Anker Nano Charger 45W(ディスプレイ付き)を分解する：表示機能と充電モード切替を持つ小型充電器の熱設計

こんにちは。今日はAnkerから発売されたディスプレイ付きUSB充電器を分解レビューしていきます。こちらです。45W 1ポートのUSB充電器となっていて、ディスプレイで現在の充電状況を確認できるという製品です。さらには充電のモードを切り替えられるという面白い機能も搭載しています。

今日は、この製品の中身が一体どうなっているのか、熱設計はどうなっているのかを確認するため分解していきます。その前に今日のスポンサーの紹介です。どうぞ。

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これからEMCを始める人、始めたばかりでEMCについて詳しく知りたい人には、ぜひ来てほしいです。詳細は概要欄のURLから確認お願いします。

まずは充電器の基本的なスペックを確認していきます。冒頭で述べた通り、ディスプレイ付きの45W 1ポートのUSB充電器です。このようにディスプレイが付いているためか、充電ポートの位置は少し変な位置にあります。

よくあるUSB充電器をコンセントに挿すと、USB-Cの差し込み口は上にきます。ですが、こちらのUSB充電器はディスプレイが上側にあるためか、このように少し変な方向から出てしまいます。

ただプラグの部分がこのように180度回転するので、一応上方向にもこのようにUSBの端子を引き出すこともできます。このスイングプラグについては可動範囲が広いので、耐久性が気になるところです。

では実際に充電を始めてみます。そうすると、このように表示が変わって急速充電中となりました。映像で見るとディスプレイは暗いですが、実際に肉眼で見てみるとそこまで暗くはないです。かといって、ものすごく明るいというほどでもありません。

こちらの電力表示については±1Wくらいの誤差はありますが、この充電器の場合では、どれくらいの電力で充電しているのかが分かれば良いくらいの目的でつけられているものですので、1W程度の誤差があっても実用上は全く問題ないです。

このようにディスプレイがありますが、さすがにディスプレイだけ追加したわけではなくて、こちらに操作ボタンも用意されています。これは物理ボタンではなくてタッチセンサタイプです。一回のタップでこのように表示の切り替え、長押しするとこの方向が180度回転します。そして項目が選べるようになっているのですが、このように2回タップすると切り替えできます。

こちらに温度表示があるのですが、これは充電器の内部温度を表示しています。低温、常温、高温の3段階です。実際、充電器内部の温度が高い状態では、このように高温表示が出るようになります。

充電モードの切り替えは急速充電モードか保護充電モードの2種類が選べるようになっています。急速充電の方が早く充電が完了して便利ではあるのですが、バッテリー保護の観点から充電電力が低い方が良いというニーズもあります。そのような場合は、充電電力を制限する保護充電モードを選ぶと良いでしょう。

実際切り替えてみると、こんな感じ。保護充電モードに入って、先ほど27Wだったものが、このように最大でも17Wでしょうか。そのくらいの電力で充電するようになります。充電モードについても、しっかりと保護充電中というのが出ています。

ちなみに1回電源を抜いてまた挿すと、このように保護充電モードから抜け出して急速充電モードに切り替わります。多分、保護充電モードのまま使っていて充電が遅いとか、そういうクレームがつきそうですからね。いちいち保護充電モードに入るのはめんどくさいですが、ここら辺は仕方ないですね。

充電モードの違いでどのように充電電力を制御しているかですが、それはUSB充電器側のPDOを制御しています。急速充電モードでは最大45Wです。一応PPSもこのように対応しています。

保護充電モードはどうかというと、こんな感じです。出力電力は最大20Wとなります。出力電圧についても急速充電モードは20Vまでいけますが、保護充電モードでは12Vに制限されています。一応PPSは使えるみたいです。

このような最大充電電力をユーザーが選択できるのは、なかなか面白いし、うまいことニーズを拾ったなと思います。

この辺の充電プロトコルは割と高機能な実装がされているのか、Apple製品のモデル検知機能も実装されています。実際にiPhoneを挿してみると、こんな感じです。iPhone 17 Proと表示されました。またバッテリーが何%まで充電されているかについても、充電器本体に表示されるようになっています。きちんと74%で一致しています。

他のAndroidスマホを充電するとどうなるかというと、充電はされますけれども、バッテリー残量がいくつだとか、そのようなものは特に表示されません。表示されるのは充電電力だけです。ただ、すべてのApple製品に対してモデル検知をするわけではないので、使っているモデルが対応しているか、そのあたりは要確認です。

モデル検知については現状ではおまけ機能みたいな感じです。ただ、ここでモデル検知ができてモデルが表示できたとしても、現状それがどうしたのみたいな感じですよね。将来的にこれを使って何かするみたいなのがあれば面白いです。

ここからは実験ベースで確認した性能を見ていきます。まずは2025年にAnkerから発売された、ディスプレイなしの45W充電器との比較です。どちらも1ポートで電力も同じ45Wですが、今回出たものはディスプレイやスイングプラグ機構をつけているためか、全体的に体積が大きく重さもあります。

そのためか充電器としての重要な性能指標の1つである体積当たりの電力は悪くなっています。ただし悪くなっているとは言いつつ、1cm³あたり1W近くありますので、十分に小さいUSB充電器です。

また放熱に効いてくる表面積あたりの電力は、実は良くなっています。体積が大きくなって表面積も大きくなると、放熱としては有利になります。

次は電力変換効率の測定を行いました。これはコンセントからの交流電力をどれだけ効率高く、USB充電で使う直流電力に変換できるかを示すものです。効率が高いUSB充電器ほど、USB充電器本体で発生する電力損失が少なくなり、その結果発熱も少なくなります。

こちらが結果です。横軸が出力電力、縦軸が電力変換効率です。最近のUSB充電器らしく効率は全域にわたって高いです。最高効率は20V出力のときに92.5%です。

ついでにコンセント電圧が200Vのときの測定も行いました。最高効率は93.7%です。かなり良いです。このような充電器は、基本的に200Vで使ったときの方が効率は高くなります。損失カーブも載せておきますので、確認したい人は一時停止で見てください。

次は本体の表面温度を測定しました。最高温度は本体上部で73℃でした。基本的には側面が熱くなって、ディスプレイの面にはそこまで熱は伝わっていないようです。タッチセンサ周辺も熱くはなっていますが、内部構造的なものなのか、そこまで熱が伝わっている様子はないです。

次は温度と関連して、サーマルスロットリングが起きるかどうかも見てみます。サーマルスロットリングとは、USB充電器本体が加熱によって壊れるのを防ぐために、出力電力を意図的に制限する機能のことです。

こちらが実験環境です。一番発熱する部分に熱電対を貼り付けて、充電器の表面温度を測定しました。こちらが実験結果です。充電開始直後から45Wを出力、実験開始70分で温度が飽和して、最高温度は74℃に到達しました。特にサーマルスロットリングなども起きておらず、安定的に動作継続していました。

ディスプレイがついているので、放熱的には少し不利になるかとは思っていたのですが、どうやら放熱にはそこまで影響はなかったようです。

ここからは分解していきます。分解する前にせっかくなので、ディスプレイがどれくらい保護されているかも確認します。このような充電器は、カバンの中に入れて持ち運ぶことが多いと思うのですが、他のもので擦ったときにどれくらい傷つくかです。

まずは鍵です。このように傷つきました。ただ結構思いっきりガリガリやらないと、ここまでの傷にはなりません。軽くこするくらいでは、このような感じ。傷はつくと言えばつくのですが、樹脂がかなり丈夫なので、思いっきり引っかかない限りは傷はつきません。小傷ぐらいなものはつきます。

ここからは分解していきます。ある程度分解したものをこちらに用意しました。中身を取り外すと、このようになっています。使っているときはそこまで注意深くは見ていなかったのですが、ディスプレイは全面を映しているわけではなくて、半分だけ使っているみたいです。

ディスプレイとUSB充電器の接続は、ピンヘッダコネクタを使っています。ちょうどこの部分にピンヘッダ見えますね。ディスプレイが筐体に接続されているときは、充電器モジュール側から見るとこのようになっています。ちょうどこの部分にピンヘッダが見えています。この部分に充電器をこのように差し込んで、接続できるようになっています。

このようにディスプレイが収まる部屋と充電器が収まる部屋は分かれています。こうなる理由もだいたい予想ついています。この充電器の熱伝導系の材料は、青色の放熱用シリコンパッドと灰色のシリコンポッティング材です。ポッティング材がディスプレイ側の部屋に流れ込んでいかないようにするために、部屋を分けたのかと思います。

あとは組み立てているときや実際に使っているときの振動で、熱伝導系の材料がちぎれることもあるので、そのカスがディスプレイに入り込まないようにするのもあるかと思います。ただ、これについては、ディスプレイはもともと金属ケースで覆われているので、異物が侵入するのは金属ケースである程度防止はできていると思います。

ディスプレイカバーの内側について、こちらのディスプレイが何もない領域についても、実は放熱に使われています。筐体とディスプレイカバーはこのようにくっつくわけですが、筐体の内側を見てみると、ちょうどこの部分ですね。熱伝導シリコンパッドとポッティング材があります。

充電器の部品で言うと、ちょうど変圧器があります。変圧器もかなり発熱する部品です。それを熱伝導シリコンパッドに押し付けて、ディスプレイの面から放熱するという方式をとっています。実際サーモグラフィーを見るとよく分かりますが、ディスプレイのこの部分についてはよく発熱していましたよね。このようにディスプレイの面からも熱を逃がす設計をしています。

次にタッチセンサの部分です。これは静電容量式のセンサとなっていて、タッチ部分の内側を見てみると、金属シートが貼り付けられています。さらに充電器の基板から伸びている金属端子に接触するという構造をしています。

充電器モジュールの部分も見ていきます。充電器自体はかなりコンパクトになるように設計されています。実際に持ってみるとびっくりするほど小さいです。これで45Wですからね。

放熱の設計としては、基本的にすべての面から熱を逃がすような設計がされています。熱伝導の主体は先ほども話したように、放熱用シリコンパッドとポッティング材です。高さのない表面実装部品が実装されている平坦度の高い面については、青色の放熱用シリコンパッドを押し当てる方式です。複雑な形状に入り込んでいく部分には、ポッティング材を流し込むようにして使っています。

また充電器2次側のUSBプロトコルIC部分については、ポッティング材とシリコンパッドの合わせ技も見られます。この場合では先にポッティング材をICに塗って、その後にシリコンパッドを貼り付けということをしています。

こちらの面も同様に放熱用のシリコンパッド。こちらの面は平面は多いのですが、この電解コンデンサ周りが少し複雑な形状をしていますので、ポッティング材が主体となっています。さらにこちらの面については、少し厚めのシリコンパッドが使われています。パワー半導体が実装されている面です。

そして底面部分については先ほども話した通り、変圧器にシリコンパッドを密着させて、ディスプレイの面から放熱させる構造になっています。このようにコンセントのプラグが挿さっている面がありますが、この面からポッティング材を流し込んでいきます。そして最後に、コンセントのプラグで封をする構造になっています。

充電器部分についてさらに分解していきます。分解していくとこのようになります。基板は3枚構成です。こちらが主に変圧器などのスルーホールのパワー系の部品がまとまっている基板です。電解コンデンサはJSHが多用されています。表面実装の面にはオールインワンのDC-DCコンバータICがあります。当然窒化ガリウムパワー半導体です。

残り2枚の基板には部品保持と絶縁の役割を兼ねたプラスチックの部品がはめられています。まずはこちらの基板を見ていきます。このように取り外せます。この基板は変圧器の2次側回路に使われるパワー半導体やICが乗っています。こちらのICについては053201と書かれているものが、おそらくディスプレイを制御するためのMCUです。

裏側も見てみます。このIC部品PY259128はフラッシュメモリです。多分ですが設定情報やディスプレイに表示する情報を保存しておくためのフラッシュメモリです。その横に高分子系の電解コンデンサもあって、こちらもJSHです。

最後の1枚の基板が、USBプロトコルIC周りの回路が載っています。こちらの白いプラスチックカバーがあるのですが、これは2組に分かれます。実はこの基板はコンセント側の高電圧の回路と、USB出力側の低電圧の回路が混在している基板です。その回路を分けるために基板にスロットが掘られていて、そこに絶縁のためのプラスチックを固定するという構造をしています。

USBのプロトコルICはSM001Hというものが使われています。調べた限りではどこのメーカーかは分かりませんでした。

というわけでAnkerから発売された、ディスプレイ付きの45W USB充電器を分解してきました。Ankerについては、もともと設計力や技術力がある会社だとは思っていましたが、今回分解してみて一段と技術力を増しているような感じがします。AnkerはこれまでにもディスプレイがついているUSB充電器やモバイルバッテリーをたくさん発売してきていますので、そのあたりの経験値の積み上げがかなりあるのかと思いました。

今日分解した製品の購入リンクは概要欄にありますので、気になる人はぜひチェックしてみてください。というわけで、もしこの動画が役に立ちましたら高評価をお願いします。何か気になることがありましたら、ぜひコメントも残してみてください。それでは最後までご視聴いただきありがとうございました。