小米觸控筆拆解

這是小米推出的首款與自家平板電腦配套的官方觸控筆，就像產品的名字一樣，它能給用户帶來更自由的操作體驗。

這款觸控筆可以輕鬆一放，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、便於使用。

包裝盒的正面印着一比一的觸控筆照片，翻過盒子，背面是更換筆尖的説明，下面粘貼了產品的相關信息。抽開盒子，取出最上方紙盒，觸控筆放在了塑料筆座裏。同時包裝盒內還附贈了一個備用的觸控筆尖以及一張使用説明書。

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，並且有一定的伸縮性。

筆尖上方有兩個功能按鍵，按鍵背面是個平面，平面上絲印着小米的全拼。

拆解

簡單的看了一下小米靈感觸控筆的外觀結構後，接下來就動手拆開看下內部的硬件方案有什麼特別的。

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，然後慢慢翹開。

好不容易翹開了頂帽，發現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，這裏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後，沿筆桿方向去掉了一側的殼體，最後將整個筆的內部結構抽了出來。

觸控筆的電路板外圍卡扣着一層塑料外殼，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嵌着幾顆磁鐵，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，這裏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，元器件佈局並不是特別密集。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。

#01

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佔用。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、按鍵等數據上載到平板電腦。

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。

#02

筆尖傳感電路

壓力傳感器組件的模擬信號輸出也是經由一顆電阻連接到了這顆芯片上，芯片內部通過AD轉換將壓力信號變為數字信號進行處理。

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着測試點，合計着這設計電路板的是個講究的工程師。

#03

無線充電路

最後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一放就衝，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的小型二次鋰電池，它可以實現最大30mA電流的充放電，而且不需要充電IC，5000個循環中有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快速充電的原因之一。

得益於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。

使用漆包線繞磁心製成的無線充電天線位於電路板中間的位置，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的P9222-R，這是一款集成的單芯片無線電源接收器IC，適用於最高5W的應用場景。

芯片還兼容WPC 1.2 Qi無線充電協議。

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檢測功能可為用户提供無線充電器連接的早期指示，並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域內來自發射器的較弱數字ping強度信號也能啟動。

該器件包括過温和欠壓/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內核的處理器，提供高度可程式性，用户可以根據自己的需求編寫程序來實現客製化的功能。同時芯片還可以通過I2C接口或外部EEPROM輕鬆配置的設計參數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遊刃有餘的一個原因。P9222-R屬於工業級的芯片，工作的環境温度範圍為-40°C至+85°C，完全適用於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，適用於高達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），用於低壓啟動，可在擴展區域內實現更快速的連接

用於雙向通信的ASK和FSK調製/解調：Rx-to-Tx和Tx-to-Rx

通過外部EEPROM上的I2C接口輕鬆配置設計參數

ADC輸入用於測量電池電壓或系統電壓

嵌入式32位ARM®Cortex®-M0處理器

內部過壓鉗位

較低的待機和工作模式功耗

高性能低壓差（LDO）穩壓器，具有低RDS（on）和可程式電流限制

支持I2C從/主模式

40-WLCSP：5×8球陣列，2.28×3.38 mm，0.4mm間距

整個小米靈感觸控筆從外包裝到電路板這樣看下來，我們可以發現，產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，我好像找到了為什麼它會被搶購一空的原因了