内置芯朋微PN8161主控,贝尔金11合1专业版扩展坞拆解

前言

充电头网拿到了一款贝尔金扩展坞,这款扩展坞为11合1设计,通过USB-C接口连接笔记本电脑,可为电脑提供96W的充电功率。扩展坞具备USB-C视频输出接口,两个HDMI视频接口,千兆网络接口和电源接口。正面设有USB-A接口、两个USB-C接口、其中三个USB接口标注了连接速率。

扩展坞正面还设有3.5mm音频接口,SD卡槽和TF卡槽,满足笔记本电脑连接多个外设的扩展需求。不同于常规的扩展坞,贝尔金这款扩展坞内置146W氮化镓电源,无需额外连接适配器,能够同时为手机和电脑充电,使用起来更加干净整洁。下面就带来贝尔金这款11合1扩展坞的拆解,一起看看内部的设计和用料。

贝尔金11合1专业版GaN扩展坞外观

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贝尔金扩展坞采用银色塑料外壳,在侧面设有橡胶垫,支持卧置或立置使用。

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扩展坞正面设有USB-A接口和两个USB-C口、3.5mm耳机接口、右侧设有SD和TF卡槽,右上角印有belkin标志。

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扩展坞背面设有USB-C接口、HDMI接口、有线网络接口和电源接口。

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左侧的USB-C接口用于连接电脑,可提供96W充电功率,右侧的USB-C接口用于连接显示器,可提供15W充电功率。

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两个HDMI接口支持4K输出。

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有线网络接口和电源接口特写。

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扩展坞侧面为光面设计,没有装饰元素。

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扩展坞底部设有橡胶防滑胶垫。

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扩展坞机身顶部设有电源开关。

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底部防滑胶垫标注产品信息。

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USB-C 11-in-1 Pro GaN Dock 146W电源适配器

型号:INC020

输入:100-240V~ ,2.5A,50-60Hz

输出:USB-C1:5V3A 15W、9V3A 27W、15V3A 45W、20V4.8A 96W

USB-C2:5V3A 15W

USB-C3:5V1.5A 7.5W

USB-C4:5V3A 15W、9V2.22A 20W、12V1.67A 20W

USB-A:5V1.5A 7.5W

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使用游标卡尺测得扩展坞长度约为133.5mm。

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扩展坞深度约为91mm。

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扩展坞高度约为55mm。

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扩展坞拿在手上的大小直观感受。

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测得扩展坞重量约为943.6g。

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接通电源,亮起琥珀色指示灯。

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使用KM003C测得10Gbps USB-C接口不支持快充协议。

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另一个5Gbps USB-C接口支持PD3.0充电协议。

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PDO报文显示USB-C接口具备5V3A、9V2.22A和12V1.67A三组固定电压档位。

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背面的USB-C接口支持PD3.0充电协议。

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PDO报文显示USB-C接口具备5V3A、9V3A、15V3A、20V4.8A四组固定电压档位。

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另一个USB-C接口支持PD2.0充电协议。

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PDO报文显示USB-C接口支持5V3A电压档位。

贝尔金11合1专业版GaN扩展坞拆解

看完了贝尔金这款扩展坞的外观展示,下面就进行拆解,一起看看内部的设计和用料。

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首先撕下底部的防滑脚垫。

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壳体上设有螺丝用于固定内部机芯。

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接下来拆下卡扣固定的侧面盖子,内部填充蓝色导热凝胶。

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清理掉导热凝胶,盖板通过螺丝固定。

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电源按键和电源指示灯特写。

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拆下内层壳体,能够观察到内部PCBA模块。

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壳体内部填充蓝色导热凝胶。

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清理掉导热凝胶,在壳体内部设有黄铜散热片。

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从外壳中取出机芯,外壳与机芯的空隙内部填充蓝色导热凝胶。

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机芯表面填充导热凝胶。

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另一侧PCBA模块覆盖黄铜散热片。

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扩展坞机芯侧面一览,左右分成两个部分,左侧为扩展坞模块,右侧为电源模块。

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电源模块覆盖黄铜散热片。

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扩展坞模块也覆盖黄铜散热片。

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测得扩展坞机芯长度约为125mm。

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扩展坞机芯厚度约为86.9mm。

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扩展坞机芯高度约为46.2mm。

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黄铜散热片与PCBA模块通过螺丝固定。

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电源模块也通过螺丝固定。

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拧下固定螺丝,拆下扩展坞模块。

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扩展坞模块通过连接器连接指示灯和按键小板。

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扩展坞模块完全通过黄铜片包裹,起到散热和屏蔽作用。

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指示灯和按键小板通过连接器连接。

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贴片按键和指示灯特写。

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电源PCBA模块通过螺丝固定。

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从壳体里面取出电源模块。

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电源模块也覆盖黄铜散热片,并涂有蓝色导热凝胶。

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电源输入插座通过导线焊接连接。

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电源模块正反面覆盖黄铜散热片,并填充蓝色导热凝胶。

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另一面也同样填充蓝色导热凝胶。

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黄铜散热片之间通过卡扣固定。

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测得电源模块长度约为117.4mm。

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电源模块宽度约为84.5mm。

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电源模块厚度约为31.6mm。

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黄铜散热片通过焊接固定。

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拆下黄铜散热片,在散热片与绝缘麦拉片之间涂有蓝色导热凝胶。

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另一面黄铜散热片与麦拉片之间也涂有导热凝胶。

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拆下PCBA模块包裹的绝缘麦拉片。

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PCBA模块正面元件之间涂有大量蓝色导热凝胶。

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PCBA模块背面也涂有蓝色导热凝胶。

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清理掉导热凝胶,PCBA模块正面一览,左上角设有电源插座,保险丝,共模电感,安规X2电容,下方整流桥设有散热片,下方设有滤波电容,滤波电感和PFC升压电感。散热片上方设有高压滤波电容。

右侧设有三路反激开关电源,上方变压器用于96W PD快充输出,中间为5V输出,下方小变压器为20W PD快充输出。对应三路输出设有六颗固态电容用于输出滤波。

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PCBA模块背面一览,左侧设有PFC控制器,PFC开关管,PFC整流管,反激控制器,初级开关管,同步整流管和协议芯片,初级电源芯片和同步整流芯片,并设有协议芯片和贴片Y电容。

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输入端保险丝规格为5A 250V。

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NTC热敏电阻外套热缩管绝缘。

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共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

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安规X2电容来自WQC威庆电子,规格为0.68μF。

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第二级共模电感采用漆包线绕制,外套热缩管绝缘。

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拆下整流器散热片和两颗薄膜滤波电容。

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整流桥型号GBU1508,规格为15A 800V,采用GBU封装。

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两颗薄膜电容规格为0.68μF450V。

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滤波电感采用磁环绕制。

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PFC控制器来自芯朋微,型号PN8280,是一款临界导通模式的PFC控制器,芯片支持11-55V宽供电范围,芯片内部集成软启动和软停止,采用恒定导通时间控制,支持最高频率限制,支持输出电压前馈补偿,具备输出过压保护,反馈引脚开路短路保护,过热保护,过电流保护,BNI/BNO,支持90-500W功率范围,采用SOP8封装。

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芯朋微 PN8280 资料信息。

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PFC开关管来自英诺赛科,型号INN700D140C,是一颗耐压700V的增强型氮化镓开关管,导阻140mΩ,具备开尔文源极,采用DFN8*8封装。

英诺赛科氮化镓开关管具有极低的栅极电荷和输出电荷,符合JEDEC标准的工业应用要求,内置ESD保护,符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。适用于图腾柱PFC,快充电源,高功率密度以及高能效开关电源应用。

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英诺赛科 INN700D140C 资料信息。

充电头网拆解了解到,英诺赛科氮化镓芯片目前已被三星,OPPO,VIVO,联想,雅迪,LG,华硕,安克,努比亚,倍思,绿联,闪极等多家知名品牌和厂商所采用,出货量突破6亿颗。

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PFC升压电感严密包裹胶带绝缘。

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PFC整流管来自BASiC基本半导体,型号B1D08065E,为碳化硅二极管,规格为650V 8A,采用TO252-2封装。

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S8M二极管用于PFC电路旁路。

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高压滤波电容来自AiSHi艾华,为HS系列115℃耐热电容。

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高压滤波电容规格为420V82μF。

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两颗滤波电容分别为420V33μF和420V68μF,总滤波电容容量为183μF。

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反激控制器来自芯朋微,型号PN8213,是一颗高频准谐振开关电源控制器,芯片集成高压启动,支持多模式控制,实现了全负载范围的高效率和低待机功耗表现。芯片内置频率调制技术和Soft-Driver技术,提升系统的EMI性能,并且还内置了线电压补偿模块,提高了全输入电压范围的带载能力一致性。

PN8213还内置了全面的保护功能,包括逐周期过流保护、输入电压保护、输出过压保护、双重过热保护、次级整流管短路保护以及过载保护等保护功能。芯片采用SSOP10封装,支持PD快充和适配器使用。

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芯朋微 PN8213 资料信息。

充电头网拆解了解到,芯朋微PN8213此前还被品胜65W 2C1A氮化镓快充充电器、绿联65W 2C1A氮化镓充电器等产品采用,其它快充芯片还进入华为、荣耀等多家知名品牌供应链,芯片性能质量获客户一致认可。

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开关管来自英诺赛科,型号INN700D140C,与PFC开关管型号相同。

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变压器严密缠绕胶带绝缘。

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光耦来自CT MICRO兆龙,型号CT1019,两颗分别用于输出电压反馈调节与PFC控制。

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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TMY1102M。

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同步整流控制器采用芯朋微PN8601,这是一款主要用于在高性能AC/DC反激系统中,驱动次级同步整流MOS管以提升转换效率,适用于CCM、DCM和QR多种工作模式,使系统效率可以满足6级能效标准。

当输出电压小于8.4V时,内置的高压模块可以产生支持系统工作的自供电电压,所以当输出电压从20V到3.3V变化时,PN8601仍然可以正常工作。PN8601还集成了极为全面的辅助功能,包含欠压保护、防误关断、防误开启功能、轻载模式,采用SOT23-6L封装。

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芯朋微 PN8601 资料信息。

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同步整流管来自AOS万国半导体,型号AONS62922,NMOS,耐压120V,导阻5.8mΩ,采用DFN5*6封装,使用两颗并联。

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万国半导体 AONS62922 资料信息。

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两颗滤波固态电容规格为820μF25V。

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协议芯片丝印CY2333。

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VBUS开关管来自AOS万国半导体,型号AON7544,NMOS,耐压30V,导阻4.1mΩ,采用DFN3*3EP封装。

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万国半导体 AON7544 资料信息。

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另一颗反激控制器采用芯朋微PN8213,两颗型号相同。

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氮化镓功率芯片来自纳微半导体,型号NV6113,芯片内部集成650V耐压,300mΩ导阻增强型氮化镓开关管,集成逻辑控制电路和驱动器,支持2MHz开关频率,采用QFN5*6封装。

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纳微半导体 NV6113 资料信息。

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变压器严密缠绕胶带绝缘。

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光耦来自CT MICRO兆龙,型号CT1019,用于输出电压反馈。

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贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,料号为TMY1471K。

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同步整流控制器采用芯朋微PN8601。

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同步整流管来自Techcode泰德,型号TDM21016A。

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两颗滤波电容规格分别为2200μF6.3V和1500μF6.3V。

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用于20W输出的电源芯片来自芯朋微,型号PN8161,芯片内部集成准谐振工作模式的电流模式控制器和高压开关管,专用于高性能,外围元器件精简的开关电源应用。芯片具备输出过压保护、逐周期过流保护、过载保护、过热保护、输入欠压等保护功能,采用SOP8封装。

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芯朋微 PN8161 资料信息。

充电头网拆解了解到,芯朋微PN8161此前还被乐用时代迷你22.5W快充充电器、酷态科迷你20W快充充电器等产品采用,其它快充芯片还进入华为、荣耀等多家知名品牌供应链,芯片性能质量获客户一致认可。

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变压器严密缠绕胶带绝缘。

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光耦来自CT MICRO兆龙,型号CT1019,用于输出电压反馈调节。

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贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,料号为TMY1471K。

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同步整流芯片来自芯朋微,型号PN8307P,芯片内部集成同步整流控制器和90V 8mΩ同步整流管,用于取代肖特基二极管,提高转换效率。PN8307P支持3.3-20V宽工作电压范围,支持DCM和QR工作模式,具备自适应死区时间控制和欠压保护,采用SOP8封装。

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芯朋微 PN8307P 资料信息。

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两颗输出滤波电容规格为470μF16V。

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协议芯片丝印CY2333。

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VBUS开关管丝印80303。

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贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,料号为TMY1471K。

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扩展坞模块包裹黄铜片屏蔽散热。

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另一面也使用黄铜片包裹。

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扩展坞模块侧面黄铜片通过卡扣固定。

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另一侧也通过卡扣固定。

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使用游标卡尺测得扩展坞模块长度约为120.4mm。

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扩展坞模块宽度约为87.3mm。

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扩展坞模块厚度约为19.4mm。

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PCBA模块发热元件粘贴导热垫加强散热。

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另一面发热元件也粘贴导热垫散热。

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扩展坞PCBA模块正面一览,左侧设有供电排针,PD控制器,USB集线器芯片,视频转换芯片,读卡器芯片以及对应的接口。

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背面焊接网卡芯片和USB音频芯片。

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VLI威锋电子VL171用于USB-C线缆正反面切换和DP交替模式,采用QFN28封装。

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DP信号输入到REALTEK瑞昱半导体RTD2145视频转换芯片,用于两个HDMI接口输出。

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27.000MHZ时钟晶振特写。

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存储器来自UCUNDATA优存科技,型号UC25HQ16,容量为2MB,采用SOP8封装。

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Parade普瑞科技PS8802用于USB-C接口的USB数据和DP信号输出切换,采用QFN52封装。

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用于USB-C接口过流保护芯片丝印S3160,采用SOT23封装。

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USB集线器芯片来自VLI威锋电子,型号VL822-Q7,适用于四个USB-A接口应用,支持 10Gbps速率,采用QFN-76封装。

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芯片外置25.000MHZ时钟晶振特写。

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存储器来自UCUNDATA优存科技,型号UC25HQ40,容量为512KB,采用TSSOP8封装。

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用于USB-C接口正反插的切换开关来自VLI威锋电子,型号VL162,支持10Gbps传输速率,采用QFN28封装。

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USB集线器芯片来自VLI威锋电子,型号VL817S-Q7,是一颗5G速率的集线器芯片,用于USB接口扩展,采用QFN76封装。

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芯片外置25.000MHZ时钟晶振特写。

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存储器来自UCUNDATA优存科技,型号UC25HQ40,容量为512KB,采用TSSOP8封装。

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用于USB-C接口正反插的切换开关来自GrandMicro有容微,丝印A34,型号ASW3410,采用QFN18L封装。

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用于USB-C接口过流保护芯片丝印S3160,采用SOT23封装。

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用于USB-A接口的过流保护芯片型号相同。

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读卡器芯片来自REALTEK瑞昱半导体,型号RTS5306,采用QFN48封装。

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12.000MHZ时钟晶振特写。

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USB-C接口控制器来自VLI威锋电子,型号VL105-Q6,用于USB-C接口和DP交替模式控制,采用QFN60封装。

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网卡芯片来自REALTEK瑞昱半导体,型号RTL8153E,支持千兆传输速率,采用QFN40封装。

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25.000MHZ时钟晶振特写。

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存储器丝印25Q16ESTIG。

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网络变压器来自Mentech铭普光磁,型号G2401CG,支持千兆传输速率。

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扩展坞音频芯片来自KTMicro昆腾微,型号KT0200,芯片内置USB控制器,集成DSP,麦克风放大器,耳机放大器,采用QFN40封装。

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滤波固态电容来自永铭,为VPX系列贴片固态电容,规格为100μF6.3V。

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另一颗滤波电容规格相同。

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同步降压芯片来自SILERGY矽力杰,丝印qH,型号SY8089A1,是一颗内置开关管的同步降压转换器,芯片输出电流2A,开关频率1.5MHz,支持100%占空比,采用SOT23-5封装。

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2.2μH降压电感特写。

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MOS管来自allepic禾纳,型号AET3122CP,PMOS,耐压-30V,导阻8.5mΩ,采用PDFN3030封装。

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同步降压转换器来自杰华特,丝印JWM3,型号为JW5250A,是一颗6V输入电压,输出电流1A的同步降压转换器,芯片内部集成开关管,工作频率为1.5MHz,静态电流40μA,具备输入欠压闭锁,短路保护和过热保护,采用SOT23-6封装,共设有五颗用于降压转换为各个芯片供电。

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杰华特 JW5250A 资料信息。

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用于USB接口的过流保护芯片来自杰华特,丝印JWCR,型号为JW7111S,是一颗单通道过流保护开关,支持2.7-5.5V工作电压,用于USB和热拔插应用。芯片具备高精度电流限制,具备反向电流阻断功能,具备使能控制和过电流输出,提供SOT23和DFN2*2-6封装。

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杰华特JW7111S资料信息。

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用于USB接口的过流保护芯片来自杰华特,丝印JWLZ,型号为JW7115S-2,过流保护为2.2A固定,设有三颗用于接口过流保护。

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USB-C母座为立式设计,过孔焊接固定。

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HDMI母座同样为立式设计,过孔焊接固定。

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有线网口采用过孔焊接固定,并设有连接指示灯。

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USB-A母座采用屏蔽外壳,蓝色胶芯,过孔焊接固定。

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两个USB-C母座采用过孔焊接固定。

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3.5mm音频插座过孔焊接固定。

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SD卡槽贴片焊接。

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TF卡槽贴片焊接。

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全部拆解一览,来张全家福。

充电头网拆解总结

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最后附上贝尔金11合1专业版GaN扩展坞的核心器件清单,方便大家查阅。

贝尔金这款扩展坞为11合1设计,内部设有氮化镓电源,可以为连接的笔记本电脑提供96W的充电功率。扩展坞具备USB-C视频输出接口、HDMI显示接口、千兆网络接口、USB-A接口、USB-C接口、3.5mm音频接口以及SD和TF卡槽,满足主流扩展需求。扩展坞还支持20W PD快充,能够为手机进行快速充电。

充电头网通过拆解了解到,贝尔金这款扩展坞内部由电源模块和扩展坞模块组成,模块包裹黄铜片进行屏蔽和散热,并通过内部框架绝缘固定,模块之间通过排针连接。电源模块采用PFC+反激架构,使用芯朋微PN8280 PFC控制器搭配两路PN8213反激控制器和两路PN8601同步整流控制器。

内部使用英诺赛科氮化镓开关管和纳微氮化镓功率芯片,搭配使用基本半导体碳化硅二极管。电源模块内部还使用芯朋微PN8161+PN8307P两颗高集成芯片组成20W快充电源,共三路独立的开关电源。

扩展坞模块使用威锋电子切换芯片用于USB-C接口方向切换,并使用威锋电子集线器芯片用于USB接口扩展,使用瑞昱半导体接口转换芯片,读卡器芯片和网卡芯片实现多个接口的扩展。对应发热芯片均设有导热垫加强散热,电源芯片内部填充导热凝胶加强散热,内部做工与用料扎实可靠。