Liito-Kala Lii-500 Li-Ion Ladegerät defekt (nur noch Powerbank Mode möglich)

[Michael D. (nospam2000)]

Hallo Liebe Foristen!

Mein Liito-Kala Lii-500 Li-Ion Ladegerät funktioniert plötzlich nicht 
mehr richtig.

Wenn man das 12V Netzteil einsteckt, dann geht die Displaybeleuchtung an 
und das Display zeigt das USB Symbol an. Das bedeutet es denkt es sei 
kein Netzteil eingesteckt sondern nur ein Li-Ion Akku eingelegt, dann 
geht es fälschlicherweise in den Powerbank Mode und versucht am USB 
Anschluss 5V auszugeben.

Die grundlegenden Funktionen sind gegeben:
 - 12,2 V am 12V Spannung Input
 - 5,0 V an Vcc des MCU
 - Display funktioniert und wird angesteuert (inkl. Beleuchtung), d.h. 
die MCU läuft

Auf dem Board sind keine offensichtlichen Schäden wie durchgebrannte 
Bauteile zu identifizieren. Allerdings war eine Menge an Löt-Sputter und 
Rost(?) drauf. Ich habe die Platine mal mit Zahnbürste und Isopropanol 
gereinigt, allerdings ohne Erfolg.
Den 12V Anschluss musste ich nachlöten, die Lötstelle auf der Oberseite
der Platine war durchgebrochen.

Ich vermute, dass die Erkennung ob ein 12V Ladegerät angeschlossen ist 
nicht mehr funktioniert. Wenn kein Ladegerät angeschlossen ist sondern 
nur ein Akku eingelegt ist, dann wird die MCU Versorgungsspannung über 
einen Stepup aus den Akkus erzeugt.
Gemessen habe ich in diesem Fall: V_Akku=4,15V, V_MCU=4,31V

Die Teile die 4-fach vorkommen und für das Laden/Entladen zuständig sind 
dürften nicht relevant sein. Hauptsächlich die Bauelemente direkt um den 
12V Anschluss und 5V USB Anschluss und die MCU sollten relevant sein.

Hat jemand einen (Teil-)Schaltplan oder das Wissen wie die automatische 
Umschaltung zwischen normalem und Powerbank Modus funktioniert?

Hier noch ein paar Infos zu den Bauelementen (jeweils die Beschriftung, 
nicht unbedingt die Typenbezeichnung):
U4: AL551, entweder ein Stepup auf 5V oder ein Spannungsregler auf 5V
U5: HCF4051 8xAnalog Multiplexer; wird verwendet um die Bat+ Spannung 
und die Spannung an den Shunt Widerständen R9, R10, R44, R18 zu messen
U6: HCF4051 8xAnalog Multiplexer
Q6, Q16, Q33, Q11: 30N06
Q12, Q34, Q17, Q7: 8205A
Q10, Q18, Q5, Q4: 9435 / PDA01230 1S

 Michael

[Michael D. (nospam2000)]

jetzt habe ich fast alle Pins der MCU und des Multiplexers U5 
identifiziert, reicht aber noch nicht.
Eigentlich bleiben nur die Pins 4 und 19 übrig bzw. natürlich der 
Multiplexer U6.

U1 (MCU)
Pin  Verbunden mit  Funktion
1  GND  GND
2  U5.11, U6.11  Multiplex A
3  U5.10, U6.10  Multiplex B
4  Q36  ???
5  Q4  Battery1 charge (out)
6  Q5  Battery2 charge (out)
7  Q18  Battery3 charge (out)
8  U5.9, U6.9  Multiplex C
9  Q6  Battery1 discharge (out)
10  Q16  Battery2 discharge (out)
11  Q33  Battery3 discharge (out)
12  Q1  Battery4 discharge (out)
13  Q10  Battery4 charge (out)
14  J2.2  SPI MOSI
15  J2.3  SPI SCK (Frequency is 62.5 kHz)
16  J2.4  SPI /CS
17  U5.3  Multiplex COM IN/OUT
18  U6.3  Multiplex COM IN/OUT
19    
20  +5V  +5V

Hier noch die Channel Belegung des Multiplexers U5

Channel  Funktion  
0  Bat1+ über Shunt  
1  Bat1+  
2  Bat2+ über Shunt  
3  Bat2+  
4  Bat3+ über Shunt  
5  Bat3+  
6  Bat4+  
7  Bat4+ über Shunt

 Michael

[Michael D. (nospam2000)]

U6 Channel Belegung

Channel  Funktion  
0  ???  
1  ???  
2  NTC2 (über R87)  Temperaturmessung Battery3+4
3  NTC1 (über R85)  Temperaturmessung Battery1+2
4  ???  
5  ???  
6  ???  
7  ???

[Mike J. (linuxmint_user)]

Die 12V gehen zu "R69" (eigentlich eine Diode) und zu Q6 (MosFET ?).
Ich würde vermuten dass es die Information, dass die 12V Spannung 
anliegt, nicht zum µC schafft.

[Michael D. (nospam2000)]

Mike J. schrieb:
> Die 12V gehen zu "R69" (eigentlich eine Diode)

Ja, das ist eine Diode mit der Durchlassspannung von 0,238V.
Q28 und Q29 (Beschriftung A19T) dienen dazu die Spannung der Akkus auf 
die Spule L5 des StepUp Wandlers durchzuschalten, d.h. wenn 12V anliegen 
darf die Spannung nicht durchgeschaltet werden und das funktioniert 
auch. Wenn 12V nicht anliegen, wird die Akkuspannung durchgeschaltet.

> und zu Q6 (MosFET ?).

Q6 schaltet den GND des Akkus in Schacht 1, ich denke nicht, dass dieser 
mit dem USB Powerbank Mode zu tun hat.

> Ich würde vermuten dass es die Information, dass die 12V Spannung
> anliegt, nicht zum µC schafft.

Genau, nur den Weg habe ich noch nicht gefunden :-)

Es müssen ja zwei Dinge passieren:
1. der USB Port wird aktiviert. Die Spannungsversorgung kommt dann nicht 
mehr über die 12V des Netzteils sondern von den eingelegten Akkus 
(nominal 3,7V).
Das könnte komplett ohne aktiven Eingriff der MCU gehen, diese muss nur 
aktiv sein um das Display anzusteuern und die "Mode" Taste abzufragen, 
wahrscheinlich auch um den USB Strom zu messen und ggf. über Q36 den 
Ausgang abzuschalten.

2. der normale Modus wird deaktiviert, d.h. die MCU erkennt, dass die 
12V fehlen.

Es bleiben nur noch folgende Möglichkeiten übrig wie das Signal zur MCU 
kommt (in absteigender Wahrscheinlichkeit):
 - Multiplexer U6 Kanäle 4 bis 7, hier konnte ich keinerlei Verschaltung 
finden
 - MCU Pin 19
 - Multiplexer U5 Kanal 1. Geht an Q36.2 und über R77
 - MCU pin 4. Geht an Q36.1, ist aber höchstwahrscheinlich ein Ausgang. 
Q36.3 geht an USB-, Q36.2 an GND.
 - MCU pin 2 geht indirekt an USB- (=Q36.3) (über R82, Q37.3/.1, R81, 
Q36.3), die Funktion ist unbekannt.
Derselbe MCU Pin dient auch als Ausgang für die Multiplexer (Pin A)
 - Multiplexer U6 Kanal 1 über R77 an Q36.2

Q36 ist wie geschrieben für das Durchschalten von USB- auf GND 
zuständig, d.h. an dessen Pins kann man das Vorhandensein der 12V nicht 
messen, es kann nur der USB Strom gemessen werden, d.h. es bleiben wohl 
nur die ersten beiden Möglichkeiten übrig, außer es werden noch weitere 
Pins mehrfach verwendet wie Pin 2.

 Michael

[Michael D. (nospam2000)]

Michael D. schrieb:
> Genau, nur den Weg habe ich noch nicht gefunden :-)

Jetzt habe ich einen möglichen Weg gefunden.
Von USB+ gehen mehrere Pfade über D18 weiter:
1. über R4 nach U5.14 (Channel1).
2. über R84 nach NTC1
3. über R86 nach NTC2

Das bedeutet U5 Channel1 wird sowohl für die Messung von VBat1
als auch für USB+ verwendet.

  Michael

[Mike J. (linuxmint_user)]

Michael D. schrieb:
> Das bedeutet U5 Channel1 wird sowohl für die Messung von VBat1
> als auch für USB+ verwendet.

Also die Platzierung der NTC ist doch eigentlich auch völlig sinnlos. 
Wenn sie thermisch sehr nahe an einem der Kontakte der Zellen wären, 
dann könnte man damit rechnen dass die Wärme relativ gut von der Zelle, 
über den Kontakt bis zum NTC transportiert wird. So haben die aber 
keinen sinnvollen Kontakt zu den Zellen, so dass man die aktuelle 
Temperatur nur erahnen kann.

Michael D. schrieb:
>> Ich würde vermuten dass es die Information, dass die 12V Spannung
>> anliegt, nicht zum µC schafft.
>
> Genau, nur den Weg habe ich noch nicht gefunden :-)

> 2. der normale Modus wird deaktiviert, d.h. die MCU erkennt, dass die
> 12V fehlen.

Ich würde es so machen dass ich verfolge wo die 12V hin gehen. Ein Mal 
zu den vier StepDown-Schaltreglern, zu dem Spannungsregler für den 
Controller und dann wahrscheinlich zu der Basis eines NPN-Transistors 
und dessen Kollektor geht zu einem I/O-Pin des Controllers. An dem 
I/O-Pin ist vielleicht noch ein PullUp-Widerstand oder der im Controller 
vorhandene PullUp wurde genutzt.

Das würde also gar nicht zu dem Multiplexer gehen, weil er nicht wissen 
möchte ob exakt 12V anliegen, sondern nur ob dort eine Spannung anliegt.

Vielleicht geht auch ein Spannungsteiler von 12V zur Basis des 
NPN-Transistors, damit kann man einstellen dass der Transistor erst bei 
z.B. bei >10V aktiv wird und den I/O-Pin nach Masse zieht.

Wer weiß, vielleicht ist Q37, direkt unter dem µC so ein Kandidat.

[Michael D. (nospam2000)]

Mike J. schrieb:
> Das würde also gar nicht zu dem Multiplexer gehen, weil er nicht wissen
> möchte ob exakt 12V anliegen, sondern nur ob dort eine Spannung anliegt.

Schon klar, nur habe ich die Funktionen fast aller I/O Pins (bis auf pin 
19) der MCU schon rausgefunden und da war nichts dabei. Für Pin 19 
konnte ich keine abgehende Leiterbahn finden.

Ich habe ausgehend von den Pins der CPU verfolgt wo diese hingehen, da 
dies einfacher war als alle Pfade von +12V zu verfolgen.

> Vielleicht geht auch ein Spannungsteiler von 12V zur Basis des
> NPN-Transistors, damit kann man einstellen dass der Transistor erst bei
> z.B. bei >10V aktiv wird und den I/O-Pin nach Masse zieht.

Das könnte sein, muss dann aber wieder eine Doppelbelegung der 
beschriebenen Pins sein.

Das was ich oben zu
"Q28 und Q29 (Beschriftung A19T) dienen dazu die Spannung der Akkus auf
die Spule L5 des StepUp Wandlers durchzuschalten" ist ja genau eine 
Schaltung die feststellt, dass +12V fehlt. Die ist im Bild Back.jpg auf 
der linken Seite zwischen den beiden mittleren Akku Schächten.

Und mit "Von USB+ gehen mehrere Pfade über D18 weiter" habe ich einen 
Pfad gefunden wie diese Info über den Multiplexer an die MCU gehen 
könnte.

Es könnte sein, dass der Multiplexer defekt ist, mal sehen wie ich den 
am einfachsten testen kann ohne ihn auszulöten. Im Internet gibt es 
mehrere Quellen die geschrieben haben, dass bei denen der Multiplexer 
defekt war.

Der Ausgang des Multiplexers war immer +5V mit dem Multimeter gemessen, 
ich muss mal mit dem Oszi ran. Auch VBat+ aller Akkus war +5V.

> Wer weiß, vielleicht ist Q37, direkt unter dem µC so ein Kandidat.

Q37.3 geht über R8 nach Q36.3 und USB-, d.h. das ist der Ausgang welcher 
USB- über den Shunt R80 mit GND verbindet.

 Michael

[Omega G. (omega)]

Schau dir auch mal die Leiterbahnen die unter den Spulen durch gehen an, 
ob die noch Durchgang haben. Der Kleber scheint die Korrosion der 
darunter liegenden Leiterbahnen zu fördern.

[Mike J. (linuxmint_user)]

Michael D. schrieb:
> Hat jemand einen (Teil-)Schaltplan oder das Wissen wie die automatische
> Umschaltung zwischen normalem und Powerbank Modus funktioniert?

Ich wollte zwei Zellen aufladen die auf der GND-Seite miteinander 
verbunden waren, daraufhin habe ich nur noch dieses USB-Symbol auf dem 
Display gesehen.

Daraufhin habe ich das Ding wieder von den 12V entfernt um es zu 
reseten, das hat aber nicht funktioniert. Auch Akkus dort rein zu machen 
die voll waren hat nichts gebracht, es lief einfach nicht mehr und hat 
beim Anschluss an 12V nur dieses USB-Symbol angezeigt.

Ich hatte es ja zwischen den Anschluss 3 und 4 masseseitig 
kurzgeschlossen, indem ich den Doppelakku dort rein gelegt habe, deshalb 
dachte ich dass vielleicht die MosFET (8205L) oder die Z-Dioden (W8) 
Schaden genommen haben welche die Zelle abschalten.

Also habe ich vom Ladeschacht 3 und 4 die MosFETs und Z-Dioden entfernt 
um zu sehen ob es wieder läuft und es lief wieder.

Dann habe ich den ersten MosFET wieder eingelötet um das Problem 
einzugrenzen, vielleicht ist ja nur einer der MosFETs defekt oder nur 
eine der Z-Dioden. Im Endeffekt hatte ich dann aber alles wieder normal 
eingelötet und es lief immer noch.

 *Ich weiß also nicht wo der Fehler lag, aber es geht wieder.*

Vielleicht solltest du auch einfach mal die MosFETs/Z-Dioden auslöten, 
testen und dann Stück für Stück jedes Bauteil einzeln wieder einlöten 
und das Gerät jedes Mal testen.