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大!拆!机!全球四款热销无线充首拆 扒开产业真相

无线充电是一项既古老又现代的技术,早在19世纪,特斯拉就试图利用电磁波来远距离传输电力。无线充电技术第一次应用在手机上是在2012年,这一年诺基亚推出Lumia820和920手机,让人惊呼手机还可以这样充电,之后韩国电子巨头三星也悄然在自家的旗舰手机上使用无线充电技术。鉴于当时而无线充电技术尚未成熟,这种新潮的充电方式并没有出现大规模普及。直到2017年9月,苹果在三款新iPhone上全部搭载了无线充电技术,无线充电终于迎来大爆发。

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说起无线充电,其原理并不复杂。现阶段无线充电技术主要实现方式有三种,第一种是利用变化的电流通过线圈产生磁场实现电能传输的电磁感应式,第二种是利用电磁耦合共振效应的电磁共振式,第三种是将电力以微波的形式辐射到接收端的电磁波辐射式。现阶段无论是苹果、三星还是早前的诺基亚,使用的都是基于Qi标准的电磁感应式充电。Qi是WPC无线充电联盟发布的一种开放的无线充电标准,在苹果加入WPC之后,一大批手机厂商也纷纷加入WPC,搭载无线充电技术的手机呼之欲出。手机无线充电配件市场一片繁荣,各家都在抓紧出货,造成原材料NPO电容供不应求,价格暴涨。

一、揭开四款热销无线充神秘面纱

无线充电器对于没有使用过的人来说,手机放上去就可以充电,可能还是神秘的。为揭开行业的神秘面纱,充电头网拆解了市面上4款主流的无线充电器,让大家对无线充电产业有一个深入的了解。这4款无线充电器均基于Qi无线充电标准,分别是三星EP-PG950、mophie wireless charging base、ANKER A2156、 RAVPower RP-PC034。
三星EP-PG950是三星研发的第四代无线充,产品比较成熟,内置3个线圈对应不同位置手机摆放,最大功率可达15W,是4款中唯一一款带风扇散热的无线充。

mophie无线充在苹果在秋季新品发布会上,被苹果作为演示产品,和belkin一道是市面上唯一两款支持苹果7.5W的无线充,市场关注度较高。
ANKER A2156是北美知名数码配件品牌近期推出的无线充电器之一,是市面上代表性主流的无线充之一。
RAVPower RP-PC034曾受到外媒DIGITAL TRENDS高度称赞,是其编辑最喜爱的无线充电产品,在国外市场吸引了不少用户。

二、拆解四款热销无线充电器 看内在做工
1、三星EP-PG950
作为手机无线充电配套设备的无线充电器,三星亦致力于推动无线充电器发展,相比起现在iPhone上5W充电,三星早就在无线充电上使用快充技术,使用三星AFC协议9V快充充电器连接后,无线充电器可以达到最高15W输入功率。三星的无线充电器跟随手机发展,如今已经发展到第四代,今天为大家带来三星折叠式无线快充充电器EP-PG950拆解测试。


三星EP-PG950折叠上无线充电器外包装非常简约,透明的面壳再加上简易的吸塑内壳可以直接看到充电器本体,透明壳上可以看到“快速充电技术”字眼,右上角有防伪标贴可以查询真伪。


包装盒背面写着无线快充功能适配S8、S8+、S7、S7edge、Note5、S6 edge+等,生产日期2017年7月27日越南制造,型号:EP-PG950,在信息右边我们可以看到“qi”无线充电标准,也就是其他支持“qi”无线充电的手机也可以使用这款产品。


开箱物品如下,广告小册子x1、三包凭证x1、说明书x1、MicroUSB to USB-C转接头x1、无线充电器本体x1。


充电器面板采用类似真皮材质制作,摸上去手感柔韧有弹性,而且带有一定的防滑作用,正面上印刷着FAST CHARGE快充字样表示这是一款支持无线快速充电的产品。


EP-PG950名字叫做“折叠式”无线充电器,什么叫折叠式呢?小编录了一段GIF大家看过后就会秒懂了。


横向推拉后可以倾斜向上拉起,底座正好有一个斜面作为限位坡度防止手机下滑,变形设计让手机可以水平摆放、竖立摆放、横向摆放,满足不同用户不同场景需求,十分不错的设计。


变形机构是钢质弹力滑轨搭配钢质阻尼合页,金属材质可以避免用户“大力出奇迹”造成损坏。


底座侧面有一颗LED指示灯,绿、蓝、青三种颜色对应显示充电中,已充满,故障三种状态,把三星充电盒的状态灯沿用过来了。


左边是厚度为7.4mm的某品牌无线充电板,市面上大多数无线充电器厚度都是属于这一类轻薄式。右边是本文主角三星无线快充充电器,三星简直是三层芝士巨无霸汉堡,厚度达到29.5mm,为什么大家都在追求轻薄的时候三星却越做越厚?那是因为大功率的无线充电器发热较大,轻薄款的无法控制发热量只能做低功率,而三星选择这么大体积散热就不存在问题,所以三星可以做到大功率无线快充。


把充电器反过来我们可以看到他使用了USB-C型输入接口,三星很贴心的赠送了一个MicroUSB to USB-C转接头用户不必担心使用问题。在产品四周可以看到一圈开孔散热格栅,保证大功率无线快充时迅速对流散热降温。


底座整个平面都是一块橡胶防滑垫,避免产品放置时随意晃动,中间铭牌参数如下,型号:EP-PG950、输入电压:5.0V2.0A / 9.0V1.67A、生产厂:三星电子有限公司、越南制造,右边同样带有“Qi”无线充电协议LOGO。


这么大的一个无线充电器里面究竟长什么样子?小编已经迫不及待要动手了,把底部防滑橡胶垫撕开后可以看到8颗十字螺丝。


卸掉十字螺丝后底壳仍然有卡口扣紧,慢慢沿着边缘把底壳分离出来。


底壳细节,EP-PG950 PC材质。


半透明白色的是LED指示灯导光胶。


去掉底壳后可以看到PCB结构,一根排线引出指示灯。


PCB俯视一览。


IDT IDTP9236无线充电发射端IC。


3+1组输出MOS管对应着3个不同位置的线圈,其中1组与另外3组配合,起到H桥驱动的作用。

909017,疑似霍尔元件,通过检测上盖的磁性,确定上盖的位置,切换不同的线圈以进行最大功率的充电。


多色LED软排线与PCB连接,排线上粘有绝缘固定胶纸避免松脱。


线圈发射组件也是通过软排线与主PCB连接。


撬起两个排线作进一步拆解,无线充电线圈的连接器很是精细,手机上用的那种,多个触点并联降低电阻。


分离排线接口后,主PCB拆出。


ABOV 8216 单片机,负责灯控等其他充电主控不支持的功能。


超薄的一体合金电感。


看起来是一路开关降压加上线性稳压。


整体包裹的全屏蔽USB-C母座,两边带有宽大的固定耳,插拔抗扭耐操性非常高。


USB-C母座来自韩国JNTC,壳体上可以看到多处点焊与内件焊接的十分牢固。


然后轮到面板部分,分离出皮质承托面盖板。


皮质面盖底部带有一块薄海绵,让面板摸起来有一定柔韧弹性手感,而且起到撑起的作用让空气有位置流通,避免面板发热。


终于轮到线圈部分了,线圈由一块内壳体包裹着,中间透明胶版开着不少通风孔,冷空气就是由这些通风孔吸入后流过线圈降温。


拧开4颗螺丝拆掉线圈盖板。


终于露出3个线圈,超大的范围可以对应水平放置、竖立摆放、打横放置,总结起来就是一句话,怎么放都能充。


进一步拆解,需要把线圈模块拿出,可以看到底部的主动散热风扇。


滑动与折叠结构件由钢质合页与滑轨组成。


合页细节。


线圈模块通过排线与主PCB连接。


线圈模块底部俯视图。

使用了东芝TOSHIBA的离心风扇,功率为:5V / 0.14A / 0.7W。


离心风扇出风口做了多条导风槽,让热空气排出壳体外不积聚。


线圈焊点非常饱满有光泽,浸润度高。


分离风扇可以看到线圈底部的进风口,冷空气通过盖板上的透明孔进入,然后在多片线圈之间流转带走热量,最后通过离心风扇排出壳体外。

全部拆解一览。

2、mophie wireless charging base
来自美国加利福尼亚州的mophie是一家主营数码高端周边产品的品牌,其不少产品都通过了苛刻的厂家的认证。自iphone8支持无线充电后,整个行业都开足马力去研发生产无线充电板,mophie亦是其中之一,但主打高端市场的mophie,在无线充电板上也通过了apple官方认证,在品质与兼容性上会更优越,接下来就为大家带来mophie无线充电器拆解。


纸盒包装上印刷着产品式样。


开箱物品一览,电源适配器x1、无线充电板x1。


电源适配器插头为DC接口,优势在于无向插入,抗横向拉扯性更好。


电源适配器型号为:AC-ADAPTR-BLK-CN、输入:100-240V~0.6A 50/60hz、输出:19V1.3A、制造商:东莞富强电子有限公司。
(电源适配器拆解文章:点我直达


无线充电板底部SN码:133817181625、输入:19V1.3A。


DC电源输入孔为内凹隐藏式设计。


撕开标签贴纸可以看到一排测试触点。


撬开无线充电板可见到卡子方式装配。


拆开底盖映入眼帘的是一整块金属盖板。


六角梅花螺丝拧紧。


测试触点小板同时也是DC输入插座子板。


工作指示灯用一小块透明亚克力做导光,另一半使用黑色绝缘胶布遮光。


细节2。


撕开表面贴纸可以看到线圈。


线圈固定板使用六角螺丝拧紧。


金属盖板做工精细,手感也很厚重。


细节3。


线圈。


PCB底部一览,输入有共模电感滤波,相当于充电器电源线上的磁环,主板上有3路mps同步整流降压,很强大的阵容。5颗1206的npo电容,提供大功率充电,半桥驱动管附近滤波电容也采用npo材质。


触点与DC输入小板通过排针与PCB焊接连通,PCB整洁干净焊点光亮饱满。


两侧的半桥和对应的驱动器,中间5颗白色1206元件就是近期炒的沸沸扬扬的天价npo电容。


丝印为DC3903的是输入开关MOS管,品牌来自Potens博盛半导体。


Potens博盛半导体PDC3903Z详细参数。


其中两路降压,滤波电容大小组合,起到最好滤波效果。


一路降压输入输出电容由多个电容并联,为无线充电降压。


侧发光贴片LED。



MWCT1013是飞思卡尔freescale(NXP)所生产的15W无线充电IC,可提供实施无线充电发送器解决方案所需的全部控制器功能。该芯片符合无线充电联盟(WPC)的最新规范,功率传输效率超过75%,优化的异物检测算法,支持大多数15 W单线圈应用并支持所有线圈类型。


拆解全家福。

 

3、ANKER A2156


外包装是一贯的ANKER风格-简单、清爽。


盒背面输出参数可以看到,这款无线充电器输入5V2A,输出5V1A,享有18个月质保。


包装内物品,无线充电器x1、MicroUSB数据线x1。


数据线手柄印有ANKER的LOGO,这根赠送的线材质量做工不错。


座充的侧面有一周的滚花,看上去很精致。


座充底部外围有一圈蓝色的工作氛围灯。


座充底部标有规格参数,型号:A2516、输入5V2A输出5V1A、SN码为:FZ7404ET。


座充底部粘上一圈防滑橡胶,避免座充放置在桌面上会滑动。


输入采用Micro USB插座,放置在无线充侧边。


光圈发光开关按钮。


拆解需要从防滑橡胶圈下手,撬起橡胶圈可以看到螺丝。


按钮位置是贴片开关。


壳体分离。


PCB与面板采用胶体粘附起来。


继续把面板分离开来。


刮开垫片。


线圈部分。


线圈直径为3.5CM左右。


PCB一览。


焊盘饱满有光泽。


LED开启用的贴片开关。


布满一整圈LED。


Micro USB磁铁无缘。


无线充电发射芯片来自CVSMicro劲芯微CV90312T。


富士通MB95F012K单片机。


ST意法358运算放大器。


AO4800 MOS。


全部拆解一览。

 

4、RAVPower RP-PC034

苹果最新的iPhone 8/8 Plus / X全线支持无线充电,RAVPOWER推出的旗下首款无线充电器第一时间对这三款新机进行适配,这款产品采用最新的Qi无线充电技术,并得到外媒的高度评价。目前这款产品销售火爆,成为美国亚马逊无线充电器排行榜爆款产品。

RAVPOWER泽宝无线充电器顶盖为一体塑料,环绕中心RAVPOWER英文LOGO的是一圈防滑橡胶,顶盖最外圈做了高光处理使充电器看上去更有质感。


充电器底盖为一体金属材质,使用金属材质为充电器的散热打下良好的基础。底部的四颗橡胶防滑垫脚,让无线充与桌面有一个高度,不易磨损底部。

输入:9V-12V/2A,输出功率最大为10W。产地中国。

Micro USB输入插座。

工作指示灯。

使用塑料撬片沿着金属与塑料盖板的缝隙撬开。

拆掉一体塑料顶盖,线圈部分的做工可圈可点。

正中间的是温度探头,确保充电器工作在安全温度范围内。

线圈的金属基板使用螺丝固定在底盖上,每颗螺丝上均有涂胶。

充电器的底盖为一体金属成型,通过放置在关键位置的蓝色导热硅胶将电路的热量迅速传导至外壳。

PCB通过导电垫片与金属外壳相连用于电磁屏蔽。

Micro USB磁铁无缘。

非常厚实的线圈铝制基板。

PCB一面非常平整没有任何元件。

所有元件都集成在PCB的另一面,这样的设计有利于元件的散热。

铜带电感。

线圈的焊点饱满且有光泽。

LED电源指示灯。

NPO电容。

输入端的共模电感与其相关滤波电路。


四颗线圈的驱动MOS。

丝印为CP-SC2的芯片品牌来自易冲无线,为整个无线充的核心,这是一颗专门为无线充电应用设计的单输入电源管理芯片。通过串口总线,CP-SC2可以与外部MCU通信,从而获取信息来驱动电池充电芯片。集成于芯片内部的功率管驱动可以直接控制外部功率管的开关,芯片同时内置了检测电路,当检测到过流、过压等情况时,会自动关闭功率管。


意法半导体 STM8S005K6单片机。


全家福。

 

三、四款无线充硬件大比拼
1、主控芯片
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一般大家采用无线充电发射芯片配合单片机的形式,亦有单片机内置无线充电程序的形式,单片机内置无线充电程序的应用较少。

2、线圈架构
多线圈的自然成了最大的赢家,尽管成本有所增加,但是多位置更高效的无线充电,提高了用户多方位摆放同时最优化充电速度的使用体验。单个线圈不能满足多方位的摆放需求。可折叠的设计,提高了便携性。

3、电源架构
目前市面上常见的无线充DC-DC电路均采用分离式架构,驱动芯片和MOSFET是独立的;通过拆解,结合市场应用,我们发现了新趋势的变化,出现了内置驱动芯片的MOSFET的方案;如TI的CSD97376等,此外,还有驱动内置在无线充主控里面,外挂MOSFET的方案。这些架构均有各自的优势。

4、成本分析
多组线圈加上多个最近被炒高的NPO电容的方案,目前来看三星的成本是最高的,无线充电芯片配合单片机,多组线圈多组发射加上主动散热风扇,满足了旗舰定位的同时成本高企。普通单线圈的成本自然就低了很多。

5、综合分析
mophie的无线充电,整体很好,但是专用电源大大制约了使用场合,只适合办公室或者家里不移动或者不携带的场合。三星的体积过大,但是相比自家三代来说还算好接受。三星的无线充电,在这里不得不说是最强的,多线圈加上主动散热风扇,诚意十足,但是只支持自家的AFC快充充电器,又为快速无线充电带来了障碍。其余几家的无线充电,采用通用接口,轻薄体积小,携带方面都不是问题。

四、无线充电技术背后的技术演进史

最早的一代无线充电,现在已经无从考究,记得当时只有5V 0.8A输出标准,现在来看,受限于发射端和接收端的效率,功率没有做到线充那么大。换句话说,无线充电还是没有有线充电快,无线充电为手机使用上提供了便利,比如说可以在横屏看视频的时候进行充电,不至于要出门手机没电、或者说接电话的时候,不用考虑充电线够不够长、再有就是可以不用边充电边打手机了。

现在无线充电已经拥抱快速充电,把无线充电的优势与快速充电合二为一,又方便又快。无线充电采用快速充电技术,提高了通用性,手机的快充头,既可以充手机又可以给无线充供电。快速大功率的无线充电,功率速度提升的原理和手机上的快速充电原理是一样的,充电器提供高压输出,同样电流下的输出功率大于传统5V充电,通过手机内部充电模块提供更大功率的输出为电池充电。

快速无线充电也是一样,把输入的高压,通过降压,输出大电流以更高的功率驱动线圈,对应内置支持快速无线充电接收器的手机,获得快速无线充电体验。

五、从五款无线充电器看去

1、WPC无线充电联盟主导的Qi技术将是未来很长一段时间的主流标准,目前市场上所有的移动终端都是基于Qi技术。

2、无线充电器往10W、15W等更高功率的方向发展,利用成熟的QC2.0/3.0高压快充输入技术,转化为无线快充,提高碎片化时间利用率。

3、单线圈多线圈各有千秋,就用户体验来看,多位置布置的多线圈占了优势,满足用户不同摆放要求。

4、IDT、NXP等进口方案和劲芯微、易充等国产方案百花齐放,还有更多的国产方案蓄势待发。

5、未来,无线充将首先在手机行业快速普及,带动手机周边设备以及上下游市场,带领整个产业链一路小跑。

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