CN113080523A - 烟具控制电路和烟具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及烟具领域，提供了一种烟具控制电路和烟具，所述烟具控制电路包括依次电连接的电源电路、输入开关电路、调压电路以及消噪开关电路，还包括与输入开关电路、调压电路以及消噪开关电路连接的微控制器；微控制器，被配置为在加热器处于预热升温阶段时，控制输入开关电路、调压电路以及消噪开关电路导通工作；在加热器处于保温阶段时，控制输入开关电路和调压电路保持导通工作、同时控制消噪开关电路间歇地导通或断开。本申请通过在调压电路后设置消噪开关电路并在微控制器的控制信号的作用下间歇性通断来达到维持加热器在目标温度范围的目的，防止调压电路间歇性通断，消除了调压电路产生的音频噪声，提升了用户体验。

Description

烟具控制电路和烟具

技术领域

本申请涉及烟具技术领域，尤其涉及一种烟具控制电路和烟具。

背景技术

诸如香烟、雪茄等物品在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来为这些燃烧烟草的物品提供替代物。此类产品的示例是所谓的加热不燃烧产品，也称之为烟草加热产品、或烟草加热设备，该产品或设备通过加热材料而不燃烧材料来释放化合物。材料例如可为烟草或其他非烟草产品或组合，诸如，可包含或可不包含尼古丁的共混的混合物。

现有的一种低温加热不燃烧的烟具，一般都是采用分立器件(电感、开关管等)的调压电路，即当负载需要大小不同功率时，通过分立器件搭建而成的调压电路来获取所需要的电压，然后提供给烟具中的加热器升温加热。

采用分立器件的调压电路存在的问题是，当烟具的加热器在处于保温阶段时，调压电路间断性通断，易使电路部分工作频率进入音频波段，产生音频噪声，降低用户体验。

发明内容

本申请提供一种烟具控制电路和烟具，旨在解决现有烟具采用分立器件的调压电路存在的易产生音频噪声的问题。

本申请第一方面提供了一种烟具控制电路，包括依次电连接的电源电路、输入开关电路、调压电路以及消噪开关电路，还包括与所述输入开关电路、所述调压电路以及所述消噪开关电路连接的微控制器；

所述输入开关电路，用于导通或断开所述电源电路与所述调压电路之间的电连接；

所述调压电路，用于将所述电源电路输出的电压调整为预设电压；

所述消噪开关电路，用于导通或断开所述调压电路与烟具的加热器之间的电连接；

所述微控制器，被配置为：

在所述加热器处于预热升温阶段时，控制所述输入开关电路、所述调压电路以及所述消噪开关电路导通工作；

在所述加热器处于保温阶段时，控制所述输入开关电路和所述调压电路保持导通工作、同时控制所述消噪开关电路间歇地导通或断开。

本申请第二方面提供了一种烟具，所述烟具包括加热器以及第一方面所述的烟具控制电路。

本申请提供的烟具控制电路和烟具，通过在调压电路后设置消噪开关电路并在微控制器的控制信号的作用下间歇性通断来达到维持加热器在目标温度范围的目的，防止调压电路间歇性通断，消除了调压电路产生的音频噪声，提升了用户体验。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请实施方式一提供的烟具控制电路示意框图；

图2是本申请实施方式一提供的烟具控制电路中调压电路示意框图；

图3是本申请实施方式一提供的烟具控制电路中输入开关电路和供电电路示意图；

图4是本申请实施方式一提供的烟具控制电路中驱动电路示意图；

图5是本申请实施方式一提供的烟具控制电路中升压电路和消噪开关电路示意图；

图6是本申请实施方式一提供的温度曲线示意图；

图7是本申请实施方式一提供的升温阶段的波形示意图；

图8是本申请实施方式一提供的保温阶段的消噪前的波形示意图；

图9是本申请实施方式一提供的保温阶段的消噪后的波形示意图；

图10是本申请实施方式二提供的烟具示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施方式一

如图1所示，为本申请实施方式一所提供的一种烟具控制电路，包括电源电路11、输入开关电路12、调压电路13、消噪开关电路14、微控制器15以及温度检测电路17。

调压电路13，将电源电路11输出的电压调整到预设电压。

请参考图2所示，在本示例中，调压电路13包括供电电路131、驱动电路132以及升压电路133；

供电电路131，电源输入端与输入开关电路12的输出端电连接，电源输出端与驱动电路132电连接；供电电路131用于为驱动电路132供电；

驱动电路132，电源端与供电电路131的电源输出端电连接，信号输入端用于接收微控制器15提供的驱动信号，信号输出端输出驱动控制信号；所述驱动控制信号用于控制升压电路133将电源电路11输出的电压调整到预设电压；该预设电压用于提供给烟具的加热器16进行升温加热。

升压电路133，电源输入端与电源电路11电连接，电源输出端与消噪开关电路14的输入端电连接，信号接收端用于接收驱动电路132输出的驱动控制信号，信号控制端用于接收微控制器15输出的第一控制信号；所述第一控制信号用于控制升压电路133的导通和断开。

请参考图3-图5进行理解，在一示例中，供电电路131包括集成芯片U5及其周边电路，集成芯片U5的引脚(VIN、EN)与输入开关电路12的输出端电连接，集成芯片U5的引脚VOUT经过滤波之后与驱动电路132电连接(图中的10_8VDD所示)。

驱动电路132包括集成芯片U2及其周边电路，集成芯片U2的引脚VDD与10_8VDD电连接，即与集成芯片U5的引脚VOUT电连接，集成芯片U2的信号输入引脚EN、HI、LI分别用于接收微控制器15提供的驱动信号BOOST_PWM_EN、BOOST_PWM_HI、BOOST_PWM_LI，集成芯片U2的信号输出引脚HO、LO分别输出驱动控制信号BOOST_HO、BOOST_LO。驱动控制信号BOOST_HO、BOOST_LO用于控制升压电路133将电源电路11输出的电压调整到预设电压。

升压电路133包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、充电电路L1、第三开关管Q3以及第四开关管Q4；

第一开关管Q1，输入端与电源电路11(图中的BAT_IN所示)电连接，输出端与充电电路L1的一端电连接，充电电路L1的另一端第三开关管Q3的输入端以及第四开关管Q4的输入端电连接，控制端与第二开关管Q2的输入端电连接；

第二开关管Q2，输出端接地，控制端用于接收微控制器15输出的第一控制信号EN_VCC；第一控制信号EN_VCC用于控制第二开关管Q2的导通和断开，进而控制第一开关管Q1的导通和断开；

第三开关管Q3，输出端接地，控制端用于接收驱动电路132中集成芯片U2输出的驱动控制信号BOOST_LO；

第四开关管Q4，输出端与消噪开关电路14的输入端电连接，控制端用于接收驱动电路132中集成芯片U2输出的驱动控制信号BOOST_HO。

在该示例中，充电电路L1为电感，第一开关管Q1为PMOS管，第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4均为NMOS管。第三开关管Q3以及第四开关管Q4采用大功率NMOS管，第二开关管Q2采用小功率NMOS管。需要说明的是，当开关管为NMOS管时，NMOS管的漏极可以作为输入端，NMOS管的源极可以作为输出端，NMOS管的栅极可以作为控制端；当开关管为PMOS管时，PMOS管的源极可以作为输入端，PMOS管的漏极可以作为输出端，PMOS管的栅极可以作为控制端。以下类似，在此不作赘述。

升压电路133还包括滤波电路(图中的C8、C9以及C32所示)，滤波电路电连接在第四开关管Q4的输出端与消噪开关电路14的输入端之间。

输入开关电路12，输入端与电源电路11电连接，输出端与调压电路13的输入端电连接，控制端与微控制器15电连接。输入开关电路12用于导通或断开电源电路11与调压电路13之间的电连接.

请再参考图3所示，在一示例中，输入开关电路12包括第五开关管Q5和第六开关管Q6；

第五开关管Q5，输入端与电源电路11(图中的BAT_IN所示)电连接，输出端与集成芯片U5的引脚(VIN、EN)电连接，控制端与第六开关管Q6的输入端电连接；

第六开关管Q6，输出端接地，控制端用于接收微控制器15输出的第二控制信号10V8_EN；第二控制信号10V8_EN用于控制第六开关管Q6的导通和断开，进而控制第五开关管Q5的导通和断开。

在该示例中，第五开关管Q5为PMOS管，第六开关管Q6为NMOS管。

消噪开关电路14，输出端与烟具的加热器16电连接，控制端与微控制器15电连接。消噪开关电路14，用于导通或断开调压电路13与烟具的加热器16之间的电连接。

温度检测电路17，用于检测烟具的加热器16的温度；温度检测电路17包括感温器件(例如热敏电阻)，微控制器15采样到感温器件两端的电压之后可计算出烟具的加热器16的温度，并根据该温度判断加热器16处于预热升温阶段还是保温阶段，进而发送相应的控制信号。

微控制器15，分别与输入开关电路12、调压电路13、消噪开关电路14以及温度检测电路17电连接；微控制器15被配置为在烟具的加热器16处于预热升温阶段时，控制输入开关电路12、调压电路13以及消噪开关电路14导通工作，以提升烟具的加热器16的温度；还被配置在烟具的加热器16处于保温阶段时，控制输入开关电路12和调压电路13保持导通工作、同时控制消噪开关电路14间歇地导通或断开，以保持烟具的加热器16的温度并防止调压电路13产生音频噪声。

在该示例中，微控制器15可以采用STM32G0系列MCU。STM32G0系列MCU内部带有硬件过采样功能，通过过采样原理设定ADC采样频率。具体地，通过提升采样点数到256次，来增加4位采样位数，最后得到16位的采样结果。提升了温度检测电路17的采样精度和分辨率，有效的减小尾数跳动。

请再参考图5所示，在一示例中，消噪开关电路14包括第七开关管Q7和第八开关管Q8；

第七开关管Q7，输入端与调压电路13的输出端电连接，输出端与烟具的加热器电连接(图中的V+2及V-2所示)，控制端与第八开关管Q8的输入端电连接；

第八开关管Q8，输出端接地，控制端用于接收微控制器15输出的第三控制信号EN_VCC1；第三控制信号EN_VCC1用于控制第八开关管Q8的导通和断开，进而控制第七开关管Q7的导通和断开。

在该示例中，第七开关管Q7为PMOS管，第八开关管Q8为NMOS管。

以下结合图6-图9所示的温度曲线对本示例的烟具控制电路的工作过程进行说明：

如图6所示，在烟具被启动时，加热器的温度逐渐从初始温度上升到最高温度T1(此阶段可称之为预热升温阶段)。升温阶段的耗时时间为S1，此阶段时间较短一般为几十秒，但是输出功率特别大，输出电压高，输出电流大。

在上升到最高温度T1之后，加热器的温度保持在一定温度范围之内或者保持为预设温度值(此阶段可称之为保温阶段)。保温阶段的时长长达几分钟，但是输出功率比较小，输出电压偏小，输出电流小。

1)、预热升温阶段

在预热升温阶段时，微控制器15通过控制信号10V8_EN控制第六开关管Q6导通，进而控制第五开关管Q5导通；电源电路11与集成芯片U5导通，集成芯片U5升压为集成芯片U2进行供电。

微控制器15通过控制信号EN_VCC控制第二开关管Q2导通，进而控制第一开关管Q1导通。微控制器15为集成芯片U2提供驱动信号BOOST_PWM_EN(高电平)、BOOST_PWM_HI、BOOST_PWM_LI(PWM信号)，使得集成芯片U2输出驱动控制信号BOOST_HO、BOOST_LO。驱动控制信号BOOST_HO、BOOST_LO控制第三开关管Q3和第四开关管Q4的导通和断开：当第三开关管Q3导通、第四开关管Q4断开时，电源电路11通过第一开关管Q1为电感L1进行充电；当第三开关管Q3断开、第四开关管Q4导通时，电感L1反向电动势叠加电源电路11的电压，从而经第四开关管Q4输出较高电压，最后经滤波电路(滤波电容C8、C39、C32)滤波后，形成稳定的电压；

微控制器15通过控制信号EN_VCC1控制第八开关管Q8导通，进而导通第七开关管Q7；电感L1反向电动势叠加电源电路11的电压通过第七开关管Q7提供给加热器(V+2，V-2)加热升温。

图7是电感L1右端测量的波形示意图，此时电感L1的振动频率为500KHZ，人耳无法察觉。

2)、保温阶段

在保温阶段时，微控制器15通过控制信号10V8_EN控制第六开关管Q6导通，进而控制第五开关管Q5导通；电源电路11与集成芯片U5导通，集成芯片U5升压为集成芯片U2进行供电。

微控制器15通过控制信号EN_VCC控制第二开关管Q2保持导通，进而控制第一开关管Q1导通。微控制器15为集成芯片U2提供驱动信号BOOST_PWM_EN(高电平)、BOOST_PWM_HI、BOOST_PWM_LI(PWM信号)，使得集成芯片U2输出驱动控制信号BOOST_HO、BOOST_LO。驱动控制信号BOOST_HO、BOOST_LO控制第三开关管Q3和第四开关管Q4的保持导通：微控制器15通过控制信号EN_VCC1控制第八开关管Q8间歇的导通和关断(温度上升时断开第八开关管Q8，温度下降是导通第八开关管Q8)，进而控制第七开关管Q7间歇的导通和关断；从而使得电感L1进入连续工作状态，消除电感L1产生的音频噪声。

图8是消噪前的波形示意图，此时电感L1工作频率1.19KHZ，电感L1产生的振动频率1.19KHZ，落入了人耳听觉范围20HZ-20KHZ，由此生产音频噪声。消噪前烟具控制电路没有消噪开关电路14，此时通过控制第二开关管Q2间歇的导通和关断，进而给加热器(V+2，V-2)加热升温。

图9是消噪后的波形示意图，电感L1的振动频率仍为500KHZ，人耳无法察觉。

实施方式二

图10是本申请实施方式二提供的一种烟具，烟具100包括加热器以及实施方式一所述的烟具控制电路。

加热器可以为中心加热方式(通过加热体的外周与气溶胶形成基质直接接触)和外围加热方式(筒状加热体包裹气溶胶形成基质)，加热器还可以为通过热传导、电磁感应、化学反应、红外作用、共振、光电转换、光热转换中的一种或几种方式对气溶胶形成基质进行加热生成可供吸食的气溶胶。优选的为红外加热器。

需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种烟具控制电路，其特征在于，包括依次电连接的电源电路、输入开关电路、调压电路以及消噪开关电路，还包括与所述输入开关电路、所述调压电路以及所述消噪开关电路连接的微控制器；

所述输入开关电路，用于导通或断开所述电源电路与所述调压电路之间的电连接；

所述调压电路，用于将所述电源电路输出的电压调整为预设电压；

所述消噪开关电路，用于导通或断开所述调压电路与烟具的加热器之间的电连接；

所述微控制器，被配置为：

在所述加热器处于预热升温阶段时，控制所述输入开关电路、所述调压电路以及所述消噪开关电路导通工作；

在所述加热器处于保温阶段时，控制所述输入开关电路和所述调压电路保持导通工作、同时控制所述消噪开关电路间歇地导通或断开。

2.根据权利要求1所述的烟具控制电路，其特征在于，所述调压电路包括供电电路、驱动电路以及升压电路；

所述供电电路，电源输入端与所述输入开关电路的输出端电连接，电源输出端与所述驱动电路电连接；所述供电电路用于为所述驱动电路供电；

所述驱动电路，电源端与所述供电电路的电源输出端电连接，信号输入端用于接收所述微控制器提供的驱动信号，信号输出端输出驱动控制信号；所述驱动控制信号用于控制所述升压电路将所述电源电路输出的电压调整到预设电压；

所述升压电路，电源输入端与所述电源电路电连接，电源输出端与所述消噪开关电路的输入端电连接，信号接收端用于接收所述驱动电路输出的驱动控制信号，信号控制端用于接收所述微控制器输出的第一控制信号；所述第一控制信号用于控制所述升压电路的导通和断开。

3.根据权利要求2所述的烟具控制电路，其特征在于，所述升压电路包括第一开关管、第二开关管、充电电路、第三开关管以及第四开关管；

所述第一开关管，输入端与所述电源电路电连接，输出端与所述充电电路的一端电连接，所述充电电路的另一端所述第三开关管的输入端以及所述第四开关管的输入端电连接，控制端与所述第二开关管的输入端电连接；

所述第二开关管，输出端接地，控制端用于接收所述第一控制信号；所述第一控制信号用于控制所述第二开关管的导通和断开，进而控制所述第一开关管的导通和断开；

所述第三开关管，输出端接地，控制端用于接收所述驱动电路输出的第一驱动控制信号；

所述第四开关管，输出端与所述消噪开关电路的输入端电连接，控制端用于接收所述驱动电路输出的第二驱动控制信号。

4.根据权利要求3所述的烟具控制电路，其特征在于，所述充电电路包括电感。

5.根据权利要求3所述的烟具控制电路，其特征在于，所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管均为NMOS管。

6.根据权利要求3-5任一所述的烟具控制电路，其特征在于，所述升压电路还包括滤波电路，所述滤波电路电连接在所述第四开关管的输出端与所述消噪开关电路之间。

7.根据权利要求1所述的烟具控制电路，其特征在于，所述输入开关电路包括第五开关管和第六开关管；

所述第五开关管，输入端与所述电源电路电连接，输出端与所述调压电路的输入端电连接，控制端与所述第六开关管的输入端电连接；

所述第六开关管，输出端接地，控制端用于接收所述微控制器输出的第二控制信号；所述第二控制信号用于控制所述第六开关管的导通和断开，进而控制所述第五开关管的导通和断开。

8.根据权利要求7所述的烟具控制电路，其特征在于，所述第五开关管为PMOS管，所述第六开关管为NMOS管。

9.根据权利要求1所述的烟具控制电路，其特征在于，所述消噪开关电路包括第七开关管和第八开关管；

所述第七开关管，输入端与所述调压电路的输出端电连接，输出端与所述烟具的加热器电连接，控制端与所述第八开关管的输入端电连接；

所述第八开关管，输出端接地，控制端用于接收所述微控制器输出的第三控制信号；所述第三控制信号用于控制所述第八开关管的导通和断开，进而控制所述第七开关管的导通和断开。

10.根据权利要求9所述的烟具控制电路，其特征在于，所述第七开关管为PMOS管，所述第八开关管为NMOS管。

11.根据权利要求1-10任一所述的烟具控制电路，其特征在于，还包括温度检测电路；

所述温度检测电路，用于检测所述加热器的温度，以使所述微控制器根据所述温度检测电路的信号发送控制信号。

12.一种烟具，其特征在于，所述烟具包括加热器以及权利要求1-11任一所述的烟具控制电路。

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