6623
平板電腦在兼具便攜和大屏的優(yōu)點加持下一直在人們的電子產(chǎn)品中占據(jù)著重要的位置，另一優(yōu)勢便是它可以像紙一樣寫寫畫畫，記個筆記、畫個圖紙，配上一支觸控筆妥妥地秒變生產(chǎn)力工具。
蘋果、微軟、華為等各大廠家在這幾年間陸續(xù)推出了自己平板電腦的觸控筆。而近期小米也終于針對新出的小米平板5和5 Pro推出了自己的觸控筆，不但功能齊全而且價格親民，一上市就被搶購一空。
下面就由我?guī)Т蠹铱纯催@支熱銷的小米靈感觸控筆吧。
開箱
這是小米推出的首款與自家平板電腦配套的官方觸控筆，就像產(chǎn)品的名字一樣，它能給用戶帶來更自由的操作體驗。
這款觸控筆可以輕松一放，自行與平板進行藍牙配對和無線充電，減少了繁雜的操作，讓它更像一支正真的筆那樣簡單、便于使用。
包裝盒的正面印著一比一的觸控筆照片，翻過盒子，背面是更換筆尖的說明，下面粘貼了產(chǎn)品的相關信息。抽開盒子，取出最上方紙盒，觸控筆放在了塑料筆座里。同時包裝盒內(nèi)還附贈了一個備用的觸控筆尖以及一張使用說明書。
拿出小米靈感觸控筆，我們可以看到筆身是仿金屬磨砂的塑料外殼，一體成型，摸上去很有質感。
一頭的筆尖是可以拆卸的，并且有一定的伸縮性。
筆尖上方有兩個功能按鍵，按鍵背面是個平面，平面上絲印著小米的全拼。
拆解
簡單的看了一下小米靈感觸控筆的外觀結構后，接下來就動手拆開看下內(nèi)部的硬件方案有什么特別的。
筆尖很容易取下，頂帽部分只能用刀片沿四周縫隙一點一點地割開，然后慢慢翹開。
好不容易翹開了頂帽，發(fā)現(xiàn)筆的頂端是用膠水封死的，也只能用暴力拆解了。
為了不會損傷電路板，這里使用斜口鉗從筆的頂端一點一點地向下剪掉外殼，在看到中空部分露出來之后，沿筆桿方向去掉了一側的殼體，最后將整個筆的內(nèi)部結構抽了出來。
觸控筆的電路板外圍卡扣著一層塑料外殼，前端有一個錐狀的金屬彈簧，一側還可以看到塑料外殼上內(nèi)嵌著幾顆磁鐵，這是用來吸附平板用的。
使用鑷子將塑料外殼的幾個卡口扳開，再將無線充電的天線挪出即可取下一側的外殼。
筆頭部份的壓力檢測部件焊接在電路板上，這里使用電烙鐵去掉即可取下另一側的外殼。
- 觸控筆電路
整個電路板呈長條狀，因為電路板空間較大，元器件布局并不是特別密集。電路主要分為三部分組成：藍牙無線通訊電路、筆尖傳感電路、無線充電路。
- 藍牙電路
首先，我們來看下藍牙部分的電路。藍牙部分使用的芯片是一顆支持低功耗藍牙協(xié)議的SOC。電路相對比較簡單，天線部分使用了一顆陶瓷天線來減少空間占用。觸控筆通過這顆藍牙芯片與平板電腦之間進行通訊，將筆壓、電量、按鍵等數(shù)據(jù)上傳到平板電腦。
筆尖傳感部分的電路使用了一顆長體BGA封裝的芯片，它被放置在靠近筆端電路板的一側。沒有查到這顆料的具體信息，猜測應該是小米自己使用晶圓合封的芯片。
從觸控筆的功能和外圍電路推測，這顆芯片應該包含了一顆MCU和電源及筆尖觸摸的驅動電路。
- 筆尖傳感電路
壓力傳感器組件的模擬信號輸出也是經(jīng)由一顆電阻連接到了這顆芯片上，芯片內(nèi)部通過AD轉換將壓力信號變?yōu)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1546930.html">數(shù)字信號進行處理。
芯片背面有一個微型的變壓隔離器和兩個電感，推測應該是給電源和驅動使用的。
與電感相鄰的是一個LDO電源電路，再向右整整齊齊得排列著測試點，合計著這設計電路板的是個講究的工程師。
- 無線充電路
最后是今天要重點講解的無線充電部分電路，也是這支觸控筆能實現(xiàn)一放就沖，18分鐘滿血來電的關鍵所在。
其實剛拆開觸控筆的時候，有兩個電路上的部件就特別顯眼，一個是銀白色的柱狀鋰電池，另一個是銅黃色的繞線無線充電天線，而這兩個都是無線充電的組件。
鋰電池使用的是村田公司生產(chǎn)的小型二次鋰電池，它可以實現(xiàn)最大30mA電流的充放電，而且不需要充電IC，5000個循環(huán)中有80％以上的充電（容量）恢復率，容量大小為3mAH。這也是觸控筆能實現(xiàn)快速充電的原因之一。
得益于無線充電芯片的高集成度，整個無線充電的電路十分簡單。最顯眼的就是天線、濾波電容和天線匹配電容。
使用漆包線繞磁心制成的無線充電天線位于電路板中間的位置，電場感應部分使用了電容進行了諧振匹配，將特定頻率的電場更高效的耦合到芯片電源輸入端。
無線充電芯片使用的是瑞薩電子生產(chǎn)的P9222-R，這是一款集成的單芯片無線電源接收器IC，適用于最高5W的應用場景。
芯片還兼容WPC 1.2 Qi無線充電協(xié)議。
P9222-R在輕負載時非常高效，十分適合像觸控筆這樣的低功耗應用。
獨特的Ping檢測功能可為用戶提供無線充電器連接的早期指示，并在電池完全充電結束時提高散熱性能。低欠壓鎖定閾值允許接收器即使在擴展區(qū)域內(nèi)來自發(fā)射器的較弱數(shù)字ping強度信號也能啟動。
該器件包括過溫和欠壓/過壓保護。當接收器從低耦合位置快速移動到高耦合位置時，內(nèi)部過壓鉗位可保護整流器輸出不超過過壓水平。
芯片還集成了32位ARM®Cortex®-M0內(nèi)核的處理器，提供高度可編程性，用戶可以根據(jù)自己的需求編寫程序來實現(xiàn)客制化的功能。同時芯片還可以通過I2C接口或外部EEPROM輕松配置的設計參數(shù)對應不同的應用場景。
充電芯片提供了超小型的封裝，這也是整個板載設計空間能游刃有余的一個原因。P9222-R屬于工業(yè)級的芯片，工作的環(huán)境溫度范圍為-40°C至+85°C，完全適用于各種生活中使用的場景。
P9222-R功能框圖如下：
芯片主要特性如下：
- 超緊湊高效的無線電源接收器，適用于高達5W的應用
- WPC 1.2 Qi基線電源配置文件（BPP）兼容
- 針對低功率應用優(yōu)化輕載效率
- Ping檢測可在充電結束時降低功耗
- 低欠壓鎖定（UVLO），用于低壓啟動，可在擴展區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)更快速的連接
- 用于雙向通信的ASK和FSK調制/解調：Rx-to-Tx和Tx-to-Rx
- 通過外部EEPROM上的I2C接口輕松配置設計參數(shù)
- ADC輸入用于測量電池電壓或系統(tǒng)電壓
- 嵌入式32位ARM®Cortex®-M0處理器
- 內(nèi)部過壓鉗位
- 較低的待機和工作模式功耗
- 高性能低壓差（LDO）穩(wěn)壓器，具有低RDS（on）和可編程電流限制
- 支持I2C從/主模式
- 40-WLCSP：5×8球陣列，2.28×3.38 mm，0.4mm間距
小結
整個小米靈感觸控筆從外包裝到電路板這樣看下來，我們可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品十分符合小米一貫的作風，設計簡潔但功能完備。特別是無線充電、自動配對的設計讓這支觸控筆頓時科技感拉滿。這樣的小米靈感觸控筆誰不想來一支呢，我好像找到了為什么它會被搶購一空的原因了。
