电位器部分的电路板初步设计完成
在《完成了使用IP5407对锂电池进行充电的测试》中提到，电源板中没有接入IP3025保护电路时，需要将电池的负极与地短接，为了实现这个可选配置，就不得不将其中一颗电阻从电源板电路部分移除出去，以能够腾出空间来安放那颗新增加的0Ω电阻。好在从原理的角度上看，的确有一颗电阻不应该出现在电源板部分、而应该出现在电位器部分。这颗电阻与可调电阻串联，共同形成的阻值构成了电位器。 今天已经将电位器部分的电路和PCB都设计好了，电路简单、最终的PCB自然也非常的简单： 它最终的样貌大概是这样的： 这里比较令我感到不满意的是电位器B103这个电阻，其实我中意的是另外一个品牌的电位器，更轻薄、更小巧。但是无奈我相中的那颗电位器齿轮薄厚虽然满意、但是外缘凸出来的实在太少了。无奈只能选用当前这颗。但是当前这颗的整体厚度是2.0mm，不是很确定最终是否能够完成装配。管不了这么多了，先把整体结构搭建出来，然后再看哪里有问题、再返工哪里吧。 我更中意的是Alpsalpine（阿尔卑斯阿尔派）的RK10J11R001Y这颗电位器，它更加的轻薄，如果可用，那就意味着在面板上看上去更加秀气、协调。音量旋转按钮不会比其他面板组件粗壮，看上去会更漂亮一些。只可惜这个电位器的齿轮外缘凸出的太少了，如果使用，那么它连面板都伸不出来。无奈只能选择网上更常见的BK103这种电位器。 无论是使用RK10、还是BK103，都要确保是0-100K可调范围的，并且确保是B型曲线的。之所以要选择是B型曲线，原因是对于音量调节这个需求，A型线性阻值调整类的电位器是不合适于人耳听力特点的。而B型可以在0-100K的调整上形成一个曲线，这样才能确保在大音量时电位器调整效果更明显，才能让人耳分辨出大音量时确实有调整的动作。
为P1.27的排针焊接做准备
一、起因 前几天在焊接电路板时，遇到了1.27mm间距的排针，结果十分悲惨——每一个2×2位置都被我焊成了一大坨，四个针脚被一颗巨大的焊锡包裹住了。之后无论是用焊刀吸锡、还是用铜带、又或者热风枪……无论任何方法，无论上面再添加多少助焊剂，都无法将这一坨焊锡搞下去、分割开，直到板子烧糊了也无法将焊锡移除。 这对我而言是一个障碍，如果不解决，那么我想制作的小硬件将会因为这个障碍而最终胎死腹中。所以这几天一直在为这个“手艺”做准备： 首先是新买了一把刀头，我之前用的刀头可能已经有些氧化，无法顺滑的吸锡。另外就是又买了几块PCB焊接练习板，这种经验工作，必须要依靠大量的练习才能掌握技巧。之后今天又觉得我的焊锡丝在粗了，现在使用的是0.8mm的焊锡丝，我想应该再买一捆细一些的，例如0.3-0.5mm的焊锡丝，应该是有帮助的吧。 这么想着，未来几天我就要开始动手练习，期望能够顺利。 另外还有一个比较头痛的事情，就是如何确保这些排针、排母焊接的周正、没有歪斜。这也要再花时间想一想办法。 二、初步尝试使用新买的烙铁头 上面提到准备工作还缺少一些线径更细的焊锡丝，但是实际上我发现完全没有必要，现在使用的0.8mm焊锡丝是可以完成对1.27mm间距排针的焊接的。实际上，焊锡丝的粗细并没有影响，即便是更粗的焊锡丝也是可以搞定的。关键在于烙铁头和焊接的技巧。 1、烙铁头 刚刚尝试了一下新购买的烙铁头，确实比之前使用的好用许多，即便是我这样对焊接技术完全的门外汉，这支新的老铁也非常容易挂锡、非常容易将PCB上多余的焊锡吸起来。而且这只烙铁头的导热效果明显比之前的好许多，我甚至觉得它更适合使用高含锡量的焊锡丝。 2、焊装技巧 之前总觉得自己只有两只手不沟通，现在发现只要先把排针（或排母）的焊脚插入到焊膏中，让焊膏挂在引脚上一些，在把排针插入到PCB上，这样焊膏就相当于粘合剂，会把排针黏住。此时排针的位置就是固定的，而且可以解放出手指来不再手忙脚乱。 将PCB翻转过来，因为排针已经“黏贴”在电路板上，所以既不会掉、也不用手指扶着，它自然而然地悬垂在电路板上，周正、稳定。 然后就是用新购买的烙铁头，挂上一些焊锡。此时就发现手中当前的0.8mm焊锡丝为什么可以使用了——原因是并不会再用到焊锡丝，而是直接使用烙铁头上挂住的锡进行焊接操作。此时也会发现为什么60%含锡量的锡丝不合适了——原因是挂在烙铁头上的锡因为里面含有40%的助焊剂会开始大量冒烟。如果用90%的锡丝，不冒烟，烙铁头上就是熔融的金属锡。 直接用烙铁头在PCB露出来的引脚上一贴，只需要1秒不到的时间，就完成了焊接操作。因为PCB的插孔中有焊膏做为助焊剂，所以烙铁头上的金属锡会马上转移到PCB的焊盘上、并且沁润到过孔中，从而完成焊接操作。助焊剂并不会“提前蒸发掉”，所以整个焊接过程中的流动性非常高，不仅有利于焊锡从烙铁头转移到焊盘、也不会出现焊盘与焊盘之间的连锡。 如上，就是我找到的1.27mm排针焊接的技巧。相信只要再练习20-30次，就能熟练掌握对1.27mm排针的焊接了。
电源板上面使用的IP3025的替代方案备忘
一、备忘 在之前设计的电源板上面，有一个锂电保护电路，使用的是IP3025芯片，结果在芯片购买阶段才发现这个芯片很难找到，但是我又不想对已经完成的电路进行大的改动。所以这里找到几个可能的替代芯片，先做一下备忘： FM5057，也是内置mosfet的保护芯片，相对IP3025而言，FM5057的封装尺寸更大、这对我而言是好事，对于手工焊接会更加友好一些。虽然FM5057的封装尺寸大，但是它的外围可以少用一颗电容，因而平替起来应该是可行的； XB3301AJ，和IP3025的封装尺寸一样、外围用到的IC数量也一样。只不过二者的引脚定义不一样，需要重新对保护电路部分进行一下布线； XB5307A，看上去似乎和上面是一样的，先记下来。 其实上面的三个IC都不是很理想，最好的是完全平替，好在这几天时间还有，可以再找时间慢慢的查阅、对比一下。当然如果实在找不到，在开发测试阶段这个事情也可以暂且忽略，不装保护电路，先把整体结构验证完成之后再说。 另外，IP3025的Datasheet在这里，有时间要再看一看，了解一下这颗芯片具体的功能。 Todo：1、将电池保护IC接入到当前电路中；2、保留0R可选电阻；3、重新测量电池的直插距离进行微调。 二、关于IP3025的进一步备忘 IP3025芯片内部应该是很复杂的，但是从外部整体上看，它并不复杂——它类似于一个带有监测机制的开关，一旦检测到电池当前的电压过高、过低、或者电流过大等情况时，就切断去地回路，电池缺少了去地回路、自然就不会再工作，从而避免了吃饱了还吃的过充、饿脱相了还要干活的过放、或者是大电流状态。 但是我不理解的是，它一旦切断了去地回路，电池虽然可以停止工作，但是这颗芯片此时又是如何继续监测电池的后续状态的呢？猜测是它的去地回路不止一条，而是有两条，其中一条是主回路、另外一条是监控专用回路，当电池出现异常时芯片将主回路切断，但是另外一条高阻抗回路依然连通。这条高阻抗的回路因为阻值非常大，所以相当于是断路状态的，上面流经的电流不会对电池产生更负面的影响，却可以完成电池电压的检测，直到检测到电池电压落回正常区间，便会再打开主去地回路。 类似的电池保护芯片应该都是这样的一个工作机制，需要注意的是控制回路开关的mos管，有些芯片是封装进去的，有些则是需要自行在外围添加的。在外围自行添加mos管的芯片，流出来的引脚便是对mos管开关的控制。如此看来，对我而言自然是要选择mos管被封装到芯片内部的，才更简单一些。 这时又引申出一个新的问题：既然mos管封装到芯片内部，对于电路设计人员更加的友好，为什么还有很多的电池保护芯片，mos管是没有封装、而是需要电路设计人员在芯片外围自行添加呢？ 经过搜索大体了解到这个新问题的答案：封装在芯片内部的mos管，无论是规格还是性能，会小一些、限定也会多一些。如果将mos管做在电路的外部，主要去地回路都不用经过芯片，设计人员可以将去地电缆做得更粗壮、mos管的选型也可以更强劲，如此在大电流、高负荷的工作状态下，电池保护芯片本身只进行监控和信令的发送，本身不参与电流的承载，这样就可以确保芯片自身不用过多的考虑mos管散热问题、同时也能经受更大的电流负载。 另外值得注意的是：对于IP3025这颗芯片，它有两个版本，分别是IP3025A和IP3025B，这两个芯片仔细对比会发现是有差别的，IP3025A过充电压检测阈值是4.3V，而IP3025B的过充检测室4.425V。所以具体选用哪一个还要看自己手中的锂电池的规格。 这个最后的额外注意其实对我而言暂时没有意义了，原因是我根本找不到IP3025的芯片，所以要用本文最开始提到的可平替芯片。只有在使用具体芯片时，才会再去关心芯片的过充检测电压和自己手中的电池是否能够达到最佳的完美匹配（但是这个发现，对于自己的经验而言尤为重要，在今后进行电池保护芯片选型时，会尤为注意）。 三、调整 今天（2025年4月23日），对电源板进行了如下调整： 1、改变了电池插孔的孔径，从原来的1.0mm调成1.2mm；调整了两个引脚的间距，从原来的9.0mm调整成了8.2mm； 2、对其中的SS34的封装进行了调整，从SMA调成了SMB封装； 3、去掉了EMC保护电容； 4、增加了一颗0R的跳线设置电容； 5、将原有的IP3025A替换成了FM5057，并且因为进行了这个电池保护IC的替换、所以去掉了其中一颗外围100nF滤波电容； 6、将NTC电阻的封装类型改成插件型、并且将这个电阻的放置位置进行了改变，改到与电池同侧、并考虑到未来安装之后，如何与电池尽可能相邻。
蜂鸣器的第三部分电路板画好了
电源电路板部分存在着一些小问题，已经进行了调整，将其中的一颗多余的电阻移除并移入到了电位器电路板中，然后这个电源电路板就可以再次提交印刷了。 趁着心情不错，顺便将第三部分——Jack板也画出来了，并且准备进行这块板的测试打印： 如果顺利的话，那么剩下的就是比较简单的电位器板、还有一块相对比较难的前面板了。前面板之所以难，是因为面积很小、但是上面要焊接的元件却非常多，不过我暂时先不考虑后面的事情，只把眼前的东西搞好，走一步看一步吧。 说起当前这个jack电路板，其实也是有一些难度的，这是我在制作前面的电源板时就发现了的问题：1.27mm的排针、排母焊接对我而言非常难。前面在进行电源板的焊接时，我曾一度担心1206的封装对我很难，不过经过实际操练发现虽然困难、但也能搞定。但是这个1.27的排针，练习了好多都没有搞定。 看别人对它的焊接，焊锡非常的丝滑，但是到我这里总是非常难——一个不留神就会连锡，无论用焊锡丝、还是用焊锡膏；无论用含铅的、还是无铅的，都很难搞定。 我一直在想实在不行就改用2.54的排针，但是PCB上的空间实在有限，无论怎么摆弄都掰不开地方。只能继续硬着头皮练习自己的焊接技术，希望能够通过熟能生巧找到感觉，搞定这块板的制作。
完成了使用IP5407对锂电池进行充电的测试
之前在《尝试使用IP5407完成对锂电池进行充电》和《今天并没有完成关于IP5407的使用测试》都提到了要通过IP5407完成对锂电充电的测试，但是一直没有进行，原因是我觉得这个电路比较复杂，自己搭棚测试实在是太麻烦了，所以就一直在等PCB印刷电路。 印刷电路到了之后，我先在这个电路板上进行了MT3608的测试，第一块板子废掉了，然后用第二块完成了MT3608的测试，效果比较满意。今天继续用第三块板子，试着完成了IP5407的测试，效果也很满意。 其实在上面提到的第一块板子中，我是同时进行了两个芯片的测试，结果在测试IP5407的时候发现电路画错了，然后在飞线时将第一块板子损坏了。今天进行IP5407的焊接时，格外谨慎，并且正确的做了飞线处理，然后测试结果正常、效果理想。 做错的地方在于：我的电路图里面电池Battery的负极并没有连接到地上，而是通过一颗IP3025芯片处理之后才连接到地上，然而在当前的测试过程中，并没有IP3025，所以电池的负极一直是悬空状态的。我现在比较纠结一个问题： 1、如果将IP3025贴装上去，那就意味着当前的“第二个电路板”还没有完成，还需要再将IP3025部分实现； 2、如果不贴装IP3025，则当前的电路图还需要调整一下，将电池的负极接到地上。 虽然上面的纠结看上去并不复杂——完全可以通过一个跳线、或者一个0Ω的电阻解决。但实际上现在的电路板上已经没有地方可以放置这个设置了。我现在能够想到的方法，是将DCDC升压功能中的R1/R2设置电阻中的R19电阻移除出去，只保留R1/R2设置电阻中的R6和R7两颗电阻，这样就可以省出一个电阻位置来完成上面IP3025是否安装的设置： 这里的R19是配合电位器完成调压使用的，之所以如上设计，是想着如果不接入电位器，整个电路依然是可以正常工作的： 不接入电位器时，DCDC得到供蜂鸣器使用的最大电压——11.4V；如果接入电位器电路，那么这个升压部分就可以通过电位器进行电压的调整，范围是5V-10V之间，从而实现对蜂鸣器的音量大小调节。 如上看来，其中的R19如果移除出去、放到电位器电路板上，反而更加的合理。所以当前的电路板，对于MT3608部分是正确的、对于IP5407部分也基本正确，需要的改动如下： 1、将R19从当前板路中移除、放到电位器板路中； 2、对当前的电池负极进行正确的接地处理，要考虑：有IP3025时电池负极接入到IP3025中；没有时电池的负极进行接地。 完成以上改动之后，这块电路板也就可以暂且认为是基本完成了。当然还有一个小问题：对于MT3608的使能引脚（上图中的4-EN引脚），是否要接一颗电阻在这里才更为稳妥？
通过MT3608进行升压问题不大
前几天在《使用MT3608进行升压备忘》中记录了若干困惑和问题，今天通过电路板实现的电路基本上把之前的困惑都解决了，但也引入了一些新的问题： 1、这颗芯片的升压公式是准确的，Vout=Vref*(1+R1/R2)，这个公式没有错，我使用的配置电阻是R1=18K、R2=1K，理论上应该得到0.6*(1+18)=11.4V的电压。实际测试不多不少、正好是11.4V；并且无论输入电压怎样波动，例如我将输入电压设置到2.11V，依然可以得到11.4V的输出电压； 2、之前在使用面包板+杜邦线的环境下，效果远达不到上面这么理想。在面包板+杜邦线的环境下，输出电压会随着输入电压不断地改变；而且当输入电压低于5V时，则不能得到有效的升压。估计是搭建的杜邦线比较凌乱、比较长，所以信号的完整性和有效性被破坏引起的吧？不清楚具体原因，也顾不上深究了； 3、今天在完成了第一个实验板之后，我草草的看了一眼升压结果，只瞥见11.4V时，内心窃喜。但也因为这个“窃喜”冲昏了头脑，没有做更多的测试便继续后面的工作。结果后面的工作将电路板搞坏了，当回顾一天的工作时，对于MT3608的升压表现有些忐忑，毕竟没有做更多的测试，但是看着眼前已经坏掉的电路，着实令人崩溃； 4、然后就只好硬着头皮又做了一块新的试验板，并且反复确认过它的升压表现，才确定这个电路基本上是正确的。但是就在进行这个测试的时候，发现它并不能与我之前制作的“蜂鸣器电路板”正常配合。结果就是又花了4个小时排查问题，直到此刻虽然找到了问题，但并不知道其中的原因，苦恼。 5、关于上面第4点的问题，需要再单开一篇博客进行记录了； 6、在今天的这块实验板上，除了MT3608升压部分，还有电池充电部分的电路。经过测试发现电池充电电路并不能正常工作，所以关于电池的充电，还需要继续花时间学习。 备注：上面第3点中提到的“将电路板搞坏了”，搞坏了的表现是：MT3608不再工作，MT3608的输出电压始终与输入电压相同。这一点不难理解：因为MT3608不工作了，所以输出点的点位就是输入点的电位。这个问题表现与我之前在面包板+杜邦线时的表现是不一样的，但是与我在使用成品板时也遇到过，列一个表格也许更能表达清楚： 问题表现 出现位置 故障原因 解决方案 输出电压始终与输入电压相同 成品板 由于成品板上的电位器设置错误，导致成品板上的MT3608不工作 将电位器逆时针旋转20圈以上 输出电压始终与输入电压相同 自己制作的PCB电路板 因为调试过程中误操作损坏了MT3608芯片 芯片损坏导致芯片无法工作，更换芯片才可能修复问题 输入电压5V以下时无法升压、5V以上虽然升压但是升压值不稳定、波动巨大 面包板+杜邦线电路中 所有IC均与PCB版本相同，所以可能的原因只可能是出在面包板+杜邦线上，猜测是杜邦线太长导致 没有深入推敲，直接改用PCB印刷电路后，故障不再出现
简单电路的想法及尝试（2）
之前想到一个简单的电路，然后画了画、今天动手试了一下，感觉没有问题、可以实现。但是比较郁闷的是其中要使用单刀双掷开关、或者更方便一些就是使用双刀双掷开关。虽然使用更高级的开关可以让电路简化，但是这些高级的开关并不好找，即便真的有、手感上和形式上也很难满足我的需求。 所以我觉得还是退而求其次，用比较简单的单刀单掷开关来实现吧。以下是第一部分电路的重新规划——完全改用单刀单掷开关来实现。电路看上去应该是可以运行的，不知道实际效果怎么样，还要再花时间搭建真实的电路来验证一下： 我设想的电路整体分成三个部分，上面是第一部分。现在觉得第一部分的电路无论怎么实现，都是可以搞定的，毕竟它的功能最简单；难的是第二部分的电路，没有想好怎么才能只通过一个单刀单掷开关实现。 另外，上面的第一部分电路现在也只是核心功能，如果考虑到更复杂的情况，例如将LED增加进去，也会让问题变得复杂。 看来这个“小功能”也不是一朝一夕能够搞定的，我索性也就不着急、慢慢学习、慢慢尝试了。 想了想，第二部分电路的结构大概清晰了，并且有对第一部分电路进行了微小调整，至此的基本思路如下：
蜂鸣器的震荡及发声部分可以运行了
前阵子本来都已经完成了这个小功能模块的制作，但是在进行PCB印刷的时候，却发现成品PCB无法正常工作。好在没花太多时间就找到了问题的结症——封装引脚定义问题。 我在使用分立元件的时候，用到了2N2222的BJT，这个三极管在插件型封装时，三个引脚中间的引脚是B极，而在贴片封装时却是第一个引脚是B极。只能怪自己经验不足。今天拿到了新做的板子，战战兢兢重新焊了一只出来，结果还算顺利，能够正常的工作了。 在使用蜂鸣器的时候，我想到了前几天买的成品DCDC电路板，有那块成品电路我就没有必要引入两个电压源，可以直接使用一个电压源输出5V电压、再通过DCDC升压到9V，这样就可以为蜂鸣器电路板同时供给5V和9V的工作电压。 其中5V电压是为了让蜂鸣器的震荡部分起振、而9V电压则是为了让蜂鸣器自身完成工作。两个电压同时通过一个开关进行控制，有电压则5V、9V同时有输出；没有输出则5V和9V都不进行输出。实验成功，效果还算满意。 在没有接入蜂鸣器之前，我是先把蜂鸣器电路板上电测试了一下，当时其实心里还在打鼓——通过电压表测量会发现DCDC在断电之后会有残留的电压，并不是戛然而止、而是逐渐释放，这估计应该是DCDC的成品板上面没有flyback二极管导致的，这就引发出两个问题： 1、对于我当前效仿制作的DCDC电路，是否应该接入flyback二极管？ 2、如果不接这个flyback机制，会不会有什么问题？ 这要等进行DCDC电路板的测试时再做推敲了，现在这里备忘一下。 另外：DCDC电路板实际上也已经到了，今天时间晚了没有时间测试，只先把其中另一个我比较关心的问题验证一下：上面预留的电池焊接插口的间隔和孔径是否准确？答：稍微掰一掰电池的引脚是可以顺利插入的，有一点点紧。 还有一点额外的感想：因为没有做过贴片，所以不知道自己动手能力和贴片的难易程度，所以这块电路板上使用的IC都是尽可能选用比较大的，全部使用的是2010的电容和电阻，实际贴装的时候感觉2010对我而言非常友好，可以比较容易的完成贴装和焊接。但是对于之后的其他电路部分（例如后面的电池管理部分），因为PCB面积太小，所以不得不将IC封装调整到了1206尺寸的，期望等到贴装1206的电路板时，也能像当前这个2010尺寸一样容易实现。
今天并没有完成关于IP5407的使用测试
之前因为卡在《MT3608升压问题》上面，所以心里总是感觉有些别扭：电路都已经搭建出来了，可就是无法完成持续稳定的升压。虽然我已经将所有用到的IC都与成品电路保持一致，可依然无法完成有效的电压升压。 想来想去，感觉最大的可能是我使用的是面包板+杜邦线做的电路搭建，因为MT3608是属于高频DCDC升压结构，如果使用杜邦线很可能会引入更多的干扰，从而影响芯片正常工作。当然这只是猜想，除非能够将当前的电路重新搭建，用更好的、更短的线材来测试，才可能确定这个猜测。 思来想去，与其再去找飞线用的铜丝、搭棚焊接电路，不如直接做一块PCB电路板来的方便，所以今天就没有做原本计划的IP5407的测试，而是花了一下午的电路板： 如果考虑花费，做电路板肯定比自己用铜丝搭棚更昂贵，但是让个角度想一想：即便我用铜丝搭棚搞定了DCDC升压电路，谁又能确保之后PCB实现的时候不再次出现这样或那样的问题呢？与其多一事、不如少一事，直接一步到位的用PCB来测试，搞定就是搞定了、没有搞定也就可以直接基于当前的PCB再做调整、修正，反而更省力气。 如此想着，咬咬牙花钱做了吧。 在做这个电路的时候，我还是期望能够连同IP5407的充电芯片也一并测试了，所以这个电路中也就将IP5407部分的电路一同画了进去，这样等到PCB到手，既可以用它完成DCDC升压的实验、也可以基于它完成充电的测试，一举两得。从工作效率的角度讲，说不定更高呢。
尝试使用IP5407完成对锂电池进行充电
MT3608的升压部分虽然还没有最终搞定，但是我想这块问题应该不会很大，或者说，无论这个节点上是否会有问题，后面还有很多路要走，我应该先把整条路走下来，只要大差不差的能先走通，就可以翻过头再仔细推敲现在遇到的问题。如果假设后面要走的整条路有不可逾越的障碍，那么现在在这一个细节点上较劲也就没有意义了。 所以这么想着，我就假设MT3608暂时虽然还有问题、但并不致命。接下来将继续学习关于锂电池充电芯片的使用。这两天如果有时间，会将锂电充电部分的电路搭建起来进行测试。 对于锂电充电，我找到了两个芯片，分别是IP5306和IP5407，二者应该都可以满足我的需求。但是对于306，有一些含混模糊的地方：它在自己进入休眠之后，是直接通过一个负载就能自动唤醒、还是需要人为的发出脉冲才能唤醒？ 如果是前者，那么其实我用IP5306就可以了。但如果是后者就比不能使用它、而需要使用407了。因为我现在计划制作的电路中没有单片机、也没有用于控制306唤醒的按键，这就要求它必须能够被动唤醒、或者索性就像407那样无需唤醒、而是一直有着5V的待机输出。 其实这个问题上我也没有必要太过纠结，也可以直接就用IP5407来搭建电路，正所谓“多一事不如少一事”。所以接下来就是尝试使用IP5407完成对手中的锂电的充电操作。