殼牌20W快充拆解：“石油大亨”跨界做充電器，用料如何？

電子發燒友網報道（文/李誠）繼小米、蘋果爆出造車計劃以來，似乎我們對跨界經營這一現象已經見怪不怪了。一邊是互聯網、科技巨頭忙著造車，而另一邊蔚來、特斯拉又忙著涉足手機市場，各行各業都掀起了一股跨界經營的浪潮。

這種跨界經營現象正在不斷發展，也有越來越多傳統行業開始涉足其他領域，就例如殼牌，很多人都知道它是一家能源企業，主要經營石油、天然氣、煤炭等業務，但讓人意想不到的是，這位石油“大佬”近幾年竟然跨界造起了手機快充，并向市場推出了一款20W A+C雙口充電器。

對于殼牌20W快充的內部結構，我相信大家一定充滿了好奇。在本文中，筆者將為大家拆解殼牌20W手機快充，揭秘其內部結構和工作原理，看看殼牌充電器隱藏了哪些黑科技。

外觀設計及基本參數

充電器外觀采用與殼牌logo類似的黃白配色，底部為可減小設備收納體積的可折疊插腳。相較于注重充電速度的大功率充電器而言，殼牌的這款充電器更注重產品的便攜性。



充電器型號為殼牌的TC-D045，是一款A+C雙口快充，支持100V～240V寬壓輸入，以及5V/3A、9V/2A、9V/2.2A、12V/1.5A、12V/1.67A等多功率輸出，其中C口最大輸出功率可達20W、A口18W，由東莞鋸?？萍即どa。



在充電協議方面，A口主要兼容QC 2.0、3.0和蘋果2.4A、三星AFC、華為FCP/SCP等主流手機廠商的專用協議。相較于A口，C口的充電協議與其基本相同，唯獨增加了PD 3.0。并且每種充電協議均支持多電壓輸出，可滿足不同設備的充電需求。

內部結構設計

充電器內部由連接電源的插頭和充電器主機兩部分組成，它們二者之間通過兩顆經過鍍錫處理的PCB引腳進行連接。



電源插頭與主板連接處采用了類似插座的設計，電源插頭內部含有兩個金屬夾子，當插入PCB引腳時，夾子會緊固引腳，確保電源插頭與主板的電氣連通，使外部電源能夠順利地流入主板。這樣的連接設計不僅簡化了產品的生產工序，降低裝配成本，還有利于提高產品的生產效率。



為了實現充電器內部空間利用率最大化和增強充電器的功率密度，該款充電器采用了T字形拼接式設計，將電源輸出小板與主板垂直拼接。

在手機充電器領域，除了T字形拼接之外，還有一種應用得更為廣泛的U字形拼接設計。與T字形拼接相比，U字形拼接可以更充分利用有限的空間，實現更高的功率密度。然而，這種設計可能會導致設備溫度升高，對電路性能產生負面影響。具體該如何選擇，需要根據實際應用、設計需求進行判斷。

似手工焊接的PCB？

產品做工方面，殼牌的這款充電器為了能夠在有限空間內，實現最大限度的空間利用率，將立式插件和電源輸出小板都放置在了主板的正面，背面則用于貼片器件的放置。但僅僅只是一板之隔，主板正反兩面的做工卻出現了極大的反差。



主板正面器件排列錯落有序，原、副邊電路間的器件還是用了塑料片、白膠進行隔離加固，這種高標準的做法可以有效地保證產品的穩定性與電路安全。

然而，背面電路卻存在一些問題：器件擺放較為松散、不水平，芯片引腳連錫不夠精細。雖然這些問題并沒有影響充電器的最終效果，但是卻在美觀方面有所欠缺。相比主板正面器件密集、排列有序的形式，背面電路的處理顯得比較隨意，甚至會給人一種，將手工焊接調試的開發測試板，直接量產的既視感。

電路及器件解析

通過觀察電路得知，此款充電器采用了經典的QR開關電源架構設計。主控芯片是來自晶豐明源的BP8706B PWM控制芯片。電路中，該芯片主要通過調整PWM信號的占空比控制開關管的導通時間，從而實現變壓器原邊輸入電壓的控制。



之所以在原邊電路中，沒有發現用于控制占空比的MOS管，是因為BP8706B是一顆MOS管合封芯片，內部自帶MOS管，可以承受650V高壓。該元件在滿載狀態下，開關頻率可達到65kHz。雖然這顆合封芯片可以使得整個系統更加緊湊，但65kHz的開關頻率不利于變壓的小型化。



次級側同步整流由杰華特的同步整流芯片JW77186B提供支持。這顆芯片能夠將變壓器次級側輸出的交流電轉換為直流電，為后續的VBUS輸出提供了必要的直流電源。同時，該芯片也內置了一顆MOS管，與晶豐明源的BP8706B PWM控制芯片類似。這種集成化的設計方案不僅有助于提高整個系統的性能表現，還能有效地降低電路復雜度和成本。



協議控制芯片為云矽半導體的XPD738，從數據手冊了解到，該芯片支持USB Type-A和Type-C雙口工作模式，并兼容PD 3.0、QC 3.0、AFC、FCP、CHARGE TURBO等快充協議。

但需要注意的是，在雙口同時輸出的工作模式下，無論該芯片是應用在20W還是50W的充電器上，只要使用了該協議芯片的快充充電器，都無法為受電設備提供快充效果，輸出電壓只有5V。換而言之，使用了該協議芯片的快充充電器，只有在單口獨立工作的狀態下才能實現快充。



在實際應用中，協議控制芯片還會與位于初次級電路之間的光耦進行通信反饋。其工作原理是：當受電設備與充電器連接后，協議芯片就會與受電設備完成協議互認，并所需的電壓信息進行數模轉換后傳遞至光耦，再由光耦反饋給初級側的主控芯片，由主控芯片通過控制開關管的占空比來控制次級端輸出與充電協議相匹配的電壓。這也是為什么同一款充電器能夠根據不同設備，輸出不同功率的原因。



除了以上提到的三顆控制芯片之外，這款充電器還在交流電的輸入端，串聯了一顆耐壓值為250V的保險電阻，用于保護電路，防止外部輸入電壓過高，對后級電路造成不可逆的損壞。同時，在初級側使用了兩顆容量為15μF的電解電容，對整流后的電壓進行濾波處理，為后級電路提供穩定平滑的電源。

此外，次級輸出端還使用了一顆自永銘電子的鋁制電解電容，對輸出電壓進行進一步的濾波處理，確保輸出電壓的穩定性和質量。

結語

總的來說，這款充電器在初、次級側都采用了集成度較高的MOS管合封芯片，使得整體電路非常簡潔，同時也為主板空出了很多可利用的空間。

但需要特別指出的是，初、次級電路兩側合封芯片內置的MOS管都不是氮化鎵，因此它的開關頻率會比氮化鎵MOS管低，進而導致變壓器、充電器整體體積偏大，與相同功率的氮化鎵充電器相比失去了功率密度的優勢。但盡管如此，與普通的硅充電器相比，殼牌的這款20W快充體積還算緊湊。除此之外，殼牌充電器想要獲得更多消費者的認可，電路板的做工還有待提升。