深入剖析 - 宜家Sonos Symfonisk音箱灯拆解 | STAR Labs

目录

• 外壳结构
• WiFi天线
• 电源插座/线缆
• 主电路板上侧
• 主电路板下侧
• 电源 - 保护电路
• 电源 - EMI/RFI滤波
• 电源 - 反激变压器
• 电源 - TPS54335A降压转换器
• 音频 - PCM5101A音频DAC
• 金属屏蔽罩（顶部）
• 内存 - NT5CC128M16JR-EK 2Gb DDR3 SDRAM
• 电源 - PAM2310降压转换器
• 电源 - NCP303电压监控复位IC
• 处理器 - MCIMX6X2EVN10AC ARM Cortex A9 + M4
• Apple - 配件认证IC (3959)
• 温度 - TMP100数字温度传感器
• 以太网 - 78Q2133 10/100BASE收发器
• 以太网 - H1601AE网络隔离变压器
• 内存 - MT29F2G08ABAEAWP-ITE 2Gb NAND闪存
• 音频 - TPA3116D2 D类音频放大器
• 电源 - 反激二极管
• 电源 - DF08S整流桥
• 电源 - RT7781 PWM反激控制器
• 电源 - EL817光耦合器
• 电源 - 反激二极管
• 未安装的连接器
• 未安装的集成电路
• 总结

我们很高兴开启一系列拆解项目，探索各种设备的内部工作原理。本次拆解重点是第一代宜家-SONOS SYMFONISK音箱灯，揭示其迷人的内部结构。

请注意，由于前期测试，某些螺丝、电线和组件已暂时移除，可能不会出现在本次分析中。但为了本次展示，我们已精心将SYMFONISK重新组装至近似原始状态。

SYMFONISK系列于2019年推出，代表了宜家和SONOS之间的卓越合作，产生了一系列创新设备。

外壳结构

在我们当前的检查中，我们重点研究了一个配备卓越智能/WiFi扬声器的灯座，巧妙设计了合成布网罩。这个可拆卸和可清洗的防尘罩兼具功能性和美观性，如下图所示：

当轻轻抬起防尘罩时，它露出了圆柱形塑料外壳，巧妙设计了穿孔以促进声音传输。

移除圆柱形塑料盖后，一个令人愉悦的景象等待着我们：一个扬声器单元装饰着光滑的金属网罩，让人联想到备受赞誉的SONOS ONE扬声器的精致设计。

移除光滑的金属网罩后，一个令人愉悦的景象等待着我们：一对优雅的扬声器优雅地放置在圆形塑料底板上。一个是迷人的较小高音扬声器，另一个是较大的中低音扬声器。

仔细拆卸灯座、塑料底板和后壳后，一个迷人的视图展现在我们面前——电路板专业地安装在后表面上。

电路板使用T10 Torx螺栓牢固地固定在后壳上。

WiFi天线

为实现最佳无线连接，两个WiFi天线战略性地放置在上部前角，扬声器上方。这些天线由SONOS内部标记为SON 105-00121和SON 105-00122。

电源插座/线缆

Wellshin电源插座的设计与广泛使用的IEC 60320-1 (C8)配置非常相似。这种特定配置，称为IEC 60320-1 (C8)设备入口，螺丝类型，通常额定最大电流为2.5A。

主电路板上侧

主电路板由几个功能块组成，从左下角开始顺时针排列。这些功能块如下：

• 电源连接器：此连接器允许电路板连接到交流电源。
• 电源保护：此块提供保护机制，保护电路板免受电源波动或浪涌的影响。
• EMI/RFI滤波器：EMI（电磁干扰）/RFI（射频干扰）滤波器滤除来自交流电源输入的任何不需要的电磁噪声。
• 反激转换器电路：SYMFONISK采用这种开关模式电源拓扑，使用变压器作为相互耦合的电感器，在电流通过时存储能量，并在电源移除时释放能量。这是一种低成本设计，适用于低于150瓦的低功率设备的AC-DC转换。
• 降压转换器：将反激转换器的输出电压降至稳定和调节的电压（3.3V），供大部分电路使用。
• 音频：此块处理电路板上的音频处理和功能。
• 屏蔽外壳：屏蔽外壳容纳重要组件，如以太网收发器、处理器（带导热垫）和内存。处理器作为产生最多热量的组件，利用导热垫将多余热量传递到屏蔽外壳以实现高效冷却。
• PCI-E无线网卡：此卡通过PCI Express接口为电路板提供无线连接能力。

主电路板下侧

要访问SYMFONISK后壳内的主电路板，我们需要移除六个Torx T10安装螺丝。移除后，我们可以轻松取出电路板。

检查主电路板下侧时，我们可以识别几个重要的功能块。让我们从左下角开始顺时针顺序进行：

• 网络隔离变压器：位于以太网端口附近，此组件确保网络和电路板之间的适当电气隔离。
• 带导热垫的屏蔽外壳：此外壳容纳另一个内存芯片，并配备导热垫。导热垫作为导管，有效地将热量从电路板传递到SYMFONISK外壳。
• D类音频放大器：此块处理音频放大，为SYMFONISK提供高质量声音输出。
• 反激转换器电路：与电路板上侧的其他组件一起，此部分的组件管理设备电源的AC-DC转换，确保稳定可靠的操作。

电源 - 保护电路

现在，让我们检查主电路板的左侧。

在这一侧，我们观察到一个白色2针连接器，设计用于电源线。此连接器具有键控机制，确保电缆只能以正确方向插入。此外，还有一个方便的小侧凸起，使电源线连接器能够安全地锁入到位。

紧接电源连接器之后，您会找到一个由Littlelfuse Wickmann提供的2A 250V延时保险丝。

旁边是一个来自SCK系列的绿色NTC热敏电阻。此热敏电阻在浪涌电流保护中起着关键作用。具体来说，当设备通电时，NTC热敏电阻由于其高电阻而限制初始电流冲击。在通电期间加热时，其电阻降至室温值的百分之几，与使用固定电阻相比，有效地最小化功率损耗。

下一个组件，覆盖在光滑的黑色热缩管中，是一个S14 K300 TVR压敏电阻。此组件在提供瞬态电压保护方面起着关键作用。简单来说，当超过特定电压（称为压敏电压）的电涌发生时，压敏电阻会抑制多余电压并保护电路。

电源 - EMI/RFI滤波

SYMFONISK配备了一个AC线路滤波器，位于保护电路之后，以有效减少电磁干扰和射频干扰。此滤波器由一个共模电感器和一对X2电容器组成。

AC线路滤波器包含三个Y电容器。

此设置中的主要滤波器由一个由日本化工制造的高容量电解电容器组成。此电容器的电容为100uF，额定电压为400V。

电源 - 反激变压器

电路中的变压器采用英飞凌Cool MOS功率晶体管作为其开关。

板载变压器确保PWM反激控制器的输出与印刷电路板的其余部分隔离。

变压器的输出使用一对日本化工KYB系列电解电容器进行滤波，电容为2200uF，额定电压为35V。

电源 - TPS54335A降压转换器

下方，您将找到一个由德州仪器制造的降压转换器，负责调节供应给电路其余组件的电压。 它通过降低来自反激转换器的输出电压，并为设备的其余部分提供稳定的3.3V电压轨来实现这一点。

音频 - PCM5101A音频DAC

德州仪器PCM5101A音频DAC用于将数字源转换为模拟声音输出。

最后值得注意的音频组件是四个电感器。这些电感器对于滤波数字功率放大器的输出至关重要。

金属屏蔽罩（顶部）

打开金属屏蔽罩后，可以找到以下组件：

内存 - NT5CC128M16JR-EK 2Gb DDR3 SDRAM

下方是南亚的2Gb DDR3 SDRAM图像。它充当设备的易失性内存。它允许嵌入式操作系统和所需应用程序快速读/写访问以加载和执行。

电源 - PAM2310降压转换器

下图描绘了来自DIODES的DC-DC降压转换器。它用于为ARM处理器提供专用电压轨。它取稳定的3.3V并将其降至稳定的1.4V以供ARM处理器运行。

电源 - NCP303电压监控复位IC

下方显示的图像展示了来自安森美的电压监控复位IC。它用于帮助处理器从低电压事件或电源中断中恢复。

处理器 - MCIMX6X2EVN10AC ARM Cortex A9 + M4

下图是MCIMX6X2EVN10AC，一个NXP ARM双核Cortex A9 + M4处理器。此处理器为SYMFONISK供电并运行设备的内核操作系统，支持各种功能和特性。

此石英晶体充当双核处理器的振荡器。

Apple - 配件认证IC (3959)

下方是认证协处理器。一个由Apple专有的组件，标识为APN337S3959 / MFI337S3959。此专用协处理器专门管理认证过程并促进与Apple设备的无缝连接。

温度 - TMP100数字温度传感器

SYMFONISK的内部温度使用德州仪器的I2C数字温度传感器进行监控，用于监控SYMFONISK的内部温度。它在−55°C至125°C的温度范围内提供典型的+/- 1°C精度。 由于其放置在ARM处理器旁边，温度传感器监控SYMFONISK最热的组件之一，以确保智能扬声器在最佳条件下运行。

以太网 - 78Q2133 10/100BASE收发器

接下来我们找到一个来自MAXIM的10BASE-T/100BASE-TX快速以太网收发器。如果SYMFONISK未通过WiFi连接，可以通过此IC实现物理LAN连接。

如下所示，一个25MHz晶体用作10BASE-T/100BASE-TX快速以太网收发器的时钟参考。

以太网 - H1601AE网络隔离变压器

移除SYMFONISK的后壳后，我们可以轻松定位主电路板。在板上的RJ45 LAN连接器旁边，有Mentech MNC H1601AE网络隔离变压器。此关键组件具有两个关键功能：隔离LAN线路接地连接以消除接地环路，并抑制可能存在于LAN源上的高频噪声。

内存 - MT29F2G08ABAEAWP-ITE 2Gb NAND闪存

位于印刷电路板此部分的下部屏蔽外壳内的是美光MT29F2G08ABAEAWP-ITE 2Gb x8, x16 NAND闪存。此非易失性内存充当嵌入式操作系统、应用程序及其配置的离线存储。

音频 - TPA3116D2 D类音频放大器

在金属屏蔽罩旁边，我们找到德州仪器的TPA3116D2 50瓦无滤波D类立体声放大器系列。此组件放大来自DAC的模拟音频信号，并驱动扬声器产生SYMFONISK闻名的标志性高质量声音。

电源 - 反激二极管

在共模电感器的另一侧，我们有一对反激二极管，它们在管理高压瞬态方面起着关键作用。这些瞬态发生在电源电流通过电感器时经历突然变化时——通常在SYMFONISK设备的通电或断电周期期间。反激二极管有效地转移这些电压尖峰以保护电路免受潜在损坏。

电源 - DF08S整流桥

接下来我们找到一个来自安森美的DF08S整流桥。其功能是将来自输入电源的交流电转换为直流电。

电源 - RT7781 PWM反激控制器

一个PWM反激控制器电路，利用立锜RT7781，将AC整流电源转换为电路板上组件所需的DC电压水平，例如降压转换器。

电源 - EL817光耦合器

一个来自亿光的EL817光耦合器用于向PWM反激控制器电路提供反馈。

电源 - 反激二极管

这两个组件用作反激二极管。它们位于PWM反激控制器的输出处，就在变压器输入之前。反激二极管对于管理电压尖峰和确保更平稳的操作至关重要。

未安装的连接器

主电路板在其底部U15位置有一个微型USB连接器。此配置允许轻松连接和数据传输。

一个额外的4针带状电缆连接器，位于J6，作为SPI/UART的配置。这些信号可用于故障排除或逆向工程目的，允许更大的灵活性和易访问性。

未安装的集成电路

此板包含两个未安装的IC焊盘。第一个，U511，是一个40针QFN IC，位于板下侧的金属屏蔽罩内。第二个，U512，是一个24针QFN IC，位于板上侧的金属屏蔽罩内。

总结

本次拆解到此结束！电路设计令人耳目一新，经过深思熟虑。从实现低成本但备受推崇的反激电路用于电源，到高质量的音频放大器滤波器，使这款Symfonisk扬声器能够产生Sonos闻名的出色音质。 电路板也按顺序逻辑布局，最小化功能块之间的板载干扰。 Symfonisk的整体巧妙组装有效地将产生的热量散发到铝壳后部，远离前部的扬声器。这最小化了热量对扬声器磁铁的退化。 我希望您享受阅读关于宜家Sonos Symfonisk音箱灯内部复杂性的内容，就像我享受发现和解码它们一样。