专为游戏本设计的超小体积240W适配器
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2024.12.02
游戏本定义
1985年，东芝推出了世界上第一台笔记本电脑——东芝T1100，但直到1998年，东芝又制造了全球首台16:9宽屏笔记本电脑Portege 300CT，搭载133MHz处理器、32MB内存、1.5GB硬盘，配备分辨最高为1024×600的10.4英寸TFT显示屏，当时可以流畅运行《红色警戒》和《星际争霸》这样的热门游戏，可以算是游戏本的鼻祖。
游戏本的主要特点有以下三个：1、个性化设计——游戏笔记本电脑在宣扬个性的同时还会有一些让人过目难忘的设计，比如霸气的外观造型、特殊的定制LOGO、多彩键盘灯，尤其是多彩键盘基本上成了游戏本的标配；2、高清高刷屏幕——游戏本普遍配备了120hz或者更高刷新率的显示器，分辨率在1080p以上，甚至有的达到了4k；3、独立显卡——独立显卡对于游戏性能至关重要，目前较新型号配备了NVIDIA RTX40系和AMD radeon 7000系列显卡。
市场调研
高性能的游戏运行对功耗要求很高，温度和噪音影响着实际的游戏体验，游戏本应该有比较变态的功耗、温度控制设计，故一款更高效更轻薄的适配器就成为了必备。为了确保新产品开发的领先型，开始设计之前深度进行市场调研，根据行业TOP10市面在售的游戏本适配器统计分析其特点，详见表一。
表一 游戏本行业适配器关键指标
| 品牌 | 厂商 | 输入 | 输出 | 功率 | DC头尺寸/mm | 宽长比 | 功率密度(W/CM3） |
| 华硕 | 台达 | 100-240V/50-60HZ | 20.0V/10.0A | 200W | 6.0*3.45 | 0.48 | 0.705 |
| 华为 | 华为 | 100-240V/50-60HZ | 20.0V/10.0A | 200W | 4.5*2.85 | 0.47 | 0.61 |
| 联想 | 光宝 | 100-240V/50-60HZ | 20.0V/11.5A | 230W | 11*4.5/6.2*3 | 0.50 | 0.442 |
| 联想 | 台达 | 100-240V/50-60HZ | 20.0V/11.5A | 230W | 11*4.5/6.2*3 | 0.50 | 0.442 |
| 戴尔(DELL) | 光宝 | 100-240V/50-60HZ | 19.5V/12.30A | 240W | 7.45*5.0 | 0.50 | 0.461 |
| 外星人 GAN |
台达 | 100-120V/50-60HZ | 19.5V/12.31A | 240W | 7.45*5.0 | 0.51 | 0.88 |
| 戴尔(DELL) | 光宝 | 100-240V/50-60HZ | 19.5V/12.31A | 240W | 7.45*5.0 | 0.49 | 0.565 |
| 惠普(HP) | 光宝 | 100-240V/50-60HZ | 20.0V/14.0A | 280W | 4.5*3.0 | 0.49 | 0.693 |
通过分析各行数据我们得出几个关键指标：功率密度必须大于1W/cm3，重量密度低于1.8g/W，满载效率大于93%，宽长比接近0.5。
方案选型
电源方案框图选型详见图一，整体采用combo集成式PFC+LLC一体式高集成化芯片，进一步节省芯片外围器件及PCB面积，为了降低重量散热材料统一使用石墨烯散热材料，为了提升效率缩小体积使用氮化镓及碳化硅等第三代半导体材料。
图一 系统框图
方案确定后PCB设计显得尤为重要，首先是热设计，整体的热布局需要均匀的分布在各个区域，避免热叠加；其次就是可靠性设计，电解电容作为开关电源最核心的器件之一，其寿命直接影响到整机的使用寿命，故电解电容必须要原理热源确保其温度足够低；第三，高功率密度产品需要防串扰，需要注意每个高频线路的抗干扰能力与开关环路的大小，否则后续EMI和EMS部分将会无比的复杂。
图二 PCB设计图
DQA测试
为了匹配游戏本的定位，确保产品的品质，开发阶段DQA进行了详细的测试，确保产品的可靠性及量产的稳定性，具体测试内容相详见图三。
图三 DQA测试内容
成品展示
最终量产的产品如图四所示达到24年市面在售的240W最小体积、最轻便高效的适配器产品，简洁的设计工艺使产品简约而不简单，最终量产指标为：功率密度为1.08W/cm3，重量密度低于1.78g/W，满载效率大于93%，宽长比接近0.53。
图四 量产品展示
技术趋势
奥源的设计理念为销售一代、开发一代、预研一代，在不断创新突破自我的道路上持续攀登，始终围绕新材料、新技术、新架构的电源解决方案不断探索，为行业的持续进步奉献奥源人的努力，始终围绕以用户为中心，为客户提供价值实现供应。
