拆解九号无刷电机控制器：硬件架构解析与关键芯片供应链分析

本文将深入剖析一款来自九号（Ninebot）品牌的48V/35A无刷电机控制器。通过硬件拆解，解析其内部架构、关键元器件选型，并揭示其背后的供应链构成，为相关硬件开发与成本分析提供参考。

控制器概览

本次拆解的控制器型号为 ZWK048035A。根据其标签信息，该控制器由 广东高标智能科技股份有限公司 制造，这直接印证了其代工身份。控制器采用标准的48V电压平台，限流35±1A，并集成了丰富的功能，如E-ABS（电子防抱死刹车系统）、三速切换、定速巡航、蓝牙防盗以及UART通信接口。

控制器外壳采用工业级设计，主体为铝合金型材打造的底壳，辅以两端的钣金挡板及顶部的注塑上盖。在注塑外壳与铝合金底壳的结合处，使用了硅胶填缝工艺，以实现基本的防水防尘。

内部电路板详解

卸除外壳后，可以看到一块布局紧凑的绿色双层PCB。

输入滤波与功率设计：

• 输入电容：采用了三颗并联的 JW品牌、规格为 330μF/100V 的电解电容，以满足瞬时大电流需求，平滑母线电压。
• 过流设计：为承载电机驱动所需的大电流，PCB在关键功率走线路径上并未单纯依赖铜箔，而是采用了额外的悬浮铜条插焊在板子上。这种设计能在不挤占板上布线空间的前提下，大幅提升整体的载流能力，是电动车控制器的常见做法。

电源管理架构：
电源转换路径清晰，采用多级降压方案为不同电压域的芯片供电：

1. 首级降压：从电池端48V降至约15V。此任务由一颗士兰微（Silan Microelectronics）的SD4938TR DC-DC降压芯片完成。
2. 二级稳压：15V电压一路为后续的栅极驱动器供电，另一路供给一颗 MB78L05 5V LDO线性稳压器。
3. 核心电压：MB78L05输出的5V为外围接口电路供电，同时经由一颗 1733G 3.3V LDO 进一步降压，为微控制器（MCU）及各类运放等核心模拟/数字电路提供稳定的3.3V电源。

电机驱动核心：

• 栅极驱动器：板载了三颗士兰微的SDH2126半桥栅极驱动器。该芯片专为驱动N型功率MOSFET或IGBT设计，内置VCC欠压保护，并具备高低侧输入信号互锁功能，可有效防止上下桥臂功率管直通，确保系统安全。
• 功率开关管：驱动部分共使用了12颗MOSFET，型号为士兰微的SVG104R5NT。该MOS管具有低栅极电荷、低反向传输电容和快速开关的特性，非常适合电动车控制器这类需要高速切换、大电流通断的应用场景。

信号采样与处理：
控制器需要对电流进行精确采样以实现闭环控制。

• 相电流采样：在三相电机输出（UVW）的连接器下方，放置了一颗来自聚询半导体（3PEAK）的GS86634四通道运算放大器。这是一款轨到轨输入输出的CMOS运放，带宽6MHz，用于实时采集电机三相电流。
• 母线电流采样：在电池母线的输入端，焊接了三个并联的锰铜丝采样电阻。其采样信号由一颗3PEAK的TP102双路运算放大器进行处理，用以监控控制器从电池获取的总电流和功率。

主控单元：
控制器的“大脑”是一颗来自雅特力（Artery）的AT32F415CBT7微控制器。这是一款基于ARM Cortex-M4内核的MCU，主频高达150MHz，提供了充足的算力来处理电机控制算法（如FOC）、处理传感器信号并管理各种外设功能。该芯片在成本敏感型应用中极具竞争力。

工艺与可靠性设计

PCB工艺细节：
电路板背面印有制造商高标（GOBAO）的Logo以及生产周期标识（24年第13周）。板上体现了一些提升可靠性和可制造性的设计：

• 过流开窗：在大电流路径的铜箔上做了开窗处理，在过波峰焊时能额外上锡，增加铜厚以降低电阻和发热。
• 插件方向提示：部分插件元器件的焊盘旁印有弯折方向的小箭头，辅助产线工人操作。
• 全面防护：整个PCB板在有元器件的一面涂覆了厚厚的三防漆（聚氨酯、硅胶或丙烯酸树脂），以抵御潮湿、灰尘和化学腐蚀。对于重量较大的插件电解电容，其周围还点有704硅橡胶进行加固，防止在振动环境下引脚断裂。

散热解决方案：
对于大功率电机驱动器，散热是限制其持续输出能力的关键。该控制器巧妙利用了铝合金外壳作为散热器。

1. 在铝合金底壳内侧对应功率MOSFET的位置，设计了凸起的散热台面。
2. 散热台面上贴附了一层双面涂有导热硅脂的绝缘胶布。
3. 最后通过金属弹簧卡扣，将PCB上的12颗MOSFET紧紧压合在绝缘胶布上。
   这种“MOSFET -> 导热硅脂 -> 绝缘胶布 -> 导热硅脂 -> 铝合金外壳”的导热路径，在保证电气绝缘的前提下，实现了高效的热量导出。

关键发现：芯片供应链分析

纵观整个控制器的元器件清单，一个突出的现象是国产芯片的占比极高，且其中一家供应商的份额尤为集中。

主控芯片：采用国产厂商雅特力（Artery）的ARM Cortex-M4 MCU。
功率驱动与电源芯片：士兰微（Silan Microelectronics） 成为最大赢家，其产品覆盖了多个关键位置：

• DC-DC降压芯片（SD4938TR）
• 栅极驱动器（SDH2126）
• 功率MOSFET（SVG104R5NT）
  信号链芯片：电流采样运放来自另一家国产厂商3PEAK（聚询半导体）。

可以看出，这款九号控制器几乎完全构建在国产芯片平台之上。尤其在价值量和技术门槛较高的功率驱动领域，士兰微提供了从控制信号放大（驱动器）到最终功率开关（MOSFET）的完整解决方案，展现出其在电动车电机驱动这一庞大市场中的强大竞争力和深厚的产品生态。这不仅是成本控制的选择，也反映了国产芯片在工业级应用中的可靠性与性能已获得主流厂商的认可。

参考资料

[1] 拆解九号电瓶车控制器，才发现另一家公司是最大赢家！， 微信公众号：mp.weixin.qq.com/s/nDDLIhzr2OoJ2uprEWmTtw

版权声明：本文由 云栈社区 整理发布，版权归原作者所有。