CN105955094B - 一种电子烟功率调节控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子烟功率调节控制电路，包括微处理器，以及为微处理器、半桥驱动模块、负载降压单元、负载升压单元、负载电压输出模块以及负载电流电阻检测模块等提供驱动电压的直流升压模块。该电子烟功率调节控制电路，可以是电池在不同功率模式下，输出不同的功率，以供同一雾化器产生不同的烟油雾化量，达到满足不同消费者对不同烟油雾化量的需求，或为同一消费者在不同状态下提供不同的雾化量；同时，还可以为不同阻值的雾化器提供正常使用所需的电压或输出功率，达到一个电源，多种雾化器的配合。

Description

一种电子烟功率调节控制电路
技术领域
本发明涉及电子烟电路控制系统，尤其涉及一种电子烟功率调节控制电路。
背景技术
现有电子烟中，其电源提供的电压或功率一般是恒定的，即不可调节的；对于同一款电子烟而言，难以满足不同口味的消费者，如，有些消费者需要吸食大雾化量重口味，有些消费者只需要轻微吸食量；或者，同一消费者，在不同环境或心情状态下，也需要满足不同的吸食量。
另外，对于同一电子烟电源而言，有时候也需要通过适配不同阻值或雾化量的雾化器。这就需要提供不同功率状态的电源输出电压。
发明内容
基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种电子烟功率调节控制电路，以适应功率转换，使电池输出不同功率，并使其对接的雾化器产生不同雾化量。
本发明的技术方案如下：
一种电子烟功率调节控制电路，包括微处理器、直流升压模块、半桥驱动模块、负载电压输出模块以及负载电流电阻检测模块；所述负载电压输出模块包括负载降压单元和负载升压单元；其中：
所述微处理器协调和控制所述直流升压模块、半桥驱动模块以及负载降压单元；
所述直流升压模块的输入端与电源连接，并在所述微处理器的控制下，为所述半桥驱动模块提供供电电压；
所述半桥驱动模块在微处理器的作用下，控制和协调所述负载升压单元；
所述负载电压输出模块控制负载的输出电压；
所述负载电流电阻检测模块取样负载上的电流，并反馈至微处理器后，再由所述微处理器进行调节和控制负载电压。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述直流升压模块包括第一开关管 Q2、第二开关管Q3、升压芯片U3、第一二极管D1以及振荡储能电感L1；所述第一开关管Q2与第二开关管Q3组成开关控制电路，该开关控制电路的电压输入端与电源连接，该开关控制电路的电压输出端与所述振荡储能电感L1的一端且连接点与升压芯片U3的电压输入端，该开关控制电路的使能端与所述升压芯片 U3的使能端电连接；所述振荡储能电感L1的另一端与升压芯片U3的电压输出端电连接且连接点与所述第一二极管D2的正极电连接，第一二极管D2的负极为所述直流升压模块的电压输出端；所述微处理器通过其使能端与第二开关管 Q3及升压芯片U3的使能端电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述半桥驱动模块包括半桥驱动芯片U4及其外围电路组成；所述半桥驱动芯片U4的使能端和第一PWM信号控制端分别与微处理器的使能端和PWM信号控制端电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述负载升压单元包括第六开关管 Q4、第七开关管Q5、储能电感L2、第一反向快速恢复二极管D3以及第二反向快速恢复二极管D4；所述储能电感L2与所述第六开关管Q4组成充放电回路，且该充放电回路的电压输入端接电、输出端与第七开关管Q5的电压输出端电连接；所述第六开关管Q4的控制端通过第一反向快速恢复二极管D3与所述半桥驱动模块的低电位输出端电连接；所述第七开关管Q5的控制端通过第二反向快速恢复二极管D4与所述半桥驱动模块的高电位输出端电连接；所述第七开关管 Q5的电压输出端与所述负载降压单元的电压输入端电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述负载降压单元包括第三开关管 Q8、第四开关管Q7以及第五开关管Q6；所述第三开关管Q8的电压输入端与所述直流升压模块的电压输出端电连接；所述第三开关管Q8的控制端与所述第四开关管Q7的电压输入端电连接，所述第四开关管Q7的控制端与微处理器的第二PWM信号输出端电连接，所述第五开关管Q6的控制端与所述第三开关管Q8 的电压输出端电连接，所述第五开关管Q6的电压输入端与所述负载升压单元的电压输出端电连接，所述第五开关管Q6的电压输出端与所述负载电压输出模块电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述负载电流电阻检测模块包括负载电流检测单元、负载阻值检测单元以及负载电压取样单元；所述负载电流检测单元的电压输入端与负载的负极电压端电连接，所述负载电流检测单元的电压输出端与所述微处理器的反馈脚电连接；所述负载阻值检测单元的控制端与所述微处理器的电阻反馈脚电连接，所述负载阻值检测单元的电压输入端接电源，所述负载阻值检测单元的电压输出端与负载的正极电压端电连接；所述负载电压取样单元的电压输入端与所述负载阻值检测单元的电压输出端电连接，所述负载电压取样单元的电压输入端与负载的正极端电连接；所述负载电压取样单元的反馈端与微处理器电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述负载电流检测单元包括运放芯片U6以及取样电路；所述运放芯片U6的正相电压输入端通过取样电路与负载的负极电压端电连接，所述运放芯片U6的反相电压输入端通过一第二二极管D7 及限流电阻R31与负载的负极电压端电连接；所述运放芯片U6的电压输出端与所述微处理器的反馈脚电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述负载阻值检测单元包括第二取样电阻R27以及开关控制电路，所述开关控制电路的控制端通过第二取样电阻 R27与微处理器的电阻反馈脚电连接，所述开关控制电路的电压输入端接电源，所述开关控制电路的电压输出端通过一限流电阻R26与负载的正极电压端电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，所述负载电压取样单元包括续流电压二极管D5、稳压管ZD1以及分压电路；所述续流电压二极管D5的正极接地，负极与所述负载降压单元的电压输出端电连接，所述分压电路并联连接在所述续流电压二极管D5的两端；所述稳压管ZD1的正极接地，负极通过一分压电阻 R23与所述续流电压二极管D5的负极电连接；所述分压电路与微处理器电连接。
所述电子烟功率调节控制电路，其中，还包括一防电池反接模块，包括两个防反向二极管、第八开关管Q12、分压电路和延时电路，两个所述防反向二极管的负极连接，且连接点与所述开关管Q12的电压输入端电连接，其中一个防反向二极管的正极与所述直流升压模块的电压输出端电连接，另一个防反向二极管的正极通过分压电阻以及RC滤波电路与所述微处理器电连接；所述开关管 Q12的电压输入端接电源负极，所述开关管Q12的电压输出端接地。
本发明提供的电子烟功率调节控制电路，可以是电池在不同功率模式下，输出不同的功率，以供同一雾化器产生不同的烟油雾化量，达到满足不同消费者对不同烟油雾化量的需求，或为同一消费者在不同状态下提供不同的雾化量；同时，还可以为不同阻值的雾化器提供正常使用所需的电压或输出功率，达到一个电源，多种雾化器的配合。
附图说明
图1A和1B为本发明的两个实施例中的电子烟功率调节控制电路方框图；
图2为微处理器部分原理图；
图3为直流升压模块部分电路原理图；
图4为半桥驱动模块部分电路原理图；
图5为负载电压输出模块部分电路原理图；
图6为负载电流电阻检测模块部分电路原理图；
图7为负载电流检测单元部分电路原理图；
图8为负载阻值检测单元电路原理图；
图9为开关按键模块部分电路原理图；
图10为显示模块部分电路原理图；
图11为电池充电模块部分电路原理图；
图12为PCBA温度检测模块部分电路原理图；
图13为负载电压输出模块部分电路原理图；
图14为本发明的电子烟功率调节控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
本发明提供一种电子烟功率调节控制电路，通过在烟油雾化过程中，微处理器计算发热丝阻值变化而推导出发热丝(即负载)此时的温度，再由微处理器控制输出控制模块实时的升降压的方式恒定发热丝温度，或通过间断式输出的方式动态的恒定发热丝温度；输出电压控制模块输出电压时，负载阻值检测模块关闭；输出电压控制模块瞬间关闭时，负载阻值检测模块电路导通检测阻值，循环工作；可以有以下几种方式测算发热丝温度：
其一，微处理器可预先存储几种特定材质发热丝(如Ni200发热丝)阻值随温度变化而变化的曲线。在预设的初始温度T1，微处理器读取到的发热丝阻值为R1；在发热过程中若读取到的发热丝阻值为R2，微处理器比较R2与预设曲线阻值，可比较出此时发热丝的温度T2，微处理器进一步控制输出模块达到所需温度。
其二，微处理器先读取所需升至的温度T2对应的阻值R2，在控制输出时不断比较检测到的阻值与R2的大小，以此动态恒温。
本发明电源(本发明优选充电电池，下述亦然；当然也可以选用其他非充电电池)对负载阻值的检测提供了独立的供电电路，降低测量负载阻值时负载上的功率，将不必要的负载加热减小至可忽略的程度。微处理器检测的阻值更为精准。
如图1A、1B和14所示,一种电子烟功率调节控制电路，包括微处理器、直流升压模块、半桥驱动模块、负载电压输出模块以及负载电流电阻检测模块；所述负载电压输出模块包括负载降压单元和负载升压单元；在该电子烟功率调节控制电路中：
微处理器为整个电路的控制枢纽及控制中心，协调和控制与其相连接的各功能模块，如，直流升压模块、半桥驱动模块、负载电压输出模块中的负载降压单元以及其他功能模块；
直流升压模块的输入端与电源连接，并在微处理器的控制下，为半桥驱动模块提供供电电压；
半桥驱动模块在微处理器的作用下，控制和协调负载电压输出模块中的负载升压单元；
负载电压输出模块控制负载的输出电压；
负载电流电阻检测模块取样负载上的电流，并反馈至微处理器后，再由微处理器进行调节和控制负载电压。
上述电子烟功率调节控制电路，充电电池可以在不同功率模式下输出不同的功率，以供同一雾化器产生不同的烟油雾化量，达到满足不同消费者对不同烟油雾化量的需求，或为同一消费者在不同状态下提供不同的雾化量；同时，还可以为不同阻值的雾化器提供正常使用所需的电压或输出功率，达到一个电源、多种雾化器的配合。
下面进一步举例，对电子烟功率调节控制电路的各功能模块进行说明。
如图2和14所示,本发明中使用的微处理器U1，可为STM32F030、 STM32F103、SN8P1712、HT46R066等；优选，意法半导体STM32F030芯片；为了适应该控制电路，在其相应的管脚设置一些外围旁路电路，尤其是电源输入端，如，在47管脚(VSS)、48管脚(VDD)以及1管脚(VDD)之间设有旁路滤波电容C1和C2,在8管脚(VSS)和9管脚(VDDA)之间设有滤波电容C3，在23 管脚(VSS)和24管脚(VDD)之间设有滤波电容C4。
如图3和14所示，上述率调节控制电路中，直流升压模块，简称VDD1升压模块，将电源电压进行boost升压处理，输出相应的基载电压VDD1,为微处理器以及其他功能模块或电路提供工作电压。
VDD1升压模块包括第一开关管Q2、第二开关管Q3、升压芯片U3、第一二极管D1以及振荡储能电感L1。其中，第一开关管Q2为P沟道场效应管；第二开关管Q3为NPN型三极管；升压芯片U3为MT3608，也可以是CP2121。
VDD1升压模块的电路原理中，第一开关管Q2与第二开关管Q3组成开关控制电路，该开关控制电路的电压输入端与电源连接，该开关控制电路的电压输出端与所述振荡储能电感L1的一端且连接点与升压芯片U3的电压输入端，该开关控制电路的使能端与所述升压芯片U3的使能端电连接；所述振荡储能电感 L1的另一端与升压芯片U3的电压输出端电连接且连接点与所述第一二极管D2 的正极电连接，第一二极管D2的负极为所述直流升压模块的电压输出端；所述微处理器通过其使能端与第二开关管Q3及升压芯片U3的使能端电连接。
具体的实施例中，其电路原理如下：
第一开关管Q2与第二开关管Q3组成该VDD1升压模块的开关控制电路；第一开关管Q2的电压输入端(源极S)为开关控制电路的电压输入端；第一开关管Q2的电压输出端(漏极D)为开关控制电路的电压输出端，第二开关管Q3的基极为开关控制电路的使能端，第二开关管Q3的发射极为开关控制电路导通时的电压输出端。
第一开关管Q2的栅极G脚与第二开关管Q3的集电极电连接后再通过基极限流电阻R9与第一开关管Q2的源极S脚电连接；第一开关管Q2的漏极D脚与升压芯片U3的电压输入VIN脚电连接，且连接点与振荡储能电感L1的一端电连接，该振荡储能电感L1的另一端与升压芯片U3的电压输出SW脚电连接；第二开关管Q3的发射极接地；第二开关管Q3的使能端(即基极)通过分压电阻 R10和R11组成的分压电路分别与升压芯片U3的使能端EN1脚以及GND脚电连接，且CND脚接地；升压芯片U3的电压输出SW脚与第一二极管D2的正极电连接，第一二极管D1的负极通过取样反馈电阻R12与升压芯片U3的反馈FB脚电连接且连接点通过另一取样反馈电阻R3接地；第一二极管D2的负极为直流升压模块的电压输出端(VDD1)；微处理器U1通过其使能端(即30管脚，VDD1-E 脚)与升压芯片U3的使能端电连接。
VDD1升压模块的实现原理如下：
电池电压B+经电容C12滤波后，经升压电路升压至所设VDD1电压。微处理器U1的第30脚(VDD1-E)通过控制升压芯片U3的使能控制升压电路使能。
当VDD1-E为高电平时：导通NPN型三极管Q3及打开升压芯片U3，分压电阻 R10限制NPN型三极管Q3的基极电压及电流，分压电阻R10与R11分压VDD1-E 后提供NPN型三极管Q3的基极导通电压，NPN型三极管Q3导通后，NPN型三极管Q3集电极电压下拉为低电平，进而导通P沟道场效应管Q2；P沟道场效应管 Q2导通后，电池电压B+经升压芯片U3及其外围升压电路(包含U3、L1、D1、 R12、R13、C12)升压至电压VDD1。
当VDD1-E为低电平时：NPN型三极管Q3不导通，进而P沟道场效应管Q2 不导通，电池电压不能流入升压电路，进而降低静态功耗；VDD1-E为低电平时，升压电路不进行升压振荡。
如图4和14所示，上述电子烟功率调节控制电路，半桥驱动模块包括半桥驱动芯片U4及其外围电路组成；半桥驱动芯片U4的使能端和第一PWM信号控制端分别与微处理器的使能端和PWM信号控制端电连接。本实施例中，半桥驱动芯片U4采用LM5196。
其原理图组建如下：
半桥驱动芯片U4的电压输入端(VDD)与第三反向快速恢复二极管D6的正极电连接且连接点与VDD1升压模块的电压输出端形成电连接，第三反向快速恢复二极管D6的负极与半桥驱动芯片U4的高侧栅极驱动脚(HB)；半桥驱动芯片 U4的使能脚(EN)及第一PWM脉冲信号输入端(IN)分别与微处理器U1的使能脚(27脚)及第一PWM脉冲信号输入端(32脚)电连接；在半桥驱动芯片U4 的外围还设有外围电路，如，半桥驱动芯片U4的死区时间编程脚(RDT)与接地脚(VSS)之间通过一死区调节电阻R24电连接，且VSS脚接地；半桥驱动芯片U4的电压输入端(VDD)与接地脚(VSS)之间接有滤波电容C21；半桥驱动芯片U4的高侧栅极驱动脚(HB)与高侧源极连接脚(HS)之间接有滤波电容C22。
半桥驱动模块的实现原理如下：
微处理器U1第27脚(LM-E)控制半桥驱动芯片U4使能，半桥驱动芯片U4 则反过来增强微处理器32脚输出的PWM1脉冲信号的驱动能力，然后通过半桥驱动芯片U4的高侧输出驱动脚(HO)和低侧输出驱动脚(LO)分别将各时区段 PWM1的高、低电平输出到所需驱动的负载升压单元。
如图13和14所示，负载电压输出模块中，负载升压单元100包括第六开关管Q4、第七开关管Q5、储能电感L2、第一反向快速恢复二极管D3以及第二反向快速恢复二极管D4。其中，第六开关管Q4为NPN型三极管，也可以是PNP 型三极管，P沟道MOS管或者N沟道MOS管。第六开关管Q4与第七开关管Q5组成负载升压单元100中的负载使能升压控制电路；第六开关管Q4的电压输入端与第七开关管Q5的电压输出端分别作为负载升压单元100的电压输入端和电压输出端。
在负载升压单元100中，储能电感L2与所述第六开关管Q4组成充放电回路。
其电路设计原理图如图13所示：
第六开关管Q4的栅极(G)作为使能端，分别通过抗干扰电阻R14接地以及抗干扰电阻R15与半桥驱动芯片U4的低侧输出驱动脚(LO1)电连接，且连接点与第一反向快速恢复二极管D3的负极电连接，该第一反向快速恢复二极管 D3的正极与第六开关管Q4的栅极(G)电连接；第六开关管Q4的源极(S)接地后并通过滤波电容(C13、C14、C15)与电源正极电连接，第六开关管Q4的漏极(D)通过一第二振荡电感L2与电源正极电连接，且连接点与第七开关管 Q5的源极(S)电连接，在第七开关管Q5的源极(S)与漏极(D)之间正向电连接第二反向快速恢复二极管D4，且连接点作为该负载升压单元的电压输出端；第七开关管Q5的栅极(G)作为使能端，分别通过抗干扰电阻R17接地以及抗干扰电阻R16与半桥驱动芯片U4的高侧输出驱动脚(HO1)电连接，且连接点与第二反向快速恢复二极管D4的负极电连接，该第二反向快速恢复二极管D4 的正极与第七开关管Q5的栅极(G)电连接；其中，抗干扰电阻R15和R17增加场效应管栅极阻抗，增强防干扰能力；R14和R16为设定场效应管栅极初始电平，避免杂讯干扰；D3、D4为反向快恢复二极管，用于快速切换流经R15R17 的高低电平LO1和HO1。
如图13和14所示，负载电压输出模块中，负载降压单元200包括第三开关管Q8、第四开关管Q7以及第五开关管Q6，三者组成PWM脉冲信号控制开关电路；本实施例中，第三开关管Q8为PNP型三极管，第四开关管Q7为NPN型开关管，第五开关管Q6为MOS场效应管。
在负载降压单元200中，第三开关管Q8的电压输入端(发射极)与VDD1 升压模块的电压输出端电连接；第三开关管Q8的控制端(基极)通过一限流电阻R19与第四开关管Q7的电压输入端(集电极)电连接，第三开关管Q8的控制端(基极)与发射极之间通过限流电阻R20电连接；第四开关管Q7的控制端 (基极)通过一限流电阻R18与微处理器U1的第二PWM信号输出端(20脚)电连接；第四开关管Q7的发射极接地；第五开关管Q6的控制端(栅极G)与第三开关管Q8的电压输出端(集电极)电连接，第五开关管Q6的电压输入端(漏极D)与负载升压单元的电压输出端(即第七开关管Q5的漏极D)电连接，且在连接点与接地之间并联有滤波电容(C16、C17、C18)；第五开关管Q6的电压输出端(源极S)与负载电压输出模块300电连接；其中，限流电阻R18可以增加PWM2的电路阻抗，增强抗干扰能力。
如图13和14所示，电子烟功率调节控制电路中，负载电压输出模块300 包括续流电压二极管D5、稳压管ZD1以及分压电路。续流电压二极管D5和稳压管ZD1的正极接地，负极与负载的正极电压端电连接；所述负载电压输出模块的通过分压电阻分压后送出输出电压。
负载电压输出模块的电路实现原理如下：
VDD1升压模块的BOOST升压时，微处理器U1输出高频PWM1,半桥驱动模块则增强PWM1的驱动能力及调节场效应管Q4和Q5开关的死区时间；此时微处理器U1输出脉冲信号PWM2为高电平，导通三极管Q7，拉低三极管Q8基极电压，导通三极管Q8，场效应管Q6栅极电压接近VDD1，场效应管Q6导通；此时，电池电压经BOOST电路升压后，通过导通的场效应管Q6向输出端(负载的电极端) 供电；D2为续流二极管，当三极管Q5关闭后，三极管Q4输出SW1出现的尖峰电压可以通过D2正向导通流向负载。
当降压时，微处理器U1输出的PWM1信号为高电平,经过半桥驱动模块的LO1 信号为低电平、HO1为高电平，场效应管Q4截止，三极管Q5导通；此时PWM2 为脉宽调制方波，经过三极管Q7和Q8而导通，并关闭场效应管Q6，从而实现降压。
如图5、6和14所示，电子烟功率调节控制电路中，负载电流电阻检测模块包括负载电流检测单元、负载阻值检测单元以及负载电压取样单元；负载电流检测单元的电压输入端与负载的负极电压端电连接，负载电流检测单元的电压输出端与微处理器的反馈脚电连接；负载阻值检测单元的控制端与所述微处理器的电阻反馈脚电连接，负载阻值检测单元的电压输入端接电源，负载阻值检测单元的电压输出端与负载的正极电压端电连接；负载电压取样单元的电压输入端与所述负载阻值检测单元的电压输出端电连接，负载电压取样单元的电压输入端与负载的正极端电连接；所述负载电压取样单元的反馈端与微处理器电连接。
如图5和14所示，负载电流检测单元包括运放芯片U6以及取样电路；其中，本实施例中，运放芯片U6为TSU101,其他实施例中，也可以是IN199；取样电路由第一取样电阻R32组成。
运放芯片U6的正相电压输入端通过取样电路与负载的负极电压端电连接，所述运放芯片U6的反相电压输入端通过一第二二极管D7及限流电阻R31与负载的负极电压端(O-)电连接；运放芯片U6的电压输出端与微处理器的反馈脚电连接。
负载电流检测单元的具体电路连接如下：
第一取样电阻R32的一端与负载的负极电压端(O-)电连接，另一端接地；运放芯片U6的正相电压输入端通过限流电阻R31与负载的负极电压端(O-)电连接；运放芯片U6的反相电压输入端通过电阻R30与第二二极管D7的负极电连接，且连接点通过电阻R29与运放芯片U6的电压输出端电连接；而第二二极管D7的正极与运放芯片U6的正相电压输入端电连接；在运放芯片U6的正相电压输入端与接地之间连接有滤波电容C26；在电阻R29两端并联有电容C25；运放芯片U6的电压输出端通过限流电阻R28与微处理器U1的第16脚电连接。本实施例中，R29、R30为运放芯片U6放电倍数配置；第二二极管D7导通时的正向压降可以保护运放芯片U6输入脚免受高压烧毁。
负载电流检测单元实现原理如下：
电源电流输出经负载后再经过第一取样电阻R32导入GND，运放芯片U6将第一取样电阻R32上所分的输出电压放大滤波后反馈到微处理器(I-ADC)，由微处理器计算此时的负载输出电流。
如图6和14所示，负载阻值检测单元包括第二取样电阻R27以及开关控制电路，所述开关控制电路的控制端通过第二取样电阻R27与微处理器的电阻反馈脚电连接，开关控制电路的电压输入端接电源，开关控制电路的电压输出端通过一限流电阻26与负载的正极电压端(O+)电连接；其中，本实施例中，开关控制电路包括NPN型三极管Q11(也可以是PNP型三极管或者MOS管)以及两个P型场效应管(Q9、Q10)。
两个P型场效应管(Q9、Q10)的栅极(G)并联后与NPN型三极管Q11集电极电连接，两个P型场效应管(Q9、Q10)的漏极(D)并联后连接点通过限流电阻R25与NPN型三极管Q11集电极电连接；P型场效应管Q9的源极(S)接电源正极(B+)，P型场效应管Q10的源极(S)通过限流电阻R26与负载的正极端(O+) 电连接接；NPN型三极管Q11的基极作为负载阻值检测单元控制端，通过第二取样电阻R27与微处理器U1的电阻反馈脚(第29脚)电连接，NPN型三极管Q11的发射极接地。
如图13和14所示，负载电压取样单元300包括续流电压二极管D5、稳压管ZD1以及分压电路；其中，分压电路由串联连接的分压电阻(R21和R22)组成。
续流电压二极管D5的正极接地，负极与负载降压单元200的电压输出端(即第五开关管Q6的源极S)电连接，分压电阻R21和22串联后并联连接在续流电压二极管D5的两端；稳压管ZD1的正极接地，负极通过一电阻R23与续流电压二极管D5的负极电连接；分压电阻R21和22之间的连接点作为Vout1的反馈端与微处理器U1的第14脚电连接，且在分压电阻R21两端并联一滤波电容C19；稳压管ZD1的负极作为Vout2的反馈端与微处理器U1的第15脚电连接；在稳压管ZD1两端并联一滤波电容C20；续流电压二极管D5的负极与负载的负载正极电压端(O+)电连接；其中，电阻R23与电容C20组成RC滤波电路。
负载阻值检测单元以及负载电压取样单元的实现原理如下：
微处理器U1输出RF-E为低电平时，NPN型三极管Q11截止，NPN型三极管 Q11集电极为高电平，场效应管Q9和Q10不导通；微处理器U1输出RF-E为高电平时，NPN型三极管Q11导通，NPN型三极管Q11集电极为低电平，场效应管 Q9和Q10导通，电池B+经限流电阻R26限流后输出到负载的正极端(O+)。
由此，负载电压VOUT2经R23与C20的RC滤波后反馈给微处理器U1，由微处理器U1计算出此时的负载阻值：
RF＝VOUT2*R32*NA/(I-ADC)-R32；
其中，NA为放大电路所设的放大倍数；ZD1为稳压管防止VOUT2电压过高烧毁微处理器。如图7和14所示，该电子烟功率调节控制电路中，还包括一防电池反接模块，包括两个防反向二极管、第八开关管Q12、分压电路和延时电路，两个防反向二极管的负极连接，且连接点与开关管Q12的控制端电连接，其中一个防反向二极管的正极与直流升压模块的电压输出端电连接，另一个防反向二极管的正极通过分压电阻以及RC滤波电路与所述微处理器电连接；开关管Q12 的电压输入端接电源负极B-，电压输出端接地；其中，延时电路由电阻R40和电容C29串联组成，延缓电池上电速度，起到缓启动功能；R37和C28组成RC 滤波电容；电阻R38和R39组成分压电路。
本实施例中，第八开关管Q12为N沟道场效应管；具体电路设计图如图7 所示：
两个防反向二极管(D12、D11)的负极相连接且连接点通过延时电路与第八开关管Q12的源极(S)电连接，而延时电路中，电阻R40和电容C29的连接点与第八开关管Q12的栅极(G)电连接；第八开关管Q12的漏极(D)接电源的负极(B-)，第八开关管Q12的源极(S)接地。
两个防反向二极管(D12、D11)中，防反向二极管D12的正极接VDD1升压模块的电压输出端(VDD1)，而防反向二极管D11的正极接电源正极(B+)；另，防反向二极管D11的正极经串联连接的电阻R38和R37与微处理器U1的第18 脚(B-V)电连接；电阻R38和R37的连接点通过电阻R39接地；电阻R37与微处理器U1的第18脚(B-V)的连接点通过滤波电容C28接地。
防电池反接模块的实现原理如下：
当电池电压正接时，电阻R38和R39将电池电压分压后经R37和C28组成的RC滤波电路滤波，并反馈到微处理器U1，再由微处理器U1控制处理。
电池B+经防反向二极管D11后输入到N沟道场效应管Q12栅极，导通Q12，电子电路GND流入电池负极，电池导通；且在负载对外输出时，由电压VDD1导通Q12，减小Q12导通后的阻抗，增强Q12工作效率。
当电池接反后，Q12的栅极与源极电压为低电平，不能导通Q12，电池正负极不能经过控制系统电路形成回路，从而避免的电子电路元件因电池反接而烧毁。
进一步地，上述电子烟功率调节控制电路中，还包括一由稳压芯片U5及其外围电路组成的稳压模块，如图1B、8和14所示；该稳压芯片U5的电压输入端及电压输出端分别通过滤波电容C30和C31接地，且稳压芯片U5的电压输入端与电池连接，并输出稳定电压VDD2，将电池电压稳定后为微处理器U1、负载电流电阻检测模块以及其他功能模块等低信号供电。
又一步地，上述电子烟功率调节控制电路中，还包括电池充电模块，如图 1B、11和14所示；该电池充电模块分别与外接电源、微处理器以及充电电池电连接，受控于微处理器。
本实施例中，该电池充电模块包括充电芯片U2以及分压电阻(R3、R4、R5)。充电芯片U2可为TP4056、JW1060或WS4508S等。
充电芯片U2的电压输入脚(Vcc)通过分压电阻R5与USB接口电连接，分压电阻R3和R4串联连接后接入USB接口的正、负极电连接，分压电阻R3和R4 之间的连接点与微处理器U1的第10脚电连接；分压电阻R4两端并联连接滤波电容C6。分压电阻R3和R4之间的并连接一滤波电容C7；充电芯片U2的电池接入脚(BAT)与充电电池正极(B+)电连接，且连接点通过滤波电容C8接地；充电芯片U2的程序控制脚(PROG)通过电阻R6接地。
该电池充电模块的实现原理如下：
USB输入电压经电容C7滤波后再由分压R5分压后，流入电池充电芯片U2，进行充电管理；分压电阻R3和R4组成分压电路，分压输入电压后的电压CHG，电压CHG经电容C6滤波后反馈到微处理器U1的第10脚，作为充电输入唤醒。充满电后，充电芯片U2第6脚的电压FULL由高电平VDD2下降为低电平0V时；此信号被反馈到微处理器U1后，微处理器作相应的满电处理，控制充电电路模块，停止充电。
再一步地，上述电子烟功率调节控制电路中，还包括显示模块，如图1B、 10和14所示；该显示模块由直流升压模块和稳压模块提供两路驱动电压，并受微处理器控制。
本实施例中，具体电路原理如下：
该显示模块主体由显示屏及其外围电路组成；显示屏可以是OLED、LCD、VLED 屏等，本实施例中为LCD屏。LCD屏的第14脚(VPP)与VDD1升压模块的电压输出端电连接，且连接点通过滤波电容C9接地；LCD屏的第13脚(VCOMH)通过滤波电容C10接地；LCD屏的第12脚(JREF)通过电阻R7接地；LCD屏的第 8脚(VDD1)与一MOS管Q1的源极(S)电连接，MOS管Q1的漏极(D)与稳压模块的电压输出端(VDD2)电连接，且连接点与微处理器U1的第26脚电连接，MOS管Q1的栅极(G)通过电阻R8与微处理器U1的第26脚电连接。该显示模块由微处理器Oled-E，控制显示屏的通电、断电(VDD1、VDD2)及数据通信(SCL、 SDA)等。
更一步地，上述电子烟功率调节控制电路中，还包括按键调节控制模块，如图1B、9和14所示，包括三路控制电路。
此电路由轻触开关(K1、K2、K3)、上拉电阻(R33、R34、R35)、下拉电阻 R26、防反向二极管(D8、D9、D10)、滤波延时电容C27组成；且轻触开关(K1、 K2、K3)分别与微处理器U1电连接。
现举其中一路进行说明；上拉电阻R33、轻触开关K1、防反向二极管D8依次正向导通串联设计，上拉电阻R3的另一端与稳压模块的电压输出端(VDD2) 电连接，二极管D8的负极通过下拉电阻R36接地，下拉电阻R36两端并联延时滤波电容C27。
轻触开关K1按下后，有对应的电压信号KEY1反馈到微处理器U1，微处理器U1作相应的控制；在休眠状态下按下轻触开关K1，可由WKUP信号反馈到微处理器U，唤醒微处理器U1工作。
优选地，上述电子烟功率调节控制电路中，PCBA板温度检测模块，如图1B、 12和14所示；包括热敏电阻NTC(R2)、电阻R1及滤波电容C5。电阻R1和热敏电阻NTC串联连接，且热敏电阻NTC一端接地，电阻R1的另一端与微处理器 U1的第28脚(NTC-E)电连接；热敏电阻NTC两端并联滤波电容C5；电阻R1 和热敏电阻NTC的连接点与微处理器U1的第17脚(NTC)电连接。
在本发明中，集成电路板在元器件发热较大，且又增加热敏电阻NTC；因此，检测PCBA温度时，微处理器输出一固定电压NTC-E，电阻R1与R2分压后的电压NTC经电容C5滤波后反馈到微处理器。因电阻NTC不同温度下阻值不同，所以微处理器可通过此NTC电压计算出此时PCBA板的温度。
本发明通过显示模块与轻触开关实现‘人机对话’，连按轻触开关K1预设次数N1，进入菜单界面后，每按一次K1，可显示出一种输出模式，按K2、K3 进行选择确认。对外输出时，显示模块显示出用户设置的输出参数，如温度、功率、内置电池电压、负载阻值、启动模式、吸烟口数等。微处理器还可通过调节记忆用户使用的习惯，主动记忆，并在用户开机使用的界面默认为客户习惯的使用界面(习惯的输出方式)。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电子烟功率调节控制电路，其特征在于，包括微处理器、直流升压模块、半桥驱动模块、负载电压输出模块以及负载电流电阻检测模块；所述负载电压输出模块包括负载降压单元和负载升压单元；其中：
所述微处理器协调和控制所述直流升压模块、半桥驱动模块以及负载降压单元；
所述直流升压模块的输入端与电源连接，并在所述微处理器的控制下，为所述半桥驱动模块提供供电电压；
所述半桥驱动模块在微处理器的作用下，控制和协调所述负载升压单元；所述负载电压输出模块控制负载的输出电压；
所述负载电流电阻检测模块取样负载上的电流，并反馈至所述微处理器后，再由所述微处理器进行调节和控制负载电压；所述负载电流电阻检测模块包括负载电流检测单元、负载阻值检测单元以及负载电压取样单元；所述负载电流检测单元的电压输入端与负载的负极电压端电连接，所述负载电流检测单元的电压输出端与所述微处理器的反馈脚电连接；所述负载阻值检测单元的控制端与所述微处理器的电阻反馈脚电连接，所述负载阻值检测单元的电压输入端接电源，所述负载阻值检测单元的电压输出端与负载的正极电压端电连接；所述负载电压取样单元的电压输入端与所述负载阻值检测单元的电压输出端电连接；所述负载电压取样单元的电压输入端与负载的正极端电连接；所述负载电压取样单元的反馈端与微处理器电连接。
2.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述直流升压模块包括第一开关管Q2、第二开关管Q3、升压芯片U3、第一二极管D1以及振荡储能电感L1；所述第一开关管Q2与第二开关管Q3组成开关控制电路，该开关控制电路的电压输入端与电源连接，该开关控制电路的电压输出端与所述振荡储能电感L1的一端且连接点与升压芯片U3的电压输入端，该开关控制电路的使能端与所述升压芯片U3的使能端电连接；所述振荡储能电感L1的另一端与升压芯片U3的电压输出端电连接且连接点与所述第一二极管D2的正极电连接，第一二极管D2的负极为所述直流升压模块的电压输出端；所述微处理器通过其使能端与第二开关管Q3及升压芯片U3的使能端电连接。
3.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述半桥驱动模块包括半桥驱动芯片U4及其外围电路组成；所述半桥驱动芯片U4的使能端和第一PWM信号控制端分别与微处理器的使能端和PWM信号控制端电连接。
4.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述负载升压单元包括第六开关管Q4、第七开关管Q5、储能电感L2、第一反向快速恢复二极管D3以及第二反向快速恢复二极管D4；所述储能电感L2与所述第六开关管Q4组成充放电回路，且该充放电回路的电压输入端接电、输出端与第七开关管Q5的电压输出端电连接；所述第六开关管Q4的控制端通过第一反向快速恢复二极管D3与所述半桥驱动模块的低电位输出端电连接；所述第七开关管Q5的控制端通过第二反向快速恢复二极管D4与所述半桥驱动模块的高电位输出端电连接；所述第七开关管Q5的电压输出端与所述负载降压单元的电压输入端电连接。
5.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述负载降压单元包括第三开关管Q8、第四开关管Q7以及第五开关管Q6；所述第三开关管Q8的电压输入端与所述直流升压模块的电压输出端电连接；所述第三开关管Q8的控制端与所述第四开关管Q7的电压输入端电连接，所述第四开关管Q7的控制端与微处理器的第二PWM信号输出端电连接，所述第五开关管Q6的控制端与所述第三开关管Q8的电压输出端电连接，所述第五开关管Q6的电压输入端与所述负载升压单元的电压输出端电连接，所述第五开关管Q6的电压输出端与所述负载电压输出模块电连接。
6.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述负载电流检测单元包括运放芯片U6以及取样电路；所述运放芯片U6的正相电压输入端通过取样电路与负载的负极电压端电连接，所述运放芯片U6的反相电压输入端通过一第二二极管D7及限流电阻R31与负载的负极电压端电连接；所述运放芯片U6的电压输出端与所述微处理器的反馈脚电连接。
7.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述负载阻值检测单元包括第二取样电阻R27以及开关控制电路，所述开关控制电路的控制端通过第二取样电阻R27与微处理器的电阻反馈脚电连接，所述开关控制电路的电压输入端接电源，所述开关控制电路的电压输出端通过一限流电阻R26与负载的正极电压端电连接。
8.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，所述负载电压取样单元包括续流电压二极管D5、稳压管ZD1以及分压电路；所述续流电压二极管D5的正极接地，负极与所述负载降压单元的电压输出端电连接，所述分压电路并联连接在所述续流电压二极管D5的两端；所述稳压管ZD1的正极接地，负极通过一分压电阻R23与所述续流电压二极管D5的负极电连接；所述分压电路与微处理器电连接。
9.根据权利要求1所述的电子烟功率调节控制电路，其特征在于，还包括一防电池反接模块，该防电池反接模块包括两个防反向二极管、第八开关管Q12、分压电路和延时电路，两个所述防反向二极管的负极连接，且连接点与所述开关管Q12的控制端连接，其中一个防反向二极管的正极与所述直流升压模块的电压输出端电连接，另一个防反向二极管的正极通过分压电阻以及RC滤波电路与所述微处理器电连接；所述开关管Q12的电压输入端接电源负极，所述开关管Q12的电压输出端接地。
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