一文分析分析三色调光台灯的电路原理

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：（动图较大，请稍微等待）

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：

一、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”！

二、电路原理分析

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：

对应的实物图：

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；

④当只有GPIO3检测到低电平时，说明按键K4被按下；

⑤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、LED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。

原理图：

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”。

当单片机的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。

当单片机的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“MOS管电源开关电路”的原理，可以阅读文章《带软开启功能的MOS管电源开关电路》(点击阅读)。

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。