拆解Pixel Stand:無線充電速度比Qi快?

作者 : Brian Dipert,EDN專欄作者

Google於2018年推出第一代Pixel Stand無線充電座,可為同時推出的Google手機Pixel 3/Pixel 3 XL提供10W無線充電,但未經授權的第三方充電器僅限於5W充電。從那時起,我一直渴望瞭解它的內部,試圖弄清楚它究竟如何實現差異化…

我曾經在2019年3月下旬發文更新無線充電現況——該文是在我拆解一款單線圈Qi充電器之後以及隨後拆解另一款雙線圈裝置之前所發佈的。那時是這樣寫的:

Google2018年底為Pixel 3智慧型手機系列添加了原生無線充電(而非笨拙地作為補充附件)功能。……未經授權的第三方充電器僅限於5W充電。即使是6個月後的現在,為Pixel 3s進行10W充電的唯一選擇也是Goole自家的79美元Pixel Stand (這是因為顧慮其兼容性?獲利能力?還是兩者都有?你來決定)

Google Pixel Stand無線充電座。

從那時起,我一直渴望瞭解它的內部,試圖弄清楚它是如何實現差異化的。回想起來,我的獨家消息來源並不完全準確,而我當時卻仍全盤贊同。正如我之前提到9 to 5 Google一文中所指出的,Belkin還發佈了‘Boost Up’充電器的底座和支架版本,可以為Pixel手機提供10W充電功能(以及支援標準手機的5W充電):

Belkin‘Boost Up’充電器底座。

但如今它們已經下架了(由於Belkin網站的相應頁面不存在了,在此提供的鏈接是Amazon的產品頁面),而且我也感覺它們從未大量出貨。諷刺的是,Google網站上也不存在第一代Pixel Stand的產品頁面,而是自動跳轉到新發佈(在我撰寫本文時尚未出貨)的第二代Pixel Stand頁面,這代產品可為最新的Pixel 6系列手機提供高達23W的充電功率,並為其他支援EPP的手機提供高達15W的充電功能:

Google第二代Pixel Stand無線充電座。

這是亞馬遜(Amazon)作為第一代Pixel Stand替代資訊來源的連接頁面。

說到兼容性,這篇文章的原文標題‘Pixel Stand offers faster-than-Qi wireless charging for (some) Google fans’中為什麼要加上‘some’一詞?第一代Pixel Stand與Pixel 3和Pixel 3 XL加大版同時推出,這些是第一批支援無線充電的Google手機(知名的電子產品拆解/維修網站ifixit.com已經對這兩款手機進行拆解,從上述鏈接可以看到充電器的電路如何與手機感應式匹配)。也就是說,它還以高於5W的充電速度支援後續推出的Pixel 4和Pixel 5手機。但是,它並不支援‘A’Pixel版本(這些版本往往是我所主要使用的手機),為了節省成本,它們省略了支援無線充電功能。

開場白介紹夠多了,讓我們著手進行拆解吧!我會像往常一樣從一些概覽照片開始(我在eBay上買到這個二手裝置;支架本身並沒使用過,但原主人留下了1.5m USB-C電纜和18W USB PD電源配接器,也可用於為手機進行有線充電):

我在eBay上買到的Google Pixel Stand二手裝置,全新未用。

打開外包裝盒,看看我們這次的拆解對象:

著手進行這台Google Pixel Stand的拆解吧!

注意充電板上的塑料保護膜(在使用前要取下)。下面是支架(移除了塑料薄膜)的獨立照片,並照例在上面放了一個0.75” (19.1mm)直徑的1美分硬幣,用於尺寸比較(根據Amazon產品頁面,Pixel Stand的尺寸為4.1×3.6×4.1英吋,重量是5.6盎司):

0.75” (19.1mm)直徑的1美分硬幣用於比較。

現在把我的一支Pixel 3a手機(它同樣不支援無線充電……這裡只是用於概念展示)安裝在它上面:

Pixel 3a手機安裝在Pixel Stand上面。

取下手機,將Pixel Stand倒置,然後……看到的還是保護塑料!

Pixel Stand倒置後,底部還是保護塑料!

將它取下後,可以清楚地看到USB-C埠:

Pixel Stand底部的USB-C埠清楚可見。

順便說一下,底部(以及其他地方)還印有FCC ID:2APYSG019C。不管有沒有用,認證文件將該裝置標識為‘Lanto Electronic Ltd Wireless Charger’。

是時候深入內部了,從底部開始,結果比我擔心的要容易移除。與這個拆解視訊野蠻作法不同的是,我選擇了較文明的小平頭螺絲起子,而不是獵刀:

首先以小型平頭螺絲起子撬開底座蓋。

解開幾個標籤,再撕掉一些黏膠水,然後就可以看到:

將底蓋完全打開來了!

其實也沒什麼可看的,但那兩個法拉第籠(或散熱器,還是二者都有?)看上去有點意思:

法拉第籠或散熱器?

這時,我將注意力轉移到充電板上,又一次輕鬆地將它分開……至少在某種程度上來說並不難:

用螺絲起子就能輕鬆將其分開。

但很難將它完全從底座拆開;一直到我重新檢查底座,從中心拆下兩個螺絲,然後剪斷一些電線:

但要將它完全從底座拆開並不容易。

這樣更好!

充電板的頂部讓人聯想到雙線圈佈局。

前蓋(底部)的內部沒什麼好寫的,而後半部分(頂部)則更為有趣。它在概念上讓人聯想到Seneo裝置的雙線圈佈局——《EDN》也曾經拆解過這款裝置,包括「縱向」(頂部)線圈和「橫向」(底部)線圈兩個方向(針對裝置可能的兩種放置方向進行最佳化;順便說一句,您是否也注意到充電器內建的那個漂亮的隆起線,可以防止裝置滑落?)。但它在每個線圈的中間添加了一個方形的感測器(還是什麼東西?):

線圈的中間是方形的感測器?

我猜它們是用於溫度監控目的,可防止過熱。(讀者朋友們,你們知道嗎?)

將兩個線圈組件固定在一起的金屬板(相形之下,Seneo採用了脆弱的塑料),其背面被用膠帶緊緊地黏在其後的半個塑料外殼上:

固定兩線圈組件的金屬板背面緊黏在塑料外殼上。

與此同時,讓我們把注意力再次轉移到底座中的PCB上。在我將四顆螺絲拆下並將金屬板從頂部半個塑料外殼上剝離時,最初的拆卸步驟很簡單:

拆下四顆螺絲,即可輕鬆地將金屬板與頂部塑料外殼剝離。

接著,我就開始被它困住了——兩個金屬「葉瓣」(lobe…找不到更好的詞)被牢固地連接至PCB上,一開始我想盡辦法,用平頭螺絲起子撬開它們,但並不成功。因此,我暫時把注意力轉移到PCB及其後金屬板之間的連接處,這樣就更適合拆卸了:

PCB及其後金屬板之間的連接處下手。

這是半透明透鏡的特寫,針對位於PCB上的LED輸出進行聚焦並將其重新導向到外部世界:

半透明透鏡的特寫。

說到這裡……回到PCB正面。您是否已注意到有七個孔:一個「葉瓣」中有四個孔,「另一個葉瓣」中則有三個孔?

注意看PCB上兩側「葉瓣」共有七個小孔洞。

於是,我嘗試將精密鑷子的一個尖端卡在其中一個孔,然後用它來抬起「葉瓣」,但這樣做只會把我的鑷子尖端給弄彎。熱風槍也不管用,但我因此瞭解到PCB背面包括了幾片黏性保護膠帶:

用鑷子的尖端卡進孔洞中以抬起「葉瓣」,但鑷子尖端也被弄彎了。

然而,我很高興地向大家報告,在我的使勁下,最終以平頭螺絲起子並利用USB-C連接器作為支點取得了成功:

平頭螺絲起子和USB-C連接器併用,總算完全拆開!

瞧!首先請注意上述PCB底部的那個LED。

注意看看PCB底部的LED

讓我們近距離觀察一下:

PCB特寫照。

在照片的左下部份是兩個橫向的主IC:一個是IDT (現在是Renesas)「用於15W應用」(我引用了數據手冊)的P9242-R無線充電發射器,另一個是華邦(Winbond)的25X40CLNIG 4Mb串列快閃存記憶體。右上部份中還有兩個相同標記的元件:

6996

GA8X2D

這次的拆解讓我掌握到了它們是AOS AON6996雙N通道MOSFET元件。PCB的另一側還有兩個這種元件:

PCB另一側的特寫照。

與它們搭配的是神秘的(至少對我而言)意法半導體(STMicroelectronics)微控制器STM32 (你可能還記得,我也無法在Seneo拆解中明確地辨識別出這款STMicro MCU)。同樣地,讀者朋友們,你們知道嗎?

誠然,我對結束這項拆解仍然有點沮喪,因為我無法確切地弄清楚Pixel Stand如何知道其上有一部Pixel手機的(而不是傳統支援Qi的裝置),然後因此提高它的充電功率。不過,在Reddit小型拆解和討論主題中,有一則發文猜測「能夠汲取10W功率是由嵌入於Qi傳輸中的數據串流所觸發的」。

我不知道在無線發射器和接收器之間是否發生過任何特定的無線交握,但我也坦承自己對於Qi規格也不是很熟悉。我只能從維基百科(Wikipedia)的Qi項目中確定:

輸出電壓主要由數位控制迴路為其提供穩壓,其中,充電接收器會與充電發射器進行通訊,然後請求提供更多或更少的功率。透過反向散射調節從充電接收器到充電發射器的通訊是單向的。在反向散射調節時中,一旦加載了充電接收器線圈,就會改變充電發射器的電流汲取。然後對這些電流變化進行監控並將其解調為兩個裝置協同工作所需的資訊。

一如既往,歡迎知識淵博的讀者針對對這篇文章或我所介紹(或忽略)的任何內容提出評論與反饋!

(參考原文:Teardown: Pixel Stand offers faster-than-Qi wireless charging for (some) Google fans,by Brian Dipert)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2022年1月號雜誌

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