CN106502297B - 一种恒压输出电子烟控制芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒压输出电子烟控制芯片，包括吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述控制模块包括状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，所述驱动控制模块包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；其既能实现频率可控,避免了单纯依靠数字电路的实现方式，又可避免因功率开关管开关频率较高干扰严重，从而易出现逻辑混乱的问题，同时又避免了使用过多位数量的模数转换器的技术问题。

Description

一种恒压输出电子烟控制芯片

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，特别是涉及一种恒压输出电子烟控制芯片。

背景技术

现有技术中的电子烟均采用如图1所示的结构，包括指示灯,控制芯片,气流传感器,内置电池,烟油及加热丝组件,烟嘴和外壳共七部分组成，具体连接关系如图2所示，气流传感器与控制芯片的采样端SENS以及VSS端相连，内置电池正端与控制芯片的VDD端相连，负端与控制芯片的VSS端相连；烟油及加热丝组件与控制芯片的输出端OUT以及VSS端相连；指示灯分别与控制芯片的LED端以及VSS端相连。其中气流传感器主要将用户的吸烟动作转化为控制芯片所能识别的电学特性的变化，方便控制芯片进行采样；控制芯片主要通过采样气流传感器的输出信号，判断系统现阶段是处于待机或者吸烟状态，并根据不同的状态判断结果，控制加热丝以及指示灯做出相应的动作，满足用户在吸烟过程中的视觉及味觉等感官要求；内置电池是电子烟内部所有部件的能量来源，也是决定电子烟使用寿命的主要部件，烟油和加热丝组件主要是保证在吸烟过程中，当电热丝温度上升时烟油得到充分雾化，满足用户的吸烟体验；指示灯主要用来仿真吸烟过程中的火光显示效果，力求达到逼真效果。

但是,与实际香烟不同,电子烟的能源完全来自于内部电池,随着电子烟使用时间的增加,电池的电量逐渐降低,表现为电池的电压的降低.原有的电子烟芯片通过一个开关管控制加热丝的电流通路,当检测到吸烟状态时,控制器将开关管打开,加热丝有近似Vdd/RL其中,RL为加热丝电阻,且未考虑开关导通电阻的电流,随着电池电压的降低,该加热电流也成比例的降低,这就产生用户在使用过程中加热丝的加热效率会降低,表现在用户的吸烟感受随着电子烟的使用会变差。

基于以上问题,市场上出现了在芯片内部设计一种电压检测的电路,在不同电压段内通过数字电路产生不同的占空比,该方式有效降低了整个电池电压范围内,输出电压平均值的偏差,但是这种控制方式,需要将电源电压的的模拟信号转化为数字电路可以识别的数字信号,内部需要设计相应的模数转换器,通过检测不同电池电压,将电池电压通过模数转换器转换为数字信号,将电池电压划分为多个区间,在每个区间通过数字电路选择预先设定好的不同的占空比控制信号,这种方案需要尽可能多位数的模数转换器才能实现输出电压与电池电压不相关的效果,如果位数较少,则输出电压会明显地表现出随着电池电压呈现出锯齿状的变化趋势如图6为3位模数转换器,但是如果需要高精度的调节,必然需要高精度的模数转换器,对电路的资源要求过大。

现有技术中存在有一种模拟的实现方式,即完全通过模拟电路的架构实现占空比随着电池电压的实时调整,该方案解决了完全通过数字方式实现对内部模数转换器位数的要求,同时理论上实现了输出占空比随着电源电压连续的变化。但是由于需要在内部集成有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率,使得占空比信号的频率无法做得很低，在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱。

发明内容：

本发明解决的技术问题是提出了一种恒压输出电子烟控制芯片，既能实现频率可控,避免了单纯依靠模拟电路的实现方式,又可避免因功率开关管开关频率较高干扰严重,从而易出现逻辑混乱的问题，同时又避免了使用过多位数量的模数转换器的技术问题。

本发明的具体技术方案是，一种恒压输出电子烟控制芯片，包括吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH。其中吸烟检测模块与SENS和控制模块相连,通过检测外部SENS端的信号变化,判断系统是否发生吸烟动作；保护模块与控制模块相连,通过检测系统工作过程中的是否发生异常,并将信息传送给控制模块；LED驱动模块,与LED和控制模块相连,响应控制模块的LED控制信号,并产生相应的LED驱动信号控制外部的LED；SWITCH驱动模块与控制模块和开关器件SWITCH相连,响应控制模块的驱动控制信号,并产生与之匹配的驱动开关器件的驱动信号,控制SWITCH开关器件；SWITCH与VDD,OUT以及SWITCH驱动模块相连,响应SWITCH驱动模块的驱动信号,确定VDD端与OUT端的导通与截止,控制负载的电流。

上述控制模块包括状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，其中状态判断模块根据外部的保护模块和吸烟检测模块的输出判断系统所处的状态，并根据目前状态分别向驱动控制模块和LED控制模块提供相应的控制信号；驱动控制模块和LED控制模块分别为外部的SWITCH驱动模块和LED驱动模块提供控制信号。

驱动控制模块包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压verf确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；所述基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路相互连接从而实现输出平均电压与电源电压无关，使输出电压保持恒定。

驱动控制模块中的采样电路将VDD的采样值按照一定比例输出到比较器的输入端,即Sout＝K*VDD，其中K为采样电路的比例系数,Sout为采样电路的输出。

驱动控制模块中的比较器将采样电路的输出与内部参考电压verf进行比较,控制可逆加法器的运算方向,可逆加法器的数字输出通过模数转换器转换为可以控制采样电路采样比例的模拟信号,当整个环路达到稳定时,采样电路的输出值与内部参考电压verf达到一致，即K*VDD＝Vref，其中Vref为内部参考电压。

驱动控制模块中的运算器接收可逆加法器的输出信号,并通过内部计算产生对PWM产生模块的控制信号，而PWM产生电路通过控制信号产生相应占空比的输出信号，即KD＝K，又得D＝F(KD)＝A*KD其中D为输出的占空比，F(KD)表示运算器内部的算法，A为比例系数；又得D＝F(KD)＝KD*A＝K*A＝Vref/VDD*A；而正常工作过程中，输出电压的平均值Vout与占空比D之间的关系为：Vout＝D*VDD，即得到Vout＝D*VDD＝Vref/VDD*A*VDD＝Vref*A，即输出电压仅与内部参考电压Vref和运算器的比例系数A相关，与电源电压VDD无关，即实现了输出平均电压与电源电压无关，实现了输出电压的恒定。

本发明的有益效果是，通过提出的恒压输出电子烟控制芯片及其运算方法，使其恒压输出实现方式更加多样化，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需的附图作简单介绍，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获得其它的附图，这些附图所直接得到的技术方案也应属于本发明的保护范围。

图1:电子烟体结构示意图。

图2:电子烟电路连接关系示意图。

图3:电子烟控制芯片内部结构框图。

图4:电子烟控制芯片内部控制模块结构框图。

图5:本发明提出内部控制模块中驱动控制电路示意图。

图6:数字方式实现占空比与输出电压曲线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

实施例1一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器与采样电路，内部参考电压和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转化器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，从而使其恒压输出实现方式更加多样化，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例2一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；采样电路将VDD的采样值按照一定比例输出到比较器的输入端,即Sout＝K*VDD，其中K为采样电路的比例系数,Sout为采样电路的输出。比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位数模数转化器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例3一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；采样电路将VDD的采样值按照一定比例输出到比较器的输入端,即Sout＝K*VDD，其中K为采样电路的比例系数,Sout为采样电路的输出。比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；比较器将采样电路的输出与内部参考电压进行比较,控制可逆加法器的运算方向,可逆加法器的数字输出通过模数转换器转换为可以控制采样电路采样比例的模拟信号,当整个环路达到稳定时,采样电路的输出值与内部参考电压达到一致，即K*VDD＝Vref，其中Vref为内部参考电压。可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转化器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例4一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；采样电路将VDD的采样值按照一定比例输出到比较器的输入端,即Sout＝K*VDD，其中K为采样电路的比例系数,Sout为采样电路的输出。比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；比较器将采样电路的输出与内部参考电压进行比较,控制可逆加法器的运算方向,可逆加法器的数字输出通过模数转换器转换为可以控制采样电路采样比例的模拟信号,当整个环路达到稳定时,采样电路的输出值与内部参考电压达到一致，即K*VDD＝Vref，其中Vref为内部参考电压。可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；运算器接收可逆加法器的输出信号,并通过内部计算产生对PWM产生模块的控制信号，PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号，即KD＝K，又得D＝F(KD)＝A*KD其中D为输出的占空比，F(KD)表示运算器内部的算法，A为比例系数；又得D＝F(KD)＝KD*A＝K*A＝Vref/VDD*A；而正常工作过程中，输出电压的平均值Vout与占空比D之间的关系为：Vout＝D*VDD，即得到Vout＝D*VDD＝Vref/VDD*A*VDD＝Vref*A，即输出电压仅与内部参考电压Vref和运算器的比例系数A相关，与电源电压VDD无关，即实现了输出平均电压与电源电压无关，实现了输出电压的恒定。通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例5一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，其中状态判断模块一端与驱动控制模块相连另一端与LED控制模块连接，用于判断系统的状态并根据目前状态分别向驱动控制模块和LED控制模块提供相应的控制信号。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例6一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，驱动控制模块为外部的SWITCH驱动模块提供控制信号。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例7一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH；所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，LED控制模块为LED驱动模块提供控制信号。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器与采样电路，内部参考电压和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例8一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH；吸烟检测模块与外部SENS端和控制模块相连，通过检测外部SENS端的信号变化,判断系统是否发生吸烟动作。所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例9一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH；保护模块与控制模块相连,通过控制模块发出的异常指令信号，断开电路从而实现对电子烟恒压输出控制芯片的保护。所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例10一种恒压输出电子烟控制芯片，如图3所示包括了吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述恒压输出电子烟控制芯片中的控制模块如图4所示包括了状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块。SWITCH驱动模块与控制模块和开关器件SWITCH相连,响应控制模块的驱动控制信号,并产生与之匹配的驱动开关器件的驱动信号,控制SWITCH开关器件。所述驱动控制模块如图5所示包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器，运算器和比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；数模转换器与可逆加法器，运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；通过基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路的相互协同作用从而实现了输出平均电压与电源电压无关。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠数字电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

实施例11如图3一种恒压输出电子烟控制芯片，包括吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH。其中吸烟检测模块一端外部SENS连接另一端与控制模块连接,通过检测外部SENS端的信号变化,判断系统是否发生吸烟动作；保护模块与控制模块相连,通过检测系统工作过程中的是否发生异常,并将信息传送给控制模块；LED驱动模块与LED和控制模块相连,响应控制模块的LED控制信号,并产生相应的LED驱动信号控制外部的LED；SWITCH驱动模块与控制模块和开关器件SWITCH相连,响应控制模块的驱动控制信号,并产生与之匹配的驱动开关器件的驱动信号,控制SWITCH开关器件；SWITCH与VDD,OUT以及SWITCH驱动模块相连,响应SWITCH驱动模块的驱动信号,确定VDD端与OUT端的导通与截止,控制负载的电流，整个恒压输出电子烟控制芯片运行更加稳定，模数转换器的个数也较少。

如图4所示控制模块包括状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，其中状态判断模块根据外部的保护模块和吸烟检测模块的输出判断系统所处的状态，并根据目前状态分别向驱动控制模块和LED控制模块提供相应的控制信号；驱动控制模块和LED控制模块分别为外部的SWITCH驱动模块和LED驱动模块提供控制信号。

如图5所示驱动控制模块包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器和比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器、运算器及比较器相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器、运算器和采样电路相连,接收可逆加法器的数字数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器和PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器和驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；所述基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路相互连接从而实现输出平均电压与电源电压无关，使输出电压保持恒定。

驱动控制模块工作原理如下：

驱动控制模块中的采样电路将VDD的采样值按照一定比例输出到比较器的输入端,随即得到式1：Sout＝K*VDD，其中K为采样电路的比例系数,Sout为采样电路的输出，其中*表示相乘的意思一下意思表示相同，此式中表达意思为K乘以VDD。

驱动控制模块中的比较器将采样电路的输出与内部参考电压进行比较,控制可逆加法器的运算方向,可逆加法器的数字输出通过模数转换器转换为可以控制采样电路采样比例的模拟信号,当整个环路达到稳定时,采样电路的输出值与内部参考电压达到一致，即得式2：K*VDD＝Vref，其中Vref为内部参考电压。

针对于不同的电源电压VDD将会产生不同的K值与之相匹配,而可逆加法器的数字输出KD即与相应的模拟K值一一对应，在此也可认为二者相等，驱动控制模块中的运算器接收可逆加法器的输出信号,并通过内部计算产生对PWM产生模块的控制信号，而PWM产生电路通过控制信号产生相应占空比的输出信号，得式3：KD＝K。

随即得到式4：D＝F(KD)＝A*KD，其中D为输出的占空比，F(KD)表示运算器内部的算法，A为比例系数。

当系统达到稳定时，由式1-4可以得到如下关系：

又得式5：D＝F(KD)＝KD*A＝K*A＝Vref/VDD*A。

因正常工作过程中，输出电压的平均值Vout与占空比D之间的关系为式6：Vout＝D*VDD，其中忽略开关管导通电阻。

由式5～6结合可以得出得式7：

Vout＝D*VDD＝Vref/VDD*A*VDD＝Vref*A，也即输出电压仅与内部参考电压Vref和运算器的比例系数A相关，与电源电压VDD无关，即实现了输出平均电压与电源电压无关，实现了输出电压的恒定。继而达到即频率可控，又可避免单纯依靠模拟电路实现，想要提高调节精度就必须增加多位数的模数转换器造成电路资源要求过高的弊端；同时克服了模拟实现方式中由于电路内部存在有震荡电容,限制了占空比控制信号的频率较高,在正常吸烟过程中由于存在较高的功率管开关频率,导致电路干扰严重,尤其是在负载较重情况下,极易对电子烟内部控制电路产生干扰,如果应用板上的滤波设计效果不好的话,易造成电子烟工作过程中的逻辑混乱的技术问题。

Claims (10)

1.一种恒压输出电子烟控制芯片，包括吸烟检测模块、控制模块、保护模块、SWITCH驱动模块、LED驱动模块、开关管SWITCH，所述控制模块包括状态判断模块、驱动控制模块和LED控制模块，其特征在于：所述驱动控制模块包括基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路；基准电压产生模块与比较器相连，产生与电压和温度无关的内部参考电压Vref；采样电路与模数转换器及比较器相连，主要采样电源端电压，并将采样值送给比较器；比较器的输入端与采样电路相连，比较器的输出端和可逆加法器相连，主要通过比较采样电路的输出电压和内部参考电压Vref确定可逆加法器的运算方式，是加一操作还是减一操作；可逆加法器与模数转换器、运算器及比较器的输出端相连，确定稳定工作过程中模数转换器的数字输入以及向运算器提供相应的数据输入；模数转换器与可逆加法器、运算器及采样电路相连,接收可逆加法器的数字数字输入，并将其转换为模拟信号；运算器与可逆加法器及PWM产生电路相连，向PWM产生电路提供占空比数据；PWM产生电路与运算器及驱动模块相连，根据运算器的占空比数据，向驱动模块提供满足要求的PWM控制信号；所述基准电压产生模块、采样电路、比较器、可逆加法器、模数转换器、运算器、PWM产生电路相互连接从而实现输出平均电压与电源电压无关，使输出电压保持恒定。

2.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：驱动控制模块中的采样电路将VDD的采样值按照一定比例输出到比较器的输入端,即Sout＝K*VDD，其中K为采样电路的比例系数,Sout为采样电路的输出。

3.根据权利要求2所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：驱动控制模块中的比较器将采样电路的输出与内部参考电压Vref进行比较,控制可逆加法器的运算方向,可逆加法器的数字输出通过模数转换器转换为可以控制采样电路采样比例的模拟信号,当整个环路达到稳定时,采样电路的输出值与内部参考电压Vref达到一致，即K*VDD＝Vref，其中Vref为内部参考电压Vref。

4.根据权利要求3所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：驱动控制模块中的运算器接收可逆加法器的输出信号,并通过内部计算产生对PWM产生模块的控制信号，而PWM产生电路通过控制信号产生相应占空比的输出信号，即KD＝K，又得D＝F(KD)＝A*KD其中D为输出的占空比，F(KD)表示运算器内部的算法，A为比例系数；又得D＝F(KD)＝KD*A＝K*A＝Vref/VDD*A；而正常工作过程中，输出电压的平均值Vout与占空比D之间的关系为：Vout＝D*VDD，即得到Vout＝D*VDD＝Vref/VDD*A*VDD＝Vref*A，即输出电压仅与内部参考电压Vref和运算器的比例系数A相关，与电源电压VDD无关，即实现了输出平均电压与电源电压无关，实现了输出电压的恒定。

5.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：所述控制模块中的状态判断模块一端与驱动控制模块相连另一端与LED控制模块相连，用于判断系统的状态并根据目前状态分别向驱动控制模块和LED控制模块提供相应的控制信号。

6.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：所述控制模块中的驱动控制模块为外部的SWITCH驱动模块提供控制信号。

7.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：所述控制模块中的LED控制模块为LED驱动模块提供控制信号。

8.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：所述吸烟检测模块与外部SENS端和控制模块相连，通过检测外部SENS端的信号变化,判断系统是否发生吸烟动作。

9.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：所述保护模块与控制模块相连,通过控制模块发出的异常指令信号，断开电路从而实现对电子烟恒压输出控制芯片的保护。

10.根据权利要求1所述的恒压输出电子烟控制芯片，其特征在于：所述SWITCH驱动模块与控制模块和开关器件SWITCH相连,响应控制模块的驱动控制信号,并产生与之匹配的驱动开关器件的驱动信号,控制SWITCH开关器件。