CN105686087B - 电子烟控制电路和控制方法、电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子烟控制电路，包括发热元件、供电装置和第一开关电路；供电装置与发热元件连接，用于向发热元件供电，第一开关电路连接在供电装置与发热元件之间以形成供电回路，电子烟控制电路还包括：第二开关电路；与第二开关电路连接的阻值检测电路；第二开关电路和阻值检测电路连接在供电装置与发热元件之间形成与供电回路相独立的检测回路，阻值检测电路用于检测发热元件的电阻值；以及控制单元，分别与第一开关电路和第二开关电路连接，用于控制第一开关电路和第二开关电路中的一个开启且另一个关闭。上述电子烟控制电路具有低能耗的优点。本发明还涉及一种电子烟控制方法以及一种电子烟。

Description

电子烟控制电路和控制方法、电子烟

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，特别是涉及一种电子烟控制电路和控制方法，还涉及一种电子烟。

背景技术

电子烟是一种通过电池为发热丝供电，发热丝发热使烟油雾化，从而实现吸烟效果的电子装置。在电子烟的使用过程中，经常需要对发热丝的阻值进行测量。传统的电子烟若要测量发热丝的阻值，则需要在供电回路中串联检流电阻。通过测量发热丝两端的电压值和检流电阻的电流值从而计算出发热丝的电阻。由于检流电阻一直串联在供电回路中，在电子烟工作过程中均会消耗功率，使得整个电路的能耗较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有低能耗的电子烟控制电路和控制方法，还涉及一种电子烟。

一种电子烟控制电路，包括发热元件、供电装置和第一开关电路；所述供电装置与所述发热元件连接，用于向所述发热元件供电，所述第一开关电路连接在供电装置与发热元件之间以形成供电回路，所述电子烟控制电路还包括：第二开关电路；与所述第二开关电路连接的阻值检测电路；所述第二开关电路和阻值检测电路连接在供电装置与发热元件之间形成与所述供电回路相独立的检测回路，所述阻值检测电路用于检测所述发热元件的电阻值；以及控制单元，分别与所述第一开关电路和所述第二开关电路连接，用于控制所述第一开关电路和所述第二开关电路中的一个开启且另一个关闭。

在其中一个实施例中，所述控制单元用于控制所述第二开关电路以固定频率开启，且控制所述第二开关电路的单次开启时长小于100微秒，所述固定频率在50～200赫兹之间。

在其中一个实施例中，所述第一开关电路包括第一开关管；所述第一开关管的输入端与所述发热元件的输出端连接；所述第一开关管的输出端接地；所述第一开关管的控制端与所述控制单元连接；所述第二开关电路包括第二开关管，所述第二开关管的输入端与所述阻值检测电路连接后与所述发热元件的输出端连接；所述第二开关管的输出端接地；所述第二开关管的控制端与所述控制单元连接。

在其中一个实施例中，所述第一开关管为第一MOS管，所述第二开关管为第二MOS管；所述第一开关电路还包括第一电阻；所述第一电阻并联于所述第一MOS管的栅极和地之间；所述第二开关电路还包括第二电阻；所述第二电阻并联于所述第二MOS管的栅极和地之间。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括微处理器、第一PWM控制器和第二PWM控制器；所述微处理器分别与所述第一PWM控制器、第二PWM控制器以及所述阻值检测电路连接；所述第一PWM控制器还与所述第一开关管的控制端连接；所述第二PWM控制器还与所述第二开关管的控制端连接。

在其中一个实施例中，所述阻值检测电路包括标准电阻和电压检测元件；所述标准电阻串联于所述检测回路中；所述电压检测元件用于检测所述标准电阻和所述发热元件上的电压并输出检测电压值；所述控制单元还与所述电压检测元件连接，用于根据所述检测电压值和所述标准电阻的电阻值获取所述发热元件的电阻值；所述标准电阻的阻值与所述发热元件的阻值在同一数量级。

在其中一个实施例中，所述发热元件与所述标准电阻的阻值比例在0.5～2之间。

在其中一个实施例中，所述发热元件为具有正温度系数的发热元件。

一种电子烟，包括壳体；其特征在于，还包括如前述任一实施例所述的电子烟控制电路；所述电子烟控制电路设置于所述壳体内。

一种基于前述实施例所述的电子烟的控制方法，包括以下步骤：控制所述第一开关电路开启且控制所述第二开关电路关闭，使得所述供电回路导通且所述检测回路断开，所述电子烟进入非检测状态；控制所述第二开关电路开启且控制所述第一开关电路关闭，使得所述检测回路导通且所述供电回路断开，所述电子烟进入检测状态；控制所述阻值检测电路对所述发热元件的电阻值进行检测；以及控制所述第一开关电路开启且控制所述第二开关电路关闭，使得所述供电回路导通且所述检测回路断开，所述电子烟切回至非检测状态。

上述电子烟控制电路和控制方法，阻值检测电路与第二开关电路串联于检测回路中，第一开关电路则串联于供电回路中。控制单元用于控制第一开关电路和第二开关电路中的一个开启且另一个关闭，从而使得检测回路和供电回路相互独立开启。阻值检测电路并不接入发热元件的供电回路中，仅在第二开关电路开启时也即检测回路工作时进入工作，不会额外消耗功率，从而降低了功耗。并且，阻值检测电路在进行阻值检测时，发热元件仍能够正常进行发热，不会对发热元件的正常工作产生影响。

附图说明

图1为一实施例中的电子烟控制电路的原理框图；

图2为一实施例中的电子烟控制电路的电路原理图；

图3为一实施例中的电子烟的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一实施例中的电子烟控制电路的原理框图。该电子烟控制电路用于对电子烟进行控制，其包括供电装置10、发热元件20、第一开关电路110、第二开关电路120、阻值检测电路130以及控制单元140。其中，供电装置10与发热元件20连接，用于向发热元件20供电。供电装置10可以为电池等储能装置。发热元件20则可以为发热丝等。在本实施例中，发热元件20为具有正温度系统的发热丝，其阻值随温度的升高而增大。优选的，发热元件20采用具有较大正温度系数的发热元件。此时，发热元件20的不同阻值即对应不同的温度，从而可以利用发热元件20的阻值来测量其温度。

第一开关电路110连接于供电装置10和发热元件20之间，以形成供电回路。当第一开关电路110开启时可以使得供电回路导通形成导电通路，电子烟进入非检测状态。在本实施例中，电子烟的工作状态包括非检测和检测两种状态。此时，发热元件20进入正常发热状态，即由供电装置10向发热元件20供电以雾化烟液。当第一开关电路110断开时，供电回路断开。第一开关电路包括第一开关管，用于控制供电回路的通断。在一实施例中，第一开关管为MOS管。在其他的实施例中，第一开关管也可以为晶体三极管。

第二开关电路120与阻值检测电路130串联于供电装置10和发热元件20之间，以形成与供电回路相互独立的检测电路。第二开关电路120包括第二开关管，用于控制检测回路的通断。在一实施例中，第二开关管为MOS管。在其他的实施例中，第二开关管也可以为晶体三极管。

阻值检测电路130用于检测发热元件20的电阻值，并将该电阻值输出给控制单元140。控制单元140分别与第一开关电路110、第二开关电路120以及阻值检测元件130连接。控制单元140用于分别控制第一开关电路110和第二开关电路120的开启和关闭。具体地。控制单元140用于控制第一开关电路110和第二开关电路120中的其中一个开启且另一个关闭。当第一开关电路110开启且第二开关电路120关闭时，供电回路导通，检测回路断开，电子烟进入非检测状态。此时，由供电装置10向发热元件20正常供电。当第二开关电路120开启且第一开关电路110关闭时，供电回路断开，检测回路导通，电子烟进入检测状态。此时，阻值检测电路130运行，对发热元件20的电阻值进行检测。在本实施例中，阻值检测电路130将检测到的电阻值输出给控制单元140。控制单元140根据检测到的电阻值获取到发热元件20当前的温度，并根据当前温度对发热元件20的供电电流等进行相应的控制。在检测状态中(即检测回路导通过程中)，发热元件20仍由供电装置10供电，从而使得阻值检测过程并不会对发热元件20的工作产生影响，发热元件20仍能够正常工作。

控制单元140还用于控制第二开关电路120以固定频率开启，且控制第二开关电路120的开启时长小于100微米。固定频率可以在50～200Hz之间。控制单元140通过控制第二开关电路120以固定频率开启，从而控制阻值检测电路130以固定频率对发热元件20的阻值进行检测，进而方便控制单元140对发热元件20的温度进行控制。在本实施例中，第二开关电路120的开启频率为64Hz。第二开关电路120的开启时长应尽可能短，以降低能耗。在一实施例中，第二开关电路120的开启时长小于100微秒。

上述电子烟控制电路的工作过程具体如下：控制单元140在接收到外界的控制信号时，控制第一开关电路110开启且控制第二开关电路120断开。此时，电子烟处于非检测状态，供电回路导通，使得发热元件20正常发热以雾化烟液。控制信号可以由电子烟的咪头或者开关按键发出。一般整个雾化过程会维持3～5秒，即抽一口烟的时间。在发热元件20工作过程中，控制单元140会控制第二开关电路120以固定频率开启从而使得检测回路导通，电子烟进入检测状态。阻值检测电路130对发热元件20的电阻值进行检测。控制单元140在第二开关电路120的达到开启时长后控制第二开关电路120关闭，第一开关电路110开启，电子烟切回至非检测状态，供电回路正常导通。在整个吸烟过程中，第一开关电路110和第二开关电路120交替开启，且第二开关电路120按其设定的固定频率开启，以定期对发热元件20的阻值进行检测。整个吸烟过程结束时，关闭第一开关电路110和第二开关电路120。

上述电子烟控制电路，阻值检测电路130与第二开关电路120串联于检测回路中，第一开关电路110则串联于供电回路中。控制单元140用于控制第一开关电路110和第二开关电路120中的一个开启且另一个关闭，从而使得检测回路和供电回路相互独立开启。阻值检测电路130并不接入发热元件20的供电回路中，仅在第二开关电路120开启时也即检测回路工作时进入工作，不会额外消耗功率，从而降低了功耗。并且，阻值检测电路130在进行阻值检测时，发热元件20仍能够正常进行发热，不会对发热元件20的正常工作产生影响。

图2为一实施例中的电子烟控制电路的电路原理图。参见图2，在本实施例中，第一开关电路包括第一MOS管Q1。第二开关电路包括第二MOS管Q2。阻值检测电路包括标准电阻R6和电压检测元件210。标准电阻R6的阻值稳定且处于已知状态。控制单元则包括微处理器220、第一PWM控制器230和第二PWM控制器240。其中，第一MOS管Q1的栅极与第一PWM控制器230的输出端连接。第一MOS管Q1的源极接地，第一MOS管Q1的漏极连接于发热元件20的输出端。第二MOS管Q2的栅极与第二PWM控制器240的输出端连接，第二MOS管Q2的源极接地。第二MOS管Q2的漏极串联所述标准电阻R6后与发热元件20的输出端连接。电压检测元件210的两端分别与发热元件20的两端连接，以检测发热元件20两端的电压V1和V2。微处理器220分别与电压检测元件210、第一PWM控制器230和第二PWM控制器240连接。

微处理器220对第一PWM控制器230和第二PWM控制器240的输出脉冲信号进行控制进而独立控制第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启和关闭。第一MOS管Q1开启且第二MOS管Q2关闭时，电子烟处于非检测状态。此时由于第二MOS管Q2断开，检测回路并不工作，即标准电阻R6并不额外消耗功率，从而降低了功耗，提高了供电装置10的使用时间。在电子烟开启后，第二MOS管Q2以固定频率开启，且开启第二MOS管Q2的同时关闭第一MOS管Q1。此时，电子烟进入检测状态，发热元件20仍由供电装置10供电，可以持续正常发热，以雾化烟液。发热元件20串联标准电阻R6后接地，因此，检测电压值V2即为标准电阻R6上的电压(第二MOS管Q2上的压降较小，可以忽略)，电压V1则为标准电阻R6和发热元件20的电压之和，从而根据检测电压值V1、V2以及标准电阻R6的阻值就可以求取出发热元件的阻值：

即

由于标准电阻R6仅在检测回路导通时才工作，在其他时间则处于不工作状态，其产生的功耗较小。同时，通过对第二MOS管Q2的开启时长进行控制，可以进一步减少功耗。因此，上述电子烟控制电路无需因为功耗问题选用阻值较小的电阻，也即标准电阻的阻值选择范围较大。在本实施例中，标准电阻R6和发热元件20的阻值大致在同一个数量级之内。例如，当发热元件20的阻值为2～3Ω，标准电阻R6的阻值可以选择2Ω。优选的，发热元件20和标准电阻R6的阻值比例在0.5～2之间，从而可以确保测量到的电压V2不会太小，无需增加放大电路等对电压V2进行处理，电路设计较为简单。并且，通过将发热元件20和标准电阻R6的阻值比例控制在0.5～2之间也可以确保标准电阻R6的阻值不会过大，因而在测量过程中不会带来较大的功耗，节能效果较好。

在其他的实施例中，由于标准电阻R6在检测回路的位置关系发生变化，获取发热元件20的电阻值的计算公式也会相应的变化。此时。电压检测元件210可以对发热元件20以及标准电阻R6上的电压进行分别检测，从而根据检测到的电压值以及标准电阻R6的电阻值获取到发热元件20的阻值，即可通过以下公式计算：

即

参见图2，在本实施例中，第一开关电路还包括第一电阻R1，第二开关电路还包括第二电阻R2。第一电阻R1并联于第一MOS管Q1的栅极和地之间，第二电阻R2并联于第二MOS管Q2的栅极和地之间。第一电阻R1和第二电阻R2均为大阻值电阻。通过在第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极和地之间串联大阻值电阻可以有效抑制振荡，提高电路的稳定性。

上述电子烟控制电路，具有能耗低且稳定性较好的优点，从而使得供电装置的使用时间较长。

本发明还涉及一种电子烟。该电子烟包括壳体，壳体内设置有咪头、开关按键、雾化器等结构，其还包括前述任一实施例中的电子烟控制电路。通过上述电子烟控制电路可以对电子烟的工作进行控制。由于控制单元的功耗较低，从而使得电子烟的使用时间延长，减少了用户单位时间内的充电次数，用户体验感较好。

图3为一实施例中的电子烟的控制方法，该电子烟具有如前所述的电子烟的结构以及控制单元。该方法包括以下步骤。

S310，控制第一开关电路开启且控制第二开关电路关闭，使得供电回路导通且检测回路断开，电子烟进入非检测状态。

当接收到外界的控制信号时，控制第一开关电路开启并控制第二开关电路关闭，供电回路导通，检测回路断开，电子烟进入非检测状态。此时，由供电装置向发热元件供电，发热元件发热以雾化烟液，产生吸烟效果。

S320，控制第二开关电路开启且控制第一开关电路关闭，使得检测回路导通且供电回路断开，电子烟进入检测状态。

在本实施例中，第二开关电路以固定频率开启且在达到开启时长后即关闭。

S330，控制阻值检测电路对发热元件的电阻值进行检测。

在完成阻值检测后即完成步骤S330后返回执行步骤S310～S330，即在电子烟的开启后以固定频率开启第二开关电路，以定期对发热元件的阻值进行检测。在一实施例中，在完成步骤S330后，还会先判断第二开关电路的开启时长是否达到设定的开启时长，若达到则返回执行S310及其后续步骤，否则继续执行S330，确保阻值检测电路能够完成对发热元件的阻值检测。

上述控制方法，在吸烟结束时，即停止接收到外界的控制信号时(如开关按键松开或者人体嘴部离开咪头)，还包括控制第一开关电路和第二开关电路关闭，使得电子烟停止工作的步骤。即，在吸烟过程结束时，控制第一开关电路和第二开关电路均关闭，从而使得检测回路和供电回路均停止工作，进而使得发热元件停止工作。

上述电子烟的控制方法，阻值检测电路仅在第二开关电路开启时也即检测回路工作时进入工作，其他时间并不运行，不会额外消耗功率，从而降低了功耗。并且，阻值检测电路在进行阻值检测时，发热元件仍能够正常进行发热，不会对发热元件的正常工作产生影响。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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)

1.一种电子烟控制电路，包括发热元件、供电装置和第一开关电路；所述供电装置与所述发热元件连接，用于向所述发热元件供电，所述第一开关电路连接在供电装置与发热元件之间以形成供电回路，其特征在于，所述电子烟控制电路还包括：

第二开关电路；

与所述第二开关电路连接的阻值检测电路；所述第二开关电路和阻值检测电路连接在供电装置与发热元件之间形成与所述供电回路相独立的检测回路，所述阻值检测电路用于检测所述发热元件的电阻值，其中，所述第二开关电路与所述阻值检测电路串联于所述供电装置和所述发热元件之间；所述阻值检测电路包括标准电阻和电压检测元件；所述标准电阻串联于所述检测回路中；所述电压检测元件用于检测所述标准电阻和所述发热元件上的电压并输出检测电压值；所述标准电阻的阻值与所述发热元件的阻值在同一数量级；以及

控制单元，分别与所述第一开关电路和所述第二开关电路连接，用于控制所述第一开关电路和所述第二开关电路中的一个开启且另一个关闭；所述控制单元用于控制所述第二开关电路以固定频率开启，且控制所述第二开关电路的单次开启时长小于100微秒，所述固定频率在50～200赫兹之间；所述控制单元还与所述电压检测元件连接，用于根据所述检测电压值和所述标准电阻的电阻值获取所述发热元件的电阻值。

2.根据权利要求1所述的电子烟控制电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一开关管；所述第一开关管的输入端与所述发热元件的输出端连接；所述第一开关管的输出端接地；所述第一开关管的控制端与所述控制单元连接；

所述第二开关电路包括第二开关管，所述第二开关管的输入端与所述阻值检测电路连接后与所述发热元件的输出端连接；所述第二开关管的输出端接地；所述第二开关管的控制端与所述控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的电子烟控制电路，其特征在于，所述第一开关管为第一MOS管，所述第二开关管为第二MOS管；所述第一开关电路还包括第一电阻；所述第一电阻并联于所述第一MOS管的栅极和地之间；所述第二开关电路还包括第二电阻；所述第二电阻并联于所述第二MOS管的栅极和地之间。

4.根据权利要求2所述的电子烟控制电路，其特征在于，所述控制单元包括微处理器、第一PWM控制器和第二PWM控制器；所述微处理器分别与所述第一PWM控制器、第二PWM控制器以及所述阻值检测电路连接；所述第一PWM控制器还与所述第一开关管的控制端连接；所述第二PWM控制器还与所述第二开关管的控制端连接。

5.根据权利要求1所述的电子烟控制电路，其特征在于，所述发热元件与所述标准电阻的阻值比例在0.5～2之间。

6.根据权利要求1所述的电子烟控制电路，其特征在于，所述发热元件为具有正温度系数的发热元件。

7.一种电子烟，包括壳体；其特征在于，还包括如权利要求1～6任一所述的电子烟控制电路；所述电子烟控制电路设置于所述壳体内。

8.一种基于权利要求7所述的电子烟的控制方法，包括以下步骤：

控制所述第一开关电路开启且控制所述第二开关电路关闭，使得所述供电回路导通且所述检测回路断开，所述电子烟进入非检测状态；

控制所述第二开关电路开启且控制所述第一开关电路关闭，使得所述检测回路导通且所述供电回路断开，所述电子烟进入检测状态；

控制所述阻值检测电路对所述发热元件的电阻值进行检测；以及

控制所述第一开关电路开启且控制所述第二开关电路关闭，使得所述供电回路导通且所述检测回路断开，所述电子烟切回至非检测状态。