一文看懂蘋果140W和96W充電器區別

蘋果140W充電器是PD3.1充電器的開山之作,與2021年的MacBook Pro 16一起發售,通過28V5A的輸出,能夠在半小時為筆記本充入50%的電量。而96W則是2019年推出的產品,同樣用於MacBook Pro筆記本的充電。

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其中蘋果140W充電器內部使用了氮化鎵器件,使得輸出功率增加的同時,體積增加並不明顯。同時內部使用了高效率LLC開關電源配合降壓電路調節輸出電壓,由ST單片機控制,並在內部使用了主動整流電路來提升效率。

充電頭網已經分別對140W和96W兩款充電器進行了拆解和測試,下面通過一篇對比文章,分別進行充電器內部設計及電氣參數進行對比,幫助大家了解兩款充電器的不同。

產品外觀包裝

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蘋果140W充電器和96W充電器包裝盒都延續簡潔風格設計,印有蘋果logo、產品名稱、輸出功率以及外觀圖。

尺寸/功率密度

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測得蘋果140W充電器三維為96.13*75.17*28.68mm,進而算得其功率密度約為0.68W/cm³;測得蘋果96W充電器三維為79.92*79.95*29.22mm,功率密度約為0.51W/cm³。

接口

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蘋果140W充電器和96W充電器都配有單USB-C接口,都是採用獨立模塊設計。

銘牌

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蘋果140W充電器和96W充電器都採用相同的可拆卸獨立插腳模塊設計,插腳摺疊提升便攜性,兩側加入雙翼設計使用更穩定。同一面外殼上印有充電器名稱、型號、警示語等信息,蘋果140W充電器型號為A2452,蘋果96W充電器型號為A2166。

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另一側還印有充電器輸入輸出參數以及認證信息等。

蘋果140W充電器參數:

輸入:100-240V~50/60HZ 2A

輸出:5.2V3A、9V3A、15V5A、20.5V5A、28V5A

充電器已經通過了CE、PSE、EAC、UL、NOM、NYCE認證,以及VI級能效認證。

蘋果96W充電器參數:

輸入:100V-240V~50/60Hz 1.5A Max

輸出:20.5V4.7A、15V3A、9V3A、5.2V3A

製造商:偉創力電源(東莞)有限公司

產品已經通過CCC、KC認證以及VI級能效認證。

重量

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蘋果140W充電器凈重約為277g,蘋果96W充電器凈重約為300g,蘋果140W充電器功率、體積都有提升,重量反倒更輕了。

內部結構正面布局

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蘋果140W充電器採用PFC+降壓+LLC的電路布局,相比96W PFC+ACF的設計多了一顆降壓電感,將PFC輸出電壓降壓調壓,用於支持寬電壓輸出。

背面布局

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蘋果140W由於增添了一級降壓電路,正面增添了一個降壓電感,背面增加了兩顆開關管用於同步降壓為LLC級供電,調節輸出電壓。

做工用料PFC升壓控制器

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蘋果140W充電器使用NXP恩智浦 TEA19162T進行PFC升壓,96W使用ST意法半導體 L6563S 增強型過渡模式PFC控制器升壓。

初級控制器

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蘋果140W氮化鎵充電器內部使用一顆ST STM32G071KB M0內核MCU,內置128K Flash,36K RAM,主頻64MHz,採用UFQFPN32封裝,用於電源初級驅動控制,搭配對應的驅動器器,分別進行主動整流、降壓驅動和LLC驅動控制。

蘋果96W充電器內部使用一顆蘋果定製芯片,絲印APSLCA01,用於ACF架構兩個開關管控制。

同步整流控制器

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兩款充電器的同步整流控制器均來自安森美,為定製型號,蘋果140W充電器同步整流控制器絲印TF9,96W充電器同步整流控制器絲印TET。

協議芯片

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兩款充電器的協議芯片均為英飛凌CYPD3135,屬於CCG3系列。負責USB PD的通訊,這是一顆專為蘋果定製的型號,也是業界首款支持USB PD3.1快充的協議芯片,內部還燒錄了蘋果充電器SN編碼。

PFC升壓開關管

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蘋果140W使用的PFC升壓開關管來自ST,型號36N60PF8N,使用兩顆並聯。96W充電器內部同樣使用ST的升壓開關管,型號2460PF8N。

初級開關管

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蘋果140W氮化鎵充電器為LLC架構,內部使用兩顆納微半導體的NV6015氮化鎵功率芯片組成半橋,搭配安森美氮化鎵驅動器使用。蘋果96W則使用2460PF8N,與PFC升壓開關管同型號。

同步整流管

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蘋果140W氮化鎵充電器採用兩顆安森美NTMFS6H801NL用於LLC同步整流,耐壓80V,導阻2.7mΩ。蘋果96W充電器使用兩顆英飛凌BSC093N15NS5並聯同步整流。

電容

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蘋果140W氮化鎵充電器初級濾波電解電容採用紅寶石CXW系列電解電容,450V 82μF。96W充電器使用尼吉康電解電容,82μF 450V。

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由於140W氮化鎵充電器支持28V輸出,輸出固態電容使用35V耐壓,使用一顆立隆680μF 35V電容進行輸出濾波。96W使用兩顆松下SEPF固態電容進行輸出濾波,規格為330μF 25V。

產品性能協議

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使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得蘋果140W充電器支持PD3.1;使用KT002測得蘋果96W充電器支持PD2.0快充協議。

PDO

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另外測得蘋果140W充電器具備5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A五組固定電壓檔位,以及15-28V 140W AVS檔位;蘋果140W充電器具備5V3A、9V3A、15V3A、20V4.7A四組固定電壓檔位。

兼容性

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蘋果140W充電器兼容性測試數據匯總,方便大家查看。

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蘋果96W PD充電器兼容性測試數據匯總,方便大家查看。

待機功耗

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經過功率計測試,蘋果140W充電器在220V 50Hz的空載功耗為0.162W,在110V 60Hz時的空載功耗為0.113W。

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測得蘋果96W充電器在220V 50Hz的空載功耗為0.114W,在110V 60Hz時的空載功耗為0.092W。

轉換效率

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220V 50Hz下,將蘋果140W充電器在各個電壓檔位的輸出功率拉滿進行測試:四個檔位測得插線板AC端輸入功率和USB端輸出功率,通過計算,可得充電器的轉換效率從87.41%到93.34%不等。

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110V 50Hz輸入環境下,蘋果140W充電器的轉換效率從88.95%到93.48%不等。

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另外測得蘋果96W充電器在220V 50Hz輸入環境下,轉換效率從88.28%到92.67%不等。

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110V 60Hz輸入環境下,蘋果96W充電器的轉換效率從88.49%到91.09%不等。

溫度

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將蘋果140W氮化鎵充電器以20V4.7A 94W功率持續輸出一小時,採集充電器表面溫度,實驗全程將充電器置於25°C恆溫箱當中。94W輸出一小時后,蘋果140W氮化鎵充電器正面最高溫度為55.7℃。

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背面最高溫度為56℃,看來按照140W輸出的功率設計冗餘,94W輸出產生的熱量根本不夠看。

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220V50Hz的市電環境下,滿載1小時后使用熱成像儀拍攝蘋果96W充電器兩個側面表面的最高溫度為57.7℃。

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另外兩側的最高溫度為58.5℃。

再看看 110V 60Hz 的市電環境下,充電器的溫度表現。

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1小時后使用熱成像儀拍攝充電器兩側表面的最高溫度為59.6℃。

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另外兩側的最高溫度為55.3℃。

紋波

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對蘋果140W充電器在220V 50Hz交流輸入下的紋波測試,紋波測試分為空載(柱狀圖中Y軸電流為0A)和重載(柱狀圖中Y軸電流為非0A)兩種,最高為184mVp-p充電器處於9V0A空載狀態;最低為20mVp-p充電器處於5V2A輸出。

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110V 60Hz下最高為中184mVp-p,充電器處於9V0A空載狀態;最低為20mVp-p充電器處於5V2A輸出。

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對蘋果96W充電器在220V 50Hz交流輸入下的紋波進行測試,充電器處於5V0A空載狀態時紋波最高,為66mVp-p;充電器處於15V2A輸出狀態時紋波最低,為12mVp-p。

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這是使用充電器在110V 60Hz交流輸入下的紋波測試,充電器處於5V0A空載狀態時紋波最高,為52mVp-p;充電器處於15V2A輸出狀態時紋波最低,為14mVp-p。

全程充電測試

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使用蘋果140W充電器充MacBook Pro 16 2021全程的數據變化,整個過程大致分為5個階段,於1小時49分充電結束,最高功率為28V 4.6A 129W。

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這是使用蘋果96W充電器充MacBook Pro 16 2021全程的數據變化,整個過程大致分為4個階段,於2小時5分充電結束,最高功率為20.2V 4.56A 92.25W。

充電頭網總結

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最後附上蘋果這兩款充電器表格,方便大家對比各款產品之間的區別。

通過蘋果140W和96W兩款充電器的對比,內置氮化鎵開關管的140W充電器在體積上略有提升,但功率密度同步提升,並且重量也有所下降,相比96W充電器來說更加易於攜帶。

在充電器內部,蘋果140W採用了主動整流+PFC+同步降壓+LLC的電源架構,主動整流可以降低傳統整流橋的損耗,降低發熱。LLC固定變比的特性,蘋果在PFC輸出后加了一級同步降壓,調節為LLC供電的電壓,從而起到調節輸出電壓的作用。蘋果140W充電器內部使用一顆ST的單片機,進行主動整流、降壓以及LLC控制。

蘋果96W充電器使用一顆定製的控制器用於ACF開關電源的控制,ACF架構能夠將傳統反激架構中消耗的能量儲存起來並釋放給副邊,從而提高轉換效率。在實際測試中,20V4.7A輸出,140W充電器的轉換效率,相比96W高了大約3%,這離不開氮化鎵的加持。

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