Análisis de desmontaje del dron DJI Mini 2

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Análisis detallado y desmontaje del dron DJI Mini 2

Hace un tiempo, noté que la señal de transmisión inalámbrica de imagen a 5.8GHz del dron DJI Mini 2 que compré hace cuatro años era extremadamente débil. Tras buscar información en línea, se sospecha que este fenómeno se debe a un chip amplificador de potencia inalámbrico de 5.8G defectuoso, algo que supuestamente es un problema común. Como ya estaba fuera de garantía, intenté desmontarlo y reemplazarlo yo mismo.

Nota: ¡Algunas interpretaciones de información de los chips en el artículo incluyen contenido generado por IA!

Revisión y desmontaje sencillo del dron DJI Mavic Mini 2: https://blog.zeruns.com/archives/650.html

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Desmontaje

Desatornille los tornillos cruzados alrededor de la parte inferior del dron.

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Retire la batería y desenganche los cierres de la carcasa en ambos lados dentro del compartimento de la batería.

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Luego puede retirar la cubierta superior de la carcasa. En el centro, verá la antena GPS de cerámica.

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La placa de circuito debajo de la antena GPS es la placa controladora de motor BLDC sin sensor trifásico. El modelo del chip en el centro de la placa es SPC1168APE48, un microcontrolador System-on-Chip (SoC) altamente integrado de SPINTROL, utilizado para el control del motor y regulación de los MOSFET circundantes para impulsar los motores.

El SPC1168 cuenta con un núcleo ARM Cortex-M4 de 32 bits de alto rendimiento con una frecuencia de reloj programable máxima de 200MHz, 64KB de SRAM, 128KB de FLASH integrada y abundantes recursos de E/S y periféricos mejorados. Integra un ADC de 14 bits, 3 amplificadores de ganancia programables, 6 módulos PWM mejorados, 3 temporizadores generales de 32 bits y interfaces de comunicación como UART, I2C y SPI, convirtiéndose en una plataforma ideal para aplicaciones de control de motores. Además, adopta dos tecnologías innovadoras: una es una tecnología de protección de seguridad de múltiples regiones para mejorar la seguridad del código; la otra es una tecnología de E/S flexible similar a FPGA, que puede configurar los E/S como diferentes periféricos para soportar diversas necesidades de aplicación, pero con mayor rentabilidad.

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Hay 4 grupos de chips MOSFET (3 chips por grupo) alrededor de la placa controladora del motor, correspondientes a los motores de las cuatro hélices. El modelo MOSFET es AON7934, un MOSFET doble canal N de Alpha y Omega Semiconductor Limited (AOS), con dos NMOS en un solo chip formando un medio puente.

Parámetros clave del chip:

  • Rendimiento eléctrico:
    • Tensión drenaje-fuente (Vds): 30V
    • Corriente de drenaje continua (Id): 16A/18A (canales diferentes)
    • Resistencia en conducción (Rds (on)): Mínimo 10.2mΩ @ 16A, 10V
    • Capacidad de entrada (Ciss): 485pF
  • Empaquetado y fiabilidad: Adopta un paquete DFN-8 (3x3), soporta un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -55℃~150℃, cumpliendo los requisitos de fiabilidad del dron en entornos exteriores complejos.

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El chip encima de la interfaz de la batería es el modelo AON6407, un MOSFET de potencia canal P de AOS.

Parámetros y características clave:

  • Rendimiento eléctrico: Tensión drenaje-fuente (Vds) -30V, Corriente de drenaje continua (Id) -85A, Resistencia en conducción (Rds (on)) 4.5mΩ
  • Diseño de empaquetado: Adopta un paquete PDFN-8 (5.8x4.9)

Análisis de funciones:

Como transistor de conmutación de la fuente de alimentación de la batería, el chip AON6407 asume las siguientes funciones clave encima de la interfaz de la batería:

  • Control de encendido/apagado: Responsable de conmutar la transmisión de energía entre la batería y el circuito principal del dron, realizando un control preciso de la alimentación durante el arranque y el corte durante el apagado.
  • Transmisión eficiente de energía: Con baja resistencia en conducción (4.5mΩ), reduce las pérdidas de energía durante la alimentación de la batería, mejora la eficiencia de uso de la energía e indirectamente prolonga la vida útil de la batería del dron.
  • Protección de seguridad del circuito: En condiciones anormales como sobrecorriente y sobretensión, puede apagar rápidamente el circuito para evitar daños a la batería o al sistema posterior debido a sobrecargas, asegurando la fiabilidad del sistema de alimentación.

En resumen, es una “puerta de energía” entre la batería y el circuito principal del dron, que no solo asegura una transmisión eficiente de energía, sino que también construye una barrera de seguridad para el sistema de alimentación.

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En la parte trasera de la placa controladora del motor, hay 4 chips MP6530 de MPS (Monolithic Power Systems), un IC controlador de puerta diseñado específicamente para controladores de motor DC sin escobillas trifásico. Puede controlar 3 medios puentes compuestos por 6 MOSFETs de canal N de potencia y manejar tensiones hasta 60V.

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Desatornille los dos tornillos cruzados debajo del compartimento de la batería para retirar la cubierta inferior del dron.

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Primero, puede ver un gran disipador de calor de aleación de aluminio negro, con una cámara orientada hacia abajo y un módulo de medición infrarroja debajo.

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Tras retirar el disipador de calor, el escudo y algunos chips están cubiertos con pasta térmica azul.

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Retire la placa principal mencionada anteriormente; en la parte trasera de la placa principal se encuentra el puerto de carga Type-C y la ranura para tarjeta TF.

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Retire el escudo debajo de la ranura para tarjeta TF (en el otro lado de la placa en esta posición está el módulo de cámara orientado hacia abajo), y hay un chip OPT3101 de Texas Instruments (TI).

Atributos y funciones clave:

  • Tipo de tecnología: Front-end analógico (AFE) de proximidad y medición de distancia de largo alcance basado en el principio de Tiempo de vuelo (ToF).
  • Destacados de rendimiento:
    • Rango de medición: No ambiguo dentro de 15 metros, soporta salida de distancia de 16 bits con una resolución de 3 milímetros;
    • Adaptabilidad ambiental: Excelente capacidad de supresión de luz ambiental, puede funcionar bajo luz solar directa de 130klx;
    • Integración: ADC integrado, secuenciador de temporización, motor de procesamiento digital y controlador de iluminación, soportando 3 canales de transmisión.

Papel en el dispositivo:

Como componente de sensor ToF principal, se utiliza principalmente para realizar:

  • Medición precisa de distancia: Proporcionar medición de distancia en tiempo real para drones y otros dispositivos para asistir en decisiones de control de vuelo y evitación de obstáculos;
  • Percepción ambiental: Identificar la distancia y dirección de los obstáculos circundantes mediante detección en múltiples áreas, mejorando la interacción inteligente

1. i.MX RT1064 (MIMXRT1064)

  • Marca y posicionamiento: Un procesador crossover de alto rendimiento de NXP, perteneciente a la serie i.MX RT.
  • Parámetros clave:
    • Core: Cortex-M7, con una frecuencia máxima de 600MHz.
    • Almacenamiento: Soporta expansión externa DDR y Flash, con capacidades de procesamiento de datos de alta velocidad.
  • Rol funcional: Como chip de control principal del DJI Mini 2, se encarga de tareas críticas como el control de vuelo, fusión de datos de sensores y preprocesamiento de imágenes, actuando como el “cerebro” del dron.

2. TC58NVG1S3H (Chip Flash de Toshiba)

  • Marca y posicionamiento: Un chip flash SLC NAND de Toshiba.
  • Parámetros clave:
    • Capacidad: 2Gbit (256MByte), un dispositivo de almacenamiento industrial.
    • Características: Soporta lectura y escritura de alta velocidad, con función de protección de datos ante apagones.
  • Rol funcional: Utilizado para almacenar datos clave como el programa de firmware del dron, registros de vuelo y parámetros de calibración, asegurando la estabilidad del inicio del sistema y la configuración de funciones.

3. NT5CB128M16JR-FL (Memoria DDR de Nanya)

  • Marca y posicionamiento: Un chip de memoria DDR3 de Nanya.
  • Parámetros clave:
    • Capacidad: 128M×16bit (2Gbit=256MByte), voltaje operativo de 1.5V.
    • Velocidad de datos: Hasta 2133 MT/s (equivalente a DDR3-2133), correspondiente a una frecuencia de reloj de 1066 MHz.
    • Rendimiento: Soporta alto rendimiento de datos para satisfacer los requisitos de ancho de banda del chip de control principal.
  • Rol funcional: Como memoria de ejecución, proporciona espacio de caché para el i.MX RT1064, asegurando la operación fluida de tareas como algoritmos de control de vuelo y procesamiento de imágenes en tiempo real.

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Bajo el escudo del módulo de la cámara inferior, hay tres chips principales: S1 V10R03, 4205 y 4550.

1. Chip S1 V10R03

  • Tipo: Chip de comunicación de transmisión de imagen personalizado (perteneciente a la serie S1 del sistema OcuSync de DJI, nombre clave “Sparrow 1”).
  • Función: Como núcleo del sistema de transmisión de imagen del dron, se encarga de la modulación, demodulación, transmisión de datos y encriptación de señales inalámbricas, siendo un componente clave para lograr transmisión de imagen de baja latencia y alta estabilidad. Solo maneja la parte de comunicación RF, mientras que tareas como la codificación de video son completadas por otros chips en coordinación. Por ello, en modelos básicos como la serie Mini, actúa más como un “módem”.
  • Características técnicas: Soporta un ancho de banda máximo de 20MHz, adopta una arquitectura personalizada optimizada específicamente para el enlace inalámbrico de drones DJI, y solo se usa en productos del ecosistema DJI, convirtiéndose en una de sus “barreras técnicas”.

2. Chip 4205

  • Tipo: Amplificador de potencia RF de 2.4GHz (especulado como parte de la misma serie de QPF4206, con marca simplificada en la serigrafía).
  • Función: Amplifica señales inalámbricas en la banda de 2.4GHz, mejorando la distancia de transmisión de imagen y la capacidad anti-interferencia en esta banda. La banda de 2.4GHz del DJI Mini 2 se usa para comunicación a larga distancia (como transmisión en ambientes abiertos), y este chip es crucial para garantizar el rendimiento de dicha banda.
  • Características técnicas: Opera en la banda de 2.4GHz, tiene una eficiente capacidad de amplificación de potencia, puede aumentar la fuerza de la señal de transmisión al límite superior regulado, y reduce el consumo de energía para adaptarse a los requisitos de autonomía del dron.

3. Chip 4550

  • Tipo: Amplificador de potencia RF de 5.8GHz (modelo QPF4550).
  • Función: Amplifica señales inalámbricas en la banda de 5.8GHz. Esta banda tiene un ancho de banda más amplio, adecuado para transmitir video de alta definición, pero con débil penetración. Este chip se encarga de mejorar la potencia de transmisión de las señales de 5.8GHz, asegurando la estabilidad de la transmisión de imagen HD del Mini 2 en entornos de corta distancia y baja interferencia (como transmisión de baja latencia en entornos urbanos con disparos cercanos).
  • Características técnicas: Optimizado específicamente para la banda de 5.8GHz, con alta eficiencia de potencia, puede mantener la calidad de señal durante transmisiones de alto ancho de banda, y es uno de los componentes de hardware clave para lograr la transmisión de imagen de baja latencia del Mini 2.

Estos tres chips trabajan juntos para construir el sistema de comunicación inalámbrica del DJI Mini 2: S1 se encarga de la “codificación y gestión de transmisión” de señales, mientras que 4205 y 4550 mejoran la fuerza de señal de las bandas 2.4GHz y 5.8GHz respectivamente, logrando así una experiencia de transmisión de imagen a larga distancia y con baja latencia.

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Dentro del escudo junto a la interfaz de la cámara aérea, hay dos chips principales: H22-AO-RH y NT5CB128M16JR-FL.

1. Ambarella H22-A0-RH (Chip de procesamiento de video)

  • Marca y posicionamiento: Ambarella es un líder mundial en chips de procesamiento de video, y la serie H22 es su solución de procesamiento visual de alto rendimiento para drones de consumo.
  • Arquitectura y proceso clave:
    • CPU: ARM Cortex-A53 de cuatro núcleos, con frecuencia máxima de 1 GHz, soportando multitarea y cálculo básico.
    • Tecnología de proceso: Proceso de 14nm, equilibrando rendimiento y consumo de energía, adecuado para operación prolongada en dispositivos portátiles.
    • GPU: No especifica un modelo GPU independiente, pero integra un DSP de video de alto rendimiento que soporta codificación y decodificación de video 4K.
  • Capacidades de procesamiento de video:
    • Formatos de codificación: Soporta codificación H.265 (HEVC) y H.264 (AVC), y puede emitir dos flujos de video simultáneamente (como flujo principal de 4K60fps + flujo de vista previa en resolución móvil).
  • Resolución y velocidad de cuadro:
    • Flujo de video principal: 4K@60fps (HEVC/AVC).
    • Flujo auxiliar: Soporta transmisión en vivo WiFi en resolución móvil en tiempo real (como 1080p).
  • Tecnologías de mejora de imagen:
    • Estabilización electrónica de imagen 3D (EIS): Soporta 4K@30fps, logrando imágenes estables mediante hardware dedicado.
    • HDR de múltiples exposiciones: Soporta 4K@30fps, mejorando el rango dinámico.
    • Corrección de distorsión y obturador: Optimizando la calidad de imagen.

2. Nanya NT5CB128M16JR-FL (Chip de memoria DDR)

  • Marca y posicionamiento: Nanya Technology es un fabricante reconocido de memoria, y este modelo pertenece a la serie DDR3.
  • Parámetros clave:
    • Capacidad: 128M×16bit (es decir, 2Gbit = 256MByte), voltaje operativo de 1.5V.
    • Rendimiento: Proporciona capacidad de alto rendimiento de datos para satisfacer los altos requisitos de ancho de banda del chip H22 de Ambarella para almacenamiento temporal y operación de algoritmos.
  • Rol funcional: Como memoria de ejecución, proporciona espacio de almacenamiento temporal para el chip de procesamiento de video, asegurando la fluidez en la codificación de video 4K y el procesamiento de imágenes en tiempo real.

Estos dos chips forman la unidad de procesamiento visual del dron: el Ambarella H22 se encarga del procesamiento de video de alta definición y ejecución de algoritmos inteligentes, mientras que la memoria de Nanya actúa como un “almacén temporal”. Juntos, permiten la transmisión de imagen 4K y las funciones visuales inteligentes del dron DJI.

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Hay un chip relativamente grande a la derecha de la interfaz Type-C, con el modelo SMB2352.

El SMB2352 es un IC de gestión de carga Buck-Boost de alta eficiencia lanzado por Qualcomm, principalmente utilizado en aplicaciones con baterías de dos celdas como bancos de energía, drones y computadoras portátiles. A continuación se presentan sus principales parámetros técnicos:

  • Rango de Tensión de Entrada: 3,3V~16,5V (soporta entrada USB Type-C)
  • Rango de Tensión de Salida: Soporta ajuste Buck-Boost, puede proporcionar alimentación de 3,3V~20V para el sistema
  • Corriente Máxima de Carga: Hasta 6A en el extremo de la batería (ajuste programable)
  • Corriente Máxima de Entrada: 5A (limitación de corriente programable)
  • Potencia Máxima de Entrada: Hasta 45W
  • Eficiencia: Valor típico superior al 90%
  • Empaque: MQFN-57, tamaño 5,5mm × 5,5mm × 0,6mm
  • Comunicación y Control: Soporta interfaz I²C, configuración programable de parámetros de carga, umbrales de protección, etc.
  • Funciones de Protección: Protección contra sobretensión de entrada (OVP), protección contra sobrecorriente de entrada (OCP), protección contra sobrecalentamiento de la batería (OTP)
  • Soporte de Protocolos:
    • USB BC 1.2
    • Qualcomm Quick Charge 2.0/3.0/4.0
    • USB Power Delivery (PD) 3.0 (PHY PD integrado)
    • Especificación Type-C 1.3

Este chip es adecuado para soluciones de carga de alta densidad de potencia y alta eficiencia en dispositivos portátiles, y puede ajustar flexiblemente el modo de funcionamiento mediante un controlador externo.

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