宝马新三系后排Type-C充电模块拆解，准备升级成双口PD协议

alszy

前段时间使用Power-Z USB PD诱骗器，测试了新三系上面的3个Type-C接口。
3个口都只测试到了5V/3A Type-C和DCP两种充电协议，没有测到PD协议。
由于5V/3A 15W的功率给手机充电较慢，于是打算拆下充电模块，测量PCB尺寸并自己画一个带45W PD协议的PCB，来替换原车PCB。

（本贴的说明文字在图片上方）
这是BMW新三系的后排空调面板，以及两个Type-C充电口。拆解时需要使用塑料撬棒，从缝隙撬开。
刚开始不敢用力拆，怕把卡扣掰断了，后面证实需要大力出奇迹。


拆下空调面板，两组连线分别是空调控制器的CAN总线，和充电模块的电源线。



拔下插头，插头是美国泰科TE生产的，印有BMW标识。



拆下来的充电模块，很小。



拆下前端黑色外壳，主体部分由两颗T6螺丝钉固定。



从侧面可以看到，PCB侧面采用铜包边设计，并镀金，以减少EMI辐射。



充电模块前端的黑色外壳，图案部分是透光设计，使用LED照亮。



黑色外壳反面，有导光板，便于灯光均匀分散。



拆下的铝合金压铸件外壳。



露出内部PCB.



外壳上面有AlSi12Cu1(Fe) 标识，铝合金外壳具有一定导热和屏蔽性能。



PCB正面，可以看到两路输出共用一个4R7降压电感（右下Type-C接口已经用风枪拆下）



PCB背面。



从输入侧看起，输入端有电容和丝印BZ的TVS管



丝印BZ的TVS管实际是SMBJ24CA，是26.7V击穿电压的TVS，用于吸收尖峰电压以保护后级器件



丝印4401的输入防反接MOSFEF



防反接电路如下图，左侧是电源输入。
当输入电压为正12V时，MOSFET S极电压为12V，G极电压为0V，满足P-MOSFET导通条件（Ug - Us < Vth，Vth通常为-2V左右）；
当输入电压反接，为负12V时，MOSFET S极电压为0V，G极电压在0~12V之间，Ug - Us = 0~12V > Vth，不满足P-MOSFET导通条件，MOS截止并保护后级元件。


输入侧的一些元件，控制LED灯。



输入侧的EMI滤波电感，和电容组成pi型滤波电路。



输入侧的6.8uH EMI滤波电感。



输入侧的56uF 25V滤波电容。



56uF 25V滤波电容实际是Chemi-con公司的产品，通过右下角印字来识别（HD表示HHXD系列），见下图：



实际型号如下，ESR仅有50毫欧。



拆开之前就预料到了，会用我们公司的芯片。
使用了MPS的MPQ4488B充电芯片，集成5V Buck和两路输出限流，不带USB PD协议。



侧面的焊点。



MPQ4488B的功能介绍。



MPQ4488B的效率图，数据手册的链接如下：
https://www.monolithicpower.cn/c ... 1/document_id/9942/



4.7uH合金电感，用于MPQ4488B 5V降压。



输出端的固态电容。



固态电容实际是Chemi-con公司的产品，通过左上角印字来识别（F表示APXF系列），见下图：



实际型号如下图，ESR仅为20毫欧，是优质的电容。



Type-C接口特写。



Type-C接口的焊点，一排12个，共两排。



Type-C接口特写，为24pin，满pin设计。



拆下Type-C接口之后的焊盘。



拆下的Type-C接口，带有橙色防水胶圈，可防止车辆的后排充电口进水。



PCB侧面铜包边设计，并镀金。



PCB侧面2.



从PCB侧面可看出层数为4层，能看到内层的铜箔。



将PCB拍照并导入PS，使用魔棒工具去掉背景。



拍照时PCB可能会有轻微歪斜。新建参考线，并使用CTRL+A  CTRL+T自由变换工具，来旋转PCB，使得PCB和参考线对齐。



在Sprint Layout软件里加载PCB图片，调整DPI使图片尺寸合适（可以参考Sprint Layout里的标尺）。



对照着PCB图片，画出PCB外轮廓（对比了画出来的轮廓和游标卡尺实测的尺寸，误差仅0.2mm以内）。
配合游标卡尺来修正，使画出来的PCB尺寸尽量精确。


开始画PCB，使用了60W的Buck-Boost变换器，配合PD控制器实现单口45W PD，双口27W+27W PD.
如果PCB因散热不好而过热，还可以自动降低输出功率，以将PCB温度限制在合理的值。
下图是元器件排列的草图，做好之后再新开一贴。



总结：BMW新款三系的后排充电模块，采用了成本更高的铝合金外壳，以及PCB金属包边和镀金工艺；内部采用知名品牌的元器件，如日本化工Chemi-con的固态电容，MPS芯源系统的主芯片，以及直流电阻较小的一体成型合金电感，做工十分优秀。模块可输出双路5V/3A，总功率30W，可为后排乘客的手机进行充电。不足之处是不带有PD协议，给手机充电速度一般，如果更换PCB，改装成带PD协议的充电模块，则充电速度会有很大提升

club51517

高大上的东东

sl5253

高手就是不一样

fqazwsx12

c口，觉得弄得有点复杂了，应该简化些

微笑的先生

车规级的东东做工就是好啊，BMW加成更是~

11651189

车上面的电路板确实比普通用途的电路板好很多。

开心的果

可以去提炼黄金。

hyadsla

做工用料确实不错。

panmouse

照片拍的很清晰，赏心悦目！那个软件可以根据电路板照片生成电路图？

bobozsq

楼主也是高手,应该是做FAE的?

mhtlov

车上的，比较实用

kinjiyou

MPS方案还是很不错的。
不过这玩意目前国内芯片能有全套自主品牌方案了，IT民用（USB）接口非车用，富土康的连接器还是质量好的，很多细节上领先很多。。。
这个应用场景，用单排16P的母座就足够用了（USB2.0 QC握手）。
做个双20W，40W的话，应该问题不大。

alszy

panmouse 发表于 2023-4-2 17:22
照片拍的很清晰，赏心悦目！那个软件可以根据电路板照片生成电路图？

电路图是自己画的，软件只是把PCB照片显示在背景层，方便照着画。
可以参考坛友的帖子
https://www.mydigit.cn/forum.php ... mp;highlight=SPRINT

alszy

bobozsq 发表于 2023-4-2 17:24
楼主也是高手,应该是做FAE的?

我是做AE的

alszy

kinjiyou 发表于 2023-4-2 17:52
MPS方案还是很不错的。
不过这玩意目前国内芯片能有全套自主品牌方案了，IT民用（USB）接口非车用， ...

对，16pin母座已经可以支持USB2.0和QC了，PD也可以支持（因为有CC pin）。

kgmx

车规级板子用料确实不 错

whseen

PhotoShop正版据说比系统贵很多，可以用其他开源画图软件替代。用料肯定比小商品车充好。

自然醒8181

用料扎实，做工精良，确实是高档货

chenjie0147

bmw的充电模块做工真是不一般

jfguo

板子看做工就不错