拆开戴森吹风机、筋膜枪,看看用了什么电机驱动芯片

原创 电子工程世界 2023-11-03 09:00
我们生活中,电机几乎无处不在……吹风机、筋膜枪、便携电钻。电机背后的电机驱动是工程师接触最多的部分,那么耳熟能详的产品背后用什么电机驱动芯片?
 
电子工程世界(ID:EEWorldbbs)丨出品


 拆解戴森吹风机 


原帖地址:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1241828-1-1.html
 
终于有时间申请EEworld拆解吹风机的机会了。先把工具准备妥当,如图:
 
 
话说这个吹风机貌似毫无破绽,不知道怎么开拆啊,见图,通体都没有可以着手的地方。我还是先了解一下这个吹风机吧!品牌是戴森的,不知道是不是正品,见图。
 
 

 
型号是HD08,网上查了一下参数,见下表。
 
 
看看这个吹风机,应该是不能通电试一下功能效果了。这里都不能接线了:
 
 
我看了很久,终于找到了突破口,把后面的滤网拿掉,把撬开,尾部应该是拆了。
 
 

 
但是有按键的这个地方怎么办呢?外壳被按键挡住了,推不出来,这时我干脆用螺丝刀直接把按键撬了一下,没想到按键自己脱落了,应该是粘上去的,见图。
 
 

 
拆开外套,就能看到里面的结构了,把螺丝卸下来,没想到竟然看到了本次拆解的核心部件,电机部分了。把电机拿下来,见图:
 


 
这个应该是一个三相无刷直流电机,可惜电机上什么也没写,看不出型号是什么。电机与控制部分是通过三根导线的插头连接的,见图:
 
 
这么说电机的控制部分应该不在这里了,那应该在前面那个头的地方。怎么拆前面这个地方也是个挺麻烦的事,看起来也是无从下手。不管了,我直接用螺丝刀在缝隙里使劲撬,也竟然撬开了,可是这里面怎么龙出来也不知道,突然我眼前一亮,在这个地方,见图:
 
 
被卡住了,我用螺丝刀使劲推来旋转,里面居然可以旋转,转到合适的位置,可以推出来了,整个控制电路的部分展现在了我的眼前,见图:
 

 
我重点看了主控和电机控制部分的电路,主控用的芯片是凌鸥创芯的LKS32MCR11C6T8,就是这里了:
 
 
然后找到连接电机的那三根线,见图:
 

 
这个地方有6个型号为CR4N65A4K的MOS管,这应该就是控制电机的MOS管了,整个电机的控制电路大致如下图:
 
 
这次拆解基本算是完成了,最后来一张拆解后的全家福:
 
 
总结起来,三相无刷直流电机应该是定制的,所以电机上什么也没写,看不出型号是什么,而电机驱动芯片则来自于专注在电机驱动的凌鸥创芯。
 


 拆解和修复筋膜 


原贴地址:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1241844-1-1.html
 
朋友的筋膜枪用了没多久就坏了,懒得走售后,让给修一下看看是什么问题,很久之前也修过一个,正好看看这款和之前的有什么差异。
 
先看一下外观包装:
 
 
标注的电池容量为2000mAh,拆开看看有没有虚标。
 
 
说明书如下:
 
 
从电压上看,应该是2个电池串联。
 
 
说明说上有档位开关说明 档位介绍 和充电说明。现在的问题现象是不能开机,充电时,电源指示灯不亮,充电时按开机键,充电指示灯绿色快闪。
 
 
这款筋膜枪外观上看不到一颗螺丝,我研究了好几天才找到拆开门路。找到的拆机点是上下堵头需要撬开,手掌上的防滑片也需要撬开,都是卡扣结构
 

 
手掌上的防滑片下面隐藏着机身螺丝,很庆幸第一次拆的防滑片下就是螺丝孔,不然还要拆另一面的防滑片。
 
 
下堵头的卡扣是这样的:
 

 
下堵头上有开关按键,充电口,档位指示灯和充电状态指示灯:
 

 
按键帽采用了打胶固定,LED指示灯有遮光结构:
 
 
把手防滑片的卡扣结构:
 
 
原本想着枪头部分也要硬撬呢,正要发力,枪头帽被拧下来了,要是都样像这种结构就好拆了:
 
 
枪头帽里同样隐藏了机身固定螺丝:
 
 
机身上帽看这线条就不能拧下来,依旧是撬,大力出奇迹,上帽里依然藏着机身的固定螺丝。
 
 
上帽被撬的比较惨。
 

 
 
至此,机身的各部分结构件就都被拆下来了,先来个合影吧。
 
 
接下来就是拆机身螺丝,一共7颗,都是隐藏的,在不知道方法的情况下拆机真费劲,用了几天时间才搞定(为了减少外观伤害,毕竟修好了人家还要用呢)。
 
 
拆开机身后的内部照片,里面就一块电路板、一块电池、一个电机、一个枪头的机械结构。
 
 
电机的型号是HT-J2-W BLDC4012。
 
 
电池的容量还真是2000mAh、14.8Wh、7.4V的,并没有虚标。
 
 
为了排查问题,我吧电池拆了下来。
 
 
在插入电源情况下,电路都是正常的,于是拆开电池包装测了下电池,有一节电池电压正常。
 
 
另外一节就不太正常了,只有0.4V,问题就应该是这导致的。
 
 
于是,使用原来从坏的充电宝上拆下来的电池进行更换,我这旧电池的容量都比原机带的大。
 
 
因为没有点焊机,采用了保留原来焊接的镍片,使用焊锡焊接的方法。
 

 
电池包内采用了锂电池2串保护板(版型和下图类似):
 

 
更换完的电池再用原来电池的防护包装包好。
 
 
接下来我们看看控制板上都有些什么:
 
 
丝印5082E的芯片是双节锂电池的升压充电管理IC。
 
 
3个20C04B是3个MOS对管。
 
用来实现BLDC的三项六臂全桥逆变电路
 
板子上有一颗被打磨掉丝印的TSSOP24芯片,从电路结构上判断应该是颗MCU,其他就都是些阻容和三极管之类的了。
 
 
筋膜枪损坏问题解析:此款 筋膜枪 采用的是18650锂电池供驱动电机,因为工作时电流较高,充电IC不能实现边充电边放电的方式。而且电池采用了两串的方式并配置充放电保护板,一旦过压或欠压时,电池保护板都会断开输入输出。因为有一节电池出现故障,是的电池保护板一直都处于欠压保护状态,使得控住板始终没有供电,所有就会出现不能开机,充电时,电源指示灯不亮,充电时按开机键,充电指示灯绿色快闪的现象。
 
总结:
 
首先结构方面,整机都是塑料结构,手感还可以,如果手掌防滑片换成橡胶的就更好了。外观看着很简洁,螺丝都隐藏在装饰壳下面,但对于拆解来说,想做到无损拆机几乎是不可能得,估计设计时就没考虑拆机的事,现在筋膜枪市场非常卷,估计有售后问题,直接就换新了,场内维修就直接暴力拆解后换外壳了。
 
再者电子方案方面,总体方案还算比较主流,电池的充放电管理,BLDC控制电路还是比较清晰的。就是用的电池有点差劲了,没怎么用就坏掉了。BLDC控制IC竟然还打磨掉了丝印,我之前修过的另外一款就显得比较大气了,就没打磨丝印,主控用的是新唐的8位MCU N76E003。现在最新的方案我听说是MCU集成充放电管理和MOSFET栅极驱动放,集成度更高,电路更简洁,成本更加有优势。
 
最后功能方面,本次拆机的筋膜枪和我之前修过的另外一款对比,几乎没差别,都是电量指示和档位指示,档位输出功率恒定,阻力太大时会停止输出。但和我自己家里用的就差点了,我家里用的能够检测电机阻力,当枪头阻力变大后会动态调整输出功率,增加输出功率,当阻力太大时才会停止输出,防止电机烧毁。
 

 拆解便携手电钻 


原帖地址:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1241872-1-1.html
 
首先看一下便携手电钻的全貌:
 
 
看样子还不错。在仔细看才发现电钻快速三爪夹头锈住了,连续五六天用WD40除锈也没能搞开。电钻上的铭牌很清晰。可以由此知道这个是12V双速电钻,支持10~32mm钻头。
 
 
电钻正上方是低速和高速的双速档位开关:
 
 
黑色像手枪扳机的是调速开关,旁边有3个电池电量指示灯,再旁边黑色有两个三角箭头的按钮是正反转切换键,往左拨为正转(顺时针旋转),往右拨为反转(逆时针旋转),拨到中间为安全防误启动档。
 
 
通过按压电钻把手两侧的卡扣,取下电池包。
 
 
从电池包的铭牌可以看出,电池包是10.8V1.5Ah。
 

 
电池包内部。太简陋了,连电池过放过充保护都没有,只是简单的把电池串联在一起,引出充电放电触点(用外部充电器),也不能均衡充电,难怪有一节电池饿死了(过放损坏,充不进电,电压始终为0V)。
 
 
电池包是3节3.6V锂电池串联而成。对应电压10.8V1.5Ah。 
 
 
接着取掉把手外壳内部的卡扣,可以把电钻手柄拆开。电钻拆解比较方便,总共是几个螺丝,拆下来以后就可以打开了。
 
 
这时就可以看到电钻内部了。里面已经掺杂了好多碎屑。
 
 
把机芯取出来,上面从左到右分别是电机、减速齿轮组、夹头,紧贴减速齿轮组下面是照明和转速指示板,中间是调速开关,最下面是接电池包的插头。
 
 
来个调速开关的特写。正面:可以看到支持7.2~24V 5~15A直流调速。
 
 
反面:螺丝固定的铝板是调速MOSFET的散热片。
 
 
调速开关拆开如下图。上面的白色塑料件是正反转切换机构。通过不同沟道(从上往下拍的下图可以看出),推动机械触点(图片左边上部分)交叉切换调压后的直流电的正负极,实现正反转。
 
 
从上往下看,有两个沟槽,对应正反转。停在中间时,阻止调速开关按下,防治误触发。
 
 
取出反转调速开关的电路板,可以看到后面的机械结构。主要是两组触点开关,上面一组是电源通断开关,下面一组是调速分组开关,通过不同位置,接入不同阻值的电阻,从而实现调速。电路板上对应着PCB触点。不得不感慨,电子技术不发达的时代里,机械结构设计的巧妙!现在随着电子技术的发展,这些巧妙的机械结构很多都被电子电路取代了(包括上面说到的正反转机械结构)。
 
 
调速开关的电路板正面,原来猜想是常见的万能555直流调速电路,然而并不是。实际上是电钻调速里常见的专用电路。
 
 
找了许久才找到的电路图(有些赖了,自己没画原理图)。加个芯片手册,感兴趣的网友可以仔细看看。
 
  
 
3脚输出驱动一个MOSFET(stp65nf06)进行调压,通过调压来调整电子转速。
 
电钻的照明和转速指示电路。照明是上面比较大的白色LED,达到一定电压后开始导通照明,右边3个红黄绿的LED通过两个TL431(这个芯片也有很多种用法啊)搭成的电压比较器来指示不同的转速(没错,就是电压高转速快,简单粗暴)。
 
 
我自己画的原理图:
 
因为拆解时是用了暴力拆解法(主要是东西太差,不能也没有使用价值),这里就不复原了(实际原因是自己手艺太差,复原不回去了)。
 
到此此次拆解结束。
 
现在随着电子技术的发展,很多机械结构已经被电子电路取代,比如说电机的换向结构。原来是有刷直流电机,通过电刷这个机械结构来实现电机连续转动,以及上面提到的外部电极换向结构来转换电机的电极正负,从而实现电机正反转。现在的无刷直流电机则通过电路中的功率半导体器件实现电机驱动和换向,简单了许多(实际上负责工作都集成或软件完成),寿命和性能都增强了。
 
电钻正上方是低速和高速的双速档位开关是接到减速齿轮组的。通过机械结构切换低速和高速。现在电子技术的发展已经可以实现电子无级调速。


 拆解步进电机驱动模块 

原贴地址:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1241873-1-1.html
 
前些日子从万能的淘宝买了个模块。
 
 
其特点如下:
 
能驱动高达4个A的步进电机。且价格便宜。买这个模块我的主要目地是驱动大电流的步进电机。大电流大扭距干大事,小电流小扭距小用途。
 
拆掉外壳的两个螺丝。
 
 
拿掉外壳。
 
 
分离电路板后的铝壳,可以看到散热片就贴在上边。
 
 
电路板的正面。
 
 
电路板的反面。
 
 
反面可以看到芯片为日本的S109AFTG,官方信息显示:
  • B67S109A是一种配备PWM斩波器的两相双极步进电机驱动器,内置时钟解码器
  • 本驱动器采用BiCD工艺制作,额定值为50 V/4.0 A。特点BiCD工艺集成式单片IC
  • CLOCK-in控制双极步进电机驱动器,能够控制1台双极步进电机
  • 由PWM控制的恒流驱动。允许全步,半步,四分之一,1/8,1/16,1/32步运行。低导通电阻(高 + 低侧=0.49Ω(典型值))MOSFET输出级
  • 高效率电机电流控制机构(高级动态混合衰减)
  • 高电压与电流(有关规格请参阅最大绝对额定值与工作范围)
  • 错误检测(TSD/ISD)信号输出功能
  • 内置错误检测电路(热关断(TSD),过电流关断 (ISD) ,以及上电复位(POR))  重量0.21g(典型值)
  • 内置VCC调节器供内部电路使用
  • 可通过外电阻与电容自定义电机的斩波频率
  • 多封装产品线TB67S109AFTG: P-WQFN48-0707-0.50-003、TB67S109AFNG: HTSSOP48-P-300-0.50,在使用期间,请注意温度条件
 
正面的三个光耦为PC817和6N137,6N137为快速光耦。
 
最让我感到神奇的是用到了NE555,见正面8脚芯片。为什么不直接用晶振呢?就是用来变PWM周期么?PCB方面我觉得可取之处是芯片后的开窗,这可以增加散热面积。
 
到这里芯片就拆完了。我觉得简单驱动力强。相比某些用DSP来驱动的模块,用STM32来驱动还是不错的。



· END ·









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