CN109480332B - 一种超声波电子烟追频电路及超声波电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波电子烟追频电路及超声波电子烟，其中追频电路，包括控制电路，控制电路的第一输出端通过第一驱动振荡电路与超声雾化片的第一端电连接，控制电路的第二输出端通过第二驱动振荡电路与超声雾化片的第二端电连接，还包括与超声雾化片一端电连接的用于检测超声雾化片振荡时发射的高频电磁波信号的第一天线、用于接收第一天线发射信号的天线接收电路，天线接收电路依次通过滤波放大电路、滤波整形及方波转换电路与控制电路的输入端电连接。本发明能快速准确地检测到变化后超声雾化片的频率并提供给控制电路，使其及时调整振荡频率，让超声雾化片始终处于谐振状态，最大限度地保持高效稳定的雾化效果。

Description

一种超声波电子烟追频电路及超声波电子烟

技术领域

本发明属于电子烟技术领域，特别涉及一种超声波电子烟追频电路及超声波电子烟。

背景技术

由于超声波电子烟在工作的时候，超声雾化片的固有振荡频率会随着压力、温度、工作时长等参数的变化而偏移，因而需要设置追频电路，以跟踪超声雾化片的实际振荡频率，根据检测到的实际振荡频率控制控制电路输出的PWM信号频率，从而使得超声雾化片处于谐振状态，提高工作效率和雾化效果。

现有的超声波电子烟追频电路有两种，一种是通过检测整个振荡电路的工作电流大小来调整振荡频率，一种是直接连接整个谐振电路来侦测频率并提供给微控制器以追频。这两种频率检测方式误差较大，延时性高，容易受到整个电路其他元件的干扰，所以追频效果差，输出的实际振荡频率并不和超声雾化片的固有频率一致，导致超声雾化片没有达到谐振，雾化效果较差。

发明内容

使用现有的超声波电子烟追频电路无法使超声雾化片达到谐振状态。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种超声波电子烟追频电路及超声波电子烟，在超声波电子烟的超声雾化片随着压力、温度、工作时长等参数变化导致固有频率发生偏移的时候，能快速准确地检测到变化后超声雾化片的频率并提供给控制电路，使其及时调整振荡频率，让超声雾化片始终处于谐振状态，最大限度地保持高效稳定的雾化效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种超声波电子烟追频电路，包括控制电路，控制电路的第一输出端通过第一驱动振荡电路与超声雾化片的第一端电连接，控制电路的第二输出端通过第二驱动振荡电路与超声雾化片的第二端电连接，其结构特点是还包括与超声雾化片一端电连接的用于检测超声雾化片振荡时发射的高频电磁波信号的第一天线、用于接收第一天线发射信号的天线接收电路，天线接收电路依次通过滤波放大电路、滤波整形及方波转换电路与控制电路的输入端电连接。

超声雾化片在高频谐振的状态下会向外辐射相同频率的电磁波，而最接近超声雾化片谐振频率时的电磁波信号最强，通过超声雾化片附近的第一天线和天线接收电路可以接收到辐射出来的电磁波信号，然后再经过滤波放大电路进行带通滤波和放大，经过滤波整形及方波转换电路转换成控制电路可以识别的方波信号后输出到控制电路，控制电路根据检测到的方波频率来调整输出的PWM信号的频率，从而使得整个驱动振荡电路与超声雾化片偏移后的频率保持一致，使驱动振荡电路能够快速准确地产生和超声雾化片相同的振荡频率，从而超声雾化片始终处于谐振状态，最大限度地保持高效稳定的雾化效果，烟雾量大，产品使用周期长。这种频率检测方式可以排除振荡电路的杂波干扰，更加准确可靠，同时由于电磁波传播时间几乎可以忽略不计，因此可以达到实时检测、同步调整振荡频率的目的，这样即使超声雾化片的固有频率因为压力、温度、使用时长等其他因素发生偏移，驱动振荡电路也能同步调整频率，实现追频。

作为一种优选方式，所述天线接收电路包括第二天线与第一电感，滤波放大器和第二天线均与第一电感的第一端电连接，第一电感的第二端接地。

作为一种优选方式，所述滤波放大电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一NPN型三极管，第二电容与第一电阻的一端均与第三电容的一端电连接，第二电容的另一端与第一电感的第一端电连接，第一电阻的另一端接地，第三电容的另一端和第二电阻的一端均与第一NPN型三极管的基极电连接，第二电阻的另一端和第三电阻的一端均与电源正极电连接，第三电阻的另一端和第一电容的一端均与第一NPN型三极管的集电极电连接，第一电容的另一端与滤波整形及方波转换电路电连接，第一NPN型三极管的发射极接地。

作为一种优选方式，所述滤波整形及方波转换电路包括第四电容、第五电容、第一二极管、第四电阻、第五电阻、第二NPN型三极管，第四电容的一端和第一电容的一端均与第一二极管的阳极电连接，第四电阻的一端和第五电容的一端均与第一二极管的阴极电连接，第四电阻的另一端与第二NPN型三极管的基极电连接，第四电容的另一端、第五电容的另一端、第二NPN型三极管的发射极均接地，第五电阻的一端与电源正极电连接，控制电路的输入端、第五电阻的另一端均与第二NPN型三极管的集电极电连接。

作为一种优选方式，所述第一驱动振荡电路包括放大器、第六电阻、第一MOS管、第二电感、第六电容，控制电路的第一输出端与放大器的第一输入端电连接，放大器的第一输出端通过第六电阻与第一MOS管的栅极电连接，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的漏极、第二电感的一端、第六电容的一端均与超声雾化片的第一端电连接，第二电感的另一端与电源正极电连接，第六电容的另一端接地。

作为一种优选方式，所述第二驱动振荡电路包括放大器、第七电阻、第二MOS管、第三电感、第七电容，控制电路的第二输出端与放大器的第二输入端电连接，放大器的第二输出端通过第七电阻与第二MOS管的栅极电连接，第二MOS管的源极接地，第二MOS管的漏极、第三电感的一端、第七电容的一端均与超声雾化片的第二端电连接，第三电感的另一端与电源正极电连接，第七电容的另一端接地。

作为一种优选方式，还包括第八电容、第九电容、第八电阻、第二二极管、第三二极管，第二二极管的阴极、第三三极管的阴极、第八电容的一端、第九电容的一端均与放大器的电源端电连接，第二二极管的另一端与电源正极电连接，第八电容另一端和第九电容的另一端均接地，第三二极管的阳极通过第八电阻接地。

作为一种优选方式，所述超声雾化片为压电陶瓷式雾化片。

本发明适用于压电陶瓷式雾化片及类似压电陶瓷结构的元器件或电路。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种超声波电子烟，包括所述的超声波电子烟追频电路。

与现有技术相比，本发明在超声波电子烟的超声雾化片随着压力、温度、工作时长等参数变化导致固有频率发生偏移的时候，能快速准确地检测到变化后超声雾化片的频率并提供给控制电路，使其及时调整振荡频率，让超声雾化片始终处于谐振状态，最大限度地保持高效稳定的雾化效果。

附图说明

图1为超声波电子烟追频电路的结构框图。

图2为超声波电子烟追频电路的电路图。

其中，1为控制电路，2为第一驱动振荡电路，3为第二驱动振荡电路，4为天线接收电路，5为滤波放大电路，6为滤波整形及方波转换电路，7为电源电路，J为超声雾化片，E1为第一天线，E2为第二天线，L1为第一电感，L2为第二电感，L3为第三电感，C1为第一电容，C2为第二电容，C3为第三电容，C4为第四电容，C5为第五电容，C6为第六电容，C7为第七电容，C8为第八电容，C9为第九电容，R1为第一电阻，R2为第二电阻，R3为第三电阻，R4为第四电阻，R5为第五电阻，R6为第六电阻，R7为第七电阻，R8为第八电阻，Q1为第一NPN型三极管，Q2为第二NPN型三极管，Q3为第一MOS管，Q4为第二MOS管，D1为第一二极管，D2为第二二极管，D3为第三二极管，U为放大器。

具体实施方式

如图1和图2所示，超声波电子烟的追频电路包括控制电路1，控制电路1的第一输出端通过第一驱动振荡电路2与超声雾化片J的第一端电连接，控制电路1的第二输出端通过第二驱动振荡电路3与超声雾化片J的第二端电连接，还包括与超声雾化片J一端电连接的用于检测超声雾化片J振荡时发射的高频电磁波信号的第一天线E1、用于接收第一天线E1发射信号的天线接收电路4，天线接收电路4依次通过滤波放大电路5、滤波整形及方波转换电路6与控制电路1的输入端电连接。

追频电路还包括电源电路7，电源电路7由单节锂电池充放电保护电路和升压电路组成，给各个电路模块提供工作电源。充放电保护电路具有过充和过压保护功能，能防止后端电路过流及短路。升压电路采用单节锂电池升压到16V的方式，为后端驱动振荡电路提供大约30W功率的电源。

控制电路1用于控制各个电路模块的工作开关及输出PWM信号。控制电路1通过51内核单片机控制LED灯的指示及MOS管的开关来实现整个电路板的低功耗和安全保护，并且实时检测超声雾化片J的电压电流变化情况，防止超声雾化片J干烧及过载，同时也为后端驱动振荡电路提供PWM信号和进行追频。

驱动振荡电路通过驱动芯片对控制电路1提供的PWM信号进行放大，驱动后端振荡电路中的电感电容谐振，使超声雾化片J进行全波振荡，达到最佳雾化效果。

所述天线接收电路4包括第二天线E2与第一电感L1，滤波放大器和第二天线E2均与第一电感L1的第一端电连接，第一电感L1的第二端接地。

所述滤波放大电路5包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一NPN型三极管Q1，第二电容C2与第一电阻R1的一端均与第三电容C3的一端电连接，第二电容C2的另一端与第一电感L1的第一端电连接，第一电阻R1的另一端接地，第三电容C3的另一端和第二电阻R2的一端均与第一NPN型三极管Q1的基极电连接，第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的一端均与电源正极电连接，第三电阻R3的另一端和第一电容C1的一端均与第一NPN型三极管Q1的集电极电连接，第一电容C1的另一端与滤波整形及方波转换电路6电连接，第一NPN型三极管Q1的发射极接地。

所述滤波整形及方波转换电路6包括第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第四电阻R4、第五电阻R5、第二NPN型三极管Q2，第四电容C4的一端和第一电容C1的一端均与第一二极管D1的阳极电连接，第四电阻R4的一端和第五电容C5的一端均与第一二极管D1的阴极电连接，第四电阻R4的另一端与第二NPN型三极管Q2的基极电连接，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第二NPN型三极管Q2的发射极均接地，第五电阻R5的一端与电源正极电连接，控制电路1的输入端、第五电阻R5的另一端均与第二NPN型三极管Q2的集电极电连接。

所述第一驱动振荡电路2包括放大器U、第六电阻R6、第一MOS管Q3、第二电感L2、第六电容C6，控制电路1的第一输出端与放大器U的第一输入端电连接，放大器U的第一输出端通过第六电阻R6与第一MOS管Q3的栅极电连接，第一MOS管Q3的源极接地，第一MOS管Q3的漏极、第二电感L2的一端、第六电容C6的一端均与超声雾化片J的第一端电连接，第二电感L2的另一端与电源正极电连接，第六电容C6的另一端接地。

所述第二驱动振荡电路3包括放大器U、第七电阻R7、第二MOS管Q4、第三电感L3、第七电容C7，控制电路1的第二输出端与放大器U的第二输入端电连接，放大器U的第二输出端通过第七电阻R7与第二MOS管Q4的栅极电连接，第二MOS管Q4的源极接地，第二MOS管Q4的漏极、第三电感L3的一端、第七电容C7的一端均与超声雾化片J的第二端电连接，第三电感L3的另一端与电源正极电连接，第七电容C7的另一端接地。

追频电路还包括第八电容C8、第九电容C9、第八电阻R8、第二二极管D2、第三二极管D3，第二二极管D2的阴极、第三三极管的阴极、第八电容C8的一端、第九电容C9的一端均与放大器U的电源端电连接，第二二极管D2的另一端与电源正极电连接，第八电容C8另一端和第九电容C9的另一端均接地，第三二极管D3的阳极通过第八电阻R8接地。

所述超声雾化片J为压电陶瓷式雾化片。

具体地，放大器U及前端的电阻电容构成整个驱动电路，采用高压驱动，使后端MOS管能够完全开启形成振荡，使整个振荡电路的振荡效果达到最优。第一天线E1使超声雾化片J一端的高频振荡信号发射出去第二天线E2和第一电感L1构成天线接收电路4。第二电容C2和第一电阻R1为高频带通滤波器，滤除低频及其它谐波干扰。第三电容C3、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第一NPN型三极管Q1为共射极高频放大器，将接收到的高频信号进行放大，然后经过第四电容C4、第一二极管D1、第五电容C5的滤波整形，形成可以驱动三极管的相同频率的半波，再经过第五电阻R5、第四电阻R4、第二NPN型三极管Q2，最终转换成与超声雾化片J相同频率的单片机可以识别的方波。通过检测超声雾化片J的谐振频率，从而及时调整振荡频率，使整个电路的振荡与超声雾化片J的频率始终同步，达到最大雾化效果及烟雾量。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超声波电子烟追频电路，包括控制电路（1），控制电路（1）的第一输出端通过第一驱动振荡电路（2）与超声雾化片（J）的第一端电连接，控制电路（1）的第二输出端通过第二驱动振荡电路（3）与超声雾化片（J）的第二端电连接，其特征在于，还包括与超声雾化片（J）一端电连接的用于检测超声雾化片（J）振荡时发射的高频电磁波信号的第一天线（E1）、用于接收第一天线（E1）发射信号的天线接收电路（4），天线接收电路（4）依次通过滤波放大电路（5）、滤波整形及方波转换电路（6）与控制电路（1）的输入端电连接。

2.如权利要求1所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，所述天线接收电路（4）包括第二天线（E2）与第一电感（L1），滤波放大器和第二天线（E2）均与第一电感（L1）的第一端电连接，第一电感（L1）的第二端接地。

3.如权利要求2所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，所述滤波放大电路（5）包括第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第一NPN型三极管（Q1），第二电容（C2）与第一电阻（R1）的一端均与第三电容（C3）的一端电连接，第二电容（C2）的另一端与第一电感（L1）的第一端电连接，第一电阻（R1）的另一端接地，第三电容（C3）的另一端和第二电阻（R2）的一端均与第一NPN型三极管（Q1）的基极电连接，第二电阻（R2）的另一端和第三电阻（R3）的一端均与电源正极电连接，第三电阻（R3）的另一端和第一电容（C1）的一端均与第一NPN型三极管（Q1）的集电极电连接，第一电容（C1）的另一端与滤波整形及方波转换电路（6）电连接，第一NPN型三极管（Q1）的发射极接地。

4.如权利要求3所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，所述滤波整形及方波转换电路（6）包括第四电容（C4）、第五电容（C5）、第一二极管（D1）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第二NPN型三极管（Q2），第四电容（C4）的一端和第一电容（C1）的一端均与第一二极管（D1）的阳极电连接，第四电阻（R4）的一端和第五电容（C5）的一端均与第一二极管（D1）的阴极电连接，第四电阻（R4）的另一端与第二NPN型三极管（Q2）的基极电连接，第四电容（C4）的另一端、第五电容（C5）的另一端、第二NPN型三极管（Q2）的发射极均接地，第五电阻（R5）的一端与电源正极电连接，控制电路（1）的输入端、第五电阻（R5）的另一端均与第二NPN型三极管（Q2）的集电极电连接。

5.如权利要求1所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，所述第一驱动振荡电路（2）包括放大器（U）、第六电阻（R6）、第一MOS管（Q3）、第二电感（L2）、第六电容（C6），控制电路（1）的第一输出端与放大器（U）的第一输入端电连接，放大器（U）的第一输出端通过第六电阻（R6）与第一MOS管（Q3）的栅极电连接，第一MOS管（Q3）的源极接地，第一MOS管（Q3）的漏极、第二电感（L2）的一端、第六电容（C6）的一端均与超声雾化片（J）的第一端电连接，第二电感（L2）的另一端与电源正极电连接，第六电容（C6）的另一端接地。

6.如权利要求1所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，所述第二驱动振荡电路（3）包括放大器（U）、第七电阻（R7）、第二MOS管（Q4）、第三电感（L3）、第七电容（C7），控制电路（1）的第二输出端与放大器（U）的第二输入端电连接，放大器（U）的第二输出端通过第七电阻（R7）与第二MOS管（Q4）的栅极电连接，第二MOS管（Q4）的源极接地，第二MOS管（Q4）的漏极、第三电感（L3）的一端、第七电容（C7）的一端均与超声雾化片（J）的第二端电连接，第三电感（L3）的另一端与电源正极电连接，第七电容（C7）的另一端接地。

7.如权利要求5或6所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，还包括第八电容（C8）、第九电容（C9）、第八电阻（R8）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3），第二二极管（D2）的阴极、第三三极管的阴极、第八电容（C8）的一端、第九电容（C9）的一端均与放大器（U）的电源端电连接，第二二极管（D2）的另一端与电源正极电连接，第八电容（C8）另一端和第九电容（C9）的另一端均接地，第三二极管（D3）的阳极通过第八电阻（R8）接地。

8.如权利要求1至6任一项所述的超声波电子烟追频电路，其特征在于，所述超声雾化片（J）为压电陶瓷式雾化片。

9.一种超声波电子烟，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的超声波电子烟追频电路。