Q-Boost オープンフレーム
さて、Q-Boostフレームの内部構造を初めて見てみると、少々戸惑うかもしれません。外観から判断すると、電子部品はコネクタと接触パッドの領域に隠れていると思われるかもしれません。しかし、この写真では、Type-Aソケットのすぐ隣のスペースが空いているように見えます。Type-Aコネクタに注目し、PCBの端に沿って進むと、コネクタが側面からセル保持クリップまで伸びているのがわかります。
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Q-Boost 細胞保持
予算重視のメーカーであれば、フレームに直接保持タブを成形し、フレームの柔軟性を利用してセルを保持する可能性が高いでしょう。しかし、QQCは、両側に小さなバネで駆動する独立したプラスチックタブを採用しました。さらに、フレームに金属製のインサートを設けることで、バネが外壁を摩耗して突き抜けるのを防いでいます。
プラスチック製のハウジングに関しては、費用を惜しみませんでした。
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Q-ブーストインナー
細部へのこだわりは、Type-Aコネクタを固定するための機械的なサポートフレーム、セルの接点に圧力をかけるためのフェノール樹脂製ボール紙に貼られたゴムストリップ、そして組み立て時に部品を固定するための薄いゴムストリップなど、細部へのこだわりが続いています。興味深い設計上の工夫として、Q-Boostの回路基板は非常に薄いため、QQCは全体を一体型で製造し、基板の接点部分を折り曲げることで基板間の配線をなくすことができました。
フラットフレックスケーブル (FFC) 上のチップは一般的ですが、通常の (薄いとはいえ) 回路基板を曲げるメーカーを見るのはこれが初めてだと思います。
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フラット化されたQブースト
Q-Boostの基板を慎重にまっすぐに伸ばし、まるで製造パネルから切り取ったばかりのように平らな面を覗いてみました。驚いたことに、ほとんど何も付いていませんでした。QFN型の6939の隣には1マイクロヘンリーのインダクタがあり、これはドライバ内蔵のブーストコンバータと思われます。Q-Cellにも搭載されていたSOT25 93F04はリニア電圧レギュレータかもしれません。SOT343 ML23は、Q-CellのD_P信号がすぐ近くのデバイスに直接配線されていることから、One-Wireデバイスではないかと推測されます。そして、Type-Aポートのデータラインに接続されているSOT26 FT4KPKは、充電モード検出チップの可能性があります。これらのどれにも、決定的に一致するものは見つかりませんでした。
私は、何らかの形のプロセッサが Q-Cell のマイクロコントローラと通信することを期待していました。
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Q-Boost SMDはんだ付け
Q-BoostはQ-Cellよりもはんだ付けの均一性がはるかに良好で、パッドや部品のリード線に余分なはんだボールは見られません。6939の周囲のはんだボールはQ-CellのQFNよりも目立ちにくく、0603/0402の部品はパッド全体を覆いながらも特徴的な均一な凹状のフィレット構造をしています。QQCはこのボードに薄いはんだペーストステンシルを使用したのでしょうか？
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Q-Boost スルーホールはんだ付け
SMD側のはんだ付けは非常に良好に見えましたが、Type-Aコネクタのはんだ付けはやや劣っています。接合部自体は問題ないように見えますが、基板上にはんだフラックスが残っており、糸くずが付着しています。そして、その固まったフラックスの中には、赤丸で囲んだような小さなはんだ玉がいくつか混入しており、さらにその右側にも小さなはんだ玉が混入しています。これらがフラックスから剥がれ落ちた場合、ショートの危険性があります。
Q-Frame がフラックスを液化させて小球を解放するほど熱くなることはないと思いますが、超音波洗浄機で両方とも消えてくれたらよかったと思います。
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逃した機会
先ほど、Q-Cellのテーパーと異なるコーナー半径の組み合わせにより、セルを誤って挿入することが不可能になったと述べました。しかし、これには実用的な欠点が1つありました。Q-Cellを180°回転させて挿入し、その接点がQ-Frameの接点と反対側を向くようにすれば、Q-FrameをQ-Cellの接点カバーとして使用できます。これにより、露出したQ-Cellの接点がショートするリスクが大幅に軽減され、未使用時のQ-Frame Type-Aポートの通電がなくなります。
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Qセル充電回路
充電レギュレータは1MHzを超える周波数で動作すると予想したのを覚えていますか？ここでレギュレータの出力リップルを測定していますが、実質的には何も見当たりません。見えるのはチップの非常に高速なスイッチング過渡現象だけで、その周期は最短300ns、最長1µsと不規則です。フィードバックループの安定性に問題がある可能性があります。
この種のアーティファクトは、トランジスタのスイッチングとインダクタの損失の増加により、効率に悪影響を及ぼします。これが、インダクタが耐え難いほど熱くなる理由かもしれません。
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Q-Cell出力活性テスト
先ほど私が提起した疑問の一つは、Q-Cellから電源を取り出すのが接続するだけという単純な作業なのかどうかでした。安全上の理由から、何らかのハンドシェイクが完了するまでは出力電流は極めて制限される（例えば10mA）と予想していました。
どちらが正しいのかを判断するために、バッテリー端子間に 20W のハロゲン電球を接続したところ、電球は薄暗いオレンジ色に点灯し、その過程で 930mA が消費されました。
ここでは秘密のハンドシェイクはありません。過電流カットオフ以下に留まるだけです。
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Qセルの短絡挙動
Qセルの短絡電流はどれくらい高く、また短絡が発生した場合、どれくらいの速さで出力が遮断されるのでしょうか？これを調べるために、0.1Ωの抵抗でパックの接点を短絡し、オシロスコープでセルの応答を記録しました。I = V / R、R = 0.1なので、電流は電圧の10倍に等しくなります。この図から、Qセルが出力を遮断する前に、約22.5Aを9.5ms間出力していることがわかります。
最初は、電流が垂直に上昇しないということは、Qセルに何らかの電流上昇率の制限があるのだろうと考えました。しかし、実際にはセラミック巻線抵抗がインダクタとして動作しているだけかもしれないと気づきました。
より強力な抵抗器で何が起こるか見てみましょう。
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ダニエル・ソヴァジョーは、Tom's Hardware USの寄稿ライターです。彼は、コンポーネントや周辺機器の分解記事で知られています。
