这个电路出自一款在某电商平台卖爆了的 LED 台灯,价格便宜,功能简单实用。
所谓三色调光,是指支持三种灯光颜色,同时支持光的亮度调节。下面用三张 gif 动图感受一下是怎么操作的。
1、开灯关灯
2、支持白光、暖光、自然光三种颜色,可自由切换:
3、亮度调节,每次短按调节 10%亮度,长按则无极调节亮度:
实物分析
LED 台灯采用 USB 供电,在 USB 插头和 LED 灯之间是控制板,红色的 PCBA 看起来短小精悍。
控制板正面是 4 个按键,以及一颗小的 LED 指示灯。这颗小的 LED 指示灯,可以让人在黑暗中找到控制板来开灯。
按键从左到右的功能依次是:降低亮度、开灯关灯、切换光色、提高亮度。
控制板的背面,8 个脚的芯片是个单片机,表面的型号被抹掉了。
上图右侧的三根线:红色线是暖光 LED 的供电线,白色线是白光 LED 的供电线,黑色线是 GND。
所以只要控制红色线和白色线的电源通断,就可以实现“三色调光”!
原理分析
1、电源输入滤波电容。电路中用了 2 颗 MLCC 贴片陶瓷电容,对使用 USB 供电的 5V 电源来说,一般用 1 颗 10uF + 1 颗 0.1uF 来滤波即可。
对应实物图
2、MCU 单片机
为节约成本,作为主控的 MCU 单片机短小精悍:
①使用内部晶振,无需外挂晶振;
②只有 8 个管脚,IO 口全部用光,不浪费一点资源。
对应的实物图如下,单片机表面的丝印被打磨,型号不详:
3、按键
用单片机的 3 个 GPIO,加上两个二极管,巧妙地实现了 4 个按键。
单片机程序配置如下:
①3 个 GPIO 均配置为输入口,使能内部上拉电阻;
②当只有 GPIO1 检测到低电平时,说明按键 K1 被按下;
③当只有 GPIO2 检测到低电平时,说明按键 K5 被按下;
③当只有 GPIO3 检测到低电平时,说明按键 K4 被按下;
④当 GPIO2、GPIO3 同时检测到低电平时,说明按键 K2 被按下。
4 个按键的对应实物:
两个二极管的对应实物:
4、指示灯
用单片机的 1 个 GPIO 控制指示灯:
①在台灯关闭的情况下,GPIO4 输出高电平,点亮 D4,让人可以在黑暗中找到电源开关按键;
②在台灯打开的情况下,GPIO 输出低电平,熄灭 D4。
对应的实物图如下:
5、控制台灯“三色调光”的 MOS 管电源开关电路。
对应的电路板实物图如下:
原理图中红色虚线框的部分:
单片机的 PWM1、PWM2 分别控制两个“MOS 管电源开关电路”。
单片机的 PWM2:
①输出高电平时,MOS 管 Q2 关闭,白光 LED 灯 WHITE-LED 熄灭;
②输出低电平时,MOS 管 Q2 打开,白光 LED 灯 WHITE-LED 亮起。
单片机的 PWM1:
①输出高电平时,MOS 管 Q1 关闭,暖光 LED 灯 WARM-LED 熄灭;
②输出低电平时,MOS 管 Q1 打开,暖光 LED 灯 WARM-LED 亮起。
具体原理,大家可以参考 精准电流走向分析,带软开启功能的 MOS 管电源开关电路!
台灯支持 3 种光色:
①当只有白光 LED 灯 WHITE-LED 亮起时,灯光颜色为白光;
②当只有暖光 LED 灯 WARM-LED 亮起时,灯光颜色为暖光;
③当白光 LED 灯和暖光 LED 灯同时亮起时,灯光颜色为自然光。
灯的亮度调节:
通过 PWM(脉冲宽度调制)来调节灯的亮度。
①当 PWM 为 0% duty cycle 时,亮度为 100%,即全亮;②当 PWM 为 10% duty cycle 时,亮度为 90%;③当 PWM 为 25% duty cycle 时,亮度为 75%;④当 PWM 为 50% duty cycle 时,亮度为 50%;⑤当 PWM 为 80% duty cycle 时,亮度为 20%;⑥当 PWM 为 100% duty cycle 时,亮度为 0%,即熄灭。
这款灯因为价格便宜,功能简单实用,在某电商平台卖爆了!这篇文章通过详细分析它的电子电路工作原理,让大家感受有市场竞争力的产品是怎样设计的。