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ZMI 10号USB PD移动电源拆解与评测

之前USB组织为了提高USB接口的电力特性,推出“USB Power Delivery”(简称USB PD)技术,不单提高输出功率水平最高达到100W,也能实现双向的输入和输出,优化的电力管理,功率智能和灵活的系统级管理等特性引人瞩目。但是这些年,手机方面应用高通快充技术相当普遍了,USB PD的产品却并没有多少,颇有“只闻楼梯响,不见人下来”的感觉。

在移动电源方面有着雄厚研发实力的紫米科技,率先推出了ZMI 10号移动电源这款20000mAh容量的Type-C PD移动电源,型号为QB820,电池容量20000mAh,典型能量72Wh,支持Type-C双向快充,可以充笔记本,支持苹果MacBook。同时还有一个功能 USB 2.0 HUB,输入5-20V 45W充电,输出Type-C 5-20V 最大40W,Type-A 2×5.0V 2.4A,9.0V 2A, 12V 1.5A MAX18W。

金属外壳,很圆润的四边,正面只有一个logo ZM。


背面下面是参数,生产厂商等印刷。

侧面整个外观类似用过的肥皂,圆润光滑。

一共3个接口,分别是两个USB-A,中间是Type-C负责双向充电跟输出。

底部是参数印刷,江苏紫米生产,电池容量可以看到是20000mAh,输入5-20V 45W,输出Type-C 5-20V 最大40W。TYPE-A 2×5.0V 2.4A,9.0V 2A,12V 1.5A MAX18W。

侧面一个按键,同心圆车纹很有质感。

按一下四个电量灯亮起,然后显示电池实际电量,快速双击是小电流输出,对蓝牙耳机等小电流设备充电不会自动关机。

移动电源净重401g。

跟同样20000mAh的移动电源对比尺寸,看起来ZMI 10号移动电源不算很大,体积还是可以接受。

侧面对比,ZMI 10号移动电源在这几款里面算小巧了。

厚度对比。

接上两个飞龙表,空载电压是5.16V,根据飞龙表显示屏显示是支持苹果2.4A全速充电,满足iPad的高速充电需求。

三个输出口都接上表头,Type-C口是双向的,可以输入也可以输出。

默认电压都是5V,Type-C是USB PD+QC模式。

Type-C接上USB PD表,后面接飞龙表,USB PD表显示有5组电压,后面逐个诱骗看电压状态,首先是5V 电流是3A的预设值。

9V 3A。

12V 3A。

有15V模式,应该是分别newMacBook充电,电流默认是2.6A。

20V模式 2A,一共可以输出40W,分别新出的MacBook Pro充电。

输出实操测试,用一个iPad mini2,一个iPhone 7plus同时接上测试充电,都可以达到全速充电,电压被拉低至4.87V。iPad min2电量38%,iPhone 7Plus电量50%。

乐视Max2 5V 1.34A,手机电量38%。

Type-C口充乐视手机,9V USB PD模式。

充newMacBook,用飞龙表的双口来观察电压电流,目前也只有这款表有这个功能,之前无法测试,只能用功率计,但是功率计看不刀实际的电压电流


下面分别使用四个USB PD充电器对ZMI 10号移动电源充电,看看输入兼容性,品牌分别是苹果、华为、乐视、绿联。

4个USB PD充电器都是Type-C的接口。

乐视USB PD充电器  8.87V 2.71A  24W 。

绿联USB PD充电器  15.11V 2A 30W。

华为USB PD充电器 12V 2A  24W。

苹果USB PD充电器14.54V  2A  29.20W。

再用一个Tronsmart的Type-C输出口,QC3.0的头,11.86V  1.54A  18.38W。

用乐视QC3.0充电器,CC线是不充电的。

转为A口输出可以充电, 12.28V 1.55A  19.06W。

Anker QC3.0充电器11.94V 1.55A 18.54W。

通过以上USB PD模式跟QC模式测试,USB PD模式最高可以30W输出充电,QC模式最高是18W充电,想达到更大的输入功率还是得用USB PD充电器。
下面进入拆解环节:
外壳是1.5MM厚的铝合金,很结实,完全不能无损打开,只能通过暴力撬开。

侧面看到铝合金外壳的厚度,里面是一个胶盒。

双面黏住的,打开非常吃力。

铝合金外壳很里面的塑胶盒是用胶水强力黏住的,不是逐步剪开基本上是打不开的。

好不容易拆掉一片,里面隐约看到有紫皮电池,外壳跟胶盒每个位置是黏住的。

铝质外壳全部拆开。

条状的塑胶保护片剪开。

充电头网两位编辑,从1月9日凌晨3点39分开始对ZMI 10号移动电源进行拆解。中途历经种种磨难,两人绞尽脑汁历时两个小时,终于窥得庐山真面目。

PCB部分。

全部碎片。

铝合金外壳已经是碎片了。

拆解后看到电池组,LG3350的18650电池,一共六节,加起来电池组是20000mAh的容量。

电池组另外一面。

串联的电池组,电池组为2串3并结构,镍带与电池之间有硬质塑料隔离架,确保安全。

底部镍带电焊工艺。

PCB部分,首先映入眼帘的是一块L型黑色PCB,这和小米16000双口输出的布局接近,使用3颗螺钉固定。同时电池组上仍旧有PACK信息标贴,电路板侧保留着一贯的NTC电池温度检测,在非正常温度下会切断连接确保安全。

电池为2串3并设计,黑线负极,红线正极,蓝线中间抽头。这一面集成了ABOV单片机,GL850G USB2.0 HUB芯片,3颗天钰FP6601Q,Intersil ISL95538,TI的那颗大电流降压就是TPS51225C。

图中,蓝色为TI TPS51225C, 白色框为ABOV单片机,黄色框为GL850G,红色框为Intersil ISL95538。

TI TPS51225C 丝印编号1225C。


TI TPS51225C实际上有双路同步整流输出,这里只使用了一路,作为5V输出,可以看到第二组MOSFET的驱动输出都没有走线。下面的拆解继续证实只用了一路输出做降压。

紫米这个电源电池2串,效率曲线按照灰色的8V来看,在1-4A的输出电流范围内,效率都达到了95%以上,非常高的效率。

Intersil ISL95538主控芯片是这款电源的重头戏,更是这个电源可以20V输出的核心,在苹果最新的newMacBook中也有使用。也许有人会问,这电源为什么我没看到紫米常用的BQ25895之类的充 电芯片,我告诉你,这颗芯片,是一颗双向H桥同步整流升降压芯片,可以为移动电源输出设定的电压,反过来,也可以从输出口取电为内置电池充电。

Intersil ISL95538的H桥架构为这款移动电源提供了强大的输出能力,足以吊打市面上20000mAh移动电源。同时,其输出电压由i2c总线或者SMBus总线编程,具有极高的可靠性。

3颗天钰FP6601Q,负责3个端口的QC3.0支持。这是一款明星识别芯片,占据了QC3.0移动电源的大部分份额。在支持QC3.0的同时,向下兼容QC2.0,支持5V设备的自动识别,最后还解决了华为FCP移动电源过少的老大难问题。



创惟GENESYS GL850G,常见的一款USB HUB芯片,在这个移动电源里面,将两个A口作为笔记本外设就是靠它来实现的。它旁边那颗12M贴片晶振,也赋予了它强大的稳定性。

ABOV F6432AUB单片机 ,根据ISL95538的总线和附近的3只6601Q来看,单片机最少具有2路以上的内置AD采样。多个电子开关将对应端口反馈电压切换 到单片机内AD,再转换成数字通信模式传送至升降压控制器,设定输出电压。数字总线具有高可靠性,不易被干扰,通用性强大等诸多优点。

Fairchild可编程Type-C/USB PD控制器FUSB302

Fairchild的USB Type-C解决方案FUSB302可满足各种各样的 USB Type-C应用要求。在产品选型时,具有可编程功能的器件,相比单一功能的识别,可以提供更多的选择和灵活性。Fairchild的一些USB Type-C解决方案具有基本的功能,比如可以检测连接、定向和设备类型(双角色端口、下行端口和上行端口),而进阶方案则可支持更多高级功能。 这些高级功能包括数据角色交换、功率角色交换、硬复位、软复位、有源电缆支持、供应商自定义消息(VDM)数据包传输和高达100W的高功率充电。

正面芯片介绍完以后,我们接下来看反面。反面是一些MOSFET和两个电感,其中一个10*10电感为ISL95538使用,另外一个7*7规格的电感,自然就是TPS51225C的5V输出降压电感了。

下面将主板放大,可以看到按键和电量指示灯。按键依旧沿用侧面风格,因为顶部使用了Type-C接口,电量指示灯也移植到侧面了。电感打胶固定兼顾散热。可以看到很多个DFN3*3的小MOS管,下面为大家详细介绍。

6个竖排下来的MOSFET是东芝的TPCC8104,PMOS用来切换两组输出,每个输出口2个,3个输出口共计6个。TSON Advance提供更好的性能。大电感附近的MOS是AON7534,负责同步整流升降压。另外TPS51225C的降压也是这个管子。两颗合金电阻,提供比陶瓷电阻更大的耐过流能力。AON7534具有较低的导通内阻,较低的Ciss,适宜于应用到DC/DC设备上。3*3mm的小封装节省占板面积。

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ZMI 10号移动电源在每个端口依旧做了负载检测和过流保护,前面看的TPCC8104只是为了切换是从降压上输出5V还是输出QC3.0的其他电压。

 

总结:

从ZMI 10号移动电源拆解报告可见接口布局是双Type-A加一个双向Type-C布局,也就是说具备一进三出能力,而且三个接口都各自使用了一颗天钰FP6601Q握手识别芯片,在设备连接兼容性上不会有任何顾虑。有些小伙伴可能看不懂铭牌参数上又是20000又是10000的,其实这是因为紫米使用了串联方案,6节LG F1L电池组是通过2串3并组合而成,而非常见的6并输出,组合成10000mAh 7.2V的电池组,而电池在未串联前裸电芯容量是20000mAh 3.6V。

因为需要达到20V那么高电压又大功率的输出必然要使用串联方案,所以方案组成与当今明星万金油TI TPS61088加BQ25895不同,从ZMI 10号移动电源选择了Intersil ISL95538这个同步升降压芯片,为这款移动电源提供了强大的输出能力。

在USB PD协议日渐统一起来后,未来移动电源方案肯定会两极化,小功率设备仍然使用并联方案,而大功率高电压设备则只能是多串天下,ZMI 10号移动电源出现是让我们提前看到了未来产品市场走向。

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