之前去展会时,经过艾华(国内知名电解电容品牌)展馆免费领到的一个小礼品:手持充电小风扇。
天气热时,拿在手里开着,感受着夏日的小清凉,还是挺不错的。
外观也是小巧可爱,头上还有两个小熊耳朵的可爱造型。
右边是按键开关,轻触控制风扇开关和档位;风扇共有高中低三档。
背面风扇的参数:输入电压5V, 输入电流0.5-1A;输出功率4.5W.
侧边的充电接口.
通过侧边缝隙拆开外壳。
风扇内部组成很简单,一块PCB板+一块锂电池+一个马达电机。
一、 风扇马达部分
风扇马达是直接放在塑料盖上然后打胶粘住固定的,电线走线设计挺巧妙的:弧形的塑料片可以拉去和插回去,与外壳紧密配合,实用又美观大方。
二、.电池部分
直接通过双面胶粘在外壳上,电池部分为裸电芯,不带过充过放电路的。电池容量不详。
三、PCB部分
PCB板为单面的FR4板,通过塑料框和塑料凸点固定在塑料外壳上。
整个PCB的电子元件非常之简单简洁。
1个贴片USB充电口1个M7二极管
1颗SOP23-6封装的主控MCU, 丝印62B14
1个sot-23,丝印J3Y, 8050 三极管了。
2颗贴片的LED指示灯,充电时红灯亮,工作时蓝灯亮。
1个轻触开关
5个贴片电阻+1个贴片电容。
共计13个电子元件。
通过PCB板我们也很容易的画出了对应的电路原理图。
四、原理分析
电路也是比较简单的,USB端口输入5V电压时,红色LED点亮。 输出电压经过二极管M7后,变成5-0.7=4.3V的电压供锂电池充电及电路工作。
输入4.3V电压和锂电池间串联了个1R的贴片电阻,主要作限流作用。锂电池的最大充电电流和其本身特性有关的,过大的充放电电流很容易损坏锂电池,所以加了个限流电阻,降低充放电电流,保护电池。如当电池电压最低2.7V时,最大充电电流大概=4.3-2.7=1.6V/1R=1.6A,充电电流会随电池电压上升而减少。另外放电时亦是如此,通过限流电阻进行限制电流。
当按下轻触开关时,IC Pin3输出高电平控制三极管导通,电机开启,Pin1也输出高电平是工作指示灯蓝色LED亮起;再按下轻触开关时,IC输出PWM信号控制风扇转速,实现的,开低-中-高-关的控制功能。
关于锂电池的保护: 常规的锂电池产品都要有锂电对应的保护电路的,一方面是安全需要,一方面则是锂电的寿命要求。
通过如上电路我们知道了,充电时,通过二极管钳位得到4.3V的电压,刚好为锂电的过充电压,而通过限流电阻就可以限制充放电时的电流了。
至于过放电压,选个工作电压在2.7V~5.5V范围的单片机,根据单片机的最小工作电流 I=Vbt/R3,在VCC设计串个电阻,那样就可以通过改变电阻阻值,从而设置单片机在锂电池下的最低工作电压了,从而实现锂电池在2.7V或更高的过放保护了。
不得不说小小的手持风扇,涉及的设计细节还是蛮多的。