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在現(xiàn)代快節(jié)奏的生活中，越來越多的人開始關(guān)注口腔健康，尤其是在日常護(hù)理中，電動牙刷憑借其高效的清潔能力和智能功能，逐漸成為家庭生活中的常見產(chǎn)品。

近年來，隨著電動牙刷市場的火熱，消費(fèi)者對于電動牙刷的需求也越來越多，電動牙刷的功能更新迭代也非常之快，從最早的簡單的刷牙功能，到現(xiàn)在通過智能APP連接，監(jiān)測刷牙數(shù)據(jù)。

本期Big-Bit拆解將為大家?guī)韚smile P20 PRO電動牙刷的拆解。usmile P20 Pro電動牙刷有著多種清潔模式，其自研的伺服系統(tǒng)還能精確到0.1°的動力輸出。

更值得一提的是，它還帶有漏刷提醒功能，分區(qū)反饋清潔效果，通過燈環(huán)分區(qū)可視化呈現(xiàn)，不留漏刷盲區(qū)。

usmile P20 PRO電動牙刷不僅提供了極致的清潔體驗，還通過智能APP連接，讓用戶實(shí)時追蹤刷牙數(shù)據(jù)，獲得個性化的口腔健康建議。

此外，它還支持USB-C充電;IPX8級防水設(shè)計讓其在浴室中使用無憂。

本次，Big-Bit將對usmile P20 Pro電動牙刷進(jìn)行詳細(xì)拆解，探討其伺服系統(tǒng)、漏刷提醒，智能連接和充電功能是如何實(shí)現(xiàn)的，深入分析其內(nèi)部的電路設(shè)計和元器件選型。

usmile P20 Pro電動牙刷介紹

▲usmile P20 Pro電動牙刷包裝盒正面

usmile P20 Pro電動牙刷包裝盒背面寫有產(chǎn)品詳細(xì)信息：

產(chǎn)品名稱：P20 PRO掃振電動牙刷

產(chǎn)品型號：usmile P20 Pro

額定輸入電壓：5V

額定輸入功率：5W

電池容量：2500mAh

防水等級：IPX8

制造商：廣州星際悅動股份有限公司

將包裝盒打開可以看到其包含有電動牙刷主體*1、刷頭*2、掛架*1、Type-C充電線*1、說明書*1。

▲刷頭特寫

▲Type-C充電線特寫

▲掛架特寫

▲電動牙刷主體

▲電動牙刷機(jī)頭特寫

▲底部充電口特寫

電動牙刷機(jī)身上有漏刷提醒圓環(huán)，檔位指示燈和檔位調(diào)節(jié)按鈕。

電動牙刷機(jī)身側(cè)面有相應(yīng)的功能提示說明。

電動牙刷機(jī)身底部有電量指示燈。

通過藍(lán)牙連接APP后，可在APP中設(shè)置刷牙模式、刷牙時長，此外還可以看到電量、刷頭使用天數(shù)、刷牙時長、刷牙覆蓋范圍等信息。

usmile P20 Pro電動牙刷拆解

將usmile P20 Pro電動牙刷底部的密封圈撬開。

▲usmile P20 Pro電動牙刷底部密封圈特寫

將機(jī)芯從外殼中取出。

機(jī)芯的正面為電路板。

機(jī)芯的背面可以看到電池和電機(jī)。

鋰電池型號為INR18650-26E，品牌未知。

▲電機(jī)特寫

電機(jī)機(jī)身上有usmile字樣，型號為241006A，規(guī)格為5V。

電機(jī)底部有電路板，打開可以看到兩顆型號為9101的霍爾傳感器。

▲霍爾傳感器特寫

在電路板正面可以看到有LED驅(qū)動、升壓芯片、驅(qū)動MOS、電控MCU、三軸加速計、藍(lán)牙SOC、鋰電保護(hù)IC等元器件。

主控電路

藍(lán)牙SOC

藍(lán)牙SOC來自匯頂科技，型號為GR5513BENDU，封裝形式為QFN40。

GR5513BENDU集成控制器和主機(jī)層的低功耗藍(lán)牙5.1收發(fā)器，內(nèi)部還集成有DC-DC轉(zhuǎn)換器和LDO。

其采用ARM® Cortex®-M4F 32位微處理器，支持浮點(diǎn)運(yùn)算，最高頻率：64 MHz;功耗：51 μA/MHz，擁有128 KB RAM和512KB Flash。

GR5513BENDU在該電路中負(fù)責(zé)主控部分以及與手機(jī)的通信。

LED驅(qū)動

LED驅(qū)動來自禾潤電子，型號為HTR3316，封裝形式為QFN4×4-24L。

HTR3316是一款16路多功能LED驅(qū)動器和GPIO控制器, 2.5V~5.5V電源供電。16個IO端口中的任何一個都可以配置為LED模式或GPIO模式。此外，任何GPIO都可以單獨(dú)配置為輸入或輸出。HTR3316在該電路中用來驅(qū)動顯示電量和清潔區(qū)域的LED燈。

三軸加速計

三軸加速計來自上海矽睿科，型號為 QMA6100P，封裝形式為2 x 2 x 0.95 mm LGA。

QMA6100P是一款三軸加速度傳感器產(chǎn)品，專門針對可穿戴，物聯(lián)網(wǎng)和TWS應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計。該芯片集成了加速度傳感器和信號調(diào)節(jié) ASIC，支持I2C&SPI的數(shù)字通訊，可動態(tài)配置多工作模式64級FIFO。

其待機(jī)電流低至0.5μA，低工作功耗2uA;量程范圍+/-32g，可以提供優(yōu)于0.2mg的超高分辨率。

QMA6100P在該電路中主要用來做電動牙刷的姿態(tài)檢測。

電機(jī)控制和驅(qū)動電路

電控MCU

電控MCU來自領(lǐng)芯微，型號為LCM32F037K6U8，封裝形式為QFN32。

LCM32F037K6U8使用的是ARM Cortex-M0內(nèi)核，最高主頻96MHz，擁有 32KB Flash和4KB RAM。

其內(nèi)部還集成有30 個快速 I/O，10 個定時器，5 個通信接口，1 個 ADC，2 個 DAC，3 個比較器，3 個運(yùn)放。

LCM32F037K6U8在該電路中主要用來控制電機(jī)的運(yùn)動。

DC/DC升壓芯片

DC/DC升壓芯片來自圣邦微，型號為SGM6611C，封裝形式為TQFN-2×2.5- 11L 。

SGM6611C 是一款全集成同步升壓轉(zhuǎn)換器。2.7V 至 12V 的工作輸入電壓適用于單節(jié)或兩節(jié)鋰離子/聚合物電池。該器件能夠提供 7A 連續(xù)開關(guān)電流和 4.5V 至 12.6V 的輸出電壓范圍。

SGM6611C 有兩種工作模式：脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 模式和脈沖頻率調(diào)制 (PFM)模式。PWM 模式適用于中等至重負(fù)載。PFM 模式適用于輕負(fù)載以提高效率。保護(hù)功能包括 13.2V 的輸出過壓保護(hù)、逐周期過流保護(hù)和熱關(guān)斷。該器件還涉及 4ms 內(nèi)置軟啟動和可調(diào)開關(guān)峰值電流限制功能。

SGM6611C在該電路中主要用來將鋰電池的3.6V電壓升至5V給電機(jī)供電。

驅(qū)動MOS

驅(qū)動MOS來自美浦森，型號為SLN30L03A，封裝形式為DFN3*3。

SLN30L03A為N/P合封MOS，其中NMOS參數(shù)為：VDSS=30V，ID=20A，RDS(on)= 10.5mΩ;PMOS參數(shù)為：VDSS=-30V，ID=-20A，RDS(on)= 26mΩ。

SLN30L03A在該電路中用來驅(qū)動電機(jī)。

鋰電管理電路

充電管理IC

充電管理IC來自鈺泰半導(dǎo)體(ETA)，型號為ETA4048，封裝形式為DFN3x3-10。

ETA4048是一顆全集成線性充電IC，具有30V輸入隔離，最大電流為1A，適用于1節(jié)鋰離子電池電路。

ETA4048 無需外部檢測電阻或阻塞二極管。內(nèi)置熱反饋機(jī)制可調(diào)節(jié)充電電流，以在高功率運(yùn)行或高環(huán)境溫度下控制芯片溫度。其還具有預(yù)充電功能，可以對深度放電的電池進(jìn)行涓流充電?？焖俪潆婋娏骺赏ㄟ^外部電阻器進(jìn)行編程。

鋰電保護(hù)IC

絲印為4S1CD的鋰電保護(hù)IC，型號未知。

以上就是這次拆解的全部內(nèi)容，放一張usmile P20 Pro電動牙刷拆解的全家福。

Big-Bit拆解總結(jié)

▲元器件清單

通過此次拆解可以發(fā)現(xiàn)，usmile P20 Pro電動牙刷所使用的設(shè)計方案主要是由主控模塊、電機(jī)控制驅(qū)動模塊和鋰電管理模塊構(gòu)成。

電動牙刷主控模塊中，主控芯片采用的是匯頂科技的GR5513BENDU藍(lán)牙SoC，其主要用來實(shí)現(xiàn)電動牙刷的整機(jī)功能以及手機(jī)APP的功能。

其搭配了禾潤電子的HTR3316 LED驅(qū)動芯片來實(shí)現(xiàn)電動牙刷漏刷提醒功能燈環(huán)、檔位切換以及電量的LED顯示，另外還搭配使用上海矽?？频腝MA6100P三軸加速計來進(jìn)行刷牙姿態(tài)檢測，實(shí)現(xiàn)漏刷提醒功能。

在電動牙刷電機(jī)控制方案中，采用了領(lǐng)微芯的LCM32F037K6U8 電控MCU，搭配使用兩顆絲印為9101的霍爾傳感器。

領(lǐng)芯微針對LCM32F037K6U8單電池電動牙刷方案優(yōu)勢特點(diǎn)有：線性霍爾有感FOC控制，HALL信號自校正，提高控制精度;先進(jìn)的位置解調(diào)算法，任意位置準(zhǔn)確的伺服;掃震一體，掃動范圍和頻率可調(diào)，關(guān)閉頻率約為600Hz;堵轉(zhuǎn)、過流、欠壓、超功率保護(hù)功能等。

▲圖源：領(lǐng)芯微官網(wǎng)

電動牙刷電控電路中搭配使用來自圣邦微的SGM6611C升壓IC將電路電壓升至5V給逆變驅(qū)動電路和電機(jī)供電，逆變驅(qū)動電路由三顆來自美浦森的SLN30L03A N+P合封MOS構(gòu)成。

此外來自鈺泰半導(dǎo)體的ETA4048線性充電IC為整個電動牙刷方案提供充電管理功能。