CN111011936A - 发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟。本发明的发热丝控制方法，包括以下步骤：S1、获取电流值和电压阀值；S2、计算对应的电压值；S3、比较所述电压值和电压阀值；S4、控制发热丝驱动电压。本发明的发热丝控制电路，发热丝电流检测模块，用于检测流经发热丝的电流；电压转换模块；电压比较模块；控制模块，所述控制模块用于根据第一控制信号控制发热丝输出电压。本发明的电子烟包括前述发热丝控制电路烟。本发明的发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟，用以解决现有技术中无法准无法实时、准确获知流经发热丝的电流是否过大，无法根据发热丝的实际电流情况控制发热丝的驱动电压出的技术问题。

Description

发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟

技术领域

本发明属于烟具技术领域，具体是一种发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟。

背景技术

电子烟包括烟杆和烟弹两部分。其中烟弹中包括由雾化装置，雾化装置中的发热丝通电后产生热量，利用发热丝产生的热量将烟弹中的烟油雾化形成烟气，烟气由设置在烟弹中的烟道流入烟嘴的吸烟口处供使用者吸食。但是电子烟在实际使用过程中，可能出现流经发热丝的电流过大的情况，容易对电子烟造成损坏。当是现有技术中无法实时、准确获知流经发热丝的电流是否过大，也无法根据发热丝的实际电流情况控制发热丝的驱动电压。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟，用以解决现有技术中无法准无法实时、准确获知流经发热丝的电流是否过大，无法根据发热丝的实际电流情况控制发热丝的驱动电压出的技术问题。

为解决上述问题本发明采用的技术方案是：

第一方面本发明提供一种发热丝控制方法，包括以下步骤：

S1:获取流经发热丝的电流值和电压阀值；

S2:根据所述电流值计算对应的电压值；

S3:比较所述电压值和电压阀值得第一比较结果；

S4:根据第一比较结果控制发热丝驱动电压的输出大小。

优选地，所述S4、根据第一比较结果控制发热丝驱动电压的大小，包括：

当第一比较结果为电压值大于电压阀值时，控制发热丝驱动电压的输出为0V；

当第一比较结果为电压值小于等于电压阀值时，根据获取发热丝的实际驱动电压和电池供电电压控制发热丝的驱动电压的输出大小。

优选地，当第一比较结果为电压值小于等于电压阀值时，根据获取发热丝的实际驱动电压和电池供电电压控制发热丝的驱动电压的输出大小的步骤包括。

S41:获取发热丝的驱动电压和电池供电电压；

S42:比较发热丝的驱动电压和电池供电电压的大小得出第二比较结果；

S43:根据第二比较结果选择驱动电压模式；

S44:获取脉宽调制信号的占空比；

S45:根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出。

优选地，设电池电压为VBat，发热丝的驱动电压为VOUT，单位为V，第一电压阀值为V1，第一电压阀值为V2，所述驱动电压模式包括降压输出模式，升压输出模式和等和互补输出模式，所述降压输出模式的输出电压小于电池的供电电压，所述升压输出模式的输出电压大于电池的供电电压，所述等和互补输出模式的输出电压在[Vbat-V1,Vbat+V2]区间内，所述S3根据第二比较结果选择驱动电压模式包括：

当VOUT<Vbat-V1时选择驱动电压的模式为降压输出模式；

当Vbat-V1≤VOUT≤Vbat+V2时选择驱动电压的模式为等和互补输出模式；

当VOUT>Vbat+V2时选择驱动电压的模式为升压输出模式。

第二方面，本发明还提供一种发热丝控制电路，包括：

发热丝电流检测模块，用于检测流经发热丝的电流；

电压转换模块，用于将发热丝电流检测模块检测到的流经发热丝的电流转换成对应的电压；

电压比较模块，用于比较电压阀值和电压转换模块转换得到的电压的大小输出第一控制信号；

控制模块，所述控制模块用于根据第一控制信号控制发热丝输出电压。

优选地，所述发热丝电流检测模块包括电流传感器，所述电流传感器的采样电流正端和采样电流负端连接在发热丝的电流流经的线路上，所述电流传感器的信号输出端与第二模数转换模块的输入端相连，所述电流传感器的电源输入端与电源相连。

优选地，所述控制模块包括锁存器和发热丝驱动电压控制电路，所述锁存器根据第一控制信号输出第二控制信号，所述发热丝驱动电压控制电路根据第二控制信号控制输出的发热丝驱动电压。

优选地，当电压转换模块转换得到的电压大于电压阀值时，锁存器输出第二控制信号以使发热丝驱动电压控制电路的输出电压为0。

优选地，所述发热丝驱动电压控制电路包括：

第一脉宽调制信号检测模块，用于接收第一脉宽调制信号；

第二脉宽调制信号接收模块，用于接收第二脉宽调制信号；

驱动电压输出模块，用于输出驱动发热丝的电压；

驱动电压控制模块，用于根据第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号控制驱动电压输出模块输出的电压的大小；

所述驱动电压控制模块包括降压输出控制模块、互补输出控制模块、升压输出控制模块和模式切换电路，所述模式切换电路用于根据实际输出的驱动电压的大小在降压输出控制模块、互补输出控制模块和升压输出控制模块三种控制模块之间进行切换。

第三方面，本发明还提供一种电子烟，所述电子烟包括第一方面所述发热丝控制电路。

有益效果：本发明的发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟对流经发热丝的电流进行实时地检测，然后通过电压转换模块，将检测到的流经发热丝的电流转换成对应的电压，然后比较电压阀值和转换得到的电压的大小，最后根据比较结果控制发热丝输出电压，这样可以对流经发热丝的电流进行实时的检测，并在电流过大时及时调整发热丝的电压输出。

附图说明

图1为本发明实施例1的发热丝控制方法的流程图；

图2为本发明实施例1的控制发热丝的驱动电压的输出大小的方法的流程图；

图3为本发明实施例2的发热丝控制电路的结构框图；

图4为本发明实施例2的控制模块的结构框图；

图5为本发明实施例2的用电流传感器检测发热丝电流的电路原理图；

图6为本发明实施例2的发热丝驱动电压控制电路的结构框图；

图7为本发明实施例2的驱动电压控制模块的结构框图；

图8为本发明实施例2的发热丝驱动电压控制电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

实施例1：

如图1所示，本实施例的发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟对流经发热丝的电流进行实时地检测，然后通过电压转换模块，将检测到的流经发热丝的电流转换成对应的电压，然后比较电压阀值和转换得到的电压的大小，最后根据比较结果控制发热丝输出电压，这样可以对流经发热丝的电流进行实时的检测，并在电流过大时及时调整发热丝的电压输出。

本发明提供的发热丝控制方法，包括以下步骤：

S1:获取流经发热丝的电流值和电压阀值；

S2:根据所述电流值计算对应的电压值；

S3:比较所述电压值和电压阀值得第一比较结果；

S4:根据第一比较结果控制发热丝驱动电压的输出大小。

本发明对获取流经发热丝的电流进行实时检测，然后根据检测电流的仪器的灵敏度将检测到的电流值计算对应的电压值，即用检测到的电流值乘以仪器的灵敏度可以得到该电流值计算对应的电压值。本实施例可以根据实际使用要求确定出发热丝允许的最大电流值，然后根据检测电流的仪器的灵敏度将检测到的电流值计算对应的电压值，将该电压值作为电压阀值。最后将电压值和电压阀值进行比较，根据比较结果来控制发热丝驱动电压的输出大小。

具体的比较方式为：当第一比较结果为电压值大于电压阀值时，控制发热丝驱动电压的输出为0V；

当第一比较结果为电压值大于电压阀值时表明发热丝过流，这时可以控制切断发热丝的电源使热丝驱动电压的输出为0V

当第一比较结果为电压值小于等于电压阀值时，根据获取发热丝的实际驱动电压和电池供电电压控制发热丝的驱动电压的输出大小。

如图2所示，其中根据获取发热丝的实际驱动电压和电池供电电压控制发热丝的驱动电压的输出大小的步骤包括。

S41:获取发热丝的驱动电压和电池供电电压；

具体实施时可以对发热丝的驱动电压进行实时检测。电池供电电压则可根据实际使用的电池规格确定。

S42:比较发热丝的驱动电压和电池供电电压的大小得出第二比较结果；

本实施例根据驱动电压和电池供电电压的大小关系，将第二比较结果划分为三种情况，设电池电压为VBat，发热丝的驱动电压为VOUT，第一阀值电压为V1，第二阀值电压为V2,第一种情况是VOUT<Vbat-V1，第二种情况是Vbat-V1≤VOUT≤Vbat+V2，第三种情况是VOUT>Vbat+V2。

S43、根据第二比较结果选择驱动电压模式；

其中驱动电压模式包括了三种模式，分别是降压输出模式，升压输出模式和互补输出模式，等和互补输出模式，所述降压输出模式的输出电压小于电池的供电电压，所述升压输出模式的输出电压大于电池的供电电压，所述等和互补输出模式的输出电压在[Vbat-V1,Vbat+V2]区间内。

根据第二比较结果选择驱动电压模式具体为：

当VOUT<Vbat-V1时选择驱动电压的模式为降压输出模式；

当Vbat-V1≤VOUT≤Vbat+V2时选择驱动电压的模式为等和互补输出模式；

当VOUT>Vbat+V2时选择驱动电压的模式为升压输出模式。

S44：获取脉宽调制信号的占空比；

其中脉宽调制信号的占空比包括了第一脉宽调制信号的占空比和第二脉宽调制信号的占空比。

S45：根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出。

根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出。

由于驱动电压模式有三种，因此下面对三种驱动电压模式下对发热丝的驱动电压的控制分别进行阐述：

其中S45根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出包括：

S4511：根据第一脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第一充电时间和储能元件放电的第一放电时间；

在本步骤中，降压输出控制模块根据第一脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第一充电时间和储能元件放电的第一放电时间

S4512：根据第一充电时间控制电池对储能元件充电；

在本步骤中，降压输出控制模块根据第一充电时间控制电池对储能元件充电

S4513：根据第一放电时间控制储能元件单独为发热丝供电；

在本步骤中，降压输出控制模块根据第一放电时间控制储能元件单独为发热丝供电；

S4514：重复步骤S4512至S4513。

其中S4512和S4513组成一个完整的控制周期，降压输出控制模块反复进行S4512和S4513，使降压输出模式的平均输出电压小于电池的供电电压，并通过第一脉宽调制信号的占空比来控制发热丝的功率。

当所述驱动电压模式为升压输出模式时，所述脉宽调制信号包括第二脉宽调制信号，其中S45根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出包括：

在本步骤中，S4521、根据第二脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第二充电时间和储能元件放电的第二放电时间；

在本步骤中，升压输出控制模块根据第二脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第二充电时间和储能元件放电的第二放电时间。

S4522：根据第二充电时间控制电池对储能元件充电；

在本步骤中，升压输出控制模块根据第二充电时间控制电池对储能元件充电；

S4523：根据第二放电时间控制电池和储能元件同时为发热丝供电；

在本步骤中，升压输出控制模块根据第二放电时间控制电池和储能元件同时为发热丝供电。

S4524：重复步骤S4522至S4523。

其中S4522和S4523组成一个完整的控制周期，升压输出控制模块反复进行S4522和S4523，使升压输出模式的平均输出电压大于电池的供电电压，并通过第一脉宽调制信号的占空比来控制发热丝的功率。

当所述驱动电压模式为等和互补输出模式时，所述脉宽调制信号包括第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，所述第一脉宽调制信号的占空比和第二脉宽调制信号的占空比的和为1,其中S45根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出包括：

S4531：根据第一脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第三充电时间和储能元件放电的第三放电时间，根据第二脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第四充电时间和储能元件放电的第四放电时间；

在本步骤中，互补输出控制模块根据第一脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第三充电时间和储能元件放电的第三放电时间，根据第二脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第四充电时间和储能元件放电的第四放电时间

S4532：根据第三充电时间控制电池对储能元件充电；

在本步骤中，互补输出控制模块根据第三充电时间控制电池对储能元件充电

S4533：根据第三放电时间控制储能元件单独为发热丝供电；

在本步骤中，互补输出控制模块根据第三放电时间控制储能元件单独为发热丝供电

S4534：根据第四充电时间控制电池对储能元件充电；

在本步骤中，互补输出控制模块根据第四充电时间控制电池对储能元件充电

S45345：根据第四放电时间控制电池和储能元件同时为发热丝供电；

在本步骤中，互补输出控制模块根据第四放电时间控制电池和储能元件同时为发热丝供电

S4536：重复S4532至S4536。

其中S4532至S4536组成一个完整的控制周期，互补输出控制模块反复进行第二步至第五步，并通过第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的占空比来控制发热丝的功率。

实施例2

如图3所述，本发明提供一种发热丝控制电路，包括：

发热丝电流检测模块，用于检测流经发热丝的电流；

如图5所示，本实施例利用发热丝电流检测模块对流经发热丝的电流进行实时地检测。在本实施例中采用电流传感器来对发热丝的电流进行检测，即发热丝电流检测模块包括电流传感器，所述电流传感器的采样电流正端和采样电流负端连接在发热丝的电流流经的线路上，所述电流传感器的信号输出端与第二模数转换模块的输入端相连，所述电流传感器的电源输入端与电源相连。

电压转换模块，用于将发热丝电流检测模块检测到的流经发热丝的电流转换成对应的电压；

在具体实现时可以将电流传感器和电压转换模块集成到同一芯片上，例如可选用电流传感器芯片例如ACS711传感器对流经发热丝的电流进行实时地检测。电流传感器芯片集成了高灵敏度的霍尔传感器和低阻抗的导流线，通过电磁感应的方式检测流经发热丝的电流。电流传感器芯片管脚的定义如表1所示：

表1：芯片U6的管脚功能列表

为了使电流传感器的电源保持稳定，本实施例还在电流传感器U6和公共接地端之间连接有第四十四电容C44。

为了便于进行电压比较，本实施例设置了电压转换模块，将检测到的电流转换成对应的电压值。

电压比较模块，用于比较电压阀值和电压转换模块转换得到的电压的大小输出第一信号；

在本实施例中，可以根据发热丝允许的最大电流设定最大电流值，然后将该最大电流值按照电流检测模块的灵敏度转换成对应的电压阀值。其中电压比较模块可以采用现有技术的电压比较器。

当检测到的电流转换成对应的电压值后，用电压比较模块对该电压值和电压阀值进行比较，如果检测到的电流转换成对应的电压值大于电压阀值，则说明发热丝过流。

控制模块，所述控制模块用于根据第一信号控制发热丝驱动电压。

通过比较电压比较模块比较后可以判断出发热丝的电流情况，当比较结果表明发热丝过流时，比较模块根据比较结果向控制模块输出相应的信号，这样控制模块可以根据比较结果来控制发热丝的驱动电压。

如图4所示，其中所述控制模块包括锁存器和发热丝驱动电压控制电路，所述锁存器根据第一信号输出第二信号，所述发热丝驱动电压控制电路根据第二信号控制输出的发热丝驱动电压。其中第一信号可以是电压比较器产生相应可以驱动锁存器的波形。当锁存器来接收到相应波形后，输出第二信号并保持，使发热丝驱动电压控制电路根据第二信号来控制发热丝的驱动电压。

例如当检测到的电流转换成对应的电压值大于电压阀值后，电压比较器产生相应可以驱动锁存器的波形，使锁存器输出低电平控制发热丝驱动电压控制电路输出的发热丝驱动电压为0。

在其它示例中，控制模块也可以根据检测到的发热丝的电流大小来控制发热丝驱动电压。

如图6所示，其中，所述发热丝驱动电压控制电路包括：

第一脉宽调制信号检测模块，用于接收第一脉宽调制信号；

第二脉宽调制信号接收模块，用于接收第二脉宽调制信号；

驱动电压输出模块，用于输出驱动发热丝的电压；

驱动电压控制模块，用于根据第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号控制驱动电压输出模块输出的电压的大小；

如图7所示，所述驱动电压控制模块包括降压输出控制模块、互补输出控制模块、升压输出控制模块和模式切换电路，所述模式切换电路用于根据实际输出的驱动电压的大小使用于驱动电压输出模块的控制模块在控制降压输出控制模块、互补输出控制模块和升压输出控制模块三种控制模块之间进行切换。

本实施例的发热丝功率控制电路可以根据实际输出的驱动电压的大小来选择与实际输出的驱动电压匹配的控制模式。

具体地，当电池电压大于实际输出的驱动电压，设电池电压为VBat，发热丝的驱动电压为VOUT，第一电压阀值为V1，第一电压阀值为V2。

则当VBat>VOUT+V1时，发热丝功率控制电路工作在降压控制模式。这时控制驱动电压输出模块的输出电压低于电池的供电电压，以使驱动电压输出模块输出的驱动电压与实际电压相匹配；

当VBat<VOUT-V2时发热丝功率控制电路工作在升压控制模式。这时控制驱动电压输出模块输出的发热丝驱动电压高于电池的供电电压，以使驱动电压输出模块输出的驱动电压与实际电压相匹配；

当Vbat-V1≤VOUT≤Vbat+V2时控制驱动电压输出模块工作在互补输出模式，这时控制驱动电压输出模块的输出电压在[Vbat-V1,Vbat+V2]区间内，以使驱动电压输出模块输出的驱动电压与实际电压相匹配。。

其中等和互补输出模式是指第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的占空比之和为1。由于场效应管等器件存在内阻，会产生电压损耗，因此当电池的供电电压在目标电压附近变化时，单纯采用升压模式或者降压模式造成发热电压控制精度不高，无法使实际输出电压满足目标电压的要求。为此本实施采用等和互补输出模式来提高控制精度，使池的供电电压在目标电压附近变化时，实际输出电压也能满足目标输出电压之间的要求。

本实施例以目标输出电压为基准，将电池的供电电压划分成三个区间，在不同的区间采用不同的模式来控制电压输出，使输出的电压始终与满足功率调节的目标输出电压保持一致。

当发热丝驱动电压的工作模式确定后，控制电路根据相应的控制模式采用脉宽调制的方式控制发热丝的驱动电压从而控制发热丝的功率。对此，本实施例设置了第一脉宽调制信号检测模块和第二脉宽调制信号接收模块，分别用于接收第一脉宽调制信号和接收第二脉宽调制信号。

由于模式切换电路是根据实际输出的驱动电压的大小，因此本实施例的发热丝驱动电压控制电路包括还包括驱动电压检测模块，所述驱动电压检测模块用于检测实际输出的驱动电压。

具体的，如图8所示，所述输出电压检测模块包括用于对驱动电压进行分压的分压模块，所述分压模块包括在驱动电压输出端和公共接地端之间串联连接的第九电阻R9和第十电阻R10，所述第九电阻R9的一端与驱动电压输出端连接，另一端与第十电阻R10和第一模数转换模块的输入端连接。

第九电阻R9和第十电阻R10串联后对发热丝的驱动电压进行分压。为了提高电压检测的准确性，所述丝驱动电压检测模块还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块与所述第十电阻R10并联。具体的第一滤波模为在第十电阻R10的两端并联的第四十三电容C43，这样可以起到滤波去耦，稳定第十电阻R10两端电压的作用。

其中，驱动电压输出模块包括电源和储能元件，其中电池可以给储能元件通电，使储能元件存储一定量的电能，然后根据发热丝驱动电压的控制模式，储能元件可以单独给发热丝供电，也可以和电池一起给发热丝供电。

其中降压输出控制模块包括控制器、第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块用于根据第一脉宽调制信号接通或者切断电池电源和储能元件之间的连接，所述第二开关模块用于根据第一脉宽调制信号接通或者切断电池电源和与公共接地端之间的连接。

当模式切换电路将发热丝电压驱动电压的控制模块切换到降压输出控制模块时，发热丝功率控制电路工作在降压输出控制模式，该模式的控制过程为：

第一步，降压输出控制模块根据第一脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第一充电时间和储能元件放电的第一放电时间；

第二步，降压输出控制模块根据第一充电时间控制电池对储能元件充电；

第三步，降压输出控制模块根据第一放电时间控制储能元件单独为发热丝供电；

其中第二步和第三步组成一个完整的控制周期，降压输出控制模块反复进行第二步和第三步，使降压输出模式的平均输出电压小于电池的供电电压，并通过第一脉宽调制信号的占空比来控制发热丝的功率。

其中在第二步时，第一开关模块处于闭合状态，同时第二开关模块处于打状态开，该状态持续第一充电时间，以使电池对储能元件充电，并为发热丝提供电能，其中储能元件充电的时间为第一充电时间。

在第三步时，第一开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第一放电时间，这时只有储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第一放电时间。

在本实施例中，升压输出控制模块包括控制器、第三开关模块和第四开关模块，所述储能元件一端与电池电源的正极连接，另一端与第三开关模块和第四开关模块连接，所述控制器用于根据第二脉宽调制信号控制第三开关模块接通或者切断储能元件和公共地之间的连接，以及根据第而二脉宽调制信号控制第四开关模块接通或者切断储能元件与发热丝的之间的连接。

当模式切换电路将发热丝电压驱动电压的控制模块切换到升压输出控制模块时，发热丝功率控制电路工作在升压输出控制模式，该模式的控制过程为：

第一步，升压输出控制模块根据第二脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第二充电时间和储能元件放电的第二放电时间；

第二步，升压输出控制模块根据第二充电时间控制电池对储能元件充电；

第三步，升压输出控制模块根据第二放电时间控制电池和储能元件同时为发热丝供电；

其中第二步和第三步组成一个完整的控制周期，升压输出控制模块反复进行第二步和第三步，使升压输出模式的平均输出电压大于电池的供电电压，并通过第一脉宽调制信号的占空比来控制发热丝的功率。

其中在第二步时，第三开关模块处于闭合状态，同时第四开关模块处于打状态开，该状态持续第二充电时间。

在第三步时，第三开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第二放电时间，这时储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第二放电时间，同时电池也并为发热丝提供电能。

在本实施例中，互补输出控制模块包括控制器、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块，所述储能元件一端通过第一开关模块与电源电池连接，另一端通过第四开关模块与发热丝连接，所述第二开关模块一端与储能元件的与第一开关模块相连的一端连接，另一端与公共接地端连接，所述第三开关模块一端与储能元件的与第四开关模块相连的一端连接，另一端与公共接地端连接，所述控制器用于根据第一脉宽调制信号和第二第一脉宽调制信号控制第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块的开关状态。

当模式切换电路将发热丝电压驱动电压的控制模块切换到互补输出控制模块时，发热丝功率控制电路工作在互补输出控制控制模式，该模式的控制过程为：

第一步，互补输出控制模块根据第一脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第三充电时间和储能元件放电的第三放电时间，根据第二脉宽调制信号的占空比确定电池对储能元件充电的第四充电时间和储能元件放电的第四放电时间；

第二步，互补输出控制模块根据第三充电时间控制电池对储能元件充电；

第三步，互补输出控制模块根据第三放电时间控制储能元件单独为发热丝供电；

第四步，互补输出控制模块根据第四充电时间控制电池对储能元件充电；

第五步，互补输出控制模块根据第四放电时间控制电池和储能元件同时为发热丝供电；

其中第二步至第五步组成一个完整的控制周期，互补输出控制模块反复进行第二步至第五步，并通过第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的占空比来控制发热丝的功率。

在第二步时，第三开关模块处于闭合状态，第四开关模块处于打开状态，第一开关模块处于闭合状态，同时第二开关模块处于打状态开，该状态持续第一充电时间，以使电池对储能元件充电，并为发热丝提供电能，其中储能元件充电的时间为第一充电时间。

在第三步时，第三开关模块处于闭合状态，第四开关模块处于打开状态，第一开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第一放电时间，这时只有储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第一放电时间。

在第四步时，第一开关模块处于闭合状态，第二开关模块处于打开状态，第三开关模块处于闭合状态，同时第四开关模块处于打状态开，该状态持续第二充电时间。

在第五步时，第一开关模块处于闭合状态，第二开关模块处于打开状态，第三开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第二放电时间，这时储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第二放电时间，同时电池也并为发热丝提供电能。

其中第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号为互补的脉宽调制信号，即第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的占空比的和为1。例如第一脉宽调制信号的占空比为0.2，则相应的第二脉宽调制信号的占空比为0.8，例如第一脉宽调制信号的占空比为0.5，则相应的第二脉宽调制信号的占空比为0.5，例如第一脉宽调制信号的占空比为0.7，则相应的第二脉宽调制信号的占空比为0.3等。具体的占空比的分配可以根据发热丝功率要求来设定，只要第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的占空比的和为1，第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号各自占空比的具体值在这里不做限定。

在本实施例中，所述模式切换电路包括第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块，所述储能元件一端通过第一开关模块与电源电池连接，另一端通过第四开关模块与发热丝连接，所述第二开关模块一端与储能元件的与第一开关模块相连的一端连接，另一端与公共接地端连接，所述第三开关模块一端与储能元件的与第四开关模块相连的一端连接，另一端与公共接地端连接；

当第三开关模块常断并且第四开关模块常闭时，驱动电压输出模块工作在降压模式；

此时降压输出控制模块根据第一脉宽调制信号的占空比不断开关第一开关模块、第二开关模块来控制发热丝的驱动电压从而控制发热丝的功率。具体为，驱动第一开关模块处于闭合状态，同时第二开关模块处于打状态开，该状态持续第一充电时间，以使电池对储能元件充电，并为发热丝提供电能，其中储能元件充电的时间为第一充电时间。然后驱动第一开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第一放电时间，这时只有储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第一放电时间。

当第一开关模块常闭并且第二开关模块常开时，驱动电压控制模块工作在升压模式，此时升压输出控制模块根据第二脉宽调制信号的占空比不断开关第三开关模块、第四开关模块来控制发热丝的驱动电压从而控制发热丝的功率。

具体为，驱动第三开关模块处于闭合状态，同时第四开关模块处于打状态开，该状态持续第二充电时间。然后驱动第三开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第二放电时间，这时储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第二放电时间，同时电池也并为发热丝提供电能。

当模式切换电路交替处于第三开关模块常断并且第四开关模块常闭和第一开关模块常闭并且第二开关模块常开两种状态下时，驱动电压输出模块工作在升压模式互补输出模式。

具体为，首先，驱动第三开关模块处于闭合状态，第四开关模块处于打开状态，第一开关模块处于闭合状态，同时第二开关模块处于打状态开，该状态持续第一充电时间，以使电池对储能元件充电，并为发热丝提供电能，其中储能元件充电的时间为第一充电时间。

然后第三开关模块保持闭合状态，第四开关模块保持打开状态，驱动第一开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第一放电时间，这时只有储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第一放电时间。

然后驱动第一开关模块处于闭合状态，第二开关模块处于打开状态，第三开关模块处于闭合状态，同时第四开关模块处于打状态开，该状态持续第二充电时间。

最后第一开关模块保持闭合状态，第二开关模块保持打开状态，驱动第三开关模块处于打开状态，同时第二开关模块处于闭合状态，该状态持续第二放电时间，这时储能元件通过放电的方式为发热丝提供电能，其中储能元件的放电时间为第二放电时间，同时电池也并为发热丝提供电能。

此外，在本实施中，所述第一开关模块和/或第二开关模块和/或第三开关模块和/或第四开关模块为场效应管，所述驱动电压输出模块包括电池电源和储能元件，所述储能元件为电感。

具体地，本实施例采用IC芯片作为降压输出控制模块、互补输出控制模块、升压输出控制模块和模式切换电路共用的控制器。

如图6所示，其中第一场效应管Q1的栅极与DRVH1引脚连接，第二场效应管Q2的栅极与DRVL1引脚连接，第三场效应管Q3的栅极与DRVL1引脚连接，第四场效应管Q4的栅极与DRVH2引脚连接。在SW2引脚和BST2引脚之间连接有第四十九电阻R49，在第四十九电阻R49和电源之间连接有第四二极管D4。在SW1引脚和BST1引脚之间连接有第三十七电阻R37，在第三十七电阻R37和电源之间连接有第三二极管D3。

Heart_EN和PowerIC_EN为电路VCC_12V输出使能引脚和PWM1/PWM2输出使能引脚，可以设置成高电平有效。在本实施例中第一阀值电压V1＝1V，第二阀值电压V2＝1V,第一阀值电压和第二阀值电压可以根据实际情况来确定，这里不做限制，一般第一阀值电压和第二阀值电压可以选择0.8V至3.3V的区间。

当VBat>VOUT+1时，电路工作在降压模式，此时PWM_Boost拉高，第四场效应管Q4常闭，第三场效应管Q3常开。PWM_Buck引脚输入MCU计算后的占空比，驱动IC芯片不断开关第一场效应管Q1和第二场效应管Q2

当Vbat-1≤VOUT≤Vbat+1时，电路工作在互补模式，此时PWM_Boos/PWM_Buck引脚输入互补的PWM，驱动IC芯片不断开关第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4。

当VBat<VOUT-1时，电路工作在升压模式，此时PWM_Buck拉高，第一场效应管Q1常闭，第二场效应管Q2常开。PWM_Boost引脚输入MCU计算后的占空比，驱动IC不断开关第三场效应管Q3、第四场效应管Q4。其中IC芯片可以采用FD2204D等芯片。

实施例3，本发明还提供一种电子烟，所述电子烟包括第二方面所述发热丝控制电路。

以上对本发明所提供的发热丝控制方法、发热丝控制电路和电子烟进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.发热丝控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取流经发热丝的电流值和电压阀值；

S2：根据所述电流值计算对应的电压值；

S3：比较所述电压值和电压阀值得第一比较结果；

S4：根据第一比较结果控制发热丝驱动电压的输出大小。

2.根据权利要求1所述的发热丝控制方法，其特征在于，所述S4根据第一比较结果控制发热丝驱动电压的大小，包括：

当第一比较结果为电压值大于电压阀值时，控制发热丝驱动电压的输出为0V；

当第一比较结果为电压值小于等于电压阀值时，根据获取发热丝的实际驱动电压和电池供电电压控制发热丝的驱动电压的输出大小。

3.根据权利要求2所述的发热丝控制方法，其特征在于，当第一比较结果为电压值小于等于电压阀值时，根据获取发热丝的实际驱动电压和电池供电电压控制发热丝的驱动电压的输出大小的步骤包括。

S41:获取发热丝的驱动电压和电池供电电压；

S42:比较发热丝的驱动电压和电池供电电压的大小得出第二比较结果；

S43:根据第二比较结果选择驱动电压模式；

S44:获取脉宽调制信号的占空比；

S45:根据脉宽调制信号的占空比和所选择的驱动电压模式控制发热丝的驱动电压输出。

4.如权利要求3所述的发热丝功率控制方法，其特征在于，设电池电压为VBat，发热丝的驱动电压为VOUT，单位为V，第一电压阀值为V1，第一电压阀值为V2，所述驱动电压模式包括降压输出模式，升压输出模式和等和互补输出模式，所述降压输出模式的输出电压小于电池的供电电压，所述升压输出模式的输出电压大于电池的供电电压，所述等和互补输出模式的输出电压在[Vbat-V1,Vbat+V2]区间内，所述S3根据第二比较结果选择驱动电压模式包括：

当VOUT<Vbat-V1时选择驱动电压的模式为降压输出模式；

当Vbat-V1≤OUT≤Vbat+V2时选择驱动电压的模式为等和互补输出模式；

当VOUT>Vbat+V2时选择驱动电压的模式为升压输出模式。

5.发热丝控制电路，其特征在于，包括：

发热丝电流检测模块，用于检测流经发热丝的电流；

电压转换模块，用于将发热丝电流检测模块检测到的流经发热丝的电流转换成对应的电压；

电压比较模块，用于比较电压阀值和电压转换模块转换得到的电压的大小输出第一控制信号；

控制模块，所述控制模块用于根据第一控制信号控制发热丝输出电压。

6.根据权利要求1所述的发热丝控制电路，其特征在于：所述发热丝电流检测模块包括电流传感器，所述电流传感器的采样电流正端和采样电流负端连接在发热丝的电流流经的线路上，所述电流传感器的信号输出端与第二模数转换模块的输入端相连，所述电流传感器的电源输入端与电源相连。

7.根据权利要求2所述的发热丝控制电路，其特征在于：所述控制模块包括锁存器和发热丝驱动电压控制电路，所述锁存器根据第一控制信号输出第二控制信号，所述发热丝驱动电压控制电路根据第二控制信号控制输出的发热丝驱动电压。

8.根据权利要求3所述的发热丝控制电路，其特征在于：当电压转换模块转换得到的电压大于电压阀值时，锁存器输出第二控制信号以使发热丝驱动电压控制电路的输出电压为0。

9.根据权利要求5或6所述的发热丝控制电路，其特征在于：所述发热丝驱动电压控制电路包括：

第一脉宽调制信号检测模块，用于接收第一脉宽调制信号；

第二脉宽调制信号接收模块，用于接收第二脉宽调制信号；

驱动电压输出模块，用于输出驱动发热丝的电压；

驱动电压控制模块，用于根据第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号控制驱动电压输出模块输出的电压的大小；

所述驱动电压控制模块包括降压输出控制模块、互补输出控制模块、升压输出控制模块和模式切换电路，所述模式切换电路用于根据实际输出的驱动电压的大小在降压输出控制模块、互补输出控制模块和升压输出控制模块三种控制模块之间进行切换。

10.电子烟，其特征在于，所述电子烟包括权利要求5至9中任一项所述的发热丝控制电路。

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