烫发器方案开发案例

如今，便携式无线烫发器年复合增长率超过60%。传统方案用通用PWM IC+外挂MOS实现加热，外围器件多达30颗，体积大、温控精度低、电池利用率差，无法满足“装进化妆包”的极致体验。辉芒微电子基于自研EEPROM工艺的8-bit MCU，以“高集成＋低功耗＋单节锂电直驱”为核心，重新定义了无线烫发器的系统架构。
 

需求拆解

    性能：30 s速热，温度精度±2 ℃，两档恒温（180 ℃/200 ℃）。
    续航：内置2500 mAh 4.2 V单节锂电，全功率持续工作≥25 min。
    安全：NTC开路/短路、MOS过温、电池欠压、倒伏关机六重保护。
    交互：侧向滑动开关+三色灯环；USB-C 5 V/9 V自适应快充。
    尺寸：整机Φ28 mm×190 mm，PCBA面积<15 mm×45 mm。

 

硬件拓扑

• MCU：辉芒微EEPROM型8-bit MCU，片上集成：

– 16 KB Flash、1 KB Data EEPROM（20万次擦写，存放温度曲线与用户习惯）；
– 12-bit ADC×8ch，其中2路差分用于NTC采样；
– 硬件PWM互补输出带死区，直接驱动低Qg MOSFET；
– 0.9 V低压启动，休眠0.4 µA，适合单节锂电直接供电；
– 4×36 LCD驱动，省掉外部LED驱动IC。

• 功率级：低Rds(on) 30 V双N-MOS，MCU PWM 32 kHz同步整流，减少发热。

• 传感：10 kΩ NTC玻封探头，二阶RC滤波后送入ADC；MOSFET内置NTC实现芯片级过温保护。

• 充电：辉芒微专用线性充电IC，支持NTC温度补偿、0.5 C/1 C可选充电电流。

• 保护：自恢复保险丝+TVS+电流采样电阻三重过流防护。
 

软件架构

    任务调度
    – 1 ms节拍：ADC采样、温控PID、LED扫描。
    – 100 ms节拍：电池SOC估算、按键去抖、故障诊断。
    – 1 s节拍：低功耗判断，决定是否进入Deep-Sleep。

    温度控制
    采用增量式PID+Bang-Bang混合算法：
    • 大偏差阶段Bang-Bang全开，快速升温；
    • 接近目标5 ℃切换PID，Kp=8、Ki=0.4、Kd=2，防止超调。
    每10 ms刷新一次PWM占空比，实测±1.6 ℃稳态误差。

    电池管理
    • 开路电压+库仑计混合法，SOC误差<5 %；
    • 三级低电提示：3.5 V闪灯、3.3 V蜂鸣、3.2 V强制关机；
    • 0 ℃以下禁止充电，45 ℃以上降额。

    安全策略
    • 双看门狗：独立硬件WDT + 软件窗口WDT；
    • Flash双区备份：温度曲线参数冗余存储，掉电恢复零丢失；
    • 倒伏检测：六轴陀螺仪中断唤醒MCU，2 s无动作立即断电。

 

关键调试技巧

    测温校准：用恒温油槽标定0 ℃、100 ℃两点，ADC线性系数写入EEPROM，生产免调。

    MOS温升：在PCB背面开0.3 mm铜箔网格，配合NTC闭环限功率，连续拉发30 min MOS温度<85 ℃。

    EMI过Class B：利用MCU可编程斜率驱动，PWM上升沿控制在60 ns，30 MHz余量>6 dB。
 

生产测试方案

• ICT：ATE一次性写入PID参数、序列号；

• FCT：夹具模拟180 ℃负载，自动比对稳态误差，NG品自动标记；

• 老化：55 ℃满载4 h，筛选早期失效。
 

BOM成本对比

项目	传统方案	辉芒微MCU方案	节省
主控IC	0.35 $	0.21 $	40 %
外围MOS/驱动	0.22 $	0.06 $	73 %
LED/LCD驱动	0.08 $	0 $	100 %
PCB面积	1200 mm²	675 mm²	44 %
总体BOM	2.05 $	1.36 $	34 %

用户体验升级路线图

V1.0：基础恒温+三色灯环；
V1.1：手机小程序蓝牙调温，云端发型库匹配；
V2.0：TOF距离感应，靠近头发自动升温，离开休眠。

 

结语

凭借“高集成、低功耗、易量产”三大优势，辉芒微MCU在无线烫发器赛道实现了从“功能机”到“智能机”的跨越：
• 对工程师：外围极简，两周完成EVT；
• 对品牌：成本下降1/3，体积缩减一半，营销故事“化妆包里的迷你沙龙”一击即中；
• 对用户：30秒速热、全程恒温、一次充电一周造型。

审核编辑 黄宇