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Big-Bit拆解:米家空气净化器2S
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Big-Bit拆解:米家空气净化器2S

2024-05-06 09:21:08 来源:半导体器件应用网 作者:Susan 点击:3811

【哔哥哔特导读】在本期《产品拆解》专栏,我们精选了市场上颇受关注的米家空气净化器2S进行深入剖析!让我们一起来揭秘其运作原理以及内部的国产替代元器件吧!

【前言】

近年来,随着室内空气质量成为公众关注的焦点,人们对于健康呼吸环境的追求日益增强。在这样的背景下,空气净化器作为智能家居产品的重要组成部分,已经逐步普及,成为家庭和办公室中不可或缺且越来越常见的设备。

根据奥维云网(AVC)全渠道预测数据显示,2023年空气净化器销额为48亿元,有望达到0.8%的同比正增长,2024年销额更是有望达到49.6亿元,实现3.5%的同比正增长。在下半年需求回暖、房地产降幅收窄等外部因素影响下,24年空气净化器市场有望持续回暖。

在本期《产品拆解》栏目中,我们将带来市面上火热的空气净化器产品——米家空气净化器2S,一起来看看这台空气净化器运作的原理还有内部国产替代元器件的情况吧!

【主要元器件预览】

广闳科技电机控制器 iU6315

AOS万国半导体电机功率 MOSFET AO4629

NXP读卡器芯片 MFRC630

【米家空气净化器2S】

净化器

净化器

米家空气净化器2S内部装有抽取空气的风扇。

净化器

底部印有产品参数。

净化器

小米米家空气净化器2S

产品型号:AC-M4-AA

额定频率:50/60Hz

产品重量:约4.5kg

额定功率:29W

CMIIT ID:2017DP5526

额定电压:100—240V~

【米家空气净化器2S工作原理】

小米米家空气净化器2S的工程师依据空气动力学原理,在流体实验室模拟气流运动轨迹,把从飞机引擎中得到的灵感,应用在空气净化器上。米家空气净化器2S采用了独特的专利双风扇送风系统,该系统不仅可以有效地提升压力,还能增强送风能力。结合独特的塔式结构设计,这一系统创造了一个具有强大吸力和风力的空气增压环境,使得米家空气净化器2S的净化性能达到了高达310m³/h的水平。用户只需简单地按下“开始”键,就能享受到通过高效净化滤芯清洁过的纯净空气,这些清新的空气将源源不断地涌出并扩散至房间的每一个角落。

净化器

净化器

按下空气净化器的开始按钮之后,屏幕亮起,可以看到屏幕上面的数字为PM2.5数值,下方数字分别显示的是温度跟湿度,还有wifi状态和运行模式。

最下方的灯则是空气质量状态灯,PM2.5在0-75时会显示绿灯状态,PM2.5在75-150时则会显示橙灯状态,PM2.5在150以上时则会显示红灯状态。

净化器

米家空气净化器2S拥有三种运作模型,分别是自动模式、睡眠模式和最爱模式。自动模式根据室内空气质量,自动切换净化效率;睡眠模式可以超低噪音运行,可以营造舒适睡眠环境;最爱模式通过手机客户端设定使用面积,可调节净化效率并保存设置。

【米家空气净化器2S拆解】

首先将米家空气净化器2S后盖部分打开后,即可取出空气净化器的滤芯。

净化器

滤芯底部装有RFID芯片,用于记录、读取滤芯使用时间、型号等信息。

净化器

接下来直接对空气净化器底部进行拆卸。

净化器

可以看到电源控制板和NFC滤芯检测控制板。

【电源控制板特写】

净化器

【初级开关管特写】

净化器

初级开关管来自吉林华微,型号:JCS7N65B,是一颗650V,导阻1.3 Ω 的NMOS,可应用在高频开关电源、电子镇流器、UPS以及电源。采用TO-262封装。该开光管的主要作用是控制电流流向、稳定电压、调节输出电流以及短路保护。

产品特性:

½栅极电荷

½ Crss(典型值 16pF)

开关速度快

产品全部经过雪崩测试

高抗dv/dt ½力

RoHS 产品

净化器

净化器

米家空气净化器2S内置贝特保险丝,规格3.15A 250V。

【NFC滤芯检测控制板特写】

在米家空气净化器2S的底部还有一块NFC滤芯检测控制板。值得注意的是,上面有一颗读卡器芯片。

净化器

【读卡器芯片】

净化器

读卡器芯片来自NXP,型号:MFRC630。MFRC630和MFRC630 plus, MIFARE和NTAG产品的高性能前端。

MFRC630多协议NFC前端IC支持以下工作模式:

•读写模式支持ISO/IEC 14443A和MIFARE经典

•读写模式支持NTAG

MFRC630的内部发射器能够驱动设计用于与ISO/IEC 14443A和MIFARE casic卡和转发器通信的读写天线,而无需额外的有源电路。数字模块管理完整的ISO/IEC 14443A帧和错误检测功能(奇偶校验和CRC)。

MFRC630支持1K内存的MIFARE Classic, 4K内存的MIFARE Classic,MIFARE Ultralight,MIFARE Ultralight C, MIFARE Plus和MIFARE DESFire产品。MFRC630支持MIFARE产品系列中更高的双向传输速度,最高可达848 kbit/s。

支持以下主机接口:

•串行外设接口(SPI)

•串行UART(类似于RS232,电压水平取决于引脚电压供应)

•I2C总线接口(实现两个版本:I2C和I2CL)

MFRC630支持SAM (secure access module)连接。为SAM的连接实现了一个专用的独立I2C接口。SAM可以用于高安全性密钥存储,并作为一个非常高性能的加密协处理器。一个专用的SAM可用于连接到MFRC630。

在本文档中,术语“MIFARE经典卡”是指基于MIFARE经典ic的非接触式卡。

该读卡器芯片主要用于读取RFID芯片记录的数据。

 

净化器

继续将空气净化器四面的盖子撬开,显示屏模板显示在眼前。

净化器

【显示屏控制板特写】

净化器

该显示屏控制板主要用于米家空气净化器2S的屏幕显示。

在下部分的电机侧面上是一块Wi-Fi控制板。

净化器

【Wi—Fi控制板特写】

净化器

净化器

带有“mi”标识的模块为Wi-Fi模块,用于米家APP连接。

【存储芯片】

净化器

存储芯片来自Atmel(爱特梅尔),型号:ATMLH728。用于存储设置信息。

净化器

蜂鸣器用于功能操作提示。

【PM2.5检测器】

在空气净化器背面装有一个PM2.5检测器。

 

净水器

净化器

该检测器里面装有一个小风扇,通过小风扇抽取空气,之后抽取到的空气经过里面的光学检测器即可测出PM2.5数值。

接下来,对电机部分进行拆除。

【电机部分】

净化器

 

净化器

净化器

米家空气净化器2S的电机来自全球第一大电机制造商Nidec。

电机控制板全貌:

净化器

【电机控制器】

净化器

电机控制器来自广闳科技,型号iU6315,它是一款三相无刷直流电机控制器IC,其转速可由VSP输入信号控制,该IC输出驱动序列由霍尔输入信号解码,适用于空调、伺服风扇和电子风扇等需要静音驱动的设备,当风扇锁定时,设备将进入锁定保护模式,防止浪涌电流,OVCP引脚为逻辑事件触发器,在任何异常情况下关闭电机驱动,三相无刷直流电机控制器IC正常工作时供电电流小于12mA。封装:20L。应用程序:无刷直流电机驱动器。

该电机控制器在米家空气净化器2S中的作用主要是用于电机的驱动控制。电机控制器iU6315首先检测电机刷子的位置,然后发送信号控制MOS的开关,MOS再驱动线圈进行转动。

净化器

【电机功率MOSFET】

净化器

 

净化器

电机功率MOSFET来自AOS万国半导体,型号:AO4629,是一颗耐压30V的CMOS。AO4629采用先进的沟道技术,提供优异的RDS(ON)和低门电荷。这种互补的N和P通道MOSFET配置是低输入电压逆变器应用的理想选择。封装:SOIC-8。

该电机功率MOSFET在米家空气净化器中的作用主要是搭配电机控制器iU6315对电机起到驱动控制作用。

净化器

【拆解全家福】

净化器

【米家空气净化器2S使用体验】

小米米家空气净化器2S是小米净化器2的升级版本,在保持了原有体积的同时,依然具备310m³/h的CADR值,确保了其强大的空气净化能力。此外,该款净化器还增加了一项创新功能:一体黑OLED显示屏,用户可以通过这个屏幕实时查看室内的PM2.5数据。为了提高检测精度,2S采用了先进的激光颗粒物传感器,使得对室内颗粒物的监测更为精确。

网上买家也给予了这款产品高度的评价,空气净化效果好、产品使用起来效果好、睡眠模式人性化、净化速度快等等都是买家普遍的评价,除此之外,有买家甚至说:“刚装修好的房子,找了专业的除甲醛公司,但是甲醛还是长期释放,买了个净化器平时用,效果不错,很满意!”可见,这款产品实用性很强。

【写在最后】

通过《半导体器件应用》记者的拆解,我们发现米家空气净化器2S内置的芯片大多都是国外厂商的芯片。AOS万国半导体的电机功率MOSFET,AO4629型号和广闳科技的电机控制器,iU6315型号都在米家空气净化器2S中扮演了至关重要的角色。

广闳科技的电机控制器iU6315是一款卓越的三相无刷直流电机控制器IC,其优势在于能够通过VSP输入信号精确控制转速,并通过霍尔输入信号解码输出驱动序列,特别适合需要静音驱动的设备如空调、伺服风扇和电子风扇等。此外,该控制器还具备锁定保护模式,当风扇锁定时,能有效防止浪涌电流,确保设备安全。在任何异常情况下,OVCP引脚能作为逻辑事件触发器关闭电机驱动,进一步保障设备的稳定运行。在正常工作状态下,其供电电流小于12mA,显示出高效的电能利用。

在米家空气净化器2S中,iU6315的作用主要体现在对电机的精准驱动控制上。它能够检测电机刷子的位置,并发送信号控制MOS的开关,从而驱动线圈进行转动。同时,配合使用的AOS万国半导体的电机功率MOSFET AO4629,耐压高达30V,采用先进的沟道技术,提供优异的RDS(ON)和低门电荷,使得整个电机控制系统在性能和稳定性上都达到了优秀的水平。这种互补的N和P通道MOSFET配置是低输入电压逆变器应用的理想选择,使得整体设计更为紧凑高效。它们的高效能、精确控制、静音驱动、安全可靠和低功耗等优势,为米家空气净化器2S提供了卓越的性能。

值得注意的是,之前Big-Bit拆解过一款戴森Zone空气净化耳机,该马达控制方案主控芯片采用的是意法半导体的DRV10975,其驱动方式为无传感器的正弦驱动,集成功率MOSFET的三相电机驱动器,可通过PWM、模拟、或I2C 输入控制电机,电压范围为6.5-18.0V,最大持续电流为1.5A。对比之下,米家空气净化器2S采用的广闳科技电机控制器iU6315+AOS万国半导体的电机功率MOSFET AO4629方案中,虽然同样实现了高效的电机控制,但戴森的方案在芯片集成度上更胜一筹。由于DRV10975集成了功率MOSFET,因此外围器件数量减少,这不仅简化了设计,还有效节省了电路板空间,而且在成本方面,戴森Zone空气净化耳机的马达控制方案更有价格优势。

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