Un ingeniero compara cargadores GaN de 140 y 240 W y se lanza a diseñar su propio módulo PD

Un ingeniero aficionado ha publicado en Habr un artículo sobre cargadores de nitruro de galio. La comparación se centra en dos cargadores: un GaN de 140 W ya probado, que el autor desmontó y reparó en su artículo anterior, y un GaN de 240 W de un marketplace. El segundo declara casi el doble de potencia y cuesta unas 15 veces menos. La comparación surgió de una tarea de trabajo: para uno de sus proyectos había que desarrollar un módulo de alimentación con Power Delivery. El avance de la publicación no incluye los resultados de las mediciones, así que a continuación se repasa el contexto técnico sin el cual cuesta interpretar las cifras de las etiquetas.

De dónde salen los 140 y los 240 W

Antes de PD 3.1, el techo de la especificación USB Power Delivery era de 100 W: 20 V a 5 A. La revisión 3.1 añadió el modo Extended Power Range (EPR) con tres nuevos voltajes fijos. La potencia se calcula como el producto del voltaje por la corriente.

• 28 V × 5 A = 140 W
• 36 V × 5 A = 180 W
• 48 V × 5 A = 240 W
• Límite de PD 3.0 sin EPR: 100 W (20 V × 5 A)
• Diferencia de precio entre los cargadores según el avance: unas 15 veces

Hay una limitación que a menudo se olvida. La corriente de 5 A solo es admisible a través de un cable con chip e-marker, y el modo EPR se activa tras un procedimiento de negociación independiente entre la fuente, el cable y el dispositivo consumidor. Un cargador de 240 W que no implemente correctamente este protocolo sigue siendo un cargador normal de 100 W o menos.

Por qué un precio 15 veces menor genera dudas

Los transistores GaN permiten trabajar a frecuencias más altas y reducir el tamaño del transformador y de las bobinas. Es la razón principal por la que han sido posibles los cargadores compactos de 140 W o más. Pero incluso con una eficiencia del 95%, un cargador de 240 W disipa unos 12 W de calor en una carcasa pequeña. Un buen cargador ahorra en tamaño, no en la calidad de los componentes, y su precio lo refleja.

En los dispositivos muy baratos, los puntos débiles típicos son conocidos:

• la potencia de la etiqueta es la suma de todos los puertos, y la de un solo puerto es notablemente menor;
• se anuncia EPR, pero en la práctica no es compatible;
• los condensadores de entrada y salida están dimensionados al límite;
• el aislamiento entre los circuitos primario y secundario no cumple los requisitos de seguridad;
• el rizado de la salida supera lo admisible para una carga sensible.

Es una lista general de riesgos, no conclusiones sobre el dispositivo concreto del artículo. El autor ofrece en el original los resultados detallados del desmontaje y de las mediciones.

Qué cambia al desarrollar un módulo PD propio

Cuando diseñas tú mismo el cargador, tienes que tener en cuenta lo que el comprador normalmente no ve. El controlador debe superar correctamente la negociación, incluido EPR. Todos los componentes del bus deben soportar 48 V con margen, por lo que los condensadores de 63 V se convierten en el mínimo práctico. Otro problema aparte son los picos de corriente y de voltaje al conectar el cable en caliente y bajo carga. Es justo aquí donde se nota la diferencia entre una solución certificada y una copia del circuito sin verificar.

Cómo comprobar un cargador antes de conectar un portátil caro

Conviene comprobar un cargador barato de 240 W en varias etapas antes de conectarle un equipo más caro que el propio cargador.

1. Usa un tester USB con soporte PD y comprueba qué perfiles ofrece realmente el cargador. El perfil de 48 V debe aparecer en la lista. 2. Usa un cable marcado como de 240 W y con e-marker. Un cable normal de 60 W no sirve aquí. 3. Carga el cargador al 70–80% de la potencia declarada durante al menos 30–60 minutos y vigila la temperatura de la carcasa. 4. Si dispones de un osciloscopio, observa el rizado de la salida bajo carga. 5. Busca la certificación USB-IF y los sellos de seguridad, no solo la inscripción GaN en la caja.

Si el cargador no supera los dos primeros puntos, conviene considerar la potencia de la etiqueta una cifra de marketing y no un parámetro técnico.