海康威视热成像仪H11拆解：价格亲民， 国产芯片自主创新发威

红外热成像仪最开始起源于军用，逐渐才转为民用，放在十多年前，热成像仪基本都算高端的仪器，价格也非常昂贵，动辄几万甚至几十万。不过，这种情况在最近几年有了很大的改善。一方面是因为国内不少厂商都陆续突破了红外探测器技术，像海康威视、高德红外等；另外一方面，热成像仪的应用领域也拓展了，除了军用，现在的工业、电力、楼宇等领域都有热成像仪的影子，甚至说网上很多电子产品评测的自媒体博主都人手一个热成像仪，而热成像仪从小众走向大众最重要的一个因素就是价格降下来了。

比如本期贸泽电子爆款拆评要拆解的这款海康威视的热成像仪H11，优惠下来的价格只要1000多元。从外观看，H11中规中矩，基本和一些传统入门级的热成像仪一个造型。在参数上，H11拥有160*120的分辨率（探测器的分辨率），量程在-20℃到350℃，搭载了一块3.2英寸的LCD屏，内置了4GB的存储，采用可充电锂电池供电，可以直接通过USB TYPE-C接口线充。H11为什么能做到这么亲民的价格呢？内部用的又是什么硬件方案呢？是不是非常好奇，拆解一探究竟。
 

拆解

热成像仪的使用体验以及拆解过程可以观看视频，文章内容主要来剖析H11拆解后的硬件情况。拆解完内部的硬件主要是两个部分：红外探测器模组以及PCB主板。

• 红外探测器模组

将红外探测器模组再次拆分后可以看到内部的电路以及结构。

红外探测器采用的是海康威视自家的非制冷氧化钒长波红外焦平面阵列，160*120分辨率，采用COB的封装，直接贴片在PCB板上。自研自产的探测器打破了国外垄断的局面，走出了坚实有力的一步。与探测器配套的是红外镜头，主要是用于接收和汇聚被测物体发射的红外辐射。

而在探测器与红外镜头中间有一个“黑匣子”结构，不出意外应该是红外热成像仪的挡片切换电路。挡片内置于镜头和探测器之间，目的是为了适应探测器的测温缺陷而存在的。尤其是入门级的热成像仪，无法根据外界的温度和湿度进行自适应调整，所以热成像仪观测一段时间或者观测的温度变化时需要通过挡片遮挡来重置探测器参数，达到测温和图像校准的目的。当然，也有高端的没有挡片的热成像仪，但是往往价格很昂贵，这就不在本期视频中讨论了。

另外可以看到红外探测器模组小板上还有其余的一些器件，旺宏的32MB SPI FLASH  MX25L25645GZ2I以及信号链的一些芯片。所以整个红外探测器模组的功能就是将热辐射信号变成电信号，传输到PCB主板上处理。

• PCB主板电路

PCB主板正面是一块3.2英寸的LCD屏幕，屏幕下方有一颗蜂鸣器，用于温度过热提示报警；而主要的电路都布局在PCB背面，包括接收、处理控制的核心电路以及一些外设接口电路。

PCB主板背面中间几颗大的芯片分别为英特尔的cyclone 10 FPGA、东芝的eMMC 5.0存储以及海康威视的SoC：

• 英特尔FPGA芯片型号为10CL016ZU256I8G，采用了256pin脚的BGA封装，具备15408个逻辑单元，属于面向工业级领域的产品；
• 东芝存储芯片的型号为THGBMDG5D1LBAIT ，为4GB的eMMC5.0，主要用于存储系统固件以及拍摄的热成像图片；
• 海康威视的SoC为笔者推测的结果，未查到具体的功能，但结合整个 PCB 布局的器件以及外扩功能来看，猜测这颗SoC可能集成了一到两颗ARM的处理内核，集成了像图像/视频 DSP，并且集成众多外设像 UART、SPI、SDIO 接口等。

从硬件方案来看，英特尔的cyclone 10 FPGA芯片主要作为接口电路芯片，一方面接收来自红外探测器输出的数据，接收的数据会暂时缓存在FPGA的部分SRAM中，当采集完一帧红外图像数据后再传输到海康威视的SoC中。SoC将处理来自FPGA的数据，并通过LCD的接口输出到屏幕上显示。所以看了这个硬件方案，英特尔的cyclone FPGA + 海康威视SoC是否可以直接用AMD的Zynq系列SoC来实现呢？毕竟Zynq系列SoC本身就包含了基于Arm内核的处理系统以及可编程逻辑单元，有想法的小伙伴可以留言讨论。

除了核心的传输、处理电路，PCB主板上还包括电池供电的电源管理电路以及锂电池充电电路。

电源管理电路的核心硬件方案采用德州仪器的电源管理芯片TPS63020。这是一颗工业级的高性能升降压芯片，可以在支持1.8V~5.5V的宽输入电压范围内实现大电流和高效率。也就是说，无论是1.8V、2V、3V这些低输入电压，它的输出都可以固定，所以特别适合电池放电的应用，因为随着电池的放电，电压是会下降的，使用这颗芯片就能够提高电池的效率，尽可能的榨干电池电量。

而锂电池充电电路采用的是国产芯片的方案，圣邦微电子的锂电池充电管理芯片SGM41511。可以支持3.9V~13.5V的宽电压输入，因此也适合除了5V USB充电外的其它应用，如车充，墙壁上的电源适配器等。此外它还支持USB OTG功能，可以实现最大1.2A的输出；可以通过I2C接口可以配置不同的工作模式；整个芯片也集成了过温过压等保护功能。

海康威视H11热成像仪中主要涉及到的一些芯片参考如下：

小结

看完海康威视H11热成像仪的硬件解决方案，从功能来说，这个热成像仪主要分为5个部分。首先是红外探测器模组，其中采用了海康威视自家的红外探测传感器；其次是接口传输以及数据处理显示，这部分用到了英特尔的FPGA以及海康威视自家的SoC；然后是电池充电电路以及系统电源管理部分，分别用到了圣邦微电子的充电管理芯片以及德州仪器的电源管理芯片。

从元器厂商分布来看，国产芯片厂商数量要占大头，但是对比国外半导体厂商的产品，还有提升空间，比如采用的英特尔FPGA、东芝存储以及德州仪器电源管理这些芯片类型恰好是国产芯片的短板。不过，作为一个以整机为主的产品方案厂商，海康威视也不断自研芯片来应对来自复杂多变的供应链的挑战，相信看到这里的小伙伴也能明白为何海康威视的热成像仪可以做到1000多人民币的价格，毕竟核心的红外探测传感器、核心的处理控制SoC都是海康威视自研自产的。若国产芯片厂商在持续投入自研芯片的同时，另辟蹊径，能重点加强芯片功能的差异化创新，那么相信用不了多久，市面上会出现更多像海康威视热成像仪一样更具有性价比的产品，而最终受益的都是我们这群消费者。