拆解几个QC快充头及充电线并分析电路原理

jf201006

本贴是由同事的一个坏快充头引起的。正好之前坛里也看到有坛友展示过类似的廉价的快充头，且不说是山上的产品，快充的架构有不同，且科技的进步，使元件的集成度变高，外围电路也变得简单了。但是大品牌的做工及用料肯定是要好于小作坊的，那些廉价的在成本上做到了能省就省，缺少了过压、浪涌保护，EMI滤波等，用户不拆开自然不知。打住唠叨，进入正题。下面来看三个快充头和几条充电线。

分两层哈
一、2020年生产的廉价快充头
二、2023年生产的廉价快充头
三、2019年生产的倍思双A口快充头
四、关于充电线


一、朋友坏的充电器裸板

这是前两年朋友送来电子垃圾中的一个小电源，只有板子，故障是没有输出。空的时候检测了一下，是输出的同步整流芯片坏了，按原型号更换后可以输出了。但是，同步整流块的发热量较大，所以才会导致烧毁。板上标识应该是2020年的9月产品。

（一）基本情况

主板情况


所用元件，维修后的情况


元件的位置


与普通的定压开关电源没有大的区别

电路如下



（二）电路分析

电路主要分为高压区和低压区，中间由调频变压器传递能量。稳压是依靠光偶时间隔离反馈的。

元件功能如下


1、高压侧
T是一个功率电阻，防止上电时市电对高压滤波电容C2的大电流冲击，桥式整流DB1和C2完成整流滤波。
D2、C9和R7是高频变压器1-2绕组的反尖峰吸收电路，保护U1内的高压MOS管。
主控U1是ME8115F，完成震荡的控制及驱动，内部集成高压MOS，无需外接MOS管。
R2是启动电阻，R3是U1的限流电阻。D3和C1完成整流滤波，为U1提供辅助电源。

主控ME8115原理：




I.启动阶段，上电时，电流通过启动电阻限流，由OB脚进入IC，在VCC脚电压上升到9.0V，启动阶段结束，进入正常阶段。
II.正常阶段：VCC脚电压应保持在3.9-9V，FB脚电压约在0.9-2.4V之间；若FB脚电压低则振荡器周期将增加，FB越小振荡器周期越宽（占比变小），直至振荡器停振，若外围反馈试图使VCC脚大于10V，则内电路反馈到FB使VCC稳压在10V，可以不采用外围反馈电路。
III.开周期，OB脚为内部上功率管提供基极电流，下功率管的发射极到IS脚，若IS检测到FB设定电流时，则进入关周期。在开或关周期，如检测到功率管超上限电流，强制FB下降，占空比变小，从而保护功率管和变压器，在下一个关周期开始沿或FB脚小于2.4V，内部触发器复位。
IV.另外此电路内置热保护，在内温度高于150℃后，将调宽振荡器的周期，使温度不超过160℃。若
VCC降到4.0V左右,振荡器关闭，电源保持关周期，VCC继续下降到2.2V左右，ME8115重新进入启动阶段。

2、低压侧
高频变压器是反激输出。
同步整流管D4与C4、C5组成整流滤波。
Q1与R5、R8是稳压调，经U2反馈到高压侧U1进行稳压。
U5是快充协议识别芯片。
D4是(DK5V45R10)同步二极管芯片。芯片内部集成了45V功率NMOS管，可以大幅降低二极管导通损耗，提高整机效率。



Q1是三端可调节并联稳压器TL432，用法与TL431一样，但TL432的基准电压是1.25V。
电路中Q1的稳压值为1.25*(1+R5/R8)=5V。
其控制U2内的发光二极管亮度(通过的电流)，U2的3脚4脚之间的等效电阻受控于1脚2脚的电压。
U2的4脚控制着高压端主控U1的FB脚，从而控制OC脚的脉冲频率与脉冲宽度。
U5是快充协议识别芯片，与FP6601管脚功能一致，功能也类似。
FP6601Q是海思快速充电协议（FCP）的快速充电协议控制器。可以快速充电FCP或QC 2.0/3.0供电设备（PD）。协议功能监测USB D+/D-数据线电压或D-数据线传输，并自动调整移动电源和壁式适配器的输出电压，以优化充电时间。
FP6601Q不仅可以支持USB BC兼容设备，还可以支持苹果/三星/华为设备，并自动检测连接的供电设备是QC 2.0/3.0还是FCP在启用输出电压调节之前。如果PD不符合QC 2.0/3.0或检测到FCP，FP6601Q禁用输出电压调节，以确保安全运行传统的仅5V USB PD。
FP6601Q采用节省空间的SOT-23-6封装。



兼容FP6601可用HL6601代换




3、整个电路的理解
与一般有小型开关电源功能构架是一样的，都是由低压侧三端精密稳压器采样调整，通过光偶反馈到高压侧，由主控调整输出的电压。
这种快充就是多了一个识别芯片，识别到手机（或其他用电设备）的协议，改变精密稳压器的采样调整，从而改变输出的不同电压。
快充协议识别芯片的输出，可以理解为是一个受控的变阻器，并联在432的下电阻上，以此来改变稳压值。


代个数据方便定性理解。



（三）简单的数据测量

QC诱骗最高低电压为3.3V，最高电压为9V，FP6601Q给出的数据中，4脚QC_EN接200K电阻时，限制最高为9V，符合。


快充充手机时最大功率有14W左右，同步整流管较热。
没有激活快充协议时，功率有5.7W左右


高压侧主控ME8115及低压侧稳压432关键引脚电压如下：


由于示波器没有X100的探头，只能测量一下辅助绕组的情况。
无负载时


接诱骗器及U表后，诱骗到5V时


诱骗到7V时


诱骗到9V时


在5V时，带轻载（诱骗器及U表）时


带500mA负载时


可见频率明显升高，辅助电压也上升。



（四）其他

从USB器的引脚来看，充电引脚比数据引脚要宽一些


此板支持的协议




二、同事的坏充电器

前两天同事的手机充电器坏了，说是很烫，不充电，扔在我桌子上。
就是网上几块钱的那种吧



（一）拆


这跎软的好像不完全是配重，应该有导热的功能？


主板正反面，感叹科技的进步


这么少的元件


抄一个图吧
跑电路图的过程中，始终找不到辅助绕组的通路，索性把主控拆下来看看电路走向。


发现USB口的负极弹片塌陷下去了，比另外三个弹片低的多，顺手挑了一下，弹片的弹性还是很好的。
四个弹片的宽度是一样的，不像有些正负极的弹片略宽些。



（二）电路情况

整体电路很简单


功能架构如前面的那个快充，是所用元件有些不同。


主控使用了内部集成供电的芯片，这样就不需要辅助绕组为其供电了。
类似的芯片如DK124


低压侧同步使用了8脚芯片，如DP4110


协议识别芯片没有印字，估计也是6601系列。
另外要说明一点，就是ME432有两种引脚脚序，带N与不带N的引脚功能定义是不一样的。

一切复原后，神奇的有输出了。


（三）测量情况

输出电压情况


支持的协议


挂示波器测量一下高变输出的情况
5V时


8V时


9V时


12V时


相关的电压情况


快充激活充电时的功率有10W


外壳整体不是很热
最后按协议识别6601系列的要求，在焊盘的空位上补了个200K的电阻，


诱骗最高只能输出10V了。



（四）其他

一是此充电器的型号为：66W，并非充电功率最大66W。
从输出标识的“9V=2.22A”判断，应该是最大输出功率为18W。
二是USB器的引脚四个一样宽，大电流充电时很难有保证。

感谢@fbjsmzj 和@lwz642246 指正




楼下继续更新：

jf201006

拆解并分析几个QC快充头

接上层

三、研究一个2019年生产的品牌快充头

先看参数




（一）拆解并跑电路

手中的这个是Baseus(倍思)飞速系列QC多快充（U+U）30W充电器，型号是BS-CH906





拆开后发现内部有硅胶



强行拉出主板





有一块小板，板上双Type-A输出



经过漫长的清理，将其分离





大板主要元件



电路如下：



小板元件少，一个28脚IC和两个MOS



给元件标上号，方便画图





小板电路如下：




（二）大致原理

从电路可以看出，这款充电器采用的是二次降压的快充方案。

1、大板完成一次降压



上图中，一次降压就是一个固定电压的开关电源，该有的都有。

保险、防浪涌保证了充电器的安全。

共模电感起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

经过整流及π型滤波得到稳定的直流310V电压。

主控型号不明，大致原理差不多，通过启动电阻启动工作，由辅助电源提供工作电压。

6脚输出MOS管驱动信号，信号的频率及占比受控于2脚的FB信号。

通过加速电路驱动主MOS管Q3推动高频变压器T1。

RCD反尖峰吸收电路保护Q3不被其关断时，T1产生的反向尖脉冲损坏。

4脚的电流采样，是控制流过MOS管的电流不能太大，也控制着输出功率。

低压侧的同步整流及滤波输出一次降压后的电压，RA1和C1是同步整流U3的反尖峰保护电路。

UA1完成电压的稳定，通过光偶U2反馈到高压侧的主控，完成电压稳定。

稳压值为V0=2.5*[1+(RA7+RA14)/RA20]=2.5*(1+63/8.2)=21.7V。

空载时实测电压为21.3V。


2、小板工作原理

小板上使用的主控是珠海智融SW3514快充芯片，其集成降压和协议识别，并且还支持智能输出功能，在连接两台设备时，电压自动降为5V输出，让充电器的利用率最大化。



没有找到其封装，用SW3516来代替一下，

电路功能如下：



芯片的15到19脚是两步BUCK降压电路用的。主要进行二次降压。

也就是根据协议要求，需要调整的电压。



对其中一个U口控制说明，

27、28脚是协议识别，控制BUCK电路降压到所需电压。

23脚是充电电源控制，控制了一个NMOS管进行开关，当双U口进行充电时，会关闭输出进行电压调整，保证被充电设备安全。

8脚9脚是电流检测。

3、BUCK电路工作原理



电路主要是由开关管、二极管、电感和电容组成。

开关管Q1，通常使用的是MOS管。续流二极管D1是在开关管关闭时继续形成电流通路。

电感L1是储能的。滤波电容C1使负载两端的电压平稳。

开关管导通时， L1（充电）产生一个左正右负的感应电动势并慢慢消失，Vin给负载供电。D1截止。

开关管断开时， L1（放电）产生一个左负右正的感应电动势，通过D1（导通）给负载供电。

给定一个一定频率的PWM波控制Q1的导通与截止，使得输入电压不停的导通断开，达到降压的目的。此时的输出电压Vout=输入电压Vin * 占空比。

其特点是非隔离、输入与输出的极性相同。

把续流二极管D1换成一个开关管Q2，就是同步Buck电路。

开关管Q1称作上管，续流管Q2称作下管。

下管续流的期间（上管关闭，下管打开，下管为电感保持电流持续，电流从下管通过），MOS管表现为D极和S极之间的导通等效阻抗。

由于下管的导通阻抗比较小，所以其两端的电压也比较小，消耗在下管上的损耗比二极管也小很多。所以同步Buck电路的效率比较高。



（三）简单测量

前面对开关电源进行过相关的测量，这是只测量一下一次降压值。



空载时，高压MOS管的G极波形。

大致标出主要数据,不是准确。



下面测量一下BUCK电路的波形，

USB口输出为空载5V时，上下管的G极波形如下：

由于是轻负载，所在两管是间歇工作的，而且两管是同步工作的。



输出为9V时，将波形拉大些，只看其工作时的波形：

图中可见，在上管关闭时，下管同步打开。



BUCK电路工作频率是125kHz，符合SW3516手册说明。



上管导通时间约为1uS,下管导通时间约为。0.5uS。



输出为12V时：频率不变，上管导通时间比1uS稍长了一点。



输出为15V时，上管导通时间大约有1.2uS了。



输出为18V时，上管导通时间约有1.5uS。



输出为20V时，上管导通时间约有2.5uS。





（四）其他

1、是否支持PD协议

本充电器是2019年左右生产的，此时PD3.0协议已发布（协议发布史，USB PD 1.0：2012年7月，USB PD 2.0：2014年8月，USB PD 3.0：2015年11月，USB PD 3.1：2021年5月）。

其双A口充电，USB PD协议的是依赖Type-C接口的。

SW3514没有查到手册，而SW3516是支持PD协议的。

带着种种疑问，实践了一下。



使用PD诱骗器没有诱骗出来，说明是不支持PD协议的。

2、两个USB器中间省略了电源指示灯，既然拆开了，就补一个。



复原后，相当于给USB口加了个氛围灯，不错的。



3、USB口的充电引脚比数据引脚宽些，保证大电流充电。



4、此充电大支持的协议。





四、关于充电线

同事抱怨自己在充电线，充不上电，而且还掉电。

主要是同事边玩边充电，但也不至于越充越少，于是乎收集了一些充电线做个测试。

下图中，原装线和自制线是我用的，其他长线是同事坏了的，找到断头接好的。



各线的USB插头引脚的情况，原装线的其他长线的电源正负极的引脚是较宽的。



测试一下四芯线的线阻，带A/C接口，方便测量，也带上了接触电阻。

下面是原装线的正负极线阻，



测试充电情况，手机是VOVI，充电器是VOVI的30W快充。

原装线，协议握手很快，在最线稳定8.6V和1.5A左右。



在握手过程中会出现短暂的大电流情况，



黄色线较软，协议线的线阻达到2欧姆多，最终稳定后的数值如下：



自己使用的线是自己用废旧USB充电线做的，正负极的线是双线，


最终稳定后的数值如下：



网上买来的廉价线，协议线的线阻有1欧姆多，最终数值如下：



网上买来的廉价线，稍长些，协议线的线阻也有1欧姆多，最终数值如下：



紫色的线，是水果线改了一个TYPEC的头，最终数值如下：



网上买来的廉价线，线长1.5米，协议线的线阻达到2欧姆多，最终稳定后的数值如下：



在测试过程中，有些线的很快的进入稳定的充电状态了，有些线要经过很长的时间才能进入稳定的充电状态，本想录制视频的，但本人嫌麻烦，还是翻箱倒柜找下渣渣协议测试仪看下，原装线协议握手是很快的，



时间长且没有激活快充协议的，一屏不能展示，拼接了一下，



那根最长的线，两头已经拆开了，就把两根协议线用短线并了一下，也成功激活了快充，



整个测试整理成一张表格如下：



个人感觉：对于测试手机，正负极线线阻在200毫欧以下、协议线线阻在500毫欧以下应该能激活。

附上几个快充的电路图：小心避讳坑
第一个是裸板的：
第二个：
第三个是倍思的：

2025年的端午节就要到了，匆匆忙忙发一贴，
祝坛友们及数码之家的工作人员们端午安康！

jf201006

baoshizhi 发表于 2025-5-27 23:09
SW3514确实不支持PD协议的，它只支持双A口快充。

厉害，我找了半天也没找到3514的手册

jf201006

fbjsmzj 发表于 2025-5-28 10:40
大师，剪头所指的位置是不是应该有一个红点，表示连通。

看帖仔细，明显的错了，已改正。

jf201006

leoooooooooo 发表于 2025-5-28 11:26
首先感谢大佬分享
看到最后一涨表格数据，说明vivo快充还需要检测D+ D-的线阻，来确定输出功率

U口的快充，其协议大都通过D+D-来完成的，如QC快充协议。PD协议依赖的是TYPEC口和CC线。我的测试手机是C口的，支持QC协议，尔测试用的充电头是同一牌子的，U口的，为的是测试QC协议。
C口的快充协议一般向下兼容，就是说C口可以支持PD协议，一般也支持QC协议。

jf201006

2361656471 发表于 2025-5-31 19:28
同步整流是什么？看原理图上就是个二极管的图标。其内部是使用mos管开关来实现整流，从而降低损耗吗？ ...

简单讲，同步整流技术是采用通态电阻极低的电力MOSFET来取代整流二极管，通过精准控制MOSFET栅极电压与整流电压相位同步，实现零压开通和高效续流功能，大大降低整流电路的损耗，提高DC/DC变换器的效率，满足低压、大电流整流器的需要。

jf201006

纯今 发表于 2025-6-19 10:11
仔细看过此贴，感觉确实够精华的标准

所有图片是手机微距拍的，个别小贴片使用了放大镜。
同事的66大伯留，因为拆下芯片看过电路，所以是恢复其原来的充电功能。