【拆机】手持便携小风扇

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闲来拆了一个小风扇,开始记录认识封装下的世界

一、产品介绍

手持可充电式便携小风扇,产品参数信息及外观如下图所示:
型号:D105A
输入:5V/0.8A(TypeC口充电输入)
功率:4W
执行标准:GB4706.1-2005、GB4706.27-2008(国标中关于家电类的规范要求)
容量:1500mAh(内部电池存储容量)
风扇背面一共有3个用户交互接口,中间按键可开关并调整风速挡位(连续按下对应低、中、高风速及关机);上面TypeC接口支持5V充电,旁边小圆点为充电状态指示灯。
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二、产品拆解

外壳简单拆解如下,手柄部分塞了一节18650电池,作为移动储能充放电。电池正负极线束引出接到风扇背面控制电路中。
电池容量应为产品标称容量1500mAh,测量电池电压约为4V,按照标称功率4W计算可连续使用时长为:
T=(1500mAh*4V)/4W=1.5H
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拆开后盖背部控制电路板如下所示:
【拆机】手持便携小风扇

三、电路分析

风扇内仅有一小块电路板,正反面如下图所示,其中正面主要为各类按键接口。板子工作电压为电池供电电压4V,没有DCDC电路进行电压变换,由PCBA可知板子功能核心为两颗控制芯片组成:

TypeC充电管理

左侧中间芯片:丝印2SES 01NG(芯片资料没查到),依照电路推断为TypeC电池充电管理芯片,TypeC接口5V充电经过10uH的功率电感到该芯片,芯片应支持充电电流功率检测管理。
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放电风扇驱动

上方芯片没有丝印,由电路功能推断为风扇电机驱动控制芯片,初步分析如下:
(1) 外部按键的脉冲信号直连进入芯片,芯片内部应有计数器,每次脉冲加1,以对应进行不同挡位功能选择。
(2) 风扇电机为2线直流电机,通过改变输入驱动电压大小进行挡位控制。PCBA给电机供电UM,负极M-由芯片经三极管控制,正极M+由芯片通过不同等级电压输出放大获得(对应电路如下所示)
【拆机】手持便携小风扇
万用表实际测量风扇工作电压参数如下:

风速挡位 Udrive M+ M- UM
关机 0.5V 4.01V 3.1V 0.9V
低速 0.72V 5.89V 0V 5.87V
中速 0.95V 7.84V 0V 7.84V
高速 1.16V 9.49V 0V 9.5V
风扇电机驱动

扇叶也拆了,可见是一个无刷直流电机,线圈绕组作为定子,磁铁随扇叶转动为转子。
【拆机】手持便携小风扇
线圈底部PCB胶水粘死了无法拆下来,不过根据电机结构其常见电路一般如下(图中转子磁铁在线圈中部,本次拆机磁铁在外侧,原理分析是一样的):
4个线圈绕组分为两组,相对位置的两个在同一个电流回路中;
HALL元件为单极性霍尔开关,输出脚接在三极管Q1的基极;
电路运行中,若HALL开关感应到磁铁N极,则内部开关打开,输出拉地GND,三极管Q1截至,此时三极管Q2基极为高电平,Q2导通流过定子线圈电流如蓝色箭头所示,线圈感应磁场推动转子磁铁运动。当磁铁的N极远离HALL元件时,HALL开关截至,Q1基极为高电平导通,Q2基极为低电平截止,流过定子线圈电流如红色箭头所示,感应磁场再次推动磁铁继续转动。以上循环往复随电流切换磁场交替运动下去。
【拆机】手持便携小风扇
Ps:在校学习多见为有刷直流电机如下所示,转的是线圈,磁铁作为定子不动。线圈运动时换向片转动使线圈中电流方向交替变化,在磁场中受力向同一方向转动,本质都是电能→磁场能→机械运动。
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四、产测方法

依照板子留出测试点位置推断生产测试方案:
PCBA-FCT测试点及方案推断:
(1) USB+:通过探针5V供电,模拟typeC充电
(2) VBAT:PCBA工作电压4V检测
(3) Key:按键(芯片端)通过探针接外部脉冲信号(如继电器,提供VBAT高电平脉冲信号模拟按键)
(4) M+、M-:电机驱动正负极电压检测。测试程序给按键key每发射一次高电平脉冲信号,检测对应不同挡位下M+、M-电压参数(其中M+、M-需要外接风扇电机或电阻负载,构成电流回路下芯片才能正常工作)
(5) GND:Battery电池负极,也是板子电压测试的参考地。

整机测试,根据外部接口推断:
(1)插typeC充电观察指示灯亮;
(2)按键4下观察低、中、高风速挡位变化及关机;
(3)补充(可作抽检项):风速仪测试不同挡位下的风速是否在设计要求范围内;
(4)补充(可作抽检项):充电测试、放电测试(老化)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-449002.html

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