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从而不用拔下插头

日期:2019-01-15 22:27

  说起插座,大家肯定第一时间会联想到自己家用的排插、墙插或是地插。但是如果仅仅只想到这里,你就OUT了,如今插座市场已经加入了一名新的选手,那就是魔方插座。

  较传统的排插而言,魔方插座具有小巧便携的特点。可通过插座之间的互相组合,在较小的空间内获得更多的插孔,无论是居家还是旅行,使用起来都极为方便。也正因如此,魔方插座很快就成为了用户的新宠。针对小功率设备,比方显示器,加湿器等等,就可以起到非常强大的扩展作用。

  不过现在的市场并不是一家独大,毕竟信息化时代,用户喜欢什么,厂商就做会什么,除了外观稍有差别之外,产品的功用、设计理念几乎没什么变化。所以用户有了更多的选择空间,同时也会出现选择困难。为此充电头网特意购买了四款魔方插座分别进行拆解,对比产品内部用料及做工,给用户提供可靠的参考。这四款魔方插座分别是:阿乐乐可powercube、公牛GN-U303UW、绿巨能QF-M12-1C以及良工 XD-Q604U3。

  公牛就不用多说了,插座界的大佬级选手。在插座行业深耕多年,品牌已经到达家喻户晓的程度了。公牛这款魔方正面有一个按压式轻触开关,配备三个新国标插孔,以及三个USB输出接口,USB接口支持最大5V/3.1A输出。曾获得了2017年德国iF产品设计奖。

  阿乐乐可powercube使用了三色设计,主体为奶白色亮面,四面五孔AC输出插孔芯为鲜亮的磨砂蓝色,而AC输入插脚芯为粗磨砂黑色。顶面有2个USB-A充电输出母座,支持5V/2.1A输出。阿乐乐可线条繁复,印字内容较多,产品标注有CE及CCC认证,并且还有德国红点设计奖标志。

  绿巨能这个品牌也是比较熟悉的,一直耕耘在消费类数码产品行业,此前就拆解过多款绿巨能的数码配件,包括手机充电器、USB车载充电器、无线充电器等等。这款魔方插座有4个交流输出接口并且配置了3个USB输出接口,并且USB接口采用了智能识别技术,支持苹果2.1A充电。

  良工这款魔方插座的正面跟公牛那款有点相似,三个USB充电接口以及一个按压式开关,单USB口支持最大5V/2.4A输出。插座四周分别有一个新国标交流电插孔。

  输入端采用国标3脚插头,具备接地功能,插脚纯铜电镀,厚度足,插在墙壁上的五孔插座时会更加牢靠。产品通过了CCC强制性安全认证,安全无忧。防伪标贴,可微信扫码或拨打400电话验证产品真伪。

  轻触式按键电子开关,键程很短,无需用力即可一键开启或关闭电源开关,手感清晰,按下后会听见内部继电器吸合或释放清脆的咔哒声,为总控方式。蓝色指示灯较为柔和,亮度也足够,在明亮的室内也可清晰判读。

  4条棱是圆角,另外8条棱是直角,方中带圆,很具美感。其中一条圆角上模铸有MAX2500W的提示。

  首先映入眼帘的是2块PCB,分别是电子开关模块与USB模块。两只模块的厚度不同,分布在不同的高度上。

  前盖上的轻触按键按钮注塑模具精细,自带弹力。按钮左右各有一个较短的锁孔用于与开关模块固定柱压紧,另外3个稍长的支撑脚用于与USB模块压紧。

  上为USB模块,下为电子开关模块。两只模块的安装高度不同。均未使用螺丝,而是凭借壳体上的高低压隔离带及塑料柱结合前盖固定,可以减轻重量、简化组装工艺,以及防止螺丝意外脱落造成的安全隐患。

  位于开关模块中间位置的棕色引线为在开关之前的直通火线,来自于输入插头的L火线端子。

  此侧的双棕线为开关(继电器触点)L火线输出端。粗线去向为AC输出插座,细线去向为USB模块。

  粗蓝线为直通零线,来自于输入插头的N端子,为电子开关模块提供交流电源回路。

  布线总览,下端细蓝线同样为直通零线,来自于输入插头的N端子,为USB模块提供交流电源回路。

  USB模块下使用了一块黑色绝缘板。对交流插脚与PCB版之间进行加强绝缘。

  同时,绝缘板可沿平面方向传导热量,减少内部空间的热量积聚。下面分电子开关模块、USB充电模块、AC交流输出插座三个部分来分别阐述,首先来看电子开关模块。

  顶视图,黑色PCB上白色丝印有牛头+BULL公牛logo,还有GN-U303U-KE1的PCB编号,剩下的是原件编号。

  黄色方块是一只MKP-X2 阻容降压专用交流安规电容器,来自广东丰明电子科技有限公司。

  在我们印象当中一般安规电容都只用在EMI滤波电路上面,安规电容因其重要性,要通过多种国际安全认证,电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全。因其成本比较高昂,很多山寨电源本应该使用安规电容的地方都会被省略掉,而在公牛的这款魔方插座的开关模块上,它的作用显然不是用来EMI滤波的,而是作为阻容降压之用。因电路简单,很多小电器都会用到阻容降压方案,但多数都是使用便宜的400V、CBB薄膜电容,甚至有不良商家竟然胆敢使用耐压仅为250V的电容,实在是替他捏把汗。而安规电容虽只标称250V~、275V~,但其线V以上。

  公牛魔方插座使用的MKP-X2 阻容降压专用交流安规电容器隶属X2认证优化系列,采用高分子聚丙烯薄膜介质、加厚型金属化电极、 全自动喷焊工艺,94V0级阻燃PBT塑壳、耐湿热环氧树脂密封、 CP线引出。高耐压、耐湿热、低容降,专用于阻容降压电路,可见其对产品安全性能的重视与严谨的态度,远非山寨货可比拟的。

  再来看看右侧这只少见的白色外壳的继电器,品牌为CHIPSUN (芯阳),产品型号973-24VDC-SL-A,来自于厦门芯阳科技股份有限公司。

  线V继电器,比低压继电器的维持电流更小,对电源功率要求低,线圈发热也会相应降低,有利于长期稳定的工作状态。

  控制板上电无输出, 按键第一次按下后相应LED 灯亮 ,相应继电器吸合,控制板输出;

  按键第二次按下后相应LED 灯灭,相应继电器跳开,无输出;依次循环,断电无记忆;

  这面除了安规电容和继电器外,还有几只较大的分立元件,分别是DO-41的2W稳压二极管2EZ24D5(24V);35V、100μF滤波电容;4.7mH滤波电感;1W、47Ω限流电阻各一只,其余的均为贴片元件,分布在PCB的另一面。

  开关模块上的35V、100μF滤波电容,是名不见经传的QUNIO,来自于东莞市群奥电子有限公司。工作温度-40+105℃,不过这仅是阻容降压的低频场合,性能要求不高,够用。

  整理了一下开关模块的电路图给大家参考。虽然是一个比较简单的阻容降压电路,但设计还是很严谨的。一般来说阻容降压电路功率较小,无功损耗使得其功率因数较低,但胜在线路简单,成本低廉,所以仍有很多小电器乐于采用。

  该电路有2组电压输出,一级电压24V使用了2W的稳压管,回路串有限流电阻和一级电感,可以有效降低电网中的谐波干扰和浪涌冲击电流。之所以选择高达24V的一级电压电压,是为了降低在电网电压大幅波动时对电源输出功率的影响,实测表明该电路在110V~低电压条件下使用也是较为可靠的。专用X电容的使用以及3只贴片电阻串联而成的泄放电阻,提高了耐压等级,更安全。

  USB模块顶视图,同样的黑色PCB。3只USB母座均为铜质,无吸磁反应。

  棕色软线为交流电源L火线输入,使用了压接焊脚透孔安装。另一条蓝色交流电源N零线输入线已在拆解时先行焊下。

  USB模块输入端黑色方块保险来自于台湾功德,规格为T3.15A 250V CQ MST,属于慢熔/延时保险丝,可以避免普通保险丝在开机瞬间被浪涌电流烧毁,高端电源必备。

  NTC 5D-7,黑色圆片状类似瓷片电容的抑制浪涌用负温度系数热敏电阻,5Ω、2A、φ5mm,减小电源上电的冲击电流,延长使用寿命。电源类产品中使用的不多,公牛特色。

  高压侧滤波电容,台湾丰宾品牌,400V、10μF,一共3只并联,总容量30μF,中间串有一级工字电感滤波,抑制EMI干扰。

  输出端使用了一只6.3V、560μF固态电容和一只电解电容并联。变压器次级输出采用多层绝缘线,增加安全性。

  电解电容的品牌是DKS,规格10V、330μF,生产商是深圳市东科盛电子有限公司,-40+105℃。

  PCB正面总览。交流电源通过保险、NTC后经全桥整流,一级400V、10μF电容滤波后正负极均通过一只电感抑制EMI后进入2只并联的二级滤波电容400V、10μF*2。粗连线W功率没问题,符合新国标要求。然后通过初级PWM控制器IC1,驱动开关MOS。

  下面分布着3层锡磷青铜插脚模组,像多层面包片或三明治一样层叠在一起。最外层是N极零线模组,使用粗蓝线与输入插头N极插脚直接焊接连通。

  N极零线模组粗蓝线与输入插头N极插脚直接焊接连通,细蓝线去向USB模块。

  N极模组由2组铜带铆合而成,铜带上打有记性标记及公牛商标。粗连线W功率没问题,符合新国标要求。

  临近输入插头一侧的是L火线模组,被输入插头模组和地线模组夹在了中间。由于地线模组与插头是铜带透孔焊接,需要先焊开连接才能拆出中间层的L火线模组。

  下层L极火线模组,铜带上同样打有记性标记及公牛商标钢印不吸磁。棕线去往电子开关模块的L极输出点。

  安全挡板的形状很独特,纵向截面为中间厚两边薄的船型,在单孔插入时会因为跷板原理而被面盖相应位置的挡板卡住而不能滑动,插孔被挡死,异物不可插入。

  在某宝上搜索“魔方插座”发现它的排名还很靠前,并且凭借价格优势,销量还是很可观的。

  阿乐乐可是四款产品中唯一使用四色彩印包装盒的,也是最花哨的。纸盒有挂耳,条码标签上叫“模方”而不是“魔方”。产品并没有具体型号,而是由功能配置不同而分为许多眼花缭乱的“款型”。

  阿乐乐可的纸盒包装设计得也很特别,一侧印有1:1的产品彩图,中间被镂空了一个圆孔刚好露出对应位置的产品实物AC插座,显得很别致。

  阿乐乐可使用了三色设计,主体为奶白色亮面,四面五孔AC输出插孔芯为鲜亮的磨砂蓝色,而AC输入插脚芯为粗磨砂黑色。顶面有2只USB-A充电输出母座,间距较近,并没有电源开关,使用上会有些许不便。阿乐乐可线条繁复,印字内容较多,产品标注有CE及CCC认证,甚至还有德国红点设计奖标志。

  阿乐乐可是四款魔方插座中最重的,产品重量达到了160克,同时体积也是最大的,明显要比另外三款产品大上一圈。

  试验了一下,这种安全门结构不是很安全,可以单孔插入,并不能起到真正的安全防护作用。

  AC输入插头模组,金属插脚与电线被热压在胶块内,不清楚内部有无焊接。三个较浅的半环形凹痕是与内部黑胶AC输出插座模组的支撑点。

  元件面,红黑线来自交流AC电源。输入端一只4.7Ω/1W保险电阻,起到输入保护作用。没有任何EMI元件,甚至连一只色环、贴片电感都没有。

  一次侧JW京华牌电解电容,CD11G(普品),4.7+10μF/400V,容量是四只魔方插座中最小的。

  一次侧PWM芯片,12W台湾昂宝OB2500PCP,内置MOS,原边反馈,低成本方案。

  SS54贴片肖特基二极管,40V 5A,2只并联。考虑到此USB模块的实际功率仅为7.7W,散热压力不大。

  那么问题来了,OB2500PCP的实际输出能力为12W,为什么这只阿乐乐可魔方插座的输出功率只有7.7W?

  瓶颈来就自于这只变压器,这是因为元件安装高度的限制,变压器的高度与短型USB母座相同,变压器次级绕组使用了较细的多层绝缘线,载流能力不足造成的!留给变压器绕组的空间实在有限,使之成为了木桶中的短板,制约了电路的输出功率。

  低压侧一只输出滤波小体积铝电解电容,品牌为GD(深圳华凯),规格是680μF、6.3V。

  上图我们看到块头最大的阿乐乐可魔方插座留给USB模块的空间反而是最小的,本应有12W输出能力的OB2500PCP性能并未完全发挥出来令人扼腕。

  绿巨能魔方插座造型稍显繁复,棱线很多,显得不够简洁。产品没有配备电源开关,有一枚隐藏式红色LED电源指示灯。底下这一串黑字“技术参数”是个透明不干胶粘贴,贴的有点歪。

  USB模块使用2只螺丝固定在面板上。PCB有高低压隔离槽。USB使用了苹果2.4A电阻识别方案。

  一次侧PWM芯片,PN8370, SOP-7封装,来自无锡芯朋微(Chipown)电子股份有限公司。

  输出端USB插座铁质吸磁,配置6.3V、820μF固态电容一只。φ3mm红色LED电源指示灯。

  产品正面照,外观体积上与其他魔方插座有较高的相似度。正上方一枚机械按键,总控电源开关,右侧是一颗红色LED电源指示灯。下方并排3只USB充电插座,中间是Longon良工中英文logo及小字体的MAX 2500W的提示。纯平面板,四周有一条框线,这是与其他魔方插座最大区别所在。

  侧面看与其他几乎别无二致,面板框部分是镜面高光,其余的AC插座部位是磨砂质感。开关的键程较长,按起来需要很大的力气,女生和小孩可能会感觉不够优雅。这是在插座上使用的较为普遍的纯机械按键式自锁开关,停电了也可以凭借按键的状态判断开关状态。

  装配方式上和公牛魔方插座类似,面盖四角卡扣。一点区别是良工的面盖和边框是可分离的结构,取消USB模块后此面还可增加一只AC插座。

  USB模块绿色单面PCB铜箔面,开有高低压隔离槽。下端棕色引线来自输入插头L极火线端子。上端棕色引线为通过开关后输出给USB模块和AC输出插座。蓝色引线来自输入插头N极零线端子,用于给USB模块提供电源回路。

  引线端子冷压焊脚,透孔焊接于USB模块。1W、2.2Ω输入保险电阻,如果使用保险丝的话输出效率还会提高一些。

  初级400V高压滤波电容,10+15μF,中间跨接一只色环电感用于抑制EMI。

  输出端一只6.3V、470μF固态电容与一只10V、470μF电解电容并联。变压器次级采用了多层绝缘线。

  USB输出部分没有使用智能识别芯片,而是将D+、D-短接,所以对苹果设备只能获得1A的充电电流。

  高压侧PWM芯片,sop8封装,丝印代号ATK7EE,实为矽力杰半导体技术(杭州)有限公司出品的SY50133FAC,内置MOS 5V3A 原边反馈。

  六、集成短路保护,输出过流保护,VDD 过压保护,FB 分压电阻开路短路保护,以及电流侦测电阻Rcs 短路和过温保护;

  该电路图中R6、R5、R7为反馈分压电阻,通过辅助绕组检测次级的电压,使输出电压维持在5V。D1,R3 以及R2,C3 组成RCD 箝位电路,用于吸收功率MOS(集成于芯片内部)漏源端尖锋电压。芯片内置高压启动功能,可以使系统在200mS 以内完全启动;当芯片本体温度太高时,其内置的OTP 保护功能会及时动作,关闭IC,以保护整个系统,温度下降之后再自动重启;电路具有输出短路保护,输出过流保护,开环保护, VDD 过压保护等功能,以提高整个系统的可靠性;当反馈脚FB 的分压电阻开路或短路时,系统都会进入保护状态;当CS 脚短路(或Rcs 短路)时系统会发生保护并进入Latch 状态,以确保系统不会被损坏;C1,L1,C2 组成π性滤波,以改善EMI 性能。

  JW7707C内部集成了60V耐压的13mΩ MOSFET同步整流二极管,可以大幅降低二极管导通损耗,提高整机效率,内置MOS 有效替换控制器加MOS的方案。

  1.交流输出部分,四款魔方插座均采用了新国标5孔插孔的设计,最大承载能力均标称2500W,其中除了公牛魔方插座只预留了三个插孔外,其余三款均有四个插孔,多插孔的设计实用性会更强。四款插座的安全门几乎都是同一种结构原理,不过相比之下,公牛插座的安全门更加可靠,阿乐乐可powercube插座的安全门可以单脚插入,安全防护程度不太到位。公牛、良工两款插座均带按压式开关,在不使用时可以关断用电器(电视、电脑等),从而不用拔下插头,降低了待机能耗,起到节能环保作用。

  2.直流输出部分,四款魔方插座均带USB输出接口,就USB外部设计而言,四款产品无太大差异,公牛、绿巨能、良工均有三个接口,阿乐乐可为两个接口。不过USB内部电路差别很大,公牛魔方插座用料最足,设置了安规电容、继电器、热敏电阻、保险和同步整流,双面贴片电路板。阿乐乐可powercube插座USB板子设计比较简陋,没有任何EMI元件,甚至连一只色环、贴片电感都没有。绿巨能则是使用了无锡芯朋微的PMW芯片。良工XD-Q604U3采用了矽力杰的PMW芯片以及杰华特同步整流IC,但是板端没有加智能识别芯片,虽然标称支持单口最大2.4A输出,但是不能识别苹果协议。

  3.设计和成本,整体外观来看,四款魔方插座大同小异。不过需要提到的是,公牛和阿乐乐可这两款插座均获得过相关设计奖项,这也是对它们的外观设计的一种肯定。从用料和制作成本来看,公牛的整体用料要更加扎实,生产成本也会更高,无故障使用时间更长。

  魔方插座是就近两年才出现的一个新名词,主要卖点就是小巧便携、设计感十足。魔方插座集成USB输出功能,改变了传统插座在用户眼里外观呆板、功能单一的印象。当然,魔方插座也不像传统插座一样构造简单,几根铜线,铜片就能完成设计。魔方插座需要在有限的空间内集成交流、直流输出两大功能(尤其是执行新国标之后,安全门还会占据很大一部分位置),这对结构设计师来说是一个巨大的考验。而相比之下,实现5V直流输出在如今已不是什么科技难题了,通过充电头网的拆解来看,同步整流占了一半,这对空间高度受限的魔方插座来说是很重要的。

  1.随着技术的进步,很多产品都具有越来越高的集成度,就连不起眼的插排都难逃这一命运,不仅是体积的变化,还有功能的增加。相信不就之后,我们一定会见到支持快充输出和Type-C接口输出的魔方插座。

  2.就现在的产品而言,外观设计很重要。同样是插座,同样带USB输出,魔方插座就能斩获德国iF奖、红点奖等奖项,普通的插座好像还没有这样的记录。

  3.同样是魔方插座,在相似的外观下,内部的用料差别会很大。部分商家可能会选择省略一些零部件来实现对成本的控制。所以,用户选择产品时需要多加留意,认准品牌。

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