一、背景
　　偶爾找出久壓箱底的老數字萬用表DT9208來用，發(fā)現9V電池早沒電了，之前還裝了個外接電源插座，用個9V的古老手機電源對付著用，拖著個線總覺得不便。

　　前幾天手里一直用著的那個MF368的指針表2個5號電池又濕身把電池倉觸點整綠了，就想著還是整個鋰電是不是要省心點，就算餓死一般也不會漏液吧。閑魚0.5元一節(jié)14500帶線鋰電10元包郵要了10個來，說是500mAH的，充放了一下大概200～300mAH的樣子，5號電池那么大的樣子。

　　把MF368的指針表里一個5號電池位直接在串了個二極管，另一個電池位裝上個14500，電池電壓在3～4.2V時去除二極管壓降后2.4～3.5V，這個表電阻檔的調零正好能夠得著。

　　以上為題外話。
　　剩下的一堆14500扔著也沒啥用呀，就想著升壓試試把手里用得著9V的表也改改。網上翻翻整個9V的鋰電還不便宜，而且看評價充一次電擱不多久，應該是升壓電路自耗造成的。這表平時用得不多，要是老去折騰電池也煩人，能不能整個自耗小點的升壓方案，至少也能待機個年把時間啥的。本來想著就用之前的老辦法弄個小磁環(huán)找?guī)讉€三極管搭個自激振蕩電路似乎最簡單，但發(fā)現一是效率都不高，在指標表用用×10K電阻擋負載也就幾十個微安，平時也處于物理關斷倒沒問題，數字表得幾十個mA，電池輸出基本就得幾百mA，而且充電總不能老打開后蓋取出來，最好還得內置上充電電路。這樣想還不如整個帶充電的鋰電池升壓模塊省老事了。一翻手頭倒是有2塊。

　　二、結合升壓模塊介紹分析改造可行性
　　這種模塊網上遍地，4056+MT3608方案充電升壓一體，充電輸入5V1A、充電截止電壓4.2V，如果不用鋰電池也可外接2V～24V作為供電電源，升壓輸出可調2.5V～28V，據說最大輸出電流可達2A，效率最高可達96%?？磪档故峭线m，自耗對其他場合來說也是算很低的，空載在幾百個μA吧。但這個空耗對一個幾百個mAH的鋰電池來說個把月也差不多要充電了，極限算最多也就幾個月、半年就耗盡了。不知能不能改到理想的空耗。先來看看這個模塊的基本情況：

　　找了下當初購買的產品描述：

　　為避嫌把圖上店標和水印虛了一下。

　　模塊尺寸、背面圖、細節(jié)圖干脆也貼過來，省得我自己整了：

　　1.充電芯片為TC4056A，這不是本主題的主要內容，不去研究，這個芯片是最常用的鋰電充電專用芯片，資料滿天。這里只講一下后面要換掉的充電電流設定電阻，TC4056A②腳對地所接電阻為充電電流設定電阻，資料中稱為Rprog，其阻值與充電流關系如下表：

　　原模塊是1.2K電阻，所以對應充電電流是1A。后面根據使用鋰電池容量，按0.37C左右的充電電流換相應的電阻。

　　2.升壓芯片是絲印為B6282n的6引腳SOT23電流模式升壓轉換器，也就是所謂的B628芯片，芯片對應型號有不少，HX3608、MT3608、PL2628、SB6286等都是，對應引腳和參數也大同小異。我把HX3608的中文規(guī)格書貼出：

　　研究規(guī)格書是為了分析說明幾個涉及到我下一步改造的關鍵參數。

　　（1）輸出電壓調整
　　從資料看該芯片③腳為輸出電壓采樣輸入端，基準電壓為0.6V，輸出電壓通過R1（上拉電阻）、R2（下拉電阻）分壓后接入該引腳進行誤差比較和放大。輸出電壓和采樣電阻的關系及計算公式規(guī)格書中第4頁已列出。手中這個升壓模塊R1就是輸出電壓正極焊盤與續(xù)流二極管中間的那個100K電阻，R2則是由續(xù)流二極管右側的2.2K電阻和9.1K微形電位器串聯組成。調整電位器就可改變輸出電壓值，從模塊上阻值計算得出電位器為0時其理論最高輸出電壓為（100K+2.2K）÷2.2K×0.6V=27.87V；電位器為最大9.1K時理論最小輸出電壓為（100K+2.2K+9.1K）÷（2.2K+9.1K）×0.6V=7.38V，這貌似與產品描述的4.3V出入不小。

　　不管它，這不是我關心的，引起我興趣的是芯片③腳采樣輸入電流IFB。咦，HX3608的中文規(guī)格書中怎么沒看到這個參數??？PL2628等其它英文的規(guī)格書中都有這個參數呀，規(guī)格書我就不重新貼別的了，反正就是說這個電流典型值是10nA，最多也就是50nA。也就是說采樣電阻可以換成?級電阻，換大阻值采樣電阻的意義在于當空載時除芯片靜態(tài)電流外，采樣電阻流過的電流就成為空耗的一個重要成分，現在模塊中的采樣電阻100K加上輸出9V時下拉電阻值約7K，空耗電流為I采樣=9V÷（100K+7K）=84μA，這個電流值折算到輸入端電壓按3.7V、效率即使100%也要達到0.2mA了。這對正常工作使用時不算個事，但不接負載閑著時24小時不間斷這么耗著就不是我想要的了，所以該芯片參數看這是有很大改造余地的，至少可降低一個數量級。

　?。?）使能控制（芯片關斷）
　　該芯片④腳為EN端，即芯片工作關斷開關，該端電壓≤0.5V（其他代換芯片也有0.4V的，反正就是低電位）時芯片關閉輸出，而關斷時參數顯示芯片空耗電流最大值為1μA（典型值為0.1μA）。這幾乎就跟電池物理關斷差不多了，得小小激動一下，如果我能實現輸出無負載時芯片自動關斷，那就很可能實現我當初的改造夢想了。而且芯片的關斷將使輸出電壓也消失（或降低），那么取樣電阻的空耗也隨之減小。

　　腦中閃過各種負載檢測開關控制電路，不現實呀，這手術復雜不說，多出來的電路也需要耗能呀。難道又是空想難成真？？？隨手翻翻原來指針萬用表改1.5V升壓代替高壓電池的幾個簡易電路，有用一個三極管直接作為負載通斷控制電池開關的電路，大概原理圖是這樣的：

　　當初其實試了一下效率不夠理想，且負載阻值大到一定程度總歸是會啟動不了電路的，所以沒用這個電路，仍是想辦法改變萬用表×10K擋換擋開關接法實現1.5V電池物理關斷而用的常規(guī)升壓電路?，F在這個升壓模塊是要用在數字萬用表的，負載接入時一般都在mA級電流以上，不可能接近于阻值無窮大的現象。那么只用一個三極管作為負載接入開關是否可以用到這個模塊來控制升壓芯片的通斷呢？簡單畫了幾個單三極管開關控制電路腦補了下，覺得用PNP管發(fā)射極接在輸出電壓正極、基極作為輸出到負載端，這樣相當于在輸出電壓正極串接了一個正向二極管，只是這個二極管是用三極管的be結代替的，當然這樣輸出電流肯定不能太大，要達到模塊原先的A級輸出電流肯定不現實，但估計幾十個mA給個數字萬用表用用還是可能的。設想圖如下

　　從三極管的工作原理可以得知，這么接入后的三極管當基極輸出無負載時，其基極相當于懸空，即負載電流IM=0，這時從三極管發(fā)射極到集電極是沒有電流流過，IEC=0，如果集電極與升壓芯片④腳EN端連接，理論上應該為0電位，而使芯片關閉。當三極管基極接通負載，輸出初始電壓通過三極管e極到b極向負載供電，供電電流IM只要達到一定值，而三極管集電極電流IC足夠小時，三極管處于飽和狀態(tài)，e、c極之間壓降很?。ㄒ话銥?.3V左右），這時升壓芯片④腳EN端變?yōu)楦唠娢?，芯片啟動升壓工作。聽起來似乎這樣就可以了，但實際電路要解決3個問題：

　　一是我前面紅色字體的輸出初始電壓問題。也就是要實現這個啟動輸出端得有一定電壓在，而前面芯片處于關閉狀態(tài)理論上輸出電壓就沒了，那不是一切都白瞎。經仔細查看模塊電路，驚喜發(fā)現該芯片典型應用電路在芯片關閉停振時供電端正極會通過儲能電感、續(xù)流二極管向輸出電壓正極形成通路，這時的輸出電壓正極端相當于電池電壓減去續(xù)流二極管壓降，也就是說電池電壓在3.7V～4.2V間輸出端會有3V～3.5V的電壓，這簡直就是為實現我前面設想專門設計的一樣。

　　二是三極管穿透電流問題。實際的晶體管不可能是理想的模型，致使是很穩(wěn)定的硅晶體管，在基極開路的情況下，集電極到發(fā)射極之間接上電壓也會存在一定的漏電流，這就是所謂的三極管穿透電流ICEO。這個電流如果接近甚至大于升壓芯片④腳EN端輸入工作電流，就可能使該腳電位上升超過開啟電壓閥值而使芯片啟動。當然這個電流一般都很小，μA級以下，我用萬用表μA擋簡單測了一下幾個管的穿透電流，都沒顯示出來。那么只要在集電極對地接個幾百K的電阻就可以把電位拉低到接近0，確保升壓芯片④腳EN端在輸出無負載時電位不超過反轉電壓0.5V（或0.4V）。如果穿透電路能遠小于升壓芯片④腳EN端工作電流，甚至都不需要外接電阻。這要后面實際改造時試驗確定。

　　為了驗證這么接三極管后穿透電流到底有沒有可能使集電極輸出無法徹底接近0電位而關斷失效，我隨便找了幾個小功率的PNP管搭到一個廢的空板上在發(fā)射極和集電極間用指標萬用表×10K擋加上10多V電壓試了一下基極開路和對集電極接一個電壓表（10M內阻）兩種情況，開路和導通情況都十分理想。三是三極管這樣非常規(guī)接法耐壓是否滿足。學習了一下三極管的一些基本知識，網上查了一下三極管BE結用作二極管的一些資料，我這樣把PNP管發(fā)射極接入電壓最高點并不會在基極和集電極出現反向電壓現象，正向電壓也不超過10V，常用三極管都不會擊穿。對于電流承受能力，前面說過升壓后只是用在萬用表一般就十多個mA，如果電源想用到幾百mA估計會燒壞三極管。到這里改造的基本思路已經有了，后面就得驗證到底可行不。

　　3.這個模塊沒有鋰電池保護功能，但對于萬用表等儀器使用也沒關系，除了長期封存電池餓死（這有保護電路也救不了），使用過程中鋰電池超額電流輸出不可能，失壓情況表也開不起來，能發(fā)現。當然使用自帶保護電路的鋰電池最好不過了。


　　三、動手改造
　　1.原模塊幾組實測數據
　　動手前先把原電路的電池接入電流留個數據，這里只是板子買來時默認輸出電壓約9V下大概測了一下無負載2.5～4.5V輸入時輸出電壓和帶載50mA、200mA時輸出電壓等幾種情況?？紤]調壓用的微型電位器經不起折騰，其他輸出電壓的情況就不測了；參數所說的2A大電流輸出也不去測了，我這簡陋的測試條件很容易把模塊干廢，那就還沒上手術臺就先嗝屁了。

　　2.關斷升壓芯片的一些數據
　　動刀切開升壓芯片④腳EN端到輸入電源正端的連接，這個模塊板子上升壓芯片④腳預留了到電源正極和地之間的2個電阻位，制版時到電源正極的電阻位是短接的，只要切開覆銅④腳就懸空了。而到底的電阻位后面需要把加裝PNP三極管集電極旁路到地時正好可以加裝旁路電阻。

　　這樣B628升壓芯片④腳EN端懸空了，芯片處于關閉狀態(tài)了，測一下模塊的空耗情況看看。

　　這個時候的空耗電流41.9μA實際上基本就是采樣電阻（約107）的電流，電源電壓經續(xù)流二極管加到采樣電阻的電壓約4.2V，流過采樣電路的電流約4.2V÷107?=39.3μA。當然輸出端接電壓表后電壓表也會產生一定電流，所以接表后的空耗（實際就是接了1?負載的功耗）電流增加到46.4μA，而輸出電壓顯示4.5V可能是輸入電源和表的誤差，再有在極微弱電流下，二極管壓降也會變得很小。

　　可以看到，進一步降低模塊空耗就得大幅加大采樣電阻阻值，前面我們看芯片規(guī)格書時采樣端輸入電流是nA級的，應該還是有很大余地的。動手拆采樣電阻。

　　3.改造采樣和輸出電路

　　然后得找兆歐級的大阻值貼片電阻和PNP三極管哪，翻翻廢板，在一塊貌似老網卡上發(fā)現了2個206的電阻（20?），會不會偏大了點，測算了下9V÷20?=0.45μA，B628升壓芯片采樣電流不是號稱10nA嘛，正好一試。理論上45倍左右的采樣電流和灌入電流比，應該還是能基本保證輸出電壓穩(wěn)定度的。

　　再在一塊電腦主板上找到3個PNP三極管。

　　查了一下3個管的參數差不多少，都是小功率的，湊乎用用，粗測一下選了絲印2A的MMBT3906。計算了一下9V輸出時20?上拉電阻對應下拉電阻值大約1.4?，手頭找不到這個值的電阻，考慮到輸出接了三極管還有個0.7V左右壓降，找了個1M和330K的串聯用于下拉采樣，正好一個焊在原22K處、一個焊在原電位器處。輸出電壓稍高0點幾伏不要緊，新的9V電池電壓也是偏高的，實在電壓不合適后面再換大點的電阻調整。

　　4.測試改造后的空耗和輸出情況

　　先測一下裝上新的采樣電阻后芯片關閉狀態(tài)、4.5V輸入電源、輸出空載模塊空耗。

　　幾乎測不到輸入電流，0.2μA差不多就是20M+1.33M采樣電阻在4.5V電壓時的電流吧，有點激動人心了。輸出端再接上電壓表看看情況。

　　右邊的DT9942萬用表接在了模塊輸出端，其直流電壓擋內阻為1?。這時模塊輸入電流增加到4.8μA，就是多了輸出端電壓表的測量電流值吧。同時看到輸出電壓基本就是電源電壓4.5V。

　　順手測一下芯片啟動升壓情況下的空耗吧。

　　輸出不接任何負載，空耗為91.3μA，去除采樣電流可以說與規(guī)格書參數高度一致了。

　　輸出端接入電壓表后可以看到輸出電壓已經變?yōu)?.46V，升壓電路已啟動，這個電壓接入三極管后正好就是我想要的電壓，看來采樣電阻不用再換了，同時也驗證了20M采樣上拉電阻沒問題，與理論計算輸出電壓的一點偏差我認為主要是阻值誤差和芯片0.6V基準會有一定離散，當然采樣阻值大了、采樣電流小了逐漸接近芯片采樣輸入電流了也會影響到采樣公式的計算，當電阻電流遠大于芯片采樣電流時這個影響是可以忽略的，現在可能有百分之幾的影響了，好在我用在萬用表電源并非高精度要求，能基本穩(wěn)壓就行。

　　這時的輸入電流為143.7μA，比完全空載時的91.3μA增加了52.3μA。主要就是電壓表的接入相當于在輸出端接了1M的負載，9.46V的輸出產生了9.46μA的負載電流，這個電流引起電源輸入電流的增加，這時芯片處于極低功耗工作狀態(tài)，其效率也不是最理想的狀態(tài)，但這個空耗在低壓升壓電路中應該也算是佼佼者了吧。
測一下50mA輸出時的情況吧。

　　127.5mA整機工作電流（電源4.5V），正常范圍?？紤]貼片三極管的耐受度和改后使用場合，其他負載情況這里不作測試。這里聲明一下，由于我沒有像樣的儀器進行專業(yè)的測試，所有測試數據只能作為參考，特別是小電流和計算模塊效率等可能會存在一定誤差，但作為定性說明問題還是有一定價值的。大家需關注同類升壓模塊詳細測試數據的，可以翻看壇內大俠“qrut”的帖子：https://www./thread-326454-1-1.html。那里有非常詳實的性能測試比較和分析，專業(yè)級別的，不是我等搞得出來的。

　　接下來是要驗證三極管能否在沒有負載時關斷芯片、接入負載時啟動升壓？這也是我最擔心失敗的地方。第一步先把三極管集電極飛線與B628升壓芯片④腳EN端連上。

　　洗洗干凈板子（這話不多余，前面拆、焊后直接就試走了些彎路，板子上的焊過后的污漬會嚴重影響采樣、使能等小信號電路），再次測試（后面測試多數使用3.1V左右輸入電壓）。先看一下輸出經PNP三極管后，空載時模塊空耗。

　　0.3μA，準度肯定不會太好，我只有這樣的儀器了，反正就是小到幾乎物理關斷吧。這時不能用電壓表去測量輸出電壓是不是沒有升壓，因為電壓表的接入相當于負載已接通，理論上會啟動升壓電路了。當然我們可以把電壓表接在三極管發(fā)射極看看，也就是未經過三極管的輸出端。

　　已上升到3.1μA，顯然只是萬用表耗散電流，升壓電路仍關閉狀態(tài)。這時的三極管前輸出電壓是3.06V。接下來電壓表換到三極管基極，相當于改造后的模塊輸出端接上極輕負載的情況。

　　整機輸入電流101.9μA，輸出電壓8.94V。與前面未接三極管芯片工作狀態(tài)一致。也證明了輸出有負載時自動啟動升壓成功。還是先別激動，啟動后會不會再也關不了呢？這種簡單的用個三極管進行開關的電路常有的事，斷開輸出端萬用表看看。

　　拍照急了點，電流值還沒回歸到靜態(tài)，但顯然開關狀態(tài)轉換是沒問題的。到這里改造已經基本成功，接下來測試一下帶載幾十個mA情況和斷載自動關斷是否可靠。

　　再斷開輸出端電壓表時，模塊輸入電流再次降到0點幾個μA，芯片已轉入關閉狀態(tài)。（圖丟了，就不補了）

　　把飛線重新截短焊好，為了確保無負載時三極管能可靠截止，使B628升壓芯片④腳EN端呈低電位而可靠關閉芯片，我還是在模塊預留的④腳對地電阻處加了一個100K的電阻，就是前面拆下來的采樣上拉電阻。因為芯片關閉時這個電阻兩端電壓接近0V，對空耗沒有影響。但升壓啟動后會增加90μA左右的功耗電流（倒有點像是把原來采樣電阻功耗加回去了），相比于萬用表幾個到幾十mA的功耗電流也算不上什么。

　　還有就是前面提到過的，我現在使用的電池不需要使用1A的充電電流，能有100mA多點最好，就直接找了個10K貼片電阻把原來1.2K的換了，測了一下充電電流123mA的樣子，差不多。

　　模塊改造到此完成。

　　四、成果
　　后面就是看怎么整入萬用表實際使用了。
　　裝機前隨手大概測了一下輸出紋波?？蛰d時紋波峰值45mV左右，50mA負載時紋波峰值已達178mV以上，200mA負載時紋波達270mV以上已不太適合使用了。升壓模塊的輸出紋波精準測試和分析還是得看前面我提到的@qrut 的帖子。

　　裝進萬用表了，試測了一下沒啥問題。有機會換個大點的扁電池，找個最佳位置給模塊好好固定開個充電孔就行了。

　　萬用表開機使用正常，簡單測了一下幾個擋位，基本可以。

　　圖34還整重了號，不管了。