【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?，日常物品消毒。
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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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
推薦閱讀：
