電子煙系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)詳解

你的香煙，我的石油，注定我們不能相愛。我們都知道吸煙有害健康，但我們都是一只腳踩在泥潭，無法自拔依舊渴望健康。在戒煙意識逐漸加強(qiáng)的年代，電子煙憑借高性能、高品質(zhì)和高市場競爭力在各種香煙替代品中脫穎而出，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，減少了二手煙給身邊的人所帶來的危害。

一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子煙由主控芯片CSU8RP3125、電池、 按鍵、LED呼吸燈、霧化器組成(見下圖)。

二、 詳細(xì)設(shè)計(jì)

短路保護(hù)

采用芯片本身的低電壓復(fù)位功能來實(shí)現(xiàn)電子煙的短路保護(hù)，把芯片的LVR設(shè)定在2.4V，當(dāng)負(fù)載端短路時(shí)，芯片的VDD腳瞬間被拉低到2.4V以下，芯片復(fù)位，NMOS。管的控制腳回到上電復(fù)位的狀態(tài)，即為低電平切斷NMOS來保護(hù)MOS管。

過充保護(hù)

由于電池直接連到芯片的VDD上，通過把芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電壓作為輸入，用VDD來作參考，因?yàn)閮?nèi)部基準(zhǔn)電壓是固定的，所以只要 VDD上的電壓有變化時(shí)，采到的AD值也會有相應(yīng)的變化，利用AD值來反算出電池端的電壓，當(dāng)芯片檢測到電池電壓高于4.2V時(shí)，讓NMOS的控制腳輸出低電平關(guān)斷NMOS來切斷充電端與電池之間的充電回路，防止電池過充。CSU8RP3215芯片采用內(nèi)部基準(zhǔn)，測量電池電壓，除了省去了外部參考源， 同時(shí)也節(jié)省了分壓電阻。

電路特性： 1、恒壓充電最高電壓4.2V 2、充電電流為405mA。 3、也可以調(diào)整充電電流，調(diào)整第2管腳到地的電阻，計(jì)算公式為：ICH = 1216V / RISET 其中，ICH表示充電電流，單位為安培 RISET表示ISET管腳到地的電阻，單位為歐姆 例如，如果需要405mA的充電電流，可按下面的公式計(jì)算：RISET = 1216V/0.405A = 3kΩ 為了保證良好的穩(wěn)定性和溫度特性，RISET建議使用精度為1%的金屬膜電阻。通過測量ISET管腳的電壓可以檢測充電電流。充電電流可以用下面的公式計(jì)算： ICH = (VISET / RISET) × 1000。

低電壓報(bào)警

利用2.2小節(jié)同樣的ADC檢測方式來檢測VDD電壓(即電池電壓)，當(dāng)電池電壓低于3.2V時(shí)，讓NMOS管控制腳輸出低電平來關(guān)掉NMOS并且通過控制PWM的輸出來驅(qū)動LED呼吸燈來提醒用戶電池電壓過低。

霧化過流保護(hù)

通過外部的AD通道來檢測NMOS管到地的壓降來換算出流過霧化器的電流，一旦檢測到霧化電流過大時(shí)，芯片會把NMOS管的控制腳置低來關(guān)斷NMOS管，防止霧化過流。CSU8RP3125的AD檢測小信號精準(zhǔn)，可電子煙產(chǎn)品的可靠性。

呼吸燈的控制

利用芯片本身的PWM輸出功能，LED燈從滅到最亮的過程中，PWM周期固定的情況下，PWM從低電平開始，每3ms遞增一個(gè)正寬頻，一直到PWM輸出為高電平。相反，LED從最亮到滅的過程中，PWM從高電平開始，每6ms遞增一個(gè)負(fù)寬頻，一直到PWM輸出低電平為止，實(shí)現(xiàn)呼吸燈的控制。當(dāng)電池電壓欠壓時(shí)，呼吸燈的漸變速度時(shí)間會變?yōu)檎９ぷ鞯?/3，以此提醒用戶需要及時(shí)充電。

目前，電子煙主要針對的是歐美市場，而本次設(shè)計(jì)選用的芯海CSU8RP3125芯片的ESD(芯片級)HBM模型為8KV，工作溫度范圍-40~85℃。經(jīng)測試芯片高速PWM穩(wěn)定，ADC采樣效果好，溫漂小，性能可靠。該型號芯片為MSOP-8封裝，有利于PCB面積縮減，非常適合電子煙的開發(fā)。