【前言】
近年來(lái)，隨著室內(nèi)空氣質(zhì)量成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，人們對(duì)于健康呼吸環(huán)境的追求日益增強(qiáng)。在這樣的背景下，空氣凈化器作為智能家居產(chǎn)品的重要組成部分，已經(jīng)逐步普及，成為家庭和辦公室中不可或缺且越來(lái)越常見的設(shè)備。
根據(jù)奧維云網(wǎng)(AVC)全渠道預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2023年空氣凈化器銷額為48億元，有望達(dá)到0.8%的同比正增長(zhǎng)，2024年銷額更是有望達(dá)到49.6億元，實(shí)現(xiàn)3.5%的同比正增長(zhǎng)。在下半年需求回暖、房地產(chǎn)降幅收窄等外部因素影響下，24年空氣凈化器市場(chǎng)有望持續(xù)回暖。
在本期《產(chǎn)品拆解》欄目中，我們將帶來(lái)市面上火熱的空氣凈化器產(chǎn)品——米家空氣凈化器2S，一起來(lái)看看這臺(tái)空氣凈化器運(yùn)作的原理還有內(nèi)部國(guó)產(chǎn)替代元器件的情況吧!
【主要元器件預(yù)覽】
廣閎科技電機(jī)控制器 iU6315
AOS萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體電機(jī)功率 MOSFET AO4629
NXP讀卡器芯片 MFRC630
【米家空氣凈化器2S】
米家空氣凈化器2S內(nèi)部裝有抽取空氣的風(fēng)扇。
底部印有產(chǎn)品參數(shù)。
小米米家空氣凈化器2S
產(chǎn)品型號(hào)：AC-M4-AA
額定頻率：50/60Hz
產(chǎn)品重量：約4.5kg
額定功率：29W
CMIIT ID：2017DP5526
額定電壓：100—240V~
【米家空氣凈化器2S工作原理】
小米米家空氣凈化器2S的工程師依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，在流體實(shí)驗(yàn)室模擬氣流運(yùn)動(dòng)軌跡，把從飛機(jī)引擎中得到的靈感，應(yīng)用在空氣凈化器上。米家空氣凈化器2S采用了獨(dú)特的專利雙風(fēng)扇送風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以有效地提升壓力，還能增強(qiáng)送風(fēng)能力。結(jié)合獨(dú)特的塔式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這一系統(tǒng)創(chuàng)造了一個(gè)具有強(qiáng)大吸力和風(fēng)力的空氣增壓環(huán)境，使得米家空氣凈化器2S的凈化性能達(dá)到了高達(dá)310m³/h的水平。用戶只需簡(jiǎn)單地按下“開始”鍵，就能享受到通過(guò)高效凈化濾芯清潔過(guò)的純凈空氣，這些清新的空氣將源源不斷地涌出并擴(kuò)散至房間的每一個(gè)角落。
按下空氣凈化器的開始按鈕之后，屏幕亮起，可以看到屏幕上面的數(shù)字為PM2.5數(shù)值，下方數(shù)字分別顯示的是溫度跟濕度，還有wifi狀態(tài)和運(yùn)行模式。
最下方的燈則是空氣質(zhì)量狀態(tài)燈，PM2.5在0-75時(shí)會(huì)顯示綠燈狀態(tài)，PM2.5在75-150時(shí)則會(huì)顯示橙燈狀態(tài)，PM2.5在150以上時(shí)則會(huì)顯示紅燈狀態(tài)。
米家空氣凈化器2S擁有三種運(yùn)作模型，分別是自動(dòng)模式、睡眠模式和最愛(ài)模式。自動(dòng)模式根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量，自動(dòng)切換凈化效率;睡眠模式可以超低噪音運(yùn)行，可以營(yíng)造舒適睡眠環(huán)境;最愛(ài)模式通過(guò)手機(jī)客戶端設(shè)定使用面積，可調(diào)節(jié)凈化效率并保存設(shè)置。
【米家空氣凈化器2S拆解】
首先將米家空氣凈化器2S后蓋部分打開后，即可取出空氣凈化器的濾芯。
濾芯底部裝有RFID芯片，用于記錄、讀取濾芯使用時(shí)間、型號(hào)等信息。
接下來(lái)直接對(duì)空氣凈化器底部進(jìn)行拆卸。
可以看到電源控制板和NFC濾芯檢測(cè)控制板。
【電源控制板特寫】
【初級(jí)開關(guān)管特寫】
初級(jí)開關(guān)管來(lái)自吉林華微，型號(hào)：JCS7N65B，是一顆650V，導(dǎo)阻1.3 Ω 的NMOS，可應(yīng)用在高頻開關(guān)電源、電子鎮(zhèn)流器、UPS以及電源。采用TO-262封裝。該開光管的主要作用是控制電流流向、穩(wěn)定電壓、調(diào)節(jié)輸出電流以及短路保護(hù)。
產(chǎn)品特性：
½柵極電荷
½ Crss(典型值 16pF)
開關(guān)速度快
產(chǎn)品全部經(jīng)過(guò)雪崩測(cè)試
高抗dv/dt ½力
RoHS 產(chǎn)品
米家空氣凈化器2S內(nèi)置貝特保險(xiǎn)絲，規(guī)格3.15A 250V。
【NFC濾芯檢測(cè)控制板特寫】
在米家空氣凈化器2S的底部還有一塊NFC濾芯檢測(cè)控制板。值得注意的是，上面有一顆讀卡器芯片。
【讀卡器芯片】
讀卡器芯片來(lái)自NXP，型號(hào)：MFRC630。MFRC630和MFRC630 plus, MIFARE和NTAG產(chǎn)品的高性能前端。
MFRC630多協(xié)議NFC前端IC支持以下工作模式:
•讀寫模式支持ISO/IEC 14443A和MIFARE經(jīng)典
•讀寫模式支持NTAG
MFRC630的內(nèi)部發(fā)射器能夠驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)用于與ISO/IEC 14443A和MIFARE casic卡和轉(zhuǎn)發(fā)器通信的讀寫天線，而無(wú)需額外的有源電路。數(shù)字模塊管理完整的ISO/IEC 14443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)功能(奇偶校驗(yàn)和CRC)。
MFRC630支持1K內(nèi)存的MIFARE Classic, 4K內(nèi)存的MIFARE Classic,MIFARE Ultralight,MIFARE Ultralight C, MIFARE Plus和MIFARE DESFire產(chǎn)品。MFRC630支持MIFARE產(chǎn)品系列中更高的雙向傳輸速度，最高可達(dá)848 kbit/s。
支持以下主機(jī)接口:
•串行外設(shè)接口(SPI)
•串行UART(類似于RS232，電壓水平取決于引腳電壓供應(yīng))
•I2C總線接口(實(shí)現(xiàn)兩個(gè)版本:I2C和I2CL)
MFRC630支持SAM (secure access module)連接。為SAM的連接實(shí)現(xiàn)了一個(gè)專用的獨(dú)立I2C接口。SAM可以用于高安全性密鑰存儲(chǔ)，并作為一個(gè)非常高性能的加密協(xié)處理器。一個(gè)專用的SAM可用于連接到MFRC630。
在本文檔中，術(shù)語(yǔ)“MIFARE經(jīng)典卡”是指基于MIFARE經(jīng)典ic的非接觸式卡。
該讀卡器芯片主要用于讀取RFID芯片記錄的數(shù)據(jù)。
繼續(xù)將空氣凈化器四面的蓋子撬開，顯示屏模板顯示在眼前。
【顯示屏控制板特寫】
該顯示屏控制板主要用于米家空氣凈化器2S的屏幕顯示。
在下部分的電機(jī)側(cè)面上是一塊Wi-Fi控制板。
【W(wǎng)i—Fi控制板特寫】
帶有“mi”標(biāo)識(shí)的模塊為Wi-Fi模塊，用于米家APP連接。
【存儲(chǔ)芯片】
存儲(chǔ)芯片來(lái)自Atmel(愛(ài)特梅爾),型號(hào)：ATMLH728。用于存儲(chǔ)設(shè)置信息。
蜂鳴器用于功能操作提示。
【PM2.5檢測(cè)器】
在空氣凈化器背面裝有一個(gè)PM2.5檢測(cè)器。
該檢測(cè)器里面裝有一個(gè)小風(fēng)扇，通過(guò)小風(fēng)扇抽取空氣，之后抽取到的空氣經(jīng)過(guò)里面的光學(xué)檢測(cè)器即可測(cè)出PM2.5數(shù)值。
接下來(lái)，對(duì)電機(jī)部分進(jìn)行拆除。
【電機(jī)部分】
米家空氣凈化器2S的電機(jī)來(lái)自全球第一大電機(jī)制造商N(yùn)idec。
電機(jī)控制板全貌：
【電機(jī)控制器】
電機(jī)控制器來(lái)自廣閎科技，型號(hào)iU6315,它是一款三相無(wú)刷直流電機(jī)控制器IC，其轉(zhuǎn)速可由VSP輸入信號(hào)控制，該IC輸出驅(qū)動(dòng)序列由霍爾輸入信號(hào)解碼，適用于空調(diào)、伺服風(fēng)扇和電子風(fēng)扇等需要靜音驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，當(dāng)風(fēng)扇鎖定時(shí)，設(shè)備將進(jìn)入鎖定保護(hù)模式，防止浪涌電流，OVCP引腳為邏輯事件觸發(fā)器，在任何異常情況下關(guān)閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)，三相無(wú)刷直流電機(jī)控制器IC正常工作時(shí)供電電流小于12mA。封裝：20L。應(yīng)用程序：無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
該電機(jī)控制器在米家空氣凈化器2S中的作用主要是用于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。電機(jī)控制器iU6315首先檢測(cè)電機(jī)刷子的位置，然后發(fā)送信號(hào)控制MOS的開關(guān)，MOS再驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
【電機(jī)功率MOSFET】
電機(jī)功率MOSFET來(lái)自AOS萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體，型號(hào)：AO4629，是一顆耐壓30V的CMOS。AO4629采用先進(jìn)的溝道技術(shù)，提供優(yōu)異的RDS(ON)和低門電荷。這種互補(bǔ)的N和P通道MOSFET配置是低輸入電壓逆變器應(yīng)用的理想選擇。封裝：SOIC-8。
該電機(jī)功率MOSFET在米家空氣凈化器中的作用主要是搭配電機(jī)控制器iU6315對(duì)電機(jī)起到驅(qū)動(dòng)控制作用。
【拆解全家福】
【米家空氣凈化器2S使用體驗(yàn)】
小米米家空氣凈化器2S是小米凈化器2的升級(jí)版本，在保持了原有體積的同時(shí)，依然具備310m³/h的CADR值，確保了其強(qiáng)大的空氣凈化能力。此外，該款凈化器還增加了一項(xiàng)創(chuàng)新功能：一體黑OLED顯示屏，用戶可以通過(guò)這個(gè)屏幕實(shí)時(shí)查看室內(nèi)的PM2.5數(shù)據(jù)。為了提高檢測(cè)精度，2S采用了先進(jìn)的激光顆粒物傳感器，使得對(duì)室內(nèi)顆粒物的監(jiān)測(cè)更為精確。
網(wǎng)上買家也給予了這款產(chǎn)品高度的評(píng)價(jià)，空氣凈化效果好、產(chǎn)品使用起來(lái)效果好、睡眠模式人性化、凈化速度快等等都是買家普遍的評(píng)價(jià)，除此之外，有買家甚至說(shuō)：“剛裝修好的房子，找了專業(yè)的除甲醛公司，但是甲醛還是長(zhǎng)期釋放，買了個(gè)凈化器平時(shí)用，效果不錯(cuò)，很滿意!”可見，這款產(chǎn)品實(shí)用性很強(qiáng)。
【寫在最后】
通過(guò)《半導(dǎo)體器件應(yīng)用》記者的拆解，我們發(fā)現(xiàn)米家空氣凈化器2S內(nèi)置的芯片大多都是國(guó)外廠商的芯片。AOS萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的電機(jī)功率MOSFET，AO4629型號(hào)和廣閎科技的電機(jī)控制器，iU6315型號(hào)都在米家空氣凈化器2S中扮演了至關(guān)重要的角色。
廣閎科技的電機(jī)控制器iU6315是一款卓越的三相無(wú)刷直流電機(jī)控制器IC，其優(yōu)勢(shì)在于能夠通過(guò)VSP輸入信號(hào)精確控制轉(zhuǎn)速，并通過(guò)霍爾輸入信號(hào)解碼輸出驅(qū)動(dòng)序列，特別適合需要靜音驅(qū)動(dòng)的設(shè)備如空調(diào)、伺服風(fēng)扇和電子風(fēng)扇等。此外，該控制器還具備鎖定保護(hù)模式，當(dāng)風(fēng)扇鎖定時(shí)，能有效防止浪涌電流，確保設(shè)備安全。在任何異常情況下，OVCP引腳能作為邏輯事件觸發(fā)器關(guān)閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在正常工作狀態(tài)下，其供電電流小于12mA，顯示出高效的電能利用。
在米家空氣凈化器2S中，iU6315的作用主要體現(xiàn)在對(duì)電機(jī)的精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)控制上。它能夠檢測(cè)電機(jī)刷子的位置，并發(fā)送信號(hào)控制MOS的開關(guān)，從而驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，配合使用的AOS萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的電機(jī)功率MOSFET AO4629，耐壓高達(dá)30V，采用先進(jìn)的溝道技術(shù)，提供優(yōu)異的RDS(ON)和低門電荷，使得整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)在性能和穩(wěn)定性上都達(dá)到了優(yōu)秀的水平。這種互補(bǔ)的N和P通道MOSFET配置是低輸入電壓逆變器應(yīng)用的理想選擇，使得整體設(shè)計(jì)更為緊湊高效。它們的高效能、精確控制、靜音驅(qū)動(dòng)、安全可靠和低功耗等優(yōu)勢(shì)，為米家空氣凈化器2S提供了卓越的性能。
值得注意的是，之前Big-Bit拆解過(guò)一款戴森Zone空氣凈化耳機(jī)，該馬達(dá)控制方案主控芯片采用的是意法半導(dǎo)體的DRV10975，其驅(qū)動(dòng)方式為無(wú)傳感器的正弦驅(qū)動(dòng)，集成功率MOSFET的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可通過(guò)PWM、模擬、或I2C 輸入控制電機(jī)，電壓范圍為6.5-18.0V，最大持續(xù)電流為1.5A。對(duì)比之下，米家空氣凈化器2S采用的廣閎科技電機(jī)控制器iU6315+AOS萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的電機(jī)功率MOSFET AO4629方案中，雖然同樣實(shí)現(xiàn)了高效的電機(jī)控制，但戴森的方案在芯片集成度上更勝一籌。由于DRV10975集成了功率MOSFET，因此外圍器件數(shù)量減少，這不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還有效節(jié)省了電路板空間,而且在成本方面，戴森Zone空氣凈化耳機(jī)的馬達(dá)控制方案更有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。 |
