# 市面成熟烟感产品硬件方案调研

| 项目 | 内容 |
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| 文档版本 | V1.0，2026-10-30 |
| 文档性质 | 市面成熟光电感烟报警器硬件方案调研（拆解证据 + 芯片家族 + 架构共性） |
| 用途 | 为《硬件方案与选型设计》提供市场对标依据；回答"成熟产品到底怎么做" |
| 关联文档 | [硬件方案与选型设计 V2.3](./GB20517-2025_独立式感烟报警器硬件方案与选型设计.md)（方案 B 分立双波长为主线）、[归档_方案A_ADPD188BI集成双波长设计](./归档_方案A_ADPD188BI集成双波长设计.md)（方案 A 已归档）、[产品设计方案](./GB20517-2025_独立式感烟报警器产品设计方案.md)、[新旧国标差异分析](../doc/refs/GB%2020517%20新旧国标差异分析与产品改造功能点.md) |
| 阅读提醒 | 竞品不公开完整 BOM；本文只采用公开拆解、芯片资料和厂商宣传中可确认的信息，不臆测具体竞品电路 |

## 1. 结论：市面成熟产品分三条硬件路线

| 路线 | 代表方案 | 典型架构 | 用在哪 | 对 GB 20517-2025 的适配度 |
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| **一：专用烟感 ASIC** | Microchip RE46 系列、NXP（摩托罗拉）MC145010/MC145012 | 单芯片集成光放+升压+压电驱动+低电检测，配 IR 对管迷宫 | 欧美 10 年密封基础款（UL 217/EN 14604） | 低：报警声型、消音、自检逻辑按 UL/EN 固化，无法满足渐强声压、红外消音、日志导出等新国标要求；**不做主控，但音频/光学/标定做法值得借鉴** |
| **二：MCU + 集成双波长光学 AFE** | STM32L0 级低功耗 MCU + ADI ADPD188BI（配套 CN0537 参考设计） | MCU + 蓝 470 nm/红外 850 nm 集成光学模块 + 电荷泵压电驱动 + 3 V 锂锰电池 | 智能双波长款；新国标获证产品全部走双波长 | **高：推荐主线** |
| **三：MCU + 分立光路 / 烟感专用 MCU** | Holtek BA45F5xxx/HT45F23A、STM32+TLV6002 分立 TIA | 8/32 位 MCU + LED/PD/运放 + 压电 + 可选 NB-IoT/4G/Wi-Fi/BLE | 国产成本款、联网款 | 中：适合成本版/降配款；双波长、日志、红外消音功能需 32 位 MCU 配合 |

**新国标获证产品的共性**（详见第 3 节）：低功耗 32 位 MCU + 红蓝双波长双光路 + 压电渐强声压 + 红外/按键双通道消音 + 3 V 大容量锂锰电池（标称 2400～3000 mAh，承诺 5 年）+ 三色指示灯 + 可选 4G/LoRa 上传。

## 2. 路线一：专用烟感 ASIC（欧美 10 年密封款的标准答案）

### 2.1 典型拆解：RE46C190 单芯片方案

公开拆解（Tom Verbeure，2020）还原了一台欧美主流 10 年密封光电感烟报警器的完整硬件：

- **主控**：单颗 Microchip RE46C190，板上唯一有源器件，大批量约 0.99 美元；片内 EEPROM 逐台存储出厂标定/灵敏度参数。
- **光学**：PCB 中央一颗红外发射/接收对管；迷宫用细金属防虫网整体包裹 + 窄缝进烟 + 内部挡光筋消除杂散光；两片塑料卡扣固定。
- **采样**：每 10 s 轮询一次，深睡间隔；触发后加速到每 1 s 确认。LED 脉冲采用"电容充电 10 ms → 100～400 µs 短脉冲放电"方式，PD 电流对参考阈值积分比较（信号量级约 100 mV）。
- **音频**：片内升压——常态为 IR 脉冲供 6 V，报警时升至 9 V 驱动压电；压电为**三脚（带反馈极）自激 Hartley 振荡**，始终工作在自身谐振频率以获得最大声压，反馈极摆幅约 28 Vpp。
- **电池与结构**：3 V 不可换 10 年电池；拨动开关激活；机械塑料卡扣互锁防止关闭后再启用；一个消音按键。

RE46C190 本身（Microchip 资料）：低功耗 CMOS 光电烟感 IC，集成可选增益光电放大器、可编程升压、压电驱动；SOIC-16。同一枚芯片 + 迷宫 + 压电 + 电池就是一台完整报警器。

### 2.2 芯片家族谱系

| 家族 | 型号谱系（举例） | 特点 |
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| Microchip RE46（原 Supertex/Microsemi 线） | RE46C100（离子）、C116/C117、C168、C178、C180、C188、C190（升压+压电+可编程）、C194（高压升压模式）、C200（烟+CO 复合声型）、C144 等 | 全球出货量最大的烟感 ASIC 家族；声型按 UL/EN 设计（如 3 次/分钟 temporal-3）；带互连 IO；可拼配独立压电驱动、CO 方案 |
| NXP（摩托罗拉）MC145xxx | MC145010、MC145012（升级版，带 I/O 互连） | 光电烟感 IC，含可变增益放大器（VGA）适应 PD 宽动态范围；支持 AC/DC/电池型互连 |

### 2.3 评价：为什么它不直接适合 GB 20517-2025，但值得借鉴

**不适合做主控的原因**（逐条对应新国标硬约束）：

1. 声型固化：RE46 家族的报警输出按 UL 217/EN 14604 的节奏发声，GB 20517-2025 要求"初始 ≤45 dB(A)、3～10 s 渐强到 80～105 dB(A)"的**可编程幅度曲线**，ASIC 的定式声型无法实现；
2. 消音逻辑：新国标要求 60 s 禁消音、5～15 min 消音周期、电池故障声独立 7 h 消音，双通道（按键+红外 38 kHz/940 nm 3 ms 包络）——ASIC 无红外接收、时序不可编程；
3. 无 RTC 日志（≥20 条火警+年月日时分秒+可导出）、无数据记录；
4. 单波长单光路，无污染诊断/黄灯保持、无双波长比值抗干扰；
5. 出厂设置防篡改、维护口导出等也无从谈起。

**值得直接借鉴的成熟做法**：

1. **音频驱动**："升压 + 三脚自谐振压电"是欧美 10 年款声压达标（≥85 dB@3 m）的成熟路径；现代等价物是电荷泵压电驱动（如 PAM8904，3 V 供 18 Vpp）——我们方案已采用后者，前者作为声压不足时的备选；
2. **LED 电容短脉冲驱动**：先储能再以 100～400 µs 短脉冲释放，瞬时电流大、平均功耗低、电源纹波小；
3. **10 s 低频轮询 → 报警加速 1 s 确认**的两级采样节奏（我们按新国标与算法需要取 4 s/1 s，思路同源）;
4. **每台 EEPROM 出厂标定灵敏度**（新国标一致性比值判据下的量产必备工序）；
5. **迷宫整体包网 + 窄缝 + 挡光筋**的结构套路（对应 5.3.4 球规与防尘防虫）；
6. **10 年密封电池 + 激活开关 + 机械互锁**的产品形态。

## 3. 路线二：MCU + 集成双波长 AFE（新国标产品主线）

### 3.1 ADPD188BI 与 CN0537 参考设计的成熟度

- ADPD188BI：片内集成 470 nm 蓝光 LED + 850 nm 红外 LED + 2 个光电二极管 + 14 bit ADC/20 bit 累加器，I2C/SPI 接口，环境光抑制，待机 0.3 µA。
- **CN0537 参考设计**：ADI 官方烟感参考设计（ADPD188BI + 烟腔 + 算法 + 数据集），2020 年宣布通过 **UL 217 第 8 版与 UL 268 的 tested & verified**；配套应用笔记 AN-1567 覆盖 UL 认证要求的全部烟雾试验。
- 背景逻辑：UL 217 第 8 版新增"烹饪防误报"要求后，北美行业从单红外转向**蓝+红外双波长比值**判别（蓝光对小颗粒烟敏感、红外对大颗粒粉尘/水汽响应不同）。GB 20517-2025 的 SH1～SH4 试验火 + 粉尘污染试验 + 污染报警，把国内产品推向同一方向。

### 3.2 国内新国标获证/在售产品的公开指标

| 产品 | 公开硬件相关信息 |
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| 高新投三江 JTY-GD-H510C | 率先通过 GB 20517-2025 全项检测报道；前向蓝光+后向红外双光路；A 型三级灵敏度；2800 mAh 锂电池；监视电流 <15 µA；5 年续航；红/黄/绿三色灯；红外遥控消音 |
| 大华 DH-HY-SA2GA-A | 明确执行 GB 20517-2025；A 型三级；4G；烟雾/温度/湿度；声压 <45 dB@3 m 起始、3～10 s 升至 80～105 dB；消音 12 min/故障 7 h；DC 3 V 3000 mAh；平均 ≤15 µA、报警 ≤40 mA；5 年；3C |
| 赛特威尔 GS530C-1CTDR | 遵循 GB 20517-2025；大迷宫、自研迷宫多轮迭代；标准主要起草单位之一；另有 4G 型号 |
| 泛海三江双光谱模组 | 红外+蓝光双发射、双接收光路、45° 后向散射迷宫，物理区分火灾气溶胶与干扰颗粒 |
| 智联卫士 ZL-AG02/AL02 | 红蓝双波段双光路；上传红/蓝光浓度、迷宫污染、传感器累计工作时间、电池、温度、信号强度；B 值灵敏度档位；4G/LoRa |
| 小米烟感卫士 2 | 红、蓝双发射双光路；三档灵敏度；CR17450 锂锰电池；5 年；三色灯带；蓝牙 Mesh；防虫网 |

**共性解读**：全部为 MCU 主控（多通道 ADC 读取红/蓝浓度并做比值/污染/寿命算法）+ 双波长 + 压电渐强 + 红外消音；平均电流 ≤15 µA、报警 ≤40 mA；电池 2400～3000 mAh 标称（CR17450 主流容量约 2400 mAh，标称 2800/3000 mAh 者可能采用更大尺寸或定制电芯，以规格书为准），对外承诺 5 年为主。

### 3.3 结论

路线二是目前唯一同时满足"新国标全功能 + 型式试验风险可控"的路线：CN0537/AN-1567 提供了经过 UL 验证的双波长算法起点和烟腔参考，可直接缩短烟箱标定周期。

## 4. 路线三：MCU + 分立光路 / 烟感专用 MCU（国产成本款主流）

### 4.1 Holtek 烟感专用 MCU 家族（BA45F5xxx）

- **BA45F5250**：烟感专用 Flash MCU，集成双通道烟感 AFE + 双通道 IR LED 恒流驱动 + 16 bit ADC（语音烟感方案 WAS-1811 主控）；
- **BA45F5220**：少引脚版本，同样集成烟感 AFE 与双路 IR LED 驱动；
- **BA45F5420**：9 V 高压版本（9 V 电池独立烟感参考设计 WAS-2285）；
- **BA45F5460/5660**：带 3.3 V 稳压/温度传感器/RF 场景版本；另有 BA45F2575x 新一代 8 位烟感 MCU（8K×16 Flash、1 KB RAM、128 B EEPROM）；
- 配套 **Smoke Detector Workshop** 图形化开发平台，可配置时钟/IO/探测参数。

国产大量低成本款（如拆解实例 CC-80）用 Holtek HT45F23A（双运放/比较器/ADC 一体的 8 位 MCU）+ 单 IR 对管 + 压电 + RF433 做成完整产品。

**评价**：BOM 成本最低、外围最少，是国内老国标低成本款的主力；但 8 位机资源（RAM/EEPROM/外设）对 GB 20517-2025 的 RTC 日志、UART 导出、38 kHz 红外包络测量、双波长比值算法、双消音定时器等支持吃力。BA45F5xxx 的"双通道恒流 LED 驱动"理论上可同时驱动红外+蓝光（蓝光 VF≈3.2 V，恒流通道的耐压/电流规格需向原厂确认），可作为 B 型降配款评估对象。

### 4.2 分立光路实例（小米第一代烟感拆解）

低功耗 MCU + TLV6002 双运放（TIA）+ 单 IR 发射/接收对管（金属屏蔽罩）+ 压电 + Wi-Fi 模块。证明"MCU + 运放 + 对管"的分立路线在消费级成熟产品中已大规模量产；新国标下需在此基础上升級为双波长 + 污染诊断。

### 4.3 NB-IoT/联网款通用架构

- 典型架构：STM32L0/L4 级低功耗 MCU + 光电迷宫 + 移远 BC26/BC95（或海思 Boudica、SIMCom）模组上云；整机正常约 60 µA、报警约 50 mA，3.6 V 锂亚电池续航约 3 年；
- 规模部署案例：中消云 TX3191-M NB-IoT 独立光电感烟（双向红外抗干扰）已在深圳宝安/福田、湖南娄底（5000 只）等智慧消防项目批量部署；
- 新国标下联网款需另满足 GB/T 45839-2025（30 s 上传、唯一 27 字节身份标识码、蜂窝加密、信号质量上报），功耗与电池需独立核算。

### 4.4 结论

路线三适合：① 方案 A 冻结光腔后的量产降本（分立双波长）；② 面向渠道的 B 型降配款（BA45F5xxx 双 IR 恒流）；③ 联网款（MCU + 蜂窝模组独立电源域）。

## 5. 成熟产品值得直接借鉴的设计套路（汇总）

| # | 套路 | 来源 | 落到我们的方案 |
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| 1 | 迷宫整体包细金属防虫网 + 窄缝进烟 + 内部挡光筋 | RE46 拆解、小米 2 代 | 光腔结构设计（对应 5.3.4 球规与防尘） |
| 2 | LED 电容储能短脉冲（100～400 µs）驱动 | RE46 拆解 | ADPD188BI 已内部处理，无需外围复现 |
| 3 | 低频轮询（10 s）→ 候选加速（1 s）两级采样 | RE46 拆解、旧国标产品 | 4 s/1 s 双速率采样 |
| 4 | 升压 + 三脚自谐振压电（28 Vpp 级） | RE46 拆解 | 首选 PAM8904 电荷泵 18 Vpp；声压不足时备选自谐振方案 |
| 5 | 每台 EEPROM 出厂标定灵敏度 | RE46（片内 EEPROM） | 工厂校准写 MCU EEPROM（新国标一致性判据必需） |
| 6 | 10 年密封电池 + 激活开关 + 机械互锁 | 欧美 10 年款 | 不可更换电池 + 出厂未激活状态（对应 5.3.7/5.14） |
| 7 | 互连 IO 单线互拉 | MC145012/RE46 | 有线互联型号（对应 5.12，需自己实现协议与 1 min 时限） |
| 8 | 双波长比值区分烟/粉尘/水汽 | CN0537、国内新国标获证产品 | 方案 A/B 的蓝/红外比值特征 |
| 9 | 电池低压 + 负载脉冲联合检测 | 行业通行 | 分压测压 + 100 Ω 负载脉冲测内阻（已有设计） |
| 10 | 报警声光与故障/污染声光明显区分 | UL/EN/GB 共同要求 | 红/黄/绿三色灯 + 双量程声通路（已有设计） |

## 6. 对本项目的映射结论

1. **主线（2026-10-31 V2.3 决策）：分立双波长（原方案 B 复活）**——STM32L071 + 分立蓝光/红外 LED + TLV6002 TIA + PAM8904 双量程声学 + CR17450。低成本要求下的选择：保留双波长比值抗误报（对齐头部品牌形态），光学 BOM 约 5～15 元、供应链可国产化；代价是光腔标定与批次一致性研发投入成为项目首险。
2. **ADPD188BI 集成路线（原方案 A）：2026-10-31 归档**——单颗 60～85 元占电子 BOM 一半以上，与 34～149 元零售现实冲突；[归档](./归档_方案A_ADPD188BI集成双波长设计.md)保留作研发对标样机（建议购评估板为分立方案提供双通道基准数据）、高配款与回退预案。
3. **降配款（可选）：BA45F5xxx 双 IR 恒流**做 B 型固定阈值、无日志导出的渠道款；蓝光恒流驱动能力需原厂确认。
4. **RE46/MC145012 类 ASIC 不做主控**：声型、消音、日志、污染诊断均无法满足新国标；仅借鉴其音频驱动、脉冲采样、标定工序与迷宫结构。
5. **风险提示**：主线风险已从"单一来源/高 BOM"转为"分立光路一致性与烟箱标定投入"（方位/重复性/一致性比值与 SH1～SH4 是攻关重点）；回退预案为归档的方案 A。

## 7. 资料来源（访问日期 2026-10-30）

**路线一（ASIC 与拆解）**

1. Tom Verbeure 光电烟感拆解（RE46C190、升压 6/9 V、Hartley 自谐振压电、网罩迷宫）：<https://tomverbeure.github.io/2020/04/10/Smoke-Detector.html>
2. Microchip RE46C190 Demo Board User's Guide：<https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/OTH/ProductDocuments/MISC/RE46C190_Demo_Board_Users_Guide.pdf>
3. Electrical Forensics 烟感拆解合集（离子/光电对比）：<https://electrical-forensics.com/SmokeAlarms/Smoke_Alarm_Teardowns.html>
4. NXP MC145012 数据手册（光电烟感 IC with I/O）：<https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC145012.pdf>
5. NXP MC145010 产品页：<https://www.nxp.com/products/MC145010>
6. Sensor Tips 烟感 IC 系列文章（VGA 说明）：<https://www.sensortips.com>

**路线二（双波长与参考设计、新国标产品）**

7. ADI AN-1567：ADPD188BI 烟雾测试（UL-217/UL-268 全项）：<https://www.analog.com/en/resources/app-notes/an-1567.html>
8. Electronics Weekly：ADI 参考设计（CN0537）通过 UL 217 第 8 版报道：<https://www.electronicsweekly.com/news/design/smoke-alarm-reference-design-meets-ul-217-8th-edition-2020-11>
9. ADPD188BI 数据手册：<https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adpd188bi.pdf>
10. 高新投三江 JTY-GD-H510C 新国标获证报道：<https://mtz.china.com/touzi/2026/0611/240487.html>
11. 大华 DH-HY-SA2GA-A 产品页：<https://cn.wisualarm.com/cn/Products/%E6%99%BA%E6%85%A7%E6%B6%88%E9%98%B2/DH-HY-SA2GA-A>
12. 小米烟感卫士 2 发布报道：<https://caifuhao.eastmoney.com/news/20260604005606726441620>
13. 赛特威尔 GS530C-1CTDR 报道：<https://www.zhanhuiku.com/zixun/6638.html>
14. 泛海三江双光谱模组报道：<http://www.sjxffire.com/news/shanxi_industrynews/129.html>
15. 智联卫士 ZL-AG02/AL02 产品页：<https://www.zhilianweishi.com/industry/353.html>

**路线三（国产 MCU 与联网款）**

16. Holtek 语音烟感方案 WAS-1811（BA45F5250）：<https://www.holtek.com/page/applications/detail/WAS-1811>
17. Holtek 9 V 独立烟感参考设计 WAS-2285（BA45F5420）：<https://www.holtek.com/webapi/5905185/WAS-2285EN_ReferenceDesign.pdf>
18. Holtek Smoke Detector Workshop 开发平台：<https://www.holtek.com/page/tool-detail/dev_plat/security/Smoke_Detector_Workshop>
19. CC-80 无线烟感拆解（HT45F23A + RF433）：<https://www.eet-china.com/mp/a411490.html>
20. 小米第一代烟感拆解（TLV6002、单 IR 对管）：<https://www.ednchina.com/news/20170713xiaomi.html>
21. 中消云 TX3191-M NB-IoT 烟感：<http://fire.zxycloud.com/news_details.html?conId=1265>
22. 中消云 NB 烟感部署（知乎）：<https://zhuanlan.zhihu.com/p/76939367>

> 说明：拆解类来源反映的是所拆型号（多为欧美 UL/EN 版本或国内老国标版本）的硬件，不代表新国标获证产品的实际 BOM；芯片参数以原厂数据手册为准。