Đánh giá và phân tích tháo rời quạt mini Weijian W96Pro

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

Đánh giá và phân tích tháo rời quạt cầm tay nhỏ Weijian (WITRN) W96Pro, kèm phân tích mạch.

Gần đây mình mới mua một chiếc quạt nhỏ, có thể kết nối và điều khiển qua Bluetooth, điều chỉnh tốc độ theo phần trăm, sạc nhanh 18W, pin 4800mAh (21700), cổng C hỗ trợ input/output nên cũng có thể dùng như sạc dự phòng. Bài này mình sẽ tháo ra xem và phân tích mạch.

Phân tích tháo rời quạt nhỏ Gongtian F95D: https://blog.zeruns.com/archives/953.html

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

Video tháo rời:

Thông số sản phẩm

  • Tên sản phẩm: Quạt thông minh có thể tùy chỉnh bằng phần mềm SDF
  • Model sản phẩm: W96Pro
  • Loại động cơ: Động cơ BLDC DC sóng sin
  • Công suất điều khiển động cơ: 10W (đầu ra đỉnh 12W)
  • Thông số pin: Pin lithium 21700
  • Loại pin được hỗ trợ: Pin lithium 3,6V (đầy khoảng 4,2V)
  • Công suất đầu vào: Tối đa 18W
  • Điện áp đầu vào: DC 5~12V
  • Dòng điện đầu vào: 1,5A@12V, 2A@9V, 3A@5V
  • Giao thức sạc nhanh đầu vào: PD, QC, FCP, AFC, DCP
  • Kích thước thân máy: 150x110x40mm

Địa chỉ mua: https://s.click.taobao.com/RYC0Mkj

Hình ảnh bên ngoài quạt

Hình mặt trước và mặt sau của quạt, mặt trước có hai nút:

  • Bên trái là nút -: Khi màn hình tắt, nhấn một lần sẽ hiển thị phần trăm pin, sau đó hiển thị mức 0; khi quạt đang chạy, nhấn một lần là giảm tốc độ; nhấn giữ để giảm tốc độ theo từng bước 1%; khi quạt đang chạy, nhấn đúp để cài đặt hẹn giờ tắt, nhấn đúp lần nữa để chuyển đổi thời gian hẹn giờ.
  • Bên phải là nút +: Khi màn hình tắt, nhấn một lần sẽ bật máy và vào mức 1 (10%), nhấn tiếp là tăng tốc độ (các mức mặc định lần lượt là 10%, 35%, 70%, 100%, có thể dùng phần mềm đi kèm để chỉnh phần trăm của bốn mức này); nhấn giữ để tăng tốc độ theo từng bước 1%; nhấn đúp để bật chế độ gió tự nhiên.

Ở giữa có đèn báo kết nối Bluetooth (đèn xanh lam) và màn hình số (đèn trắng). Màn hình số có 3 chữ số, chữ số đầu tiên bên trái chỉ có thể hiển thị số 1. Ngoài cùng bên phải của màn hình số còn có biểu tượng tia chớp (sáng đèn xanh khi đang sạc) và ký hiệu %.

Hình mặt sau của quạt, ở giữa có dán nhãn, in thông số bằng tiếng Trung và tiếng Anh:

  • W96 Pro
  • INPUT VOLTAGE: 5-12V
  • 输入电压: 5-12V 输入电流: 2A
  • INPUT CURRENT: 2A
  • 在设备工作时，请勿将手指或其他任何物件伸入设备内部，防止造成伤害
  • Do not put your finger or any other objects into the device to prevent injury and break down the device.

Phía dưới mặt sau là khoang pin, hỗ trợ pin lithium ternary loại 21700.

Bên phải quạt có cổng sạc Type-C. Cổng C này là cổng hai chiều, cũng có thể dùng quạt như sạc dự phòng. Trên lỗ vít trong khoang pin có tem chống tháo, ghi là xé sẽ vô hiệu.

Phía dưới quạt còn có một khe ren 1/4 inch, có thể gắn quạt vào chân máy ba chân. Quạt còn có hai miếng chống trượt (mua quạt được tặng hai miếng chống trượt, tự dán, mình đã dán vào mặt dưới).

Khi quạt chạy hết tốc độ, nếu đặt đứng sẽ không vững và bị đổ. Nếu không dùng chân máy ba chân thì nên dán miếng chống trượt vào cạnh bên của quạt rồi đặt nghiêng.

Kiểm tra công suất sạc và tình trạng tỏa nhiệt

Củ sạc là củ sạc nhanh 65W, hỗ trợ giao thức sạc nhanh PD. Pin quạt còn 59%, công suất sạc đo thực tế khoảng 17,5W, điện áp yêu cầu là 9V.

Hình ảnh nhiệt mặt trước của mạch sau 10 phút sạc như dưới đây, nhiệt độ môi trường khoảng 26℃, nhiệt độ chip sạc khoảng 52,8 độ.

Hình ảnh nhiệt mặt trước của mạch sau khi bật quạt ở mức 100% trong 10 phút như dưới đây, nhiệt độ môi trường khoảng 26℃, nhiệt độ chip tăng áp cấp nguồn cho động cơ khoảng 44,2 độ.

Kiểm tra tốc độ quay

Dùng máy đo tốc độ quay bằng laser Tes ANS TA500A để đo tốc độ quay của quạt; trước tiên cần dán giấy phản quang lên cánh quạt.

Mức 1 10% tốc độ quay 1211 RPM. (RPM: số vòng quay mỗi phút)

Mức 2 35% tốc độ quay 2390 vòng/phút.

Mức 3 70% tốc độ quay 4173 vòng/phút.

Mức 4 100% tốc độ quay 4893 vòng/phút.

Kiểm tra công suất động cơ

Dữ liệu trong bảng dưới đây lấy từ mini app đi kèm qua kết nối Bluetooth với quạt. (Dùng thang mV của đồng hồ vạn năng đo điện áp hai đầu điện trở lấy mẫu dòng của động cơ quạt rồi chia cho giá trị điện trở để ra dòng điện; sai số so với giá trị lấy được trong mini app không lớn. Điện áp động cơ cũng được đo bằng đồng hồ vạn năng và không khác nhiều so với trên mini app, nên mình dùng trực tiếp số liệu trên mini app.)

Mức Công suất động cơ Điện áp động cơ
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

Nguồn cấp cho động cơ là một mạch tăng áp DCDC. Ở dưới mức 50%, nguồn cấp cho động cơ đều là 4,2V; từ mức 50% trở lên đều là 5V; mức Turbo là 5,9V.

Kiểm tra đầu ra sạc nhanh

Dưới đây mình dùng đồng hồ kiểm tra sạc nhanh RK-X3 Pro và máy đo WITRN C5 để kiểm tra các giao thức sạc nhanh mà cổng C của quạt hỗ trợ khi xuất điện. Thiết bị hỗ trợ các giao thức PD22W, SCP25W, QC, FCP, AFC, v.v.

Dùng cổng C của quạt để sạc cho Huawei Pura70Pro+, công suất sạc khoảng 15W, giao thức yêu cầu là PD3.0 18W, điện áp yêu cầu 9V.

Mini app đi kèm

Mini app đi kèm gồm bốn trang, lần lượt là Điều khiển, Gió tự nhiên, Nguồn, Cài đặt.

Thẻ ở đầu trang Điều khiển có thể thiết lập 4 thông số hiển thị. Các dữ liệu có thể chọn hiển thị gồm PWM, hẹn giờ tắt, dung lượng pin, điện áp pin, dòng pin, công suất pin, dung lượng pin đã cấu hình, nhiệt độ bo mạch chủ (model này hình như không hỗ trợ, nhiệt độ hiển thị 0), trạng thái sạc/xả, điện áp VBUS, dòng VBUS, công suất VBUS, nhiệt độ chip sạc, dòng động cơ, điện áp cấp cho động cơ, công suất động cơ, trạng thái động cơ, v.v.

Có thể điều khiển mức của quạt hoặc điều chỉnh mức quạt theo phần trăm, đặt hẹn giờ tắt và độ sáng màn hình số, v.v.

Trang cấu hình gió tự nhiên có thể thiết lập đường cong cho chế độ gió tự nhiên.

Trang trạng thái nguồn hiển thị các thông tin khác nhau về nguồn, như điện áp, dòng điện, công suất, v.v.; có thể cấu hình dung lượng pin (dùng cho đồng hồ Coulomb để tính phần trăm pin còn lại), đồng thời có thể thiết lập các cấu hình liên quan đến sạc nhanh (có thể bật hoặc tắt một số giao thức sạc nhanh, có thể đặt điện áp yêu cầu hoặc xuất của giao thức sạc nhanh).

Lưu ý: Phần firmware hoặc mini app đi kèm có vẻ tồn tại lỗi. Khi thiết bị mới về tay, đầu ra sạc nhanh gặp vấn đề tương thích (các thiết bị trong tay tôi có thể kích hoạt sạc nhanh chỉ có Huawei Mate70Pro+ và Pura70Pro+, vivo X100 cùng rất nhiều thiết bị khác đều không thể kích hoạt đầu ra sạc của quạt này; dùng đồng hồ kiểm tra giao thức sạc nhanh Weijian CC để dò thì cũng không thấy kết quả hỗ trợ giao thức sạc nhanh). Ngay cả khi vào mục cấu hình sạc nhanh trên trang nguồn của mini app rồi bật toàn bộ chế độ tương thích, vấn đề vẫn vậy, nhưng sau khi chuyển sang chế độ chuyên gia, tìm đến mục Type-C角色 và đổi Only Sink thành DRP thì mọi thứ trở lại bình thường, có thể dò được đầy đủ các giao thức sạc nhanh.

Trang cài đặt, có thể đặt tỷ lệ phần trăm tốc độ quay cho từng nấc, có thể nâng cấp firmware.

Tháo máy

Chỉ cần tháo 6 con vít bốn cạnh ở mặt sau của quạt (4 con bên ngoài, 2 con trong khoang pin; một trong các lỗ vít trong khoang pin có tem chống tháo) là có thể gỡ mặt trước của quạt. Trên mô-tơ có 4 cụm cuộn dây stator, khả năng là BLDC hai pha (mô-tơ DC không chổi than), cũng có thể là BLDC một pha. Cụ thể là loại nào thì phải tháo roto ra, xem board điều khiển mô-tơ và đường đi của các cuộn dây; dây từ board chính đến mô-tơ là loại 3P.

Nhìn từ cạnh bên, phía dưới mô-tơ này có mạch điều khiển. Mô-tơ này giống mô-tơ không chổi than dùng trong quạt tản nhiệt ở chỗ tự tích hợp mạch điều khiển, nhưng nói nghiêm ngặt thì cách điều khiển khác nhau: quạt tản nhiệt thông thường hầu hết dùng đổi chiều sáu bước dạng sóng vuông/sóng hình thang, còn chiếc này được ghi là điều khiển sóng sin, thuộc phân khúc cao hơn. Chiếc này có 4 nhóm cuộn dây. Quảng cáo chính thức ghi là “mô-tơ DC không chổi than sóng sin”, nghĩa là dạng sóng điều khiển dùng sóng sin, tức điều chế SPWM. Muốn xác minh thì phải tháo mô-tơ ra rồi dùng máy hiện sóng đo dạng sóng dòng điện pha.

(Ở đây có một điểm mâu thuẫn: điều khiển sóng sin thường dùng cho mô-tơ ba pha, mà số cuộn dây của mô-tơ ba pha đều là bội số của 3; chiếc này chỉ có 4 cuộn dây, gần với mô-tơ hai pha hoặc mô-tơ một pha bốn cực hơn. Tuy vậy, mô-tơ hai pha cũng có thể được điều khiển bằng hai đường sóng sin lệch nhau 90° để tạo mô-men mượt mà, nên “4 cuộn dây + sóng sin” không phải là không hợp lý. Nhưng rốt cuộc là mấy pha và có thật sự là sóng sin hay không thì vẫn phải dùng máy hiện sóng đo dạng sóng để khẳng định. Vì chiếc quạt này tôi còn tiếp tục dùng nên sẽ không tháo thêm phần mô-tơ.)

Ưu điểm của mô-tơ DC không chổi than điều khiển sóng sin so với các mô-tơ không chổi than thông thường khác:

  • Mô-men mượt hơn, rung ít hơn: dòng điện hình sin đồng pha với sức phản điện động, mô-men liên tục không có bước nhảy, vận hành ổn định hơn
  • Ồn thấp hơn: không có sự biến đổi dòng điện tần số cao và sóng hài khi đổi chiều bằng sóng vuông, nên nhiễu điện từ giảm rõ rệt — đây là điểm quan trọng nhất với quạt cầm tay
  • Hiệu suất cao hơn, tỏa nhiệt ít hơn: tổn hao sóng hài giảm, độ tăng nhiệt thấp hơn ở cùng công suất đầu ra
  • Hiệu năng tốc độ thấp tốt: tốc độ ở nấc thấp ổn định, không rung giật, phù hợp vận hành yên tĩnh
  • Điều chỉnh tốc độ tinh hơn: kết hợp PWM + tăng áp điều chỉnh điện áp, có thể đạt gần như điều tốc vô cấp
  • Cái giá phải trả: thuật toán điều khiển phức tạp hơn, chi phí board điều khiển cao hơn

Pin đi kèm là cell lithium-ion ba nguyên liệu hình trụ INR21700-48 của Jixin Technology (JOINSUN), mã model 48C (loại kỹ thuật số/lưu trữ năng lượng), dung lượng danh định 4800mAh, điện áp danh định 3.6V, năng lượng 17.3Wh, kích thước chuẩn 21700 (đường kính khoảng 21mm, chiều cao khoảng 70mm; đo thực tế 21.7×70.8mm), vỏ ngoài có in biểu tượng chứng nhận bắt buộc CCC (3C) của Trung Quốc.

Thông số cốt lõi của JOINSUN INR21700-48C (kiểm tra theo datasheet/website chính thức):

  • Vật liệu cực dương: NCM 811 (NMC) ba nguyên liệu thuần — lithium-ion ba nguyên liệu
  • Dung lượng: danh định 4800mAh (tối thiểu 4700mAh); điện áp danh định 3.6V, năng lượng 17.28Wh (≈17.3Wh)
  • Thông số sạc: điện áp sạc tối đa 4.2V, dòng sạc 0.5C (2.4A), tối đa 1C; ngắt xả ở 2.5V
  • Tỷ lệ xả (loại kỹ thuật số 48C): liên tục 2C (9.6A), xung tối đa 4C (khoảng 19.2A)
  • Điện trở nội: ≤22mΩ; khối lượng: khoảng 69~71g
  • Tuổi thọ chu kỳ: ở DoD 80%@25℃, xả 2C ≥400 chu kỳ, xả 1C ≥500 chu kỳ
  • Chứng nhận: UL / FCC / CE / RoHS / IEC / CB / CCC(3C) / PSE / UN38.3 / MSDS
  • Định vị ứng dụng: Website chính thức ghi rõ dùng cho quạt cầm tay, sạc dự phòng, thiết bị gia dụng nhỏ, bàn chải điện/máy massage cơ… và các sản phẩm số 3C khác

Sau khi tháo board chính ra, có thể thấy mặt sau của board được hàn các tiếp điểm đế pin kiểu cắm xuyên lỗ; ở giữa PCB có ký hiệu in lụa WITRN; trên PCB còn có nhiều vùng mở lớp chống hàn, dùng để tản nhiệt cho chip sạc nhanh và chip tăng áp;

Board sử dụng công nghệ mạ vàng hóa học ENIG (chi phí cao hơn công nghệ phun thiếc; ưu điểm là: độ phẳng bề mặt tốt, chống oxy hóa, chống ăn mòn, lớp vàng có tính chất hóa học ổn định, không dễ bị oxy hóa sau thời gian lưu trữ như phun thiếc rồi ảnh hưởng đến khả năng hàn; thời hạn bảo quản dài, tỷ lệ hàn đạt cao, độ tin cậy tiếp xúc cũng tốt hơn);

Ở góc dưới bên phải của board còn có một tụ rắn 220μF/25V mắc song song ở phía đầu vào cổng C, dùng để trữ năng lượng và lọc;

Phía dưới vị trí khoang pin còn có một tấm nhôm dùng để tản nhiệt. Trên tấm nhôm dán hai miếng pad dẫn nhiệt, tương ứng với khu vực chip sạc nhanh và chip tăng áp trên board mạch, giúp trải nhiệt của chip ra toàn bộ tấm nhôm.

Khu vực chân hàn cắm xuyên lỗ của ống số LED và LED có tồn tại cặn flux. Board này có vẻ toàn bộ linh kiện cắm xuyên lỗ đều được hàn tay ở công đoạn sau, và chưa làm sạch cặn flux.

Cặn flux còn sót có thể gây ra: sau khi hút ẩm trong môi trường ẩm, điện trở cách điện bề mặt giảm, dẫn đến dòng rò giữa các pad liền kề; nếu dùng flux có thành phần hoạt tính (halogen/axit hữu cơ), cặn còn sót lâu dài còn có thể ăn mòn mối hàn và lớp đồng; trong trường hợp cực đoan, dưới tác động kết hợp của điện áp phân cực và hơi ẩm có thể xảy ra di cư điện hóa (ECM), mọc nhánh kim loại giữa các pad, cuối cùng dẫn đến đoản mạch. Ngoài ra, cặn còn sót bị dính dễ hút bụi, càng làm tăng nguy cơ rò điện.

Tuy nhiên, cần nói khách quan hai điểm: một là các board sản xuất hàng loạt hiện nay thường dùng flux không cần rửa (no-clean), phần còn sót của loại này có tính trơ, về cơ bản không dẫn điện, việc không rửa sau khi hàn vốn là thao tác thông thường trong ngành, không tính là lỗi quy trình; hai là hai vị trí cặn này nằm gần pad điều khiển ống số LED và LED, điện áp tín hiệu thấp, trở kháng điều khiển thấp, cho dù có dòng rò nhẹ cũng không ảnh hưởng đến hoạt động. Vì vậy, phần cặn này chủ yếu là vấn đề thẩm mỹ, rủi ro thực tế rất nhỏ, thuộc loại có thể tiện tay làm sạch (dùng dung dịch rửa board hoặc cồn khan) nhưng không cần quá khắt khe.

Ở bên trái mặt sau của board chính có hai tụ Farad 1F/2.7V; hai tụ này mắc nối tiếp rồi song song với hai đầu pin.

Mặt trước của board chính, góc trên bên phải in model W96 Pro, góc dưới bên phải in phiên bản V1.8, phía dưới cổng Type-C ghi 18W (vùng mở lớp chống hàn), ở giữa board là ống số LED, bên dưới ống số LED ghi WITRN (vùng mở lớp chống hàn), linh kiện màu xanh phía dưới nữa có lẽ là ăng-ten gốm dán, dùng làm ăng-ten Bluetooth cho vi điều khiển chính.

Đế mô-tơ của quạt có lẽ là PH2.0-3P; thứ tự dây từ trái sang phải (từ trái sang phải trong hình dưới) lần lượt là dây điều khiển PWM, cực âm cấp nguồn cho mô-tơ, cực dương cấp nguồn.

Trước hết hãy xem mạch sạc. Chip quản lý nguồn sạc là SW6206, một SoC pin sạc dự phòng sạc nhanh hai chiều đa giao thức do Zhuhai ISmartWare phát triển. Đây không phải là giải pháp IP5353 của Injoinic phổ biến hơn — SW6206 có封装 lớn hơn (QFN48 6×6mm), mức độ tích hợp cũng cao hơn; một chip duy nhất đã xử lý đầu vào sạc nhanh USB-C, sạc pin lithium dòng lớn và đo dung lượng.

Thông số cốt lõi của SW6206 (do AI tạo):

  • Chức năng chính: SoC pin sạc dự phòng sạc nhanh hai chiều đa giao thức, tích hợp sạc chuyển mạch 5A hiệu suất cao (hiệu suất 96%), đầu ra tăng áp đồng bộ 22.5W (hiệu suất 95%), đồng hồ đo pin (coulomb counter tích hợp + ADC 12bit), điều khiển LED, logic Type-C (try.SRC)
  • Sạc/xả: dòng sạc tối đa 5A, hỗ trợ pin 4.2/4.35/4.4/4.5V, có điều khiển nhiệt NTC/JEITA (giảm dòng khi nhiệt độ thấp, giảm áp khi nhiệt độ cao, ngắt khi quá nhiệt; trên mạch thực tế có vẻ không đặt điện trở NTC); tần số chuyển mạch 400kHz, chỉ cần cuộn cảm 2.2µH
  • Giao thức sạc nhanh: đầu vào PD3.0/2.0, AFC, FCP, SCP, PE; đầu ra PPS/PD/QC4+/QC3/QC2/AFC/FCP/SCP/PE2/SFCP
  • Giao tiếp: I2C; driver cổng cho MOS công suất bên ngoài GATEA/B/C/L

Bên dưới SW6206 là cuộn cảm đi kèm, cùng với MOS tích hợp sẵn trong chip sạc tạo thành mạch tăng/giảm áp. Khi sạc là chế độ Buck hạ áp, khi cổng C xuất điện là chế độ Boost tăng áp. Model cuộn cảm là EPC1050-2R2, cuộn cảm khối một thể dòng EPC của Shenzhen Sntengwei.

Thông số cốt lõi của EPC1050-2R2:

  • Model: STWEPC1050-2R2MT
  • Độ tự cảm: 2.2μH ±20%
  • Điện trở một chiều (DCR): 5mΩ
  • Dòng điện định mức (Idc): 22A
  • Dòng bão hòa (Isat): 30A

Mạch sạc này có dòng tối đa cũng chỉ khoảng 5A, nhưng cuộn cảm dùng ở đây có dòng định mức 22A, hơn 4 lần, biên dư để lại khá nhiều; linh kiện dùng khá tốt.

Nguồn 5-12V từ USB-C đi qua một C004N-B (MOS kênh N, cổng nối với chân GATEC của SW6206) để làm công tắc đường nguồn rồi mới vào mạch sạc.

Phía trên SW6206 còn có một điện trở có ký hiệu R005; đây là điện trở lấy mẫu dòng có giá trị 5mΩ,封装 có lẽ là 2512, dùng để lấy mẫu dòng sạc/xả.

Vi điều khiển chính kết nối với SW6206 qua giao tiếp I2C, có thể đọc các dữ liệu liên quan đến sạc/xả, cũng có thể cấu hình chip quản lý nguồn này.

Chip ở phía dưới bên trái của ống số LED là vi điều khiển chính MCU, model CH592F, một MCU không dây BLE 5.4 dùng nhân RISC-V của Nanjing WCH.

Thông số cốt lõi của CH592F (do AI tạo):

  • Nhân RISC-V4C 32 bit Qingke, tần số chính tối đa 80MHz, Flash 512KB (hỗ trợ nâng cấp không dây OTA), SRAM 26KB, 20 GPIO
  • Tích hợp bộ thu phát 2.4GHz, BLE 5.4, độ nhạy thu −95dBm, công suất phát có thể lập trình +4.5dBm
  • Điều khiển LCD phân đoạn (màn số được vi điều khiển chính điều khiển trực tiếp qua IO), nhiều kênh PWM, 12 kênh ADC, RTC, USB 2.0
  • Tích hợp DC-DC; dòng ngủ thấp tới 0.3~2.5µA (tương ứng với thông số chính thức “chế độ chờ Bluetooth 10 ngày”)
    -封装 QFN28

Vi điều khiển chính đảm nhiệm: kết nối Bluetooth, màn hình số (nấc 0-100/phần trăm pin), phím, logic gió tự nhiên/hẹn giờ/Turbo, xuất PWM cho board điều khiển mô-tơ, đọc mức pin và lấy mẫu dòng/áp hai kênh, v.v.

Phía dưới chip vi điều khiển chính là thạch anh xung nhịp của nó, thạch anh không chủ động 32MHz của YXC.

Phía trên ống số LED là mạch cấp nguồn cho mô-tơ, một mạch tăng áp Boost. Chip tăng áp model là HT7166; điện áp đầu ra và chân enable của chip này do vi điều khiển chính MCU điều khiển. Đầu ra tăng áp cấp trực tiếp cho mô-tơ; chỉ bật tăng áp khi bật quạt. Khi cài tốc độ gió dưới 50%, điện áp đầu ra tăng áp là 4.2V; trên 50% là 5V; chế độ Turbo là 5.9V.

Thông số cốt lõi của HT7166 (do AI tạo):

  • Bộ chuyển đổi tăng áp đồng bộ tích hợp toàn phần 13V/10A của Heroic, ESOP-8-PP, tích hợp MOS công suất 16mΩ + diode chỉnh lưu đồng bộ 23mΩ (không cần MOS công suất ngoài)
  • VIN 2.7~13V, tần số chuyển mạch khoảng 600kHz, khởi động mềm 4ms, giới hạn dòng đỉnh 10A
  • Chân EN: <0.4V tắt, >1.5V hoạt động, dòng khi tắt khoảng 1µA
  • Bảo vệ: quá áp đầu ra 14.2V, UVLO (VIN 2.4V), ngắt nhiệt; PFM ở tải nhẹ để nâng hiệu suất

Mạch ở cổng mô-tơ và cực âm pin như hình dưới,

Cực âm của cổng mô-tơ nối tiếp điện trở lấy mẫu dòng R003 (3mΩ), sau đó được khuếch đại bởi op-amp có ký hiệu 180A3 rồi đưa vào ADC của vi điều khiển chính MCU;

Cực âm pin sau khi qua mạch bảo vệ thì nối tiếp điện trở lấy mẫu dòng R001 (1mΩ), sau đó được khuếch đại bởi op-amp có ký hiệu 181A3 rồi đưa vào ADC của vi điều khiển chính MCU; (coulomb counter có lẽ dùng điện trở lấy mẫu này để đo tích phân dòng điện, rồi phần mềm trong vi điều khiển chính MCU thực hiện chức năng coulomb counter);

INA180A3 là bộ khuếch đại đo dòng một chiều 26V của Texas Instruments (TI),封装 SOT-23-5, độ lợi cố định 100V/V.

  • Dải điện áp common-mode đầu vào: −0.2V ~ +26V (có thể lấy mẫu high-side/low-side, không bị giới hạn bởi nguồn cấp)
  • Băng thông khoảng 150kHz, điện áp offset ≤±150µV, hệ số trôi offset ≤1µV/℃, sai số độ lợi ≤±1%
  • Nguồn cấp 2.7~5.5V, dòng tĩnh ≤260µA, nhiệt độ hoạt động −40~+125℃

INA181A3 là bộ khuếch đại đo dòng hai chiều 26V của Texas Instruments (TI),封装 SOT-23-6, độ lợi cố định 100V/V, có chân REF làm điện áp chuẩn để phân biệt chiều sạc/xả.

  • Dải điện áp common-mode đầu vào: −0.2V ~ +26V; băng thông khoảng 150kHz, điện áp offset ≤±150µV, sai số độ lợi ≤±1%
  • Nguồn cấp 2.7~5.5V, dòng tĩnh ≤260µA, nhiệt độ hoạt động −40~+125℃
  • Chân REF nối với điện thế chuẩn; đầu ra cao hơn/thấp hơn điện thế chuẩn tương ứng với dòng xả/dòng sạc

Ghi chú: Dường như ký hiệu in trên chip chính thức của TI cho dòng chip này không trực tiếp là model, nên hai op-amp trên board này có thể là chip thay thế sản xuất tại Trung Quốc.

Ở góc trên bên phải của chip 181A3 còn có một chip điện áp chuẩn model TL432, dùng để cung cấp điện áp chuẩn cho 181A3, giúp phép đo hai chiều dòng pin có một “điểm 0” ổn định (điện thế chân REF), nhờ đó chiều sạc/xả mới có thể được phân biệt lấy chuẩn làm ranh giới.

Thông số của TL432 (do AI tạo):

  • Chức năng chính: nguồn chuẩn shunt chính xác ba chân có thể điều chỉnh (diode Zener khả trình), tích hợp bandgap chuẩn + bộ khuếch đại lỗi; điện áp đầu ra được thiết lập bằng hai điện trở ngoài chia áp, dải điều chỉnh liên tục 2.5V ~ 36V
  • Độ chính xác: chia theo hạng, thường gặp ±0.5% (hạng B), ±1% (hạng A), ±2% (hạng tiêu chuẩn)
  • Dòng đầu ra: 1mA ~ 100mA (khi dùng làm ổn áp shunt/nguồn chuẩn)
  • Hệ số nhiệt: khoảng 30ppm/℃ (một số hãng ghi 50ppm/℃), độ trôi nhiệt thấp giúp chuẩn ổn định
  • Trở kháng động: điển hình khoảng 0.2Ω
  • 封装: SOT-23-3 / SOT-23-5 / TO-92, v.v.; các model tương thích gồm KA432, LM431, AS431…
  • Tác dụng: TL432 tạo ra một điện áp ổn định (ví dụ dùng hai điện trở chia 3.3V thành điểm giữa 1.65V) rồi đưa vào chân REF của INA181A3, khiến đầu ra của bộ khuếch đại dừng ở điểm giữa khi “không có dòng” — khi sạc thì đầu ra cao hơn mức chuẩn, khi xả thì thấp hơn mức chuẩn; vi điều khiển chính đọc ADC là có thể phân biệt được chiều dòng điện
    Ở góc trên bên trái của bảng mạch có một NMOS có ký hiệu in lụa là 300N03, thông số có lẽ là 30V 30A. Tôi đoán công dụng của nó là điều khiển việc nạp/xả cho siêu tụ điện, nhằm tránh việc khi lắp pin thì điện sẽ nạp thẳng vào siêu tụ điện, tạo ra dòng điện tức thời rất lớn gây nổ tia lửa.

Mạch bảo vệ pin lithium nằm bên phải cực âm của pin, sử dụng phương án “IC bảo vệ DW01A + nhiều MOS dòng lớn”.

Thông số kỹ thuật của DW01A (do AI tạo):

  • Chức năng chính: IC bảo vệ cho một cell pin lithium-ion/polymer, thông qua việc phát hiện điện áp pin và dòng điện ở chân CS, điều khiển cặp N-MOS bên ngoài để ngắt mạch nạp/xả
  • Bảo vệ quá nạp: 4.3V ±50mV (một số nhà sản xuất ghi 4.28V), điện áp khôi phục 4.1V, thời gian trễ khoảng 100ms
  • Bảo vệ quá xả: 2.4V ±75mV, điện áp khôi phục 3.0V, thời gian trễ khoảng 50ms
  • Bảo vệ quá dòng: ngưỡng phát hiện ở chân CS là 0.15V (thường đặt trực tiếp điểm lấy mẫu trên MOS, tận dụng điện áp rơi do điện trở trong của MOS tạo ra), quá dòng khi nạp −0.15V, thời gian trễ khoảng 7~10ms
  • Bảo vệ ngắn mạch: ngưỡng khoảng 1.0~1.35V, thời gian trễ chỉ 300~600µs
  • Nạp pin 0V: hỗ trợ (có thể kích hoạt sau khi pin bị xả sâu)
  • Dòng điện tĩnh: khoảng 3~6µA, chế độ công suất thấp khoảng 0.7µA
  • Đóng gói: SOT-23-6 (có thêm các biến thể như SOP-8), rất nhiều mã tương thích nội địa Trung Quốc (Fuman, Changxin, v.v.)

Thông số kỹ thuật của SJM 18N035 (do AI tạo):

  • Loại: MOSFET công suất kênh N loại tăng cường
  • Điện áp chịu đựng: VDS ≈ 30V
  • Dòng điện: ID ≈ 18A

Bên trái cực âm của pin còn có một chip 6 chân có ký hiệu in lụa là 2604, tôi không tìm được tài liệu nên không biết dùng để làm gì. Có lẽ nó cũng liên quan đến bảo vệ pin. Lần trước khi tháo chiếc quạt mini Gongtian F95D, bên trong cũng có con chip này.

Bên phải DW01A cũng có một chip 6 chân có ký hiệu in lụa là M2B, tôi không tìm được tài liệu nên không biết dùng để làm gì.

Dạng sóng điều khiển động cơ ở các mức khác nhau

Dùng máy hiện sóng DHO914S để đo dạng sóng ở chân điều khiển PWM của động cơ. Ở tốc độ gió 25%, đo được tần số PWM là 19.6kHz, độ rộng xung 63.1%.

Ở tốc độ gió 50%, đo được tần số PWM là 19.6kHz, độ rộng xung 74.9%.

Ở tốc độ gió 75%, đo được tần số PWM là 19.6kHz, độ rộng xung 87.8%.

Ở tốc độ gió 100%, độ rộng xung là 100%, nghĩa là giữ thông mạch liên tục.

Tổng kết

  • Linh kiện trong mạch khá tốt, biên độ thiết kế được chừa khá nhiều.
  • Mini program đi kèm có đầy đủ chức năng, dữ liệu có thể xem cũng khá nhiều.
  • Công suất sạc 18W khá ổn, còn có thể dùng làm bộ sạc cho các thiết bị khác.
  • Tốc độ gió và lượng gió khá tốt; ở mức cao nhất thì tiếng ồn khá lớn, còn ở mức 35% của档位 2 thì tốc độ gió và tiếng ồn khá cân bằng.
  • Ở mức cao nhất, tốc độ gió khá lớn, quạt đứng không vững sẽ bị đổ.
  • Thời lượng pin ở mức 35% của档位 2 khoảng 8 giờ, cũng khá ổn.

Bài viết nên đọc

English Version of the Article: https://blog.zeruns.top/archives/99.html