一种电子烟功率控制电路及方法与流程

本发明涉及电路芯片，尤其涉及一种电子烟功率控制电路及方法。

背景技术：

1、电子烟良好的口感是电子烟产品的核心竞争力，通过精准有效控制雾化器的输出功率实现的。输出功率的波动和变化导致抽吸口感的不稳定，引起上述问题的原因：

2、(1)电池电量不足引起电池电压降低。

3、(2)吸烟过程中负载温度的剧烈变化引起阻值变化导致功率快速波动。

4、(3)产品一致性不能完全保证，产品之间负载阻值有区别，引起输出功率变化。

5、此外，输出功率还需要随使用者的吸烟力度而实时改变以提供不同的口感和烟雾量，更加真实模拟传统卷烟的吸烟感觉。

6、现有技术的方案如下：

7、a.恒rms电压方案：电路如图1所示，通过恒定rms电压输出来达到接近恒功率的目的。对负载进行电压采样uout，根据预设的urms，计算占空比d

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9、pwm发生电路根据占空比d产生驱动信号控制开关。在负载rl固定的条件下，输出的功率即

10、

11、此方案在实际生产中，无法保证负载的一致性，因而导致产品之间输出功率不同。其次实际使用中负载由于各种原因导致长期和短期的阻值变化，都会引起输出功率发生变化

12、b.恒功率方案：电路如图2所示，通过同时采样负载电压uout和电流iout，计算真实功率，与预设功率ptarget比较后得到pwm输出信号占空比。

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14、此方案中占空比计算需要用到双路adc，乘法器，除法器等，造成电路规模较大，提高了成本。且该电路只在触发吸烟的开始瞬间进行采样，一般一口烟可维持在2-5秒钟，因此在一口烟的过程中占空比不会发生改变，这就无法保证一口内功率维持不变。

15、综上所述：传统技术方案中恒rms电压方案，功率随负载变化，批量生产难以保证负载一致性，且在使用中当负载大小随温度变化时，功率也会发生变化。

16、恒功率方案，一口烟过程中功率可能变化，且电路结构较为复杂，降低了商业应用价值。

17、上述两个方案均无法实现功率动态可调的场景，如吸烟者在较高力度吸烟时有大烟雾量的需求，此时需要提高功率。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术的难以保障负载一直性；在使用中当负载大小随温度变化时，功率也会发生变化；电路结构较为复杂，成本高等技术问题，提出一种电子烟功率控制电路及方法。

2、本发明提供了一种电子烟功率控制电路，包括：pmos开关、电流采样电路、电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路分别采样pmos开关输出到负载的电流和电压信号，通过数据选择器mux连接到模数转换器adc；模数转换器adc将电流和电压分别转换成数字信号输出至累加器；累加器将功率相关运算结果发送至pwm生成电路；计算得到的目标功率值ptarget发送至pwm生成电路；pwm生成电路输出pwm信号驱动pmos开关栅极控制外部负载加热。

3、其中，所述电子烟功率控制电路进一步包括：保护电路，用于监控pmos功率输出的故障报警，包括过温保护，过流保护以及短路保护。

4、其中，所述电子烟功率控制电路进一步包括led控制模块，所述led控制模块的根据气流检测结果以及保护电路输出的报警信号驱动led提示用户当前状态。

5、本发明另外提供一种电子烟功率控制方法，输入1的电容和气流检测模块内部电路组成振荡器，其谐振频率f随当前吸烟力度增大而增大，当f大于吸烟阈值频率fth，判断为吸烟。功率基准值pbase是吸烟阈值频率fth设置的基准输出功率，则实时的目标功率ptarget和输入谐振频率成如下关系

6、

7、其中，a是内部可调的参数，用于调整输出功率变化的灵敏度。

8、当吸烟行为被识别，每个pwm周期的起始瞬间，电流采样电路和电压采样电路分别对电流和电压进行同步采样分时转换的方式复用adc，得到数字量化的负载电压uout和电流iout。

9、瞬时最大功率pout＝uout×iout通过累加器计算得到。

10、pwm生成电路直接复用累加器，通过累加pout和ptarget比较，即将每次计算出来的pout累加和ptarget×pwm的周期进行比较，得到pwm输出。

11、其中，通过设置参数a来改变芯片工作模式，a＝0芯片恒功率输出，a>0功率输出和吸烟力度成正比例。

12、本发明有以下优点：通过对电子烟的实际输出电压和电流进行高频次的采样和实时计算，能够实现电子烟输出功率的稳定输出，同时可以根据使用者的吸烟力度快速调整输出功率，真实模拟传统卷烟的吸烟效果；电路结构简单，并且有效降低成本。

技术特征：

1.一种电子烟功率控制电路，包括：pmos开关、电流采样电路、电压采样电路，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的电子烟功率控制电路，其特征在于，所述电子烟功率控制电路进一步包括：保护电路，用于监控pmos功率输出的故障报警，包括过温保护，过流保护以及短路保护。

3.根据权利要求1或2所述的电子烟功率控制电路，其特征在于，所述电子烟功率控制电路进一步包括led控制模块，所述led控制模块的根据气流检测结果以及保护电路输出的报警信号驱动led提示用户当前状态。

4.一种电子烟功率控制方法，其特征在于，输入1的电容和气流检测模块内部电路组成振荡器，其谐振频率f随当前吸烟力度增大而增大，当f大于吸烟阈值频率fth，判断为吸烟；功率基准值pbase是吸烟阈值频率fth设置的基准输出功率，则实时的目标功率ptarget和输入谐振频率成如下关系

5.根据权利要求4所述的一种电子烟功率控制方法，其特征在于，通过设置参数a来改变芯片工作模式，a＝0芯片恒功率输出，a>0功率输出和吸烟力度成正比例。

技术总结
本发明公开了一种电子烟功率控制电路。包括：PMOS开关、电流采样电路、电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路分别采样PMOS开关输出到负载的电流和电压信号，通过数据选择器MUX连接到模数转换器ADC；模数转换器ADC将电流和电压分别转换成数字信号输出至累加器；累加器将功率相关运算结果发送至PWM生成电路；计算得到的目标功率值P<subgt;target</subgt;发送至PWM生成电路；PWM生成电路输出PWM信号驱动PMOS开关栅极控制外部负载加热。

技术研发人员：王宁,朱潇挺
受保护的技术使用者：上海矽飞士微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31