Ремонт старого планшета на процессоре Allwinner A31

ноябрь 2024 г.

Эбботт Фуллер Грейвс. Деревенский часовщик
Эбботт Фуллер Грейвс. Деревенский часовщик

Пару слов о самом планшете. Модель называется M-way MD-125. Он был приобретен в 2013 году и имел на тот момент множество достоинств:

Недостатков тоже хватало: сырая прошивка Андроид 4.1, очень тихий звук в динамике (при вполне достойном в наушниках) и отсутствие Bluetooth. Первое полностью решилось заменой прошивки на Андроид 4.2 от близнеца по имени FreeLander PD80 Wise. Второе оказалось вообще не критичным из-за полной ненадобности. Как и Bluetooth. В целом все меня устраивало - планшет использовался исключительно для чтения и для просмотра референсных фото при занятиях живописью.

Но конечно за столько лет накопились проблемы. Не все они требовали решения, но некоторые - да:

Ремонтировать или купить новый? Ответ получается двойственным.

Можно найти новый современный планшет с большим экраном и высоким разрешением. И скорее всего у него будет существенно больше время автономной работы. Но ведь такое устройство обойдется недешево. К тому же почти наверняка окажется, что подключить его к телевизору по HDMI можно только через специальный переходник (или - никак).

А вот старый планшет хорош, как бы это сказать, - своей ламповостью что ли. К такой вещи привыкаешь, ею удобно пользоваться. Так что если ремонт не окажется слишком дорогим, то можно попробовать, это все же лучше чем просто выкинуть. И кроме того это просто очень интересно - найти неисправность, понять как ее устранить и наконец сделать это.

Конечно один вариант не исключает другого. Если все получится, то будет два планшета.

Итак - можно приступать. Разбирается данный планшет, как и почти все подобные устройства, с помощью пластиковой карты. Никаких винтов, только защелки. В Интернете много видео на эту тему.

Открытый планшет
Открытый планшет

Теперь - по существу. Начнем с самого сложного. Если не получится, то все остальное не имеет смысла.

Неисправность HDMI и USB

Проблема:

При подключении планшета к телевизору через порт HDMI появляется сообщение "Сигнал не обнаружен". Также не работает порт USB OTG: flash-накопитель не определяется; USB мышь не светится и курсор на экране не появляется.

Дополнительная информация:

У планшета имеется отдельное (круглое) гнездо для подключения зарядного устройства. Но есть и гнездо микро-USB, поэтому логично предположить, что оно тоже может использоваться для зарядки аккумуляторной батареи. Так оно и было использовано после того как круглое гнездо перестало обеспечивать надежный контакт. Это скорее всего и привело к выгоранию электронных компонентов потому что такие мобильные устройства не поддерживают зарядку через гнездо микро-USB. Именно после зарядки через гнездо микро-USB перестал работать выход HDMI.

Интересно, что при этом планшет нормально заряжался через гнездо микро-USB и в общем-то работали программы, светился экран и т.д. Проблемы с HDMI и USB поначалу вообще не были замечены потому что эти порты использовались очень редко.

Предварительная диагностика:

При вставленном кабеле USB OTG напряжение на контакте 1 разъема микро-USB составляет около +3,7 В, т.е равно напряжению батареи. Но это напряжение должно составлять около +5 В.

Логика работы USB OTG:

Разъем микро-USB имеет 5 контактов в отличие от стандартного 4-х контактного разъема USB.

Обычный кабель USB и кабель USB OTG
Обычный кабель USB и кабель USB OTG

Дополнительный контакт позволяет выбирать один из двух возможных режимов работы при подключении периферийных устройств:

  • В обычном кабеле "микро-USB-USB" дополнительный контакт (конт. 4) никуда не подключен. Если используется такой кабель, то подключаемые устройства, кроме обмена данными, могут также и отдавать ток в планшет. Например, при подключении к компьютеру начинается зарядка планшета.
  • Но если используется кабель "USB OTG", то в этом случае планшет сам начинает запитывать периферийное устройство, например, flash-накопитель или мышь. В этом кабеле контакты 4 и 5 разъема микро-USB уже замкнуты (в кабеле, но не в планшете). Это переводит микросхему ключа USB OTG (в планшете) в режим OTG и на USB-разъем подается питание +5В.

Еще можно заметить, что перепутать режимы скорее всего не получится потому что так устроены разъемы кабелей.

Принципиальную схему именно этого планшета найти не удалось, но почти все они имеют много общего. Можно сказать, что подобная схема встречается во многих планшетах и наверное может считаться типовой. Вот нужный в данном случае фрагмент схемы как я ее понял. Синим цветом отмечены напряжения до устранения неисправности, красным - после устранения.

Фрагмент схемы: ШИМ-преобразователь напряжения и ключи USB
Фрагмент схемы: ШИМ-преобразователь напряжения и ключи USB

Микросхема повышающего преобразователя постоянного напряжения (или по-другому: DC/DC конвертер; ШИМ-преобразователь напряжения) в корпусе SOT23-6 обозначена как 5H2Tf5. Она используется для получения напряжения +5 В от батареи, напряжение которой может составлять от +3 В до +4,2 В в зависимости от степени заряда. Ключ на полевом транзисторе управляется внутренней схемой преобразователя и обеспечивает импульсный режим его работы. Исчерпывающая информация о подобных микросхемах имеется в их документации. Ее можно найти, например, пройдя по приведенным конце этой заметки ссылкам. А здесь есть смысл привести только некоторые данные о такой микросхеме.

Назначение выводов преобразователя:

  • IN - входное напряжение питания.
  • SW - выход для подключения дросселя. Диод и дроссель необходимы т.к. участвуют в работе преобразователя.
  • FB - вывод опорного напряжения, которое является константой для каждой микросхемы, может иметь значение Vfb = 0,6 В или Vfb = 1,2 В.
  • EN - вывод для включения преобразователя. При подаче напряжения логической единицы на этот вывод микросхема включается, при соединении с землей - отключается.
  • GND - земля.
  • NC - не подключен.

Напряжение на выходе преобразователя зависит от соотношения номиналов резисторов делителя, подключенного к выводу FB преобразователя и от величины опорного напряжения Vfb. Оно рассчитывается по формуле: 

Vout = (R1 / R2 + 1) * Vfb

Номиналы резисторов делителя измерены мультиметром, хотя надо понимать, что при этом может возникнуть небольшая ошибка из-за наличия других цепей: 

R1 = 82 кОм
R2 = 12 кОм

Поскольку нам известны значения Vout = +5 В и номиналы резисторов делителя, то можно определить Vfb. Это необходимо сделать для правильного подбора аналога, если это потребуется, потому что использование микросхемы с другим значением Vfb может повредить планшет и/или подключаемые к нему устройства из-за того, что выходное напряжение будет другим (оно буде больше +5 В). 

Vfb = Vout / (R1 / R2 + 1) = 5 / (82 / 12 + 1) = 0,638

Полученное значение Vfb = 0,638 В позволяет сделать выбор в пользу микросхем преобразователей с Vfb = 0,6 В, а не 1,2 В.

Также на схеме имеется коммутатор питания для USB порта с фиксированным порогом срабатывания защиты по превышению тока. Обозначение 244L3 (расшифровать не удалось), корпус SOT23-5. Назначение выводов:

  • VIN - входное напряжение питания +5 В.
  • VOUT - выход для подключения USB-разъема.
  • FLG - выход индикации состояния перегрузки по току.
  • EN - вывод для включения. В зависимости от логики работы микросхемы ключ на полевом транзисторе открывается при подаче на этот вывод логической 1 или логического 0.
  • GND - земля.

Кроме этого на схеме показаны разъем микро-USB, синфазный дроссель с защитными диодами (обведен пунктиром) и линии данных USB.

В принципе при подключении зарядного устройства в гнездо микро-USB планшета с помощью обычного кабеля (конт. 4 не подключен) не должно возникать никаких проблем, но здесь видимо что-то пошло не так.

Поиск и устранение неисправности:

Визуально обнаружен неисправный диод с обозначением на корпусе SL, который является частью схемы ШИМ-преобразователя напряжения. При прозвонке он показывает обрыв в обе стороны. Визуально на его корпусе можно заметить бугорок (как раз точно посередине буквы S, красная стрелка), который скорее всего является результатом внутреннего локального перегрева при пробое p-n перехода. Об этом же говорит рыжеватый оттенок корпуса в этом месте.

Фрагмент платы
Фрагмент платы

SL - это диод Шоттки. Такую маркировку имеют диоды B5819W (20В/1А) и 1N5819WS (40В/1А). Для замены был выбран диод 1N5819WS.

В обвязке повышающего преобразователя постоянного напряжения обязательно надо проверить конденсаторы (на пробой и на соответствие емкости), резисторы, а также дроссель (на обрыв и на соответствие индуктивности). Мультиметр позволяет сделать это не выпаивая компоненты. Все они оказались неповрежденными.

А вот сам преобразователь оказался неисправным. Выводы 1-2 звонятся как 118 Ом в обе стороны - пробит полевой транзистор-ключ. На плате около вывода 1 микросхемы видна копоть. При демонтаже этот вывод отвалился вместе с частью пластикового корпуса - похоже, что внутри микросхемы произошел настоящий микровзрыв.

Обозначение 5H2Tf5 расшифровать не удалось. Для замены был выбран DC/DC конвертер MT3608. Можно использовать в данном случае и его полные аналоги SDB628 и B6284B. Основными критериями подбора были:

  • корпус SOT23-6;
  • опорное напряжение 0,6 В;
  • максимальное выходное (и входное) напряжение не менее 10-12 В;
  • отдаваемый в нагрузку ток не менее 1 А;
  • индуктивность дросселя в районе 4,7 мкГН в типовой схеме включения.

После замены диода Шоттки и DC/DC конвертера и при вставленном кабеле USB OTG появилось напряжение +5,29 В на контакте 1 разъема микро-USB. Это несколько больше максимального значения 5,25 В, но возможно под нагрузкой оно будет в норме. Если кабель убрать или заменить на обычный, то это напряжение пропадает. Значит ключ 244L3 исправен.

Поскольку напряжение +5 В от преобразователя подается также на разъем микро-HDMI, то вывод изображения с экрана планшета на телевизор теперь работает.

Пропайка контактов разъема питания

Проблема:

При использовании "круглого" гнезда для зарядки аккумуляторной батареи требуется найти "правильное" положение штекера зарядного устройства. Иначе зарядка не идет.

Устранение неисправности:

Сам разъем в полном порядке и замены не требует. Но при сильном увеличении видны трещины в местах пайки около трех контактов разъема. Визуально они чистые, окисления нет. После того как контакты были пропаяны, проблема исчезла. Основная сложность была в том, что контакты находятся на обратной стороне печатной платы и поэтому ее пришлось снимать.

Интересно, что в Интернете много видео на тему замены разъема из-за нечеткого контакта. Оказывается это далеко не всегда необходимо. Еще меня удивило, что разъем для SD-карты оказался вообще супер надежным, даже при том, что использовался очень часто.

Замена аккумуляторной батареи

Проблема:

Аккумуляторная батарея быстро разряжается, всего за 40 минут. "Родной" Li-Ion аккумулятор проработал 11 лет и его емкость значительно уменьшилась.

Устранение неисправности:

Аккумуляторная батарея в данном случае состоит из двух элементов, соединенных параллельно. Каждый имеет емкость 3900 мАч., соответственно общая емкость составляет 7800 мАч. Для подбора замены важны следующие характеристики старой батареи:

  • Электрохимическая система - Li-Ion
  • Среднее значение напряжения - 3,78 В
  • Толщина батареи - 3,5 мм
  • Общий размер батареи - 120х128 мм (120х2*64 мм)

Аккумуляторная батарея зафиксирована с помощью незастывающего компаунда. Ее нельзя просто отрывать потому что при этом можно расколоть стекло экрана планшета. Нужно срезать этот компаунд с помощью пластиковой карты. Ее надо подсунуть под корпус батареи и медленно продавливать пока сопротивление движению не исчезнет. Здесь требуется осторожность, но в то же время приходится прикладывать значительное усилие. Для того, чтобы понять в каких местах находится компаунд приведено фото снятой батареи с обратной стороны.

Ю.Ю. Клевер.
"Родной" аккумулятор, вид с обратной стороны
Новый аккумулятор
Новый аккумулятор

Для замены выбрана Li-Pol батарея потому что только такие имелись в продаже. Часто возникает вопрос: может ли такая батарея использоваться вместо Li-Ion - в тех же условиях и с теми же зарядными устройствами. По этому поводу в Интернете можно найти самые разные мнения. Одни говорят, что никакой разницы нет, другие объясняют, что так делать можно, но с оговорками. А некоторые даже считают, что такую замену производить нельзя. Конечно замена батареи - дело в какой-то степени рискованное. Как и почти все в этой жизни. Все же некоторые соображения говорят в пользу того, что замена возможна. Вот они:

  • Номинальное напряжение Li-Ion и Li-Pol батарей практически одинаковое и составляет около +3,7 В. Это подтверждается маркировкой на корпусе старой и новой батарей.
  • Полностью заряженная Li-Ion, как и Li-Pol батарея имеет напряжение +4,2 В, а полностью разряженная +3 В. Другими словами диапазон допустимого напряжения от состояния "заряжено" до состояния "разряжено" у них одинаков.
  • Li-Ion и LiPol батареи имеют практически одинаковые алгоритмы заряда.
  • Емкость новой батареи составляет 6500 мАч., это меньше чем 7800 мАч., но это не будет проблемой потому что старая батарея имела перед заменой еще меньшую емкость и при этом заряжалась и разряжалась без проблем. Да и вообще - за степенью заряда и разряда следит электроника, емкость здесь не имеет значения. Дополнительно можно заметить, что планшет не обладает функцией быстрой зарядки супертоком, что тоже хорошо для батареи.
  • Важно обратить внимание на физические размеры новой батареи. Они не должны быть больше, чем у старой. В данном случае размер новой батареи 110*120 мм при толщине 3 мм, что позволяет установить ее в планшет вместо старой.

Во всяком случае замена была произведена.

Как видно на фото, в новой батарее имеется свой контроллер, поэтому старый не использовался. Да это и невозможно было сделать просто потому что он был предназначен для работы с батареей состоящей из двух элементов.

Новая батарея приклеена на двухсторонний скотч с толстым (0,8 мм) клеящим слоем. Она пришла заряженной на 74%. После пары циклов разряд/заряд была снята ее разрядная характеристика. На графике ниже можно сравнить кривые для старой и новой батарей:

Разрядные характеристики старой и новой аккумуляторной батареи
Разрядные характеристики старой и новой аккумуляторной батареи

Обе батареи разряжались в одинаковых условиях, при постоянно включенном экране с живыми обоями. Емкость новой батареи программа Battery Doctor определила как 3775 мАч., что похоже на правду. О заявленных 6500 мАч. можно конечно помечтать, но судя по отзывам покупателей это обычная история и даже не самый плохой вариант.

Все же была произведена калибровка новой аккумуляторной батареи тем методом, который рекомендует Google:

  • Полностью разрядить устройство.
  • Полностью зарядить устройство и далее держать его на подзарядке 8 часов.
  • Выполнить пару циклов разряд/подзаряд вблизи значения 90% емкости батареи.

Калибровка никак не повлияла на время автономной работы планшета, разрядная характеристика осталась в точности такой как была.

Для полноты картины ниже приводится кривая заряда новой аккумуляторной батареи. Как уже упоминалось, планшет не имеет функции быстрой зарядки.

Кривая заряда новой аккумуляторной батареи
Кривая заряда новой аккумуляторной батареи

Некоторые советы

Сначала о технике безопасности.

Советую купить новый планшет и забыть про старый. Электричество (даже такое "прирученное") и литий представляют реальную опасность.

Ну а для тех, кто на свой страх и риск все же решил ремонтировать есть несколько рекомендаций.

Нельзя даже кратковременно замыкать выводы аккумуляторной батареи. Особенно внимательно надо отнестись к пайке в местах подсоединения выводов батареи к печатной плате планшета потому что здесь "+" и "-" расположены совсем рядом.

Все пайки на печатной плате планшета можно производить только при отключенной батарее.

К зарядному устройству следует относится с большой долей недоверия т.к. нет никаких гарантий, что оно не имеет гальванической связи с сетью 220 В.

При разборке планшета очень рекомендуется сразу защитить камеру от пыли. Проще всего обернуть ее стрэйч-пленкой. К сожалению в моем случае это не было сделано и теперь на матрице есть пылинки, которые видны на экране как размытые серые пятнышки. Убрать их сложно: разбирать камеру значит просто выбросить ее. Очистить матрицу продувкой тоже скорее всего не получится, да и где взять чистый воздух.

Интересно, что на снимках этих пятнышек нет - так работает программное обеспечение камеры.

После завершения ремонта есть смысл замерить ток потребления планшета в выключенном состоянии. В данном случае он оказался равен 230 мкА, что правильно. Если ток значительно больше и батарея быстро разряжается даже при полностью выключенном планшете, то где-то имеются неисправные цепи и их надо найти.

Где покупать электронные компоненты? Там где дешевле. Все равно везут все из Китая. Конечно есть некоторый риск, но специально никто продавать брак не будет. Или будет? Некоторой страховкой от подобных неприятностей может послужить чтение отзывов покупателей.

Удобно покупать в Интернет-магазинах. Там всегда большой выбор. Но нужно учитывать, что если покупать с доставкой, то она может оказаться дороже самих деталей. Это как раз мой случай. Хотя даже так ремонт обошелся примерно 350 рублей не считая батареи, что конечно совсем немного. А удовольствие от процесса и от результата вообще не измерить ничем.

Полезные ссылки

К сожалению на некоторых ресурсах в Интернете информацию можно получить только при соблюдении определенных условий. Например, потребуется регистрация или оплата. Ниже приведены ссылки, где таких ограничений нет, спасибо этим авторам.

***

Андрей Ракитин

Домен, сайт и его наполнение - Андрей Ракитин. Размещенные материалы можно копировать и распространять без какой-либо платы, но с сохранением авторства.
dualium.ru, 2020-2024, статика.