耳機(jī)

前言：

研究顯示，PM2.5濃度越高，呼吸系統(tǒng)病癥和心血管病的發(fā)病率也會(huì)同步增高，PM2.5主要由日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放產(chǎn)生，在IQAir最新發(fā)布的《2022年全球空氣質(zhì)量報(bào)告》顯示，在131個(gè)國(guó)家中，僅六個(gè)國(guó)家達(dá)到了世衛(wèi)組織的PM2.5指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，也就是說全球90%的國(guó)家和人民遭受著空氣污染的危害。

目前市面上已經(jīng)有各種各樣的凈化空氣的產(chǎn)品，那有沒有一款耳機(jī)是既能聽歌，又能同時(shí)凈化空氣的呢?有，它就是Dyson推出的可穿戴產(chǎn)品，空氣凈化耳機(jī)，耳機(jī)集面罩與頭戴式耳機(jī)于一體的Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)采用獨(dú)特的圓形耳罩設(shè)計(jì)，耳機(jī)具有時(shí)尚感和舒適性。

本期《產(chǎn)品拆解》欄目將帶來(lái)這款Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)的拆解。Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)擁有專業(yè)級(jí)耳機(jī)主動(dòng)降噪技術(shù)，耳機(jī)能夠減少環(huán)境噪聲，并提供更好的耳機(jī)聽音效果;40mm釹磁揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器，耳機(jī)能夠減少耳機(jī)聲音失真，盡可能還原音樂家創(chuàng)作的原始音樂素質(zhì)。總耳機(jī)諧波失真率低至0.08%(@1kHz)并采用了高端的電子元件和片組，耳機(jī)主動(dòng)降噪技術(shù)使用了11個(gè)麥克風(fēng)和一個(gè)降噪芯片，實(shí)現(xiàn)了耳機(jī)高精度的聲音處理。

Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)工作原理-空氣凈化：

Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)內(nèi)置了戴森有史以來(lái)最小尺寸的馬達(dá)，9葉混流式葉輪，馬達(dá)每分鐘 9750轉(zhuǎn)。耳機(jī)每分鐘可輸出135L潔凈空氣。耳機(jī)氣流從耳罩旁邊進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過雙重濾網(wǎng)后，再通過無(wú)接觸式面罩輸送到耳機(jī)用戶口鼻處，可以有效確保耳機(jī)用戶能夠呼吸到凈化過的空氣。

空氣凈化耳機(jī)主要元器件預(yù)覽:

Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)拆解:降噪耳機(jī)與空氣凈化怎么同時(shí)實(shí)現(xiàn)?

首先我們將空氣凈化耳機(jī)的所有螺絲擰開，打開耳機(jī)外殼，由于電耳機(jī)機(jī)相線連接在控制板上，現(xiàn)將相線從控制板取下來(lái)，耳機(jī)揚(yáng)聲器端子也一并拔開。

耳機(jī)

拆開耳機(jī)之后可以發(fā)現(xiàn)整副耳機(jī)聲學(xué)調(diào)音搭配多達(dá)11個(gè)麥克風(fēng)，耳機(jī)采用ANC主動(dòng)降噪技術(shù)，搭配耳機(jī)自身的被動(dòng)降噪，降噪深度可達(dá)40dB2，耳機(jī)每秒監(jiān)測(cè)周圍的噪音384,000 次。

戴森為了實(shí)現(xiàn)高保真音質(zhì)，耳機(jī)把音樂細(xì)節(jié)呈現(xiàn)給廣大用戶，給到了頗為優(yōu)秀的配置——40mm釹磁揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器，總諧波失真率低至0.08% (@1kHz)，加上智能音頻處理技術(shù)，意味著它能高度還原樂曲的原聲模樣，讓你的耳朵聽到最真實(shí)的音樂。

耳機(jī)

拆開耳罩層可以發(fā)現(xiàn)在被動(dòng)降噪上，戴森對(duì)耳罩進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。耳罩形態(tài)符合人體工學(xué)，佩戴時(shí)耳機(jī)可以整體貼合雙耳，不僅舒適度好，而且也能隔絕一部分外界噪音。

耳罩層

耳機(jī)

戴森空氣凈化耳機(jī)采用雙重濾網(wǎng)：靜電式濾網(wǎng)，可在不同氣候環(huán)境下實(shí)現(xiàn)凈化功能。富鉀炭濾網(wǎng)，過濾城市中的煙霧、有害氣體，并有效減輕二手煙及人體異味。

耳機(jī)

對(duì)面罩銜接耳機(jī)處進(jìn)行拆解，耳機(jī)內(nèi)置了戴森有史以來(lái)最小尺寸的馬達(dá)，耳機(jī)9葉混流式葉輪，耳機(jī)電機(jī)每分鐘9750轉(zhuǎn)，耳機(jī)每分鐘可輸出135L潔凈空氣。耳機(jī)氣流從耳罩旁邊進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，再通過無(wú)接觸式面罩輸送到耳機(jī)用戶口鼻處，耳機(jī)可以有效確保用戶能夠呼吸到凈化過的空氣。

耳機(jī)

另外，我們還發(fā)現(xiàn)為了克服耳機(jī)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)所帶來(lái)的噪音，戴森耳機(jī)還采用了專門研發(fā)的輕質(zhì)底架，將馬達(dá)懸掛安裝，從而最大幅度地減少耳機(jī)振動(dòng)的傳遞所造成的耳機(jī)噪音。但需要注意的是，耳機(jī)在開啟降噪，但沒有播放音樂的情況下，還是不可避免會(huì)聽到一些耳機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的嗡嗡聲，但如果播放音樂的話，基本上就感受不到了。

電路控制板

耳機(jī)

Dyson Zoom的核“芯”大腦。作為一款主動(dòng)降噪兼空氣凈化的耳機(jī)，兩方面的核心處理器必不可少。

耳機(jī)

元器件1：

元器件1為恒玄雙模AIoT SoC芯片，型號(hào)：BES2300。BES2300是一款全集成自適應(yīng)主動(dòng)降噪方案，支持LBRT低頻轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)和藍(lán)牙雙模BT5.0，它還支持第三代FWS全無(wú)線立體聲技術(shù)、雙麥克風(fēng)等，采用先進(jìn)的28nm HKMG CMOS工藝，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的低功耗水平，音樂模式下的功耗小于5mA。支持降噪技術(shù)，尤其是高性能的自適應(yīng)主動(dòng)降噪技術(shù)，可以讓高端主動(dòng)降噪耳機(jī)使用一顆全集成芯片實(shí)現(xiàn)高音質(zhì)和主動(dòng)降噪。BES2300還支持外接心率傳感器、加速度傳感器等等外接傳感器設(shè)備和eMMC閃存，可以達(dá)到外接存儲(chǔ)設(shè)備播放音樂的目的。

圖源恒玄科技

耳機(jī)

元器件2：

元器件2是一款高性能ARM Cortex-M33內(nèi)核微控制器，來(lái)自恩智浦，型號(hào)LPC5528。該芯片采用了40nm工藝，主頻高達(dá)150MHz，具有豐富的外設(shè)和接口，適用于各種嵌入式應(yīng)用。同時(shí)還具有512KBflash和256KB RAM，支持多種通信接口，如USB、SPI、I2C、UART等，并具有多個(gè)定時(shí)器、PWM輸出、ADC和DAC等外設(shè)。

圖源恩智浦產(chǎn)品說明書

耳機(jī)

元器件3：

元器件3為德州儀器的三相無(wú)感正弦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片，型號(hào)：DRV10975。它是一款三相無(wú)感正弦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片。采用內(nèi)置MOS，運(yùn)行最大電流1.5A。支持多種電機(jī)類型，如永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)等。此外，該芯片還支持多種保護(hù)功能，如過流保護(hù)、過溫保護(hù)和電壓保護(hù)等，可保護(hù)電機(jī)和芯片的安全性。

圖源德州儀器產(chǎn)品說明書

耳機(jī)

元器件4：

潤(rùn)石CMOS模擬IC，型號(hào)：RS2254。它配置為四路雙邊單刀/單擲(SPST)開關(guān)。用于模擬或數(shù)字信號(hào)的傳輸或多路復(fù)用。

圖源潤(rùn)石產(chǎn)品說明書

耳機(jī)

元器件5：

德州儀器單芯片鋰電池充電管理器 BQ25611d。BQ25611d高度集成了3A開關(guān)模式電池充電管理和系統(tǒng)電源路徑管理器件。它可為智能手機(jī)和平板電腦等各種應(yīng)用提供快速充電功能和高輸入電壓。其低阻抗電源路徑對(duì)開關(guān)模式運(yùn)行效率進(jìn)行了優(yōu)化，縮短了電池充電時(shí)間并延長(zhǎng)了放電階段的電池運(yùn)行時(shí)間。

耳機(jī)

圖源德州儀器產(chǎn)品說明書

國(guó)替峰岹三相內(nèi)置MOSFET無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制器 FT8215Q

Dyson方案馬達(dá)主控芯片為DRV10975，耳機(jī)驅(qū)動(dòng)方式為無(wú)傳感器的正弦驅(qū)動(dòng)，集成功率MOSFET的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可通過PWM、模擬、或I2C 輸入控制電機(jī)，電壓范圍為6.5-18.0V，最大持續(xù)電流為1.5A。

值得一提的是，作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片的領(lǐng)軍企業(yè)，峰岹科技在消費(fèi)電子和工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域都有較為領(lǐng)先的技術(shù)和眾多的產(chǎn)品應(yīng)用方案;峰岹科技在空氣凈化耳機(jī)、電動(dòng)口罩、呼吸機(jī)等空氣凈化類產(chǎn)品領(lǐng)域，可提供集成度更高、外圍器件更少、噪音更低的控制方案。

這款型號(hào)為FT8215Q的主控芯片， 是一款三相內(nèi)置 MOSFET 無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制直流無(wú)刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng) IC。芯片集成度高，外圍元器件少，電機(jī)噪聲低，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。其電壓范圍為5-18V，工作電流最大為2A，完全滿足此類應(yīng)用。

耳機(jī)

兩款芯片對(duì)比數(shù)據(jù)：

主控芯片參數(shù)對(duì)比

耳機(jī)

FT8215Q的電壓、電流比DRV10975范圍更寬，且封裝尺寸上也較小，F(xiàn)T8215Q基本都具備了常規(guī)保護(hù)。在驅(qū)動(dòng)方式上使用了靜音效果更好的無(wú)感FOC驅(qū)動(dòng)控制。

應(yīng)用原理圖對(duì)比

耳機(jī)

功能框圖對(duì)比

耳機(jī)

相電流波形對(duì)比

1啟動(dòng)

FT8215Q加入了軟開關(guān)機(jī)的功能，在開指令時(shí)逐漸增加電機(jī)的電流，在關(guān)指令時(shí)逐漸減少電機(jī)的電流，使電機(jī)平滑啟動(dòng)或關(guān)機(jī)，有效降低電流大小突變引起的噪音。

耳機(jī)

2運(yùn)行&停止

耳機(jī)

半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)總結(jié)

通過拆解，我們了解到這款Dyson Zone空氣凈化耳機(jī)核心處理器的核心元器件為德州儀器三相無(wú)感正弦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片DRV10975，該芯片還支持多種保護(hù)功能，如過流保護(hù)、過溫保護(hù)和電壓保護(hù)等，可保護(hù)電機(jī)和芯片的安全性。國(guó)內(nèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片領(lǐng)軍企業(yè)峰岹科技FT8215Q支持的電壓、電流范圍比DRV10975更寬，且封裝尺寸上也較小，F(xiàn)T8215Q具備了基本的常規(guī)保護(hù)。在驅(qū)動(dòng)方式上使用了靜音效果更好的無(wú)感FOC驅(qū)動(dòng)控制，因此可以看出峰岹科技三相內(nèi)置 MOSFET 無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制器FT8215Q是國(guó)產(chǎn)替代不錯(cuò)的選擇，完全可以替代德州儀器相無(wú)感正弦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片DRV10975。

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