家里用了七八年的电动牙刷，前两天突然罢工。先尝试一下野蛮的修复方法(摔摔打打)，这种独家绝技屡试不爽，曾经修好过收音机，电视机，电子手表… 等等。不过这次，没有成功！这周末终于有点儿时间，准备一展身手。小样儿，还治不了你了？
- 先来张靓照
这款牙刷设计非常简洁，只有一个按钮，每按一次后，牙刷的工作状态变化一次，从快速，慢速，到时快时慢，还有一种像波浪一样的方式。原来以为这个圆形的牙刷头是高速转动的，最近才搞清楚，它其实是在一定幅度内左右摆动的。牙刷柄下部把手下面有个凹槽，套在充电座上，充电座把220V交流电转化为交替变化的磁场，把能量传递给牙刷内部的接收线圈，然后在电路控制下给电池充电。
我们拆开看看内部。最左边是充电线圈，中间红色的是主控板，右边是直流电机，电机通过传动装置，把旋转力量转变为传动杆的左右摆动，再带动刷头的摆动。由于牙刷柄比较长，便于手指操作的按钮，距离电路板上的按键比较远，手指的按压是通过一个金属连杆，传到电路板上的按键的。
从另一面看，左边绿色的部分，可以看到它没有采用现在常用的锂电池，而是用了日本FDK的镍氢电池。
镍氢电池相比锂电池有什么优缺点呢：
优点：镍氢电池基本无毒无害，安全性高，寿命长，价格低。耐过充过放，无需专用充放电管理。
缺点：重量高，能量密度小，充电慢，有记忆效应，放电能力小。电压低，需要升压电路。镍氢一般1.2V，锂离子3.7-4.2V。
从结构设计上来说，可以看到机身设计的非常紧凑，装配上几乎没有看到螺丝，都是靠结构之间的咬合，而且拆解也很方便，这是一个非常非常值得学习的地方。
上图是传动部分，可以看到右边的这个塑料齿轮基本没有磨损，在齿轮的正下方，是电机的金属齿轮。
- 再来看看电路部分
这款电动牙刷的电路比较简单，主控用了TI的MSP430G2432，想当年，在低功耗领域，MSP430的风头也是一时无两。值得注意的是这是一款16位RISC单片机，16位机在过去的将来还有机会吗？喧嚣一时的争论，似乎在历史的尘埃中没有了意义。从古至今，从来没有永远的霸主。
单片机上方，一个6引脚的小IC作用是升压，把电池1.2V转换成3V的工作电压给MCU和电机。右边紧挨着的，是升压电路必不可少的电感。再一个主要的元件就是NMOS了，MCU通过PWM信号控制NMOS的通断，来调节电机的转速。
MCU和充电电路的特写。看起来是通过二极管B3半波整流，当MCU检测到线圈中有电流，会打开充电通路给电池充电。这款牙刷在给电池充电时，按压按钮是不能让牙刷工作的，不过这也符合常理。
NMOS用的是湾湾的TSM4424，在接通状态下，漏极和源极电阻最大30毫欧，最大持续电流能到8A。一开始，按压按钮开关后，电机不转，这个NMOS管很烫，一度怀疑是烧掉了。后来发现是机械部分，因为这一段时间用的少，卡住了，当机械故障排出后，电机就又能正常转起来了。所以这个NMOS管挺关键的，要考虑电机长时间堵转的情况下也不能烧掉。
嗯，莫名其妙，又工作起来了！
- 国家标准
现在电动牙刷越来越普及了，厂家也越来越多，产品质量参差不齐，从几十块到上千块钱的都有。国家专门制定了产品标准，GB/T40362-2021《电动牙刷一般要求和检测方法》。正规厂家的产品，通过了国家标准的检测，质量就应该是有一定保证的。如果我们对电动牙刷的原理有个基本的认识，也可以在选择的时候有一个自己的判断。
作者： Norman
来源： TopSemic嵌入式
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