一、產(chǎn)品速覽:扇燈一體,主打雙效實用
產(chǎn)品拆解:拆解爆款風(fēng)扇燈,帶你看國產(chǎn)32位MCU如何控場
產(chǎn)品拆解:砍掉一堆外圍運放!國產(chǎn) 32 位MCU控場71W風(fēng)扇燈?
本期Big-Bit拆解為大家?guī)淼氖且豢铒L(fēng)扇燈產(chǎn)品的拆解解析。
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核心參數(shù):42寸規(guī)格總功率71W(風(fēng)扇35W+燈具36W)? 驅(qū)動特性:適配220V標(biāo)準(zhǔn)交流電壓,支持多色溫調(diào)節(jié),六檔風(fēng)速控制。
制造背景:依托廣東三角牌電器的制造體系,集成多項國標(biāo)認(rèn)證,是一款純粹且兼具空間美學(xué)的實用型家居電器。
二、拆解概覽:3板1電機(jī),照明與控制模塊化布局直流無刷電機(jī)如下圖所示。
接下來進(jìn)入拆解環(huán)節(jié),一起看一下這款風(fēng)扇燈內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)與元器件是如何實現(xiàn)其功能的。
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三、核心器件解析風(fēng)扇主控與電機(jī)驅(qū)動板主控與電機(jī)驅(qū)動板是風(fēng)扇燈的控制核心,它連接電源與遙控器,并向風(fēng)扇電機(jī)和LED燈板分配電力與控制信號,確保整機(jī)安全高效運行。電路板上的已知元器件:整流橋、繼電器、快恢復(fù)二極管、MOSFET、MCU、變壓器。1、絕對中樞:其利天下 KY32DS024雖然MCU表面的絲印被磨去無法獲知具體信息,但《半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)》獨家獲取到了這顆MCU的詳細(xì)信息,這顆主控MCU來自深圳市其利天下技術(shù)開發(fā)有限公司,型號為KY32DS024。在這款42寸風(fēng)扇燈的控制系統(tǒng)中,這顆32位MCU是真正意義上的“絕對中樞”。它通過軟硬協(xié)同的底層架構(gòu),完美實現(xiàn)了對風(fēng)扇主控與電機(jī)驅(qū)動板的全盤控場。在直流無刷電機(jī)(BLDC)的驅(qū)動鏈路中,KY32DS024形成了一個極度高效的閉環(huán)控制系統(tǒng):首先,它通過內(nèi)部集成的模擬外設(shè)(PGA和ADC)實時“監(jiān)聽”電機(jī)運轉(zhuǎn)時的微弱電流與反電動勢(BEMF)信號;緊接著,內(nèi)部的ARM Cortex-M0內(nèi)核迅速接管,依托專用的電機(jī)控制算法對這些物理量進(jìn)行高速解算;最后,它通過專用的增強(qiáng)型定時器(EPWM)下發(fā)指令,輸出6路帶有精準(zhǔn)死區(qū)時間的PWM信號,直接“指揮”后級的功率MOSFET逆變橋進(jìn)行高速開關(guān)。這一套行云流水的動作,確保了風(fēng)扇電機(jī)在各個檔位下都能保持極度靜音、平滑且高效的運轉(zhuǎn)。
選型考量為:
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算力賦能:MCU搭載了48MHz ARM Cortex-M0內(nèi)核,能為其復(fù)雜的無感/FOC電機(jī)控制算法提供充沛的算力支撐,確保風(fēng)扇運行平滑、啟動靜音。
電機(jī)專用外設(shè):內(nèi)置專為電機(jī)設(shè)計的16位增強(qiáng)型定時器(EPWM),支持3通道6路帶互補(bǔ)、死區(qū)插入與硬件剎車急停的PWM輸出,精準(zhǔn)適配前級MOSFET半橋驅(qū)動陣列。
極致集成,砍掉“外放”:KY32DS024內(nèi)部高頻集成了12位ADC、可編程增益放大器(PGA)和模擬比較器(ACMP)。這意味著無需外掛運放,即可實現(xiàn)電機(jī)的單電阻電流采樣與反電動勢(BEMF)檢測,極大壓縮了電路板尺寸與物料成本。
原廠級方案賦能與安規(guī)可靠性:芯片具備 2.5V~5.5V寬壓及 -40℃~105℃工業(yè)級寬溫特性,抗干擾能力強(qiáng)。更重要的是,選用其利天下的芯片,整機(jī)廠通常能直接獲得經(jīng)過市場驗證的“風(fēng)扇燈一站式代碼與調(diào)試支持”,大幅縮短產(chǎn)品上市周期。
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2. 功率鏈路:市電整流到低壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)換樞紐220V市電先經(jīng)Mateng繼電器安全隔離,再由揚(yáng)杰GBP310整流橋轉(zhuǎn)化為高壓直流。隨后,深鴻盛SFD4N65高壓MOSFET與薩科微SF1002DS超快恢復(fù)二極管在AC-DC開關(guān)電源中高效協(xié)同降壓,輸出24V低壓直流母線。最終,臺懋TM4614A雙溝道MOSFET接管低壓側(cè),利用該母線構(gòu)建逆變橋,精準(zhǔn)驅(qū)動風(fēng)扇BLDC電機(jī)。全鏈路分工明確,一氣呵成。整流橋:來自揚(yáng)杰科技,型號為GBP310。(由于元器件位置限制,無法拍攝微距照片)選型考量為:
? 充足余量與低發(fā)熱:風(fēng)扇燈穩(wěn)態(tài)電流僅約0.32A,該芯片3.0A的額定電流與5°C/W的低結(jié)殼熱阻提供了極大的降額余量,完美適應(yīng)吊扇頂篷的封閉散熱環(huán)境。
? 強(qiáng)悍的抗浪涌沖擊:可承受高達(dá)90A的瞬間浪涌電流,有效抵御上電瞬間大容量電容帶來的電流沖擊,無懼用戶頻繁開關(guān)。
? 高耐壓安全裕度:具備600V至1000V的反向耐壓(VRRM),為220V市電(峰值約311V)提供了翻倍的安全余量,從容應(yīng)對電網(wǎng)波動與電機(jī)反電動勢。
? 采用GBP直插封裝,寬度僅14.25-14.75mm,既滿足高壓安全爬電距離,又極大節(jié)省了小尺寸主控板的寶貴布線空間。繼電器:絲印為Mateng,但無法找到具體廠家。選型考量為:
? 10A大觸點余量:遠(yuǎn)超風(fēng)扇燈百毫安級的穩(wěn)態(tài)電流,輕松應(yīng)對LED驅(qū)動板開電瞬間的電容浪涌,有效防止電弧粘連。
? 復(fù)用24VDC母線:24VDC線圈完美契合直流無刷(BLDC)電機(jī)的供電軌,省去獨立降壓電路,精簡了PCBA的電源拓?fù)洹?/p>
? 常開型物理隔離:單刀單擲常開(-A)設(shè)計,待機(jī)時徹底切斷后級220V高壓,實現(xiàn)真正的零功耗與絕對安全。
? CQC國標(biāo)安規(guī):具備250VAC耐壓及CQC標(biāo)志,滿足國內(nèi)家電強(qiáng)電接入的強(qiáng)制安全與阻燃標(biāo)準(zhǔn)。
MOSFET:來自深鴻盛,型號為SFD4N65。選型考量為:
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650V高耐壓,無懼尖峰:其漏源擊穿電壓高達(dá)650V。220V市電整流后的直流母線電壓約為311V,650V規(guī)格提供了超過兩倍的安全裕度,能輕松抗住電源開關(guān)瞬間產(chǎn)生的感性反峰電壓。
? 4A大電流,超高降額:額定漏極電流為4A。驅(qū)動71W(風(fēng)扇35W+燈36W)的系統(tǒng),實際原邊工作電流極小。這種“大馬拉小車”的高降額設(shè)計,確保了芯片即使在嚴(yán)苛環(huán)境下也能保持極低的溫升。
? 2.3Ω低導(dǎo)阻,高效低耗: 典型導(dǎo)通電阻為2.3Ω。依托其專有的F-Cell平面條形單元技術(shù),有效最小化了導(dǎo)通狀態(tài)電阻并提升了開關(guān)性能,非常適合散熱空間受限的吊扇內(nèi)部環(huán)境。
? 高雪崩耐量,抗沖擊強(qiáng):該芯片的結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊優(yōu)化,能夠承受雪崩和換向模式下的高能量脈沖沖擊。這大幅提升了風(fēng)扇燈在面對電網(wǎng)浪涌或頻繁開關(guān)時的電氣魯棒性。
MOSFET:來自臺懋半導(dǎo)體,型號為:TM4614A。選型考量為:
? 雙管合一,極致緊湊:單顆SOP-8L封裝內(nèi)同時集成了N溝道與P溝道MOS管。這種設(shè)計能極簡地構(gòu)建直流無刷電機(jī)的半橋/全橋驅(qū)動拓?fù)洌蠓鶋嚎s主板的物理布線空間。
? 40V耐壓,安全兜底:N管與P管的漏源擊穿電壓(VDS)均為40V。針對風(fēng)扇燈常見的24V直流供電母線,預(yù)留了充足的安全抗壓區(qū)間,能從容吸收電機(jī)換相時產(chǎn)生的反向尖峰電壓。
? 精準(zhǔn)降配,BOM優(yōu)化:N管額定電流6.3A(典型導(dǎo)阻30mΩ),P管-5.9A(典型導(dǎo)阻68mΩ)。相比于電流更大的TM4614A,這款“C”后綴型號在保證71W整機(jī)平穩(wěn)運行綽綽有余的前提下,適當(dāng)縮減了冗余。這是國內(nèi)家電供應(yīng)鏈中極具代表性的BOM成本優(yōu)化選型策略。
? 滿分抗震: 出廠歷經(jīng)100%UIS(非鉗位感性開關(guān))與Rg嚴(yán)格測試。在直接驅(qū)動風(fēng)扇電機(jī)這種純感性負(fù)載時,具備極佳的電氣穩(wěn)定性和抗浪涌壽命。
快恢復(fù)二極管:來自薩科微半導(dǎo)體,型號為SF1002DS。
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? 35ns超快恢復(fù),極致降損:反向恢復(fù)時間(Trr)低至極其優(yōu)秀的35納秒。在配合高頻開關(guān)電源工作時,能以極高的速度完成截止,大幅降低開關(guān)損耗,顯著提升電能轉(zhuǎn)換效率。
? 10A大電流與170A抗浪涌:額定平均整流電流高達(dá)10A,且能承受170A的單周期峰值浪涌電流沖擊。對于整機(jī)功率僅71W的風(fēng)扇燈而言,提供了極其夸張的電流余量,輕松應(yīng)對高頻啟停。
? 最高600V耐壓,安全兜底:該系列最高型號(SF1006DS)支持600V的最大反向峰值電壓。高耐壓特性使其能從容吸收變壓器漏感產(chǎn)生的反向尖峰電壓,保障電源鏈路的穩(wěn)定性。
? D-PAK貼片封裝,強(qiáng)效散熱:采用TO-252(D-PAK)表面貼裝設(shè)計。底部自帶大面積金屬散熱焊盤,可直接將熱量傳導(dǎo)至PCB覆銅區(qū),完美解決了吊扇燈密閉空間內(nèi)大功率器件的散熱痛點。LED恒流驅(qū)動板接下來看從LED面板控制器上拆解出來的LED驅(qū)動板。
電路板上的已知元器件如下:LED驅(qū)動芯片、色溫調(diào)節(jié)芯片。LED驅(qū)動芯片:型號為BP2861。
選型考量為:
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? 去電容化,極致精簡:依托內(nèi)部高壓JFET供電與退磁檢測技術(shù),史無前例地砍掉了傳統(tǒng)驅(qū)動必備的VCC電容與啟動電阻,極致壓縮BOM成本與PCB面積。
? 高壓集成,拒絕頻閃:在極小的SOP-7封裝內(nèi),直接集成500V功率開關(guān)管與600V超快恢復(fù)二極管。抗電網(wǎng)沖擊能力強(qiáng),低母線電壓下多燈并聯(lián)依然保持零頻閃。臨界模式,高精恒流:運行于電感電流臨界連續(xù)模式,輸出電流完全免疫電感量與LED壓降的偏差波動,穩(wěn)穩(wěn)輸出±5%精度的純凈恒流。
? 智能溫控,密閉兜底:直擊吊扇頂篷密閉積熱的結(jié)構(gòu)痛點。芯片設(shè)定140℃過熱調(diào)節(jié)紅線,一旦超溫自動平滑降流控溫,配合LED短路保護(hù),徹底斬斷燈珠燒毀風(fēng)險。色溫調(diào)節(jié)芯片:來自ANLOGPOWER,因為未能找到具體的技術(shù)手冊,無法得知其詳細(xì)技術(shù)信息。遙控器發(fā)射控制板這塊電路板上只有一顆絲印為“YD404485”的芯片,但無法查找到其具體的信息。
四、拆解總結(jié)
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縱觀這款吊扇燈,主控、照明與遙控三塊電路板配合默契,而來自“專精特新”企業(yè)——深圳市其利天下技術(shù)開發(fā)有限公司的KY32DS02432位MCU,則是統(tǒng)攬全局的“絕對大腦”。
市電經(jīng)由揚(yáng)杰整流橋、深鴻盛MOSFET與薩科微二極管降壓后,交由MCU接管。在驅(qū)動核心上,其利天下MCU展現(xiàn)了極具統(tǒng)治力的技術(shù)實力:它實現(xiàn)了極致的模擬集成,內(nèi)部自帶12位ADC、PGA放大器和模擬比較器,完全無需外掛運放即可精準(zhǔn)采樣電機(jī)電流與反電動勢,將主板BOM成本與物理空間壓縮到了極致。依托48MHzCortex-M0內(nèi)核的強(qiáng)勁算力與自主無感FOC算法,結(jié)合專為電機(jī)定制的16位EPWM外設(shè),它能精準(zhǔn)指揮后級臺懋MOSFET逆變橋,讓無刷電機(jī)運轉(zhuǎn)極度靜音且絲滑。
與此同時,照明端由BP2861芯片接管,憑借去電容設(shè)計與高精臨界模式,確保持久無頻閃的健康光照。
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縱觀這款風(fēng)扇燈,我們看到的不僅僅是一堆元器件,而是國產(chǎn)家電供應(yīng)鏈的垂直整合能力。
其利天下這類深耕 BLDC 領(lǐng)域十余年的企業(yè),通過提供“底層國產(chǎn)芯片+核心自主算法”的交鑰匙級賦能,讓整機(jī)廠能夠跳過復(fù)雜的底層開發(fā),直接獲得經(jīng)過海量市場驗證的成熟代碼。
這種“高度集成”帶來的不僅是 BOM成本的極致壓縮,更是供應(yīng)鏈安全可控的底氣。
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