紫外殺菌盒TI解決方案
發(fā)布時(shí)間:2020-04-17 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】紫外殺菌盒利用紫外線進(jìn)行消殺細(xì)菌的原理,紫外LED可產(chǎn)生260nm~280nm波段的紫外線,直接切斷細(xì)菌DNA/RNA,徹底殺死細(xì)菌,殺菌率高達(dá)99%。LED紫外殺菌技術(shù),最早應(yīng)用于美國航天水消毒,現(xiàn)在逐漸應(yīng)用于日常生活中,LED強(qiáng)紫外能量能分解氣味分子結(jié)構(gòu),有效去除化妝品、眼鏡、手表等物件的霉味??捎糜趯殞氂闷废荆粘N锲废?。
TI提供了紫外殺菌盒的系統(tǒng)解決方案,原理框圖如下。
圖 1: 紫外殺菌盒的系統(tǒng)框圖(無電池版本)
圖 2: 紫外殺菌盒的系統(tǒng)框圖(有電池版本)
供電方案
UCC2891x系列為采用調(diào)頻+調(diào)幅混合控制的flyback控制器,集成了700V MOSFET,支持85-265VAC母線電壓。其中,UCC28910最高可以實(shí)現(xiàn)9.5W的輸出功率,UCC28911最高可以實(shí)現(xiàn)12W的輸出功率。
其優(yōu)點(diǎn)如下:
1. 輕載時(shí)低頻工作以提高效率;
2. MOSFET在波谷開通以減小開關(guān)損耗;
3. 具有恒壓輸出和恒流輸出兩種模式;
4. 最大開關(guān)頻率為115kHz,通過抖頻提高EMC性能;
5. 完善的保護(hù)特性:AC 母線保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù);
6. 采用原邊反饋方式,減少了光耦和TL431,可以實(shí)現(xiàn)±5%的V/I調(diào)節(jié)精度;
7. 無需外部電流檢測(cè)電阻;
8. 可以實(shí)現(xiàn)30mW以下的系統(tǒng)待機(jī)功耗;
9. 幾乎沒有可聞噪聲;
圖 3: TIDA-00473的系統(tǒng)框圖
TLV742P 是一款極具有性價(jià)比的線性穩(wěn)壓器,支持寬電壓范圍輸出,具有優(yōu)異的性能,非常適合5V及以下電壓范圍系統(tǒng)。TLV742P系列產(chǎn)品可以直接應(yīng)用于單節(jié)鋰離子電池系統(tǒng),輸入輸出電壓壓降低至0.85V。TLV742P具有主動(dòng)輸出放電功能,有助于確保在系統(tǒng)禁用、待機(jī)模式或睡眠模式下保持低輸出。此外,過電流保護(hù)用于在輸出短路和熱關(guān)機(jī)的情況下保護(hù)設(shè)備,以防止過熱。
圖 4: TLV742P簡化原理圖
TLV704系列低壓差線性穩(wěn)壓器具有極低的靜態(tài)電流,適用于省電的應(yīng)用場(chǎng)合。在全負(fù)載范圍和全溫度范圍,其靜態(tài)電流幾乎不變。對(duì)于低功耗MCU(比如MSP430)來說,此器件是理想的電源管理器件。TLV704的輸入電壓范圍為2.5V到24V,因此該器件既適用于電池供電應(yīng)用,又適用于母線浪涌較大的工業(yè)應(yīng)用。
圖 5: TLV704簡化原理圖
充電方案
BQ25619是一款高度集成的1.5A電池充電管理和系統(tǒng)電源路徑管理器件,適用于單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池。輸入電壓范圍為3.9V到13.5V,適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合。BQ25619內(nèi)部集成了輸入反向阻斷FET(RBFET,Q1)、高側(cè)開關(guān)FET(HSFET,Q2)、低側(cè)開關(guān)FET(LSFET,Q3)、電池FET(BATFET,Q4)和自舉二極管,簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。BATFET導(dǎo)通電阻只有19.5mΩ,低阻抗電源路徑可優(yōu)化運(yùn)行效率,縮短電池充電時(shí)間并延長放電階段的電池運(yùn)行時(shí)間。5V輸入,1A充電電流時(shí),充電效率可達(dá)94%。出廠模式只有3µA的電流消耗,保證了電池電量充沛,具有充電和系統(tǒng)設(shè)置的I2C接口使其成為真正靈活的解決方案。
圖 6: BQ25619 簡化原理圖
與BQ25619相比,BQ25616為獨(dú)立式電池充電管理器件,最大充電電流為3A,充電速度更快。
圖 7: BQ25616簡化原理圖
BQ2970提供針對(duì)鋰離子/鋰聚合物電池的保護(hù)功能,并且監(jiān)控外部功率MOSFET,以便在高充放電電流時(shí)提供保護(hù),包括過充保護(hù)、過放保護(hù)、充放電過流保護(hù)、短路檢測(cè)。在正常模式運(yùn)行中消耗的電流只有4µA,減少了電池的電量消耗。尺寸只有1.5mm*1.5mm*0.75mm,有利于減小電池包的體積。
圖 8: BQ2970簡化原理圖
LED驅(qū)動(dòng)方案
在智能家居以及配備人機(jī)交互功能的其他應(yīng)用中,高性能 RGB LED 驅(qū)動(dòng)器必不可少。LED 動(dòng)畫效果(如閃爍、呼吸以及追逐)可極大地改善用戶體驗(yàn),同時(shí)最大限度地降低系統(tǒng)噪聲也至關(guān)重要。
LP5012是一款12 通道恒定電流阱 LED 驅(qū)動(dòng)器。LP5012包含集成式色彩混合和亮度控制,并且預(yù)配置特性可簡化軟件編碼過程。為每個(gè)通道配備的集成式 12 位、29kHz PWM 發(fā)生器可使 LED 色彩流暢、生動(dòng),并消除可聞噪聲。每個(gè) LED 獨(dú)立控制,有助于實(shí)現(xiàn)平滑的調(diào)光效果。獨(dú)立的色彩混合和亮度控制寄存器使軟件編碼變得非常簡單。在以淡入淡出類型的呼吸效果為目標(biāo)時(shí),全局 R、G、B 組控制可顯著減輕MCU負(fù)載。LP5012還可以實(shí)現(xiàn) PWM 相移功能,以幫助在多個(gè) LED 同時(shí)打開時(shí)降低輸入功率。LP5012可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)能模式,以實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流。當(dāng)所有通道都關(guān)斷 30ms 時(shí),該器件的總功耗會(huì)降至 10µA,這使得 LP5012器件成為電池供電終端設(shè)備的潛在選擇。
圖 9: LP5012簡化原理圖
TPS61169 是一款升壓型LED驅(qū)動(dòng)器,內(nèi)部集成一個(gè) 40V、1.8A MOSFET,可針對(duì)小型或大型面板背光照明驅(qū)動(dòng)單個(gè) LED 或 LED 串。默認(rèn)的白色 LED 電流通過外部傳感器電阻 RSET 設(shè)定,反饋電壓穩(wěn)壓至 204mV。運(yùn)行期間,LED 電流可通過施加到 CTRL 引腳上的脈寬調(diào)制 (PWM) 信號(hào)加以控制,該信號(hào)的占空比決定反饋基準(zhǔn)電壓。TPS61169 不會(huì)突發(fā) LED 電流,因此不會(huì)在輸出電容器上產(chǎn)生可聞噪聲。為提供最佳保護(hù),該器件集成了 LED 開路保護(hù)特性,該特性會(huì)在 LED 開路狀態(tài)下禁用 TPS61169,以防止輸出電壓超過 IC 最大絕對(duì)額定電壓。
圖 10: TPS61169簡化原理圖
主控方案
MSP430FR211x這款超低功耗、低成本的 MCU具有功能強(qiáng)大的 16 位 RISC CPU,提供2KB~4KB的 FRAM 和1KB的SRAM。串行接口有UART和IrDA或SPI,集成了6位DAC和8通道10位ADC,具有12個(gè)GPIO口,其低功耗的優(yōu)點(diǎn)和QFN24(3*3mm)的封裝極適合應(yīng)用于便攜式設(shè)備。
圖 11: MSP430FR211x的內(nèi)部資源
音頻方案
TPA6203A1是1.25W單聲道全差分音頻放大器,供電范圍為2.5 V到 5.5 V,可以驅(qū)動(dòng)至少8 Ω的喇叭。靜態(tài)電流僅有1.7mA,shutdown模式下僅消耗10 µA, 2mm*2mm極小封裝,且僅有5個(gè)外圍器件,大大節(jié)省PCB板面積。
圖 12: TPA6203A1的參考原理圖
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