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本文旨在通过LED手电的拆解、测量和分析，破解磨字芯片，做到PIN对PIN替换。 一、手电拆解： 一支“三无”LED手电，有主灯、侧（副）两灯，每次短按按钮开关，LED灯光控制如下：关---强光---弱光---爆闪---侧灯---关，依次循环。长按按钮开关，LED无其它点亮模式出现，充电接口采用过时的MICROUSB，放电接口即为常规的USB-A，具有充电宝功能。其外观及亮灯状况见图1、图2、图3。 拆除手电筒身二颗螺丝及顶盖四颗螺丝，可打开筒身，露出电路的真面目，见图4，再拆除侧灯板二颗螺丝及电路板二颗螺丝，可取出聚光灯罩、侧灯板、电路板，得到手电的全家福，名副其实的山赛货，见图5。 图6是顶盖的特写，上面镶嵌安装四颗小圆磁铁，用于吸附在铁质平面上，打开侧灯时，可解放双手。在柜机空调侧面铁板上实际操作一下，见图7，实质是吸附不了手电的，脱手就往下掉。仔细观察，发现小圆磁铁是凹下安装的，磁铁接触不到铁板平面，可能稍凸出安装能吸住手电。 图8是LED主灯组件，LED安装于单薄的铝基板上，根本谈不上有效散热，灯杯也是塑料电镀的。 图9是由8颗2830LED并联组成的侧灯，没有贴装于铝基板上，而是贴装于普通电路板上，也根本谈不上有效散热。 图10是14500锂电池特写，真正的“三无”光腚产品，电池正负极引线非点焊，而是焊锡焊接，锂电池也无充放电保护电路。 图11是电气组件的整体连接图。 图12是电路板正面特写。主要用于LED控制，可惜控制芯片型号被磨去了。图中Q1、Q2丝印为Y1，是常见的SS8050NPN三极管。 图13是电路板背面的特写，主要用于锂电池充电及升压，输出+5V对外供电，相当于充电宝。芯片是SM5401，集充电、升压于一体。 以上是LDE手电筒的拆解部分，下面进行电路的测量和分析。 二、测量和分析： 1、充放电芯片SM5401的规格参数 图14是充放电芯片SM5401的部分规格书，完整规格书见附件。 2、手工绘制电路图 手工绘制电路图如图15：电路分为二大部分，首先是SM5401充放电管理芯片，通过MICRO-USB对锂电池充电，内部设定固定的0.8A充电电流，并通过USB-A对外输出达到5V/0.8A的放电电流，可以临时用作充电宝。充电输入和放电输出由芯片自动判别。另一部分是磨字芯片，通过单键按钮控制LED的发光模式，芯片第5脚（5PIN）输出的信号通过Q1（SS8050丝印Y1），R2限流点亮或关断主灯LED3的强、弱、爆闪三种模式，同一5脚输出三种不同的LED点亮模式信号。芯片第6脚（6PIN）输出的信号通过Q2（SS8050丝印Y1），R1限流点亮或关断侧灯LED4—LED11（8颗2830LED灯珠并联）。另外从电路图看出：外接USB电源仅仅是对锂电池充电，无法直接点亮手电主、侧灯，即手电点亮的电源唯一来自锂电池。 3、主灯强光点亮时的测量和分析： 图16是LED电压2.93V。图17是R2两端电压0.695V。图18是5PIN对地电压0.826V，图19是锂电池电压3.68V。流过R2（主灯LED3）的电流0.695/2.4=290mA,此时主灯LED3的功率0.29*2.93=0.85W，功率小得可怜，实际上功率也不能再提高，散热问题限制了功率的发挥。电阻R2消耗的功率0.29*0.695=0.2W,这是白白浪费在限流电阻上的电能。LED照明电路串接限流电阻是失败的设计，只有LED指示电路串接限流电阻是正常的设计，因为LED照明电路电流通常为几百毫安级，甚至达到几安级，串接限流电阻的功耗不可忽略，不是仅仅点亮LED就算成功，相反LED指示电路电流通常只有几毫安级，串接限流电阻的功耗可忽略不计。 2、主灯弱光点亮时的测量和分析： 图20是LED电压2.33V。图21是R2两端电压0.381V。图22是5PIN对地电压0.417V，图23是锂电池电压3.78V（锂电池短时充过电，故锂电池电压升高了少许）。流过R2（主灯LED3）的电流0.381/2.4=159mA，此时主灯LED3的功率0.159*2.33=0.37W，电流、功率比强光模式减小了几乎一半。电阻R2消耗的功率0.159*0.381=0.06W。 3、主灯爆闪模式时，由于测量数值随爆闪不断变化，无法正确读取，故不作测量。 4、侧灯点亮时的测量和分析： 图24是LED电压3.12V。图25是R1两端电压0.428V。图26是6PIN对地电压0.828V，图27是锂电池电压3.69V。流过R1（侧灯LED4—LED11）的电流0.428/1.5=285mA，由于LED4—LED11并联，所以流过每个LED的平均电流258/8=35.7mA，8个LED的总功率0.285*3.12=0.89W。电阻R1消耗的功率0.285*0.428=0.12W，也是白白消耗不可忽略的电能。 5、在以上三种亮灯模式的测量中，一一测量了磨字芯片第2脚、第3脚、第7脚对地电压，均指示高电平，且电压值几乎与供电正极第1脚接近，磨字芯片另一个重要电气特征是：只要芯片得电，即使LED熄灭，其第2脚、第3脚、第7脚的对地电压，均为高电平，且电压值几乎与供电正极第1脚接近，即LED不论关断、点亮，只要芯片得电，其第2脚、第3脚、第7脚的对地电压，均始终为高电平。由于一一测量的图片实在太多，在此不再展示。 6、拆焊电路板上B+处引线，使磨字芯片断电，结果发生悲剧，焊下的锂电池正极引线裸露焊点碰到了电路板背面的UBS-A金属外壳，导致没有保护电路的锂电池短路，电池引线表皮、线芯立刻燃烧冒烟，根本来不及抢救，见图28：好在引线不是太粗，否则将烧毁电路板铜箔，甚至引起锂电池燃爆。总结经验教训：（1）、在此电路中应拆除B-引线为妥；（2）拆焊后的裸露焊接点应用绝缘套管作临时保护。 更换电池连接引线：引线实在太细，二合一使用，引线裸露焊接点用套管临时保护，见图29：引线也不能太粗，因为无锂电池保护，万一再出此类事故，可让引线成为薄弱点烧毁，而不伤及电路板（元件）和锂电池，较细的引线当做保险丝用。 7、用万用表电阻档断电测量磨字芯片的第2脚、第3脚、第7脚，它们三脚之间两两互不相通，与磨字芯片其它脚也互不相通，与电路板上的其它元件引脚也互不相通，由于测量图片实在太多，不再一一展示，由此，判断出磨字芯片的第2脚、第3脚、第7脚是独立悬空的。 8、由于发生锂电池短路事故，故通电前再顺便测量一下B+、B-（芯片供电1、8脚）的电阻，为无穷大，见图30，说明磨字芯片供电1、8脚没有短路。 9、小心焊接好电路板上的B+、B-焊点，回装好手电，见图31： 10、进行充电试验，并开启强光模式，见图32，充电电流达到0.8A，与规格书中说明的充电电流一致，红绿LED1、LED2指示灯交替点亮，说明充电正在进行。同时证实手电可以边充电边点亮使用，当然外接电源仅是用于对锂电池充电，LED点亮的电源唯一来自于锂电池。 三、破解磨字芯片： 这里所述的磨字芯片破解，并不是把原磨字芯片的型号破解出来，而是通过其各引脚的测量分析，并结合外围电路，判断出各引脚的功能，从而寻找出替代芯片，找到PIN到PIN兼容的替代品，这是破解磨字芯片的真正目的。 根据上文的结论：磨字芯片1脚为电源+，8脚为电源-，2、3、7脚独立悬空，且始终为高电平，4脚接单键常开按钮到地，5、6脚分别输出信号驱动LED主、侧灯，且5脚输出三态信号，6脚输出单态信号，这符合SOP8封装的单片机全部特征，如PIC12F629/675八脚单片机等，其1、8脚分别为电源+、-，剩余6脚均为I/O可配置输入输出接口，当通过烧录的程序将2、3、7脚配置为始终输出高电平接口，4脚配置为开关信号输入接口，5脚配置为三态输出接口，6脚配置为单态输出接口，即可满足磨字芯片的全部功能，并能PIN到PIN替代，也许有人会问：这山赛货会使用昂贵的单片机？其实八脚单片机也有廉价货，随便搜索某宝八脚单片机，零售价0.38元，跑量就会更加便宜，如CAB单片机C10S011,完全兼容PIC12F629/675，见图33：只要6个I/O接口通过烧录程序，按原磨字芯片配置，即可100%PIN到PIN兼容替代。上述推断和破解，不知大神们是否有更高的见解？ 后记： 关于改装升级： 1、测量了本LED手电的壳体空间，可更换为18650大容量的锂电池，以延长手电照明使用时间。 2、添加锂电池的充放电保护电路，以保护锂电池正常充放电。 3、提升亮度等改造升级，除了升级电路板外，首先要解决散热问题，否则高亮灯珠分分钟烧死，因手电壳体、灯杯均是塑料的，这也给增强散热的改装升级带来较大的困难。 谢谢各位的围观！ 完。
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雷达卡
发表于 2024-9-2 10:43:50
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千斤顶
发表于 2024-9-2 11:20:54
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