深入拆解IKEA-Sonos Symfonisk音箱灯 | STAR Labs

目录

• 外部外壳
• 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
• 金属外壳(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
• 未安装的连接器
• 未安装的集成电路(IC)
• 总结

我们很高兴开启一系列拆解探索，深入研究各种设备的内部工作原理。本次拆解重点关注第一代IKEA-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、电线和组件已暂时从设备中移除，可能不会出现在本次分析中。但为了本次研究，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IKEA与SONOS之间的卓越合作，产生了一系列创新设备。

外部外壳

在当前检查中，我们重点关注一个灯座，其特色是卓越的智能/WiFi扬声器，巧妙设计采用合成布网罩。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，会露出圆柱形塑料外壳，巧妙设计有穿孔以促进声音传输。

移除圆柱形塑料盖后，令人愉悦的景象呈现在我们面前：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，令人愉悦的景象等待着我们：一对优雅的扬声器优雅地定位在圆形塑料基板上。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、塑料基板和后壳后，迷人的视图展现在我们面前——电路板专业安装在背面。

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天线战略性地定位在上前角，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：此连接器允许板连接到交流电源
• 电源保护：此块提供保护机制，保护板免受电源波动或浪涌影响
• EMI/RFI滤波器：EMI（电磁干扰）/RFI（射频干扰）滤波器滤除交流电源输入中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(SMPS)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大多数电路使用的稳定调节电压(3.3V)
• 音频：此块处理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（带散热垫）和内存。处理器作为产生最多热量的组件，利用散热垫将多余热量传递到屏蔽外壳以实现高效冷却
• PCI-E无线卡：此卡通过PCI Express接口为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查看：

• 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
• 带散热垫的屏蔽外壳：此外壳容纳另一个内存芯片并配备散热垫。散热垫作为导管，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的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。

电源连接器之后，您会发现一个由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，有效最小化功率损失。

下一个组件，覆盖着光滑的黑色热缩管，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（称为压敏电阻电压）的电涌发生时，压敏电阻作用抑制多余电压并保护电路。

电源-EMI/RFI滤波

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

交流线路滤波器包括三个Y电容器。

此设置中的主滤波器由一个由Nippon Chemi-Con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Infineon 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(PCB)的其余部分隔离。

变压器的输出使用一对Nippon Chemi-Con 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

下面，您将找到一个由德州仪器(TPS54335A)制造的降压转换器，负责调节提供给电路其余组件的电压。

它通过降低反激转换器的输出电压，并为设备的其余部分提供调节的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。

金属外壳(顶部)

打开金属外壳后，可以找到以下组件：

内存-NT5CC128M16JR-EK 2Gb DDR3 SDRAM

下面是来自南亚的2Gb DDR3 SDRAM (NT5CC128M16JR-EK)的图像。它充当设备的易失性内存。它允许嵌入式操作系统(OS)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

下图描绘了一个来自DIODES的DC-DC降压转换器(PAM2310)。它用于为ARM处理器提供专用电压轨。它接受调节的3.3V并将其降至调节的1.4V以供ARM处理器操作。

电源-NCP303电压监控复位IC

下面显示的图像展示了来自ON Semiconductor的电压监控复位IC(NCP303)。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)

下面是认证协处理器。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的内部温度使用来自德州仪器的I2C数字温度传感器(TMP100)进行监控。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(78Q2133)。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。板上RJ45 LAN连接器旁边是Mentech MNC H1601AE网络隔离变压器。此重要组件有两个关键功能：隔离LAN线路接地连接以消除接地环路，并抑制LAN源上可能存在的高频噪声。

内存-MT29F2G08ABAEAWP-ITE 2Gb NAND闪存

位于印刷电路板此部分的下屏蔽外壳内的是一个美光MT29F2G08ABAEAWP-ITE 2Gb x8, x16 NAND闪存。此非易失性内存充当嵌入式OS、应用程序及其配置的离线存储。

音频-TPA3116D2 D类音频放大器

在金属外壳旁边，我们找到来自德州仪器的TPA3116D2 50瓦无滤波器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，它们在管理高压瞬变中起着关键作用。这些瞬变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ON Semiconductor的DF08S整流桥。其功能是将来自输入电源的交流电(AC)转换为直流电(DC)。

电源-RT7781 PWM反激控制器

一个PWM反激控制器电路，利用Richtek RT7781，将交流整流电源转换为板上组件所需的直流电压水平，例如降压转换器。

电源-EL817光耦合器

一个来自Everlight的光耦合器(EL817)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，刚好在变压器输入之前。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

主电路板在其下侧的U15处设有一个微型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(IC)

此板包含两个未安装的IC占位。第一个，U511，是一个40针QFN IC，位于板下侧的金属外壳中。第二个，U512，是一个24针QFN IC，位于板上侧的金属外壳中。

总结

这就是本次拆解的总结！电路设计令人耳目一新，经过深思熟虑。从实施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闻名的卓越音质。

电路板也以顺序流逻辑布局，最小化功能块之间的板上干扰。

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IKEA-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。