基于SLG47513的电动牙刷设计方案

在过去十年中,对口腔健康和卫生给予了特别关注。这种趋势正在推动发明新的增强口腔健康技术的设计师们进行更多的创新。电动牙刷显著改善了刷牙体验和刷牙习惯。最受欢迎和最有效的电动牙刷类型是一个旋转或左右运动。

现代电动牙刷 元素 通常依靠可充电电池,当牙刷放在不同用途之间的充电底座时,这些电池通过感应充电充电。 他们经常使用 镍金属氢化物 (NiMH ) 标称电压为1.2V的电池。工作电压范围从1V到1.65V,能够控制牙刷的操作。

图1:基于SLG47513的电动牙刷示意图。

电机控制

当牙刷处于睡眠状态时,由于拉高电阻器,PIN8输出被设置为高,但是当按钮被按下时,一个低级别的信号出现了很短的一段时间。为了过滤掉开关的跳跳,一个延迟宏Dly4被使用。当每次按下按钮时,dff18就会锁定电压水平,并使其旋转,允许牙刷使用外部按钮(工作模式和睡眠模式)在两种模式之间切换。

当牙刷切换到工作模式时,晶体管的闸门和多路复用器3-L2的输出处有一个恒定的高电压电平。这个电压级别打开晶体管Q3启动直流电动机。

刷有两个计时器。第一个通知用户完成2分钟的刷牙过程。一个振荡器OSC0,一个DF19,和一个DF11形成一个频率为2.67赫兹的时钟信号。当牙刷被打开时,一个2位LUT1将这个时钟信号输入一个CNT0的CLK输入。两分钟后,在CNT0输出处出现了一个高电平,触发了一次发射(CNT6),形成了一个宽度相当于钟信号三个半周期的信号脉冲。这三个脉冲,通过两个多路复用器,3位LUT0和PIN9被输入到晶体管闸门,并相应地输入到电机,产生振动效应。

除了2分钟的计时器,这支牙刷还包含一个基于CNT3的30秒的计时器,这意味着需要继续刷牙口腔的下一个象限(四分之一)。30秒后,在CNT3输出时出现了一个高水平。2位LUT0滤波每4脉冲,而大滤波器消除故障。CNT3输出信号触发一次性(CNT1),它形成一个宽度等于一个半时钟信号周期的信号脉冲。

为了确保每次牙刷关闭时计时器都重新启动,计数器被重置到dff18输出信号的上升边缘。

数字多路复用器可以通过一个恒定电压,一个脉冲,或三个脉冲到晶体管闸门基于单光波输出。

这3位Lut0防止发动机运行时充电。明确地说,只有当牙刷处于工作状态而不是放在充电站时,晶体管门上的信号才会很高。

充电

大多数现代电动牙刷使用无线感应充电。牙刷及其底座构成两部分变压器,底座具有变压器的初级绕组,牙刷具有二次绕组。二次绕组的电压由二极管D1校正,然后由电阻分频器降至适当检测充电器存在所需的值。该分频器包括外置电阻r7(100kn)和R5(4.7kb),以及在SLG47513内的内部下拉电阻(10kb),该电阻将PIN6上电压的峰值定在1.2V左右。

当充电器的信号到达作为模拟比较器的PIN6时,频率检测器的输入会出现一个高级别的信号。频率检测器在此信号上产生高级别输出,输出到PIN5,并支持充电。这个高信号在PIN5的输出打开一个Q2晶体管,反过来,打开一个Q1晶体管,启动电池的充电过程。

为了防止电池充电过多,使用了模拟比较器acmp1h。电阻R8和R9将电池电压除以一半,这个电压用于PIN11的输入。然后用一个滞后值为100mv的比较器与725mv的基准电压进行比较。如果分压器的电压达到这个基准电压,电池充电停止。延迟宏Dly2作为滤波器使用。

为了防止电池过度充电,使用了模拟比较器acmp0h。该比较器比较了相同的分压器电压,但它的参考电压设置在500mv,滞后设置在100mv。当测量到的电压小于参考值时,比较器输出就会下降,晶体管就会关闭,防止电池过度放电。

为了防止电路通过分频器消耗多余的能量,该分频器只在电池充电或牙刷打开时与地面总线连接。这些条件被2位LUT3检查,当至少一个条件得到满足时,它的输出就会很高。基于这个高级别信号,一个多路复用器3-L0通过PIN13的开放收集晶体管将地面总线连接到分频器。此外,acmp0h只在牙刷从睡眠状态出来时才启动,而acmp1h只在充电器连接时启动。这些措施确保了睡眠方式中极低的消费量。

结论

SLG47513低压操作只允许用一个1.2VNMH电池供电,这是电动牙刷的主要电源。SLG47513非常适合这些设备,因为它有足够的数字和模拟宏观细胞,可以用来控制牙刷马达和实现额外的功能,如计时器和充电控制。SLG47513可以替代市场上流行的电动牙刷。由于市场上没有很多集成电路可以用1.2V提供电源,并能实现牙刷功能,制造商经常使用定制的ASIC,这增加了牙刷的成本。该方案是一个成本效益高的解决方案,因为它使用现成的基模,并在一个非常小的1.6毫米x1.6毫米的情况下,有助于减少所需的板子空间。