广告
广告
拆解无刷电机风扇核心芯片,用料大揭秘!
您的位置 资讯中心 > 产品拆解 > 正文

拆解无刷电机风扇核心芯片,用料大揭秘!

2026-11-03 09:30:40 来源:半导体器件应用网 作者:廖璜 点击:85

从无刷电机驱动到移动电源芯片,这台便携风扇把两套不同的电控链路压缩进同一机身,也让无刷电机与移动电源成为这次拆解最值得关注的两条主线。

手持风扇看似是一个成熟的小家电品类,但市场仍在持续增长。

市场研究机构数据显示,2024年全球手持风扇市场规模约4.74亿美元,预计到2030年将增至6.26亿美元。其中,充电式手持风扇预计保持5.4%的年复合增长率,中国市场同期增速预计达到8.8%。

更广义的电扇出口数据也能看到这一需求。2024年中国电扇出口量达到6.14亿台,同比增长42.8%;出口金额69.08亿美元,同比增长19.4%。

但市场增长之外,产品本身也在变化。

过去,一台小风扇主要解决“让电机转起来”:电池供电、电机驱动,再加上简单调速即可。如今,高速无刷电机、USB Type-C、快充和移动电源等功能逐渐加入,风扇内部需要处理的问题已经扩展到电机控制、电池充放电、电压转换、协议控制和接口保护。

这一次Big-Bit拆解的酷态科CP风扇Plus(移动电源版),就是一个这样的样本。(注:酷态科为小米生态链南京酷科公司旗下品牌,定位高端智能手机配件与智能个人消费产品)

从拆解角度看,便携风扇已经不再只是简单的无刷电机产品。无刷电机驱动负责风扇端的功率输出,移动电源芯片则承担充放电、接口和电源管理,两者共同决定整机体验。对于这类带快充功能的移动电源风扇来说,无刷电机驱动与移动电源芯片需要同时兼顾效率、体积和发热。

一台风扇,内部有两套电控系统(无刷电机+移动电源)
 

酷态科CP风扇Plus是一款手持式风扇,支持三挡风力调节,内置10000mAh移动电源并支持33W快充。

 

从功能上看,它要解决的事情其实可以分成两部分:一边是让风扇转得起来、转得快,同时完成无刷电机的功率输出;另一边则要管理电池,在外部充电和对外放电之间完成能量转换,并处理Type-C接口。

换句话说,这款产品真正需要平衡的,是高速电机驱动、移动电源充放电以及有限机身空间之间的关系。

因此,分析这类产品不能只看电机本身。无刷电机驱动决定电流如何送入三相绕组,移动电源芯片决定电池与Type-C接口之间如何转换能量。无刷电机与移动电源两条链路虽然相互独立,但最终都受限于同一套电池、空间和散热条件。

 
产品拆解
 
测量结果如下:
 
产品拆解
 
风力测试情况如下:
 
产品拆解
 
产品拆解
 
产品拆解
 
进行拆解:
 
产品拆解
 
拆开风扇部分,可以看到电机后方安装有一块尺寸较小的圆形PCB,电源线和电机绕组均连接到这块电路板上。
 
产品拆解
 
产品拆解
 
圆形PCB面积不大,板上最显眼的是3颗相同的功率器件——杜因特DOZ4616A。继续拆开移动电源部分。
 
产品拆解
 
产品拆解
 
内部可以看到电芯以及多块PCB。

这块圆形PCB实际上就是无刷电机驱动的核心区域。对无刷电机而言,功率MOSFET既要完成换相,也要控制导通损耗和温升,因此无刷电机驱动对器件尺寸、导通电阻和开关能力都有直接要求。

 
产品拆解
 
产品拆解
 
完成拆解。
 
产品拆解
 

从已经确认的器件来看,这套方案的分工比较清楚。

风扇端由3颗杜因特DOZ4616A构成功率开关级,为三相无刷电机提供功率输出;移动电源端则由沁恒CH32L103承担系统及USB Type-C相关控制,南芯SC8911负责双向Buck-Boost充放电转换,思瑞浦TPL820提供辅助低压供电,外围再配置肖特基二极管和TVS处理整流及接口保护。

换句话说,整机内部存在两条主要链路:风扇端负责把电源转换成驱动无刷电机所需要的三相功率输出;移动电源端负责在电池、USB输入和外部负载之间进行双向能量转换。

两者最终通过整机电源系统连接,但面对的电气任务并不相同。

把两部分放在一起看,整机的硬件架构可以理解为“无刷电机驱动+移动电源芯片”两套系统。前者服务无刷电机,后者服务移动电源;无刷电机驱动处理三相功率输出,移动电源芯片处理双向充放电和Type-C控制。

下面六类器件也可以按这两条主线理解:DOZ4616A属于无刷电机驱动链路,CH32L103、SC8911、TPL820以及保护器件主要集中在移动电源芯片链路。这样看,整机并不是简单堆芯片,而是在无刷电机和移动电源之间完成明确分工。

 
功率MOSFET——DOZ4616A,杜因特(无刷电机)
 
产品拆解
 

DOZ4616A采用DFN3×3-8D封装,在一颗器件内部同时集成N沟道和P沟道MOSFET。其中,N沟道MOSFET耐压30V、额定电流10A,典型导通电阻为9mΩ;P沟道MOSFET耐压-30V、额定电流-12A,典型导通电阻为18mΩ。

3颗双MOS意味着板上合计存在3颗N沟道MOS和3颗P沟道MOS。从器件数量和三相无刷电机的结构来看,这3颗DOZ4616A与典型BLDC所需要的三组高低侧功率开关相吻合,大概率分别组成三组半桥,为电机三相绕组提供电流。

从器件选型层面看,无刷电机驱动还会直接影响无刷电机的效率和噪声表现。无刷电机启动、换相和高速运行时的电流变化不同,无刷电机驱动必须兼顾开关损耗与导通损耗;因此,无刷电机驱动方案不能只看单颗MOSFET参数,还要结合无刷电机的绕组、供电电压和实际负载判断。

对这块安装在电机尾部的圆形PCB而言,空间本身就是一个限制条件。将N MOS和P MOS集成到一颗3mm×3mm级器件中,可以减少独立功率封装数量,也有利于压缩整个功率级占板面积。

较低的导通电阻则有助于降低电机启动以及较大负载下的导通损耗和温升。结合电机类型、器件数量和安装位置判断,这3颗DOZ4616A主要承担无刷电机功率级的换相与电流驱动,具体连接方式仍以完整PCB走线为准。

DOZ4616A所在的位置决定了它直接服务于无刷电机驱动。三颗器件构成三组功率开关后,无刷电机驱动可以按控制时序切换三相绕组电流。对于高转速无刷电机来说,这类无刷电机驱动方案既要减少占板面积,也要尽量压低导通损耗。

 
产品拆解
 
主控MCU——CH32L103,沁恒微电子(移动电源)
 
产品拆解
 

CH32L103采用青稞RISC-V内核,最高主频96MHz,集成64KB Flash和20KB SRAM,工作电压范围为1.8V至3.6V。

相比单纯承担逻辑控制的MCU,它比较重要的一点,是内部集成USB 2.0全速控制器及PHY,同时提供USB PD和Type-C控制器及PHY,并配置ADC、比较器、I²C、SPI、USART和CAN等外设。

这与移动电源部分的需求比较匹配。在一套Type-C充放电系统里,除了判断按键和设备状态,还需要处理接口连接、充放电状态以及外围电源器件之间的协同。

因此,结合器件功能和所在PCB判断,CH32L103大概率承担整机移动电源侧的系统控制以及Type-C相关管理。将MCU和USB PD/Type-C功能集成在同一颗芯片中,也可以减少单独协议控制器的使用。

如果把视角转到另一侧,CH32L103更接近移动电源芯片体系中的控制中枢。移动电源芯片不仅要完成充放电,还要识别Type-C连接状态、协调协议和电源器件,因此移动电源的控制复杂度明显高于传统小风扇。

 
双向升降压充电芯片——SC8911,南芯科技(移动电源)
 
产品拆解
 

SC8911是一颗集成功率MOSFET的同步双向Buck-Boost充电芯片。芯片支持4.4V至21V输入,主要面向2串锂电池系统,最大充电电流5A;在电池反向放电状态下,可以提供3.3V至21V可调输出,最大OTG输出电流同样为5A,官方推荐典型应用功率等级为30W。

它内部支持Buck、Boost以及Buck-Boost三种工作状态。也就是说,当外部输入电压高于或者低于电池电压时,都可以完成相应的充电转换;反过来,当产品作为移动电源使用时,又可以把电池端电压转换成USB接口所需要的输出电压。

SC8911还提供I²C接口,可以设置充放电模式、充电电流、充电电压、输入电流限制以及OTG输出参数,并监测输入、电池和输出侧的电压、电流。因此,在整个移动电源部分,SC8911承担的是最主要的能量转换任务。

移动电源一侧也是同样逻辑。移动电源芯片的集成度越高,外围器件通常越容易精简,但移动电源芯片仍需与电池、接口保护和主控配合。尤其在快充和反向供电同时存在的产品里,移动电源芯片方案既要关注转换效率,也要关注温升、保护阈值和移动电源的持续输出能力。

SC8911是移动电源芯片链路中真正承担大功率能量转换的核心器件。对于移动电源来说,电池充电和对外放电方向相反,移动电源芯片需要在Buck、Boost和Buck-Boost之间切换,并与系统控制协同完成双向能量流动。

 
辅助电源芯片——TPL820F33-5TR,思瑞浦(移动电源)
 
产品拆解
 
根据思瑞浦官方器件丝印对应关系,“L5J”对应TPL820F33-5TR。TPL820是一系列高压、低静态电流LDO,其中TPL820F33-5TR固定输出3.3V,最大输入电压42V,最大输出电流180mA,空载静态电流典型值约2μA。
 
它与SC8911承担的任务不同。SC8911负责较大功率的双向能量转换,而LDO主要用于生成稳定的小功率低压电源,更适合给MCU、检测以及其他控制电路供电。结合3.3V输出以及其所在系统判断,这颗器件大概率承担部分控制电路的辅助供电任务。

TPL820虽然功率不大,但仍属于移动电源芯片体系的一部分。移动电源芯片链路不仅需要主功率转换,还需要稳定的低压辅助供电,因此这类LDO承担的是让MCU和检测电路持续工作的基础任务。

肖特基二极管——S16,扬杰科技(移动电源)
 
产品拆解
 
S16是一颗60V、1A肖特基整流二极管,采用SOD-123封装,1A条件下正向压降最高约700mV,非重复峰值浪涌电流可达到30A。
 
肖特基二极管具有正向压降低、开关速度快等特点,通常可以用于DC-DC、电源路径整流、续流或者防反灌。结合其在电源PCB中的位置来看,这颗器件属于移动电源功率链路中的辅助整流器件,具体职责仍需结合实际走线确认。
 
TVS二极管——SMF12CA,维安(移动电源)
 
产品拆解
 

根据维安SMF系列的数据手册,“EUE”对应双向TVS SMF12CA。SMF12CA的反向关断电压为12V,击穿电压范围为13.3V至14.7V,最大钳位电压约19.9V。

它并不参与正常情况下的能量转换,而是在接口遭遇瞬态高压时快速导通,将电压限制在后级芯片能够承受的范围以内。对于USB接口以及频繁插拔的移动电源来说,这类器件更像是一道保护边界,用于应对瞬态过压和浪涌。

此外,两块电源PCB上还能看到“2011 / CA2039”“AET3126CP”“1025HM”“CH2110”“2610”等丝印器件。由于目前没有找到能够同时对应丝印、封装和厂商的可靠公开资料,本文暂不根据单一顶层丝印强行判断具体型号。

从整套方案看,无刷电机驱动与移动电源芯片并不是彼此孤立的两个模块。无刷电机工作时会改变电池负载,移动电源充放电又会影响整机功耗与温升,因此无刷电机、移动电源最终仍需要在电池和热设计层面协同。

 
Big-Bit拆解总结(无刷电机+移动电源)
 
产品拆解
 

拆解酷态科CP风扇Plus可以看到,这款产品内部的芯片数量并不算多,但不同器件承担的职责比较明确。

风扇端,3颗杜因特DOZ4616A组成无刷电机主要功率级,承担三相绕组的功率输出;移动电源端,沁恒CH32L103负责系统及Type-C相关控制,南芯SC8911负责双向Buck-Boost充放电转换,思瑞浦TPL820生成辅助低压电源,肖特基二极管和TVS则处理整流以及瞬态保护。

这样一套方案覆盖了电机驱动、系统控制、双向充放电、辅助供电和接口保护几个关键环节。

这也是这次拆解的核心观察之一:无刷电机驱动部分用三颗双MOS完成紧凑功率级,移动电源芯片部分则用MCU、双向Buck-Boost和LDO完成控制与供电。无刷电机与移动电源功能叠加后,器件数量不一定很多,但系统协同要求更高。

对用户来说,最终感受到的并不是内部用了多少颗MOSFET、MCU或者电源芯片,而是风速能否稳定、快充是否正常、移动电源是否可靠以及整机能否在有限体积内控制好发热和续航。

从这个角度看,3颗DOZ4616A的价值在于用紧凑的N+P双MOS方案完成三相电机功率级;CH32L103与SC8911的组合,则解决了Type-C控制和双向充放电问题。

对于同类产品,后续值得关注的仍是两条路线。无刷电机驱动会继续向更高转速、更低损耗和更小体积发展;移动电源芯片则会围绕更高充放电功率、更高集成度和更完整的Type-C功能升级。无刷电机和移动电源的进一步融合,也会继续推动风扇内部电源架构变化。

 

本文为哔哥哔特资讯原创文章,未经允许和授权,不得转载,否则将严格追究法律责任;

阅读延展
无刷电机 移动电源
  • 出货2000万颗!其利天下押注无刷电机

    出货2000万颗!其利天下押注无刷电机

    其利天下技术,一家由前华为人创立的方案商公司,在年出货2000万颗的事业高峰,毅然决然押注无刷电机赛道!

  • 英能电子,推动直流无刷电机替换革命

    英能电子,推动直流无刷电机替换革命

    过去三十年,直流无刷电机(BLDC)的替代进程一直缓慢推进。尽管在效率、寿命和可控性上具备明显优势,但其推广长期受制于成本和开发门槛。而来自浙江的英能电子,正试图通过“即插即用”的方案,把这项看似复杂的控制技术变成一种可被批量采购、快速落地的工业标准。

  • 充电宝新国标来了!

    充电宝新国标来了!

    强制性国家标准GB 47372-2026《移动电源安全技术规范》在原有的两项通用强制性国家标准要求的基础上明确了多项关键要求。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“哔哥哔特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得哔哥哔特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
粤B2-20030274号   Copyright Big-Bit © 2019-2029 All Right Reserved Big-Bit资讯 版权所有     未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任