旧手机智能充电器的破解和利用（一）摩托罗拉AAPN4060A|创意DIY

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只看楼主倒序阅读我要置顶楼主发表于: 2010-07-31

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旧手机智能充电器的破解和利用（一）——摩托罗拉AAPN4060A
智能，本是一个严谨的学术用语。但经过商家的炒作让你完全弄不懂了，从数千元的智能电脑、智能手机直至几元钱的智能万能充，真不知商家的嘴里面“智能”有多复杂，它又值几个钱？
我是从不相信商家的宣传，只有拆机找到真正的MCU后才确认这是智能充电器。因为这是世界上大型电子企业对这个类型充电器约定成俗的称呼。
MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口等集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。适合智能充电器的应是8位以上单片机，并同时具有几个8位以上ADC模数转换器和20mA以上输出端口。
手机智能充电器多生产在1995—2004年之间，随着手机电源管理芯片的不断完善、以及廉价产品的致命冲击，现货市场已经找不到它们的踪影。但其优良的充电特征，极佳的保护性能确是二手市场中物美价廉的宝贝。把它们挖掘出来，改造利用，成为我们手中常备的手机电池充电器是非常理想的。我将用连续数贴把不同组合的改造利用方案介绍给大家。以下是我手中的几种手机锂电智能充电器
品牌型号                输出电流                      单片机             适用改造类型
韩国DCH128KDK充电器  0.8A双路                   摩托罗拉MC68HC908    18650充电固定万能充
韩国TC-550充电器     0.45/0.75/0.9A            摩托罗拉MC68HC908     多档万能充
摩托罗拉AAPN4060A     6.2V0.65A、4.2V0.5A      义隆EM76P358          万能充18650充电适配器
摩托罗拉CHPN4487A       0.35A                  义隆FHP5830ACP        一体式万能充内嵌式充电器
三星DCR037SBS座充     0.5A                     ST62T01C                 座充、万能充
厦新BGP-3000座充      0.45A                    CF745                   座充、万能充
关于三星座充的改造网上文章太多了，这类座充就不重复讨论了。今天介绍摩托罗拉AAPN4060A，重点是破解和扩容问题。
摩托罗拉AAPN4060A电路原理：
为更好理解改装的原理，方便网友交流。把我测绘的原理图附上：图中的电流电压值是计算值；而下面白框表中的是实测值。


    AAPN4060A的单片机的]1-4脚是对负载检测，以判定采用何种工作模式的关键，其中3、4脚是ADC模数转换方式检测，1、2脚是输入电平检测。开机后有约7mA限制电流用于负载检测。
   1脚是FB反馈信号监测：在正常工作状态下为高电位。如果在6.2V或4.2V时短路、断路情况下，都会及时关机。因此对于老旧的电池拒充的可能性极大
     2脚是ID信号监测：空载时为高电位，6.2V时为低电位，这时ID线其实直接接地就可，接3K电阻是因为我觉得直接接地Q204的基极电流有点大。在4.2V工作模式下，在开机的初始阶段电池的专用只读存储器发出串行数字信号通过Q204使2脚电平不断高低变化，单片机接收了这些数字信号，判断无误后，便进入锂电池快速充电模式，在此模式正常工作后，只读存储器悬空，2 脚高电位。
    3脚是充电电压检测脚。但它检测的是电池电压+测流电阻压降+各种线损电压，它是用来判断充电状态是否正常的，4.2V电压的准确性由IC203B保证
     4脚是ADC电压检测方式是确定无疑的，但其作用没有完全研究明白。它悬空时为1.31V。在6.2V工作模式，它必须低于0.85V，接黑线实际等于测限流电阻的电压；在4.2V工作模式，则只需要电压大于1.3V就可以，不论悬空还是接到B+都看不出什么区别。我判断它是为某种补偿作用作测量的，比如补偿线损电压。但没有配套的手机，实在研究不出，既然不影响使用就留着和网友慢慢探讨吧。

6.2V工作模式：
摩托罗拉AAPN4060A输出共有五条线，依次是：黄（ME），蓝（ID），红（B+），白（FB），黑（GND)，如果把黄线与黑线短接，红线与白线短接，蓝线与黑线接3K以下电阻，充电器就工作在6.2V模式。则红线与黑线间就可以稳定输出6.2V 650mA的电流，相当一个电源适配器。
在6.2V模式下：单片机8脚悬空，使IC201控制的供电电压为6.82V（设计6.9V左右）。在大电流下调整管Q201接近饱合，这样的设计提高了电源效率；电压由IC203B控制，这时单片机10脚低电平接近0V，IC203B控制电压为6.2V。
原理图中清楚的表明，D205、D206、D207组成“或门”控制调整管的开关与开启程度，它们对应着IC203B的电压控制、IC203A的电流控制及单片机7脚的关断控制。

用原配电池芯片破解4.2V 工作模式

摩托罗拉AAPN4060A，估计不少人手中有，而且现在在二手旧货市场都容易找到。只是破解很难，破解是离不开原配随机电池的。请按上图搜寻原配随机电池。
摩托罗拉智能充电器的ID判断竟然用的是特殊芯片。一个类似贴片二极管的东西，虽然根据印字找不到相关资料，但根据电路分析是一个类似于DS2502的“加一只读存储器”或者类似的所谓“二位单片机”型号记不住了。过去它们在电池中的作用是记录电池充电放电资料的，比如在摄像机中显示的还能摄多少时间的信息就记录在它们内部。现在MOTO用它们的目的只是防止消费者使用其它品牌的电池和充电器，还要消费者自己掏钱，真是太过分了。据台湾网友讲“moto很喜歡用这种兩端子串列記憶體當id”。
    MOTO的单片机充电器在工作之前要“读”这个记忆芯片的存储器，相符合才会开始充电程序。这个方法难怪各路大侠用尽各种简单的方式都破解不了。
AAPN4060A是A730/A680的配套快速旅行充，所以必须淘到A730/A680的原装正品旧电池，拆下电路保护板，才能破解！



图中红剪头所指标记为“H5U”的就是关键的只读存储器，它与一些电路共同完成ID识别任务。这块印刷电路板是多层的，所以还没研究透它的电路原理，只好整块板一起用上。其中标记为“S8H”的是个隔离二极管，很像肖特基管可拆下留用，其余的没有把握最好别拆。实用中可将接点板拆下，这样更好装配。至于把电池保护板装在AAPN4060A里面，还是装在充电座中都是可以的。直接给出接线图，这比语言的描述要清楚一些，虚线表示接不接都行，表现为不影响使用，我还没研究明白。
在4.2V模式下：单片机8脚低电位接近0V，使IC201控制的供电电压为5.66-5.78V；单片机10脚悬空，使IC203B控制的输出电压为4.2V；单片机14脚低电位接近0V，使R223接地，使IC203A的3脚电压从6.2V模式的0.22V降至4.2V模式的0.17V控制的电流为500mA。充电的恒流状态与恒压状态是自动无缝转换的，而最小停充电流检测是由IC203D完成为70mA左右，IC203D还有最小拒充电流检测为140mA，充电初期充电电流达不到140mA会被认定电池应该报废而拒充，这由IC203D与单片机的11、15脚配合完成。
扩流改造的问题：
现在手机电池的容量在增大，因此增加充电电流很有必要，但扩大电流决不是减低限流电阻这么简单的问题。这里有个概念应该弄明白：扩流、扩压和扩容的关系。所谓扩容就是扩大设备的标称输出功率（一般是设计功率）。而扩大输出电压或电流一般都会引起扩容问题。扩流、扩压和扩容首先要考虑元件（特别是变压器）是否能承受，及还有多大的安全工作空间。
设备的标称输出功率的虽不严谨但很实用的算法，是直接量测次级的供电电压和电流。以本机为例就可测量调整管的发射极电压。最大输出功率为6.2V模式的6.82V×0.65A=4.43W。那么在在4.2V模式下4.43W÷5.66V=0.78A,也就是说扩流到0.8A时，充电器输出功率基本还在设计范围之内，还是单纯扩流问题。如果要充18650电池想扩流到1A时就是扩流和扩容的双重问题。
扩流要注意的问题：1、整流管、调整管及其余过流件（如本机的D202）的过流能力。当然目测就可判定本机这些元件可保证最大1A电流。2、变压器次级圈导线的过流能力。对于名牌产品的本机扩流到0.8A时最大电流扩大了23%应该没有任何危险；扩流到1A扩大了54%，这一定要试验决定。由于次级圈在最外层且圈数少，名牌产品为铺满往往采用较粗的导线或间绕，扩流50%还是有可能的。最好的判断就是加载试验。首先让充电器工作在最大负荷功率下，一般10分钟左右就达到热平衡，手摸一下整流管、调整管、变压器及其余过流件的温度看看与容许最高温度有多大的差距。然后加电阻负载，对本机在4.2V0.5A时再在B+处与电路板的地之间（即绕过限流电阻）并8欧电阻负载总电流在1A左右，10分钟后再摸温度判定。一般变压器、塑封调整管热但不太烫手，二极管、功率调整管、电源功率管或功率IC虽很烫手但离手后无灼痛感即可认为合格。3、调整管是否有足够的调整电压。扩大电流后，由于内阻的原因输入电压会有较大幅度的下降，特别是没有光耦的那种，如果调整管最大电流时的压降低于1V，很难保证输出电压的稳定，像本机这样采用低压差调整管的也不宜低于0.5V。
扩容要注意的问题：由于输入交流电压多数是100-240V，在220V工况下正品充电器的功率管或功率IC在扩容一倍时都不会有太大问题，关键是变压器。变压器的初级圈在110V时电流要大一倍，因此初级圈的线径也没问题，关键的关键是磁通量。但这是我们没法看到和测量的。我们只知道正规厂家在设计中在这方面由于离散性大因此选用较大的安全系数，因此对于4W以下的充电器扩容50%是能够实现的，10W左右就只能扩容25%了。但一定要以试验为准。扩容后变压器的内部温度，特别是磁芯的温度必须在微烫的范围内；而表皮的次级圈在较烫的范围却是可以的。
再次提醒大家这种温度判定法只对名牌正品而言，山寨机元件的质量很难抵抗上述温度。并且切记与正常工况的差距不要太大。
经我试验：AAPN4060A在扩流至1A时，供电电压没有明显下降，各处温度都很高了，如调整管温度达到了70度，但与正常工况相比只高了2度，关键是变压器磁芯烫的厉害些，让人不太放心。因此建议AAPN4060A扩流的极限定为0.8A。
   扩流改造的方法：
  扩大电流决不是在限流电阻上并联电阻这一种方法，从电路图可以看出：1、把R223摘掉或把其引线割断，4.2V工况时电流也是650mA；2、把R225摘掉或把其引线割断——790 mA；3、把R224摘掉或把其引线割断——830mA 。4、在限流电阻R234,R233上并联1欧电阻——670 mA；5、方法4+方法1——870mA；5、方法4+方法2——1A。
  采用上述方法最大的好处是简单易行， AAPN4060A的元件太紧密了，改造困难。另外便于附加开关进行电流分档管理。用方法4 时在R234,R233两焊点中间钻孔，用分立元件即可。
如果扩流到1A，最好把电池保护板安装在充电器内（贴在IC204上），把省下的蓝白线分别并联在红黑线上，以减少线路损失。
附改造示意图：红框是关键元件的位置。
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[ 此帖被bg518在2010-09-10 00:24重新编辑 ]

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