针对电动牙刷电池内置的特点，在系统软硬件设计上如何进一步提高稳定性来做一些探讨

在电子发烧友创新开放实验室对声波电动牙刷的拆解直播过程中，聚丰开发对声波电动牙刷的一款方案电路图提出了一些优化建议，因为直播网络码率等客观因素的影响，观众希望聚丰开发能对这部分内容做一个更深入、更清晰的介绍，本文针对电动牙刷电池内置的特点，在系统软硬件设计上如何进一步提高稳定性来做一些探讨。

我们先来看一下电动牙刷的整体架构：牙刷主体、充电底座、蓝牙选配。主体和充电底座都是密封防水设计，一旦装好，再想打开就非常困难，大家看看我们实验室拆解的图片就知道打开是有多难。

图1. 电动牙刷整体架构图

图2. 电动牙刷拆开图

电动牙刷选用14500锂电池，电池直接焊接到板上，PCB板电池链接采用断点设计，断点设计是电池的正极和负极有一端不直接和电路连通，留有一个跳线焊盘。这种设计可以防止生产过程中电池接反（防呆设计），如果电池接反，很有可能导致板上元器件烧掉，有了这个设计就能在生产过程中先检查电池有没有接反，然后把断点连上，避免烧板。

图3.14500锂电池外观图

防呆设计也可以在电池正极串联一个二极管方式来实现，这样会增加成本，显然没有断点设计合理。如果电池是可插拔方式，加二极管的方式会更可取，因为电动牙刷的电池是焊死在板上，如果电池方向焊反，需要拆下来重焊，只要电池焊对方向正确，后面就不可能再搞错方向，没必要加二极管，可插拔电池方式终端用户在使用过程中都有机会装反电池，加二极管才能有效保护电路。

单片机上电复位功能看似简单，实际上做稳定并不容易，是体现芯片设计能力的一个重要参考点，不少芯片设计公司在这方面都不够重视，直到芯片批量应用后问题才会暴露。有个简单的方法可以测试上电复位的稳定性，写一个简单的闪灯程序，电源正极用两条线反复碰上、断开、碰上、断开……这样重复1000次以上，如果芯片没有出现死机就说明这个芯片上电复位稳定性可靠。

现实是相当一部分MCU的上电复位都不够稳定，原因是芯片在0.7-1.5V这个电压区间段内部电路是一个准工作状态，通常芯片都要求供电电压上升时间小于某个值，目的就是防止这个准工作状态时间过长把内部逻辑搞混乱导致上电死机。有兴趣的工程师可以自己做相应测试，用DC电源给单片机供电，电源电压从0V开始慢慢上升，然后慢慢下降到0V，来回反复，观察单片机是否死机，再改成只下降到1V左右，观察单片机是否死机。

电动牙刷的断点设计还有一个好处是可以减小上电复位不良造成死机的影响，如果没有断点设计，焊电池正负极的时候难免会造成电源抖动，这样就有机会造成死机，如果死机，没有断点只能是焊开电池，有了断点处理起来就便捷许多，只需要焊开断点就能处理好。另外断点焊盘的焊接比电池正负极的焊接处理要简单方便，可以让生产过程更加安全可靠。

下一期，我们会分析直播中电动牙刷原理图，一起看看这两份原理图有哪些地方可以做适当优化。