扩香机主板

扩香机主板功能构成​

雾化控制功能​

雾化控制是扩香机主板的核心功能，负责将液态香薰精油转化为微小雾滴并扩散到空气中。主板通过雾化驱动电路控制雾化片（如超声波雾化片）工作，超声波雾化片在高频振动（通常为 1.7MHz 左右）作用下，将精油击碎成直径几微米的雾滴，形成肉眼可见的雾气。主控芯片可调节雾化片的工作功率和振动频率，实现不同的雾化量调节，通常设置低、中、高三个雾化档位。例如，在小型卧室中使用低档位，散发淡雅香气；在大型客厅或办公区域则选择中、高档位，让香气更均匀地覆盖整个空间。同时，雾化控制电路具备过流保护功能，当雾化片出现短路或异常工作时，自动切断驱动信号，保护雾化片和主板元件。​

定时功能​

为实现香薰的按需释放，主板具备定时功能。用户可通过操作按键设置扩香机的工作时间，如 1 小时、2 小时、4 小时、8 小时等，也可选择连续工作模式。主控芯片内的定时器根据用户设定的时间开始计时，到达设定时间后，自动控制雾化驱动电路停止工作，避免香薰精油不必要的消耗，同时防止香气过于浓郁影响环境舒适度。定时时间通过显示元件（如 LED 指示灯、数码管）直观展示，方便用户了解剩余工作时间。​

间歇工作功能​

部分扩香机主板支持间歇工作模式，以更节能的方式维持空间香气。用户可设置间歇周期，如工作 30 秒、停止 30 秒，或工作 1 分钟、停止 2 分钟等。主控芯片按照预设的间歇周期，控制雾化片交替工作和停止，在保证空间香气浓度的同时，大幅减少精油消耗和能耗，延长扩香机的续航时间（对于电池供电的便携扩香机尤为重要）。间歇工作模式特别适合长时间需要保持淡淡香气的场景，如卧室、书房等。​

电源管理功能​

扩香机的供电方式多样，包括市电供电（110V/220V）、USB 供电（5V）和锂电池供电，主板需具备相应的电源管理功能。对于市电供电的扩香机，电源模块通过 AC-DC 转换电路将交流电转换为直流低压（如 5V、12V），为雾化驱动电路、主控芯片等模块供电，并具备过压、过流保护功能，确保输入电压波动时主板稳定工作。对于 USB 供电和锂电池供电的扩香机，电源管理芯片负责电压转换和电池充放电管理。锂电池充电时，采用恒流恒压充电模式，保护电池避免过充；放电时，实时监测电池电量，当电量过低时，通过指示灯提醒用户充电，并在电量耗尽前自动关机，防止电池过度放电影响使用寿命。​

人机交互功能​

主板通过人机交互元件实现用户与扩香机的便捷互动。操作按键（如轻触按键、触摸按键）用于用户设置雾化档位、定时时间、工作模式等，按键信号传输至主控芯片，主控芯片解析后执行相应操作。状态显示元件（如 LED 指示灯、数码管、小型 LCD 屏）实时反馈扩香机的工作状态，如电源接通状态（常亮指示灯）、当前雾化档位（不同颜色 LED 灯表示）、定时剩余时间（数码管数字显示）、电池电量（指示灯闪烁频率表示）等。例如，绿色 LED 灯亮表示低档位雾化，蓝色灯亮表示中档位，红色灯亮表示高档位；定时剩余 1 小时时，对应指示灯闪烁一次，直观易懂。​

环境感应功能

高端扩香机主板集成环境感应功能，能根据环境变化自动调节工作状态。通过温湿度传感器监测环境温度和湿度，当环境湿度较低（如冬季空调房）时，自动提高雾化量，在散发香气的同时增加空气湿度；当环境湿度较高时，适当降低雾化量，避免空间湿度过大。部分型号还配备空气质量传感器，检测空气中的异味或污染物浓度，当浓度超过设定阈值时，自动启动扩香机释放香气，改善空气质量；当空气质量良好时，进入间歇工作模式，节省精油。​

扩香机主板设计要点​

低功耗设计​

对于采用电池供电的便携扩香机，低功耗设计是主板设计的关键。选用低功耗的主控芯片（如 MSP430 系列、STM32L 系列单片机），其在休眠模式下的电流可低至几微安，大幅降低待机能耗。优化电路工作模式，在雾化停止的间歇期，控制非必要模块（如显示元件、部分传感器）进入休眠状态，仅保留定时器和按键检测电路工作，减少能量消耗。雾化驱动电路采用高效率的驱动芯片，降低雾化过程中的能量损耗，确保在相同电池容量下，扩香机具备更长的续航时间。​

防腐蚀与防潮设计​

扩香机工作环境中存在香薰精油和水汽，主板需具备良好的防腐蚀和防潮性能。选用防腐蚀的元器件，如采用镀金引脚的芯片和连接器，防止精油挥发物腐蚀引脚导致接触不良；PCB 板表面喷涂三防漆（如丙烯酸类、硅橡胶类），形成一层致密的保护膜，阻挡精油、水汽和灰尘侵入电路，避免电路短路或元件损坏。雾化片安装位置与主板电路区域做好隔离，可通过密封圈或挡板防止精油泄漏到主板上，延长主板的使用寿命。​

电磁兼容性设计​

超声波雾化片工作时会产生高频电磁辐射，可能对主板其他电路或周围电子设备造成干扰，因此电磁兼容性设计至关重要。在硬件层面，雾化驱动电路与主控芯片、传感器等敏感电路之间设置电磁屏蔽罩，减少电磁辐射的传播；电源输入端和雾化驱动电路输出端设置 LC 滤波电路，滤除高频干扰信号；PCB 板布线时，将雾化驱动电路的强电线路与其他弱电线路分开布局，避免交叉重叠，高频信号线尽量短且直，减少电磁辐射。在软件层面，采用软件滤波算法对传感器采集的信号进行处理，去除电磁干扰引起的噪声，确保数据采集的准确性。​

小型化与集成化设计​

扩香机通常体积小巧，主板需进行小型化和集成化设计。选用贴片式元器件，如 0402、0603 封装的电阻、电容，减少电路板占用空间；采用集成度高的芯片，将雾化驱动、电源管理、按键扫描等功能集成到单一芯片中，减少元件数量和电路板面积。优化 PCB 板布局，合理安排元件位置，缩短布线长度，提高空间利用率，同时保证散热通道畅通，避免元件过于密集导致散热不良（尤其是雾化驱动芯片等发热元件）。​

安全性设计​

主板的安全性设计主要体现在电气安全和使用安全两方面。电气安全方面，市电供电的扩香机需设计隔离电路，将高压市电与低压控制电路分开，防止用户触电；设置过流、过压、短路保护电路，当电路出现异常时，迅速切断电源，保护主板和用户安全。使用安全方面，主板需具备防干烧功能，通过液位传感器检测精油余量，当精油耗尽时，立即停止雾化片工作，避免雾化片干烧损坏，同时发出提示信号（如指示灯闪烁）提醒用户添加精油。对于儿童易接触的场景，设计童锁功能，通过长按按键激活，防止儿童误操作改变扩香机工作状态。​

扩香机主板组成元件​

主控芯片​

主控芯片是扩香机主板的核心控制单元，通常选用低功耗、高性能的微控制器（MCU），如 8 位 AVR 单片机、32 位 ARM Cortex-M0/M3 系列单片机。该芯片具备丰富的外设资源，包括定时器（用于生成雾化驱动信号、实现定时和间歇功能）、GPIO 接口（用于连接按键、指示灯、雾化驱动芯片等）、ADC 接口（用于采集传感器信号、电池电压等）、PWM 输出接口（用于调节雾化量）。主控芯片通过运行预设程序，接收用户指令，协调控制各功能模块（如雾化驱动、定时控制、显示输出）有序工作，实现雾化档位调节、定时、间歇工作等功能，同时具备低功耗特性，延长电池供电时间。​

雾化驱动芯片​

雾化驱动芯片负责将主控芯片输出的弱电控制信号转换为高频驱动信号，驱动雾化片工作。该芯片通常为专用的超声波雾化驱动芯片，能产生稳定的高频振荡信号（如 1.7MHz），并可通过 PWM 信号调节输出功率，实现雾化量的控制。驱动芯片具备过流、过温保护功能，当雾化片短路或工作温度过高时，自动关闭输出，保护芯片和雾化片。部分驱动芯片还集成了液位检测功能，通过检测雾化片的工作状态判断是否缺液，将信号反馈给主控芯片，实现防干烧保护。​

电源管理芯片​

电源管理芯片承担电源转换和电池管理的任务。对于市电供电的扩香机，AC-DC 转换芯片将 220V/110V 交流电转换为低压直流电（如 5V、12V），为其他电路模块供电，该芯片具备高效率、低纹波特性，并内置过压、过流保护。对于 USB 供电的扩香机，USB 转 DC 芯片将 5V USB 电压转换为稳定的工作电压。对于锂电池供电的扩香机，锂电池充电管理芯片（如 TP4056）实现对锂电池的恒流恒压充电和过充保护；低压差线性稳压器（LDO）将电池电压（通常为 3.7V）稳定转换为 3.3V，为主控芯片、传感器等低压模块供电，确保电压稳定。

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雾化片​

雾化片是实现精油雾化的关键元件，常见的有超声波雾化片和压缩式雾化片，扩香机中以超声波雾化片为主。超声波雾化片由压电陶瓷片和金属网组成，当施加高频电压时，压电陶瓷片产生高频振动，带动金属网振动，将接触到的精油雾化成微小雾滴。雾化片的尺寸和频率影响雾化量，常用的有 16mm、20mm 直径的雾化片，频率多为 1.7MHz，雾化量可根据功率调节，一般在 1-5ml/h 范围内。​

传感器

部分扩香机主板配备传感器以实现智能控制。温湿度传感器（如 DHT11、SHT30）用于检测环境温湿度，将数据传输至主控芯片，为自动调节雾化量提供依据；液位传感器（如红外液位传感器、电极式液位传感器）检测精油容器内的液位，当液位过低时，向主控芯片发送信号，触发防干烧保护；空气质量传感器（如 MQ-135）检测空气中的有害气体或异味浓度，帮助主控芯片判断是否需要启动扩香机改善空气质量。​

显示与交互元件​

显示元件用于展示扩香机的工作状态，如 LED 指示灯（通过不同颜色和闪烁方式表示电源、雾化档位、定时、缺液等状态）、数码管（显示定时剩余时间、雾化档位数字）、小型 OLED 显示屏（显示文字、图标和参数，如 “湿度：45%”“定时：2h”）。交互元件包括轻触按键（如启动 / 停止键、档位调节键、定时键）、触摸感应按键（提升外观美观度和操作便捷性），用于用户输入指令，按键与主控芯片的 GPIO 接口连接，当用户按下按键时，产生电平变化信号，主控芯片检测到信号后执行相应操作。​

其他元件​

电阻、电容、电感等无源元件用于电路的信号调理、滤波、振荡等，如高频陶瓷电容用于雾化驱动电路的滤波，确保高频信号稳定；电解电容用于电源滤波，减少电压纹波；电感用于电源电路的 EMI 抑制。二极管（如肖特基二极管）用于反向电压保护；三极管用于信号放大和开关控制；晶振为主控芯片提供稳定的时钟信号；连接器用于连接雾化片、传感器、电池、电源等外部设备；保险丝用于过流保护，防止电路短路时损坏元器件。这些元件相互配合，共同构成完整的扩香机主板电路系统。​

扩香机主板工作原理​

扩香机主板接通电源（市电、USB 或电池）后，首先进行初始化操作。主控芯片对各模块（如雾化驱动芯片、传感器、显示元件、电源管理模块）进行自检，确认各模块是否正常工作，读取初始参数（如默认雾化档位、剩余电量），完成后进入待机状态，等待用户操作指令。​

当用户按下启动按键，指令信号传输至主控芯片，主控芯片解析后，控制雾化驱动芯片启动工作。雾化驱动芯片产生高频振荡信号，驱动雾化片振动，开始对香薰精油进行雾化，产生的雾滴在风扇（部分型号配备）或自然对流作用下扩散到空气中。用户通过档位调节键选择雾化量，主控芯片根据按键信号调节输出至雾化驱动芯片的 PWM 信号占空比，改变雾化片的工作功率，实现低、中、高档位的切换，同时控制相应的指示灯亮起，反馈当前档位。​

设置定时功能时，用户按下定时键选择所需时间，主控芯片内的定时器开始倒计时，定时剩余时间通过显示元件展示。到达设定时间后，主控芯片控制雾化驱动芯片停止工作，扩香机进入待机状态。若选择间歇工作模式，主控芯片按照预设的 “工作 - 停止” 周期控制雾化片交替工作，如工作 30 秒后停止 30 秒，循环往复，直至定时结束或用户手动关闭。​

对于具备环境感应功能的扩香机，温湿度传感器实时采集环境数据，传输至主控芯片。主控芯片将实际湿度与预设湿度范围对比，若湿度低于下限，自动提高雾化档位；若湿度高于上限，降低雾化档位。空气质量传感器检测到异味浓度超标时，主控芯片启动雾化工作，待浓度降至正常范围后，进入间歇模式。​

液位传感器持续监测精油余量，当检测到缺液时，向主控芯片发送信号，主控芯片立即控制雾化驱动芯片停止工作，防止雾化片干烧，并控制缺液指示灯闪烁，提醒用户添加精油。​

电源管理方面，市电或 USB 供电时，电源管理芯片将输入电压转换为稳定的工作电压，为主板各模块供电；锂电池供电时，电源管理芯片实时监测电池电压，当电压低于设定阈值时，主控芯片控制低电量指示灯闪烁，提醒用户充电，电量过低时自动关机。充电过程中，充电管理芯片为锂电池充电，充满后自动停止，充满指示灯亮起。