原创 【拆解】USB功率表，拆解分析电路、原理、成本。附原理图&成本计算

前言

USB功率表是各位工程师的必备神奇吧！平时测手机、产品、制作电路的时候经常用的电流表，正好我之前就买过一个小的功率表，平时随手测一下充电宝、灯的功率还是很方便的，并且这个功率表还有计算放电容量的功能，以及记录时间的功能，这样还可以测一下充电宝的容量，还有放电时间之类的

正好这次可以拆解一下这款功率表，看看内部的用料成本，以及分析一下电流电压的采样电路

由于这次拆解分析的很详细，所以分章后部分会有原理图，以及采样电路的分析，大家可以参考参考，有什么问题，可以一起学习交流！

外观展示&铭牌讲解

（一）外壳采用的是硬塑料，侧边有个按钮的开孔，前后各有USB的开孔，正面是一块屏幕，尺寸大概是1寸，屏幕四周是黑边，所以实际上屏幕大小肯定是比看到的要小

（二）品牌名称和型号直接忽略，可以看到Voltage电压是：直流DC 4--30V 、 Current电流 0--5.1A 、协议支持QC2.0&QC3.0

（三）图标讲解：

CE标志是欧洲共同市场安全标志，是一种宣称产品符合欧盟相关指令的标识

RoHS标志是指电气和电子设备中限制使用某些有害物质的标志，说明该功率表无害

绿色环保标志

垃圾桶打×，这个标志表示打算丢弃此产品时必须将该产品送到适当的设施，以进行回收和循环再利用。

（四）外壳采用上下两块拼接而成，所以判断外壳可以撬开，但是四周有柱子固定，所以在拆的时候避免弄断柱子

拆解过程

（一）首先，因为外壳是由上下壳合起来的，所以可以把指甲或者尖一点的东西插进外壳的缝隙里面，然后慢慢翘起来一点，然后把撬棒插进去，沿着边边慢慢划过去，边划边翘，直到把四个角的外壳翘起来，然后就可以分离外壳了，外壳侧边没有涂胶水，这点非常好！也有可能是为了省成本或者是返工比较容易！

（二）拆开之后发现没有螺丝固定PCB板，是直接套在支撑柱上的，可能也是为了省成本，不过这种固定的也是挺牢固的！

PCB板

（一）粗略看一下PCB板，发现MCU是打磨过的！其实打磨过也不完全是坏处，因为打磨过的MCU还是有找出来的可能性的，因为只有常用的芯片才要打磨，自己定制的芯片可能连丝印都没有（大家可以看我后面是怎么找到这个芯片的！）

（二）屏幕也是可以通过4个孔，固定到PCB板上，这点做的挺好的

（三）背面屏幕的过孔很多，正面几乎没什么过孔，所以表面的元器件大概率都能用万用表测得到通路

（四）屏幕有13个引脚，根据显示的颜色，以及引脚数量，判断是tft屏为主，所以后面分析，主要往tft屏幕去找

PCB&原理分析

（一）HT7133-1，由于mcu/屏幕等元器件要3.3v，所以这个芯片主要功能就是降压，允许输入电压30V，输出电压为3.3V

（二）NTC测温（热敏电阻）热敏电阻的阻值会随着温度的升高而降低。MCU的ADC检测到电路电压的变化，从而推断出当前的温度

（三）电压采样区  通过电阻，可以将输入的电压，分压成MCU的ADC能检测到的电压，大概是0-3.3v左右，这样可以用ADC直接采样输入的电压

（四）电流采样区 通过运放，由于采样电阻的值很小，所以导致压降小，所以需要运放放大之后，再进行采样，采样电阻的值为0.01R

【以下图的电阻，均为大概测量值！可能不准确！】

运放电路分析

1.运放采样了差分放大电路，相比于单端的放大电路，它可以有效地抑制共模噪声，并提供更大的动态范围和信噪比。

2.放大增益计算如下图

我的运放计算方法是这样的，首先将电路分成两部分，左边①部分可以算出电流值，右边②部分可以根据①算出的电流值，通过欧姆定律算出输出的总电压值，最后再通过增益计算公式，计算出放大增益

3.中间是运放的独特功能“虚短”，所以可以直接看成一条导线，也相当于①和②部分共同的电流值

4.我们直接看结果就可以发现，电流的增益是4颗电阻决定的，所以如果要更改输出的大小，只需要更改相应的电阻值即可

（五）出厂测试/烧录点 

通过万用表测量出点位，可以发现TXD/RXD这些串口通讯点，以及一个数据引脚，和供电引脚，所以这个大概率是出厂的烧录/测试点位

（六）TFT屏幕

1.SDA----SPI数据线，接MCU的MOSI引脚

2.SCL----SPI串口时钟线

3.RS----屏幕数据、信号、命令输入选择

4.RESET----屏幕复位输入

5.CS----屏幕选片信号输入

6.LEDK----背光/阴极

7.VDD----电源输入

8.GND----接地

9.NC----空脚

MCU分析

【该MCU为推测！如果和实际不同，请谅解！学习为主】

观察PCB的时候，很明显MCU是被打磨过的，经过几天的大海捞针，终于找到一款引脚/功能/大小都十分合适的MCU，并且大概率就是这款功率表的芯片，大差不差！

1.首先我认为，芯片如果是被打磨过丝印的话，第一点可以证明，这个MCU可能不是定制的，而是采用市面上比较常用的，而且很实惠的MCU，所以这款芯片还是很有可能被找到的

2.观察大小，这款MCU采用 TSSOP-20封装，这样搜索的范围就更小一点

3.最好分析的一点，就是该芯片的供电引脚是在第9脚VCC，和第7脚的GND，一般这样的布局挺少的，所以我大概看了十几个TSSOP-20封装的芯片后，终于找到（新唐）有这种MCU芯片，而且大多数布局都是第9脚VCC，和第7脚GND

4.于是，我在新塘的官网里面，和各大购物平台，找（新唐）的MCU，因为判断，这款MCU一点有多个ADC引脚，且还有串口通讯和SPI接口，所以又找了十几个之后，找到这一款MS51FB9AE

数据手册 https://wwo.lanzouj.com/ixBZu1rfq07c

原理图

【原理图用万用表测量得出，电阻值可能不正确，有什么问题可以一起讨论】

成本分析

（一）电阻电容批发一盘5000个大概15块钱，大概一个0.003，全部加起来就算0.06吧

（二）USB公/母座，批发大概是0.06一个，一个板子用两个就是0.12

（三）HT7133-1,输出3.3v，零售价0.1元，批发价不详

（四）LM321运算放大器，零售价0.04元

（五）侧卧轻触开关，零售价0.07元

（六）MCU----MS51FB9AE，零售价1.2元，批发1.15

（七）TFT屏幕，尺寸不详，大概是0.96吧，批发价6元

（八）PCB板，这个价格不详，按0.5/个算吧

（九）外壳价格也不详，两个外壳的话，也按0.5/个来算，那就是1块钱

产品成本合计

硬件成本：0.06+0.12+0.1+0.04+0.07+1.15+6+0.5+1=9.04

软件成本：3 因为这个功率表在软件方面的重要性要大于硬件方面，且技术成本大多都在软件方面，所以每个表都算上软件开发成本3元吧

其他成本：5这些包括快递，人工，运营等杂七杂八的费用，这里算5元吧

合计：9.04+3+5=17.04

相对于28块钱的售价来说，商家大概是可以赚个10块钱的吧，利润还是很可观的，我感觉大部分的花费可能都在软件开发上面吧！

总结

（一）功率表的原理大概就是采样电流和电压，然后计算出功率，硬件方面的难点就在于怎么确保采样的精度，软件方面的难点在于怎么处理收到的信号，并且取值，总体来说还是可以通过功率表学到很多东西的

（二）可以学习运算放大器，了解运算放大器的工作过程，放大倍数的计算，运算放大器作为模电的第一单元，其重要性也是非常重要的

（三）分析成本，可以看到所需的硬件成本个人制作大概就10块钱左右，外壳可能贵一点，所以大家想自己做一个这样的功率表也不是不行

（四）学习如何找出被打磨过的芯片，这样对于电路的分析有很大的作用