CN111972717A

CN111972717A - 用于电子烟的短路侦测电路与方法

Info

Publication number: CN111972717A
Application number: CN201911041599.2A
Authority: CN
Inventors: 曾钦煌; 许文彬; 赖惠林
Original assignee: Dongguan Fuqiang Electronic Co ltd; Cheng Uei Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Dongguan Fuqiang Electronic Co ltd; Cheng Uei Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-11-24
Also published as: TW202044091A; TWI717108B; CN111972726A; TWM601481U; CN111972726B

Abstract

本发明公开一种用于电子烟的短路侦测电路，其包括一金氧半场效电晶体(Metal‑Oxide‑Semiconductor Field‑Effect Transistor，MOSFET)、一监控单元、一控制单元与一加热单元。所述MOSFET的一汲极输出一加热电流。所述监控单元接收一电池电压，并耦接至所述MOSFET的一源极。所述控制单元耦接至所述MOSFET的一闸极，并调整所述加热电流。所述加热单元耦接至所述MOSFET以接收所述加热电流。

Description

用于电子烟的短路侦测电路与方法

技术领域

本发明是关于短路侦测电路与方法，且特别是关于一种用于电子烟的短路侦测电路与方法。

背景技术

电子烟是一种透过电池供电驱动雾化器，透过加热烟弹以产生烟雾的装置。

一般电子烟加热是用电池给出的电压去加热烟弹，但随着电池电力下降，电压也会下降，导致加热效果降低，且温度无法控制恒定。

習知的电子烟可能会用维持固定电压或固定电流的方式去自动调整温度，但是这样的调节效果稳定度不佳。

然而，若电子烟中无任何温度调节措施，则当温度过高时，烟油中会产生对人体有害的物质，同时也浪费能源，且不固定的温度也让使用者每口吸入的烟雾温度与感受不一致，导致体验感不佳。

因此，需要提出能在电池电压改变的情形下维持温度，改善烟弹加热品质的方法。

发明内容

本發明是透過軟體讀取電池電壓後，根據所讀取的電池電壓給加熱菸彈的加熱器不同的脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)電壓去維持菸彈的加熱品質。

为实现上述目的，本發明公開一种用于电子烟的短路侦测电路，所述短路侦测电路包括：一金氧半场效电晶体(MOSFET)，所述MOSFET的一汲极处输出一加热电流；一监控单元，接收一电池电压，并耦接至所述MOSFET的一源极；一控制单元，耦接至所述MOSFET的一闸极，并调整所述加热电流；以及一加热单元，耦接至所述MOSFET以接收所述加热电流。

作为进一步的改进，当所述加热电压高于一临界值时，所述控制单元将所述MOSFET关闭。

作为进一步的改进，根据一对应表，所述电池电压对应一脉宽调变(PWM)值。

作为进一步的改进，所述控制单元传输一PMW信号至所述MOSFET。

为实现上述目的，本發明公開一种用于电子烟的短路侦测方法，包括以下步骤：(a)读取一电池电压； (b)根据一对应表得到对应所述电池电压的一PWM值；(c)对电子烟加热；(d)读取一加热电压； (e)判断所述加热电压是否大于一临界值； (f)当所述加热电压大于一临界值时进行短路保护； (g)当所述加热电压小于一临界值时重复步骤a；以及(h)在进行短路保护后停止对电子烟加热。

如上所述，本发明所提出的短路侦测电路与方法能达到输出恒压加热达到加热雾化过程的恒温效果，并能判断是否短路，进行短路保护，以提供使用者舒适与安全的体验。

所属技术领域中具有通常知识者将理解，可以透过本发明所公开实现的效果不限于上文具体描述的内容，并且从以上结合附图的详细描述中将更清楚地理解本发明的优点。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的用于电子烟的短路侦测电路的方块图。

图2为根据图1实施例的用于电子烟的短路侦测电路的电路图。

图3为根据本发明一实施例的用于电子烟的短路侦测方法的流程图。

图4为根据本发明一实施例的用于电子烟的恒温方法的流程图。

图中各附图标记说明如下。

短路侦测电路 1 P-MOSFET 10

控制单元 11 加热单元 12

监控单元 13 步骤 S300~S306

步骤 S400~S402。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的目的和功效，以下结合具体实施例并配合附图予以详细说明。

请参照图1与图2，图1是根据本发明一实施例的用于电子烟的短路侦测电路1的方块图，图2是根据图1实施例的用于电子烟的短路侦测电路的电路图。

如图1所示，短路侦测电路1包括：金氧半场效电晶体（MOSFET） 10、控制单元11、加热单元12以及监控单元13。使用所述短路侦测电路1的电子烟由一电池(未显示于图中)供电。

如图2所示，此处的MOSFET 10较佳是P型MOSFET，其供电的电压V_BAT经电阻R9与电阻R10被输入至所述监控单元13。所述MOSFET 10的一源极处接收一加热电流I_HEAT，并经汲极将I_HEAT‘传入所述加热单元12。

所述控制单元11通过电阻R6耦接至所述MOSFET 10的一闸极，且传输一脉宽调变（Pulse Width Modulation, PMW）值至所述MOSFET 10。所述加热单元12耦接至所述MOSFET10的一汲极，并通过电阻R25与R5接收一对应的加热电流I_HEAT‘。

另外，一般电子烟会使用控制单元11中的微控制器(未显示于图中)输出PMW信号给脉宽调变控制电路(未显示于图中)来调整输出电压，也就是加热电压V_HEAT。

在此实施例中，根据以下的一对应表（表1），所述电池电压V_BAT会对应所述PWM值。

表1

V_BAT	PWM值
		3.0	111
3.3	560
		3.6	871

当所述加热电流I_HEAT变大时，控制单元11调整MOSFET 10的所述汲极的对应所述加热电压V_HEAT的一PWM值，让所述PWM值变小以减少所述加热电流I_HEAT。

在本实施例中，透过监控单元13中的韧体程式读取所述电池电压V_BAT，并根据所述电池电压V_BAT，例如3.0V，而所述控制单元11会传送表1中对应的PWM值，例如111，达到用稳定电压去维持电子烟的加热品质。

此时，所述监控单元13透过加热电流I_HEAT监控所述加热单元12的加热温度。当加热温度升高时、加热电流I_HEAT变大，将调整所述MOSFET 10输出的PWM频宽让其变窄，以减少所述加热电流I_HEAT，让加热温度自动调降同时仍保有电子烟的加热品质。

同样地，当加热电流I_HEAT过大，或当所述加热电压V_HEAT大于一临界值时，在此实施例中为1V，此数值只是用于举例，而非用于限制本发明，监控单元13中的韧体程式将会判断在输出处有短路现象，则所述控制单元11会将所述MOSFET 10关闭以防止所述电池电压继续通往烟弹以进行短路保护。

举例来说，供电给所述短路侦测电路1的电子烟的电池，其一开始的供电电压是V_BAT=3.6V，且供电电流流经电阻R9与电阻R10至所述监控单元13。所述MOSFET 10(此处是P型MOSFET)的源极处从所述监控单元13接收一加热电流I_HEAT。所述加热单元12接收MOSFET 10的汲极处通过电阻R25与R5流出的电流I_HEAT‘，并经电阻R7与电阻R4产生加热电压V_HEAT，同时MOSFET 10闸极会流出对应的电流I_HEAT’‘，通过电阻R6流至所述控制单元11中。

根据上述的表1，所述电池电压V_BAT会对应一PWM值PWM。例如，当V_BAT为3.6V时，PWM值为871。而随着时间电池电力变弱，电池电压减弱为3.3V的V_BAT1时，其对应的PWM值变为PWM1=560，同时对应的加热电压变为V_HEAT1，而加热电流变为I_HEAT1。

同样地，当电池电压变为大小为3.0V的V_BAT2时，PWM值变为PWM2=111，同时对应的加热电压变为V_HEAT2，而加热电流变为I_HEAT2。

虽然在使用过程中，电池电压会逐渐下降，导致加热效果变弱。

例如上述的V_BAT>V_BAT1>V_BAT2，其加热器的对应V_BAT、V_BAT1、V_BAT2的温度分别是T、T1、T2，大小顺序是T2>T1>T，而上述的对应加热电流的大小顺序是I_HEAT2>I_HEAT1>I_HEART，且对应V_BAT、V_BAT1、V_BAT2的PWM值是PWM>PWM1>PWM2，当加热器温度上升时，其中流过的加热电流变大。

根据上述PWM值与加热电流的关系，所述控制单元11会根据所述监控单元13，在此可使用U6电流监控器，以所述监控单元13所侦测的电池电压去调整MOSFET 10所输出的PWM脉宽宽度，也就是针对电池电压判断给加热器的不同对应PWM值，以达到稳定电压电流。

如上所述，当加热温度升高时、加热电流变大，将调整所述MOSFET 10输出的PWM频宽让其变窄，以减少所述加热电流，让加热温度自动调降，以达到维持加热品质的效果。

另外，当加热电流超过对应上述加热电压临界值(1V)的临界值时，监控单元中的韧体程式会判断为输出处有短路现象，并且控制单元11会关断所述MOSFET 10，使电池电压无法传送至烟弹端，达到输出短路保护效果。

请参照图3，图3是根据本发明一实施例的用于电子烟的短路侦测方法的流程图，其包含以下步骤S300-S305。

步骤S301：根据一对应表得到对应所述电池电压的一PWM值，然后进入步骤S302。

步骤S302：对电子烟加热，并且随着加热时电池电力逐渐下降，所述电池电压也会下降，而被加热的烟弹其加热温度也会上升，且会让对应的加热电压改变，因此需要进入步骤S303。

步骤S303：读取加热电压，以确认如何调整所述MOSFET 10输出，此时进入步骤S304。

步骤S304：判断所述加热电压是否大于一临界值，当所述加热电压大于一临界值时，此处临界值为1V，代表发生短路。若发生短路则如上述实施例进入S305，若无则重复步骤S300。此处临界值只是用于举例，而非用于限制本发明。

步骤S305：将所述MOSFET 10关闭以防止所述电池电压继续通往烟弹以进行短路保护，并在进行短路保护后进入步骤S306。

步骤S306：停止对电子烟加热，也就是如上述将MOSFET 10关断，同时在一些实施例的应用装置中也可显示出LED警告灯号。

图3的方法亦可被使用于图1与图2的实施例中，因此详细说明在此不重复以求简洁。

请参照图4，图4是根据本发明一实施例的用于电子烟的恒温方法的流程图。

步骤S400-S402对应于图3中的S300-S302，且是用于让监控单元13中的韧体读取所述电池电压V_BAT的高低，由控制单元11去调整所述MOSFET 10的输出对应的PWM值宽度，达到输出恒压以让加热烟弹能有恒温效果，因此不会执行图3中后续短路侦测与短路保护的步骤。

举例来说，图4方法用于图1与图2的实施例时，由供电电池供电给所述短路侦测电路1的电子烟，经由步骤S400来读取电池电压，一开始是V_BAT0。一般电子烟中会使用微控制器输出信号给脉宽调变控制电路来调整输出电压，也就是加热电压，此时对应电池电压V_BAT0的是加热电压V_HEAT0。接下来进行步骤S401。

步骤S401：根据表1得到对应所述电池电压V_BAT的一PWM值PWM，例如V_BAT为3.6V时，PWM值为871。然后，进行步骤S402。

步骤S402：对电子烟加热。由于随着加热时电池电力逐渐下降，电池电压也会下降，这时重复步骤S400。例如：电池电压变为大小为3.3V的V_BAT1时，再由步骤S401得到其对应的PWM值变为PWM1=560，同时对应的加热电压变为V_HEAT1，而加热电流变为I_HEAT1。

同样地，当电池电压再次下降，再执行步骤S400。例如：电池电压变为大小为3.0V的V_BAT2时，由步骤S401得到对应的PWM值变为PWM2=111。

如上所述，在以上步骤的重复过程中，经由使用PWM值的调整，可以在加热温度升高加热电流变大时，减少所述加热电流，让加热温度自动调降，以达到维持加热品质的效果。

本发明所提出的短路侦测电路与方法能透过韧体会读取电池电压的高低，同时对照电压与PWM宽度，达到加热雾化过程的恒温效果，以提供使用者舒适的体验，以及透过侦测对应加热温度的加热电压来判断是否短路，进行短路保护，以保护使用者安全。

对于所属技术领域中具有通常知识者显而易见的是，在不脱离本发明的精神的情况下，本发明可以以其他特定形式实施。因此，以上描述不应在所有方面都被解释为限制意义，而应被解释为说明性的。

本发明的范围应当透过对所附申请专利范围的合理解释来确定，并且在本发明的等同物的范围内的所有改变都包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于电子烟的短路侦测电路，其特征在于：所述短路侦测电路包括：一金氧半场效电晶体(MOSFET)，所述MOSFET的一汲极处输出一加热电流；一监控单元，接收一电池电压，并耦接至所述MOSFET的一源极；一控制单元，耦接至所述MOSFET的一闸极，并调整所述加热电流；以及一加热单元，耦接至所述MOSFET以接收所述加热电流。

2.如权利要求1所述的用于电子烟的短路侦测电路，其特征在于：当所述加热电压高于一临界值时，所述控制单元将所述MOSFET关闭。

3.如权利要求1所述的用于电子烟的短路侦测电路，其特征在于：根据一对应表，所述电池电压对应一脉宽调变(PWM)值。

4.如权利要求3所述的用于电子烟的短路侦测电路，其特征在于：所述控制单元传输一PMW信号至所述MOSFET。

5.一种用于电子烟的短路侦测方法，其特征在于：包括以下步骤：(a)读取一电池电压；(b)根据一对应表得到对应所述电池电压的一PWM值；(c)对电子烟加热；(d)读取一加热电压； (e)判断所述加热电压是否大于一临界值； (f)当所述加热电压大于一临界值时进行短路保护； (g)当所述加热电压小于一临界值时重复步骤a；以及(h)在进行短路保护后停止对电子烟加热。