【導讀】首先談一下我的感受,大家都用手機,但不一定知道目前國內車廠出現(xiàn)了一臺神奇的設計,12個USB充電口,像裝修房子一樣。而其實汽車電源的設計具有特殊性,想要把單個USB的充電器做好,單就保護還有電壓移植的工作就已經很不容易, 12個談何簡單。
USB口涉及到要轉化成低電壓,各種手機的握手識別,還要保護手機的接口,這個是需要仔細考慮的,USB電壓可能會導致整個后端的電壓輸出不穩(wěn)定超出電池的限制。
電瓶的的電壓范圍是8V-16V,蓄電池的電流很大,而且負載隨時可能會斷開,12V電源總線上就會產生超過電源電壓幾倍的沖擊電壓,蓄電池誤接和蓄電池雙倍電壓跳躍激活(24V)操作這樣大操作也會造成充電器輸入電壓超出標稱值。
這些電源轉換器的瞬態(tài)抑制能力存在很大的差異。集成電路的OVP器件可以解決過壓問題,但是沒有浪涌防護的功能,而TVS管可以做浪涌防護,但是卻無法長時間過壓。最理想的情況是結合起來用,但是成本和體積都會比較高。
很巧的是,這次剛好拿到了奔馳的USB充電模塊,就想拆來和大家分享下。這個模塊是奔馳新E級車上的, 新E級給人最大的印象就是跨時代科技感,比如雙12.3寸一體式全液晶儀表和中控大屏,包含84顆發(fā)光顆粒的幾何多光束LED大燈。
而除了這些傳統(tǒng)的科技配置外,相信這個級別的消費主力也同樣關注座艙內的設計。新E級前排提供了支持Qi標準的無線充電表面,而后排則配置了我手上這個比較特別的USB充電盒。我查了一下,只有E300L以上車型有配備。
我們來看看到底特別在哪里,馬上拆解。
外觀
整個模塊外殼是ABS塑料,外部是磨砂質感,中間是模塊插拔按鈕,方便模塊的安裝。而比較別致的地方,就是該模塊具有一個USB type C口和一個USB type A口。在目前的量產汽車上,USB A口是相當常見,但Type C口就比較少見了,奔馳E級走在了主流車廠前列。
背面的輸入接口擁有三個輸入端口。
整個模塊呈楔型,斜插入的設計讓模塊厚度可以做的比較薄,廠商是花了心思的。
再來看一下規(guī)格標稱,真是相當高的配置了。
• 輸入電壓 9 ~ 16V
• 輸出 4.75 ~ 5.25V
• 最大電流支持到 3A
內部
擰掉背面兩顆螺絲,可以看到模塊內部結構。結構本身不復雜, PCB板大概只占到1/3的面積,很大的空間都是沒有利用的。由于機械結構和設計厚度的限制,顯然奔馳選擇了集成度很高的方案。
PCB板用了4層板的板材,表面有露銅散熱工藝,貼片工藝精良。
PCB板子通過五個塑料點固定,用刀切掉了固定點,取下PCB板。
背面器件不多,主要包含了輸入濾波和防反的電路。重要電路用金屬罩屏蔽了,應該是考慮EMC兼容要滿足奔馳的要求。
取下金屬蓋,可以看到電感,電容和主芯片。
金屬罩是焊接在PCB上,只能通過暴力拆解。拆開可以看到主芯片和電感,看起來電路還是非常簡潔的。
主芯片是來自美國MPS的汽車級芯片MPQ 448x。
測試
充電測試,Type A端口:支持蘋果2.4A,三星2A和DCP 1.5A,不支持市面的高壓快充協(xié)議。
用電量20%的iPhone 7 Plus實際測試,輸出5.1V, 電流1.97A,功率達10W。
Type C 端口電壓4.76V,電流3A,功率達14.3W,實測確實是3A的輸出能力。
同時測試Type A和Type C,分別都能輸出2.4A和3A,輸出能力大。
總功率為Type C 14.3W加Type A 12.3W,26.6W由一顆芯片輸出,功率密度非常驚人。
小結
我覺得豪車,比如BMW、奔馳、奧迪這幾家的工程師還是挺嚴謹?shù)?,也為細?jié)付出了很多的成本,有時候一分錢一分貨,是用在你不知道的地方。從這次拆解的原車USB充電模塊來看,集成度高、方案簡潔,設計上考慮了主流的Type A接口,也采用了Type C接口,雙口輸出能力值得贊賞。國內神車布置12個充電口,總不至于這么設計吧,弄個消費級別的埋在里面,理念不同,結果自然也不同。
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