Разбор мини-вентилятора Gongtian F95D: Injoinic IP5353 + EVE 21700 (вентилятор, который может работать как power bank)

Обмен в индустрии Обзор и разборка продукта
, , , ,
1

Портативный мини-вентилятор Gongtian F95D: разбор и анализ схемы.

Недавно купил небольшой вентилятор: 4 режима скорости, быстрая зарядка 18 Вт, аккумулятор 5000 мА·ч, порт USB-C поддерживает ввод/вывод, поэтому его можно использовать ещё и как power bank. В этой статье разберу его и проанализирую схему.

Другие статьи с разборами: https://blog.zeruns.com/tag/拆解/

Видео с разбором: https://www.bilibili.com/video/BV1er8u6cEvp/

Характеристики продукта

  • Название продукта: портативный многофункциональный вентилятор с зарядкой
  • Модель: F95D
  • Мощность: 8 Вт
  • Вес изделия: 222 г
  • Ёмкость аккумулятора: 5000 мА·ч
  • Время работы: 2–24 ч
  • Размеры основного устройства: 106×43×140 мм
  • Размеры упаковки: 109×46×178 мм

Ссылка на покупку: https://s.click.taobao.com/nVQY0qj

Внешний вид вентилятора

Вид вентилятора спереди. На лицевой панели две кнопки: слева OFF, справа ON. Каждое нажатие ON повышает скорость на один уровень; при четвёртой скорости повторное нажатие ON сразу выключает вентилятор. Кнопка OFF в любом режиме сразу выключает вентилятор. В центре расположены 4 красных и 4 зелёных светодиода: они показывают уровень скорости и заряд аккумулятора. Зелёные индикаторы заряда загораются только во время зарядки. Слева от индикатора первой скорости находится синий индикатор с символом молнии — индикатор быстрой зарядки; он загорается только при активации быстрой зарядки.

Вид вентилятора сзади. В центре наклеена этикетка с параметрами на китайском и английском языках. На китайском используется традиционное написание:

  • Название изделия: 便攜式風扇
  • Входное напряжение: 5–12 В
  • Входной ток: 2 А (макс.)
  • Мощность обдува: 8 Вт (макс.)
  • 請勿在機器運行時將手指伸入進防護網內，謹防被割傷。

Внизу находится отсек аккумулятора, поддерживающий литий-ионные аккумуляторы типоразмеров 21700 и 18650 с NMC-химией.

Проверка мощности зарядки и нагрева

Зарядное устройство — блок Huawei на 100 Вт с поддержкой протокола быстрой зарядки PD. Заряд вентилятора составлял 2 деления, фактическая мощность зарядки — около 18 Вт, запрашиваемое напряжение — 12 В.

Ниже приведено тепловизионное изображение лицевой стороны платы после десяти минут зарядки. Температура окружающей среды составляла около 23 °C, температура микросхемы зарядки — около 56,5 °C, температура DC-DC-дросселя микросхемы зарядки — около 57,8 °C.

Проверка скорости вращения

Для измерения скорости вращения вентилятора использовался лазерный тахометр Techron TA500A; сначала нужно наклеить на лопасть светоотражающую наклейку.

Скорость на первой передаче — 1565 об/мин (об/мин: оборотов в минуту).

Вторая передача — 2541 об/мин.

Скорость на третьей передаче — 3613 об/мин.

Скорость на четвёртой передаче — 4695 об/мин.

Разбор

Открутив четыре винта на задней стороне вентилятора, можно снять переднюю панель. На двигателе четыре группы обмоток статора; по всей видимости, это двухфазный BLDC-двигатель (бесщёточный двигатель постоянного тока). Провод от основной платы к двигателю — 2P.

Если посмотреть на двигатель сбоку, видно, что под ним находится приводная схема. Этот двигатель, вероятно, относится к тому же типу, что и моторы вентиляторов охлаждения: две фазы, четыре группы обмоток и встроенная схема управления.

В комплекте идёт цилиндрический литий-ионный NMC-аккумулятор EVE INR21700/50E от компании EVE. Номинальная ёмкость — 5000 мА·ч, имеется маркировка 3C, типоразмер элемента — 21700, диаметр — 21 мм, высота — 70 мм.

После снятия основной платы видно, что на её обратной стороне припаяны проходные контактные пластины держателя аккумулятора. Также нанесён QR-код; при сканировании он выдаёт информацию F95D-V3.3IP4_1cq9n5_21787. В центре PCB есть прямоугольная область с открытым лужением — она предназначена для отвода тепла от микросхемы быстрой зарядки.

Лицевая сторона основной платы. В правом верхнем углу нанесены модель и версия F95D-V3.3IP4B, в центре — логотип Gongtian, а также ещё 9 светодиодных индикаторов.

Сначала рассмотрим схему зарядки. Микросхема зарядки — IP5353, это SoC управления питанием power bank от Zhuhai Injoinic (INJOINIC). Один чип обеспечивает зарядку литиевого аккумулятора этого вентилятора, повышающий выход и индикацию заряда.

Основные характеристики IP5353 (сгенерированы ИИ):

  • Основные функции: интегрирует синхронное повышающе-понижающее преобразование и управление зарядкой литиевого аккумулятора, имеет встроенный силовой MOSFET, использует один дроссель для зарядки и разрядки, поддерживает кнопки, 4-светодиодную индикацию заряда и управление подсветкой

  • Протоколы быстрой зарядки: поддерживает PD2.0/PD3.0 (включая PPS), QC2.0/QC3.0, Huawei SCP, FCP/AFC, совместим с BC1.2/Apple/Samsung

  • Характеристики заряда/разряда: зарядка 18 Вт, максимальный ток со стороны аккумулятора — 5 А; максимальная мощность разряда — 22,5 Вт (5 В@3,1 А / 9 В@2,22 А / 12 В@1,67 А), КПД при 5 В@2 А — 95%

  • Корпус и партия: корпус QFN32 для поверхностного монтажа (5×5 мм), рядом расположенный монолитный силовой дроссель подтверждает схему с одним дросселем; маркировка 1X46.1DQ — информация о партии

  • Область применения: обычно используется в power bank с быстрой зарядкой и портативных накопителях энергии; здесь применяется с некоторым跨界-подходом в цепи зарядки портативного вентилятора

Далее с помощью тестера быстрой зарядки RK-X3 Pro проверил, какие протоколы быстрой зарядки поддерживает выход USB-C вентилятора. Поддерживаются протоколы PD22W, SCP25W, QC, FCP, AFC и др.

В центре PCB находится 8-выводная микросхема со стёртой маркировкой; вероятно, это микроконтроллер (MCU). Он отвечает за переключение режимов и отображение, а также формирует PWM-сигнал для управления скоростью вентилятора. Вывод 1 этой микросхемы, скорее всего, является плюсом питания: питание проходит через RC-фильтр и поступает на вывод 1, а вывод 8, вероятно, является GND.

U2 — NMOS-транзистор с маркировкой 7122A. Документацию на этот MOSFET найти не удалось. Затвор MOSFET через резистор 10 Ом подключён к 5-му выводу MCU. Сток (D) подключён к чёрному проводу двигателя, исток (S) — к GND. Скорость вентилятора регулируется за счёт управления соотношением времени включения и выключения отрицательной стороны питания двигателя, то есть скважностью/PWM.

Схема под разъёмом вентилятора. Рядом с контактной площадкой отрицательного полюса аккумулятора установлена отдельная схема защиты литиевого аккумулятора. Она состоит из защитной ИС 2604 (позиция U4), двух MOSFET 7122A (позиции UF1/UF2) и двух интегрированных защитных ИС Suzhou Sino Wealth XB4908 (позиции UB1/UB2).

Форма сигнала управления двигателем на разных передачах

С помощью осциллографа измерил форму сигнала на проводах питания двигателя: положительный щуп подключён к отрицательному выводу двигателя, отрицательный щуп — к положительному выводу двигателя. Первая скорость вентилятора: частота PWM составляет 19,9 кГц, скважность/коэффициент заполнения — 35,7% (из-за обратного подключения щупов форма сигнала и коэффициент заполнения отображаются наоборот).

Вторая скорость вентилятора: частота PWM — 19,9 кГц, коэффициент заполнения — 50,6%.

Третья скорость вентилятора: частота PWM — 19,9 кГц, коэффициент заполнения — 70,6%.

Четвёртая скорость вентилятора: коэффициент заполнения 100%, то есть питание постоянно включено.

Рекомендуемые материалы

English Version of the Article: https://blog.zeruns.top/archives/98.html