市面上千元級(jí)冰點(diǎn)脫毛儀普遍采用32位ARM+DSP雙芯片架構(gòu)，成本高、PCB面積大、固件復(fù)雜。本文給出一種“反其道而行之”的思路：僅用一顆輝芒微8位MCU（FT61F14x系列）+ 少量外圍器件，即可實(shí)現(xiàn)完整、可靠、可量產(chǎn)的冰點(diǎn)脫毛儀方案。整機(jī)BOM成本≈傳統(tǒng)方案的40%，PCB可做到一張銀行卡大小，且已通過3C/CE預(yù)掃。

MCU芯片選型理由

    資源剛好：FT61F14x系列內(nèi)置14 KB Flash、1 KB RAM、12-bit ADC×12路、PWM×8路、OPA×2、CMP×2，足夠覆蓋光源驅(qū)動(dòng)、TEC控溫、安全檢測三大任務(wù)。

    高抗干擾：EFT±4 kV，ESD HBM 8 kV，直接省掉外部TVS。

    低功耗：休眠<1 μA，手持設(shè)備待機(jī)一個(gè)月不掉電。

系統(tǒng)框架

（1）光學(xué)鏈路

IPL氙燈 → 濾光片 → 皮膚
燈管驅(qū)動(dòng)：PWM推MOS，峰值電流120 A，脈寬3-15 ms可調(diào)。

（2）冰點(diǎn)制冷鏈路

TEC1-12706 + 導(dǎo)熱銅頭 → NTC溫度閉環(huán)
MCU內(nèi)部OPA做差分放大，12-bit ADC 500 ksps采樣，PID 200 Hz更新。

（3）人機(jī)交互

    單鍵：短按打光 / 長按2 s切換檔位
    雙色LED環(huán)：冰藍(lán)=制冷，琥珀=出光
    蜂鳴器：滴一聲=單次閃光完成，滴滴=異常

（4）安全鏈

    膚色檢測：雙波長反射式光電傳感器，ADC比值算法
    皮膚貼合檢測：電容式觸摸按鍵，誤觸不開槍
    過溫/過流：片內(nèi)CMP硬件剎車，<10 μs關(guān)斷MOS

關(guān)鍵功能與算法

    “冰點(diǎn)”PID

    目標(biāo)溫度5 °C，采樣周期5 ms。利用MCU自帶的32位硬件乘加單元，PID公式簡化為：

u = Kp*e + Ki*sum_e + Kd*(e-e_1);

整型化后單周期完成，TEC電流通過8-bit PWM+RC濾波線性化，穩(wěn)態(tài)誤差±0.3 °C。

    多檔能量

    能量∝(電壓2×脈寬)。燈管驅(qū)動(dòng)Buck-boost把超級(jí)電容抬到300 V，MCU通過PWM占空比調(diào)節(jié)升壓時(shí)間，5檔對應(yīng)150-300 V，每檔步進(jìn)30 V。

    膚色自適應(yīng)

    940 nm/660 nm雙路反射光比值R，經(jīng)驗(yàn)公式：

    R>0.7 膚色偏深，降一檔能量
    0.4≤R≤0.7 正常
    R<0.4 膚色偏淺，升一檔能量
    算法在10 ms內(nèi)完成，用戶無感。

    燈管壽命計(jì)數(shù)

    MCU內(nèi)部EEPROM每閃一次+1，>30萬次后提示更換燈管。

硬件極簡BOM

    MCU：輝芒微MCU
    MOS：AON7403×2（燈管+TEC）
    運(yùn)放：已內(nèi)置，節(jié)省1顆LM358
    超級(jí)電容：2×400 F/2.7 V串聯(lián)
    NTC：10 kΩ±1 % 3950
    其他阻容、LED、蜂鳴器共≈30顆器件

實(shí)測數(shù)據(jù)

    開機(jī)到5 °C穩(wěn)定：6.8 s（室溫25 °C）
    連續(xù)打光30 min，TEC溫升<2 °C
    誤觸率：<0.1 %
    整機(jī)靜態(tài)電流：8 μA（含NTC偏置）

可擴(kuò)展方向

    Type-C PD取電：把超級(jí)電容換成2節(jié)21700，MCU通過CC邏輯芯片申請12 V/3 A。
    藍(lán)牙日志：把剩余閃光次數(shù)、皮膚等級(jí)實(shí)時(shí)同步到App。
    彩屏Mini UI：MCU硬件SPI 30 fps刷屏無壓力。

結(jié)語

以上就是深圳三佛科技分享的冰點(diǎn)脫毛儀方案。深圳市三佛科技專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、32位單片機(jī)。