艾诺HD系列机的技术分析之电源篇
AINOL的HD系列机器从V3000HD到V6000HD系列,已经出来3款,加上将要出来的共有7款机器,据我保守估计现在至少有几万名HD用户了,但鉴于一些不正确的传说,通过论坛和QQ里的反应来看,有些用户受到了误导,故写此文,以指导大家正确的认识HD的工作方式,正确的使用HD系列机器。

  不懂技术的人可以直接看我每个结论的标题,懂技术的请看后边的说明:

  1、无论用哪种外供电方式永远是在充电状态中——DC5VIN(充电器)或USB连接时,无论机器的开关状态和工作状态是什么,永远都在充电,甚至在HD已经死机时,因为机器的硬件并不控制充电停止,而充电芯片是完全独立工作的,通过测试证实,芯片自己无法在充满后停充。(此为最新测试结论)

  2、有外供电时电池会被自动断开——当DC5VIN(充电器)或USB连接时,即使开关在ON的位置上,电池也只处于充电的状态中,并不会放电,所以想使用充电器供电时不必为了
省电而手动把开关置OFF,机器内部的电路会自动切断电池的输出,仅使用外供电工作。

  3、USB是可以充电的,只是电流较小——在使用充电器插在DC5VIN口上时,充电电流约为600mA,而USB连接时约为120mA,所以使用充电器充电比较快,约4-5小时即可,而USB充电要20多小时,几乎需要一整天的时间。作为一个特例,同时连接充电器和USB线时,电流为充电器的电流,换句话说,只要插了充电器就会快速充电(注:此处由于电路图测绘的修正与原来结论相反)。
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  4、充电完成是由充电管理芯片硬件确定的,但只是充满提示而不真正停止充电——当实际的充电电流下降到不足电阻设定充电电流的10%时,即认为充电已满,此时输出一个充电完成信号给CPU,此时机器上电池符号中即不带加号,表示充电完成,但是由于CPU并没有控制停充的能力,所以充电芯片还是在充电中的,如果达到充满条件后芯片内部能关断充电电流,则可防止过充,但实测时即使充满充电芯片也还会提供4.2V充电电压,所以建议显示充满后立即去掉充电电源,以免过充电。(此处为昨天夜里做专项测试后得到的结论)


  5、机身上的ON/OFF只是控制电池在非外供电时是否放电的——无论开关ON还是OFF,外供电都将顺利的进入主机,不受限制,并且开关打开后,只有在未插外供电时电池才会放电。

  6、电量指示实际上只是电池电压指示,大家不要认为满电时看了一部高清电影后电池显示只有一格电就认为机器快没有电了,实际上过一会还会升上来的——因为电池在放电的时候电压会随负载的大小不同有一定的波动,特别是大电流放电后,一定时间内电压都会略低于正常放电曲线,这时的电量显示就很有可能低于实际容量的比例。
好听又沙雕的名字
  7、HD在不使用时最好把电源开关OFF掉,以免无意义的耗电——关机时有些电源芯片仍然是接通的,它们的待机功耗相加后有可能还是比较可观的。

  8、USB供电时最多只能听音乐,而充电器供电可以做任何操作,包括放高清视频——因为USB的总共电电流仅500mA,充电占去120mA,在HD播放时的峰值耗电会达到550mA,
即使播放普通视频也会有300mA左右电流,所以高清视频播放会导致USB供电超限,电脑那端会显示“一个USB集线器上的电涌”然后将USB口上的电源输出关闭,而MP3播放状态耗电很小,仅120mA左右(若使用SD卡会脉冲式的达到140mA),加上充电才260mA,故不会产生问题。充电器有2A的容量,所以永远不受这个限制。

  以下部分为技术分析,不懂技术的机友可以到此为止,懂的机友请继续观看:

  先看电路的测绘图(图中上半部分为原机测绘图),注意此图是根据真机测绘得到,有些部分以模块画出,或为示意主要的功能去掉了一部分无关元件,比如滤波和保护器件因与探讨问题无关都没有绘出,或因测绘中的错误等原因,并不与原机完全相同,请勿以此图作为机器的维修或改造资料,由此图带来的一切后果请自行承担。但若图中的关键性部分有错误,请知情者速通知我,我会尽快修改,以免因为图的错误误导用户。

  由图可知,USB和DC5VIN两路电源分别都是通过一对低压降的肖特基二极管隔离后分成两路,分别向机器供电和向电池充电,所以无论是哪路电进来,都能同时完成这两种功能。但是不同的是,DC5VIN的电压控制着一个电流选择电路,当未插入USB时芯片默认使用较小电流,否则当DC5V输入时,控制管导通,并接一个小电阻改变了充电电流,充电时就使用较大电流,正是因为这个原因,若插着USB同时插充电器,机器也是以大电流
进行充电,而仅连接USB接口或USB充电器时,机器就会以120mA的电流进行充电了。(注意此处结论已与原来相反)

  在开关为ON并有外供电输入时,这个外部电压会使电子开关断开电池电路,从而防止电池放电,由于不能让电池的电压将自己断开,所以中间又加了一个二极管,这样电池只能直接给机器供电,而不会绕回来将自己的电子开关切断。另外,此时电子开关也切断了电池与电源的连接,所以电池不会不通过充电芯片在这里被高电压充电,因此电池到主机部分也可以不加二极管隔离,HD机器上就没有这个二极管。或是不使用自动切断电池功能,仅需要一个二极管也可以达到防止在这条线路上被充电的功能。所以说,HD上的这个设计一举两得。

  CC1600A直接取电池电压进行容量测量,如果电压波动,势必会有错误显示电量的可能,所以说,电池的容量指示也只是一个参考,并不能作为准确的指示,除非使用电量计量芯片,也就是说同时测量电池的放电电压和电流,对它的流出功率进行计算才能准确的得到耗电量,不过这种芯片太贵了,对于竞争激烈的电子消费品行业来说,这种代价过高
了,一个好的电量计量芯片要20余美元,人民币市场价要200多元,显然没有几个消费者愿意买单,厂商更不可能为这个指示功能无偿作出升级,那种芯片仅在像笔记本电脑或是医疗仪器等重要场合使用。一句话,性价比不好,所以就省了。

  有一点图上没有示出的就是主机中有很多模块,很多模块都有自己的电源芯片,但是芯片本身即使可以电子关断,有些还是有静态功耗的,由于模块很多,所以电源芯片也比较多,推测静态功耗加起来也比较可观,因此在不使用的时候,如果不OFF掉电源开关,电池的电能还是会在这里损失掉相当部分的,但是经过实测,在开关未打到OFF档时软关机状态下静态电流仅有2.6uA,几乎可以忽略不计,所以如果不是长时间存放的话,是否将机器OFF掉都是无关紧要的!(因为新测量的结果,与原先预计不同)黄雅莉图片

  以下为改造方法分析,无心对HD进行DIY改造的机友可以到此为止,有兴趣且有动手能力的机友们可以继续观看:

  通过以上的分析,我们可以知道,硬件机能中有两项功能由于它原本的设计方案所限,是
无法通过软件进行更改的,一是如果电池已经充满后芯片不会自己停止充电的话,就必须手工拔掉电源;二是想纯使用外供电或USB连接而不对电池充电时,无法不让电池处于充电状态中,这样如果是频繁复制文件,或是做美化固件时试机,将无法保证电池总是有一定深度的充放循环,而即使锂电池没有记忆效应,浅循环使用也会降低电池寿命的,所以说,如果我们不能总是在充电时才拷文件的话,有能力的机友肯定想让机器可以具有停充电的能力。
林志玲光头
  根据电路图可知,其实我们只要将两路电源进来以后的二极管断开,就不能充电了,不过,由于每个人的需要不同,我们可以有几种不同的改法:

  最简单的一种,为了解决USB反复连接和断开造成的反复充电问题,可以学V3000的非HD版机器,取消USB充电功能,只要焊开来自USB到充电芯片的那个标有SS14、1N5819或SL的二极管即可,这样改过以后,充电口仍可以正常充电,只是USB的充电功能被禁用了。

马赛不雅  稍复杂点的,可以将两个二极管进入充电芯片的一端都断开,而是在此处串进一个开关,通过开关来选择是否充电,若开关断开时,则无论插哪个电源都不会充电,使用充电器可以当作外供电源直接供机器使用,而USB连接时,也是纯的USB连接,两种模式时都不会经由电池供电,也不会给电池充电,只有把这个开关接通时,才会像原机一样,两边都可以充电。

  为了防止这个开关误被关而导致想充电却没有充进去,所以我们可以在充电芯片的电源输入端上对地并一个串上电阻的发光管,这里的电压是5V,使用红、绿二极管其工作电压为1.7V,工作电流<10mA,部分贴片为5mA,所以我们需要为10mA的LED串联一个330欧的电阻,5mA的则是串680欧(虽然计算是660欧,可是系列值只有680欧的,可以大一点,不能小)电阻。若使用蓝、白LED,其工作电压为3V-3.6V,均值3.3V,标定电流20mA,一般为了安全,取3.3V、15mA作为参考值计算,则使用220欧电阻即可,加了LED以后,我们只要看LED亮的时候就是在充电了,否则就是没有充电,方便多了。注意这样加上的LED无论电池是否充满都会亮,它只是指示了电池的充电输入是接通的。如果有双共阴LED(一般是红绿)的话,可以将绿管接到这个位置上指示外供电与充电芯片连接,而红管
经过限流电阻和一个PNP三极管接到充电管理芯片的满电指示上,在满电之前,LED红绿都亮,显示为橙,充满后由于充电状态指示端的输出变成高电平,红LED熄灭就变成纯绿了。(注:经测,充电芯片1脚为充电状态指示端,充电时为低电平,满电为高电平)

  开关的位置,V3000HD可以选择那个用金属块封死的圆洞,在那里装一个微型的自锁按钮,用胶(不要用双面胶,一定用热熔胶之类,也不要用502,因为热熔胶可以用酒精化掉)固定好,然后用导线引到刚才所说的位置即可,注意一定要让原来的二极管从原板上断开,最简单的方法就是先把管子焊下来之后,在充电芯片这一端垫好绝缘纸再焊回去,这样直接从充电芯片引出来充电输入线到开关就行了。再把两个二极管的输出分别引到开关上就行了。LED的位置也比较简单,由于开关边上我们肯定需要一点热熔胶来封闭,否则会进土,而热熔胶是透明的,所以我们可以尽量靠近这个洞口将LED粘上,并用线引过去就行了。这样改造后,我们可以看到机器里边是亮的,透过开关边上的热熔胶发出来,有点像SONY的电源插头上的效果。如果是V6000HD,由于四周的布置都比较满,这点比较困难,不过大家也可以开通脑筋,想到合适的改造方法。

我爱你不问归期
  另外,经过对充电芯片的分析,又到一种新的改造方法,不用断开原来的两个充电二极管。根据手册上的说明,当充电芯片的充电电流编程电阻开路也就是断开时,芯片就会进入断开模式,即停充,所以只要把5脚与两支编程电阻断开即可实现停充模式(这个模式有待测试,我还没有试过断开这两个电阻),若是在此处用NPN三极管或NMOS管控制,即可实现电子停充控制了,但N型管需要低电平才能停充,而芯片的低电平表示充电中,所以前边还需要再加一个N型管做成反向器即可实现充满自停功能。如果做这个改造也可以不用加开关了,反正电池充满了就自停了,再插着充电器就是纯供电模式了,不用担心电池过充。经过分析比较,还是今天新研究的这种改法比较方便实用,因为我到了我最小的自锁微动开关,也还是无法在那个洞上顺利的装进去,看来指示灯可以加,开关是没戏了,所以用那个洞改成充电指示灯也不错,6000HD系列没有这个洞了也没关系,可以用两个单LED放在TF卡槽边上当指示,效果也不错。(这一段都是新增的,请各位DIYer认真阅读!)