CN109445481B - 发热棒温度控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发热棒温度控制电路，包括发热棒功率端、发热棒感温端、功率端电压电流检测电路、感温端电压电流检测电路、微处理器、低压差线性稳压器、第四电阻、第五电阻、第三MOS管和第四MOS管，第四电阻的两端分别与发热棒功率端和第三MOS管的漏极连接，第四电阻的两端还通过功率端电压电流检测电路与微处理器连接，第三MOS管的栅极与微处理器连接，第五电阻的两端分别与发热棒感温端和第四MOS管的漏极连接，第五电阻的两端还通过感温端电压电流检测电路与微处理器连接，第四MOS管的栅极与微处理器连接。本发明能实现温度控制、能保持温度的稳定性。

Description

发热棒温度控制电路

技术领域

本发明涉及发热棒领域，特别涉及一种发热棒温度控制电路。

背景技术

加热不燃烧电子烟是通过电子加热不需燃烧即可抽烟的产品，因为传统香烟中有害物质仅在燃烧中才会释放，而加热不燃烧电子烟不需要燃烧，所以能大幅度降低有害物质。用户在使用这种加热不燃烧电子烟的过程中，由于温度的控制是很难的，吸烟的过程只有三到五分钟，所以抽烟的温度会大幅起落，从而会影响口感，不能保证温度的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能实现温度控制、能保持温度的稳定性的发热棒温度控制电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发热棒温度控制电路，包括发热棒功率端、发热棒感温端、功率端电压电流检测电路、感温端电压电流检测电路、微处理器、低压差线性稳压器、第四电阻、第五电阻、第三MOS管和第四MOS管，所述第四电阻的两端分别与所述发热棒功率端和第三MOS管的漏极连接，所述第四电阻的两端还通过所述功率端电压电流检测电路与所述微处理器连接，所述第三MOS管的栅极与所述微处理器连接，所述第五电阻的两端分别与所述发热棒感温端和第四MOS管的漏极连接，所述第五电阻的两端还通过所述感温端电压电流检测电路与所述微处理器连接，所述第四MOS管的栅极与所述微处理器连接，所述第三MOS管的源极分别与所述第四MOS管的源极和低压差线性稳压器连接，所述低压差线性稳压器的另一端与所述微处理器连接。

在本发明所述的发热棒温度控制电路中，所述发热棒功率端包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第六电阻、第一三极管和第一MOS管，所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述第二电阻的另一端连接并接地，所述第一三极管的集电极分别与所述第三电阻的一端和第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极与所述第三电阻的另一端连接。

在本发明所述的发热棒温度控制电路中，所述功率端电压电流检测电路包括功率端输出电压检测端，所述功率端输出电压检测端包括第十七电阻、第十八电阻和第一电容，所述第十七电阻的一端分别与所述第一电容的一端和第十八电阻的一端连接，所述第一电容的另一端和第十八电阻的另一端均接地。

在本发明所述的发热棒温度控制电路中，所述功率端电压电流检测电路还包括功率端输出电流检测端，所述功率端输出电流检测端包括第二电容、第三电容、第十九电阻、电流并联监视器、第二十一电阻、第二十三电阻和第七电容，所述电流并联监视器的第一引脚分别与所述电流并联监视器的第二引脚、第二电容的一端和第三电容的一端连接并接地，所述电流并联监视器的第三引脚分别与所述第二电容的另一端、第三电容的另一端和第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端连接5V电源，所述电流并联监视器的第四引脚与所述第二十一电阻的一端连接，所述第二十一电阻的另一端与所述电流并联监视器的第五引脚连接，所述电流并联监视器的第六引脚与所述第二十三电阻的一端连接，所述第二十三电阻的另一端与所述第七电容的一端连接，所述第七电容的另一端接地。

在本发明所述的发热棒温度控制电路中，所述功率端电压电流检测电路还包括功率端短路保护检测电路，所述功率端短路保护检测电路包括第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻和第二三极管，所述第二十四电阻的一端与所述电流并联监视器的第六引脚连接，所述第二十四电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极和第二十五电阻的一端连接，所述第二十五电阻的另一端和第二三极管的发射极均接地，所述第二三极管的集电极与所述第二十六电阻的一端连接，所述第二十六电阻的另一端连接2.8V电源。

在本发明所述的发热棒温度控制电路中，所述发热棒感温端包括第二十七电阻、第二十八电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三三极管和第二MOS管，所述第二十七电阻的一端与所述第二十八电阻的一端连接，所述第二十七电阻的另一端与所述第三三极管的基极连接，所述第二十八电阻的另一端和第三三极管的发射极均接地，所述第三三极管的集电极分别与所述第三十电阻的一端和第三十一电阻的一端连接，所述第三十电阻的另一端与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极与所述第三十一电阻的另一端连接。

在本发明所述的发热棒温度控制电路中，所述感温端电压电流检测电路包括第三十三电阻、第三十五电阻和第十三电容，所述第三十三电阻的一端与所述第二MOS管的漏极连接，所述第三十三电阻的另一端与所述第三十五电阻的一端连接，所述第三十五电阻的另一端通过所述第十三电容接地。

实施本发明的发热棒温度控制电路，具有以下有益效果：由于设有发热棒功率端、发热棒感温端、功率端电压电流检测电路、感温端电压电流检测电路、微处理器、低压差线性稳压器、第四电阻、第五电阻、第三MOS管和第四MOS管，发热棒功率端输出50Hz的PWM波，通过控制占空比达到控制功率的目的，并同时检测发热棒功率端的电压和电流，计算得出发热棒功率端的电阻，通过发热棒功率端的电阻，就可以得到发热棒当前对应的温度，然后进行温度控制，控制发热棒功率端的占空比，以此来达到温控目的，因此能实现温度控制、能保持温度的稳定性。

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获得其他的附图。

图1为本发明发热棒温度控制电路一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中发热棒功率端的电路原理图；

图3为所述实施例中功率端输出电压检测端的电路原理图；

图4为所述实施例中功率端输出电流检测端和功率端短路保护检测电路的电路原理图；

图5为所述实施例中发热棒感温端和感温端电压电流检测电路的电路原理图；

图6为所述实施例中抽烟时的温度曲线图。

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做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。

在本发明发热棒温度控制电路实施例中，该发热棒温度控制电路的结构示意图如图1所示。图1中，该发热棒温度控制电路包括发热棒功率端A、发热棒感温端B、功率端电压电流检测电路、感温端电压电流检测电路、微处理器、低压差线性稳压器、第四电阻R4、第五电阻R5、第三MOS管M3和第四MOS管M4，其中，第四电阻R4的两端分别与发热棒功率端A和第三MOS管M3的漏极连接，第四电阻R4的两端还通过功率端电压电流检测电路与微处理器连接，第三MOS管M3的栅极与微处理器连接，第五电阻R5的两端分别与发热棒感温端B和第四MOS管M4的漏极连接，第五电阻R5的两端还通过感温端电压电流检测电路与微处理器连接，第四MOS管M4的栅极与微处理器连接，第三MOS管M3的源极分别与第四MOS管M4的源极和低压差线性稳压器连接，低压差线性稳压器的另一端与微处理器连接。

上述微处理器采用的是现有技术中常用的单片机，低压差线性稳压器就是现有技术中的LDO。本实施例中，上述第三MOS管M3和第四MOS管M4均采用P沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

发热棒功率端A输出50Hz的PWM波，通过控制占空比达到控制功率的目的，并同时通过功率端电压电流检测电路检测发热棒功率端A的电压和电流，计算得出发热棒功率端A的电阻。

发热棒感温端B与发热棒功率端A同步检测电压和电流，计算得出发热棒功率端A的电阻，再经过算法得出当前发热棒的温度，然后进行温度控制，控制发热棒功率端A的占空比，以此来达到温控目的。具体而言，在设计时，测量发热棒的样品在100℃-350℃之间对应的电阻值，将其阻值与温度的对应关系存储微处理器的程序中，阻值与温度的对应关系会放在一张表中，该表存储在微处理器中，当检测到发热棒功率端A的电压和电流后，通过微处理器计算得到发热棒功率端A的电阻，通过查表，就可以得到与发热棒功率端A的阻值相对应的温度值，当检测到发热棒感温端B的电压和电流后，通过微处理器计算得到发热棒感温端B的电阻，通过查表，就可以得到与发热棒感温端B的电阻相对应的温度值。当发热棒的温度过高时，减小发热棒功率端A的PWM波的占空比，温度过低时，增大发热棒功率端A的PWM波的占空比。

该发热棒温度控制电路其实就是加热不燃烧烟具的控制电路，用户在抽每一支烟的时候，当温度升温达到标准温度的时候(比如320度)，本发明可以保证在后续的3-5分钟内一直保持这个温度，最大正负相差不超过10度，抽烟时的温度曲线图请参见图6。因此本发明能实现温度控制、能保持温度的稳定性。

图2为本实施例中发热棒功率端的电路原理图，图2中，该发热棒功率端A包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第六电阻R6、第一三极管Q1和第一MOS管M1，其中，第一电阻R1的一端与第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极与第二电阻R2的另一端连接并接地PGND，第一三极管Q1的集电极分别与第三电阻R3的一端和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端与第一MOS管M1的栅极连接，第一MOS管M1的源极与第三电阻R3的另一端连接。该发热棒功率端A可以用于驱动发热棒。

本实施例中，第一三极管Q1为NPN型三极管，第一MOS管M1为P沟道MOS管。第一三极管Q1采用的型号为2N3904，第一MOS管M1采用的型号为AON7407。当然，在实际应用中，第一三极管Q1也可以为PNP型三极管，第一MOS管M1也可以为N沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，功率端电压电流检测电路包括功率端输出电压检测端，图3为本实施例中功率端输出电压检测端的电路原理图，图3中，该功率端输出电压检测端包括第十七电阻R17、第十八电阻R18和第一电容C1，第十七电阻R17的一端分别与第一电容C1的一端和第十八电阻R18的一端连接，第一电容C1的另一端和第十八电阻R18的另一端均接地GND。该功率端输出电压检测端可以对发热棒功率端A的输出电压进行检测。

本实施例中，功率端电压电流检测电路还包括功率端输出电流检测端和功率端短路保护检测电路，图4为本实施例中功率端输出电流检测端和功率端短路保护检测电路的电路原理图。图4中，该功率端输出电流检测端包括第二电容C2、第三电容C3、第十九电阻R19、电流并联监视器U2、第二十一电阻R21、第二十三电阻R23和第七电容C7，电流并联监视器U2的第一引脚分别与电流并联监视器U2的第二引脚、第二电容C2的一端和第三电容C3的一端连接并接地GND，电流并联监视器U2的第三引脚分别与第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端和第十九电阻R19的一端连接，第十九电阻R19的另一端连接5V电源，电流并联监视器U2的第四引脚与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端与电流并联监视器U2的第五引脚连接，电流并联监视器U2的第六引脚与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端接地GND。

该功率端输出电流检测端可以对发热棒功率端A的输出电流进行检测。上述电流并联监视器U2用于测量电流，其采用的型号为INA199A1。

本实施例中，该功率端短路保护检测电路包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26和第二三极管Q2，第二十四电阻R24的一端与电流并联监视器U2的第六引脚连接，第二十四电阻R24的另一端分别与第二三极管Q2的基极和第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端和第二三极管Q2的发射极均接地，第二三极管Q2的集电极与第二十六电阻R26的一端连接，第二十六电阻R26的另一端连接2.8V电源。该功率端短路保护检测电路用于对发热棒功率端A进行短路保护，以提高电路的安全性和可靠性。

上述第二三极管Q2为NPN型三极管，采用的型号为2N3904。当然，在实际应用中，第二三极管Q2也可以采用PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

图5为本实施例中发热棒感温端和感温端电压电流检测电路的电路原理图，图5中，该发热棒感温端B包括第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三三极管Q3和第二MOS管M2，其中，第二十七电阻R27的一端与第二十八电阻R28的一端连接，第二十七电阻R27的另一端与第三三极管Q3的基极连接，第二十八电阻R28的另一端和第三三极管Q3的发射极均接地，第三三极管Q3的集电极分别与第三十电阻R30的一端和第三十一电阻R31的一端连接，第三十电阻R30的另一端与第二MOS管M2的源极连接，第二MOS管M2的栅极与第三十一电阻R31的另一端连接。

发热棒感温端B相对于微处理器来讲，则是一个检测模块，微处理器需要打开该检测模块才能进行发热棒感温端B的电压和电流，然后通过微处理器计算出发热棒感温端B的电阻。

本实施例中，上述第三三极管Q3为NPN型三极管，采用的型号为2N3904，第二MOS管M2为P沟道MOS管，采用的型号为AO3401A。当然，在实际应用中，第三三极管Q3也可以采用PNP型三极管，第二MOS管M2也可以采用N沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该感温端电压电流检测电路包括第三十三电阻R23、第三十五电阻R35和第十三电容C30，第三十三电阻R33的一端与第二MOS管M2的漏极连接，第三十三电阻R33的另一端与第三十五电阻R35的一端连接，第三十五电阻R35的另一端通过第十三电容C13接地GND。该感温端电压电流检测电路可以对发热棒感温端B的输出电压和输出电流进行检测，以备后续用于计算发热棒感温端B的电阻。

总之，本实施例中，发热棒功率端A输出50Hz的PWM波，通过控制占空比达到控制功率的目的，并同时检测发热棒功率端A的电压和电流，计算得出发热棒功率端A的电阻，通过发热棒功率端A的电阻，就可以得到发热棒当前对应的温度，然后进行温度控制，控制发热棒功率端A的占空比，以此来达到温控目的，因此能实现温度控制、能保持温度的稳定性。本发明还可实现短路保护和充电保护功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种发热棒温度控制电路，其特征在于，包括发热棒功率端、发热棒感温端、功率端电压电流检测电路、感温端电压电流检测电路、微处理器、低压差线性稳压器、第四电阻、第五电阻、第三MOS管和第四MOS管，所述第四电阻的两端分别与所述发热棒功率端和第三MOS管的漏极连接，所述第四电阻的两端还通过所述功率端电压电流检测电路与所述微处理器连接，所述第三MOS管的栅极与所述微处理器连接，所述第五电阻的两端分别与所述发热棒感温端和第四MOS管的漏极连接，所述第五电阻的两端还通过所述感温端电压电流检测电路与所述微处理器连接，所述第四MOS管的栅极与所述微处理器连接，所述第三MOS管的源极分别与所述第四MOS管的源极和低压差线性稳压器连接，所述低压差线性稳压器的另一端与所述微处理器连接；

所述发热棒功率端包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第六电阻、第一三极管和第一MOS管，所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述第二电阻的另一端连接并接地，所述第一三极管的集电极分别与所述第三电阻的一端和第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极与所述第三电阻的另一端连接；

所述功率端电压电流检测电路包括功率端输出电压检测端，所述功率端输出电压检测端包括第十七电阻、第十八电阻和第一电容，所述第十七电阻的一端分别与所述第一电容的一端和第十八电阻的一端连接，所述第一电容的另一端和第十八电阻的另一端均接地；

所述功率端电压电流检测电路还包括功率端输出电流检测端，所述功率端输出电流检测端包括第二电容、第三电容、第十九电阻、电流并联监视器、第二十一电阻、第二十三电阻和第七电容，电流并联监视器采用的型号为INA199A1，所述电流并联监视器的第一引脚分别与所述电流并联监视器的第二引脚、第二电容的一端和第三电容的一端连接并接地，所述电流并联监视器的第三引脚分别与所述第二电容的另一端、第三电容的另一端和第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端连接5V电源，所述电流并联监视器的第四引脚与所述第二十一电阻的一端连接，所述第二十一电阻的另一端与所述电流并联监视器的第五引脚连接，所述电流并联监视器的第六引脚与所述第二十三电阻的一端连接，所述第二十三电阻的另一端与所述第七电容的一端连接，所述第七电容的另一端接地；

所述功率端电压电流检测电路还包括功率端短路保护检测电路，所述功率端短路保护检测电路包括第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻和第二三极管，所述第二十四电阻的一端与所述电流并联监视器的第六引脚连接，所述第二十四电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极和第二十五电阻的一端连接，所述第二十五电阻的另一端和第二三极管的发射极均接地，所述第二三极管的集电极与所述第二十六电阻的一端连接，所述第二十六电阻的另一端连接2 .8V电源；

所述发热棒感温端包括第二十七电阻、第二十八电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三三极管和第二MOS管，所述第二十七电阻的一端与所述第二十八电阻的一端连接，所述第二十七电阻的另一端与所述第三三极管的基极连接，所述第二十八电阻的另一端和第三三极管的发射极均接地，所述第三三极管的集电极分别与所述第三十电阻的一端和第三十一电阻的一端连接，所述第三十电阻的另一端与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极与所述第三十一电阻的另一端连接；

所述感温端电压电流检测电路包括第三十三电阻、第三十五电阻和第十三电容，所述第三十三电阻的一端与所述第二MOS管的漏极连接，所述第三十三电阻的另一端与所述第三十五电阻的一端连接，所述第三十五电阻的另一端通过所述第十三电容接地。

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