CN110299905B - 一种超声雾化片工作控制电路及超声波电子烟 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声雾化片工作控制电路及超声波电子烟，其中超声雾化片工作控制电路包括第一供电电路、第二供电电路、控制器、MOS管开关电路和LC振荡电路，其中第一供电电路与控制器的电源端电连接，第二供电电路与LC振荡电路的电源端电连接，控制器的输出端依次通过MOS管开关电路、LC振荡电路与超声雾化片电连接，还包括与超声雾化片电连接的第一吸收电路、与LC振荡电路电连接的第二吸收电路、与LC振荡电路电连接的泄放电路。本发明能够防止MOS管因超声雾化片热插拔而损坏，能够使高电压脉冲峰值变得平缓，有利于保护MOS管不被高压击穿，避免MOS管因空载工作而被高压击穿，延长使用寿命，降低使用成本。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种超声雾化片工作控制电路及超声波电子烟。
背景技术
现有的超声雾化片工作控制电路包括第一供电电路、第二供电电路、控制器、MOS管开关电路和LC振荡电路，其中第一供电电路与控制器的电源端电连接，第二供电电路与LC振荡电路的电源端电连接，控制器的输出端依次通过MOS管开关电路、LC振荡电路与超声雾化片电连接。工作时，首先由控制器输出PWM信号至MOS管开关电路，再由MOS管开关电路驱动LC振荡电路带动超声雾化片振荡工作。
现有的超声雾化片工作控制电路具有以下缺点：
第一，超声雾化片在工作时存在热插拔现象。所谓热插拔即，在超声雾化片停止工作的瞬间立即将雾化器(连带超声雾化片)从电池组件上卸载下来，然后又快速地将雾化器(连带超声雾化片)插入电池组件中，使超声雾化片和电池组件实现电连接。由于在超声雾化片工作开关断开后，虽然控制器控制MOS管开关电路停止工作，并切断电源供电，但是电路中的电容、电感及超声雾化片上还残留部分能量。若在超声雾化片停止工作瞬间将雾化器(连带超声雾化片)取出，则此时超声雾化片相当于一个带电的电容，再将雾化器(连带超声雾化片)插回电池组件中，超声雾化片与其工作控制电路形成电连接，在电路连接瞬间，超声雾化片可产生高达400多伏特的瞬间高压，该瞬间高压将在十几纳秒的时间内对MOS管开关电路中的MOS管放电，由于MOS管最高承受的高压为100～120伏特，瞬间高压远远高于MOS管所能承受的高压，所以对MOS管开关电路中的MOS管造成损害，严重时会将MOS管高压击穿，造成电路短路，也就是说出现“烧板”的现象，安全系数低，使用寿命短，用户体验差。
第二，LC振荡电路产生的高电压脉冲峰值(尤其在空载工作时)易对MOS管开关电路中的MOS管造成冲击，造成MOS管被高压击穿而损坏，影响使用寿命和成本。
发明内容
现有的超声雾化片工作控制电路中，MOS管易因超声雾化片热插拔而损坏。其次，LC振荡电路产生的高电压脉冲峰值(尤其在空载工作时)易对MOS管开关电路中的MOS管造成冲击，造成MOS管被高压击穿而损坏，安全系数低，影响使用寿命和成本。本发明的目的之一在于，针对上述现有技术的不足，提供一种超声雾化片工作控制电路及超声波电子烟，能够防止MOS管因超声雾化片热插拔而损坏。本发明的另一发明目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种超声雾化片工作控制电路及超声波电子烟，能够使高电压脉冲峰值拉低且变得平缓，有利于保护MOS管不被高压击穿，避免MOS管因空载工作而被高压击穿，延长使用寿命，降低使用成本。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种超声雾化片工作控制电路，包括第一供电电路、第二供电电路、控制器、MOS管开关电路和LC振荡电路，其中第一供电电路与控制器的电源端电连接，第二供电电路与LC振荡电路的电源端电连接，控制器的输出端依次通过MOS管开关电路、LC振荡电路与超声雾化片电连接，其结构特点是还包括与超声雾化片电连接的第一吸收电路。
借由上述结构，由于设置了第一吸收电路，在热插拔过程中，当雾化器(连带超声雾化片)从电池组件上卸载下来，超声雾化片和第一吸收电路形成闭合回路，所以超声雾化片上的残余能量被第一吸收电路吸收，从而消除超声雾化片上的瞬间高压，当雾化器(连带超声雾化片)插入电池组件中后即可避免超声雾化片上残存的高压能量在与电池组件电路接通过程中瞬时冲击MOS管开关电路中的MOS管，因此可以防止MOS管因雾化器(连带超声雾化片)热插拔而损坏。
作为一种优选方式，所述第一吸收电路包括并接于超声雾化片两端的第一电阻。
进一步地，还包括与LC振荡电路电连接的第二吸收电路。
借由上述结构，由于设置了与LC振荡电路电连接的第二吸收电路，从而第二吸收电路能够吸收LC振荡电路产生的高电压脉冲峰值(尤其在空载工作时)，能够使高电压脉冲峰值拉低且变得平缓，有利于保护MOS管不被高压击穿，避免MOS管因空载工作而被高压击穿，延长使用寿命，降低使用成本。
进一步地，还包括与LC振荡电路电连接的泄放电路。
借由上述结构，泄放电路能够将瞬变电流短接到地，从而保护MOS管开关电路。
作为一种优选方式，所述MOS管开关电路包括MOS管、第二电阻和第三电阻，控制器的输出端通过第二电阻与MOS管的栅极电连接，第三电阻的一端接在第二电阻与MOS管的栅极之间，第三电阻的另一端接地；MOS管的漏极通过LC振荡电路与超声雾化片电连接；MOS管的源极接地。
作为一种优选方式，所述LC振荡电路包括电感和第一电容，MOS管的漏极通过电感与第二供电电路电连接，MOS管的漏极还通过第一电容与超声雾化片的一端电连接，超声雾化片的另一端接地。
作为一种优选方式，所述第二吸收电路包括第一二极管、第二电容和第四电阻，第一二极管的阳极接在MOS管的漏极与第一电容之间，第二电容与第四电阻的一端均接在第二供电电路与电感之间，第二电容与第四电阻的另一端均与第一二极管的阴极电连接。
作为一种优选方式，所述泄放电路包括第二二极管，第二二极管的阴极接在MOS管的漏极与第一电容之间，第二二极管的阳极与MOS管的源极电连接；第二二极管为瞬变电压抑制二极管。
进一步地，还包括电流检测电路，电流检测电路的检测端与MOS管开关电路电连接，电流检测电路的输出端与控制器的输入端电连接。
电流检测电路用于检测超声雾化片的工作电流，控制器对两相邻时刻接收到的电流值进行比较，抓出最大电流值作为超声雾化片的完全谐振点，然后控制器控制MOS管开关电路以该完全谐振点所需的频率输出，从而使得超声雾化片处于一个完全谐振状态。电流检测电路不断检测，从而超声雾化片一直高效工作。当检测到的电流值大于控制器内部预设的信号值时，控制器控制整个电路停止工作，电路被保护。超声雾化片一直处于谐振状态，超声雾化片的工作效率高、烟雾量大、电路损耗低，从而避免因电路板发热而损坏相应的电子元器件，电路稳定，可靠安全。
进一步地，还包括电流检测电路，电流检测电路的检测端与MOS管开关电路电连接，电流检测电路的输出端与控制器的输入端电连接；所述电流检测电路包括第五电阻、第六电阻和第三电容，MOS管的源极通过第六电阻接地，第五电阻的一端接在MOS管的源极与第六电阻之间，第五电阻的另一端通过第三电容接地，控制器的输入端接在第五电阻与第三电容之间。
在上述电流检测电路中，第六电阻为电流检测电阻，第三电容和第五电阻组成滤波电路，电流检测精确度高。
作为一种优选方式，所述超声雾化片为实心压电陶瓷雾化片。
本发明可运用在实心压电陶瓷雾化片或类似实心压电陶瓷结构的元器件或电路上。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种超声波电子烟，包括所述的超声雾化片工作控制电路。
与现有技术相比，本发明能够防止MOS管因超声雾化片热插拔而损坏，同时也能够使高电压脉冲峰值拉低且变得平缓，有利于保护MOS管不被高压击穿，避免MOS管因空载工作而被高压击穿，延长使用寿命，降低使用成本。
附图说明
图1为超声雾化片工作控制电路的方框图。
图2为超声雾化片工作控制电路一实施例的电路示意图。
其中，1为第一供电电路，2为第二供电电路，3为控制器，4为MOS管开关电路，5为LC振荡电路，6为第二吸收电路，7为泄放电路，8为电流检测电路，9为第一吸收电路，J为超声雾化片，Q为MOS管，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，L为电感，C1为第一电容，C2为第二电容，C3为第三电容，D1为第一二极管，D2为第二二极管。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明超声波电子烟中的超声雾化片工作控制电路包括第一供电电路1、第二供电电路2、控制器3、MOS管开关电路4和LC振荡电路5，其中第一供电电路1与控制器3的电源端电连接，第二供电电路2与LC振荡电路5的电源端电连接，控制器3的输出端依次通过MOS管开关电路4、LC振荡电路5与超声雾化片J电连接，还包括与超声雾化片J电连接的第一吸收电路9。
所述第一吸收电路9包括并接于超声雾化片J两端的第一电阻R1。
超声雾化片工作控制电路还包括与LC振荡电路5电连接的第二吸收电路6。
超声雾化片工作控制电路还包括与LC振荡电路5电连接的泄放电路7。
所述MOS管开关电路4包括MOS管Q、第二电阻R2和第三电阻R3，控制器3的输出端通过第二电阻R2与MOS管Q的栅极电连接，第三电阻R3的一端接在第二电阻R2与MOS管Q的栅极之间，第三电阻R3的另一端接地；MOS管Q的漏极通过LC振荡电路5与超声雾化片J电连接；MOS管Q的源极接地。
所述LC振荡电路5包括电感L和第一电容C1，MOS管Q的漏极通过电感L与第二供电电路2电连接，MOS管Q的漏极还通过第一电容C1与超声雾化片J的一端电连接，超声雾化片J的另一端接地。
所述第二吸收电路6包括第一二极管D1、第二电容C2和第四电阻R4，第一二极管D1的阳极接在MOS管Q的漏极与第一电容C1之间，第二电容C2与第四电阻R4的一端均接在第二供电电路2与电感L之间，第二电容C2与第四电阻R4的另一端均与第一二极管D1的阴极电连接。
所述泄放电路7包括第二二极管D2，第二二极管D2的阴极接在MOS管Q的漏极与第一电容C1之间，第二二极管D2的阳极与MOS管Q的源极电连接；第二二极管D2为瞬变电压抑制二极管。
还包括电流检测电路8，电流检测电路8的检测端与MOS管开关电路4电连接，电流检测电路8的输出端与控制器3的输入端电连接。
所述电流检测电路8包括第五电阻R5、第六电阻R6和第三电容C3，MOS管Q的源极通过第六电阻R6接地，第五电阻R5的一端接在MOS管Q的源极与第六电阻R6之间，第五电阻R5的另一端通过第三电容C3接地，控制器3的输入端接在第五电阻R5与第三电容C3之间。
所述超声雾化片J为实心压电陶瓷雾化片。
本发明的工作原理如下：
MOS管开关电路4导通时，LC振荡电路5中的电感L充电储能，当MOS管开关电路4断开时，电感L放电产生高电压，在电感L放电的同时，电流分经过两路电路，第一路是第二吸收电路6，第二路是泄放电路7：
当电感L放电的电流经过第二吸收电路6时，首先经过第一二极管D1，再经过由第二电容C2与第四电阻R4组成的RC电路，最后再回到电感L,这样形成一个回路。根据公式F＝1/2πRC,当驱动信号的频率低于F＝1/2πR4C2时，第二吸收电路6的阻抗为R4，吸收一部分能量；当驱动信号的频率高于F＝1/2πR4C2时，第二吸收电路6的阻抗为第二电容C2和第四电阻R4的阻抗，第二吸收电路6吸收的能量更多。总之，第二吸收电路6不管在什么情况下都能吸收空载电路或者负载电路中的一部分能量，特别是在空载误触发使电路导通时，通过第二吸收电路6使LC振荡电路5产生的高电压峰值拉低且更加平缓一些，减少高电压对MOS管开关电路4中MOS管Q的冲击。
当空载的电感L放电的电流经过泄放电路7的瞬变电压抑制二极管时，由于瞬变电压抑制二极管响应时间非常迅速，当高压超过瞬变电压抑制二极管的抑制电压时，瞬变电压抑制二极管会发生雪崩击穿，同时提供给瞬间电流一个超低阻抗通路，使瞬间电流通过瞬变电压抑制二极管短路连接到地，从而避开被保护的元器件。同时高电压在消失之前，泄放电路7一直保护在一个截止电压。当瞬间高脉冲消失后，瞬变电压抑制二极管又回复高阻状态。
通过以上两个电路后，LC振荡电路5正常工作，且峰值也是在电路设计范围之内。
经实验证明，空载时，按下电源按键，大概几纳秒的时间内出现峰峰值为105V～400V的高压，MOS管Q所承受的高压值为90V～100V，所以这个高压已经超过MOS管Q的承受电压值。若没有第二吸收电路6和泄放电路7，该MOS管Q被击穿即烧坏；若设置有第二吸收电路6和泄放电路7，第二吸收电路6中的电阻电容吸收一部分能量，泄放电路7中的瞬变电压抑制二极管的耐压值为70V～90V，当LC振荡电路5中有高压时，瞬变电压抑制二极管快速反应并使自身的阻抗最低，从而直接把高压导通到地线，从而起到保护MOS管Q的作用。在热插拔过程中，当雾化器(连带超声雾化片)从电池组件上卸载下来，雾化器内的超声雾化片J上的残余能量被第一吸收电路9吸收，从而消除超声雾化片J上的高压。当雾化器(连带超声雾化片J)接入电池组件中且电子烟继续工作时，MOS管Q漏极-源极间的电压低于90V，不会对MOS管Q造成损坏。
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 (11)
1.一种超声雾化片工作控制电路，包括第一供电电路(1)、第二供电电路(2)、控制器(3)、MOS管开关电路(4)和LC振荡电路(5)，其中第一供电电路(1)与控制器(3)的电源端电连接，第二供电电路(2)与LC振荡电路(5)的电源端电连接，控制器(3)的输出端依次通过MOS管开关电路(4)、LC振荡电路(5)与超声雾化片(J)电连接，其特征在于，还包括与超声雾化片(J)电连接的第一吸收电路(9)；所述第一吸收电路(9)包括并接于超声雾化片(J)两端的第一电阻(R1)。
2.如权利要求1所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，还包括与LC振荡电路(5)电连接的第二吸收电路(6)。
3.如权利要求2所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，还包括与LC振荡电路(5)电连接的泄放电路(7)。
4.如权利要求3所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，所述MOS管开关电路(4)包括MOS管(Q)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，控制器(3)的输出端通过第二电阻(R2)与MOS管(Q)的栅极电连接，第三电阻(R3)的一端接在第二电阻(R2)与MOS管(Q)的栅极之间，第三电阻(R3)的另一端接地；MOS管(Q)的漏极通过LC振荡电路(5)与超声雾化片(J)电连接；MOS管(Q)的源极接地。
5.如权利要求4所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，所述LC振荡电路(5)包括电感(L)和第一电容(C1)，MOS管(Q)的漏极通过电感(L)与第二供电电路(2)电连接，MOS管(Q)的漏极还通过第一电容(C1)与超声雾化片(J)的一端电连接，超声雾化片(J)的另一端接地。
6.如权利要求5所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，所述第二吸收电路(6)包括第一二极管(D1)、第二电容(C2)和第四电阻(R4)，第一二极管(D1)的阳极接在MOS管(Q)的漏极与第一电容(C1)之间，第二电容(C2)与第四电阻(R4)的一端均接在第二供电电路(2)与电感(L)之间，第二电容(C2)与第四电阻(R4)的另一端均与第一二极管(D1)的阴极电连接。
7.如权利要求5所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，所述泄放电路(7)包括第二二极管(D2)，第二二极管(D2)的阴极接在MOS管(Q)的漏极与第一电容(C1)之间，第二二极管(D2)的阳极与MOS管(Q)的源极电连接；第二二极管(D2)为瞬变电压抑制二极管。
8.如权利要求1或2所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，还包括电流检测电路(8)，电流检测电路(8)的检测端与MOS管开关电路(4)电连接，电流检测电路(8)的输出端与控制器(3)的输入端电连接。
9.如权利要求4所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，还包括电流检测电路(8)，电流检测电路(8)的检测端与MOS管开关电路(4)电连接，电流检测电路(8)的输出端与控制器(3)的输入端电连接；所述电流检测电路(8)包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第三电容(C3)，MOS管(Q)的源极通过第六电阻(R6)接地，第五电阻(R5)的一端接在MOS管(Q)的源极与第六电阻(R6)之间，第五电阻(R5)的另一端通过第三电容(C3)接地，控制器(3)的输入端接在第五电阻(R5)与第三电容(C3)之间。
10.如权利要求1或2所述的超声雾化片工作控制电路，其特征在于，所述超声雾化片(J)为实心压电陶瓷雾化片。
11.一种超声波电子烟，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的超声雾化片工作控制电路。
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| 采用CN3153电子烟充电电路设计图;深圳市瑞申电子有限公司;《www.dgfpc.com/faq/3827.html》;第1页 * |
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