采用1V DC供電，僅(jin) 需單節電池，充電回路僅(jin) 需4個(ge) 電阻和2個(ge) LED指示燈，且可使用USB對鎳氫電池充電。該芯片可廣泛應用於(yu) 電動剃須刀、理發器、電動牙刷等小型家電的設計和應用中。

SX8121簡介

SX8121是隻需1V供電的馬達和LED控製器，它可以通過一個(ge) 按鍵的操作進入激活、返回休眠狀態或者定時(10分鍾或者永不超時，通過第1腳上的電平高低選擇)，超時後自動重啟。當SX8121處於(yu) 激活狀態時，它將設置MOTOR控製管腳至高電平或者低電平（由POLARITY管腳控製)來控製馬達的開關(guan) ，同時在LED控製腳上輸出43KHz的脈衝(chong) 用以控製LED。

當外部供電電壓高於(yu) 0.6V時，SX8121開始控製其I/O管腳的狀態。當外部直流電源的電壓VDD高於(yu) 鎳氫電池的滿充電壓時(典型值1.41V)，有一個(ge) 輸出管腳(NIMH)變成低電平，反之則為(wei) 高電平，它可以用於(yu) 充電控製。在不同的電壓下，芯片工作於(yu) 不同模式，如圖1所示。


圖1 不同電壓下SX8121的工作模式

當電池的電壓高於(yu) 0.6V~0.7V時，SX8121進入安全模式，此種模式下所有管腳處於(yu) 高阻狀態，這保證了電池接入時芯片的安全啟動。當電池電壓低於(yu) 0.9V時處於(yu) 低電壓模式，芯片將不會(hui) 對接在BUTTON管腳上的按鍵操作出任何響應。MOTOR管腳和LED管腳均處於(yu) 關(guan) 閉狀態，芯片每秒鍾檢測一次電池電壓VDD，當VDD高於(yu) VON(典型值1.05V)時立即進入激活或休眠狀態。芯片根據POLARITY管腳上的電平高低決(jue) 定(上電過程中)當VDD高於(yu) VON時芯片處於(yu) 激活還是休眠狀態，此時芯片將會(hui) 對BUTTON管腳電平的高低變化進行響應，並在激活和休眠狀態之間進行切換。

SX8121根據供電電壓的高低自動切換工作模式，有效防止了電池電量不足時過度放電和泄露，延長了電池和馬達的使用壽命。

典型應用——單節電池供電的電推剪設計

由圖1可知，當VDD高於(yu) 0.95V時，SX8121就會(hui) 對BUTTON管腳上的電平變換作出響應——MOTOR管腳(根據POLORITY的高低)輸出對應的高低電平，這一特性非常適合於(yu) 用於(yu) 馬達的開關(guan) 控製。為(wei) 了驗證SX8121驅動馬達的能力，特別設計了所需較大力矩的電推剪作為(wei) 參考，得益於(yu) SX8121的低電壓工作特性，該電推剪僅(jin) 需1節1.5V的幹電池或鎳氫電池即可正常工作。

單節電池非充電式電推剪設計

對於(yu) 非充電路的設計，隻需將NIMH管腳處於(yu) 懸空的狀態，通過BUTTON來控製MOTOR管腳的輸出，從(cong) 而控製馬達旋轉或關(guan) 閉。

圖2為(wei) 該非充電式電推剪原理圖。SX8121所需的外圍元器件非常少，設計非常簡單。圖3為(wei) PCB和電推剪實物，由於(yu) SX8121本身尺寸很小(SOIC-8封裝)，且外圍器件較少，所以PCB尺寸很小（包含開關(guan) 僅(jin) 2.6cm×1.6cm）。該SX8121控製板連接電池和馬達，並通過開關(guan) 來控製馬達的啟動或關(guan) 閉。

圖2 單節幹電池驅動的電推剪原理圖


圖3 PCB及電推剪實物

圖4是將開關(guan) 至於(yu) ON的位置，插拔電池時電池電壓和輸出電流以及SX8121的MOTOR管腳電壓的變化。插入電池正常啟動後，MOTOR管腳輸出高電平，通過三極管輸出大約1.1A的電流，而啟動瞬間的峰值則超過2A，如圖5所示。



圖4 放入和取出電池時電壓和電流變化



圖5 啟動前後的電流變化

充電式電推剪設計

當電池電壓低於(yu) 1.41V時，NIMH管腳輸出高電平，反之則輸出低電平。利用這個(ge) 特性可以對鎳氫電池進行充電控製。圖6為(wei) 可充電式電推剪原理圖，充電回路僅(jin) 需2個(ge) LED(紅色和綠色各一個(ge) ，作為(wei) 充電指示燈)和4個(ge) 電阻（R1~R4）。正常工作時，VDD_5V與(yu) 外部5V直流電斷開，此時的工作模式與(yu) 非充電式電推剪完全一樣。當需要對電池充電時，將VDD_5V接上外部的5V直流電(可通過USB adaptor接到電腦的USB接口)，此時紅色LED(D2)亮，綠色LED(D1)熄滅。大約100mA電流通過NIMH到VDD對鎳氫電池進行充電。當電池電壓達到1.41V時NIMH管腳變成低電平(約500mV)，紅燈熄滅，綠燈點亮，充電完成。

圖6 充電式電推剪原理圖

考慮到1200mAh的典型容量，單節滿充的鎳氫電池大約可以維持電推剪連續運行40分鍾左右。電池滿充約需12小時左右。

圖7為(wei) 充電式電推剪SX8121控製板的PCB，因為(wei) 充電回路簡單，外圍器件較少，其尺寸非常小。

圖7 充電式電推剪PCB

測試表明，單節鎳氫電池驅動的剃須刀在穩定運行時耗電流也在1.1A左右，

所需的力矩與(yu) 電推剪相當。

結論

與(yu) 傳(chuan) 統的兩(liang) 節電池驅動的方案相比，SX8121僅(jin) 需1節電池即可控製馬達的驅動，控製電路不需要MCU。SX8121自帶的電池電壓檢測功能非常適合於(yu) 充電回路的設計，且有效防止了電池過度放電和泄露。

SX8121不僅(jin) 可以定時，還可以對鎳氫電池進行充電。其輸出電流和力矩足夠驅動剃須刀、電推剪、電動牙刷等日常小型電器。除了作為(wei) 馬達驅動器，還可作為(wei) LED驅動應用在LED手電筒等日常照明設備上。作為(wei) 一鍵控製的馬達驅動芯片，SX8121設計十分簡單，BOM成本很低，非常適合於(yu) 小型電動設備和家電的設計和應用。