書館都很方便,而且過年帶回家也不會成為負(fù)擔(dān)。
在配置方面,華為MateBook D系列銳龍版搭載了基于12nm工藝制造的四核八線程處理器AMD 銳龍5 3500U與Radeon Vega 8 Graphics顯卡。這樣的性能已經(jīng)完全可以滿足日常的工作學(xué)習(xí)需要了,即使對于需要視頻剪輯,或者做圖的朋友來說,也可以勝任。對于學(xué)生朋友來說,在閑暇之余還可以用華為MateBook D系列筆記本玩一些主流的電腦游戲,完全不用擔(dān)心性能問題。并且,華為MateBook D系列電腦配備了鯊魚鰭2.0靜音風(fēng)扇,在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了新升級,采用了全新的S型葉形設(shè)計(jì),并根據(jù)機(jī)身的排氣方向進(jìn)行了定向設(shè)計(jì),使整機(jī)的散熱能力提升到了一個新的高度,保證了在處理大型任務(wù)時也能夠保證機(jī)身的溫度。
我最喜歡的還是華為最新推出的"多屏協(xié)同"功能,作為“一碰傳”的升級版,使用起來非常簡單,只需要用手機(jī)與電腦下邊的一碰傳標(biāo)志觸碰一下就可以連接上了。然后電腦就可以作為手機(jī)的外設(shè)用來看劇,拖拽文件,用鼠標(biāo)鍵盤操作手機(jī)都很方便。手機(jī)上的文件可以自由的與電腦共享,手機(jī)也可以作為電腦的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)更方便的互聯(lián)。
對于剛剛步入職場的年輕人以及高校的大學(xué)生們來說,如果想挑選一款輕薄便攜,性能給力又顏值高的產(chǎn)品,選華為MateBook D系列準(zhǔn)沒錯。