產(chǎn)品拆解 | 酷卡優(yōu)140W 20萬轉(zhuǎn)渦輪風扇拆解
2025-04-21 17:33:38 來源:半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng) 作者:廖正世 點擊:2876
當前,渦輪風扇憑借小體積、高轉(zhuǎn)速和大風量的特點,在吹灰、除塵等精細清潔場景中迅速走紅。
此前,Big-Bit曾拆解過KICA渦輪風扇,其搭載十萬轉(zhuǎn)空心杯電機,配備3300mAh電池,整體性能表現(xiàn)不俗。
本期拆解的酷卡優(yōu)渦輪風扇則在配置上進一步升級,采用140W BLDC電機,配合10000mAh電池,號稱轉(zhuǎn)速高達20萬轉(zhuǎn)/分鐘,風力與續(xù)航全面提升。
兩款渦輪風扇產(chǎn)品在核心方案設(shè)計與元器件選型上有何差異?我們將通過拆解一探究竟。
酷卡優(yōu)渦輪風扇介紹
將包裝盒打開后可以看到酷卡優(yōu)渦輪風扇機身、說明書、充電線以及配件。
渦輪風扇Type-C充電線特寫
渦輪風扇毛刷配件特寫
酷卡優(yōu)渦輪風扇機基本信息:
型號:BL01
電池容量:5000mAh*2
工作電壓:6 - 8.4 V
該渦輪風扇出風口和底部配有兩個LED燈。在渦輪風扇機身一側(cè)可以看到有風扇開關(guān)按鈕、出風口LED開關(guān)按鈕,出風機口LED燈珠。
在渦輪風扇機身另一側(cè)可以看到檔位指示燈、底部LED開關(guān)按鈕,渦輪風扇機身底部有電量指示燈和Type-C充電口。
酷卡優(yōu)渦輪風扇拆解
將渦輪風扇的底部拆開可以看到充電板。
背面是Type-C充電口和LED燈。
將渦輪風扇機身中間拆開可以看到鋰電池包。
鋰電包由兩顆21700電池構(gòu)成,容量為5000mAh,額定電壓為3.7V。
鋰電池上連有一塊鋰電管理電路板。
與鋰電池包連接的主控板。
將渦輪風扇電機取出可以看到其基本信息:
型號:ZT-M2940N-Z07
額定電壓:7.4V DC
額定功率:140W
額定轉(zhuǎn)速:130000r/min
工作制:S1
電機背部可以看到雙層結(jié)構(gòu)的電控電路板。
電控電路板
將渦輪風扇電控電路板取出量的其直徑為18.08mm。
將兩層電路板拆開可以看到電路板通過插座連接。
靠近電機側(cè)的電路板上可以看到六顆MOS。
另一層電路板上可以看到MCU、驅(qū)動、LDO等元器件。
電控MCU,封裝形式為QFN-16,用來控制電機。
絲印為AUPaK的驅(qū)動芯片,封裝形式為QFN-24,負責驅(qū)動電路中MOS的開關(guān)控制。
電驅(qū)部分由六顆絲印為T4DNE,封裝形式為DFN 3*3的NMOS組成,構(gòu)成典型的三相全橋逆變驅(qū)動結(jié)構(gòu),配合驅(qū)動芯片實現(xiàn)方波/FOC控制。
主控電路板
渦輪風扇主控電路板量得長為39.42mm,寬為27.97mm。
在渦輪風扇主控電路板上可以看到主控MCU、雙極晶體管、LDO、開關(guān)按鈕和排插接口。
主控MCU沒有絲印,封裝為SOP-20。
主控MCU在本電路中主要用于渦輪風扇整機控制,包括檔位切換、按鍵識別、狀態(tài)指示及與電控MCU的通信等功能。
絲印為HT50的LDO穩(wěn)壓芯片用于為主控MCU提供穩(wěn)定的工作電壓。
絲印為1AM、A19T的雙極型晶體管,對應(yīng)渦輪風扇上的功能按鍵,用于按鍵信號的緩沖與整形。
鋰電管理電路板
渦輪風扇鋰電管理電路板量得長為58.73mm,寬為25.12mm。
在渦輪風扇鋰電管理電路板上可以看到電源管理IC和8顆MOSFET。
絲印為20DB CDBA的鋰電保護IC,封裝形式為 SOT-23-6,該器件在本電路中用來實現(xiàn)鋰電池的充放電控制與保護。
鋰電保護MOS來自鑫飛鴻,型號為FH2045D,封裝形式為TO-252。
FH2045D是一顆N溝道增強型功率MOSFET,其主要參數(shù)為:
VDS=20V;
ID =80A;
RDS(ON)= 3.2 mΩ (TyP)@ VGS=4.5V;
RDS(ON)= 4.0 mΩ (Typ)@ VGS=2.5V
該MOS在本電路中用于控制鋰電池的充放電通斷,同時起到過流、過壓等異常狀態(tài)下的保護作用。
充電電路板
渦輪風扇充電電路板量得長為37.46mm,寬為18.23mm。
在渦輪風扇充電板上的可以看到充電IC、升壓電感等元器件。
渦輪風扇充電IC來自英集芯,型號為IP2326,封裝形式為QFN-24。
IP2326 是一款支持2節(jié)/3節(jié)串聯(lián)鋰電池的升壓充電IC,最大支持15W快充輸入。該芯片集成同步升壓架構(gòu)與功率MOS,外圍元器件需求少,可有效降低BOM成本。
IP2326 充電效率高達92%~94%,支持電池電壓檢測、均衡充電、NTC溫度保護,以及通過外接電阻配置充電電壓、電流與保護閾值。
在該渦輪風扇充電電路中,IP2326負責鋰電池的升壓充電控制與保護功能。
以上為本次渦輪風扇拆解的全部過程。
Big-Bit拆解總結(jié)
元器件清單
通過此次拆解,我們發(fā)現(xiàn)酷卡優(yōu)BL01渦輪風扇采用的是主控+電控分離設(shè)計方案,整機由主控電路板、電控驅(qū)動電路板、鋰電保護電路板和充電電路板共同構(gòu)成,功能模塊劃分清晰,利于分工協(xié)作和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
在電控設(shè)計方面,酷卡優(yōu)BL01渦輪風扇采用了雙層圓形電控電路板,一層布局功率器件(MOS),另一層布局電控 MCU和驅(qū)動芯片。這樣的結(jié)構(gòu)不僅實現(xiàn)了高低壓隔離,也實現(xiàn)了電流路徑與控制邏輯的功能隔離,有助于降低電磁干擾,提升散熱效率與整體穩(wěn)定性。
在電機驅(qū)動方案上,酷卡優(yōu)渦輪風扇采用的是三相無刷直流電機(BLDC),電控電路板以MCU+驅(qū)動芯片+六顆MOS構(gòu)成標準三相全橋逆變驅(qū)動結(jié)構(gòu),可支持方波或FOC控制策略,具備更好的效率與動態(tài)響應(yīng)性能。
在主控部分,獨立MCU負責整機控制邏輯,包括檔位調(diào)節(jié)、狀態(tài)顯示與按鍵識別,并通過雙極晶體管與LDO穩(wěn)壓器構(gòu)成簡潔的外圍輔助電路。
鋰電池部分配備的是兩節(jié)21700電芯,組合容量達10000mAh,采用一塊獨立的鋰電管理電路板進行充放電控制與異常狀態(tài)保護。
該電路使用了8顆型號為FH2045D的MOS,采用多顆MOS并聯(lián)的設(shè)計,主要是為了應(yīng)對電機啟動或高速運行時產(chǎn)生的瞬時大電流需求,同時并聯(lián)也能有效降低整體導(dǎo)通電阻,從而減少器件發(fā)熱、提升效率與安全性,更好地適配大功率電機對供電穩(wěn)定性的要求。
渦輪風扇充電部分則使用英集芯IP2326作為核心控制芯片,該芯片集成度高,支持15W快充,具備電池電壓均衡、NTC溫控、輸入保護等功能,外圍器件需求少,有效壓縮方案體積。
此前Big-Bit還拆解過KICA KC1渦輪風扇。
通過對比可以發(fā)現(xiàn),酷卡優(yōu)BL01與KICA KC1在電路架構(gòu)、核心控制方案與關(guān)鍵元器件選型上,呈現(xiàn)出截然不同的設(shè)計思路。這種差異主要源于兩者在電機性能定位、電池容量設(shè)計方面的不同。
KICA KC1電路板
首先,在整體架構(gòu)上,KICA渦輪風扇采用高度集成的單板設(shè)計,主控MCU內(nèi)置預(yù)驅(qū),同時管理電機驅(qū)動與整機邏輯控制,簡化了整機線路,也更適合其100W左右功率、輕量化機身的產(chǎn)品定位。
而酷卡優(yōu)渦輪風扇則采用分板設(shè)計,主控、電控、鋰電保護、充電電路獨立分布,其中電控板更采用了雙層結(jié)構(gòu),提升散熱能力;降低電磁干擾。顯然是為滿足其140W、20萬轉(zhuǎn)/分鐘電機所需的更高控制能力和散熱要求而做出的硬件布局。
在電機驅(qū)動設(shè)計方面,KICA以3顆N+P合封MOS實現(xiàn)三相驅(qū)動,控制策略偏向簡單方波,便于緊湊布板;酷卡優(yōu)則使用6顆分立NMOS配合驅(qū)動芯片構(gòu)建標準三相全橋結(jié)構(gòu),具備支持更高階FOC驅(qū)動或復(fù)雜換向策略的能力,為其高轉(zhuǎn)速電機提供更高效穩(wěn)定的輸出。
KICA KC1電路板
在鋰電保護設(shè)計上,兩者差距尤為明顯。KICA渦輪風扇僅用2顆MOS搭配鋰電保護IC,實現(xiàn)基礎(chǔ)保護功能,適用于其3300mAh電池容量。而酷卡優(yōu)渦輪風扇使用了8顆MOS配置,大幅提升單位通道電流能力,顯然是為應(yīng)對瞬時大電流、高倍率放電場景設(shè)計,同時也兼顧了導(dǎo)通損耗降低與熱設(shè)計冗余,更具安全性與可靠性。
主控部分的功能分工也體現(xiàn)了產(chǎn)品復(fù)雜度的差異。KICA的MCU一芯多用,控制電機同時負責邏輯按鍵與狀態(tài)顯示。而酷卡優(yōu)則將主控與電控職責分離,前者負責用戶交互與整機調(diào)度,后者專注驅(qū)動控制與電機運轉(zhuǎn),使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更清晰,也便于未來模塊擴展與性能升級。
總結(jié)
雖然KICA和酷卡優(yōu)BL01同屬渦輪風扇,但在產(chǎn)品性能定位上有所不同。KICA主打輕量便攜,因此采用高度集成的控制方案,滿足中等轉(zhuǎn)速和輸出需求。
酷卡優(yōu)BL01則聚焦更強的風力輸出與續(xù)航表現(xiàn),轉(zhuǎn)速提升至20萬轉(zhuǎn),配備更大容量電池,對驅(qū)動性能與保護冗余提出更高要求。因此在方案上采用了分板架構(gòu)、三相全橋驅(qū)動和多顆MOS并聯(lián)設(shè)計,以支撐其更高的性能指標。
兩款產(chǎn)品作為同類型渦輪風扇,在不同性能定位下所呈現(xiàn)出的方案差異,反映了BLDC小型化應(yīng)用中,圍繞性能指標所做出的系統(tǒng)化設(shè)計思路與選型策略。
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