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电子烟系统电路设计详解 —电路图天天读(147)

作者:dolphin时间:2017-04-10

  你的香烟,我的石油,注定我们不能相爱。我们都知道吸烟有害健康,但我们都是一只脚踩在泥潭,无法自拔依旧渴望健康。在戒烟意识逐渐加强的年代,电子烟凭借高性能、高品质和高市场竞争力在各种香烟替代品中脱颖而出,带来巨大的经济效益,减少了二手烟给身边的人所带来的危害。

  一、 系统设计

  电子烟由主控芯片CSU8RP3125、电池、 按键、LED呼吸灯、雾化器组成(见下图)。

  

  二、 详细设计

  短路保护

  采用芯片本身的低电压复位功能来实现电子烟的短路保护,把芯片的LVR设定在2.4V,当负载端短路时,芯片的VDD脚瞬间被拉低到2.4V以下,芯片复位,NMOS。管的控制脚回到上电复位的状态,即为低电平切断NMOS来保护MOS管。

  过充保护

  由于电池直接连到芯片的VDD上,通过把芯片内部基准电压作为输入,用VDD来作参考,因为内部基准电压是固定的,所以只要 VDD上的电压有变化时,采到的AD值也会有相应的变化,利用AD值来反算出电池端的电压,当芯片检测到电池电压高于4.2V时,让NMOS的控制脚输出低电平关断NMOS来切断充电端与电池之间的充电回路,防止电池过充。CSU8RP3215芯片采用内部基准,测量电池电压,除了省去了外部参考源, 同时也节省了分压电阻。

  电路特性: 1、恒压充电最高电压4.2V 2、充电电流为405mA。 3、也可以调整充电电流,调整第2管脚到地的电阻,计算公式为:ICH = 1216V / RISET 其中,ICH表示充电电流,单位为安培 RISET表示ISET管脚到地的电阻,单位为欧姆 例如,如果需要405mA的充电电流,可按下面的公式计算:RISET = 1216V/0.405A = 3kΩ 为了保证良好的稳定性和温度特性,RISET建议使用精度为1%的金属膜电阻。通过测量ISET管脚的电压可以检测充电电流。充电电流可以用下面的公式计算: ICH = (VISET / RISET) × 1000。

  

  低电压报警

  利用2.2小节同样的ADC检测方式来检测VDD电压(即电池电压),当电池电压低于3.2V时,让NMOS管控制脚输出低电平来关掉NMOS并且通过控制PWM的输出来驱动LED呼吸灯来提醒用户电池电压过低。

  雾化过流保护

  通过外部的AD通道来检测NMOS管到地的压降来换算出流过雾化器的电流,一旦检测到雾化电流过大时,芯片会把NMOS管的控制脚置低来关断NMOS管,防止雾化过流。CSU8RP3125的AD检测小信号精准,可电子烟产品的可靠性。

  呼吸灯的控制

  利用芯片本身的PWM输出功能,LED灯从灭到最亮的过程中,PWM周期固定的情况下,PWM从低电平开始,每3ms递增一个正宽频,一直到PWM输出为高电平。相反,LED从最亮到灭的过程中,PWM从高电平开始,每6ms递增一个负宽频,一直到PWM输出低电平为止,实现呼吸灯的控制。当电池电压欠压时,呼吸灯的渐变速度时间会变为正常工作的1/3,以此提醒用户需要及时充电。

  目前,电子烟主要针对的是欧美市场,而本次设计选用的芯海CSU8RP3125芯片的ESD(芯片级)HBM模型为8KV,工作温度范围-40~85℃。经测试芯片高速PWM稳定,ADC采样效果好,温漂小,性能可靠。该型号芯片为MSOP-8封装,有利于PCB面积缩减,非常适合电子烟的开发。


关键词: 过充保护 电子烟 MCU

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