Análisis y desmontaje del miniventilador Weijian W96Pro

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Análisis y desmontaje de la reseña del mini ventilador portátil Weijian (WITRN) W96Pro, análisis del circuito.

Recientemente compré un mini ventilador que se puede conectar y controlar por Bluetooth, permite ajustar la velocidad por porcentaje, admite carga rápida de 18 W, lleva una batería de 4800 mAh (21700), y el puerto tipo C admite entrada/salida, por lo que también puede usarse como power bank. En este artículo lo desmontaré para analizar su circuito.

Desmontaje y análisis del mini ventilador Gongtian F95D: https://blog.zeruns.com/archives/953.html

Otros artículos de desmontaje: https://blog.zeruns.com/tag/拆解/

Vídeo del desmontaje:

Parámetros del producto

  • Nombre del producto: ventilador inteligente de software definido por SDF
  • Modelo: W96Pro
  • Tipo de motor: motor brushless de CC de onda sinusoidal
  • Potencia de accionamiento del motor: 10 W (salida máxima de 12 W)
  • Especificación de la batería: batería de litio 21700
  • Tipo de batería compatible: batería de litio de 3,6 V (aprox. 4,2 V cuando está cargada)
  • Potencia de entrada: 18 W máx.
  • Tensión de entrada: CC 5~12 V
  • Corriente de entrada: 1,5 A@12 V, 2 A@9 V, 3 A@5 V
  • Protocolos de carga rápida de entrada: PD, QC, FCP, AFC, DCP
  • Dimensiones del equipo principal: 150 x 110 x 40 mm

Enlace de compra: https://s.click.taobao.com/RYC0Mkj

Imágenes del aspecto del ventilador

Imágenes frontal y trasera del ventilador. En la parte frontal hay dos botones:

  • El de la izquierda es la tecla -: con la pantalla apagada, al pulsarla una vez se muestra el porcentaje de batería y después el nivel 0; cuando el ventilador está funcionando, un clic reduce el nivel; si se mantiene pulsada, el nivel disminuye en pasos del 1 %; con el ventilador funcionando, un doble clic permite configurar el apagado temporizado y, al volver a hacer doble clic, se cambia el tiempo del temporizador.
  • El de la derecha es la tecla +: con la pantalla apagada, al pulsarla una vez se enciende y entra en el nivel 1 (10 %); si se pulsa de nuevo, sube de nivel (los niveles predeterminados son 10 %, 35 %, 70 % y 100 %, y los porcentajes de estos cuatro niveles pueden modificarse con el software complementario); si se mantiene pulsada, el nivel aumenta en pasos del 1 %; un doble clic activa el modo de viento natural.

En el centro hay un indicador de conexión Bluetooth (luz azul) y un display numérico (luz blanca). El display numérico tiene 3 dígitos; el primero, el más a la izquierda, solo puede mostrar el número 1. A la derecha del display también hay un símbolo de rayo (se ilumina en verde durante la carga) y el símbolo %.

Imagen trasera del ventilador. En el centro hay una etiqueta con los parámetros en chino e inglés:

  • W96 Pro
  • INPUT VOLTAGE: 5-12V
  • Tensión de entrada: 5-12 V Corriente de entrada: 2 A
  • INPUT CURRENT: 2 A
  • No introduzca los dedos ni ningún otro objeto en el interior del dispositivo mientras esté funcionando, para evitar lesiones.
  • Do not put your finger or any other objects into the device to prevent injury and break down the device.

En la parte inferior trasera está el compartimento de la batería, compatible con baterías de litio ternarias de especificación 21700.

En el lateral derecho del ventilador hay un puerto de carga Type-C. Este puerto C es bidireccional, por lo que también se puede usar el ventilador como power bank. En los agujeros para tornillos del compartimento de la batería hay etiquetas antiapertura, con la inscripción “void if removed”.

En la parte inferior del ventilador también hay una rosca de 1/4 de pulgada, que permite fijar el ventilador a un trípode. El ventilador también tiene dos almohadillas antideslizantes (al comprar el ventilador regalan dos almohadillas antideslizantes; hay que pegarlas uno mismo, yo las pegué en la parte inferior).

Cuando el ventilador funciona a máxima velocidad, si se coloca de pie no se mantiene estable y se cae. Si no vas a usar un trípode, te recomiendo pegar las almohadillas antideslizantes en un lateral del ventilador y colocarlo de lado.

Prueba de potencia de carga y temperatura

El cargador es uno de carga rápida de 65 W compatible con el protocolo PD. La batería del ventilador estaba al 59 % y la potencia de carga medida fue de unos 17,5 W, con una tensión solicitada de 9 V.

A continuación se muestra la imagen térmica de la cara frontal de la placa de circuito tras diez minutos de carga. La temperatura ambiente era de unos 26 ℃ y la temperatura del chip de carga era de unos 52,8 grados.

A continuación se muestra la imagen térmica de la cara frontal de la placa de circuito tras diez minutos de funcionamiento del ventilador al 100 %. La temperatura ambiente era de unos 26 ℃ y la temperatura del chip elevador de tensión que alimenta el motor era de unos 44,2 grados.

Prueba de velocidad de giro

Utilicé un tacómetro láser TA500A de Teslong para medir la velocidad del ventilador. Primero hay que pegar una etiqueta reflectante en las aspas.

Velocidad del nivel 1 al 10 %: 1211 RPM. (RPM: revoluciones por minuto)

Velocidad del nivel 2 al 35 %: 2390 rpm.

Velocidad del nivel 3 al 70 %: 4173 rpm.

Velocidad del nivel 4 al 100 %: 4893 rpm.

Prueba de potencia del motor

Los datos de la siguiente tabla proceden de la conexión Bluetooth del ventilador con el miniprograma complementario. (Medí la tensión entre los extremos de la resistencia de muestreo de corriente del motor del ventilador con el multímetro en escala de milivoltios y dividí por el valor de la resistencia para obtener la corriente; el error respecto al valor obtenido en el miniprograma no es grande. La tensión del motor también la medí con el multímetro y apenas difiere de la del miniprograma, así que he usado directamente los valores del miniprograma.)

Nivel Potencia del motor Tensión del motor
25 % 1,37 W 4,26 V
50 % 5,06 W 5,00 V
75 % 6,56 W 5,00 V
100 % 8,01 W 5,00 V
Turbo 12,52 W 5,90 V

La alimentación del motor se realiza mediante un DC-DC elevador. Por debajo del nivel 50 %, la alimentación del motor es de 4,2 V; en el nivel 50 % y superiores, es de 5 V; en el modo Turbo, es de 5,9 V.

Prueba de salida de carga rápida

A continuación usé un probador de carga rápida RK-X3 Pro y un detector WITRN C5 para comprobar qué protocolos de carga rápida admite la salida del puerto C del ventilador. Admite los protocolos PD22W, SCP25W, QC, FCP, AFC, etc.

Carga del Huawei Pura70Pro+ desde el puerto C del ventilador. La potencia de carga ronda los 15 W, el protocolo solicitado es PD3.0 de 18 W y la tensión solicitada es de 9 V.

Miniprograma complementario

El miniprograma complementario se divide en cuatro páginas: control, viento natural, alimentación y ajustes.

En la tarjeta superior de la página de control se pueden configurar 4 parámetros visibles. Los datos que pueden mostrarse incluyen PWM, apagado temporizado, nivel de batería, tensión de batería, corriente de batería, potencia de batería, capacidad configurada de batería, temperatura de la placa base (este modelo parece no ser compatible; el dato de temperatura muestra 0), estado de carga/descarga, tensión VBUS, corriente VBUS, potencia VBUS, temperatura del chip de carga, corriente del motor, tensión de alimentación del motor, potencia del motor, estado del motor, etc.

Permite controlar el nivel del ventilador o ajustar el nivel por porcentaje, configurar el apagado temporizado, el brillo del display numérico, etc.

En la página de configuración de viento natural se puede ajustar la curva del modo de viento natural.

La página de estado de alimentación muestra toda la información relacionada con la energía, como tensión, corriente y potencia. Permite configurar la capacidad de la batería (para que el medidor Coulomb calcule el porcentaje restante de batería) y ajustar la configuración relacionada con la carga rápida (se pueden activar o desactivar algunos protocolos de carga rápida y configurar las tensiones solicitadas o de salida de dichos protocolos).

Nota: parece haber un fallo en el firmware o en el miniprograma配套. Al recibir el nuevo dispositivo, la salida de carga rápida presentaba problemas de compatibilidad (en mis pruebas, los únicos dispositivos que podían activar la carga rápida eran el Huawei Mate70Pro+ y el Pura70Pro+; el vivo X100 y muchos otros dispositivos no podían activar la salida de carga de este ventilador, y al usar el medidor Weijian CC para detectar los protocolos de carga rápida no se obtenía ningún resultado). Aunque se activara el modo de compatibilidad completo en la configuración de carga rápida de la página de alimentación del miniprograma, el problema seguía igual. Pero, al cambiar primero al modo experto y buscar “Rol Type-C”, cambiar “Only Sink” por “DRP”, se restableció el funcionamiento normal y ya podía detectar correctamente los protocolos de carga rápida.

Página de configuración: se pueden ajustar los porcentajes de velocidad para cada nivel y actualizar el firmware.

Desmontaje

Retira los 6 tornillos de cruz de la parte trasera del ventilador (4 exteriores y 2 en el compartimento de la batería; en uno de los agujeros de tornillo del compartimento hay una etiqueta antiaperturas) y podrás desmontar el panel frontal del ventilador. El motor tiene 4 grupos de bobinas estatóricas; debería ser un BLDC bifásico (motor de corriente continua sin escobillas), aunque también podría ser un BLDC monofásico. Para saber exactamente cuál es, habría que desmontar el rotor y comprobar el cableado de la placa de control del motor y los devanados de las bobinas. El cableado de la placa principal al motor es de 3 pines.

Visto desde el lateral del motor, la parte inferior del motor incorpora un circuito de control. Este motor, al igual que los motores sin escobillas de los ventiladores de refrigeración, lleva el circuito de control integrado; pero, estrictamente hablando, el método de accionamiento es distinto: los ventiladores de refrigeración comunes suelen usar conmutación de seis pasos con onda cuadrada/trapezoidal, mientras que este modelo, según las especificaciones, usa accionamiento por onda sinusoidal, lo que lo sitúa un escalón por encima. Este modelo tiene 4 grupos de bobinas. La promoción oficial habla de un «motor de CC sin escobillas de onda sinusoidal», es decir, que la forma de onda de accionamiento es sinusoidal, o sea, modulación SPWM. Para verificarlo habría que desmontar el motor y medir la forma de onda de la corriente de fase con un osciloscopio.

(Aquí hay un punto contradictorio: el accionamiento sinusoidal suele usarse en motores trifásicos, y las bobinas de un motor trifásico siempre son múltiplos de 3; este solo tiene 4 bobinas, más parecido a un motor bifásico o monofásico de cuatro polos. Sin embargo, un motor bifásico también puede accionarse con dos ondas sinusoidales desfasadas 90° y obtener igualmente un par suave, así que «4 bobinas + onda sinusoidal» no es ilógico. Pero cuántas fases tiene realmente y si es una sinusoidal auténtica solo pueden confirmarlo las mediciones de forma de onda con osciloscopio. Como aún voy a seguir usando este ventilador, no lo desmontaré más.)

Ventajas del motor de CC sin escobillas con accionamiento sinusoidal frente a otros motores sin escobillas comunes:

  • Par más suave y menos vibración: la corriente sinusoidal está en fase con la fuerza contraelectromotriz; el par es continuo, sin saltos, y el funcionamiento es más estable.
  • Menos ruido: al no haber cambios bruscos de corriente de alta frecuencia ni armónicos propios de la conmutación por onda cuadrada, el ruido electromagnético se reduce notablemente, algo especialmente importante en un ventilador portátil.
  • Mayor eficiencia y menos calentamiento: se reducen las pérdidas por armónicos y, con la misma potencia de salida, la elevación de temperatura es menor.
  • Buen rendimiento a baja velocidad: la velocidad en niveles bajos es estable y sin vibraciones, ideal para funcionamiento silencioso.
  • Ajuste de velocidad más fino: junto con PWM y regulación de voltaje mediante elevador, puede lograr un control casi continuo.
  • Coste: el algoritmo de control es más complejo y la placa de control cuesta más.

La batería incluida es una celda cilíndrica de ion de litio ternaria INR21700-48 de Jixin Technology (JOINSUN), con el código de modelo 48C (tipo digital/almacenamiento de energía). Tiene una capacidad nominal de 4800 mAh, tensión nominal de 3,6 V y energía de 17,3 Wh. Es de formato 21700 (unos 21 mm de diámetro y 70 mm de altura; en medición real, 21,7 × 70,8 mm). La carcasa lleva impresa la marca de certificación obligatoria China 3C (CCC).

Parámetros principales de la JOINSUN INR21700-48C (verificados en la ficha técnica / web oficial):

  • Material del cátodo: NCM 811 (NMC) ternario puro: litio ternario.
  • Capacidad: nominal 4800 mAh (mínima 4700 mAh); tensión nominal 3,6 V, energía 17,28 Wh (≈17,3 Wh).
  • Especificaciones de carga: tensión máxima de carga 4,2 V, corriente de carga 0,5C (2,4 A), máxima 1C; corte de descarga a 2,5 V.
  • Tasa de descarga (tipo digital 48C): continua 2C (9,6 A), pulsos máximos 4C (aprox. 19,2 A).
  • Resistencia interna: ≤22 mΩ; peso: aprox. 69~71 g.
  • Vida útil por ciclos: con 80% DoD a 25 ℃, descarga 2C ≥400 ciclos, descarga 1C ≥500 ciclos.
  • Certificaciones: UL / FCC / CE / RoHS / IEC / CB / CCC (3C) / PSE / UN38.3 / MSDS.
  • Uso previsto: la web oficial lo lista expresamente para ventiladores portátiles, power banks, pequeños electrodomésticos, cepillos eléctricos / pistolas de masaje y otros productos digitales 3C.

Tras retirar la placa principal, se ven en la parte posterior los contactos del portapilas insertados y soldados. En el centro del PCB hay una serigrafía con el texto WITRN. También hay varias zonas con máscara de soldadura abierta, usadas para disipar el calor del chip de carga rápida y del chip elevador.

La placa usa acabado ENIG (un proceso más caro que HASL; sus ventajas son buena planitud superficial, resistencia a la oxidación y a la corrosión, estabilidad química de la capa de oro, menor riesgo de oxidación durante el almacenamiento que afecte a la soldabilidad, larga vida útil, mayor rendimiento de soldadura y mejor fiabilidad de contacto).

En la esquina inferior derecha de la placa hay además un condensador sólido de 220 μF / 25 V, conectado en paralelo al lado de entrada del puerto C, para almacenamiento de energía y filtrado.

Debajo, en la zona del compartimento de la batería, hay una lámina de aluminio para disipación térmica. Sobre ella hay dos almohadillas térmicas, correspondientes a las zonas de la placa donde están el chip de carga rápida y el chip elevador, de modo que el calor de los chips se reparta por toda la lámina de aluminio.

En los pads insertados del tubo digital y el LED hay residuos de fundente. Parece que todos los componentes insertados de esta placa se soldaron después a mano y que no se limpiaron los residuos de fundente.

Los residuos de fundente pueden causar: una reducción de la resistencia de aislamiento superficial tras absorber humedad en ambientes húmedos, lo que provoca corrientes de fuga entre pads adyacentes. Si se usa un fundente con componentes activos (halógenos / ácidos orgánicos), los residuos a largo plazo también pueden corroer las soldaduras y las pistas de cobre. En casos extremos, bajo la acción conjunta de tensión de polarización y humedad, puede producirse migración electroquímica (ECM): crecen dendritas metálicas entre pads y acaban provocando cortocircuitos. Además, los residuos pegajosos atraen polvo, lo que aumenta aún más el riesgo de fuga.

No obstante, hay que aclarar dos puntos de forma objetiva: primero, las placas de producción actuales suelen usar fundente sin limpieza (no-clean), cuyos residuos son inertes y básicamente no conductores; no limpiar tras la soldadura es una práctica habitual en la industria y no constituye un defecto de proceso. Segundo, estos residuos están cerca de los pads de control del tubo digital y del LED, donde las tensiones de señal son bajas y la impedancia de accionamiento también lo es; incluso si hubiera una ligera corriente de fuga, no afectaría al funcionamiento. Por tanto, estos residuos son más un problema estético que un riesgo real, un detalle menor que puede limpiarse fácilmente (con limpiador de placas o alcohol anhidro), pero que no merece demasiada crítica.

En el lado izquierdo de la parte posterior de la placa principal hay dos supercondensadores de 1 F / 2,7 V. Los dos condensadores están conectados en serie y luego en paralelo a los bornes de la batería.

En la parte frontal de la placa principal, en la esquina superior derecha figura el modelo W96 Pro; en la parte inferior derecha, la versión V1.8; debajo de la interfaz Type-C aparece la marca 18W (zona con máscara de soldadura abierta). En el centro de la placa está el tubo digital; debajo del tubo figura WITRN (zona con máscara de soldadura abierta). El componente azul más abajo debería ser una antena cerámica SMD para la antena Bluetooth del controlador principal.

El conector del motor del ventilador debería ser un PH2.0-3P. El orden de los cables, de izquierda a derecha (de izquierda a derecha en la imagen), es: línea de control PWM, negativo de alimentación del motor y positivo de alimentación.

Primero veamos el circuito de carga. El chip de gestión de alimentación de carga es el SW6206, un SoC bidireccional de carga rápida multiprotocolo para power banks de Zhuhai ISmartWare. No es la solución IP5353 de Injoinic, más común. El SW6206 tiene un encapsulado más grande (QFN48 de 6 × 6 mm) y una integración mayor: un solo chip se encarga de la entrada de carga rápida USB-C, la carga de alta corriente de la batería de litio y la medición de capacidad.

Parámetros principales del SW6206 (generados por IA):

  • Función principal: SoC bidireccional multiprotocolo de carga rápida para power banks, con carga conmutada de 5 A de alta eficiencia integrada (96% de eficiencia), salida elevadora síncrona de 22,5 W (95% de eficiencia), medidor de batería (coulombímetro integrado + ADC de 12 bits), controlador LED y lógica Type-C (try.SRC).
  • Carga y descarga: corriente de carga máxima de 5 A; compatible con baterías de 4,2 / 4,35 / 4,4 / 4,5 V; incluye control térmico NTC / JEITA (reducción de corriente a baja temperatura, reducción de tensión a alta temperatura y apagado por sobrecalentamiento; en el circuito real parece que no se ha colocado una resistencia NTC). Frecuencia de conmutación de 400 kHz; solo necesita una bobina de 2,2 µH.
  • Protocolos de carga rápida: entrada PD3.0 / 2.0, AFC, FCP, SCP, PE; salida PPS / PD / QC4+ / QC3 / QC2 / AFC / FCP / SCP / PE2 / SFCP.
  • Interfaz: I2C; controladores de puerta para MOSFET externos GATEA / B / C / L.

Debajo del SW6206 está la bobina correspondiente. Junto con los MOSFET integrados del chip de carga, forma un circuito elevador-reductor: en modo de carga funciona como Buck (reductor) y, al usar la salida del puerto C, como Boost (elevador). El modelo de la bobina es EPC1050-2R2, una bobina integrada de la serie EPC de Shenzhen Sntengwei.

Parámetros principales del EPC1050-2R2:

  • Modelo: STWEPC1050-2R2MT
  • Inductancia: 2,2 μH ±20%
  • Resistencia de corriente continua (DCR): 5 mΩ
  • Corriente nominal (Idc): 22 A
  • Corriente de saturación (Isat): 30 A

La corriente máxima de este circuito de carga es de unos 5 A. La bobina usada tiene una corriente nominal de 22 A, más de 4 veces superior, así que deja bastante margen. Es buen material.

Los 5~12 V que entran por USB-C pasan primero por un C004N-B (MOS de canal N, cuya puerta está conectada al pin GATEC del SW6206), que actúa como interrupto de ruta de alimentación, y luego entran en el circuito de carga.

Encima del SW6206 hay una resistencia con serigrafía R005. Es una resistencia de muestreo de corriente de 5 mΩ, probablemente encapsulada en 2512, usada para medir la corriente de carga / descarga.

El controlador principal se conecta al SW6206 mediante interfaz I2C, desde la que puede leer datos relacionados con carga y descarga, y también configurar este chip de gestión de alimentación.

El chip situado a la izquierda debajo del tubo digital es el MCU principal. El modelo es CH592F, un MCU inalámbrico BLE 5.4 de Nanjing WCH con núcleo RISC-V.

Parámetros principales del CH592F (generados por IA):

  • Núcleo Qingke RISC-V4C de 32 bits, frecuencia máxima de 80 MHz, Flash de 512 KB (compatible con actualización OTA inalámbrica), SRAM de 26 KB, 20 GPIO.
  • Transceptor de 2,4 GHz integrado, BLE 5.4, sensibilidad de recepción −95 dBm y potencia de transmisión programable de +4,5 dBm.
  • Controlador de LCD segmentado (la pantalla digital es controlada directamente por los pines del MCU principal), múltiples PWM, 12 ADC, RTC, USB 2.0.
  • DC-DC integrado; corriente en reposo de solo 0,3~2,5 µA (correspondiente al «modo de espera Bluetooth de 10 días» oficial).
  • Encapsulado QFN28.

El MCU principal se encarga de: conexión Bluetooth, pantalla digital (nivel 0~100 / porcentaje de batería), botones, lógica de viento natural / temporizador / Turbo, envío de PWM a la placa de control del motor, lectura de batería y muestreo de dos rutas de corriente y tensión, etc.

Debajo del chip principal está el cristal de reloj del MCU, un cristal pasivo de 32 MHz de YXC.

Encima del tubo digital está el circuito de alimentación del motor. Es un circuito elevador Boost; el chip elevador es el HT7166. La tensión de salida y la habilitación de este chip están controladas por el MCU principal. La salida elevadora alimenta directamente el motor. El elevador solo se activa cuando se enciende el ventilador. Cuando la velocidad está por debajo del 50%, la salida del elevador es de 4,2 V; por encima del 50%, de 5 V; en modo Turbo, de 5,9 V.

Parámetros principales del HT7166 (generados por IA):

  • Convertidor elevador síncrono totalmente integrado de 13 V / 10 A de Heroic, ESOP-8-PP, con MOSFET de potencia de 16 mΩ y rectificador síncrono de 23 mΩ integrados (no necesita MOSFET de potencia externo).
  • VIN 2,7~13 V, frecuencia de conmutación de unos 600 kHz, arranque suave de 4 ms, límite de corriente de pico de 10 A.
  • Pin EN de habilitación: apagado <0,4 V, funcionamiento >1,5 V, corriente de apagado de aprox. 1 µA.
  • Protección: sobretensión de salida de 14,2 V, UVLO (VIN 2,4 V), apagado térmico; PFM en carga ligera para mejorar la eficiencia.

El circuito del conector del motor y del negativo de la batería es el siguiente:

En el negativo del conector del motor hay una resistencia de muestreo de corriente R003 de 3 mΩ en serie. Tras amplificarse mediante un amplificador operacional con serigrafía 180A3, la señal llega al ADC del MCU principal.

El negativo de la batería pasa por el circuito de protección y luego por una resistencia de muestreo de corriente R001 de 1 mΩ en serie. Después de amplificarse mediante un operacional con serigrafía 181A3, la señal llega al ADC del MCU principal. (El coulombímetro probablemente usa la integración de corriente medida con esta resistencia de muestreo y se implementa por software en el MCU principal.)

INA180A3: amplificador de detección de corriente unidireccional de 26 V de Texas Instruments (TI), encapsulado SOT-23-5, ganancia fija de 100 V/V.

  • Rango de entrada en modo común: −0,2 V ~ +26 V (puede muestrear por lado alto o bajo, sin estar limitado por la alimentación).
  • Ancho de banda de aprox. 150 kHz, tensión de offset ≤±150 µV, deriva térmica del offset ≤1 µV/℃, error de ganancia ≤±1%.
  • Alimentación 2,7~5,5 V, corriente de reposo ≤260 µA, temperatura de funcionamiento −40~+125 ℃.

INA181A3: amplificador de detección de corriente bidireccional de 26 V de Texas Instruments (TI), encapsulado SOT-23-6, ganancia fija de 100 V/V, con pin REF de referencia para distinguir la dirección de carga y descarga.

  • Rango de entrada en modo común: −0,2 V ~ +26 V; ancho de banda de aprox. 150 kHz, tensión de offset ≤±150 µV, error de ganancia ≤±1%.
  • Alimentación 2,7~5,5 V, corriente de reposo ≤260 µA, temperatura de funcionamiento −40~+125 ℃.
  • Tras conectar el pin REF a un potencial de referencia, una salida por encima o por debajo de la referencia corresponde respectivamente a corriente de descarga / carga.

Nota: la serigrafía oficial de TI para este chip no parece ser directamente el modelo, así que estos dos operacionales de la placa podrían ser sustitutos de fabricación china.

Arriba a la derecha del chip 181A3 hay además un chip de referencia de tensión modelo TL432. Sirve para proporcionar una referencia de tensión al 181A3, de modo que la medición bidireccional de la corriente de la batería tenga un «punto cero» estable (potencial del pin REF), y así la dirección de carga o descarga pueda distinguirse tomando esa referencia como límite.

Parámetros del TL432 (generados por IA):

  • Función principal: referencia de derivación ajustable de precisión de tres terminales (diodo Zener programable), con referencia de banda prohibida y amplificador de error integrados. La tensión de salida se ajusta mediante un divisor resistivo externo de dos resistencias, con rango continuo de 2,5 V ~ 36 V.
  • Precisión: por grados; comunes ±0,5% (grado B), ±1% (grado A), ±2% (grado estándar).
  • Corriente de salida: 1 mA ~ 100 mA (cuando se usa como regulador en paralelo / fuente de referencia).
  • Coeficiente térmico: aprox. 30 ppm/℃ (algunos fabricantes indican 50 ppm/℃); una baja deriva térmica garantiza estabilidad de la referencia.
  • Impedancia dinámica: típica de unos 0,2 Ω.
  • Encapsulado: SOT-23-3 / SOT-23-5 / TO-92, etc. Modelos compatibles: KA432, LM431, AS431, etc.
  • Función: el TL432 genera una tensión estable (por ejemplo, usando dos resistencias para dividir 3,3 V y obtener un punto medio de 1,65 V) y la envía al pin REF del INA181A3, de modo que la salida del amplificador se sitúe en el punto medio cuando la «corriente es cero»: durante la carga, la salida queda por encima de la referencia; durante la descarga, por debajo. El ADC principal puede distinguirla simplemente leyéndola.

En la esquina superior izquierda de la placa de circuito hay un NMOS con la marca 300N03; sus parámetros deberían ser 30 V y 30 A. Supongo que su función es controlar la carga y descarga del supercondensador, evitando que, al instalar la batería, este se cargue directamente y se produzca una corriente instantánea muy alta que provoque chispas.

El circuito de protección de la batería de litio está a la derecha del polo negativo de la batería y utiliza un esquema de “IC de protección DW01A + varios MOS de alta corriente”.

Especificaciones del DW01A (generadas por IA):

  • Función principal: IC de protección para una celda de ion de litio/polímero de litio; detecta el voltaje de la batería y la corriente en el pin CS, y controla dos N-MOS externos para cortar los circuitos de carga/descarga.
  • Protección contra sobrecarga: 4,3 V ±50 mV (algunos fabricantes lo indican como 4,28 V), voltaje de liberación 4,1 V, retardo de unos 100 ms.
  • Protección contra descarga profunda: 2,4 V ±75 mV, voltaje de liberación 3,0 V, retardo de unos 50 ms.
  • Protección contra sobrecorriente: umbral de detección en el pin CS de 0,15 V (normalmente el punto de muestreo se coloca directamente en el MOS, aprovechando la caída de tensión generada por la resistencia interna del MOS); sobrecorriente de carga −0,15 V, retardo de unos 7~10 ms.
  • Protección contra cortocircuito: umbral de unos 1,0~1,35 V, retardo de solo 300~600 µs.
  • Carga de batería a 0 V: compatible (puede reactivarse después de una descarga profunda).
  • Corriente estática: unos 3~6 µA; en modo de bajo consumo, unos 0,7 µA.
  • Encapsulado: SOT-23-6 (también existen variantes como SOP-8); hay numerosos modelos compatibles fabricados en China (Fullman, Changxin, etc.).

Especificaciones del SJM 18N035 (generadas por IA):

  • Tipo: MOSFET de potencia de canal N en modo de enriquecimiento.
  • Tensión máxima: VDS ≈ 30 V.
  • Corriente: ID ≈ 18 A.

A la izquierda del polo negativo de la batería también hay un chip de 6 patas con la marca 2604, pero no encontré documentación; no sé para qué sirve. Supongo que también está relacionado con la protección de la batería. El mini ventilador Gongtian F95D que desmonté la vez pasada también tenía este chip.

A la derecha del DW01A también hay un chip de 6 patas con la marca M2B, pero no encontré documentación; no sé para qué sirve.

Formas de onda de control del motor en diferentes niveles

Usé un osciloscopio DHO914S para medir la forma de onda en el pin de control PWM del motor. Con una velocidad del viento del 25 %, la frecuencia PWM medida fue de 19,6 kHz y el ciclo de trabajo, del 63,1 %.

Con una velocidad del viento del 50 %, la frecuencia PWM medida fue de 19,6 kHz y el ciclo de trabajo, del 74,9 %.

Con una velocidad del viento del 75 %, la frecuencia PWM medida fue de 19,6 kHz y el ciclo de trabajo, del 87,8 %.

Con una velocidad del viento del 100 %, el ciclo de trabajo es del 100 %, es decir, permanece constantemente encendido.

Resumen

  • Los componentes del circuito son buenos y se ha dejado bastante margen de diseño.
  • El miniprograma complementario tiene funciones completas y permite consultar bastantes datos.
  • La potencia de carga de 18 W es bastante buena; también puede usarse como cargador para otros dispositivos.
  • La velocidad y el caudal de aire son buenos. En el nivel más alto, el ruido es considerable; en el segundo nivel, al 35 %, la velocidad del viento y el ruido están bastante equilibrados.
  • La velocidad del viento en el nivel más alto es bastante alta; si el ventilador no se mantiene estable, se cae.
  • En el segundo nivel, al 35 %, la autonomía es de unas 8 horas; la duración de la batería está bien.

Lecturas recomendadas

Versión en inglés del artículo: https://blog.zeruns.top/archives/99.html