一种可编程控制输出电压大小的芯片的制作方法

本实用新型涉及一种应用于微孔雾化器中可编程控制输出电压大小的芯片。

背景技术：

随着便携雾化器的发展，微孔雾化器的市场份额越来越大。与此同时，雾化器的模块化设计以及小型化设计的呼声也越来越高。目前，市面上微孔雾化器的设计方案，普遍做法是先对电池电压进行初级升压，之后再进行二次驱动，把电压转换为峰值为60V-90V作用于微孔雾化片，从而实现雾化效果。由于电压从初级升压到二次驱动，涉及的电路元件比较多，而且这些元件无法实现模块，存在散乱和庞杂的缺陷。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种雾化速率可调，及模块化和小型化的可编程控制输出电压大小的芯片。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种可编程控制输出电压大小的芯片，其特征在于，包括芯片载体、在芯片载体上设有的主控逻辑模块、与主控逻辑模块连接的DC/DC转换器，及分别与主控逻辑模块连接的升压电路、电流反馈和电压反馈。DC/DC转换器与电池连接，升压电路上连接的升压电感，DC/DC转换器与升压电感连接；所述的电流反馈与升压电路连接，电压反馈与升压电路连接。

在一些实施方式中，升压电路包括与主控逻辑模块连接的功率开关管和反相器，及与反相器连接的整流管。电流反馈包括与主控逻辑模块连接的电流取样放大器，及与电流取样放大器连接的电流取样电阻。电压反馈包括电压反馈电阻。升压电感包括与电池连接的外部储能电感，及分别电池和芯片载体连接的滤波电容。

本实用新型的有益效果是具有模块化和小型化的效果。由于将初级升压电路与主控制器集合在一起，外围只需要添加很少的元件即可实现初级升压功能，即芯片载体上设置有主控逻辑模块，而且在芯片载体和外接有一个电感(L1)、两个电容(C1、C2)，即可实现雾化器电路中初级升压的功能。芯片载体内部集成部分由功率开关管(NMOS Q1)，整流管(NMOS Q2)，反相器(N1)，电流取样电阻(R1)，电流取样放大器(N2)，电压反馈电阻(R3、R4)组成；外接有外部储能电感(L1),滤波电容(C1，C2)组成一个完整的开关直流升压电路。同时，该方案可通过软件配置设定初级升压的大小从而软件控制雾化功率，提升产品性能。可直接通过软件设定输出电压从而调节雾化速率，及电路的集成设计使得电路变得简化，线路板面积并且该芯片在过压保护的基础上还具有过流保护功能，实现雾化速率可调，及模块化和小型化的

附图说明

图1为本实用新型的方框原理图；

图2为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示，一种可编程控制输出电压大小的芯片，包括芯片载体、在芯片载体上设有的主控逻辑模块、与主控逻辑模块连接的DC/DC转换器，及分别与主控逻辑模块连接的升压电路、电流反馈和电压反馈。DC/DC转换器与电池连接，升压电路上连接的升压电感，DC/DC转换器与升压电感连接，电流反馈与升压电路连接，电压反馈与升压电路连接。升压电路包括与主控逻辑模块连接的功率开关管和反相器，及与反相器连接的整流管。电流反馈包括与主控逻辑模块连接的电流取样放大器，及与电流取样放大器连接的电流取样电阻。电压反馈包括电压反馈电阻。升压电感包括与电池连接的外部储能电感，及分别电池和芯片载体连接的滤波电容。

连接方式如下，芯片载体和外接的一个电感(L1)、两个电容(C1、C2)，即可实现雾化器电路中初级升压的功能。芯片载体内部集成部分由功率开关管(NMOS Q1)，整流管(NMOS Q2)，反相器(N1)，电流取样电阻(R1)，电流取样放大器(N2)，电压反馈电阻(R3、R4)组成；外接有外部储能电感(L1),滤波电容(C1，C2)组成一个完整的开关直流升压电路。外部储能电感L1的第一端与电池的输出正极连接，同时连接输入滤波电容C2的一端；能电感L1另一端通过芯片载体的外部引脚VIN与NMOS管Q1的漏极、NMOS管Q2的漏极连接。C2的另一端接地。整流管(NMOS Q2)的栅极连接主控逻辑模块的PWM输出脚，同时通过一个反相器N1连接到Q1的栅极，也即Q1，Q2的栅极电平处于相反状态；Q2的源极连接外部引脚VOUT作为输出，与此同时，在VOUT外部，连接一个输出滤波电容C1到地。电流取样电阻R1的第一端连接Q1的源极，另一端通过外部引脚VSS连接到地。放大器N2的1、2脚分别连接R1的1、2脚；N2将R1两端的压差放大后通过第3脚输出到内部逻辑控制模块的AD2脚。R2的第1脚连接Q1的栅极，第2脚连接地，起到下拉的作用；也即Q1的栅极的默认状态为低电平。电压采样电阻R3的第1脚连接输出引脚VOUT，第2脚连接R4的第1脚；R4第2脚通过内部引脚VSS连接到地。R3、R4的连接点FB，作为输出电压反馈点，连接到内部逻辑控制模块的AD2引脚。

升压原理：1.充电过程：在充电过程中，开关闭合(Q1导通)，这时，输入电压流过电感L1。Q2关闭，防止电容C1通过Q1对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存能量。2.放电过程：当开关断开(Q1截止，Q2导通)，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过Q2放电，即电感开始给电容C1充电，电容两端电压升高，此时电压高于输入电压，升压完毕。

调压原理：1.该方案可以通过对内部逻辑模块编程，设定目标输出电压V(target)。而VOUT的输出电压可以通过PWM的占空比进行调整。2.当PWM引脚以一个固定的频率输出特定占空比的波形时，VOUT的输出电压比输入电压VIN高；此时通过反馈点FB可以采集到输出电压V(OUT)＝V(FB)*(R3+R4)/R4。通过逻辑编程，对输出电压V(OUT)与目标电压V(target)进行对比。如果V(OUT)<V(target),则加大PWM输出的占空比，此时输出电压会增大；如果V(OUT)>V(target),则减小PWM输出的占空比，此时输出电压会减小；内部逻辑模块通过不断地对比输出电压和目标电压，然后调节占空比，最终会形成一个动态平衡，使得V(OUT)＝V(target)。

过流保护原理：1.为避免升压过程中，电流过大而损坏芯片，需要实时监测升压时的电流，如果电流过大，及时减小占空比或关断升压电路，保护芯片。2.在Q1打开时，输入电压通过Q1、R1流到地，此时监控R1两端的电压V(R1)则可算出通过Q1的电流I(load)＝V(R1)/R1；由于R1会选择一个小阻值电阻，其两端电压也会比较小，需要通过放大器件N2对电压进行放大后才能准确地被内部逻辑进行检测。内部逻辑模块检测到电压之后，通过运算可以得出实际的电流I(load)，并将其与Q1的承受电流I(max)进行对比。如果I(load)≥I(max)则需要调小功率或者关断，保护芯片。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。