古石188W多口桌面充电器选用森国科SiC二极管应用案例

经专业拆解机构——充电头网的拆解报告显示：古石一款188W多口氮化镓桌面充电器的PFC升压电感采用了森国科第五代TMPS碳化硅二极管：型号为KS08065D，耐压650V，正向电流8A，最高工作温度175℃，采用PDFN5*6封装。

经过性能测试和市场验证，森国科多款碳化硅二极管产品型号可用于PD电源，以下选型仅供参考：

深圳市森国科科技股份有限公司是一家专业从事碳化硅（SiC）功率器件设计及销售的国家高新科技企业,总部设在深圳。现主营的第五代650V和1200V SiC二极管系列、1200V SiC MOSFET产品已实现了量产，合作的客户涉及了新能源汽车、光伏逆变器、储能逆变器、矿机电源、通信设备电源、5G微基站电源、服务器电源、工业电源、快充电源、轨道交通电源、充电桩电源模块等多个大型领域。

森国科合作最密切的供应商是全球公认的特色工艺第一名的X-FAB，我们的产品在封装工艺上取得了重大突破，完成了从SMA到TO-247全系列的产品封装布局，推出了最低漏电流、最小封装、最低Vf的各系列SiC器件，可满足客户的多样化需求。

前言

充电头网拿到了古石一款188W多口氮化镓桌面充参考设计，这款桌面充内置ST意法半导体二合一控制器和氮化镓半桥芯片，采用数字内核控制，具有小体积，高性能，高集成度优势，满足多口快充以及其他大功率应用，为未来PD3.1充电器带来更灵活的解决方案。

充电器设计为3C2A输出，其中USB-C1和C2接口均具备140W PD3.1输出。其他接口也支持快充，可满足电脑与手机同时充电需求。下面就带来这款桌面充的参考设计解析，一起看看内部设计。

古石188W多口桌面充电器边缘弧面过渡，产品整体看去扁平而圆润，机身正背面和边缘外壳喷刷银灰色金属漆，商务气息十足。

机身顶部印有188W GaN Fast，左侧设有指示灯。

底部外壳印有充电器参数。

产品参数特写

型号：GS-W188A0957

输入：100-240V~50/60Hz 2.5A

USB-C1/C2输出：5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A

AVS：15V-28V5A 140W Max

USB-C3输出：5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A

PPS1：3.3V-11V3A

PPS2：3.3V-16V2A 30W Max

USB-A1输出：3.3-12V2.2A、5V3A、9V2A、12V1.5A 22W Max

USB-A2输出：5V3A、9V2A、12V1.5A 18W Max

双口输出：

C1+C2：100W+65W 165W Max

C1/C2+C3：140W+30W 170W Max

C1/C2+A1：140W+22W 162W Max

C1/C2+A2：140W+18W 158W Max

C3+A1：5V3A 15W Max

C3+A2：30W+18W 48W Max

A1+A2：22W+18W 40W Max

三口输出：

C1+C2+C3：100W+45W+30W 175W Max

C1+C2+A1：100W+45W+22W 167W Max

C1+C2+A2：100W+45W+18W 163W Max

C1/C2+（C3+A1）：100W+15W 155W Max

C1/C2+C3+A2：140W+30W+18W 188W Max

C1/C2+A1+A2：140W+22W+18W 180W Max

（USB-C3+A1）+A2：15W+18W 33W Max

四口输出：

C1+C2+（C3+A1）：100W+45W+15W 160W Max

C1+C2+C3+A2：100W+30W+30W+18W 178W Max

五口输出：

C1+C2+（C3+A1）+A2：100W+45W+15W+18W 178W Max

产品通过了CB、CE、UKCA、FCC、PSE、UL、KC、CCC认证。

四端设有防滑垫。

输入端为8字插口。

输出端配备3C2A五个USB接口，最多可同时给五台设备供电。

实测这款桌面充电器机身长度为123.38mm。

宽度为90.4mm。

厚度为33.3mm。

另外测得充电器净重约为525g。

古石 x 意法188W充电器参考设计解析

看完了这款参考设计的外观，下面就进行拆解，对这款参考设计进行详细解析，一起来看看设计和用料如何。

撬开充电器前后和左右两侧的盖板打开充电器外壳，内部PCBA模块固定黄铜散热片。

PCBA模块通过螺丝固定。

拧下固定螺丝，取出PCBA模块。

在PCBA模块背面粘贴散热铜片和绝缘麦拉片。

使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为117.76mm。

PCBA模块宽度约为82mm。

PCBA模块厚度约为24.33mm。

拆下PCBA模块正面的散热片，主板正面几近灌胶处理，导热胶填充器件缝隙同时起到加固作用。

将导热胶清理干净，PCBA模块正面一览，右侧为交流输入端，焊接电源插座，保险丝，压敏电阻，安规X2电容，共模电感。向左焊接整流桥，滤波电容和滤波电感，下方为PFC升压电感，NTC热敏电阻和高压滤波电容。在PFC升压电感左侧为变压器，变压器上方焊接输出滤波电容电感，下方焊接谐振电容和谐振电感，左侧为降压输出小板。

PCBA模块背面焊接PFC开关管，PFC整流管，ST意法半导体二合一控制器，ST意法半导体氮化镓半桥芯片，同步整流控制器和同步整流管，还焊接一颗反馈光耦和两颗贴片Y电容。

通过对PCBA模块的观察发现，这款参考设计采用ST意法半导体 PFC+LLC二合一方案，并使用氮化镓开关管用于PFC升压，氮化镓半桥芯片用于LLC开关电源，同步整流控制器也来自意法半导体，固定电压输出。输出电压通过降压电路进行输出。

PCBA模块输入端一览，焊接电源输入插座，保险丝，压敏电阻，共模电感和安规X2电容，左侧焊接高压滤波电容。

输入端保险丝来自诚润电子，规格为5A 250V。

压敏电阻来自嵩隆，型号VDR14D471K，用于吸收雷击浪涌。

共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

安规X2电容来自JURCC捷威，规格为0.68μF。

PCBA模块侧面焊接安规X2电容，共模电感，整流桥，滤波电容和滤波电感，固态电容和滤波电感以及输出降压小板。

第二级共模电感采用扁铜线绕制，底部焊接绝缘支架。

整流桥来自XCH旭昌辉，型号GBU1010，规格为10A 1000V，使用两颗并联。

两颗薄膜滤波电容105J450V。

两颗薄膜电容和磁环电感用于滤波。

意法半导体的STNRG011是一颗数字化多模式PFC+ST专利time shift控制模式的LLC控制器，内置800V高压启动电路，内置输入电压检测和X电容放电功能，可降低待机功耗。内置的PFC控制器支持输入电压前馈，THD优化以及频率限制，运行在增强型固定导通时间模式下的临界模式。

STNRG011内置整套的PFC保护，谐振半桥的时间方便控制，支持快速突发模式的增强型轻载突发模式，内置完整的半桥保护功能。可用于开放式电源、平板电视电源、PC电源和适配器应用。

STNRG011采用SO20封装，引脚采用区块化设计，将高压和驱动引脚与采样引脚分开，便于电路优化设计。内置8位数字内核控制，内置数字算法和硬件interwetten与威廉的赔率体系 电路，实现高性能和高可靠的电源设计。芯片内置ROM存储器用于存储算法，参数可在生产阶段存储在器件存储器中，实现灵活的功能配置。并支持UART引脚通信，实现监控功能，连接外部存储器或从外部存储器更新内部存储信息。

PFC开关管来自润新微，型号XG65T125HS1B，耐压650V，导阻125mΩ，栅极支持20V耐压，采用QFN8*8封装。

PFC升压电感采用利兹线绕制。

碳化硅二极管来自森国科，型号KS08065-D，规格为650V 8A，采用PDFN5*6封装。

侧面焊接高压滤波电容、NTC热敏电阻、谐振电感、谐振电容以及主控芯片供电电容。

NTC热敏电阻来自至敏，型号HNP2R5D15，用于抑制电解电容的充电电流。

高压滤波电容来自永铭，规格为120μF 450V。

LLC开关管来自ST意法半导体，是一颗半桥氮化镓芯片，型号为MASTERGAN4，芯片内置驱动器和两颗650V耐压，225mΩ导阻的氮化镓开关管。芯片控制信号走线与功率走线分离设计，便于走线。

为主控芯片供电的滤波电容来自JSH万京源，规格为25V 220μF。

谐振电容来自JURCC捷威，规格为0.033μF。

谐振电感磁芯包裹胶带绝缘。

变压器次级采用多层绝缘线绕制。

贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1471K。

特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售，注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类：SMD TRX及DIP TY电容器，TRX将致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品类的应用，为客户提供更多的解决方案。

充电头网了解到，特锐祥贴片Y电容除了被倍思高通QC5认证100Ｗ氮化镓快充、麦多多100W氮化镓、OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器、联想90W氮化镓快充、努比亚65W氮化镓充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等数十款大功率充电器使用外，也可应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20W迷你快充上，性能获得客户一致认可。

另一颗贴片Y电容料号相同。

奥伦德 OR1009光耦用于输出电压反馈。

同步整流控制器采用ST意法半导体的SRK2001同步整流控制器，是一颗用于LLC谐振转换器的自适应同步整流控制器，内置双NMOS驱动输出，支持32V供电电压，具备35ns的总关断延迟，支持标准驱动电压的同步整流管。

同步整流管来自芯控源，型号AGM042N10A，是一颗100V耐压的NMOS，导阻4.2mΩ，采用PDFN5*6封装，两颗用于LLC同步整流。

输出滤波电容和滤波电感特写，电源输出使用四颗470μF 35V固态电容滤波。

输出滤波电感特写。

输出小板正面焊接USB-C和USB-A母座，以及输出滤波电容。

将小板拆下，背面焊接降压主控芯片、降压MOS管和降压电感，USB-C和USB-A母座均采用过孔焊接。

USB-C1口降压协议芯片都是采用智融SW3566H。这是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片，支持USB-C和USB-A接口充电，并支持双口独立限流。芯片内部集成了高效率同步降压转换器，支持20V7A和28V5A输出，支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议，支持快充协议定制，最大支持140W输出功率。

SW3566H集成了CC/CV模式，双口管理逻辑和母线电压检测，搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz，支持PWM和PFM工作模式。输出电流，线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定，内置的ADC可实现输入输出电压，输出电流，芯片温度等9个通道的数据采样，支持外接MCU进行参数显示。

SW3566H支持36V输入电压，最高输出电流7A，芯片内置软启动，输入过压/欠压保护，输出过压/欠压保护，输出过流/短路保护，DP/DM/CC过压保护，芯片过热保护和外接NTC热敏电阻保护，以及限功率保护。芯片采用QFN4*4-32封装。

两降压MOS管采用芯电元PES055N04G，NMOS，耐压40V，DFN5x6-8L封装。

USB-C1口输出VBUS开关管采用冠禹KS4216MAT，NMOS，耐压40V，PDFN3333封装。

USB-C2口降压电路的降压协议芯片也是采用智融SW3566H。

降压MOS管采用冠禹KS4216NAT，NMOS，耐压40V，采用PDFN5060封装。

USB-C2口输出VBUS开关管也是采用冠禹KS4216MAT。

USB-C3和USB-A1口降压协议IC采用智融SW3517S。这是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片，支持A+C口任意口快充输出，支持双口独立限流。其集成了5A高效率同步降压变换器，支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP等多种快充协议，最大输出PD 100W（20V5A），CC/CV 模式，以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件，即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。

USB-A2口降压协议芯片采用智融SW3521，这是一款高集成度的多快充协议充电芯片，其集成了 3.5A 高效率同步降压变换器，支持 QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP 等多种快充协议以及 CC/CV 模式。外围只需少量的器件，即可组成完整的高性能多快充协议充电解决方案。

指示灯特写。

输出小板上二次滤波固态电容均来自万京源，有180μF 35V和100μF 35V两种规格。

USB-C母座采用过孔焊接固定，白色胶芯不露铜。

充电头网拆解总结

古石这款氮化镓桌面充参考设计具备188W输出功率，具备3C2A接口配置，其中两个USB-C接口支持140W PD3.1快充，并支持功率自动分配，可满足笔记本与手机同时快充需求。

充电头网通过拆解了解到，古石这款参考设计采用ST意法半导体STNRG011二合一控制器，芯片内部采用数字控制，支持PFC和LLC控制，并采用MASTERGAN4氮化镓半桥芯片。PFC开关管采用润新微XG65T125HS1B氮化镓开关管，PFC整流管采用森国科KS08065-D碳化硅二极管。

同步整流控制器采用意法SRK2001搭配芯控源AGM042N10A同步整流管，固定电压输出。输出采用智融SW3566H、SW3517S和SW3521芯片进行快充输出。ST意法半导体这款快充电源采用二合一控制器和氮化镓半桥芯片，提高了快充电源的集成度，简化设计和调试，满足快充电源和大功率适配器应用。

审核编辑：刘清