О бесплатных CC/CV зарядках для лития. Взлом одноразовой электронной сигареты

Казалось бы, самый доступный бесплатный источник модулей заряда литиевых аккумуляторов — отслуживший свой срок сотовый телефон. Уж там-то по определению должен соблюдаться правильный режим зарядки источника питания и быть в наличии все нужные защиты.
На самом деле всё не так просто.

Смартфоны на Android ковырять бессмысленно — там интегрированный контроллер питания в большой микросхеме в исполнении BGA. Аналогично обстоит дело и с кнопочными Nokia и Siemens.
C Motorola и Samsung в этом плане несколько проще.

Итак, изучаем матчасть.
Motorola C155 — использует контроллер заряда ISL6292C. Без термофена перепаять сложно, корпус мелкий, выводов довольно много, вывести индикаторный светодиод малореально.

Samsung R200 — использует LTC1734. Довольно удобопаябельный корпус SOT23-6, но требует внешнего силового транзистора:

Вывода на индикаторный светодиод нет, но можно воспользоваться костылями:

Samsung X450 — использует LTC4058. Корпус мелкий, но есть выведенный на плату контакт индикации состояния:

Идеальный вариант — микросхема LTC4054, она же LTH7 или LTADY:

Она требует минимум внешних элементов и может быть легко пересажена на новое место:

Но, увы, встречается она куда реже, чем хотелось бы.
Впрочем, теперь у нас есть другой источник компонентов — одноразовые электронные сигареты.

Как правило, они легко разбираются при помощи обычного ножа.
Внутри корпуса находятся испаритель с запасом жидкости, литиевый аккумулятор и датчик затяжки:

Начинка без корпуса и других лишних деталей:

Если залить жидкость в испаритель несложно, то про зарядку аккумулятора в интернете можно увидеть примерно такие вредные советы:

Первым делом устройство надо разобрать, а потом стержнем от шариковой ручки извлеките пластиковую пробку, которая служит в качестве мундштука. Далее вы увидите фитиль, и вот его потом надо будет пропитать жижей, то есть заправить девайс заново. Потом следует извлечь крышку светодиода, которая располагается с противоположной стороны электронной сигареты. Случается, что эта крышка припаяна к светодиоду, то есть составляет одно целое с ним вместе, тогда нужно действовать так: с помощью стержня необходимо вытолкнуть содержимое электронки из корпуса с той стороны, где располагается светодиод. Если же припаяна лампочка, то нужно вытолкнуть «внутренности» девайса с той стороны, где располагается фитиль.Вы увидите батарейку с припаянными контактами. Там, где лампочка обычно «+», а где фитиль расположен «-». Дальше нужно будет взять зарядку от телефона, к которой нужно присоединить провода так, чтобы полярность была соблюдена (черный — «-», а красный – «+»).

Для того, чтобы зарядить девайс, надо включить блок питания в зарядку где-то на полчаса.

На самом деле прямая зарядка литиевых аккумуляторов от USB — не очень хорошая идея.
На первый взгляд ДЗ выглядит совсем как микрофон, поэтому некоторые пугаются, обнаружив в подъезде выброшенную ОЭС и посчитав её жучком из КГБ:

От настоящего микрофона он отличается тем, что к нему подходит как минимум три провода, и распаянным на плате SMD светодиодом:

Почему «как минимум»? Потому что бывают ОЭС на 3000 затяжек, штатно предусматривающие перезарядку аккумулятора, потому что выбрасывать аккумулятор на 2000 мАч после одного использования это всё же перебор. ДЗ в них выглядит примерно так:

Пользователь такого изделия должен сосать просто не по-детски, и таких сравнительно немного, поэтому самодельщикам обычно приходится довольствоваться ДЗ попроще.
Итак, возьмём остроносые кусачки и вскроем ДЗ как консервную банку:

Слева направо:
— корпус с защитной сеткой;
— внутренняя крышка;
— две изоляционные прокладки;
— печатная плата;
— срезанная при вскрытии закраина корпуса.

Печатная плата крупным планом:

ОЭС — изделие хоть и не настолько одноразовое, как радиовзрыватель зенитного снаряда, но примерно такое же массовое и гораздо более дешёвое, поэтому электроника управления тут предельно упрощена. На плате располагаются микросхема в корпусе SOT23-5, конденсатор на 0,1 мкФ и светодиод. Я ожидал, что микросхема будет обычным программируемым микроконтроллером, но это специально спроектированное заказное изделие — микроконтроллер не сможет напрямую рулить нагревателем с током потребления в районе полутора ампер.
Схема ОЭС:

Как ни странно, найти вменяемый даташит на микросхему(кстати, мне попадались как минимум три разных типа) мне не удалось, поэтому пришлось довольствоваться обрывочными сведениями:

Модель: S085
Рабочее состояние электронного контроллера дыма стабильно Постоянное выходное напряжение 3,6 В Чтобы обеспечить количество дыма во время курения, с функцией защиты теплового вала, выход отключается, когда сопротивление нагрузки составляет менее 1 Ом; статический ток в режиме энергосбережения составляет менее 3 мА, и ток предохранителя тумана во время курения превышает 2А; В то же время, продукт имеет визуализированную функцию обучения работе на светодиодах, который имеет отличный старт, время курения, контроль напряжения, короткое замыкание。Когда зарядное напряжение литиевой батареи составляет <2,7 В, это струйная зарядка, чтобы гарантировать, что батарея не повреждена и безопасна; когда он заряжен до 2,7 В или более, заряд тока заряжается. Когда напряжение близко к 4,2 В, зарядный ток постепенно уменьшается。Ошибка обнаружения зарядного напряжения может быть в пределах 1%。
■ Принять дизайн ASIC
■省电模式下，静态电流小（<3uA）
■ Содержит функцию защиты от короткого замыкания (SCP)
■ Содержит функцию защиты по умолчанию (UVLO)
■ Содержит функцию защиты от перегрева (OTP)
■ Светодиодная функция обучения работе
■ Широкая зарядка (4,5-6 В), с отличными характеристиками зарядки и безопасным процессом зарядки
■ Высокая точность ошибки обнаружения заряжаемого напряжения (в пределах 1%)
■ Идеальная функция защиты батареи
■ Используйте струйную зарядку, когда напряжение батареи ниже 2,7 В, заряжайте большим током, когда оно превышает 2,7 В, и меньше 4,2 В, и заряжайте постоянным давлением, когда оно близко к 4,2 В。

LED Рабочие инструкции

Поскольку существуют разные режимы работы, и система имеет разные рабочие состояния в каждом режиме, системный план предоставляет визуализированную функцию обучения работе со светодиодом, которая позволяет клиентам уточнить рабочее состояние системы во время использования。Поэтому, в зависимости от различных состояний применения, существуют различные инструкции по светодиодам при запуске микросхемы, времени курения, обнаружении напряжения, защите от короткого замыкания и процессе зарядки. План следующий:
■ Когда система вызывает, светодиод мигает три раза, а затем сразу же переходит в провинциальный режим питания

■ В случае нормального триггерного переключателя (т.е. курения) светодиод будет постепенно светиться и вымирать;
■ Когда внутренний переключатель управления срабатывает более 5 секунд, светодиод мигает дважды подряд, и выход заканчивается;
■ Когда переключатель обычно срабатывает, если имеется короткое замыкание (то есть выходное сопротивление составляет менее 1 Ом), защита короткого замыкания осуществляется. Длина светодиода составляет две секунды, а выход закрыт;
■当系统充电时，LED会长亮，充满电后(VDD>4.1V) LED自动熄灭；
■ Выполните испытание напряжения перед выходным током нагрузки. Когда напряжение составляет менее 3,1 В, светодиод мигает 10 раз, и выход заканчивается。

Ну ой.
Итак, функция зарядки тут тоже есть, но как до неё добраться?
Поразмыслив, приходим к выводу, что вариант есть только один:

Подключаем лабораторный блок питания, проверяем:

Ограничение по напряжению 4,1В работает достаточно точно, отсечка по току не очень — из-за паразитного питания микросхемы через сопротивление обмотки нагревателя, индикация режима — совсем не так, как указано в описании. Судя по всему, это связано с тем, что в конкретном экземпляре ДЗ использована микросхема, отличающаяся от описания. Без его разборки это не узнать, а разборки без повреждений его конструкция не предусматривает.
Чтобы это исправить, введём в схему диод Шоттки на прямой ток 2-3А в разрыв цепи питания нагревателя:

Его можно добыть из платы старого струйного принтера:

Разъём зарядки позаимствуем с платы пришедшего в негодность мобильника:

Вырежем его с кусочком текстолита и подгоним его к нижней крышке ОЭС по месту:

Припаяем провода питания(длинные делать не надо):

Пропилим паз под разъём в металлическом корпусе ОЭС:

Припаяем провода от разъёма питания к ДЗ:

Внутренности ОЭС перед упаковкой обратно в корпус:

В собранном виде — доработанное и исходное изделие:

Выводы:
1. Датчик заряда одноразовой электронной сигареты может быть успешно использован в качестве контроллера заряда литиевого аккумулятора.
2. Нам удалось успешно обмануть систему, и теперь одноразовая сигарета может быть использована повторно, что немаловажно во время кризиса.