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干货 | Thinkpad 高级扩展坞拆解+实力改造

2019-03-14
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最近使用笔记本(型号T460P)做项目调试,虽然已经用上了USB HUB,但是插上鼠标、键盘、仿真器、USB串口工具等,扩展出来USB端口还是不够用,并且一般的USB端口供电还达不到2A....没想到借助伟大的“万维网”,还真找到了一款强大的扩展坞。


 
一下扩展出来6个USB端口,并且有两个端口还能输出超过2A的大电流,对我来说简直完美!遂马上入手(300+ 人民币)

因为物品非全新,就直接上实物图了

前面板


 
后面板


 
实物还比较小巧,长宽和 iPhone X 类似


 
到手后试了下各端口都还正常,只是USB端口空载电压只有5.02V(或者5.04V ?);


本来这个电压挺好的,很标准,但是稍微带个大点的负载,USB端口的电压就降到了4.85V左右,给iPhone X充电只有1A左右的电流(正常5V 2.4A的充电器可以达到2A),这个不能忍啊,本来就是冲着这两个大功率USB口才入的这款扩展坞,结果你丫的只能用到1A!

遂开拆,改造!目标是把5V电压提高4%,达到5.2V左右,这样即使有插入接触损耗和导线损耗也能保证大电流输出 

拆解

先看看背面


 
看到这个背面的时候,第一感觉是:红框里面的脚垫下有固定螺丝!


然而,揭下来一个脚垫,空的,没有螺丝;再揭一个,还是没有,难道是卡扣设计?!

于是找了一堆名片往里插....


 
费了半天劲还是打不开,就在一筹莫展的时候,出现了一颗螺丝


 


这才意识到,前图黄色园框中的塑料片下面是固定螺丝....这一体化的背面设计也太优秀了。

拧下螺丝,再拆就很简单了。下面看看内部电路板


 
整个板子用料足,元器件密度高,做工挺好(毕竟全新的要1200+ 呢)

主板中部有颗比较大的芯片:DL-5900,是一款集成芯片系统,具体功能见下图



 

主板下部,一左一右有两片USB3.0的HUB 芯片 VL812

拧下主板上的三颗螺丝,就可以取下主板



主板下方有塑料片、塑料圆柱起支撑作用,避免短路;外围金属框架也起到支撑、固定作用。

主板背面元件少一些,但也密密麻麻都是走线。




小结

初次看到这个主板,其复杂度有点超出预期,看起来改造不易啊;不过既然都拆了,又怎能放弃!


改造篇

按照我的想法,电源管理部分是:
20V 变换为 5V,分别给每个USB端口供电;
至于大电流端口应该是限流放的宽一点
(回头来看,大方向是对的,只是想的太简单...)

初步看了下,主板正面右部,对应20V电源插座一侧有挺多MOS管和功率电感,Buck降压电路应该就在这块附近了。



一眼望去,背部有颗芯片(下图黄色框中)比较像:8脚,常见的Buck电路封装;距电源输入口也比较近,还有一颗贴片自恢复保险丝!

 

搜索了一下没找到相关资料,但是测了一下,其输入20V 输出也是20V,这么看应该不是了,大概是用作软开关的MOS管。


再回到主板正面,仅有一颗小芯片比较像了,就是上图红框里面的那颗
表面丝印“1225B” 或是 “12258”,直接百度没找到什么有用信息。

接着灵光乍现,突然想到前一阵收藏的一个网站,可以根据丝印查找器件型号
http://www.ti.com.cn/packaging/cn/docs/partlookup.tsp


 
搜了一下,确实很像,立即下载了器件手册



封装一致,功能一致,基本是这个没跑了

再看典型应用,确信无疑了!


 

电路确定,下面看看具体从哪入手。
其实这种典型的Buck电路,基本上输出电压都是有两个电阻分压决定的



相应的计算公式



具体计算可以简化一下


 

R1取下后实测14.93kΩ,要想提高输出电压,计算后可知,需要将其替换为15.8kΩ


接下来就是找电阻替换,手头没有0402封装的15k左右的电阻。
那凑合一下在5、6个0603封装的16k电阻中挑一下吧,找到一个15.75k的
粗略算下,可以得到5.186V的输出,还行,那就换吧!

成品图




上电试了下,5.18V输出,漂亮,基本符合预期

效率



待机功耗很小,几乎测不出来,偶尔会跳个0.787W(功率计左下角显示为功率值)




给手机充电,电流达到1.8A


 

直接按功率计数值来看,效率约为 8.857/11.49 = 77.08%
不到80%,好像不怎么优秀

可是按板端电压来算的话
5.18*1.804/11.49 = 81.33%

这个效率还不错,那损失的4%的效率去哪了呢,因为有USB功率计转接,多了插入损耗,其自身也有功耗。


去掉USB功率计,可以看出充电功率更大,达到12.24W,按照82%的效率估算,5V输出功率约为10.04W

这下满意啦,至此改造完毕!



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