雾化装置及其带IO口失效保护的加热电路的制作方法

雾化装置及其带io口失效保护的加热电路
技术领域
1.本实用新型涉及雾化设备领域，尤其涉及一种雾化装置及其带io口失效保护的加热电路。


背景技术：

2.现有一种雾化装置的加热电路是通过mcu的io口直接驱动mosfet来控制加热负载(发热体)进行加热。当io口失效时，io口的状态可能维持在某一状态：高电平、低电平或高阻态。如mcu死机会导致io口保持在高电平或低电平状态，或者静电可能导致io口对地或对电源短路以至于io口保持在高电平或低电平状态。此时控制加热的mosfet可能会一直导通，无法关闭，导致加热失控，存在安全风险。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的mcu的io口失效时会导致加热失控的缺陷，提供一种雾化装置及其带io口失效保护的加热电路。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带io口失效保护的加热电路，包括mcu和发热体，还包括：第一驱动电路、第二驱动电路、rc电路；而且，
5.在pwm周期的第一时段内，所述mcu通过其相应io口控制所述第一驱动电路使电池电源为所述rc电路充电；在pwm周期的第二时段内，在所述rc电路的电压高于预设值时，所述mcu通过其相应io口控制所述第二驱动电路使电池电源为所述发热体供电。
6.优选地，所述第二驱动电路包括第一nmos管、pmos管、开关器件、第一电阻，其中，所述开关器件的控制端连接所述rc电路的第一端，所述开关器件的第一端连接所述pmos管的栅极和所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端及所述pmos管的源极接所述电池电源，所述pmos管的漏极连接所述发热体的第一端，所述发热体的第二端连接所述第一nmos管的漏极，所述第一nmos管的源极接地，所述开关器件的第二端连接所述mcu的第二io口，所述第一nmos管的栅极连接所述mcu的第三io口。
7.优选地，所述开关器件包括第一三极管和第二电阻，其中，所述第一三极管的基极通过所述第二电阻连接所述rc电路的第一端，所述第一三极管的集电极分别连接所述pmos管的栅极和所述第一电阻的第一端，所述第一三极管的发射极连接所述mcu的第二io口。
8.优选地，所述开关器件包括第二nmos管，且所述第二nmos管的栅极连接所述rc电路的第一端，所述第二nmos管的漏极分别连接所述pmos管的栅极和所述第一电阻的第一端，所述第二nmos管的源极连接所述mcu的第二io口。
9.优选地，所述第一驱动电路包括第二三极管、第三电阻、防反器件，且所述第二三极管的集电极连接所述电池电源，所述第二三极管的发射极通过所述第三电阻连接所述发热体的第一端，所述发热体的第二端连接所述防反器件的输入端，所述防反器件的输出端连接所述rc电路的第一端，所述rc电路的第二端接地，所述第二三极管的基极连接所述mcu的第一io口。
10.优选地，所述防反器件为二极管，且所述二极管的正极连接所述发热体的第二端，所述二极管的负极连接所述rc电路的第一端。
11.优选地，所述防反器件包括第三三极管和第四电阻，所述发热体的第二端分别连接所述第三三极管的集电极和所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极连接所述rc电路的第一端。
12.优选地，所述第一驱动电路包括第四三极管，且所述第四三极管的集电极连接所述电池电源，所述第四三极管的发射极连接所述rc电路的第一端，所述rc电路的第二端接地，所述第四三极管的基极连接所述mcu的第一io口。
13.本实用新型还构造一种雾化装置，其特征在于，包括以上任一项所述的带io口失效保护的加热电路。
14.本实用新型所提供的技术方案，mcu采用pwm驱动方式实现发热体的加热控制，而且，只有在各io口按照预设的pwm逻辑输出相应电平时才能实现发热体的加热控制，一旦io口失效，无论io口保持在什么状态都不能实现加热控制，具体地：假如mcu通过其相应io口一直控制第一驱动电路维持第一状态，此时，电池电源一直为rc电路充电，发热体自然是不能正常工作；假如mcu通过其相应io口一直控制第二驱动电路维持第二状态，但随着rc电路的放电，rc电路上的电压将会低于预设值，所以此时，发热体也将不能正常工作。因此，该技术方案可实现mcu的io口失效保护功能，而且，通过调整pwm周期内第一时段和第二时段的占比，可达到功率调节的目的。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
16.图1是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例一的电路图；
17.图2是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例二的电路图；
18.图3是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例三的电路图；
19.图4是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例四的电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.针对现有技术中存在的因mcu的io口失效而导致发热体的加热失控，本实用新型构造一种带io口失效保护的加热电路，该加热电路包括mcu、发热体、第一驱动电路、第二驱动电路和rc电路，而且，mcu用于在pwm周期的第一时段内，通过其相应io口控制第一驱动电路使电池电源为rc电路充电；在pwm周期的第二时段内，在rc电路的电压高于预设值时，通过其相应io口控制第二驱动电路使电池电源为发热体供电。应理解，pwm周期等于第一时段
与第二时段之和。
22.在该实施例中，mcu采用pwm驱动方式实现发热体的加热控制，而且，只有在各io口按照预设的pwm逻辑输出相应的高低电平时才能实现发热体的加热控制，一旦io口失效，无论io口保持在什么状态都不能实现加热控制，具体包括：假如mcu通过其相应io口一直控制第一驱动电路维持第一状态，此时，电池电源一直为rc电路充电，发热体自然是不能正常工作；假如mcu通过其相应io口一直控制第二驱动电路维持第二状态，但随着rc电路的放电，rc电路上的电压将会低于预设值，所以此时，发热体也将不能正常工作。因此，该实施例的技术方案可实现mcu的io口失效保护功能，而且，通过调整pwm周期内第一时段和第二时段的占比，可达到功率调节的目的。
23.图1是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例一的电路图，该实施例的加热电路包括mcu u1、发热体h1、第一驱动电路、第二驱动电路和rc电路。其中，
24.第二驱动电路包括nmos管q4、pmos管q1、三极管q5、电阻r2和电阻r4，其中，三极管q5的基极通过电阻r4连接rc电路，三极管q5的集电极连接pmos管q1的栅极和电阻r2的第一端，电阻r2的第二端及pmos管q1的源极接电池电源(bat)，pmos管q1的漏极连接发热体h1的第一端，发热体h1的第二端连接nmos管q4的漏极，nmos管q4的源极接地，三极管q5的发射极连接mcu u1的第二io口(pmos)，nmos管q4的栅极连接mcu u1的第三io口(nmos)。在一个实施方式中，所述发热体为一电阻。
25.rc电路包括电容c1和电阻r5，而且，电阻r4连接在电容c1的第一端与电阻r5的第一端之间，电容c1的第二端和电阻r5的第二端分别接地。当然，在其它实施例中，也可将电容c1与电阻r5并联，且电阻r4连接在电容c1与电阻r5并联后的第一端，电容c1与电阻r5并联后的第二端接地。
26.第一驱动电路包括三极管q2、电阻r1、由三极管q3和电阻r3组成的防反器件，其中，三极管q2的集电极连接电池电源(bat)，三极管q2的发射极通过电阻r1连接发热体h1的第一端，发热体h1的第二端连接电阻r3的第一端及三极管q3的集电极，电阻r3的第二端连接三极管q3的基极，三极管q3的发射极连接rc电路的第一端，即，电容c1的第一端，三极管q2的基极连接mcu u1的第一io口(isen)。
27.下面说明该实施例的加热电路的工作原理：
28.在一个pwm周期内的第一时段内：mcu u1的第一io口(isen)会输出高电平，以使三极管q2打开，同时，mcu u1的第三io口(nmos)输出低电平，以使nmos管q4关断；mcu u1的第二io口(pmos)会输出高电平，三极管q5由于发射极电压大于基极电压而关断，此时，电阻r2无电流流过，进而使得pmos管q1由于其栅极电压等于源极电压而关断。所以，在第一时段内，仅三极管q2、q3导通，电池电源的电流经由三极管q2、电阻r1、发热体h1、三极管q3给电容c1充电。而且，由于电阻r1(阻值较大，起限流作用)的存在，流经发热体h1的电流很小，发热体h1的发热功率微弱，温升可忽略不计，没有安全隐患。另外，因三极管q2的基极电压为mcu u1的第一io口(isen)的高电平电压，即mcu u1电源电压，由于三极管基极电压的钳位作用，三极管q2的发射极电压略小于isen电压，即略小于mcu u1 io口高电平电压，从而电容c1充满电后的电压略小于第二io口(pmos)的高电平电压，只要mcu u1的第二io口(pmos)为高电平，即使c1充满电三极管q5也无法导通。
29.在一个pwm周期内的第二时段内：电容c1在前一时段充满了电，而且此时，mcu u1
的第一io口(isen)开始输出低电平，使三极管q2关闭，同时，mcu u1的第三io口(nmos)开始输出高电平，使nmos管q4打开；mcu u1的第二io口(pmos)开始输出低电平，因为此时电容c1已充满电，电容c1会通过电阻r4放电，且放电电压高于三极管的发射极电压，三极管q5导通，从而把pmos管q1的栅极拉为低电平，pmos管q1开始导通。所以，在第二时段内，pmos管q1和nmos管q4都导通，电池电源的电流经pmos管q1、发热体h1、nmos管q4到gnd，发热体h1正常工作。
30.下面说明mcu u1的几个io的失效情况：
31.1.若mcu u1的第三io口(nmos)一直维持在高电平，则nmos管q4持续导通，发热体h1的负极对地短路，当三极管q2打开时，电池电源的电流不会通过三极管q2、电阻r1、发热体h1、三极管q3对电容c1进行充电，而是经过三极管q2、电阻r1、发热体h1、nmos管q4进入gnd，电容c1由于无法充电则会保持在低电平，即，三极管q5的基极保持低电平，三极管q5无法打开，pmos管q1由于其栅极电压等于源极电压也将无法打开，发热体h1仅在三极管q2导通时维持较小的电流，发热功率微弱，温升可忽略不计，没有安全隐患。
32.2.若mcu u1的第三io口(nmos)一直维持在低电平，则nmos管q4关断，发热体h1仅在三极管q2导通时流过较小的电流，其它时刻无电流流过，因此也无法实现正常加热。
33.3.若mcu u1的第三io口(nmos)一直维持在高阻态，则nmos管q4的栅极电压由于被电阻r6拉低，nmos管q4关断，发热体h1同样无法实现正常加热。
34.4.若mcu u1的第二io口(pmos)一直维持在高电平，则三极管q5无法打开，pmos管q1由于其栅极电压等于源极电压也将无法打开，发热体h1仅在三极管q2导通时流过较小的电流，其它时刻无电流流过，因此也无法实现正常加热。
35.5.若mcu u1的第二io口(pmos)一直维持在低电平，电容c1无法进行充电，则会保持在低电平，三极管q5无法打开，pmos管q1也将无法打开，发热体h1不能正常工作。
36.6.若mcu u1的第二io口(pmos)一直维持在高阻态，则三极管q5无法打开，pmos管q1也将无法打开，发热体h1不能正常工作。
37.7.若mcu u1的第一io口(isen)一直维持在高电平，则不会影响发热体h1的正常工作。
38.8.若mcu u1的第一io口(isen)一直维持在低电平，则三极管q2无法打开，电容c1无法进行充电，则会保持在低电平，三极管q5无法打开，pmos管q1也将无法打开，发热体h1不能正常工作。
39.9.若mcu u1的第一io口(isen)一直维持在高阻状态，则三极管q2无法打开，电容c1无法进行充电，则会保持在低电平，三极管q5无法打开，pmos管q1也将无法打开，发热体h1不能正常工作。
40.综上，mcu u1的io口只有按照设定pwm逻辑输出高低电平时才能实现加热控制，一旦io口失效，无论io口保持在什么状态都不能加热，因此，可起到失效保护的作用。
41.图2是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例二的电路图，该实施例的加热电路相比图1所示的实施例，所不同的仅是：防反器件为二极管d1，而且，二极管d1的正极连接发热体h1的第二端，二极管d1的负极连接电容c1的第一端。其它相同的部分在此不做赘述，而且，应理解，该实施例的加热电路的工作原理及io口失效保护的原理与上述实施例类似，也不做赘述。
42.图3是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例三的电路图，该实施例的加热电路相比图1所示的实施例，所不同的仅是：三极管q5和电阻r4由nmos管q5替换，而且，该nmos管q5的栅极连接rc电路的第一端(相并联的电阻r5和电容c1的第一端)，nmos管q5的漏极分别连接pmos管q1的栅极和电阻r2的第一端，nmos管q5的源极连接mcu u1的第二io口(pmos)，而且，nmos管q5的栅极开启电压需小于电容c1充电后的电压，且需要调整电阻r5的大小使电容c1能持续放电，以使nmos管q5的栅极电压能在一个pwm周期内导通。其它相同的部分在此不做赘述，而且，应理解，该实施例的加热电路的工作原理及io口失效保护的原理与上述实施例类似，也不做赘述。
43.图4是本实用新型带io口失效保护的加热电路实施例四的电路图，该实施例的加热电路相比图1所示的实施例，所不同的仅是：省去了电阻r1、防反器件，而且，三极管q2的发射极直接连接发热体h1的第一端，电容c1的第一端与发热体h1的第一端相连，而不是与第二端相连。其它相同的部分在此不做赘述。该实施例的加热电路在工作时，在pwm周期的第一时段：三极管q2打开，nmos管q4及pmos管q1关断，电池电源的电流经三极管q2后直接为电容c1充电，而不会流过发热体h1，这样，在第一时段内，发热体不再会维持较小的电流了；在pwm周期的第二时段：工作工程与前述实施例相同不再赘述。
44.本实用新型还构造一种雾化装置，该雾化装置包括电池电源、加热电路，该加热电路的结构可参照前文所述。
45.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。