共田F95Dミニファンの分解分析

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共田F95Dポータブル小型ファン分解分析、回路分析。

最近、小型ファンを買いました。4段階の風量調整、18W急速充電、5000mAhバッテリー、Cポートは入力/出力に対応しているため、モバイルバッテリーとしても使えます。この記事では分解して回路を分析してみます。

その他の分解記事：https://blog.zeruns.com/tag/拆解/

製品仕様

  • 製品名：ポータブル多機能充電ファン
  • 製品型番：F95D
  • 出力：8W
  • 製品重量：222g
  • バッテリー容量：5000mAh
  • 使用時間：2〜24h
  • 本体サイズ：106×43×140mm
  • 梱包サイズ：109×46×178mm

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ファンの外観

ファン正面です。正面には2つのボタンがあり、左側がOFFキー、右側がONキーです。ONキーは1回押すごとに風量が1段階上がり、第4段階の状態でさらにONキーを押すとファンが直接停止します。OFFキーはどの段階でも押すと直接ファンを停止します。中央には4つの赤色LEDと4つの緑色LEDがあり、それぞれ風量段階とバッテリー残量を示します。緑色のバッテリー残量表示は充電中だけ点灯します。1段階表示ランプの左側には、雷マークの青色LEDがあり、これは急速充電インジケーターで、急速充電がトリガーされたときだけ点灯します。

ファン背面です。中央にラベルが貼られており、中国語と英語の仕様が記載されています。中国語は繁体字です。

  • 品名：便攜式風扇
  • 入力電圧：5-12V
  • 入力電流：2A（最大）
  • 送風出力：8W（最大）
  • 機器稼働中に指を防護ネット内へ入れないでください。けがに注意してください。

底部はバッテリー収納部で、21700および18650規格の三元系リチウムイオンバッテリーに対応しています。

充電出力と発熱状況のテスト

充電器はファーウェイ（Huawei）の100W急速充電器で、PD急速充電プロトコルに対応しています。ファンのバッテリー残量は2目盛りで、実測の充電出力は約18W、要求電圧は12Vでした。

10分充電後の基板正面の熱画像は以下のとおりです。周囲温度は約23℃、充電チップの温度は約56.5度、充電チップのDCDCインダクタの温度は約57.8度でした。

回転数テスト

特安斯TA500Aレーザー式回転計を使ってファンの回転数を測定します。まず羽根に反射シールを貼る必要があります。

1段階の回転数は1565 RPMです。（RPM：1分間あたりの回転数）

2段階は2541回転/分です。

3段階の回転数は3613 RPMです。

4段階の回転数は4695 RPMです。

分解

ファン背面のネジ4本を外すと、ファン前面パネルを取り外せます。モーターには4組の固定子コイルがあり、おそらく2相のBLDC（ブラシレスDCモーター）です。メイン基板からモーターへの配線は2Pです。

モーター側面から見ると、このモーターの下部には駆動回路が搭載されています。このモーターは、冷却ファンのモーターなどと同じ種類で、2相4組コイル、駆動回路内蔵です。

付属バッテリーは億緯リチウム（EVE）のINR21700/50E円筒形三元系リチウムイオンセルで、公称容量は5000mAh、3Cマークが印刷されています。セルのサイズ規格は21700で、直径21mm、高さ70mmです。

メイン基板を外すと、基板裏面にはスルーホール実装のバッテリーホルダー接点タブがはんだ付けされており、さらにQRコードも印刷されています。QRコードを読み取ると、情報はF95D-V3.3IP4_1cq9n5_21787です。PCB中央には長方形の锡めっき露出エリアがあり、急速充電チップの放熱に使われています。

メイン基板正面です。右上には型番とバージョンF95D-V3.3IP4Bが印刷されており、中央には共田のロゴ、さらに9個のLEDインジケーターがあります。

まずは充電回路を見てみましょう。充電チップの型番はIP5353で、珠海英集芯（INJOINIC）製のモバイルバッテリー用電源管理SoCです。この1チップで、このファンのリチウムバッテリー充電、昇圧出力、バッテリー残量表示を担っています。

IP5353 主要仕様（AI生成）：

  • 主要機能：同期昇圧/降圧変換とリチウムバッテリー充電管理を統合し、パワーMOSを内蔵。単一インダクタで充放電を実現し、ボタン、4 LEDバッテリー表示、照明駆動に対応

  • 急速充電プロトコル：PD2.0/PD3.0（PPS含む）、QC2.0/QC3.0、ファーウェイSCP、FCP/AFCに対応し、BC1.2/Apple/サムスンに対応

  • 充放電仕様：18W充電、バッテリー側電流最大5A。放電最大22.5W（[email protected] / [email protected] / [email protected]）、5V@2A時効率95%

  • パッケージ・ロット：QFN32表面実装パッケージ（5mm×5mm）。隣接する一体成形パワーインダクタは単一インダクタ構成を示しており、マーキング1X46.1DQはロット情報

  • 用途位置付け：主に急速充電対応モバイルバッテリー、ポータブル蓄電に使用され、ここではポータブルファンの充電回路として横断的に採用

次に、RK-X3 Pro急速充電テスターを使って、ファンのCポート出力が対応する急速充電プロトコルを測定しました。PD22W、SCP25W、QC、FCP、AFCなどのプロトコルに対応しています。

PCB中央には、マーキングが削り取られた8ピンのチップがあります。おそらくマイクロコントローラー（MCU）で、風量段階の切り替えと表示、およびPWM出力によるファン回転数制御を担当しています。このチップの1番ピンはおそらく電源正极で、電源はRCフィルタを通ってからチップの1番ピンへ供給されています。8番ピンはおそらくGNDです。

U2はNMOSチップで、マーキングは7122Aです。このMOSのデータシートは見つかりませんでした。このMOSのゲートは10Ωの抵抗を介してMCUの5番ピンに接続され、ドレイン（D）はモーターの黒線に、ソース（S）はGNDに接続されています。ファンの回転数は、モーターへの電源供給のマイナス側をオン/オフする時間の比率（デューティ比）を制御することで調整されています。

ファンコネクタ下部の回路です。バッテリーマイナス極のパッド付近には、独立したリチウムバッテリー保護回路も1セット設けられています。保護IC 2604（部品記号U4）1個、MOS 7122A（部品記号UF1/UF2）2個、さらに蘇州賽芯微（Suzhou Xishen Microelectronics）のXB4908二重保護IC（部品記号UB1/UB2）2個で構成されています。

各風量段階のモーター制御波形

オシロスコープでモーター電源線の波形を測定しました。プローブのプラス側をモーターのマイナス側に、プローブのマイナス側をモーターのプラス側に接続し、ファンは1段階で測定しました。PWM周波数は19.9kHz、デューティ比は35.7%でした（プローブを逆に接続しているため、波形もデューティ比も反転しています）。

ファン2段階では、PWM周波数19.9kHz、デューティ比50.6%でした。

ファン3段階では、PWM周波数19.9kHz、デューティ比70.6%でした。

ファン4段階では、デューティ比100%、つまり常時オンです。

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この記事の英語版：https://blog.zeruns.top/archives/98.html