CN106253667B - 开关管驱动集成电路及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开关管驱动集成电路及电子烟，其中，该开关管驱动集成电路包括控制器模块、电源模块、驱动模块，且以上模块都集成于一颗集成芯片；驱动模块，接受控制器模块的控制信号，输出PWM信号，驱动外部开关管的导通或关闭；电源模块，对控制器模块、驱动模块进行供电；控制器模块，控制电源模块的开启与关闭，并控制驱动模块输出PWM信号，以驱动外部开关管的导通或关闭。本发明技术方案占用空间小，抗干扰能力强。

Description

开关管驱动集成电路及电子烟

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，特别涉及一种开关管驱动集成电路及电子烟。

背景技术

随着人们对产品便携性要求，电子烟中，高度集成的应用电路由于体积小、抗干扰能力强等优势，越来越被市场所认可。现有电子烟的MOS驱动部分电路主要由主控制器、MOS驱动电路及供电升压电路三部分构成。由主控制器产生PWM控制信号输出给到MOS驱动电路，通过一个供电升压电路来提高驱动电压，最后由MOS驱动电路去驱动控制MOS管。这样的电路往往有占用空间大，抗干扰能力差的缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种开关管驱动集成电路，旨在提供一种高集成度的集成电路应用IC，通过该集IC设计出占用空间小、抗干扰能力强的开关管驱动电路。

为实现上述目的，本发明提出一种开关管驱动集成电路，包括控制器模块、电源模块、驱动模块；所述电源模块第一输出端与所述驱动模块的电源端连接，所述电源模块的第二输出端与所述控制器模块的电源端连接；所述控制器模块的电源控制端与所述电源模块的受控端连接，所述控制器模块的PWM输出端与所述驱动模块的受控端连接；所述电源模块、所述控制器模块及所述驱动模块都集成于一颗IC芯片；其中，

所述驱动模块，接受所述控制器模块的控制信号，输出PWM信号，驱动外部开关管的导通或关闭；

所述电源模块，对所述控制器模块、所述驱动模块进行供电；

所述控制器模块，控制所述电源模块的开启与关闭，并控制所述驱动模块输出PWM信号，以驱动外部开关管的导通或关闭；

所述开关管驱动集成电路还包括外围升压模块及外围buck模块；所述外围升压模块正输出端与所述电源模块的正输入端连接，所述外围升压模块的负输出端与所述电源模块的负输入端连接；所述外围升压模块的电池端与所述外围buck模块的输入端连接；所述外围buck模块的自举供电输入端与所述驱动模块的自举供电端连接，所述外围buck模块的开关管供电输入端与所述驱动模块的开关管供电端连接；所述外围buck模块的第一受控端与所述驱动模块的第一驱动端连接，所述外围buck模块的第二受控端与所述驱动模块的第二驱动端连接。

优选地，所述电源模块包括DCDC升压模块及LDO模块；所述LDO模块的输入端与所述DCDC升压模块的第一输出端连接，所述LDO模块的输出端与所述控制器模块的电源端连接，所述LDO模块的受控端与所述控制器模块的电源控制端连接；所述DCDC升压模块的受控端与所述控制器模块的电源控制端连接，所述DCDC升压模块的第二输出端与所述驱动模块的电源端连接。

优选地，所述DCDC升压模块包括反馈单元、驱动逻辑单元、驱动控制单元、供电单元及使能控制单元；所述供电单元的输入端与所述外围升压模块的负输出端连接；所述反馈单元的采样端也与所述外围升压模块的负输出端连接，所述供电单元的输出端与所述驱动模块的电源端连接；所述反馈单元的输出端与所述驱动逻辑单元的输入端连接；所述驱动逻辑单元的输出端与所述驱动控制单元的受控端连接，所述驱动控制单元的输入端与所述外围升压模块的正输出端连接，所述驱动控制单元的输出端接地；所述使能控制单元的受控端与所述控制器模块的电源控制端连接，所述使能控制单元的输出端与所述驱动逻辑单元的受控端连接。

优选地，所述驱动模块包括驱动逻辑单元及死区控制逻辑单元；所述驱动逻辑单元的电源端及所述死区控制逻辑单元的电源端都与所述DCDC升压模块的第二输出端连接；所述死区控制逻辑单元的输出端与所述驱动逻辑单元的输入端连接；所述驱动逻辑单元的受控端与所述控制器模块的PWM控制端连接。

优选地，所述外围升压模块包括第一电容、第二电容、第一电感、电池及二极管；所述电源模块的正输入端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述电池正极连接，所述电池负极接地；所述电源模块的负输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；所述二极管的正极与所述电源模块的正输入端连接，所述二极管的负极与所述电源模块的负输入端连接；所述第二电容的第一端与所述电池正极连接，所述第二电容的第二端接地。

优选地，所述外围buck模块包括第二电感、第一开关管、第二开关管、第三电容、第四电容及第五电容；所述第三电容的第一端与所述电池正极连接，所述第三电容的第二端接地；所述电池正极还与所述第一开关的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接，所述第一开关管的受控端与所述驱动模块的第一驱动端连接；所述第二开关管的受控端与所述驱动模块的第二驱动端连接，所述第二开关管输出端与所述驱动模块的接地端连接，所述驱动模块的接地端接地；所述驱动模块的自举供电端与所述第四电容第一端连接，所述第四电容第二端与所述驱动模块的开关管供电端连接，所述驱动模块的第开关管供电端还与所述第一开关管的输出端连接；所述第一开关管的输出端还与所述第二电感的第一端连接；所述第二电感的第二端为所述开关管驱动集成电路的输出端正极，所述第二开关管的输出端为所述开关管驱动集成电路的输出端负极；所述第五电容的第一端与所述第二电感的第二端连接，所述第五电容的第二端与所述第二开关管的输出端连接。

优选地，所述开关管驱动集成电路还包括第六电容；所述第六电容第一端与所述电源模块的接地端连接，所述电源模块的接地端接地；所述第六电容的第二端与所述电源模块的LDO输出端连接。

本发明还提出一种电子烟，所述电子烟包括如上所述的开关管驱动集成电路。

本发明技术方案通过采用控制器模块、电源模块及驱动模块，提出了一种开关管驱动集成电路。由电源模块为驱动模块及控制器模块供电，由控制器模块发出PWM信号，控制驱动模块驱动外部开关管的开启与关闭；通过将控制器模块、电源模块及驱动模块集成在一块芯片内，使电路占用空间更小，抗干扰能力更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明开关管驱动集成电路一实施例的结构示意图；

图2为本发明开关管驱动集成电路一实施例的DCDC升压模块的功能模块图；

图3为本发明开关管驱动集成电路一实施例的驱动模块的功能模块图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	控制器模块	315	驱动控制单元
200	驱动模块	C1	第一电容
				300	电源模块	C2	第二电容
400	外围升压模块	C3	第三电容
				500	外围buck模块	C4	第四电容
210	驱动逻辑单元	C5	第五电容
				220	死区控制逻辑单元	C6	第六电容
310	DCDC升压模块	Q1	第一开关管
				320	LDO模块	Q2	第二开关管
311	供电单元	L1	第一电感
				312	使能控制单元	L2	第二电感
313	反馈单元	BAR	电池
				314	驱动逻辑单元	D	二极管

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种开关管驱动集成电路。

参照图1，本发明中，本开关管驱动集成电路包括控制器模块100、驱动模块200、电源模块300；所述电源模块300第一输出端与所述驱动模块200的电源的连接，所述电源模块300的第二输出端与所述控制器模块100的电源端连接；所述控制器模块100的电源控制端与所述电源模块300的受控端连接，所述控制器模块100的PWM输出端与所述驱动模块200的受控端连接；所述控制器模块100及所述驱动模块200、所述电源模块300都集成于一颗IC芯片(图未标号)；

其中，所述驱动模块200，接受所述控制器模块100的控制信号，输出PWM信号，驱动外部开关管的导通或关闭；所述电源模块300，对所述控制器模块100、所述驱动模块200进行供电；所述控制器模块100，控制所述电源模块300的开启与关闭，并控制所述驱动模块200输出PWM信号，以驱动外部开关管的导通或关闭。

需要说明的是，本发明实施例中，本开关管驱动集成电路可以通过调节输出的PWM信号占空比来对外部的升降压电路进行调控。控制器模块100还可接收反馈信息，对外部的输出进行动态调节，并且控制器模块100还可以控制外围OLED屏幕显示及按键控制，作为整个电路的控制中心。

本发明技术方案通过采用控制器模块100、驱动模块200及电源模块300，提出了一种开关管驱动集成电路。由电源模块300为驱动模块200及控制器电模块100供电，由控制器模块100发出PWM信号，控制驱动模块200驱动外部开关管的开启与关闭；通过将控制器模块100、电源模块300及驱动模块200集成在一块芯片内，使电路占用空间更小，抗干扰能力更强。

具体地，所述电源模块包括DCDC升压模块310及LDO模块320；所述LDO模块320的输入端与所述DCDC升压模块310的第一输出端连接，所述LDO模块320的输出端与所述控制器模块100的电源端连接，所述LDO模块320的受控端与所述控制器模块100的电源控制端连接；所述DCDC升压模块310的受控端与所述控制器模块100的电源控制端连接，所述DCDC升压模块310的第二输出端与所述驱动模块200的电源端连接。

需要说明的是，LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)相对于传统的线性稳压器来说，所要求的输入电压与输出电源之间的差值较小。LDO模块320用于给控制器模块100供电；DCDC升压模块310用于驱动模块200的供电。

具体地，所述开关管驱动集成电路还包括外围升压模块400及外围buck模块500；所述外围升压模块400正输出端与所述电源模块300的正输入端C连接，所述外围升压模块400的负输出端与电源模块300的负输入端D连接；所述外围升压模块400的电池端与所述外围buck模块500的输入端连接；所述外围buck模块500的自举供电输入端与所述驱动模块200的自举供电端E连接，所述外围buck模块500的开关管供电输入端与所述驱动模块200的开关管供电端F连接；所述外围buck模块500的第一受控端与所述驱动模块200的第一驱动端G连接，所述外围buck模块500的第二受控端与所述驱动模块200的第二驱动端H连接。

参考图2，具体地，所述DCDC升压模块310包括供电单元311、使能控制单元312、反馈单元313、驱动逻辑单元314及驱动控制单元315、；所述供电单元311的输入端与所述外围升压模块400的负输出端连接；所述反馈单元313的采样端也与所述外围升压模块400的负输出端连接，所述供电单元311的输出端与所述驱动模块200的电源端连接；所述反馈单元313的输出端与所述驱动逻辑单元314的输入端连接；所述驱动逻辑单元314的输出端与所述驱动控制单元315的受控端连接，所述驱动控制单元315的输入端与所述外围升压模块400的正输出端连接，所述驱动控制单元315的输出端接地；所述使能控制单元312的受控端与所述控制器模块100的电源控制端连接，所述使能控制单元312的输出端与所述驱动逻辑单元314的受控端连接。

需要说明的是，使能控制单元312用于控制整个DCDC升压模块310的开启与关闭；反馈单元313用于对输出电压进行取样，将取样值进行逻辑电平比较转换；驱动逻辑单元314产生固定频率的PWM驱动信号，根据反馈单元313提供过来的值进行比较控制PWM驱动信号的占空比，实现稳压闭环控制。

参考图3，具体地，所述驱动模块200包括驱动逻辑单元210及死区控制逻辑单元220；所述驱动逻辑单元210的电源端及所述死区控制逻辑单元220的电源端都与所述DCDC升压模块310的第二输出端连接；所述死区控制逻辑单元220的输出端与所述驱动逻辑单元210的输入端连接；所述驱动逻辑单元210的受控端与所述控制器模块100的PWM控制端连接。

需要说明的是，本发明实施例中，所述驱动模块200用于接收控制器模块100的PWM信号，输出PWM的驱动信号，以驱动外围buck模块的开关管。

具体地，所述开关管驱动集成电路还包括第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、电池BAR及二极管D1；所述电源模块300的正输入端C与所述第一电感L1的第一端连接，所述第一电感L1的第二端与所述电池BAR正极连接，所述电池BAR负极接地；所述电源模块300的负输入端D与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端接地；所述二极管D1的正极与所述电源模块300的正输入端C连接，所述二极管D1的负极与所述电源模块300的负输入端D连接；所述第二电容C2的第一端与所述电池BAR正极连接，所述第二电容C2的第二端接地。

需要说明的是，第二电容C2为输入电容；第一电感L1为外部升压电路储能电感；二极管D1为防反二极管；第一电容C1作为输出电容使用。

具体地，所述开关管驱动集成电路还包括第二电感L2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三电容C3、第四电容C4及第五电容C5；所述第三电容C3的第一端与所述电池BAR正极连接，所述第三电容C3的第二端接地；所述电池BAR正极还与所述第一开关Q1的输入端连接，所述第一开关管Q1的输出端与所述第二开关管Q2的输入端连接，所述第一开关管Q1的受控端与所述驱动模块200的第一驱动端G连接；所述第二开关管Q2的受控端与所述驱动模块200的第二驱动端H连接，所述第二开关管Q2输出端与所述驱动模块200的接地端I连接，所述驱动模块200的接地端I接地；所述驱动模块200的自举供电端E与所述第四电容C4第一端连接，所述第四电容C4第二端与所述驱动模块200的开关管供电端F连接，所述驱动模块200的开关管供电端F还与所述第一开关管Q1的输出端连接；所述第一开关管Q1的输出端还与所述第二电感L2的第一端连接；所述第二电感L2的第二端为所述开关管驱动集成电路的输出端正极，所述第二开关管Q2的输出端为所述开关管驱动集成电路的输出端负极；所述第五电容C5的第一端与所述第二电感L2的第二端连接，所述第五电容C5的第二端与所述第二开关管Q2的输出端连接。

需要说明的是，第三电容C3作为功率输入电容，第五电容C5作为输出电容来使用；第四电容C4作为自举电容来使用；

进一步地，本发明实施例中，由第一开关管Q1、第二开关管Q2及第二电感L2组成buck降压拓扑电路，第一开关管Q1为上臂MOS管，第二开关管Q2为下臂MOS管，第一电感L1作为储能电感；通过控制第一开关管Q1及第二开关管Q2的导通时间来控制buck降压拓扑电路。

具体地，所述开关管驱动集成电路还包括第六电容C6；所述第六电容C6第一端与所述电源模块300的接地端A连接，所述电源模块300的接地端A接地；所述第六电容C6的第二端与所述电源模块300的LDO输出端B连接。

本发明通过将控制器模块100、电源模块300及驱动模块集200成在一块集成电路芯片中，并配合外围升压模块400及外围buck模块500，完成了开关管驱动功能；通过DCDC升压模块310及LDO模块320配合外围升压模块400，为驱动模块200及控制器模块100供电；通过控制器模块100控制DCDC升压模块310及LDO模块320的开启与关闭，同时控制器模块100还发出PWM控制信号，控制驱动模块200发出开关管驱动信号，完成对外围buck模块500的控制。本发明具有占用空间小，抗干扰能力强的优点。

本发明还提出一种电子烟，该电子烟包括如上所述的开关管驱动集成电路，该开关管驱动集成电路的具体结构参照上述实施例，由于本电子烟采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种开关管驱动集成电路，其特征在于，包括控制器模块、电源模块、驱动模块；所述电源模块第一输出端与所述驱动模块的电源端连接，所述电源模块的第二输出端与所述控制器模块的电源端连接；所述控制器模块的电源控制端与所述电源模块的受控端连接，所述控制器模块的PWM输出端与所述驱动模块的受控端连接；所述电源模块、所述控制器模块及所述驱动模块都集成于一颗IC芯片；其中，

所述驱动模块，接受所述控制器模块的控制信号，输出PWM信号，驱动外部开关管的导通或关闭；

所述电源模块，对所述控制器模块、所述驱动模块进行供电；

所述控制器模块，控制所述电源模块的开启与关闭，并控制所述驱动模块输出PWM信号，以驱动外部开关管的导通或关闭；

所述开关管驱动集成电路还包括外围升压模块及外围buck模块；所述外围升压模块正输出端与所述电源模块的正输入端连接，所述外围升压模块的负输出端与所述电源模块的负输入端连接；所述外围升压模块的电池端与所述外围buck模块的输入端连接；所述外围buck模块的自举供电输入端与所述驱动模块的自举供电端连接，所述外围buck模块的开关管供电输入端与所述驱动模块的开关管供电端连接；所述外围buck模块的第一受控端与所述驱动模块的第一驱动端连接，所述外围buck模块的第二受控端与所述驱动模块的第二驱动端连接。

2.如权利要求1所述的开关管驱动集成电路，其特征在于，所述电源模块包括DCDC升压模块及LDO模块；所述LDO模块的输入端与所述DCDC升压模块的第一输出端连接，所述LDO模块的输出端与所述控制器模块的电源端连接，所述LDO模块的受控端与所述控制器模块的电源控制端连接；所述DCDC升压模块的受控端与所述控制器模块的电源控制端连接，所述DCDC升压模块的第二输出端与所述驱动模块的电源端连接。

3.如权利要求2所述的开关管驱动集成电路，其特征在于，所述DCDC升压模块包括反馈单元、驱动逻辑单元、驱动控制单元、供电单元及使能控制单元；所述供电单元的输入端与所述外围升压模块的负输出端连接；所述反馈单元的采样端也与所述外围升压模块的负输出端连接，所述供电单元的输出端与所述驱动模块的电源端连接；所述反馈单元的输出端与所述驱动逻辑单元的输入端连接；所述驱动逻辑单元的输出端与所述驱动控制单元的受控端连接，所述驱动控制单元的输入端与所述外围升压模块的正输出端连接，所述驱动控制单元的输出端接地；所述使能控制单元的受控端与所述控制器模块的电源控制端连接，所述使能控制单元的输出端与所述驱动逻辑单元的受控端连接。

4.如权利要求3所述的开关管驱动集成电路，其特征在于，所述驱动模块包括驱动逻辑单元及死区控制逻辑单元；所述驱动逻辑单元的电源端及所述死区控制逻辑单元的电源端都与所述DCDC升压模块的第二输出端连接；所述死区控制逻辑单元的输出端与所述驱动逻辑单元的输入端连接；所述驱动逻辑单元的受控端与所述控制器模块的PWM控制端连接。

5.如权利要求4所述的开关管驱动集成电路，其特征在于，所述外围升压模块包括第一电容、第二电容、第一电感、电池及二极管；所述电源模块的正输入端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述电池正极连接，所述电池负极接地；所述电源模块的负输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；所述二极管的正极与所述电源模块的正输入端连接，所述二极管的负极与所述电源模块的负输入端连接；所述第二电容的第一端与所述电池正极连接，所述第二电容的第二端接地。

6.如权利要求5所述的开关管驱动集成电路，其特征在于，所述外围buck模块包括第二电感、第一开关管、第二开关管、第三电容、第四电容及第五电容；所述第三电容的第一端与所述电池正极连接，所述第三电容的第二端接地；所述电池正极还与所述第一开关的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接，所述第一开关管的受控端与所述驱动模块的第一驱动端连接；所述第二开关管的受控端与所述驱动模块的第二驱动端连接，所述第二开关管输出端与所述驱动模块的接地端连接，所述驱动模块的接地端接地；所述驱动模块的自举供电端与所述第四电容第一端连接，所述第四电容第二端与所述驱动模块的开关管供电端连接，所述驱动模块的第开关管供电端还与所述第一开关管的输出端连接；所述第一开关管的输出端还与所述第二电感的第一端连接；所述第二电感的第二端为所述开关管驱动集成电路的输出端正极，所述第二开关管的输出端为所述开关管驱动集成电路的输出端负极；所述第五电容的第一端与所述第二电感的第二端连接，所述第五电容的第二端与所述第二开关管的输出端连接。

7.如权利要求6所述的开关管驱动集成电路，其特征在于，所述开关管驱动集成电路还包括第六电容；所述第六电容第一端与所述电源模块的接地端连接，所述电源模块的接地端接地；所述第六电容的第二端与所述电源模块的LDO输出端连接。

8.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟包括如权利要求1-7任意一项所述的开关管驱动集成电路。