Đánh giá và phân tích tháo rời quạt mini Weijian W96 Pro

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

Đánh giá và phân tích tháo rời quạt cầm tay nhỏ W96Pro của WITRN, phân tích mạch điện.

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

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

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

Video tháo rời: https://www.bilibili.com/video/BV1Gft56TEYr/

Thông số sản phẩm

  • Tên sản phẩm: Quạt thông minh SDF Software Defined Fan
  • Mã sản phẩm: W96Pro
  • Loại động cơ: Động cơ BLDC hình sin
  • Công suất điều khiển động cơ: 10 W (công suất đỉnh 12 W)
  • Thông số pin: Pin lithium 21700
  • Loại pin hỗ trợ: Pin lithium 3,6 V (đầy khoảng 4,2 V)
  • Công suất đầu vào: 18 W Max
  • Điện áp đầu vào: DC 5~12 V
  • Dòng điện đầu vào: 1,5 A@12 V, 2 A@9 V, 3 A@5 V
  • Giao thức sạc nhanh đầu vào: PD, QC, FCP, AFC, DCP
  • Kích thước thân máy: 150x110x40 mm

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

Hình ảnh bên ngoài quạt

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

  • Bên trái là phím -: Khi màn hình tắt, nhấn một lần sẽ hiển thị phần trăm pin, sau đó hiển thị cấp 0; khi quạt đang chạy, nhấn một lần là giảm cấp; nhấn giữ sẽ giảm cấp theo từng bước 1%; khi quạt đang chạy, nhấn đúp để đặt hẹn giờ tắt, nhấn đúp lần nữa để chuyển thời gian hẹn giờ.
  • Bên phải là phím +: Khi màn hình tắt, nhấn một lần để bật máy và vào cấp 1 (10%), nhấn tiếp là tăng cấp (các cấp mặc định lần lượt là 10%, 35%, 70%, 100%, có thể dùng phần mềm đi kèm để sửa phần trăm của bốn cấp này); nhấn giữ để tăng cấp 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 đèn ống số (đèn trắng). Đèn ống số có 3 chữ số, chữ số ngoài cùng bên trái chỉ có thể hiển thị số 1; ngoài cùng bên phải của đèn ống số còn có biểu tượng tia chớp (sáng đèn xanh khi đang sạc) và ký hiệu %.

Hình mặt sau 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 có thông số 21700.

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

Dưới đáy quạt còn có một khe ren 1/4 inch, có thể cố định quạt lên chân máy ba chân. Quạt còn có hai miếng chống trượt (mua quạt tặng hai miếng chống trượt, tự dán, tôi dán ở dưới đáy).

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

Kiểm tra công suất sạc và mức tỏa nhiệt

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

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

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

Kiểm tra tốc độ quay

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

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

Cấp 2 35%, tốc độ quay 2390 vòng/phút.

Cấp 3 70%, tốc độ quay 4173 vòng/phút.

Cấp 4 100%, tốc độ quay 4893 vòng/phút.

Kiểm tra công suất động cơ

Dữ liệu trong bảng dưới đây lấy từ mini program đi kèm sau khi kết nối Bluetooth với quạt. (Tôi dùng đồng hồ vạn năng ở thang mili-vôn để đo điện áp hai đầu điện trở lấy mẫu dòng điện của động cơ quạt, rồi chia cho giá trị điện trở để lấy dòng điện; sai số không lớn so với giá trị lấy được trong mini program. Điện áp động cơ cũng đo bằng đồng hồ vạn năng, không chênh lệch nhiều so với trên mini program, nên tôi dùng trực tiếp giá trị trên mini program.)

Cấp 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 DCDC tăng áp. Ở dưới cấp 50%, điện áp cấp cho động cơ đều là 4,2 V; từ cấp 50% trở lên, điện áp cấp cho động cơ đều là 5 V; cấp Turbo là 5,9 V.

Kiểm tra đầu ra sạc nhanh

Dưới đây tôi dùng bộ kiểm tra sạc nhanh RK-X3 Pro và máy kiểm tra 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 điện thoại Huawei Pura70Pro+, công suất sạc khoảng 15 W, giao thức yêu cầu là PD3.0 18 W, điện áp yêu cầu là 9 V.

Mini program đi kèm

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

Thẻ trên cùng của trang Điều khiển có thể đặt 4 thông số hiển thị. Các dữ liệu có thể chọn để hiển thị gồm PWM, hẹn giờ tắt, phần trăm pin, điện áp pin, dòng pin, công suất pin, dung lượng cấu hình của pin, nhiệt độ bo mạch chủ (mẫu này hình như không hỗ trợ, dữ liệu nhiệt độ hiển thị là 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 cấp của quạt hoặc điều chỉnh cấp quạt theo phần trăm, có thể đặt hẹn giờ tắt và độ sáng đèn ống số, v.v.

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

Trang trạng thái nguồn hiển thị các thông tin về nguồn, gồm điện áp, dòng điện, công suất, v.v.; có thể cấu hình dung lượng pin (dùng để đồng hồ đo điện tích tính phần trăm pin còn lại), có thể đặt 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 điện áp xuất của giao thức sạc nhanh).

Lưu ý: Firmware hoặc mini-program đi kèm có vẻ tồn tại lỗi; khi thiết bị mới về tay, đầu ra sạc nhanh có vấn đề tương thích (các thiết bị trên tay tôi có thể kích hoạt sạc nhanh trong thử nghiệm thực tế chỉ có Huawei Mate70Pro+ và Pura70Pro+; vivo X100 và rất nhiều thiết bị khác đều không thể kích hoạt đầu ra sạc của quạt này; dùng đồng hồ Weijian CC để dò hỗ trợ giao thức sạc nhanh cũng không ra kết quả). Ngay cả khi vào mục cài đặt sạc nhanh trong trang nguồn của mini-program và bật toàn bộ chế độ tương thích thì vấn đề vẫn vậy, nhưng trước tiên chuyển sang chế độ chuyên gia, tìm mục Vai trò Type-C rồi đổi Only Sink thành DRP thì mọi thứ khôi phục bình thường, có thể dò được các giao thức sạc nhanh một cách bình thường.

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

Tháo máy

Vặn 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 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), cũng có thể là BLDC một pha. Muốn biết chính xác thì phải tháo roto ra, xem đường dây nối giữa bo mạch điều khiển động cơ và cuộn dây; dây từ bo mạch chính đến động cơ là loại 3P.

Nhìn từ cạnh bên của động cơ thì bên dưới động cơ này có mạch điều khiển. Động cơ này giống như động cơ 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: các 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 bằng sóng sin, thuộc phân khúc cao hơn một bậc. Chiếc này có 4 nhóm cuộn dây. Thông tin quảng bá chính thức là “động cơ 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 động cơ xuống rồi dùng dao động ký đo dạng sóng dòng pha.

(Ở đây có một điểm mâu thuẫn: điều khiển bằng sóng sin thường dùng cho động cơ ba pha, mà số cuộn dây của động cơ ba pha đều là bội số của 3; chiếc này chỉ có 4 cuộn, gần với hai pha hoặc một pha bốn cực hơn. Tuy nhiên, động cơ hai pha cũng có thể được điều khiển bằng hai đường sóng sin lệch nhau 90° và vẫn đạt được mô-men xoắn mượt mà, nên “4 cuộn dây + sóng sin” không phải là không hợp lý. Nhưng rốt cuộc là mấy pha, có phải sóng sin thật hay không, vẫn phải dựa vào dao động ký đo dạng sóng để xác nhận. Vì tôi còn tiếp tục dùng chiếc quạt này nên sẽ không tháo thêm động cơ nữa.)

Ưu điểm của động cơ DC không chổi than sóng sin so với các động cơ không chổi than thông thường khác:

  • Mô-men xoắn ổn định hơn, rung ít hơn: dòng điện hình sin đồng pha với sức phản điện động, mô-men liên tục không giật cấp, vận hành ổn định hơn
  • Ồn thấp hơn: không có đột biến dòng điện tần số cao và sóng hài của quá trình đổi chiều bằng sóng vuông, nhiễu điện từ giảm rõ rệt — điểm quan trọng nhất với quạt cầm tay
  • Hiệu suất cao hơn, ít nóng hơn: tổn thất sóng hài giảm, ở cùng công suất đầu ra thì độ tăng nhiệt thấp hơn
  • Hiệu năng ở tốc độ thấp tốt: tốc độ ở mức 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 bo điều khiển cao hơn

Pin đi kèm là cell lithium-ion 3 nguyên tố dạng trụ INR21700-48 của Jixin Technology (JOINSUN), mã kiểu 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 theo chuẩn 21700 (đường kính khoảng 21mm, cao khoảng 70mm; đo thực tế 21,7×70,8mm). Vỏ ngoài có in dấu chứng nhận bắt buộc Trung Quốc 3C (CCC).

Thông số kỹ thuật cốt lõi của JOINSUN INR21700-48C (đối chiếu datasheet/website chính thức):

  • Vật liệu cực dương: NCM 811 (NMC) nguyên chất ba nguyên tố — lithium ba nguyên tố
  • 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)
  • Nội trở: ≤22mΩ; khối lượng: khoảng 69~71g
  • Tuổi thọ chu kỳ: ở 80% DoD@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 nêu rõ dùng cho quạt cầm tay, sạc dự phòng, thiết bị gia dụng nhỏ, bàn chải điện/dụng cụ massage cơ… và các sản phẩm kỹ thuật số 3C khác

Sau khi tháo bo mạch chính ra, có thể thấy mặt sau của bo mạch được hàn các tiếp điểm đế pin dạng cắm xuyên lỗ. Ở giữa PCB có ký hiệu in lụa WITRN; trên PCB còn có nhiều khu vực mở cửa sổ lớp chống hàn, dùng để tản nhiệt cho chip sạc nhanh và chip tăng áp.

Bo mạch dùng 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 dài 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);

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

Ở vị trí khoang pin bên dưới còn có một tấm nhôm dùng để tản nhiệt. Trên tấm nhôm dán hai miếng đệm dẫn nhiệt, tương ứng với khu vực chip sạc nhanh và chip tăng áp trên bo mạch, giúp tản nhiệt từ chip ra toàn bộ tấm nhôm.

Khu vực pad cắm xuyên lỗ của ống số LED và LED còn tồn tại cặn flux. Bo mạch này có lẽ tất cả linh kiện cắm xuyên lỗ đều được hàn thủ công sau khi hàn dán, và chưa vệ sinh 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 lâu dài còn có thể ăn mòn mối hàn và lớp đồng; trong trường hợp cực đoan, dưới tác động đồng thời của điện áp thiên vị 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 dính, dễ hút bụi, càng làm tăng nguy cơ rò điện.

Tuy nhiên, cần nói khách quan hai điểm: một là các bo sản xuất hàng loạt hiện nay phổ biến dùng flux miễn rửa (no-clean), cặn của nó 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 chỗ cặn này nằm gần pad điều khiển ống số LED và LED, điện áp tín hiệu thấp, trở kháng điều khiển thấp; ngay cả khi có dòng rò nhẹ cũng không ảnh hưởng đến hoạt động. Vì vậy, cặn ở đây chủ yếu là vấn đề thẩm mỹ, rủi ro thực tế rất nhỏ, thuộc loại chi tiết nhỏ có thể tiện tay vệ sinh (bằng nước rửa mạch hoặc cồn khan) nhưng không cần quá khắt khe.

Bên trái mặt sau bo mạch chính có hai tụ Farad 1F/2,7V; hai tụ này mắc nối tiếp rồi song song với hai đầu pin.

Mặt trước bo mạch chính: góc trên bên phải in mã kiểu W96 Pro, góc dưới bên phải in phiên bản V1.8, phía dưới cổng Type-C ghi 18W (mở cửa sổ lớp chống hàn). Ở giữa bo là ống số LED; bên dưới ống số LED ghi WITRN (mở cửa sổ lớp chống hàn). Linh kiện màu xanh bên dưới nữa có lẽ là ăng-ten gốm dán, dùng làm ăng-ten Bluetooth cho vi điều khiển chính.

Đế cắm động cơ 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 nguồn động cơ, cực dương nguồn.

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

Thông số kỹ thuật cốt lõi của SW6206 (AI tạo):

  • Chức năng cốt lõi: SoC sạc dự phòng sạc nhanh hai chiều đa giao thức, tích hợp sạc chuyển mạch hiệu suất cao 5A (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 thấp, giảm áp khi nhiệt cao, ngắt khi quá nhiệt; trên mạch thực tế dường như 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 ngoài GATEA/B/C/L

Bên dưới SW6206 là cuộn cảm đi kèm, cùng với MOS tích hợp bên trong chip sạc tạo thành mạch buck-boost. Khi sạc là chế độ buck hạ áp; khi cổng C xuất điện là chế độ boost tăng áp. Mã cuộn cảm là EPC1050-2R2, cuộn cảm khối một mảnh dòng EPC của Sntengwei Thâm Quyến.

Thông số kỹ thuật cốt lõi của EPC1050-2R2:

  • Mã kiểu: STWEPC1050-2R2MT
  • Điện cảm: 2,2μH ±20%
  • Điện trở một chiều (DCR): 5mΩ
  • Dòng định mức (Idc): 22A
  • Dòng bão hòa (Isat): 30A

Mạch sạc này dòng lớn nhất cũng chỉ khoảng 5A, nhưng cuộn cảm dùng ở đây có dòng định mức 22A, hơn 4 lần, dư lượng 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) làm công tắc đường nguồn rồi mới vào mạch sạc.

Phía trên SW6206 còn có một điện trở in lụa 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 dữ liệu liên quan đến sạc/xả, cũng có thể cấu hình chip quản lý nguồn này.

Chip bên trái phía dưới ống số LED là vi điều khiển chính MCU, mã kiểu CH592F, MCU không dây BLE 5.4 lõi RISC-V của Nanjing WCH Microelectronics.

Thông số kỹ thuật cốt lõi của CH592F (AI tạo):

  • Lõi RISC-V4C Qingke 32 bit, 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 điều khiển trực tiếp bằng IO của vi điều khiển chính), nhiều kênh PWM, 12 kênh ADC, RTC, USB 2.0
  • Tích hợp DC-DC; dòng ngủ thấp tới 0,3~2,5µA (tương ứng thông tin chính thức “chế độ chờ Bluetooth 10 ngày”)
    -封装 QFN28

Những việc vi điều khiển chính phụ trách: kết nối Bluetooth, màn số (cấp 0-100/phần trăm pin), nút bấm, logic gió tự nhiên/hẹn giờ/Turbo, xuất PWM cho bo điều khiển động cơ, đọc mức pin và lấy mẫu hai đường dòng/áp, v.v.

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

Phía trên ống số LED là mạch cấp nguồn cho động cơ, một mạch boost tăng áp. Mã chip tăng áp là HT7166; điện áp đầu ra và chân bật của chip này do vi điều khiển chính MCU điều khiển. Đầu ra tăng áp cấp trực tiếp cho nguồn động cơ; chỉ bật boost khi bật quạt. Khi cài tốc độ gió dưới 50%, điện áp đầu ra boost là 4,2V; trên 50% là 5V; chế độ Turbo là 5,9V.

Thông số kỹ thuật cốt lõi của HT7166 (AI tạo):

  • Bộ chuyển đổi tăng áp đồng bộ tích hợp toàn phần 13V/10A của Heroic, ESOP-8-PP, tích hợp transistor công suất 16mΩ + transistor 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 (bật): <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 tăng hiệu suất

Mạch tại cổng động cơ và cực âm pin như hình dưới.

Cực âm cổng động cơ mắc nối tiếp điện trở lấy mẫu dòng R003 (3mΩ), sau đó được khuếch đại bởi op-amp in lụa 180A3 rồi đưa vào ADC của vi điều khiển chính MCU;

Cực âm pin sau mạch bảo vệ thì mắc nối tiếp điện trở lấy mẫu dòng R001 (1mΩ), sau đó được khuếch đại bởi op-amp in lụa 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 thực hiện coulomb counter bằng phần mềm trong vi điều khiển chính MCU)

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 mode chung 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, trôi offset nhiệt ≤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 tham chiếu để phân biệt hướng sạc/xả.

  • Dải điện áp mode chung 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 tham chiếu; đầu ra cao hơn/thấp hơn điện thế tham chiếu tương ứng với dòng xả/sạc

Chú ý: Chip chính thức của TI dường như không in trực tiếp đúng mã kiểu trên bề mặt, nên hai op-amp trên bo này có thể là chip thay thế nội địa.

Ở góc trên bên phải của chip 181A3 còn có một chip chuẩn áp mã TL432, dùng để cung cấp điện áp tham chiếu cho 181A3, giúp việc đo hai chiều dòng pin có “điểm 0” ổn định (điện thế chân REF), nhờ đó mới phân biệt được hướng sạc/xả dựa trên mức tham chiếu.

Thông số kỹ thuật của TL432 (AI tạo):

  • Chức năng cốt lõi: nguồn chuẩn shunt điều chỉnh chính xác ba chân (diode Zener có thể lập trình), tích hợp chuẩn bandgap + bộ khuếch đại lỗi; điện áp đầu ra do hai điện trở ngoài chia áp thiết lập, dải điều chỉnh liên tục 2,5V ~ 36V
  • Độ chính xác: chia nhiều hạng, thường gặp ±0,5% (hạng B), ±1% (hạng A), ±2% (hạng tiêu chuẩn)
  • Dòng đầu ra: 1mA ~ 100mA (dùng làm ổn áp song song/nguồn chuẩn)
  • Hệ số nhiệt: khoảng 30ppm/℃ (một số hãng ghi 50ppm/℃), độ trôi nhiệt thấp bảo đảm chuẩn áp ổn định
  • Tổng trở động: điển hình khoảng 0,2Ω
  • 封装: SOT-23-3 / SOT-23-5 / TO-92 v.v.; các mã 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) đưa vào chân REF của INA181A3, khiến đầu ra của bộ khuếch đại ở trạng thái “dòng bằng 0” nằm tại điểm giữa — khi sạc thì đầu ra cao hơn chuẩn, khi xả thì thấp hơn chuẩn; vi điều khiển chính đọc ADC là có thể phân biệt hướng dòng điện

Ở góc trên bên trái của bo mạch có một NMOS có ký hiệu in lụa là 300N03, thông số có lẽ là 30V30A. Tôi đoán công dụng của nó là điều khiển việc sạc/xả cho tụ Farad, tránh trường hợp khi lắp pin thì tụ Farad được sạc trực tiếp, tạo ra dòng điện tức thời lớn và gây tia lửa.

Mạch bảo vệ pin lithium nằm ở 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 cốt lõi: 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 sạc/xả
  • Bảo vệ quá sạc: 4,3V ±50mV (một số hãng ghi 4,28V), điện áp nhả bảo vệ 4,1V, độ trễ khoảng 100ms
  • Bảo vệ quá xả: 2,4V ±75mV, điện áp nhả bảo vệ 3,0V, độ 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), quá dòng khi sạc −0,15V, độ trễ khoảng 7~10ms
  • Bảo vệ ngắn mạch: Ngưỡng khoảng 1,0~1,35V, độ trễ chỉ 300~600µs
  • Sạc pin 0V: Có hỗ trợ (có thể kích hoạt lại sau khi quá xả sâu)
  • Dòng 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 mẫu tương thích sản xuất trong nước (Fuman, Changxin, v.v.)

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

  • Loại: MOSFET công suất kiểu N-channel enhancement
  • 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 nó dùng để làm gì, nhưng chắc cũng liên quan đến mạch bảo vệ pin. Lần trước khi tháo chiếc quạt mini Gongtian F95D, tôi cũng thấy 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 nó 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 luôn dẫn điện.

Tổng kết

  • Linh kiện của mạch khá tốt, thiết kế còn dư biên khá nhiều.
  • Mini app đi kèm có đầy đủ chức năng, lượng dữ liệu có thể xem cũng khá nhiều.
  • Công suất sạc 18W khá ổn, còn có thể dùng như bộ sạc để sạc cho thiết bị khác.
  • Tốc độ gió và lượng gió khá tốt, mức cao nhất khá ồn, ở mức 2 là 35% thì tốc độ gió và độ ồn khá cân bằng.
  • Tốc độ gió ở mức cao nhất khá lớn, nếu quạt đứng không vững thì sẽ đổ.
  • Ở mức 2 là 35%, thời lượng pin khoảng 8 tiếng, cũng khá ổn.

Bài viết nên đọc

Bản tiếng Anh của bài viết: https://blog.zeruns.top/archives/99.html