拆解了一个粉丝寄来的共享充电插座创造PCB做工用料很足_板子_电路

拿到快递，打开之后东西是这个样子的：

可能是由于这是共享产品，且在室外利用，以是拿在手里觉得很结实。

拆开之后一个很大的电路板，如下图所示：

接下来逐一剖析电路细节。

1、 电源电路

电源输入部分的保护器件有三个，分别是美国力特的额定电流3.15A的一次性保险丝39213150440，瑞隆源的压敏电阻14D681K，瑞隆源的NTC热敏电阻NTC5D-13。

个中保险丝的浸染是过流保护，压敏电阻MOV的浸染是过压保护，NTC热敏电阻在25℃的电阻为5Ω，串联在电路中的浸染是在开机瞬间可以降落浪涌电流。
而在正常事情时，由于热敏电阻上产生一定的温升，导致其电阻低于开机时的电阻，从而降落正常事情时系统功耗。
这三个组合在一起是比较常规的操作。
事理示意图如下（图片来自MORNSUN文档：AC/DC 电源（模块类）运用指南--2022 版）：

把稳，当产品利用的电磁环境比较恶劣时，须要加入更高哀求的EMC滤波电路。
须要增加Y电容、共模滤波电感、X电容等等。
下图（图片来自MORNSUN文档：AC/DC 电源（模块类）运用指南--2022 版）可供参考：

电源电路由反激开关电源电路、LDO两个部分组成，个中PCB正面可以看到整流桥、开关电源芯片、LDO芯片。

整流桥是上图中的赤色框中的GT1，封装是MBF，型号是MB10F。
未搜索到这个丝印对应的详细是哪个厂家。

开关电源芯片是上图中蓝色框中的U1，封装是SOP-7，这个根据型号和logo可以查找到是chipown(芯朋微电子)的PN8366SSC-R1M，这是一颗超低待机功耗准谐振原边反馈交直流转换器，输出功率是6W。
这颗芯片的运用处景很显然便是做一些小功率电子产品的电源适配器。
框图如下：

在这个框图中可以很明显的看到，反馈旗子暗记FB是从原边引过来的，而不是从DC Output这端引出的，以是不须要利用光耦隔离这个FB旗子暗记，可以节省一个光耦。
框图中的整流桥，在这个板子上便是位号GT1的MB10F。

LDO是图中赤色框所示的U6器件，封装是SOT-223，型号是AMS1117-3.3，功能是把开关电源的输出电压降压到3.3V给MCU和其他的芯片利用。
AMS1117这个型号，做的厂家太多了，以是也很难确定板子上这颗是谁家的LDO。
也正由于谁都做，导致AMS1117这玩意质量良莠不齐，曾经买到过一批假的AMS1117，以是现在设计电路板的时候很少用这个玩意。

既然是开关电源，那不可能只有上面这几个器件，其他的变压器，电容之类的都在板子背面：

上面的黄色框中的是开关电源的输入电容，是艾华AiSHi家的铝电解电容，型号EGW2GM100G16OT，容值10uF，耐压450V。

上图中灰色框中的两个电容也是艾华AiSHi家的铝电解电容，型号是ERS1EM471F16OT，容值470uF，耐压25V。

赤色框中的是变压器，这个变压器原边有4个引脚，也便是两个线圈绕组，一个是用来降压的，另一个绕组是用来反馈电压的。
副边有一个绕组。
可以在板子正面看到这个变压器的引脚和走线：

2、 MCU

MCU的型号是雅特力的AT32F421C8T7，这个MCU的内核是ARM Cortex-M4，主频最高120MHz，16KB SRAM，64KB Flash，封装是LQFP48，引脚定义如下图所示：

说一些题外话，前几年芯片缺货的时候，ST的MCU一货难求，一些热门常用的型号，比如STM32F103C8T6从平时的5-7元涨价到了50+，STM32F103RGT6乃至涨到了200旁边。
而一些冷门的型号，则涨价到了不能理解的程度，比如当时朋友公司要用到STM32F427IIH6这个型号，我找了几个有货的供应商，给我的报价都是每片1800、2100这种价格。
至于涨价缺货的根源是什么，真的是由于芯片产能不敷吗，这也未必，毕竟在涨价结束后，有些人可能因此赚几个小目标都不在话下。

总之，在这个涨价缺货的背景下，很多公司开始把产品上的MCU从STM32改换为GD32、AT32、CH32、HC32、HK32、HT32等等，原来利用STM8的改换为国产的各种8位MCU。
这个板子上的AT32也便是这个时候快速崛起的。
总之，这对国产MCU真的是一次绝好的机会，原来即便价格比ST的便宜很多，也没人敢轻易换掉，或者不愿意承受这个更换国产所花费的本钱。
但是一缺货，价格十倍十倍的往上翻，那可便是另一回事了。
至少我现在在选择MCU的时候，国产有得当的就用国产。
如果被指定要利用ST的料，那也必须要有能硬件兼容的国产MCU，才敢利用，不然就连续看其他型号。
毕竟ST等其他料，每过几年就会周期性的缺货涨价。

3、 音频功放

在用户扫码或者付款之后，或者说涌现缺点状态时须要进行语音播报，这就须要有一个能够推动喇叭的音频功放，在这个板子上，功放芯片是英锐芯的音频功放8002A，这是一款AB类、单声道带关断模式的桥式音频功率放大器，最大驱动功率为3W。
8002A的封装是SOP8。
其范例电路图如下图：

4、 存储芯片

在MCU阁下有一个SOP8封装的存储芯片，型号是P25Q32SH，看logo和查型号可以确认这是普冉家的料。
引脚定义如下图所示：

5、电能计量

这是一个公共充电插座，通过扫码付款之后，可才能进行充电，而充电过程中一定要有充电韶光、充电电量监控等功能。
这部分的实现利用的是BL0939实现的。
BL0939是上海贝岭的内置时钟免校准的电能计量芯片，适宜用于单相多功能电能表、智能插座、智能家电、电动自行车充电桩等运用，集成了3路高精度Sigma-Delta ADC，可同时丈量 2 路电流、1 路电压。
封装形式是SSOP-20器件的事理框图如下图所示：

看到PCB板上，插座输出的电流路径上串联了一个1毫欧的2512封装的采样电阻，利用开尔文采样接法引出两个旗子暗记线到BL0939芯片的外围。
从这一点上来看，结合这个电路板上其他一些细节的处理，可以看得出这个PCB布线人员还是比较专业的，干系履历比较丰富。
关于开尔文采样的布线，可以自行查阅干系资料，这种电流采样的用途很广泛，例如FOC电机驱动的母线电流采样、恒流源电路的电流采样等等。
这个采样电阻，专业的叫法是分流器，根据电流范围、精度、安装办法、体积等区分，有各种各样的分流器。
如下图

在之前的不敢想，一个350W的电瓶车掌握器，只卖28还包邮，卖家会亏本吗这个里面对母线电流进行采样的分流器便是康铜丝。

6、NFC电路

这个扫码充电插座的面板上有二维码可以扫码付款，也可以利用NFC卡刷卡充电，而NFC的实现便是通过这个丝印是0471K1040这颗封装是QFN32的芯片来实现的。
我通过丝印大概找到这可能是VIBRATION(振浩微)的VRC522。
可以看到这上面的晶振是27.120MHz，这个频率点的晶振，基本上便是用来做13.56M NFC的，由于27.12/2=13.56。
下面赤色框中的看起来很对称的电路，便是NFC天线阻抗匹配电路。
左边完备对称的2个电感，8个电容和两个电阻是两路发射，电感右边的三个电容和三个电阻是吸收电路。
和下图运用框图中的赤色框里的电路、蓝色框内的电路对应。

这种NFC芯片一样平常通过SPI接口和MCU通信，当然，基本上也都支持I2C或者UART。
但是比较常见的是SPI。
NFC类芯片，利用量比较大的是NXP家的MFRC522，国产名字里带522的NFC芯片，基本上都是和NXP这款兼容的。
NXP官网上有非常详细的，关于NFC干系电路的设计、阻抗打算、布局布线等各种指南。
比如可以通过这个excel文档来打算阻抗。

7、隔离光耦

两路充电插座各有一个光耦，用来检测充电状态，这个光耦的型号是亿光家的EL817S1，后缀不明确。

8、4G通信模组

这个插座涉及到付费的操作，以是在用户扫码或者刷卡之后，MCU要访问后台做事器数据，确认付款或者扣费成功之后操作继电器导通开始充电，以是必须有一个连接做事器的通道，在这个板子上，利用的是4G模块。
型号是MC615-CN，这是广和通的一款LTECat1 bis无线通信模组，采取LCC+LGA封装，尺寸为20.2mm22.2mm2.3mm。
紧张运用领域有支付、共享、工业互联等等。

esim卡芯片在这个4G模组所在小电路板的背面，封装是DFN8,5x6mm。

MC615-CN模组通过一边5个一边三个统共8个2.54间距的排针和地板连接，在排针连接处有打胶加固。

9、4G模组供电

在4G模组供电引脚的阁下，有个SOT23-8的IC，根据阁下的电感可以看出这该当是一个DC-DC芯片,根据丝印AGCM查阅可知这是MPS家的BUCK降压转换芯片，型号为MP2315。
我记得多少年前，立创商城上是有MPS芯片的，但是不知道从什么时候开始，立创上就没有MPS全系列芯片了。
这搞得查资料很未便利，彷佛几年前有关于这两家闹抵牾的大瓜，现在也基本上搜不到什么了。
在MPS官网看到MP2315属于老产品，不推举新设计利用，新的型号是MP2315S。
下面是手册中的范例电路：

在板子的背面有两个大的铝电解电容，分别是这个DC-DC电路的输入、输出电容。
其容值都是25V 470uF。
4G模块启动时、通信时的峰值电流都很高，以是这么大的电容是很有必要的。
在广和通的硬件设计手册中的电源设计推举给的是两个220uf的电解电容：

10、充电输出电路

两个充电插座的充电通断是由继电器实现的，继电器的型号是HF32FV-16，如上图中的赤色箭头所指。
这个系列的继电器是超小型大功率继电器，16A的触点切换能力、一组常开触点。
这个板子上两路输出，也就有两个同样的继电器，查了下这个继电器价格还不便宜，一个的价格在2.4旁边，批量估计能做到2元以下。

继电器驱动电路在板子的另一壁，MCU的IO口驱动三极管SS8050，进而驱动继电器掌握线圈。
由于继电器的线圈属于感性器件，在断开的瞬间会产生较大的电流电流，以是须要有D1和D5这两个二极管来形成反向环路对该电流进行续流。
电路大概和我四轴翱翔器上的电机驱动电路类似，直接改改截个图：

在继电器后面串联了一次性保险丝，见图中蓝色箭头所指的棕色方块形器件。
这个保险丝是泓达家的2009T15A250V，板子上统共用了两颗。

11、状态指示LED

这个板子上有三个状态指示LED灯，用的LED是反贴的，利用三极管SS8050驱动LED发光，见下图：

12、陶瓷气体放电管

板子上有一颗陶瓷气体放电管（GDT），详细型号和厂商未知。
封装形式和槟城的BF102M类似。

13、PCB布线的几个细节

电源走线上做了阻焊层开窗，加了焊锡，用来增加通流能力，但是看样子这锡是手工加上去的，由于开窗办法决定了不能在刚网上开窗上锡。
毕竟开钢网上锡的锡量太小，对增加通流能力于事无补。

市电走线阁下做了机器开槽，这是为了增加爬电间隔。

电路板上关键物料清单

系统框图如下：

整体来看，和之前拆解的几个板子比较，这个共享充电插座的用料可以说是比较足的，PCB事理、布线看起来都出自于比较有履历的工程师之手。
但是总体来说，全体板子功能比较明确、电路也比较大略，没有什么繁芜的地方，板子的尺寸也很大（长15.2cm，宽8.8cm），只要精确且充分的考虑电源安规，打算好NFC天线的阻抗匹配，并在回板之后实测并优化阻抗匹配，其他地方并没有太大的难度。