CN102793276B - 电子烟芯片及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子烟芯片，用于在采用电容式咪头的电子烟中根据电容式咪头的电容变化控制电子烟的打开与关闭，包括相互连接的咪头电容值检测模块以及发热丝驱动电路，所述咪头电容值检测模块用于检测所述电容式咪头的电容值，并将所述电容式咪头的电容值转化为比较信号与吸烟阈值进行比较，根据比较结果控制所述发热丝驱动电路的打开与关闭。本发明中的电子烟芯片有效的提高了电子烟芯片的灵敏度及可靠性，使电子烟能够在很小的吸力下也能产生烟雾，且不会发生误触发吸烟的现象，可有效解决现有的电子烟芯片因长时间连续的误触发吸烟动作导致的电子烟过度发热、烫化电子烟塑料外壳、缩短电子烟的寿命、良品率低等一系列问题。

Description

电子烟芯片及电子烟

技术领域

本发明涉及吸烟者用品，特别是涉及一种电子烟芯片，还涉及一种电子烟。

背景技术

一次性电子烟因价格低廉、使用方便而备受广大吸烟消费者所欢迎。目前一次性电子烟普遍采用开关式咪头去检测吸烟动作，当有吸烟动作时，在负气压的作用下，开关式咪头的正负极闭合，控制电路检测到咪头正负极闭合后，开始驱动发热丝发热产生烟雾，从而实现有吸烟动作就能自动产生烟雾的效果。

为了提高灵敏度，即在很小的吸力下就能驱动发热丝发热产生烟雾，需要把开关式咪头的正负极靠得很近。但是这会带来另外一个问题，即在微小的震动下，也能使开关式咪头的正负极闭合，从而误触发吸烟。长时间连续的误触发吸烟动作会导致电子烟过度发热，烫化电子烟塑料外壳，且白白放掉电池的电，缩短电子烟的寿命。

另一方面，由于生产开关式咪头时，膜片与固定极板之间的距离很难精确控制，导致传统的一次性电子烟产品灵敏度过低很难吸动。

因此传统的电子烟可靠性较低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的电子烟芯片可靠性低的问题，提供一种可靠性较高且吸烟灵敏度较高的电子烟芯片，进而提供一种具有此电子烟芯片的电子烟。

一种电子烟芯片，用于在采用电容式咪头的电子烟中根据电容式咪头的电容变化控制电子烟的打开与关闭，包括相互连接的咪头电容值检测模块以及发热丝驱动电路，所述咪头电容值检测模块用于检测所述电容式咪头的电容值，并将所述电容式咪头的电容值转化为比较信号与吸烟阈值进行比较，根据比较结果控制所述发热丝驱动电路的打开与关闭。

在其中一个实施例中，还包括过流保护电路，所述过流保护电路与所述发热丝驱动电路连接，用于防止发热丝驱动电路过载。

在其中一个实施例中，所述咪头电容值检测模块包括松弛振荡器、基准时钟电路、数字计数器和数字比较器，所述松弛振荡器用于输出振荡时钟信号，所述振荡时钟信号的频率随所述电容式咪头的电容值的变化而变化；所述基准时钟电路用于提供基准时钟；所述数字计数器连接松弛振荡器、基准时钟电路和数字比较器，用于接收松弛振荡器产生的振荡时钟信号，根据所述振荡时钟信号的频率产生计数值，所述计数值为所述比较信号；所述数字比较器用于将所述计数值与吸烟阈值进行比较，当所述计数值小于吸烟阈值时，所述数字比较器向所述发热丝驱动电路输出打开信号；当所述计数值大于或等于吸烟阈值时，所述数字比较器向所述发热丝驱动电路输出关闭信号。

在其中一个实施例中，还包括参考电压源电路和稳压电源电路，所述稳压电源电路分别与参考电压源电路、松弛振荡器及基准时钟电路连接，用于向所述松弛振荡器和基准时钟电路提供稳定的工作电压。

在其中一个实施例中，所述基准时钟电路是基准时钟松弛振荡器。

在其中一个实施例中，所述电子烟芯片还包括PWM发生器，所述PWM发生器连接所述基准时钟电路和数字比较器，产生用于驱动发光二极管导通的脉冲宽度调制信号，使所述发光二极管模拟吸烟过程中的渐明渐暗的效果。

在其中一个实施例中，还包括预设有数值Nx的自适应灵敏度发生电路，所述自适应灵敏度发生电路连接所述数字计数器和数字比较器，接收所述计数值，并将所述计数值与数值Nx的差值作为所述吸烟阈值输出至数字比较器。

在其中一个实施例中，还包括超时保护电路，用于限制所述发热丝驱动电路的导通时长；所述超时保护电路包括超时计数器和触发电路，所述超时计数器连接基准时钟电路、数字比较器和触发电路，所述触发电路连接数字比较器和发热丝驱动电路；所述超时计数器接收到数字比较器发出的吸烟信号后开始计时，当计时值达到第一时长后，所述超时计数器向所述触发电路输出关断信号，所述触发电路在接收到所述关断信号后向所述发热丝驱动电路输出关闭信号；所述触发电路在接收到所述数字比较器输出的打开信号、且未接收到所述关断信号时控制所述发热丝驱动电路打开。

在其中一个实施例中，所述第一时长为5-10秒。

还有必要提供一种可靠性较高且吸烟灵敏度较高的电子烟。

一种电子烟，包括上述电子烟芯片，还包括连接所述电子烟芯片的电容式咪头。

本发明中的电子烟芯片有效的提高了电子烟芯片的灵敏度及可靠性，使电子烟能够在很小的吸力下也能产生烟雾，且不会发生误触发吸烟的现象，可有效解决现有的电子烟芯片因长时间连续的误触发吸烟动作导致的电子烟过度发热、烫化电子烟塑料外壳、缩短电子烟的寿命、良品率低等一系列问题。

附图说明

图1为一实施例中电子烟芯片的结构示意图；

图2为再一实施例中电子烟芯片的结构示意图；

图3为一实施例中数字逻辑电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1是一实施例中电子烟芯片的结构示意图，如图所示，电子烟芯片包括相互电连接的、咪头电容值检测模块40和发热丝驱动电路50，且咪头电容值检测模块40电连接电容式咪头30。

电容式咪头30包括电容膜片（未示出）和固定极板（未示出）。当有吸烟动作时，在负压的作用下，电容膜片和固定极板之间的距离变小，咪头电容值变大，因此，吸烟引起的负压变化被电容式咪头30转换为电容值变化；然后，此电容值变化被咪头电容值检测模块40检测到。

咪头电容值检测模块40用于检测电容式咪头30的电容值，并将电容式咪头30的电容值转化为比较信号，与咪头电容值检测模块40内存储的吸烟阈值进行比较，根据比较结果控制发热丝驱动电路50的打开与关闭。

图2是在一实施例中电子烟芯片的结构示意图，如图所示，咪头电容值检测模块40包括松弛振荡器41、基准时钟电路42和数字逻辑电路43。

如图2所示，松弛振荡器41用于输出振荡时钟信号，振荡时钟信号的频率随电容式咪头30的电容值的变化而变化。在其中一个实施例中，电容式咪头30的电容值变大，松弛振荡器41产生的振荡时钟信号的频率随之变低。

基准时钟电路42用于提供基准时钟，同时，为了增强基准时钟电路42的可靠性，使基准时钟电路42和被检测的振荡时钟信号具有相同的温度特性和电压特性，基准时钟电路42采用与松弛振荡器41相同的结构，即基准时钟电路42为基准时钟松弛振荡器。基准时钟电路42与地之间接入一片上电容。

图3示出了数字逻辑电路43的具体结构，如图所示，数字逻辑电路43包括数字计数器431和数字比较器432。

如图3所示，数字计数器431与松弛振荡器41、基准时钟电路42及数字比较器432连接，用于接收松弛振荡器41产生的振荡时钟信号，并根据所述振荡时钟信号的频率产生计数值；数字比较器432用于将计数值与吸烟阈值进行比较，并将比较结果输出作为发热丝驱动电路50的开关信号。

如上所述，松弛振荡器41输出的振荡时钟信号的频率随咪头电容值的变化而变化。在一个实施例中，数字计数器431产生的计数值为一基准时长T内振荡时钟信号的周期数。

当有吸烟动作时，电容式咪头30的咪头电容值在负压的作用下变大，所述振荡时钟信号的频率变低，因此，在一基准时长T内，数字计数器431产生的计数值随之减小。数字比较器432比较计数值与吸烟阈值，当计数值小于吸烟阈值时，数字比较器432产生高电平；同时，数字比较器432向发热丝驱动电路50输出打开信号，即吸烟信号，发热丝发热产生烟雾，达到吸烟的效果。当计数值大于或等于吸烟阈值时，数字比较器432产生低电平，同时，向发热丝驱动电路50输出关闭信号，即不吸烟信号，发热丝停止发热。

在其它实施例中，比较信号也可以是其它性质的信号，例如咪头电容值检测模块40可以将电容式咪头30的电容值转化为电压值，与一个基准电压（即吸烟阈值）进行比较后，根据比较结果控制发热丝驱动电路50的开关。

为进一步提高本发明中电子烟芯片的灵敏度和可靠性，所述吸烟阈值不是一个固定的值，即，本发明中的电子烟芯片具有自适应吸烟阈值调节功能。吸烟阈值为电子烟在没有吸烟动作时，在基准时长T内，数字计数器431产生的计数值与一个预设的数值Nx的差值。

下面结合图3描述本发明中电子烟芯片的吸烟阈值自适应调节过程。

如图3所示，数字逻辑电路43还包括自适应灵敏度发生电路436，自适应灵敏度发生电路436与数字计数器431、数字比较器432连接，用于接收数字计数器431的输出数据，并向数字比较器432输入数据。

当没有吸烟动作时，松弛振荡器41产生的振荡时钟信号的频率不变，因而，用于接收该振荡时钟信号的数字计数器431产生的计数值也不会变，所述计数值被输出至预设有数值Nx的自适应灵敏度发生电路436，自适应灵敏度发生电路436将计数值与数值Nx的差值作为吸烟阈值输出至数字比较器432。在其中一个实施例中，在没有吸烟动作时每经过一定的时间间隔后，自适应灵敏度发生电路436重复上述过程，将当前的计数值与数值Nx的差值作为新的吸烟阈值输出至数字比较器432，如此反复，即可保证数字比较器432中的吸烟阈值为最适应当前环境的值。在另一个实施例中，可以在电子烟上设置重置开关，用户可以通过重置开关主动重置吸烟阈值。

当电子烟处于运输过程中时，电容式咪头30的电容膜片将会以其静止位置为中心来回震动，导致所述咪头电容值将会时大时小，但平均电容值不变，因此，在所述基准时长T内，数字计数器431产生的计数值不变，相应的，所述吸烟阈值也不变。

在其中一个实施例中，数值Nx的取值应使得电容式咪头30在受到300帕斯卡的负压时发热丝驱动电路50打开。

通过设置自适应灵敏度发生电路436，进一步提高了电子烟的灵敏度和可靠性，大幅提高了电子烟产品的良率。

在其中一个实施例中，发热丝驱动电路50包括一个NMOSFET。

如图2所示，本发明中的电子烟芯片还包括参考电压源电路10和稳压电源电路20，稳压电源电路20分别与参考电压源电路10、松弛振荡器41及基准时钟电路42连接，用于向松弛振荡器41和基准时钟电路42提供稳定的工作电压。为了防止发热丝驱动电路50过载，电子烟芯片还包括与发热丝驱动电路50连接的过流保护电路60。

为了防止吸烟者吸一口烟的时间过长而伤害其健康，数字逻辑电路43还包括超时保护电路，用于限制发热丝驱动电路50的导通时长。如图3所示，超时保护电路包括依次连接的超时计数器435和触发电路434，超时计数器435用于为触发电路434提供超时信号，超时计数器435还与基准时钟电路42连接，以获取基准时钟；超时计数器435还与数字比较器432连接，以接收来自数字比较器432的吸烟信号；触发电路434与数字比较器432连接，用以接收来自数字比较器432的吸烟信号；触发电路434还与发热丝驱动电路50连接，用以控制发热丝驱动电路50的开关。

如上所述，当有吸烟动作时，数字比较器432产生高电平，即吸烟信号，超时计数器435在接收到所述吸烟信号后开始计时，当计时值达到第一时长后，超时计数器435向触发电路434输出关断信号，触发电路434在接收到关断信号后向发热丝驱动电路50输出关闭信号，发热丝停止发热，从而达到防止吸烟者吸一口烟时间过长而损害其健康的目的。优选的，本实施例中所述第一时长为5-10秒中的任意一数值。

吸烟信号被超时计数器435接收的同时，也被触发电路434接收，当超时计数器435处于计时阶段，即触发电路434未接收到关断信号时，触发电路434控制发热丝驱动电路打开。

下表为关于数字比较器432输出的吸烟信号、超时计数器435的中断信号及触发电路434的输出信号的真值表：

吸烟信号	中断信号	输出信号
			0	0	0
1	0	1
			0	1	0
1	1	0

在另一个实施例中，也可以不设置触发电路434，仅通过超时计数器435在计时值超过第一时长时将发热丝驱动电路50中NMOSFET的栅极电平拉低以实现超时保护的功能。

为了增强吸烟过程的真实性，如图2所示，本发明中的电子烟除了包括上述电子烟芯片外，还包括用于模拟吸烟过程中渐明渐暗效果的指示装置70，优选的，指示装置70为发光二级管。

为便于描述，在此，将吸烟者吸一口烟的过程分为以下两个阶段：

第一阶段：吸烟者吸的阶段，即发光二级管从熄灭状态逐渐变亮的阶段；

第二阶段：吸烟者不吸的阶段，即发光二级管从发光状态，逐渐变暗直至熄灭状态的阶段。

下面对所述发光二级管在模拟吸烟过程中所发挥的渐明渐暗的作用过程进行描述。

如图3所示，数字逻辑电路43还包括PWM发生器433，PWM发生器433与基准时钟电路42连接，以获取基准时钟；PWM发生器433还与数字比较器432连接，以接收吸烟信号。PWM发生器433产生脉冲宽度调制信号，并将该脉冲宽度调制信号输出至与其连接的指示装置70（本实施例中为发光二级管），以控制发光二级管的导通和关闭。

当处于所述吸烟过程的第一阶段时，PWM发生器433从数字比较器432接收吸烟信号，即所述高电平，同时产生脉冲宽度调制信号，且随着吸烟的继续进行，脉冲宽度调制信号的占空比逐渐增加，因而，发光二级管在一个PWM周期内的导通时间逐渐增加，电子烟在第一阶段有渐明的效果。

当处于所述吸烟过程的第二阶段时，PWM发生器433输出的脉冲宽度调制信号的占空比逐渐减少，因而，发光二级管在一个PWM周期内的导通时间逐渐减少，即从发光状态达到熄灭状态，电子烟在第二阶段有渐灭的效果。

通过增加有渐明渐暗效果的指示装置70，能够模拟出吸烟时烟头的渐明渐暗效果，因此有利于使电子烟使用者彻底使用电子烟代替香烟，有助于提高电子烟使用者的戒烟效果。

由于本发明中的电子烟芯片采用电容式咪头30代替了传统的开关式咪头，通过咪头电容值检测模块40将咪头电容值的变化与吸烟阈值进行比较，并将比较结果作为发热丝驱动电路50的开关信号，采用此种设计，有效的提高了电子烟芯片的灵敏度及可靠性，使电子烟能够在很小的吸力下也能产生烟雾，且不会发生误触发吸烟的现象，因此，本发明中的电子烟芯片可有效解决现有的电子烟芯片因长时间连续的误触发吸烟动作导致的电子烟过度发热、烫化电子烟塑料外壳、缩短电子烟的寿命、良品率低等一系列问题。尤其适用于价格低廉的一次性电子烟中。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电子烟芯片，用于在采用电容式咪头的电子烟中根据电容式咪头的电容变化控制电子烟的打开与关闭，其特征在于，包括相互连接的咪头电容值检测模块以及发热丝驱动电路，所述咪头电容值检测模块用于检测所述电容式咪头的电容值，并将所述电容式咪头的电容值转化为比较信号与吸烟阈值进行比较，根据比较结果控制所述发热丝驱动电路的打开与关闭；

所述咪头电容值检测模块包括松弛振荡器、基准时钟电路、数字计数器和数字比较器，所述松弛振荡器用于输出振荡时钟信号，所述振荡时钟信号的频率随所述电容式咪头的电容值的变化而变化；所述基准时钟电路用于提供基准时钟；所述数字计数器连接松弛振荡器、基准时钟电路和数字比较器，用于接收松弛振荡器产生的振荡时钟信号，根据所述振荡时钟信号的频率产生计数值，所述计数值为所述比较信号；所述数字比较器用于将所述计数值与吸烟阈值进行比较，当所述计数值小于吸烟阈值时，所述数字比较器向所述发热丝驱动电路输出打开信号；当所述计数值大于或等于吸烟阈值时，所述数字比较器向所述发热丝驱动电路输出关闭信号；

所述电子烟芯片还包括预设有数值Nx的自适应灵敏度发生电路，所述自适应灵敏度发生电路连接所述数字计数器和数字比较器，接收在没有吸烟动作时每经过一定的时间间隔后当前的计数值，并将接收的计数值与数值Nx的差值作为所述吸烟阈值输出至数字比较器。

2.根据权利要求1所述的电子烟芯片，其特征在于，还包括过流保护电路，所述过流保护电路与所述发热丝驱动电路连接，用于防止发热丝驱动电路过载。

3.根据权利要求1所述的电子烟芯片，其特征在于，还包括参考电压源电路和稳压电源电路，所述稳压电源电路分别与参考电压源电路、松弛振荡器及基准时钟电路连接，用于向所述松弛振荡器和基准时钟电路提供稳定的工作电压。

4.根据权利要求1所述的电子烟芯片，其特征在于，所述基准时钟电路是基准时钟松弛振荡器。

5.根据权利要求1所述的电子烟芯片，其特征在于，所述电子烟芯片还包括PWM发生器，所述PWM发生器连接所述基准时钟电路和数字比较器，产生用于驱动发光二极管导通的脉冲宽度调制信号，使所述发光二极管模拟吸烟过程中的渐明渐暗的效果。

6.根据权利要求1所述的电子烟芯片，其特征在于，还包括超时保护电路，用于限制所述发热丝驱动电路的导通时长；

所述超时保护电路包括超时计数器和触发电路，所述超时计数器连接基准时钟电路、数字比较器和触发电路，所述触发电路连接数字比较器和发热丝驱动电路；

所述超时计数器接收到数字比较器发出的吸烟信号后开始计时，当计时值达到第一时长后，所述超时计数器向所述触发电路输出关断信号，所述触发电路在接收到所述关断信号后向所述发热丝驱动电路输出关闭信号；

所述触发电路在接收到所述数字比较器输出的打开信号、且未接收到所述关断信号时控制所述发热丝驱动电路打开。

7.根据权利要求6所述的电子烟芯片，其特征在于，所述第一时长为5-10秒。

8.一种电子烟，包括电子烟芯片，其特征在于，还包括连接所述电子烟芯片的电容式咪头，所述电子烟芯片为根据权利要求1-7中任意一项所述的电子烟芯片。