Tháo và phân tích quạt nhỏ Gongtian F95D: Injoinic IP5353 + EVE 21700 (quạt có thể dùng làm sạc dự phòng)

Giao lưu Ngành nghề Đánh Giá & Tháo Rời Sản Phẩm
, , , ,
1

Phân tích tháo rời quạt cầm tay Gongtian F95D, phân tích mạch điện.

Gần đây tôi mới mua một chiếc quạt nhỏ, có 4 nấc chỉnh tốc, sạc nhanh 18W, pin 5000mAh, cổng USB-C hỗ trợ cả vào/ra nên cũng có thể dùng làm sạc dự phòng. Bài này tôi sẽ tháo ra để xem và phân tích mạch điện.

Các bài phân tích tháo rời khác: https://blog.zeruns.com/tag/拆解/

Video tháo rời: https://www.bilibili.com/video/BV1er8u6cEvp/

Thông số sản phẩm

  • Tên sản phẩm: Quạt sạc đa năng cầm tay
  • Model sản phẩm: F95D
  • Công suất: 8W
  • Trọng lượng sản phẩm: 222g
  • Dung lượng pin: 5000mAh
  • Thời gian sử dụng: 2-24h
  • Kích thước thân máy: 106x43x140mm
  • Kích thước bao bì: 109x46x178mm

Địa chỉ mua hàng: https://s.click.taobao.com/nVQY0qj

Hình ảnh bên ngoài quạt

Hình mặt trước của quạt. Mặt trước có hai nút bấm, bên trái là nút OFF, bên phải là nút ON. Mỗi lần nhấn nút ON sẽ tăng thêm một nấc; khi đang ở nấc thứ tư mà nhấn thêm nút ON thì quạt sẽ tắt trực tiếp. Nút OFF ở bất kỳ nấc nào khi nhấn cũng sẽ tắt quạt ngay. Ở giữa có 4 đèn đỏ + 4 đèn xanh lá, lần lượt dùng để báo nấc quạt và mức pin. Đèn xanh lá báo pin chỉ sáng khi đang sạc; bên trái đèn báo nấc 1 có một đèn xanh lam hình tia chớp là đèn báo sạc nhanh, chỉ sáng khi kích hoạt chế độ sạc nhanh.

Hình mặt sau của quạt, ở giữa có dán nhãn ghi thông số bằng tiếng Trung và tiếng Anh; phần tiếng Trung dùng phồn thể:

  • Tên sản phẩm: 便攜式風扇
  • Điện áp đầu vào: 5-12V
  • Dòng điện đầu vào: 2A (Max)
  • Công suất thổi gió: 8W (Max)
  • 請勿在機器運行時將手指伸入進防護網內，謹防被割傷。

Phía dưới là khoang pin, hỗ trợ pin lithium ternary theo chuẩn 21700 và 18650.

Kiểm tra công suất sạc và tình trạng tỏa nhiệt

Củ sạc là củ sạc nhanh 100W của Huawei, hỗ trợ giao thức sạc nhanh PD. Khi pin quạt còn 2 vạch, công suất sạc đo được khoảng 18W, điện áp yêu cầu là 12V.

Hình ảnh nhiệt mặt trước của mạch sau 10 phút sạc như dưới đây; nhiệt độ môi trường khoảng 23℃, nhiệt độ chip sạc khoảng 56,5 độ, nhiệt độ cuộn cảm DCDC của chip sạc khoảng 57,8 độ.

Kiểm tra tốc độ quay

Dùng máy đo tốc độ quay bằng laser Teans TA500A để đo tốc độ quay của quạt. Trước tiên cần dán giấy phản quang lên cánh quạt.

Tốc độ quay nấc một là 1565 RPM. (RPM: số vòng quay mỗi phút)

Nấc hai: 2541 vòng/phút.

Tốc độ quay nấc ba là 3613 RPM.

Tốc độ quay nấc bốn là 4695 RPM.

Tháo rời

Chỉ cần vặn 4 con vít ở mặt sau quạt là có thể tháo mặt trước của quạt. Trên động cơ có 4 nhóm cuộn dây stator, có lẽ là BLDC hai pha (động cơ DC không chổi than). Dây nối từ bo mạch chính đến động cơ là loại 2P.

Nhìn từ bên hông động cơ thì có thể thấy bên dưới động cơ này có mạch điều khiển. Động cơ này chắc cùng loại với những động cơ dùng trong quạt tản nhiệt: 2 pha, 4 nhóm cuộn dây và tích hợp sẵn mạch điều khiển.

Pin đi kèm là cell lithium-ion ternary dạng trụ INR21700/50E của EVE (亿纬锂能), dung lượng danh định 5000mAh, có in ký hiệu 3C, kích thước cell theo chuẩn 21700, đường kính 21mm, chiều cao 70mm.

Sau khi tháo bo mạch chính ra, có thể thấy mặt sau của bo mạch được hàn các tiếp điểm đế pin kiểu cắm thẳng, đồng thời có in một mã QR. Thông tin quét được từ mã QR là F95D-V3.3IP4_1cq9n5_21787. Ở giữa PCB còn có một vùng cửa sổ mạ thiếc hình chữ nhật, dùng để tản nhiệt cho chip sạc nhanh.

Mặt trước bo mạch chính, góc trên bên phải có in model và phiên bản F95D-V3.3IP4B, ở giữa có logo Gongtian, ngoài ra còn có 9 đèn LED báo.

Trước hết hãy xem mạch sạc. Chip sạc có model IP5353, là SoC quản lý nguồn cho pin sạc dự phòng do INJOINIC (珠海英集芯) sản xuất. Một con chip này xử lý luôn việc sạc pin lithium, tăng áp đầu ra và báo mức pin cho chiếc quạt này.

Thông số kỹ thuật cốt lõi của IP5353 (AI tạo):

  • Chức năng chính: Tích hợp chuyển đổi buck/boost đồng bộ và quản lý sạc pin lithium, có MOS công suất tích hợp, dùng một cuộn cảm duy nhất để thực hiện sạc/xả, hỗ trợ nút bấm, báo mức pin bằng 4 LED và điều khiển chiếu sáng

  • Giao thức sạc nhanh: Hỗ trợ PD2.0/PD3.0 (bao gồm PPS), QC2.0/QC3.0, Huawei SCP, FCP/AFC, tương thích BC1.2/Apple/Samsung

  • Thông số sạc/xả: Sạc 18W, dòng phía pin tối đa 5A; xả tối đa 22,5W (5V@3,1A / 9V@2,22A / 12V@1,67A), hiệu suất 95% ở 5V@2A

  • Đóng gói/lô: Đóng gói dán QFN32 (5mm×5mm); cuộn cảm công suất nguyên khối bên cạnh cho thấy đây là giải pháp một cuộn cảm. Mã in 1X46.1DQ là thông tin lô

  • Định vị ứng dụng: Thường dùng cho pin sạc dự phòng sạc nhanh, thiết bị lưu trữ điện di động; ở đây được dùng theo kiểu liên ngành cho mạch sạc của quạt cầm tay

Tiếp theo, dùng đồng hồ kiểm tra sạc nhanh RK-X3 Pro để kiểm tra các giao thức sạc nhanh mà cổng C của quạt hỗ trợ khi xuất điện. Nó hỗ trợ các giao thức PD22W, SCP25W, QC, FCP, AFC, v.v.

Ở giữa PCB có một chip 8 chân bị mài mất mã in, có lẽ là một vi điều khiển (MCU), phụ trách chuyển nấc và hiển thị, đồng thời xuất PWM để điều khiển tốc độ quạt. Chân 1 của chip này có lẽ là cực dương nguồn; nguồn đi qua lọc RC rồi đến chân 1 của chip, còn chân 8 có lẽ là GND.

U2 là một chip NMOS, mã in là 7122A. Tôi không tìm thấy tài liệu của MOS này. Cực gate của MOS này nối qua điện trở 10Ω đến chân 5 của MCU; cực drain (D) của MOS nối với dây đen của động cơ, cực source (S) nối với GND. Tốc độ quạt được điều khiển bằng cách thay đổi tỷ lệ thời gian đóng/ngắt cực âm cấp cho động cơ, tức là độ rộng xung (duty cycle).

Mạch phía dưới cổng quạt, gần pad cực âm của pin còn có một mạch bảo vệ pin lithium độc lập, gồm một IC bảo vệ 2604 (vị trí U4), hai MOS 7122A (vị trí UF1/UF2) và hai IC bảo vệ kép XB4908 của Suzhou XCX Microelectronics (vị trí UB1/UB2).

Dạng sóng điều khiển động cơ ở các nấc khác nhau

Dùng dao động ký đo dạng sóng trên dây cấp nguồn cho động cơ: đầu dương của que đo nối với cực âm của động cơ, đầu âm của que đo nối với cực dương của động cơ. Với quạt ở nấc một, đo được tần số PWM là 19,9kHz, duty cycle là 35,7% (do que đo bị đấu ngược nên cả dạng sóng lẫn duty cycle đều ngược lại).

Quạt ở nấc hai, đo được tần số PWM là 19,9kHz, duty cycle là 50,6%.

Quạt ở nấc ba, đo được tần số PWM là 19,9kHz, duty cycle là 70,6%.

Quạt ở nấc bốn, duty cycle là 100%, tức là duy trì thông mạch liên tục.

Bài viết nên đọc

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