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拆解多款消费与工业电子的PCB设计美学

发表于 2026-2-10 18:02:47 | 查看: 29| 回复: 0

我们今天继续欣赏一些高颜值、设计精良的印刷电路板。本次涉及的产品范围较广，从日常的电动自行车到精密的汽车网关，每一块板子都体现了工程师在功能、工艺与美学上的追求。

九号电动自行车控制器

这是一款型号为 ZWK048020A、由高标代工的电动车控制器。其结构采用了功率板与控制板分离的设计，其中功率板使用了散热性能更好的铝基板。

功率器件：功率板做工扎实，采用了12颗来自士兰微的MOSFET，型号为SVG105R4NS。这是一款100V/120A的N沟道MOS管，采用TO-263-2L封装，其导通阻抗仅为5毫欧。
电流采样：板上用于电流采样的电阻体积硕大、厚度可观，视觉上十分霸气。
大电流连接：电源母线与电机相线的接线柱，是通过螺丝直接压紧在电路板铜箔上的，这是实现大电流可靠传输的典型做法。
外壳与绝缘：整个控制器采用了铸铁外壳，底壳上的螺丝用于拉紧并固定电路板上的接线柱。螺丝与外壳螺丝孔之间设计了白色的塑料绝缘套，确保电气安全。整体来看，这款控制器做工和用料都相当不错。

这款家用路由器在内部做工上比大多数同类产品更为考究，电路板上覆盖着一块面积可观的金属散热片。

去掉散热片后，可以看到主板全貌：

主处理器：核心是一颗中兴自研的芯片，型号为ZX279128R。这是一颗双核ARM Cortex-A9架构的SoC，其内部集成了4个以太网PHY，简化了外围设计。
网络接口：以太网口采用了集成电感的CHIPLAN变压器方案。
无线模块：射频部分的核心是一颗联发科的无线基带芯片MT7916AN，以及与之配套的射频芯片MT7976DN。
电源设计：板上的DC-DC降压芯片均采用了超小尺寸的SOT-563封装（仅1.2mm x 1.6mm），例如德州仪器（TI）的TPS562203DRLR就使用这种封装，这有助于节省宝贵的PCB空间。

一位朋友寄来了一台便携式投影仪进行拆解，其小巧的尺寸从顶部的手机支架就可见一斑。

拆开后的内部结构展现了其紧凑的设计：

主板布局：主板集成度高，布局紧凑。一个有趣的细节是板上可见一根飞线，这通常是硬件工程师在板卡定型后，用于修复设计缺陷或进行功能调整的“终极手段”，也被戏称为“最后的救命稻草”。
核心光机：投影仪的核心是DMD（数字微镜器件）芯片。这块芯片内部包含了约207万个微米级别的微型镜片，每个镜片都能独立地在±12°或±17°的范围内倾斜，每秒可切换角度数千次，是名副其实的高精度光学器件。其背面的连接器也显得非常精密。
光源与光路：光源部分是一个封装好的模块，内部通过金线连接。整个光学引擎结构复杂，包含了多达7个透镜和两个独立的光源，共同完成光的调制与投射。

这是一个从旧货市场淘来的公交车电驱动系统使用的IGBT模块。

散热设计：模块背面集成了一体式的水冷换热器结构，用于应对高功率运行产生的巨大热量。
驱动与支撑：模块上方覆盖着一块绿色的驱动电路板。驱动板上使用了大量MLCC（多层陶瓷电容），其封装为1812，虽然具体容值和耐压未知，但这类大尺寸、高规格的电容成本不菲。
功率部分：移除驱动板后，可以看到下方排列整齐的IGBT功率器件。每个完整的桥臂都由多个IGBT并联组成，焊点饱满，细节处理非常漂亮，体现了工业级功率模块的高制造工艺水准。

这是汉印HM-A350热敏打印机，其产品化程度非常高。外壳棱角处采用了橡胶材质包裹，起到防摔作用。内部设计更是可圈可点。

内部布局：内部结构极其简洁，没有任何杂乱的飞线，给人一种清爽、工整的感觉。这种设计极大地简化了组装流程，提升了生产效率。
电路板设计：电路板背面集中了电池触点和蜂鸣器，同时布满了密密麻麻的测试点，这是为PCBA（印制电路板组件）自动化测试准备的。
连接方式：板子正面所有的连接器都采用了FPC（柔性印刷电路）连接器，进一步减少了线束的使用。
主控芯片：最令人意外的是其主控芯片——一颗BGA封装的STM32F103ZCH6。BGA封装的STM32F103系列芯片在消费类产品中并不常见，其集成度更高，但对焊接工艺的要求也更为严格。
总的来说，这款打印机从结构到硬件设计都非常优秀，装配和维修都极为简便。唯一美中不足的是其不支持通用的打印机驱动，需要使用特定的第三方软件。

这块林肯汽车的网关电路板是花费100元购得并用于研究分析的。其设计充分体现了汽车电子对可靠性、安全性和EMC的严苛要求。

核心处理器：主处理器采用恩智浦（NXP）的S32G274，这是一款专为车辆网络应用设计的车规级高性能处理器。
电源管理：电源部分使用了一颗NXP的SVR5510，这是一颗多通道汽车级PMIC（电源管理集成电路）。
网络通信：
- 车载以太网物理层由博通（Broadcom）的BCM89830实现，这是一款低功耗的车载以太网PHY收发器。
- CAN总线通信则通过10颗德州仪器（TI）的TCAN1044A-Q1完成，这是一款符合车规标准的CAN收发器芯片。
电磁兼容设计：一个显著的EMI（电磁干扰）设计细节是，板子最外边缘有一圈按照固定间距排列的过孔。这些过孔在PCB边缘形成了类似“法拉第笼”的屏蔽结构，能有效抑制内部信号产生的电磁辐射向外泄露，同时也能阻挡外部的干扰侵入，保护内部敏感电路。
整块板子的EMI设计看起来很考究。不过，一个始终让人疑惑的点是，板上竟然没有看到一个用于生产测试的测试点，这与以往见到的其他汽车电子板卡有所不同。

[1] 一些极致优美的PCB（四）, 微信公众号：mp.weixin.qq.com/s/8-Ye_RD8FOoT7gWWe_6cdg

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