一種無線充電動牙刷方案馬達驅動CST118S
發布日期:2021-09-12
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現在很多家庭已經有在使用電動牙刷，電動牙刷也越來越被消費者接受，接下來我們就來介紹一下電動牙刷。
電動牙刷通過電動機芯的快速旋轉或震動，使刷頭產生高頻震動，瞬間將牙膏分解成細微泡沫，深入清潔牙縫，與此同時，刷毛的顫動能促進口腔的血液循環，對牙齦組織有按摩效果。
目前市面主要分聲波牙刷和超聲波牙刷；按供電方式又分為插電源和用電池驅動電動牙刷。
現在，我們來推薦一種無線充電動牙刷方案。該方案分充電座和手柄兩部分。
一．充電座部分
作為電源輸入端，可與手柄分離。
充電供電： DC/5.0V
二、手柄部分
是電動牙刷的主體部分。
鋰電3.7V/600mAh，一個按鍵，3個檔位白光LED,2個充電指示LED(紅色指示充電；綠色指示充滿電指示)
1.手柄功能
A． 手柄處于關機，機子上無LED點亮；
點按按鍵1次，開機，檔位處于第一模式，LED1白燈點亮，每30秒停機0.5秒，提醒換位置，中間不按鍵兩分鐘自動停機，同時LED1熄滅；
B． 點按按鍵2次，檔位處于第二模式，LED2白燈點亮，每30秒停機0.5秒，提醒換位置，中間不按鍵，2分鐘后自動關機，同時LED2熄滅；
C． 點按按鍵3次，檔位處于第三模式，LED3白燈點亮，每30秒停機0.5秒，中間不按鍵3分鐘后自動關機，同時LED3熄滅；
D． 點按按鍵4次，關機
E． 如連續按按鍵順序： 關機---第一檔----第二檔----第三檔關機- --第一檔….第四檔---……循環。
F． 在任何檔位長按按鍵1S關機
G． 本機帶有記憶功能，自動保存上次使用的檔位。
H． 低電提示：3.3V紅燈亮提示充電，3.0V紅燈閃爍5次后自動關機
2.手柄充電功能
A． 當手柄放入無線充電座進行充電，手柄上的按鍵無效（即無功能）；
B． 充電時，手柄上的紅色LED閃爍，表示正在充電；充滿時綠色LED燈常亮，表示電池已經充滿電；注意：檔充滿電后，從充電座內取出手柄，綠燈滅掉，手柄處于關機狀態。
三、原理實現
1.充電底座
接入5V直流電，直接給MCU上電，選用的松翰的SN8F5701，支持5V直接供電，可以省掉一個LDO降壓的環節。MCU兩個PWM控制MOS管開關，從而實現對線圈L1的頻率的控制，進而產生磁場和電動勢，作為無線充的發射端。
2.牙刷手柄
1）電源和控制：
電源端為線圈，作為無線充的接收端，可以為電池充電。電池可以直接直接給MCU供電，VDD自帶有AD，可以實現電量監測。MCU控制按鍵功能、LED指示、充電控制、馬達控制、功耗控制等，是整個系統的核心器件。
2）電池保護：
IC選用賽芯微的XB5351/XB5352，XB5352具有電池應用所需的所有保護功能，(其實鋰保芯片也可以用MX3510,MX3520C5,MX5320T5,MX3520E8,MX3520P8)包括過充電、過放電、過電流和負載短路保護等。準確的過充電檢測電壓確保安全和充分利用充電。在存儲期間，低待機電流會從電池中消耗很少的電流。
3）指示燈：
指示對應的功能狀態指示，選用0402/0603就可以，由MCU軟件進行控制。
4）按鍵開關：
選用輕觸開關，作為開關機、檔位控制的媒介。
5）馬達驅動：
選用CST118S，單通道直流馬達驅動器，單通道內置功率MOS全橋驅動，CST118S最大連續輸出電流可達1.8A。CST118S屬于常用型號(矽源特科技)供應，馬達可以選用聲波、超聲波或其他馬達。
4）按鍵開關：
選用輕觸開關，作為開關機、檔位控制的媒介。
5）馬達驅動：
選用CST118S，單通道直流馬達驅動器，單通道內置功率MOS全橋驅動，CST118S最大連續輸出電流可達1.8A。CST118S屬于常用型號(矽源特科技)供應，馬達可以選用聲波、超聲波或其他馬達。
四、設計選型
請實際情況選擇，本文提供參考BOM，請自行驗證。
| 充電底 座 | 牙刷手柄 | 牙刷手柄 | ||||||
| 品名 | 規格 | 數量 | 品名 | 規格 | 數量 | 品名 | 規格 | 數量 |
| DC座 | 直流5V 輸出 | 1 | IC | SN8F570213 SOP14 | 1 | 電容 | 100NF 0603 | 2 |
| IC | SN8F5701 SOP8 | 1 | IC | CST118 SOP8 | 1 | 電容 | 10NF 0603 | 3 |
| MOS管 | P5806NVG SOP8 | 1 | LED | LED write | 4 | 電阻 | 47K 0603 | 3 |
| 電容 | 100nf 1206 | 1 | LED | LED RED | 1 | 電阻 | 100K 0603 | 2 |
| 電容 | 10UF 10V 0805 | 1 | LED | LED GREEN | 1 | 電阻 | 2K 0603 | 1 |
| 電容 | 10PF 0603 | 1 | 按鍵 | KEY 5.2_5.2_2.0 | 1 | 電阻 | 3.3R 0402 | 1 |
| 電阻 | 0R 0603 | 2 | 電池 | 3.7V | 1 | 電阻 | 100R 0603 | 5 |
| 電阻 | 51R 0402 | 1 | 電容 | 22NF 1206 | 1 | 電阻 | 10K 0603 | 2 |
| 線圈 | 2P_6MM | 1 | 電容 | 10UF 0603 | 2 | 二極管 | K14 SOD123 | 2 |
| PCB | 1 | 鋰保 | XB5352 SOT23-5 | 1 | 三極管 | SS8550 | 1 | |
| 馬達 | 直流電機 | 1 | 三極管 | SS8050 | 1 | |||
| PCB | 1 | 線圈 | 1 |
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