前言
在上个月安克推出了全氮化镓快充家族的一系列快充产品,今天拆解的是安克推出的一款支持140W双向快充的移动电源,也是首款支持PD3.1快充的移动电源。这款移动电源内置6节21700电池,提供24000mAh容量,支持140W自充和140W输出,搭配MacBook Pro 2021笔记本使用,可获得与原装充电器相同的快充体验。
移动电源支持140W高速充电,30分钟即可为移动电源充电70%,充分体验USB PD3.1的140W快充的高功率优势。移动电源上面还带有一块屏幕,能够显示温度,电量以及输出功率,简便实用。下面充电头网就对安克这款移动电源进行拆解,看看业内首款USB PD3.1的快充移动电源是如何设计的。
安克140W双向快充充电宝开箱
包装盒正面印有ANKER品牌、产品名称以及外观,下方还有兼容苹果/安卓设备、24000mAh、最大功率140W、彩屏显示四大卖点。
侧面印有产品容量和接口输入输出参数。
包装内含移动电源、数据线、收纳袋以及使用说明书。
附带线缆是CC线,线头外壳磨砂方便插拔,正面凹印ANKER品牌。
背面印有MAX 140W字样,表明这条数据线支持28V5A 140W快充,用户想要体验140W大功率快充无需再另购买数据线。
USB-C公头特写,非满PIN设计。
测得线缆长约61cm,长度适中,适合携带外出和使用。
使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得线缆规格为50V5A,最大支持PD3.1的240W快充,性能强悍。
移动电源采用PC+ABS材质外壳,顶面边缘微曲,设计灵感来源于宇航员头罩,整体做了很多细节设计,相比市面上很多千篇一律的黑白充电宝来说,安克这款无论是性能还是颜值,都相当能打。
机身一侧设有屏幕功能键。
按键外围金属环做了蚀刻处理,更显精致美观。
机身正面设有银灰色装饰板,上方亮面区域内置隐藏式TFT彩屏,搭配侧边功能键可实现界面切换、涓流模式等丰富功能。
银灰色装饰板中心镭雕ANKER品牌。
TFT彩屏支持重力感应,无论怎么持握都能正常观察屏幕信息,非常实用的一个功能。
单击按键可实现界面切换,界面1特写,可对自动息屏进行设置,长按按键2秒可在On/Off之间切换(其它界面长按2秒会息屏),实现屏幕常亮或自动息屏效果。
界面2特写,可显示充电实时温度、电池健康度、输入/输出能量、电池周期等。
界面3特写,可显示充电宝剩余电量、充满电所需时间以及三个USB接口实时充电功率,双击按键还能开启涓流模式,电量显示右上角有绿色指示灯给以提示。
机身背面印有产品参数信息。
产品参数特写
型号:A1289
电芯容量:24000mAh(4000mAh*6pcs)
锂电池能量:4000mAh 21.6Vdc/86.4Wh
额定总输出:5V3A
额定容量:13500mAh
USB-C1输入/输出:5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A
USB-C2输出:5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A
USB-A输出:5V3A、9V2A、12V1.5A
总输出:140W Max
安克创新科技股份有限公司
侧身做了凹槽条纹设计,防滑以及提升持握手感。
机身一端设有2C1A三个USB接口,均为经典蓝色胶芯。接口区域外壳喷刷PU手感漆,具有亲肤手感。
测得充电宝机身长度为155.92mm。
宽度为54.8mm。
厚度为49.79mm。
和苹果iPhone 13 Pro做对比,机身稍长一点。
拿在手上的大小直观感受。
净重约为632g。
使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C1口支持AFC、QC5、PD3.1、PPS快充协议。
并且具备5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A五组固定电压档位,以及3.3-21V5A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、QC3.0、Apple2.4A充电协议。
使用安克这款充电宝给苹果MacBook Pro充电,测得功率约为140W,成功开启PD3.1 28V5A快充。
安克140W双向快充充电宝拆解
看完了安克140W双向移动电源的开箱,尺寸和测试,下面就对这款移动电源进行拆解,看看内部的黑科技设计。
首先从壳体的接缝处撬开外壳,外壳为两片式设计,一片装饰盖板和固定盖板的组合。
电池涂胶与盖板固定,盖板内部粘贴石墨导热贴用于散热。
屏幕开窗边缘贴有防尘泡棉,起到缓冲密封作用。
移动电源内部一览,主板采用螺丝固定,在电池上粘有热敏电阻用于检测温度。
电池上粘贴的热敏电阻特写,涂胶贴胶带固定。
PCBA模块通过三颗螺丝固定到壳体内部,屏幕通过排线连接到PCBA模块。
拧下固定螺丝,拆下上面的PCBA模块,PCBA背面覆盖导热垫,通过下层的PCBA进行散热。
下层的PCBA连接电池组,为电池保护板,用于电池的保护功能和电量检测功能。
电池固定在框架内部,组成电池组,通过镍带连接到保护板。框架与电池通过胶水固定到壳体内部,切开壳体后取出内部电池组。
两块PCBA通过排针连接,PCBA之间的空隙通过导热垫填充,充分散热,增大热容量降低温升。
输出面一览,在两张PCB上各焊接了一个USB-C母座,在上层的PCB上焊接USB-A母座。
电池组由6节21700串联组成,单颗电池容量为4000mAh,电池之间采用绝缘框架固定,并与壳体打胶固定,机械强度更好,体现了大品牌的细节追求。
电池采用6串连接,延伸出的镍片用于单节电池的电压采样。
电池正极粘贴青稞纸绝缘,通过镍带点焊连接到PCBA上。
拆下电池保护板,并拆出电池进行观察。
电池通过双面胶固定。
21700电池来自LS力神,型号为LR2170LA,容量为4000mAh,支持6A充电电流,35A放电电流,均压为3.65V,充电限制电压为4.2V。
电池保护板正面一览,焊接电池保护芯片,电池电量计芯片,电池保护管,电流取样电阻和均衡电阻以及均衡MOS管。
保护板背面没有元件。
电池保护芯片来自创芯微,型号CM1361,是一颗支持6串电池组应用的电池保护芯片,支持电池均衡功能。芯片内置高精度电压检测电路和电流检测电路,可检测串联电池组中各节电池的电压,电流和温度,进行电池过充电,过放电,充电过流,放电过流,过热以及电池组断线等保护功能。
创芯微CM1361具有15mV过压检测精度,通过外接取样电阻可实现高精度的电池电流检测功能,支持三段放电过流保护和充电过流保护。均衡功能的加入,使电池组中每节电池都能完整充电,充分发挥电池性能。芯片支持外接热敏电阻进行电池组温度保护,支持功能定制,满足多串锂电池组的保护功能。
两颗电池保护管来自长晶科技,型号CJAC130SN06L,是一颗耐压60V的NMOS,导阻2.6mΩ,两颗对向串联用于控制电池输出。
用于电池均衡功能的放电电阻和放电MOS管,共6组对应6串电池组。
电池电量计量芯片来自赛微微电,型号CW2217B,可用于系统侧或电池侧的电量计量,支持大电流充电。内置的高精度ADC可用于电池电压,电流和温度的测量,支持高侧和低侧电流采样,支持使用1mΩ取样电阻,降低损耗,支持电池电压,电流,温度,荷电和循环周期报告。CW2217B采用I2C通信,支持多种电池应用。
赛微CW2217B是一颗体积小巧,性能强大的电量计芯片,可以在系统端或者电池端进行电量计量,并支持正极或负极电流采样,使用灵活。或可以与电池保护板共用采样电阻,进一步降低损耗。
赛微CW2217B电量计芯片内置两路高精度ADC,电压参考电路和内置NTC偏置电路,芯片持续监控电池电压和温度,并测量流过取样电阻的电流。赛微CW2217B内置有效位数为16位的ADC,支持0.004%的高精度分辨率,从而实现高精度的电量显示。
图为赛微CW2217B的应用电路图,采用I2C接口与MCU连接,支持电池电压和电流测量,SOC状态,电池温度以及中断输出,还支持电池循环次数以及寿命状态显示。CW2217B采用2.5*4mm大小的QFN-12封装,能够满足从移动电源,电动工具,笔记本电脑到手机等多方面全方位的锂电池计量应用,性能达到国际先进水平。
在电池保护管两侧分别是两颗并联的5mΩ取样电阻,左侧两颗用于保护板电流检测,右侧两颗用于电量计电流采集。
用于电池输出控制的开关特写,隐藏在壳体内部。
侧面的电量检测按键特写,采用胶水加固。
上面是电池组和电池保护板的拆解部分,下面来到移动电源内部升降压部分的拆解。
打开固定屏幕的卡扣,屏幕通过排线连接,在屏幕下面是一颗存储器和主控MCU。
屏幕排线ZIF连接器特写。
升降压PCBA模块正面一览,左上角焊接升降压控制器,主控MCU和存储器,右侧下方焊接两颗协议芯片,用于USB PD3.1快充功能,控制输出电压。
PCBA模块背面焊接三颗磁环电感,在电感外侧是滤波电容,大量打胶填充固定。
移动电源内置的同步升降压芯片来自南芯科技,型号为SC8815,用于USB-A口升降压输出。SC8815是一颗集成了I2C接口的双向同步升降压控制器,支持2.5-36V输入和输出电压范围,支持为电池充电,其中电池充电电流和电压,反向放电输出电压,输入输出电流限制均可由I2C总线控制,芯片具备欠压保护、过压保护和过流保护,并且支持短路保护和过热关断保护。
南芯科技 SC8815 详细资料。
充电头网拆解了解到,南芯科技的快充方案被广泛应用于移动电源、充电器、车充等领域,并被安克PowerHouse II 400户外电源、羽博300W便携式储能电源、紫米20号200W PD快充移动电源、征拓100W双向快充移动电源SuperTank Pro、三星10000mAh 25W PD快充移动电源、小米20000mAh移动电源 50W超级闪充版等数十款产品采用。
移动电源主控MCU来自东软载波,型号ES32F3654LT,是一颗M3内核的MCU,主频可达72MHz,内部集成256 KB FLASH和48K SRAM,内置12位ADC和DAC,内置比较器,支持温度检测,具备I2C,SPI,UART和CAN总线接口,采用LQFP64封装。
MCU外置的存储器来自GigaDevice兆易创新,型号为GD25Q64EWIG,是一颗8MB容量的NOR存储器,采用SPI接口,支持3.3V供电电压,采用WSON8封装,用于存储固件信息。
协议芯片来自英飞凌,型号CYPD3171,是一颗支持USB PD3.1移动电源应用的协议芯片,属于CCG3PA系列,其内建ARM Cortex-M0处理器,64KB Flash 8KB SRAM,支持双向应用。CYPD3171支持USB-C和USB-A口应用,支持QC4.0,苹果2.4A和三星AFC充电协议。内置系统级保护功能,支持VBUS到CC短路保护,支持过压,过流,欠压和短路保护,采用QFN24封装。
另外一颗协议芯片同样为英飞凌CYPD3171。
用于USB-A口输出电流检测的放大器和取样电阻,其中接口数据脚对地均连接TVS二极管,用于静电保护。
连接屏幕排线的连接器特写。
拆下三颗磁环电感继续观察PCBA背面的元件。
三颗电感下面焊接了用于同步升降压电压转换的MOS管,并焊接了9颗固态电容用于输入和输出滤波,边缘焊接多颗MOS管用于供电切换。
两颗用于USB-C的升降压电感采用双线绕制在磁环上,内部及周边均打胶填充。
电感底部粘贴有青稞纸绝缘。
一颗较小的电感用于USB-A口升降压输出。
电感底部同样贴青稞纸绝缘。
移动电源内部共使用三颗南芯科技SC8815用于三个接口升降压电压转换,其中两颗用于USB-C口输出的同步升降压控制器焊接在主板背面。
另一颗SC8815升降压控制器特写。
在两颗磁环电感下面是八颗用于同步升降压转换的MOS管。
升降压MOS管来自长晶科技,型号CJAC130SN06L,与保护板所用型号相同。
滤波固态电容来自永铭,为VPX系列贴片电容,规格为150μF 35V,移动电源内部共使用六颗用于输入输出滤波。
另一颗固态电容规格为100μF 35V,用于降压电路输入供电滤波。
一颗降压芯片来自MPS,型号MP2269,是一颗30V输入的同步降压转换器,支持1A输出电流,用于为控制电路供电,消除线性稳压芯片高压差应用时带来的损耗。
搭配MP2269进行降压的10μH电感。
输出滤波电容规格为100μF 10V。
用于供电切换的MOS管丝印40P68。
输出VBUS开关管同一丝印。
用于USB-A口的升降压开关管,四颗开关管丝印S4480,组成H桥。
USB-A口的协议芯片来自天德钰,丝印FT4,实际型号为FP6601Q,是一颗应用非常广泛的协议芯片,支持QC2.0/3.0和华为FCP快充协议。
两颗切换开关丝印3157。
丝印655 P9H的重力传感器,用于切换屏幕显示方向。
USB-C1母座,采用安克标志性蓝色胶芯,过孔焊接固定。
用于连接两块PCB的排针。
USB-C2输出接口通过排针连接。
USB-C2接口特写,蓝色胶芯,过孔焊接固定。
USB-A口也采用蓝色胶芯。
全部拆解完毕,来张全家福。
充电头网拆解总结
安克推出的140W双向快充移动电源是首款支持USB PD3.1协议,具备140W双向快充能力的移动电源。得益于输入功率优势,30分钟即可充电70%的表现,真正做到了好用实用。这款移动电源具备2C1A三个快充接口,支持三路快充同时输出。数显屏幕也为这款移动电源增添实用性,能够更好的了解电量和使用状态。
充电头网通过拆解了解到,安克这款24000mAh移动电源采用力神动力21700电池,6节串联,电池与保护板点焊组成电池组,并通过排针连接到另一块电路板上进行升降压转换,为模块化设计。电池保护芯片采用创芯微CM1361,支持均衡功能,能充分发挥电池性能,并采用赛微微电CW2217B进行高精度电量计量,提供精准的百分比显示。
升降压电路板采用东软载波ES32F3654LT MCU进行整机控制及屏幕显示,内置三路南芯科技SC8815用于三路输出电压转换,两颗协议芯片采用英飞凌CYPD3171,支持USB PD3.1应用。电池采用单独的框架固定,提升保护性能,电路板之间采用导热胶和导热垫填充,有效降低大功率快充时的温升,总体来说用料和设计都很不错,是高性能移动电源的理想选择。
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