CN114794586A - 一种电池保护芯片、电池组件及电子烟 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种应用于电子烟的电池保护芯片,包括电池保护模块和第二开关单元;所述电池保护模块还包括二级过吸保护单元和发热检测引脚,所述二级过吸保护单元分别与所述发热检测引脚和所述逻辑控制单元电连接,所述发热检测引脚用于与第一开关单元和发热元件的连接点电连接或者所述发热检测引脚用于与第一开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于预设的第三参考电压或者小于预设的第四参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开。本申请实施例还提供一种电池组件及电子烟。

Description

一种电池保护芯片、电池组件及电子烟
技术领域
本申请涉及电子烟技术领域,尤其涉及一种电池保护芯片、电池组件及电子烟。
背景技术
现有的电子烟,包括电池和雾化组件。请参见图1,雾化组件与电池电连接,电池用于给雾化组件提供电能量,雾化组件一般包括系统控制模块、雾化芯、第一开关单元910和气流传感器940等,系统控制模块通过电池端BAT1、接地端GND1对应与电池电连接,雾化芯包括发热丝950,发热丝950经由第一开关单元910与电池电连接,第一开关单元910、气流传感器940分别与系统控制模块电连接,发热丝950用于加热烟油以雾化产生烟雾,气流传感器940用于检测是否有气流流动,例如用户吸烟时会引起电子烟内气流流动。
当系统控制模块通过气流传感器940检测到有气流流动时,系统控制模块控制第一开关单元910开启导通,从而发热丝950与电池形成的回路导通,从而发热丝950发热以加热烟油产生烟雾,烟雾通过电子烟的吸嘴输送到用户嘴里,实现吸烟效果,当系统控制模块通过气流传感器940检测到用户停止吸烟时,系统控制模块控制第一开关单元910断开截止,发热丝950与电池形成的回路断开,从而实现发热丝950停止加热。
当用户一次吸烟的时长比较长(过吸)时,例如超过15s、20s,此时气流传感器940在吸烟期间一直被触发,或者电子烟在物流运输中,气流传感器940被长时间误触发等(过吸),导致第一开关单元910工作时间过长,造成第一开关单元910温升过高,可能超过此器件的最大工作温度,例如150℃,会造成第一开关单元910的寿命或者可靠性降低,严重的会造成第一开关单元910短路损坏,第一开关单元910短路损坏或者温度升高会引起连锁反应,例如造成第一开关单元910周围的系统控制模块等损坏。
为了解决第一开关单元910长时间工作的问题,目前的解决方式为系统控制模块对气流传感器940的触发时长进行控制,当气流传感器940的触发时长超过预设时长时,例如预设时长为5s或者10s等,即使气流传感器940还检测到有气流流动被触发,系统控制模块也强制控制第一开关单元910停止工作,此种设置有利于保护第一开关单元910及其周围电路。现有还存在一种系统控制模块方案,系统控制模块方案里面有过温保护功能。
发明内容
然而,本申请的发明人经过长期研究发现:上述的过吸保护机制有一定几率会损坏失效,或者还存在上述过吸机制之外的情形:例如气流检测被反复误触发,间隔很短,而每次气流传感器被触发时长小于内部预设时长;或者系统控制模块出现异常导致第一开关单元一直工作;或者第一开关单元损坏短路。此时原来的通过气流传感器被触发以对吸气时长进行控制的方式就会失效。导致第一开关单元长时间工作,或者第一开关单元停止工作时间很短热量来不及散掉,导致第一开关单元的温升过高,造成整个电子烟内部的温度升高,导致第一开关单元恶化损坏,以及第一开关单元周边电路也会恶化损坏,造成电子烟严重损坏;而且,电子烟内部温升持续升高,可能会导致电子烟着火,引起安全问题。而且,即使有些系统控制模块方案里面有过温保护功能,但是过温保护的温度检测并不能完全体现第一开关管单元的工作温度,即第一开关单元的最大工作温度已经超过器件本身的最大工作结温,但是温度保护功能还没有检测到。同样也会导致第一开关单元的寿命或者可靠性降低。同时如果电子烟输出功率都比较大,电池放电电流都在安培级别,例如5A,此时电池通过第一开关长时间工作,因为电池本身是有内阻,长时间大电流放电会导致电池自身温升过高,超过电池安全放电温度范围,引起安全问题。
本申请实施例所要解决的技术问题在于,提供一种电池保护芯片、电池组件及电子烟。可以防止第一开关单元长时间工作。
为了解决上述技术问题,本申请实施例第一方面提供了一种应用于电子烟的电池保护芯片,包括电池保护模块和第二开关单元,所述电池保护模块包括电源供电引脚、第二接地引脚、过放电压保护单元、放电过流保护单元、第一基准电压产生单元和逻辑控制单元,其中,所述电源供电引脚、所述第二接地引脚用于对应与电池的两端电连接,所述逻辑控制单元分别与过放电压保护单元、放电过流保护单元电连接,所述第二开关单元的控制端与所述逻辑控制单元电连接,其第一端与所述电源供电引脚或所述第二接地引脚电连接,其第二端用于与发热支路的一端电连接,所述发热支路包括串联的第一开关单元和发热元件;
所述电池保护模块还包括二级过吸保护单元和发热检测引脚,所述二级过吸保护单元分别与所述发热检测引脚和所述逻辑控制单元电连接,所述发热检测引脚用于与第一开关单元和发热元件的连接点电连接或者所述发热检测引脚用于与第一开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于预设的第三参考电压或者小于预设的第四参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开。
可选的,所述二级过吸保护单元包括过吸比较单元,所述过吸比较单元的一个输入端与发热检测引脚电连接,所述过吸比较单元的另外一个输入端接入第三参考电压或者第四参考电压,所述过吸比较单元的输出端与逻辑控制单元电连接。
可选的,所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,其中,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元、所述第二开关单元的控制端电连接,所述过吸逻辑单元与所述二级过吸保护单元电连接,所述过吸逻辑单元与所述电池逻辑单元或者所述过放电压保护单元电连接。
可选的,当所述过吸逻辑单元计时大于或等于第二预设时长时,所述过吸逻辑单元输出休眠信号给所述电池逻辑单元或者输出过放信号给所述过放电压保护单元,所述电池逻辑单元控制所述电池保护芯片进入休眠模式,在休眠模式所述第二开关单元保持断开。
可选的,在休眠模式所述电池保护模块至少部分单元停止耗电或者在休眠模式所述电池保护模块全部单元停止耗电。
可选的,所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,其中,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元电连接,所述过吸逻辑单元与所述二级过吸保护单元电连接,所述过吸逻辑单元和所述电池逻辑单元均与所述第二开关单元的控制端电连接以控制所述第二开关单元是否断开。
可选的,所述逻辑控制单元还还包括逻辑门电路,所述逻辑门电路的一个输入端与所述电池逻辑单元电连接,所述逻辑门电路的另一个输入端与所述过吸逻辑单元电连接,所述逻辑门电路的输出端与所述第二开关单元的控制端电连接,当所述逻辑门电路收到任意一个关断所述第二开关单元的信号时所述逻辑门电路控制所述第二开关单元断开,当所述电池逻辑单元和所述过吸逻辑单元均输出导通第二开关单元的信号时所述逻辑门电路控制所述第二开关单元导通。
可选的,所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第二计时单元和第二时长控制单元,所述第二计时单元的输入端与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元的输出端与所述第二时长控制单元电连接,所述第二时长控制单元与所述第二开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二计时单元停止计时,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出二级过吸保护信号以控制所述第二开关单元保持断开;或者,
所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元、所述第二开关单元的控制端电连接;所述过吸逻辑单元包括第二计时单元和第二时长控制单元,所述第二计时单元的输入端与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元的输出端与所述第二时长控制单元电连接,所述第二时长控制单元的输出端与所述电池逻辑单元或者所述过放电压保护单元电连接;当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二计时单元停止计时,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出休眠信号给所述电池逻辑单元或者输出过放信号给所述过放电压保护单元,所述电池逻辑单元控制所述电池保护芯片进入休眠模式,在休眠模式所述第二开关单元保持断开。
可选的,所述第二计时单元包括第一基准频率发生器和第二计时子单元;其中,所述第二计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第二时长控制单元、第一基准频率发生器电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二计时子单元停止计时;或者,
所述第二计时单元包括第二基准频率发生器和第二计时子单元;所述第二基准频率发生器与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时子单元分别与第二时长控制单元、第二基准频率发生器电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二基准频率发生器开始工作,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二基准频率发生器停止工作。
可选的,所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第二计时单元、第二时长控制单元、第三计时单元和第三时长控制单元,所述第二计时单元的输入端、所述第三计时单元的输入端分别与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元与所述第二时长控制单元电连接,所述第三计时单元与所述第三时长控制单元电连接,所述第三时长控制单元与所述第二计时单元电连接,所述第二时长控制单元与所述第二开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时单元以使第二计时单元停止计时并将计时时长置零,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出二级过吸保护信号以控制所述第二开关单元保持断开;或者,
所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元、所述第二开关单元的控制端电连接;所述过吸逻辑单元包括第二计时单元、第二时长控制单元、第三计时单元和第三时长控制单元,所述第二计时单元的输入端、所述第三计时单元的输入端分别与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元与所述第二时长控制单元电连接,所述第三计时单元与所述第三时长控制单元电连接,所述第三时长控制单元与所述第二计时单元电连接,所述第二时长控制单元与所述电池逻辑单元或者所述过放电压保护单元电连接;当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时单元以使第二计时单元停止计时并将计时时长置零,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出休眠信号给所述电池逻辑单元或者输出过放信号给所述过放电压保护单元,所述电池逻辑单元控制所述电池保护芯片进入休眠模式,在休眠模式所述第二开关单元保持断开。
可选的,所述第二计时单元包括第一基准频率发生器和第二计时子单元,所述第三计时单元包括第三计时子单元;其中,所述第二计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第二时长控制单元、第一基准频率发生器电连接,所述第三计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第三时长控制单元、第一基准频率发生器,所述第三时长控制单元与所述第二计时子单元电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时子单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时子单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时子单元以使第二计时单元停止计时并将计时时长置零;或者,
所述第二计时单元包括第二基准频率发生器和第二计时子单元,所述第三计时单元包括第三计时子单元;其中,所述第二基准频率发生器与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时子单元分别与所述第二时长控制单元、第二基准频率发生器电连接,所述第三计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第三时长控制单元、第二基准频率发生器电连接,所述第三时长控制单元分别与所述第二计时子单元、第二基准频率发生器电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二基准频率发生器开始工作,所述第二计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时子单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时子单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时子单元和第二基准频率发生器,以将第二计时单元的计时时长置零,且使第二基准频率发生器停止工作;或者,
第三预设时长小于第二预设时长的十分之一。
可选的,所述第二开关单元包括NMOS管或者PMOS管;或者,
所述第二开关单元包括开关管和衬底控制电路,所述开关管的控制端与所述逻辑控制单元电连接,所述衬底控制电路分别与所述开关管、逻辑控制单元电连接,所述衬底控制电路用于控制所述开关管的衬底的不同偏置状态,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述开关管保持断开,且控制所述开关管的衬底偏置到充电状态。
可选的,所述电池保护模块还包括充电检测单元,所述充电检测单元分别与所述逻辑控制单元、发热检测引脚电连接,当所述充电检测单元检测到充电信号时所述第二开关单元开启导通。
可选的,所述第二预设时长可调。
可选的,所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元,其中,所述第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元包括频率比较器、频率开关单元、第一电流源、频率电容引脚,其中,第一电流源的第一端与电源供电引脚电连接,第一电流源的第二端分别与频率开关单元的第一端、频率比较器的一个输入端、频率电容引脚电连接,频率比较器的另外一个输入端接入预设的第一频率参考电压,频率比较器的输出端与频率开关单元的控制端电连接,频率开关单元的第二端与第二接地引脚电连接,频率电容引脚用于与频率电容电连接,所述第二预设时长用于与频率电容的电容值成比例关系;或者,
所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元;其中,第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元包括频率比较器、频率运算放大器、频率开关单元、第一电流源、第二电流源、频率电容和频率电阻引脚,第一电流源包括第一频率MOS管,第二电流源包括第二频率MOS管;其中,第一频率MOS管的源极、第二频率MOS管的源极均与电源供电引脚电连接,第一频率MOS管的栅极和第二频率MOS管的栅极电连接,共同连接到频率运算放大器的输出端,频率运算放大器的一个输入端接入预设的第二频率参考电压,频率运算放大器的另外一个输入端与第二频率MOS管的漏极电连接,第二频率MOS管的漏极还电连接频率电阻引脚,第一频率MOS管的漏极分别与频率开关单元的第一端、频率比较器的一个输入端、频率电容的第一端电连接,频率比较器的另外一个输入端接入预设的第一频率参考电压,频率比较器的输出端与频率开关单元的控制端电连接,频率开关单元的第二端、频率电容的第二端均与第二接地引脚电连接,频率电阻引脚用于电连接频率电阻,所述第二预设时长用于与频率电阻的阻值成比例关系。
本申请实施例第二方面提供了一种应用于电子烟的电池组件,包括:
电池;
上述的电池保护芯片,其中,所述电池保护芯片的电源供电端、第二接地端对应与电池两端电连接。
本申请实施例第三方面提供了一种电子烟,包括雾化组件,所述雾化组件包括系统控制电路和发热元件,所述系统控制电路包括第一开关单元与系统控制模块,所述第一开关单元的控制端与所述系统控制模块电连接,所述第一开关单元与所述发热元件串联以形成发热支路;
还包括上述的电池保护芯片或者上述的电池组件,所述第二开关单元的第二端与雾化组件电连接。
可选的,所述系统控制模块包括电池端和第一接地端,所述电池端和所述第一接地端用于对应与电池组件的两端电连接,所述第一开关单元为NMOS管或者所述发热元件经由第一开关单元用于与电池端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于预设的第三参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开;或者,
所述系统控制模块包括电池端和第一接地端,所述电池端和所述第一接地端用于对应与电池组件的两端电连接,所述第一开关单元为PMOS管或者所述发热元件经由第一开关单元用于与第一接地端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于预设的第四参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开。
可选的,所述系统控制模块包括气流检测端和系统控制单元,所述气流检测端用于与气流检测元件电连接,所述气流检测端与所述系统控制单元电连接,所述系统控制单元包括第一计时单元,当所述系统控制单元通过气流检测元件检测气流流动时所述第一计时单元开始计时,且所述系统控制单元驱动第一开关单元工作,当所述系统控制单元通过气流检测元件未检测到气流流动时所述第一计时单元停止计时并置零,且所述系统控制单元停止驱动所述第一开关单元以使其停止工作,当所述第一计时单元计时时长大于或等于第一预设时长时所述系统控制单元停止驱动第一开关单元以使其停止工作,且所述第一预设时长小于第二预设时长。
可选的,所述第二预设时长与第一预设时长的比值范围为1.1:1-2:1;或者,
所述第一预设时长、所述第二预设时长均可调。
可选的,所述系统控制模块通过PWM方式或者PFM方式驱动第一开关单元工作,或者所述系统控制模块通过常开启导通方式驱动第一开关单元工作。
本申请实施例通过设置当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开,当第二开关单元断开后,放电主回路断开,即使第一开关单元仍然是开启导通电池也不会给系统控制电路供电,从而发热元件不会再加热,第一开关单元及其周边温度不会再上升,可以防止第一开关单元或者系统控制模块等因为高温损坏,引起电子烟损坏加剧,尤其是不会发生火灾。而且,本实施例通过使用电池保护电路中的第二开关单元,不需要额外增设新的开关单元,电池保护模块只需要简单修改就能实现二级过吸保护功能,电池保护电路的外围、系统控制电路的外围几乎可以不用变,不需要增加额外的成本或者增加的成本很低;而且,本申请的二级过吸保护方案可以兼容现有的电子烟,应用范围广。再有,本实施例的电池保护电路与第一开关单元、系统控制模块具有一定距离,且彼此比较独立,即使第一开关单元、系统控制模块损坏,电池保护电路受第一开关单元、系统控制模块的影响有限,本实施例在电池保护电路中设置二级过吸保护功能可靠性较高,安全性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的雾化组件的电路模块图;
图2是本申请第一实施例电子烟的电路模块图;
图3a是第一实施例的电池保护电路的电路模块图;
图3b是第一实施例中二级过吸保护单元、逻辑控制单元和第二开关单元的连接示意图;
图3c是第一实施例中二级过吸保护单元和过吸逻辑单元的连接示意图;
图3d是本申请另一实施例中二级过吸保护单元和过吸逻辑单元的连接示意图;
图3e是本申请一实施例的第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元的电路模块图;
图3f是本申请另一实施例的第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元的电路模块图;
图4是本申请另一实施例电子烟的电路模块图;
图5是本申请第二实施例电子烟的电路模块图;
图6是本申请另一实施例电子烟的电路模块图;
图7是本申请第三实施例中二级过吸保护单元、逻辑控制单元和第二开关单元的连接示意图;
图8是本申请第四实施例中二级过吸保护单元和过吸逻辑单元的连接示意图;
图9是本申请另一实施例中二级过吸保护单元和过吸逻辑单元的连接示意图;
图10a是本申请第五实施例电子烟的电路模块图;
图10b是本申请另一实施例电子烟的电路模块图;
图10c是本申请又一实施例电子烟的电路模块图;
图10d是本申请再一实施例电子烟的电路模块图;
图10e是本申请又一实施例电子烟的电路模块图;
图10f是本申请再一实施例电子烟的电路模块图;
图11是本申请第六实施例电子烟的电路模块图;
图12a是第六实施例的电池保护电路的电路模块图;
图12b是第六实施例中二级过吸保护单元、逻辑控制单元和第二开关单元的连接示意图;
图12c是第六实施例中二级过吸保护单元和过吸逻辑单元的连接示意图;
图13是本申请另一实施例电子烟的电路模块图;
图14是本申请第七实施例电子烟的电路模块图;
图15是本申请另一实施例电子烟的电路模块图;
图16a是本申请第八实施例电子烟的电路模块图;
图16b是本申请另一实施例电子烟的电路模块图;
图16c是本申请又一实施例电子烟的电路模块图;
图16d是本申请再一实施例电子烟的电路模块图;
图17是本申请第九实施例电子烟的电路模块图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外,术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象,而并非用于描述特定的顺序。本申请的电连接包含直接电连接和间接电连接,间接电连接是指电连接的两个元器件之间还可以存在其他电子元器件、引脚等。本申请提到的XX端可能是实际存在的端子,也可能不是实际存在的端子,例如仅仅为元器件的一端或者导线的一端。本申请提到的和/或包含三种情况,例如A和/或B,包含A、B、A和B这三种情况。
请参见图2,本申请提供一种电子烟,电子烟包括电池组件100和雾化组件200。电池组件100包括电池110(裸电池)和电池保护电路120,电池110和电池保护电路120一般包裹在一起对外供电;雾化组件200与电池组件100电连接,电池组件100用于给雾化组件200供电,雾化组件200一般包括系统控制电路、雾化芯和气流检测元件240等,系统控制电路与电池组件100电连接,雾化芯包括发热元件250,发热元件250、气流检测元件240分别与系统控制电路电连接,发热元件250用于加热烟油以雾化产生烟雾,气流检测元件240用于检测电子烟内是否有气流流动。
在本申请一实施例中,电池110为锂电池110等可充电电池110,也可以为不可充电电池110,电池110的容量一般为100mAh-2000mAh,例如为100mAh、200mAh、300mAh、400mAh、500mAh、600mAh、700mAh、800mAh、900mAh、1000mAh、1100mAh、1200mAh、1300mAh、1400mAh、1500mAh、1600mAh、1700mAh、1800mAh、1900mAh、2000mAh等,较佳为300mAh-800mAh。电池110的数量一般为一个,也可以为多个,当为多个时,多个电池110可以并联也可以串联也可以串并联混合,电子烟可以根据实际需要设置。
在本申请中,电池保护电路120包括电池保护模块130,电池保护模块130与电池110电连接,电池110与电池保护模块130之间还设有第一电阻R1和第一电容C1,第一电阻R1和第一电容C1用于稳压滤波。另外,在本申请的其他实施例中,电池110与电池保护模块130之间还可以不设置第一电阻R1和第一电容C1,或者只设置其中一个,当然也可以设有其他电路或者电子元件。
在本申请中,电池保护模块130用来保护电池110,防止电池110过放电、放电过流等情况下,对电池110本身造成永久性损坏。请参见图3a,在本申请中,电池保护模块130包括电源供电端VDD、第二接地端GND2、过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、系统端VM、第一基准电压产生单元138和逻辑控制单元150等,其中,电源供电端VDD、第二接地端GND2对应与电池110的正、负极电连接,从而电池110可以供电给电池保护模块130。系统端VM用于监测流过雾化组件200的实时电流,当然,系统端VM也可以具有其他作用。
在本申请中,第一基准电压产生单元138为过放电压保护单元131、放电过流保护单元134等提供参考电压,以判断电池110是否处于过放电压状态、过放电流状态等。
过放电压保护单元131用于在电池110放电过程中,当侦测到电池110电压低于第一基准电压产生单元138提供的参考电压时对电池110进行保护,例如控制电池110只进行最低程度的放电等,一般停止对雾化组件200供电,防止电池110放电过度而造成电池110永久性的损坏。
放电过流保护单元134用于在电池110放电过程中,当侦测到放电电流过大时对电池110进行保护,例如电池110停止进行放电等,防止放电电流过大导致电池110的永久性损坏或出现安全问题。
逻辑控制单元150用于控制电池保护电路120的每个模块的工作状态及控制逻辑,控制电池110是否向外放电,控制电池110是否充电。
在本申请一实施例中,电子烟具有充电功能,此时电池保护模块130还可以包括过充电压保护单元132、充电过流保护单元133。其中,过充电压保护单元132用于在电池110充电过程中,当侦测到电池110电压高于第一基准电压产生单元138提供的参考电压时对电池110进行保护,防止电池110在充满电后再继续充电,防止对电池110造成损坏。充电过流保护单元133用于在电池110充电过程中,当侦测到充电电流过大时对电池110进行保护,例如停止对电池110进行充电,防止充电电流过大导致电池110的永久性损坏或出现安全问题。另外,在本申请的另一实施例中,电子烟还可以不具有充电功能,此时不需要进行充电保护。另外,在本实施例中,电池保护模块130还包括短路保护单元135、温度保护单元136、基准频率发生单元137。
在本申请中,电池保护电路120还包括第二开关单元140,第二开关单元140与电池保护模块130的连接方式一般有以下几种,当然本领域的技术人员还可以根据需要针对以下描述的电路进行简单的变形,这也是在本申请的范围内。
1、请继续参见图2,电池保护模块130包括第二开关控制端CO/DO,第二开关控制端CO/DO与逻辑控制单元150电连接,第二开关单元140的控制端与第二开关控制端CO/DO电连接,也即第二开关单元140位于电池保护模块130的外面,第二开关单元140的第一端与电池110的负极电连接(第二开关单元140下置),电池110的负极接地,第二开关单元140的第二端分别与系统控制电路、系统端VM电连接。在本实施例中,逻辑控制单元150通过第二开关控制端CO/DO控制第二开关单元140开启导通或者截止关断,从而,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140开启导通时,此时电池110可以通过第二开关单元140向雾化组件200供电,雾化组件200处于正常工作模式,电子烟可以正常工作;当逻辑控制单元150控制第二开关单元140截止关断时,电池110停止向雾化组件200供电,系统控制电路不被供电,进而也不能给气流检测元件240、发热元件250等供电,系统控制电路、气流检测元件240、发热元件250等均不耗电,电子烟不能正常工作,处于休眠状态。在本申请一实施例中,电池保护模块130可以做在第一芯片上,此时为电池保护芯片,也即此时第二开关单元140不在第一芯片上(第二开关单元140可以位于另一个芯片上,也可以不位于芯片上,第一开关单元210外置),此时,电源供电端VDD为电源供电引脚,第二接地端GND2为第二接地引脚,系统端VM为系统引脚,第二开关控制端CO/DO为第二开关控制引脚。当然,在本申请的其他实施例中,电池保护模块130也可以不做在芯片上,可以根据用户的需要进行设计。当电池保护模块130做在一个芯片上,第二开关单元140做在另外一个芯片时,两个芯片可以封装在一起,也可以不封装在一起。
2、请参见图4,第二开关单元140内置在电池保护模块130中(第二开关单元140内置,此时第二开关单元140与电池保护模块130位于同一个芯片上),此时,第二开关单元140的控制端与逻辑控制单元150电连接,第二开关单元140的第一端与第二接地端GND2电连接,第二接地端GND2与电池110的负极电连接(第二开关单元140下置),第二开关单元140的第二端与电池保护模块130的系统端VM电连接,系统端VM与系统控制电路电连接。在本实施例中,逻辑控制单元150控制第二开关单元140开启导通或者截止关断,从而,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140开启导通时,此时电池110可以通过第二开关单元140向系统控制电路供电,系统控制电路处于正常工作模式,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140截止关断时,电池110停止向系统控制电路供电,此时电子烟处于休眠模式。在本申请一实施例中,电池保护模块130和第二开关单元140做在同一个芯片上,此时该芯片为电池保护芯片,此时,电源供电端VDD为电源供电引脚,第二接地端GND2为第二接地引脚,系统端VM为系统引脚。当然,在本申请的其他实施例中,电池保护模块130也可以不做在芯片上,可以根据用户的需要进行设计。
3、请参见图5,电池保护模块130包括第二开关控制端CO/DO,第二开关控制端CO/DO与逻辑控制单元150电连接,第二开关单元140的控制端与第二开关控制端CO/DO电连接,也即第二开关单元140位于电池保护模块130的外面,第二开关单元140的第一端与电池110的正极电连接(第二开关单元140上置),第二开关单元140的第二端分别与系统控制电路、系统端VM电连接。在本实施例中,逻辑控制单元150通过第二开关控制端CO/DO控制第二开关单元140开启导通或者截止关断,从而,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140开启导通时,此时电池110可以通过第二开关单元140向系统控制电路供电,系统控制电路处于正常工作模式,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140截止关断时,电池110停止向系统控制电路供电。在本申请一实施例中,电池保护模块130可以做在第一芯片上,此时为电池保护芯片,也即此时第一开关单元210不在第一芯片上(第一开关单元210可以位于另一个芯片上,也可以不位于芯片,第二开关单元140外置),此时,电源供电端VDD为电源供电引脚,第二接地端GND2为第二接地引脚,系统端VM为系统引脚,第二开关控制端CO/DO为第二开关控制引脚。当然,在本申请的其他实施例中,电池保护模块130也可以不做在芯片上,可以根据用户的需要进行设计。
4、请参见图6,第二开关单元140内置在电池保护模块130中(第二开关单元140内置,此时第二开关单元140与电池保护模块130做在同一个芯片上),此时,第二开关单元140的控制端与逻辑控制单元150电连接,第二开关单元140的第一端与电源供电端VDD电连接,电源供电端VDD与电池110的正极电连接(第二开关单元140上置),第二开关单元140的第二端与系统端VM电连接,系统端VM与系统控制电路电连接。在本实施例中,逻辑控制单元150控制第二开关单元140开启导通或者截止关断,从而,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140开启导通时,此时电池110可以通过第二开关单元140向系统控制电路供电,系统控制电路处于正常工作模式,当逻辑控制单元150控制第二开关单元140截止关断时,电池110停止向系统控制电路供电。在本申请一实施例中,电池保护模块130和第二开关单元140做在同一个芯片上,此时该芯片为电池保护芯片,此时,电源供电端VDD为电源供电引脚,第二接地端GND2为第二接地引脚,系统端VM为系统引脚。当然,在本申请的其他实施例中,电池保护模块130也可以不做在芯片上,可以根据用户的需要进行设计。
在上述4种连接方式中,请参见图3a,第二开关单元140包括充电开关单元142和放电开关单元141(一般用于第一开关单元210外置,当然也可以内置),其中,充电开关单元142和放电开关单元141为MOS或者其他合适的场效应管等,例如均为NMOS、PMOS等,充电开关单元142和放电开关单元141分别与逻辑控制单元150电连接,例如在图2和图4中,电池保护模块130的第二开关控制端CO/DO包括充电开关控制端CO和放电开关控制端DO,充电开关控制端CO与充电开关单元142的控制端电连接,放电开关控制端DO与放电开关单元141的控制端电连接,充电开关控制端CO与放电开关控制端DO分别与逻辑控制单元150电连接,实现逻辑控制单元150对充电开关单元142、放电开关单元141的分别控制,当需要控制停止放电时,此时逻辑控制单元150通过放电开关控制端DO控制放电开关单元141截止断开,此时一般充电开关单元142开启导通,可以对电池110进行充电。另外,在本申请的其他实施例中,第二开关单元140还可以包括开关管和衬底控制电路(一般用于第一开关单元210内置,当然也可以外置),开关管为MOS或者其他场效应管等,例如为NMOS或者PMOS,开关管的控制端通过第二开关控制端CO/DO与逻辑控制单元150电连接,衬底控制电路与逻辑控制单元150电连接,衬底控制电路用于实现开关管的衬底的正确偏置,例如在电池110放电和电池110充电时使开关管的衬底处于不同的偏置状态,例如,当需要控制停止放电时,此时逻辑控制单元150通过第二开关控制端CO/DO控制开关管断开,同时通过衬底控制电路控制开关管的衬底偏置到充电状态,此时可以对电池进行充电,也即充电回路是导通的,放电主回路断开。但本申请不限于此,在本申请的其他实施例中,第二开关单元140还可以是其他实现形式,例如只包括一个开关管,此时开关管对放电进行控制。
在本申请一实施例中,雾化组件200的雾化芯一般包括两种:陶瓷雾化芯和棉雾化芯。陶瓷雾化芯包括陶瓷座、发热元件250,发热元件250安装在陶瓷座上或者陶瓷座内,陶瓷座与烟油仓连通以用于将烟油仓中的烟油补充到陶瓷座中,当发热元件250加热时,陶瓷座被传导热,从而加热烟油实现烟油雾化。棉雾化芯包括导油棉、发热元件250,导油棉位于发热元件250上,导油棉与烟油仓连通以将烟油仓中的烟油补充到导油棉上,当发热元件250加热时,位于发热元件250上的导油棉被加热,导油棉吸收的烟油被加热实现烟油雾化。一般发热元件250为发热丝或者加热丝,发热丝或者加热丝的材料例如为铁铬铝、不锈钢、镍铬合金、纯镍、纯钛等。本申请不限于上述两种雾化芯,本领域的技术人员还可以使用其他常规的雾化芯。
请继续参见图2,在本申请一实施例中,系统控制电路包括系统控制模块272和第一开关单元210,系统控制模块272包括电池端BAT1、第一接地端GND1、雾化端AT、气流检测端EN、系统控制单元220。其中,电池端BAT1、第一接地端GND1分别与电池组件100电连接;雾化端AT与发热元件250电连接;气流检测端EN与气流检测元件240电连接,气流检测元件240例如为气流传感器,气流传感器例如为电容咪头、开关咪头等。在本实施例中,系统控制单元220分别与电池端BAT1、第一接地端GND1、第一开关单元210的控制端、雾化端AT电连接。
在本申请中,第一开关单元210与发热元件250串联形成发热支路,电池110、第二开关单元140、发热支路、系统控制模块272电连接形成放电主回路,其中,电池110与第二开关单元140串联,发热支路与系统控制模块272并联形成并联电路,并联电路与电池110、第二开关单元140串联形成放电主回路。
在本申请中,第一开关单元210与系统控制模块272的布局方式一般有以下四种,当然本领域的技术人员还可以根据需要针对以下描述的电路进行简单的变形,这也是在本申请的范围内。
1、请结合参见图2、图11,第一开关单元210与系统控制模块272位于同一个芯片上(第一开关单元210内置),此时可以称作雾化控制芯片,第一开关单元210的第一端与电池端BAT1电连接(第一开关单元210上置),第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端与第一接地端GND1电连接,第一开关单元210的控制端与系统控制单元220电连接。在本实施例中,系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通或者截止关断,从而,当系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通时,此时发热支路导通,发热元件250产生热量,当系统控制单元220控制第一开关单元210关闭截止时,此时发热支路断开,发热元件250停止产生热量。当系统控制模块272位于芯片上时,此时电池端BAT1为电池引脚,第一接地端GND1为第一接地引脚,雾化端AT为雾化引脚,气流检测端EN为气流检测引脚。
2、请参见图13,第一开关单元210与系统控制模块272不位于同一个芯片上(第一开关单元210外置),第一开关单元210的第一端与电池端BAT1电连接(第一开关单元210上置),第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端与第一接地端GND1电连接,第一开关单元210的控制端通过第一开关控制端GT(引脚)与系统控制单元220电连接。在本实施例中,系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通或者截止关断,从而,当系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通时,此时发热元件250产生热量,当系统控制单元220控制第一开关单元210关闭截止时,此时发热元件250停止产生热量。在本实施例中,第一开关单元210位于一个芯片上,系统控制模块272位于另一个芯片上,两个芯片可以封装在一起,也可以不封装在一起。另外,在本申请的其他实施例中,系统控制模块272还可以不设置雾化端AT(引脚),此时第一开关单元210的第二端与发热元件250的一端电连接。
3、请参见图14,第一开关单元210与系统控制模块272位于同一个芯片上(第一开关单元210内置),第一开关单元210的第一端与第一接地端GND1电连接(第一开关单元210下置),第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT用于与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端与电池端BAT1电连接,第一开关单元210的控制端与系统控制单元220电连接。在本实施例中,系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通或者截止关断,从而,当系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通时,此时发热元件250产生热量,当系统控制单元220控制第一开关单元210关闭截止时,此时发热元件250停止产生热量。
4、请参见图15,第一开关单元210与系统控制模块272不位于同一个芯片上(第一开关单元210外置),第一开关单元210的第一端与第一接地端GND1电连接(第一开关单元210下置),第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端与电池端BAT1电连接,第一开关单元210的控制端通过第一开关控制端GT(引脚)与系统控制单元220电连接。在本实施例中,系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通或者截止关断,从而,当系统控制单元220控制第一开关单元210开启导通时,此时发热元件250产生热量,当系统控制单元220控制第一开关单元210关闭截止时,此时发热元件250停止产生热量。在本实施例中,第一开关单元210位于一个芯片上,系统控制模块272位于另一个芯片上,两个芯片可以封装在一起,也可以不封装在一起。另外,在本申请的其他实施例中,系统控制模块272还可以不设置雾化端AT(引脚),此时第一开关单元210的第二端与发热元件250的一端电连接。
在本申请中,第一开关单元210包括NMOS管或者PMOS管等,本实施例以第一开关单元210为PMOS管为例进行说明。当系统控制单元220通过气流检测元件240检测到没有气流流动(例如用户没吸烟)时,系统控制单元220停止驱动第一开关单元210以使其停止工作,此时第一开关单元210断开截止,发热支路断开,发热元件250不加热。当系统控制单元220通过气流检测元件240检测到有气流流动(例如用户吸烟)时,系统控制单元220驱动第一开关单元210工作,从而发热元件250持续发热或者间歇发热以加热烟油产生烟雾,烟雾通过吸嘴输送到用户嘴里,实现吸烟效果。
现有的系统控制单元220驱动发热单元进行加热的方式一般有以下三种,当然不限于以下三种驱动方式,还可以为其他常规的驱动方式。
1、系统控制单元220通过PWM(脉冲宽度调制)方式驱动发热元件250工作,具体为以PWM方式驱动第一开关单元210工作,PWM方式为频率(周期)不变,第一开关单元210的开启导通时间、关断截止时间可调节,此种方式在一个周期内的开启导通时间第一开关单元210开启导通,在关断截止时间第一开关单元210关断截止。此种驱动方式可以实现电子烟的恒功率、恒电压输出,当电子烟不工作时(例如不吸烟时),此时系统控制单元220停止驱动第一开关单元210,第一开关单元210保持常断开,此时第一开关单元210不工作。
2、系统控制单元220通过PFM(脉冲频率调制)方式驱动发热元件250工作,具体为以PFM方式驱动第一开关单元210工作,PFM方式为频率(周期)可以调节,第一开关单元210的开启导通时间或者关断截止时间不变,此种方式在一个周期内的开启导通时间第一开关单元210开启导通,在关断截止时间第一开关单元210关断截止。此种驱动方式可以实现电子烟的恒功率、恒电压输出,当电子烟不工作时(例如不吸烟时),此时系统控制单元220停止驱动第一开关单元210,第一开关单元210保持常断开,此时第一开关单元210不工作。
3、系统控制单元220通过常开启导通方式驱动第一开关单元210工作,具体为当侦测到用户吸烟时,气流检测元件240在吸烟时间段一直被触发,在被触发时间段第一开关单元210一直开启导通,第一开关单元210不会关断截止,此种方式电路实现比较简单,成本较低。当电子烟不工作时(例如不吸烟时),此时系统控制单元220停止驱动第一开关单元210,第一开关单元210断开,此时第一开关单元210不工作。
在本申请中,本领域的技术人员还可以根据需要增设指示元件、马达等,指示元件例如为LED灯、显示屏等,指示元件、马达等分别与系统控制模块272电连接。另外,当电子烟具有充电功能时,此时系统控制模块272通过充电端VCC与充电接口260电连接,系统控制模块272包括充电单元230,充电单元230分别与系统控制单元220、电池端BAT1、充电接口260电连接,充电单元230用于对充电过程进行控制,用于提供符合电池110充电曲线的充电电压和充电电流。
当用户一次吸烟的时长比较长(过吸)时,例如超过15s、20s,此时气流检测元件在吸烟期间被触发,或者电子烟在物流运输中,气流检测元件被长时间误触发(过吸);导致第一开关单元210工作时间过长,造成第一开关单元210温升过高,可能超过此器件的最大工作温度,例如150℃,会造成第一开关单元210的寿命或者可靠性降低,严重的会造成第一开关单元210短路损坏,第一开关单元210短路损坏,或者温度升高,会引起连锁反应,例如造成第一开关单元210周围的系统控制模块272等损坏。
为了解决上述问题,在本申请中,系统控制单元220包括气流检测单元、第一计时单元、开关控制单元,当气流检测单元通过气流检测元件检测到气流流动较大时,例如气流检测单元通过侦测咪头开关导通、咪头电容改变、咪头电容的频率改变等方式检测是否有气流、气流较小还是较大,气流检测单元判断有气流流动或者较大气流流动时,此时第一计时单元进行计时,同时开关控制单元通过以上方式驱动第一开关单元210工作,发热元件250加热,实现烟油雾化效果。当气流检测单元通过气流检测元件检测到气流流动较小或者没有气流流动时,第一计时单元停止计时,同时开关控制单元停止驱动第一开关单元210,第一开关单元210保持关断截止。当气流检测单元通过气流检测元件检测到气流保持时间较长时,当第一计时单元计时的时长大于或等于第一预设时长时,系统控制单元220也强制停止驱动第一开关单元210,第一开关单元210保持关断截止,从而可以防止第一开关单元210温度过高。在本申请中,第一预设时长的范围例如为4s-15s,例如为4s 、5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s、15s等。
在本申请中,为了弥补上述保护的不足,防止第一开关单元210长时间工作,或者第一开关单元210停止工作时间很短热量来不及散掉又重新工作等导致的问题,例如导致第一开关单元210的温升过高,进而电子烟内部的温升升高,当温度持续升高时,第一开关单元210、系统控制模块272等会恶化损坏,严重时电子烟会着火,引起安全问题,以下描述具体实施例来解决至少部分上述问题。
第一实施例
一般说来,电子烟处于正常状态时第二开关单元140处于开启导通状态,第二开关单元140导通实现电池110正常放电,此时,电池110正极、系统控制电路、第二开关单元140、电池110负极形成放电主回路。当第一开关单元210关断截止时,此时电池110供电给系统控制模块272、气流检测元件240等,电池110不给发热元件250供电,此时电池110、第二开关单元140、系统控制模块272等形成的放电主回路电流很小,一般为微安级别,例如几百微安,放电主回路上的电流小于第一电流阈值;当第一开关单元210导通时,此时电池110还需要给发热元件250供电,此时发热支路上的电流较大,一般为安培级别,例如0.5A、1A、2A等,从而电池110、第二开关单元140、第一开关单元210、发热元件250、系统控制模块272等形成的放电主回路电流也较大,放电主回路上的电流会大于第一电流阈值,而第二开关单元140的电阻一般是确定的,为毫欧级别,例如为几十毫欧,第二开关单元140的压降为第二开关单元140的电阻与流过的电流的乘积。在本实施例中,当第一开关单元210关断截止时,第二开关单元140的压降一般为微伏级别,当第二开关单元140开启导通时,第二开关单元140的压降一般为毫伏级别,从而通过检测第二开关单元140上的压降的差别就可以判定第一开关单元210是否导通。
具体而言,当第二开关单元140下置时,此时第二开关单元140的第一端与电池110的负极电连接,由于电池110的负极接地,第二开关单元140的第二端处的电压即为第二开关单元140的压降。当第二开关单元140上置时,此时第二开关单元140的第一端与电池110的正极电连接,第二开关单元140的压降为电池110电压减去系统端VM的电压,电池110电压近似等于电源供电端VDD的电压。
请参见图2和图3a,在本实施例中,第二开关单元140外置且第二开关单元140下置。本实施例电池保护模块130包括负载检测单元,负载检测单元用于获得第一检测电压,第一检测电压用于与第二开关单元140所在的放电主回路中的电流对应,例如第一检测电压与放电主回路中的电流呈线性关系,可以用下式表示:
U=kI+b;
其中,U表示第一检测电压,I表示放电主回路中流过第二开关单元140的电流,k为不等于0的常数,k可以为正,也可以为负,b为常数,在本实施例中k为正,b为0。
在本实施例中,第一检测电压用于与第二开关单元140的压降呈线性关系。负载检测单元包括系统端VM,系统端VM与第二开关单元140的第二端电连接,此时第二开关单元140的压降等于系统端VM的电压减去第二接地端GND2的电压,由于第二接地端GND2与电池的负极电连接,电性接地,第二开关单元140的第一端与电池的负极电连接,从而第二开关单元140的压降即为系统端VM的电压,从而系统端VM的电压可以用于确定第一检测电压,在本实施例中系统端VM的电压为第一检测电压,也即第一检测电压为第二开关单元140的压降,此时第一检测电压与第二开关单元140的压降的比值为1:1。当然在其他实施例中也可以将第二开关单元140的压降经过转换处理得到第一检测电压,此时比值可以不为1:1,根据用户需要设置。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图4,第二开关单元140内置且第二开关单元140下置,此时系统端VM与第二开关单元140的第二端电连接,第二开关单元140经由系统端VM与系统控制电路电连接,系统端VM的电压同样可以用于确定第一检测电压,例如系统端VM的电压为第一检测电压。本实施例的系统端VM为电池保护电路120原来就有的端子,这样有利于降低成本,且不需要对电子烟的整体电路模块进行修改。
请参见图3b和图3c,电池保护模块130还包括二级过吸保护单元160,二级过吸保护单元160分别与负载检测单元、逻辑控制单元150电连接,在本实施例中二级过吸保护单元160与系统端VM电连接。在本实施例中,二级过吸保护单元160包括过吸比较单元161,过吸比较单元161例如为电压比较器。过吸比较单元161的一个输入端与系统端VM电连接,以用于接入第一检测电压,过吸比较单元161的另一个输入端与第一基准电压产生单元138电连接,第一基准电压产生单元138产生第一参考电压Vref1并输入给过吸比较单元161,第一参考电压Vref1用于表征第一电流阈值,也即放电主回路中的电流为第一电流阈值时,此时系统端VM的电压为第一参考电压Vref1。在本实施例中,当第一开关单元210导通时,此时放电主回路中的电流大于第一电流阈值,系统端VM的电压大于第一参考电压Vref1;当第一开关单元210关断截止时,此时放电主回路中的电流小于第一电流阈值,系统端VM的电压小于第一参考电压Vref1,此时上式中的k值为正,也即第一电流阈值大于第一开关单元210断开时流过第二开关单元140的电流,第一电流阈值小于第一开关单元210导通时流过第二开关单元140的电流,从而,第一参考电压Vref1大于第一开关单元210断开时流过第二开关单元140的电流与第二开关单元140电阻的乘积,且第一参考电压Vref1小于第一开关单元210导通时流过第二开关单元140的电流与第二开关单元140电阻的乘积,较佳为中间值附近。在本实施例中,第一参考电压Vref1的范围为几十微伏到几十毫伏之间,例如为100uV、200uV、300uV、400uV、500uV、600uV、700uV、800uV、900uV、1mV、5mV、10mV、20mV、30mV、40mV、50mV等,本领域的技术人员可以根据实际需要进行设置。在本实施例中,本领域的技术人员很容易理解,第一电流阈值不是真实存在的,第一参考电压Vref1是真实存在的,可以检测到,第一参考电压Vref1用于表征第一电流阈值。
请继续参见图3b,在本实施例中,逻辑控制单元150包括过吸逻辑单元152和电池逻辑单元151,其中,电池逻辑单元151分别与过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、过充电压保护单元132、充电电流保护单元133等电连接,电池逻辑单元151还与第二开关单元140的控制端电连接,电池逻辑单元151可以控制第二开关单元140导通或者关断,电池逻辑单元151为常规电池保护电路120具有的电路单元。在本实施例中,过吸逻辑单元152与二级过吸保护单元160电连接,具体与过吸比较单元161的输出端电连接,过吸逻辑单元152还与第二开关单元140的控制端电连接。
请参见图3c,在本实施例中,过吸逻辑单元152包括第二计时单元171和第二时长控制单元172,第二计时单元171的输入端与过吸比较单元161的输出端电连接,第二计时单元171的输出端与第二时长控制单元172电连接,第二时长控制单元172的输出端与第二开关单元140的控制端电连接。另外,为了使第二时长控制单元172输出端的信号进行保持,过吸逻辑单元152还可以包括触发器,触发器一端与第二时长控制单元172的输出端电连接,触发器的另一端与第二开关单元140的控制端电连接,当然也可以不设置触发器。
在本实施例中,当有气流流动时,气流检测元件240被触发,第一开关单元210开启导通,放电主回路中的电流较大,第二开关单元140上的压降会比较大,系统端VM的电压较大,过吸比较单元161判断系统端VM的电压大于第一参考电压Vref1,此时过吸比较单元161输出第一电平信号,第二计时单元171开始计时(边沿触发或者电平触发),当没有气流流动(或者处于PWM信号的低电平、PFM信号的低电平)时,此时第一开关单元210关断截止,放电主回路中的电流较小,第二开关单元140上的压降会比较小,系统端VM的电压较小,此时过吸比较单元161判断系统端VM的电压低于第一参考电压Vref1,过吸比较单元161输出第二电平信号,第二计时单元171停止计时(边沿触发或者电平触发)并将计时的时长置零,从而第二计时单元171可以实时且直接获得发热元件250加热时长并输出给第二时长控制单元172。在本实施例中第一电平信号例如为高电平或者低电平,第二电平信号例如对应为低电平或者高电平,边沿触发例如为上升沿触发或下降沿触发,电平触发例如为高电平触发或者低电平触发。
当第一开关单元210损坏或者系统控制模块272部分损坏或者其他问题时,可能的故障情形之一为第一开关单元210持续导通,不会关断,放电主回路中的电流较大,系统端VM的电压较大,会大于第一参考电压Vref1,此时第二计时单元171一直持续计时,不会停止计时且不会置零,第二计时单元171将计时的时长实时输出给第二时长控制单元172,当第二时长控制单元172获知第一开关单元210导通的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持断开,当第二开关单元140断开后,放电主回路断开,即使第一开关单元210仍然是开启导通的电池110也不会给系统控制电路供电,从而发热元件250不会再加热,第一开关单元210及其周边温度不会再上升,可以防止第一开关单元210或者系统控制模块272等因为高温损坏,引起电子烟损坏加剧,尤其是不会发生火灾。而且,本实施例利用电池保护模块130已有的系统端VM,且电池保护模块130只需要对内部电路进行少量修改,从而成本较低。在本实施例中,二级过吸保护信号例如为关断信号,或者对关断信号进行处理后的信号等,只要能实现控制第二开关单元140关断就可以。
请继续参见图2,当第二开关单元140关断截止后,放电主回路断开,此后系统端VM的电压为电池110电压,过吸比较单元161持续输出第一电平信号,从而第二计时单元171一直在计时,第二时长控制单元172持续输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持关断。另外,在本申请的其他实施例中,当第二时长控制单元172获知第一开关单元210导通的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以关断第二开关单元140,同时,第二时长控制单元172锁定输出二级过吸保护信号给第二开关单元140,并控制将第二计时单元171的计时时长置零。在本实施例中,二级过吸保护信号可以为关断第二开关单元140的信号,也可以是触发第二时长控制单元172后面的电路产生关断第二开关单元140的信号。
当用户经过维修排除第一开关单元210或者系统控制模块272等的故障后,此时可以将系统端VM的电压拉低以使过吸比较单元161输出第二电平信号,从而第二计时单元171停止计时,第二计时单元171重置清零并输出给第二时长控制单元172,第二时长控制单元172输出导通信号给第二开关单元140,第二开关单元140开启导通实现重新激活。在本实施例中,系统端VM可以通过连接充电器实现拉低为低电平。另外,在本申请的其他实施例中,还可以通过组合按键的方式、物理开关等方式使第二时长控制单元172输出导通信号,使第二开关单元140恢复开启导通实现重新激活,本领域的技术人员可以根据实际进行设置。
为了防止电子烟一级过吸保护没有触发而直接触发二级过吸保护给用户造成使用困扰,例如二级过吸保护后电子烟需要激活才能正常工作,在本实施例中,第二预设时长大于第一预设时长,这样设置可以防止系统控制模块272还没有保护时电池保护电路120进行保护,影响用户正常使用,也即只有系统控制模块272中的一级过吸保护失效、损坏时才会触发二级过吸保护。在本实施例中,第二预设时长例如比第一预设时长大10%,例如第二预设时长为5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s,较佳第二预设时长与第一预设时长的比值范围为1.1-2,设置比值上限可以防止二级过吸保护滞后引起电子烟损坏加剧,降低二级过吸保护的效果。
请继续参见图3c,在本实施例中,第二计时单元171包括第一基准频率发生单元174和第二计时子单元173,第一基准频率发生单元174与第二计时子单元173电连接,第二计时子单元173的一端与过吸比较单元161的输出端电连接,第二计时子单元173的另一端与第二时长控制单元172电连接。在本申请一实施例中,第二计时子单元173通过对第一基准频率发生单元174的周期数进行计数,通过计数与频率周期的乘积即为时长。在本申请另一实施例中,第二计时子单元173也可以通过计数获得的周期数代表时长,或者其他常规方式代表时长。在本实施例中,第二计时子单元173通过一种边沿触发或者一种电平触发开始计时,对应通过另外一种边沿触发或者另外一种电平触发停止计时并将计时时长置零。边沿触发例如为上升沿触发或者下降沿触发,电平触发例如为高电平触发或者低电平触发。在本实施例中,第一基准频率发生单元174可以与系统控制模块272中的其他单元共用,这样可以节省成本。第一基准频率发生单元174例如为振荡器等。
在本实施例中,不管电子烟工作还是未工作,第二计时单元171的第一基准频率发生单元174一直需要工作,造成能耗较高,为了节省能耗,在本申请的其他实施例中,请参见图3d,第二计时单元171包括第二基准频率发生单元178和第二计时子单元173,第二基准频率发生单元178位于第二计时子单元173与过吸比较单元161之间,具体为第二基准频率发生单元178的输入端与过吸比较单元161的输出端电连接,第二基准频率发生单元178的输出端与第二计时子单元173电连接,第二基准频率发生单元178通过一种边沿或者一种电平触发产生频率信号,对应通过另一种边沿或者另一种电平触发停止产生频率信号,从而可以降低功耗。具体而言,二级过吸保护单元160判断系统端VM的电压是否大于第一参考电压Vref1,当系统端VM的电压由低于第一参考电压Vref1转为高于第一参考电压Vref1时,过吸比较单元161的输出电平信号进行改变,第二基准频率发生单元178在收到一种边沿信号或者改变后的一种电平信号时触发产生频率信号,第二计时子单元173根据接收的频率信号开始计时,并将计时的实时时长输出给第二时长控制单元172;当系统端VM的电压由高于第一参考电压Vref1转为低于第一参考电压Vref1时,过吸比较单元161的输出电平信号又进行改变,第二基准频率发生单元178在收到另一种边沿信号或者改变后的另一种电平信号时停止产生频率信号,并且第二计时单元171停止计时并将计时时长复位置0。至于第二时长控制单元172与第二开关单元140的关系与图3b一样,在此不再赘述。在本实施例中,第二计时子单元173和第二时长控制单元172可以合并在一个电路模块中实现,也可以分开单独实现。
在本实施例中第二预设时长可调,具体的可调方式包括以下三种,但不限于以下三种,本领域的技术人员可以根据实际设计其他常规的时长可调电路。在本申请的其他实施例中,第二预设时长还可以不可调。
1、请参见图3e,第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178包括频率比较器331、频率开关单元PK1、第一电流源310、频率电容端(引脚)PC。其中,第一电流源310的第一端与电源供电端VDD电连接,第一电流源310的第二端分别与频率开关单元PK1的第一端、频率比较器331的一个输入端、频率电容端PC电连接,频率比较器331的另外一个输入端接入预设的第一频率参考电压,频率比较器331的输出端与频率开关单元PK1的控制端电连接,频率开关单元PK1的第二端与第二接地端电连接,频率电容端PC用于与频率电容C2的一端电连接,频率电容C2的另一端接地。图3e产生频率或者周期的工作原理为本领域的常规技术,在此不再赘述。第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178的频率周期与电容的电容值呈线性关系,且周期与第二预设时长也呈线性关系,从而第二预设时长与频率电容的电容值成比例关系,而第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178的参数值在芯片做出后就确定,从而通过改变频率电容C2的电容量,就可以改变第二预设时长。在此处,频率电容C2外置,也即不位于电池保护芯片上,频率电容端PC通过电连接不同电容量的频率电容C2,就可以得到不同的第二预设时长,实现第二预设时长可调。另外,在其他实施例中,第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178还包括第一频率电容C2,通过频率电容端PC可以外接第二频率电容C2,此时第一频率电容C2和第二频率电容C2并联设置,当频率电容端PC悬空时,此时第二预设时长由内置的第一频率电容C2确定,当频率电容端PC外接不同电容值的第二频率电容C2时,此时第二预设时长由第一频率电容C2和第二频率电容C2共同确定,第二预设时长可调。
2、请参见图3f,第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178包括频率比较器331、频率运算放大器332、频率开关单元PK1、第一电流源310、第二电流源320、频率电容C2和频率电阻端(引脚)PR,第一电流源310包括第一频率MOS管PM1,第二电流源320包括第二频率MOS管PM2。其中,第一频率MOS管PM1的源极、第二频率MOS管PM2的源极均与电源供电端VDD电连接,第一频率MOS管PM1的栅极和第二频率MOS管PM2的栅极电连接,共同连接到频率运算放大器332的输出端,频率运算放大器332的一个输入端接入预设的第二频率参考电压,频率运算放大器332的另外一个输入端与第二频率MOS管PM2的漏极电连接,第二频率MOS管PM2的漏极还电连接频率电阻端PR,第一频率MOS管PM1的漏极分别与频率开关单元PK1的第一端、频率比较器331的一个输入端、频率电容C2的第一端电连接,频率比较器331的另外一个输入端接入预设的第一频率参考电压,频率比较器331的输出端与频率开关单元PK1的控制端电连接,频率开关单元PK1的第二端接地,频率电容C2的第二端接地,频率电阻端PR用于电连接频率电阻R2的第一端,频率电阻R2的第二端接地。图3f产生频率的工作原理为本领域的常规技术,在此不再赘述。在本实施例中,第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178产生的频率与流过电容的电流呈线性关系,周期为频率的倒数,且周期与第二预设时长呈线性关系,从而第二预设时长与频率电阻的阻值成比例关系,而第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178的参数在芯片做出后就确定,从而流过电容的电流由频率电阻R2决定,从而通过改变频率电阻R2的电阻值,就可以改变第二预设时长。在此处,频率电阻R2外置,频率电阻端PR通过连接不同电阻值的频率电阻R2,就可以得到不同的第二预设时长,实现第二预设时长可调。在此处,第一电流源310与第二电流源320构成镜像电流源、比例电流源等。另外,第一基准频率发生单元174或者第二基准频率发生单元178还包括第一频率电阻R2,通过频率电阻端PR可以外接第二频率电阻R2,此时第一频率电阻R2和第二频率电阻R2并联设置,当频率电阻端PR悬空时,此时第二预设时长由第一频率电阻R2确定,当频率电阻端PR外接不同电阻值的第二频率电阻R2时,此时第二预设时长由第一频率电阻R2和第二频率电阻R2共同确定,第二预设时长可调。
3、还可以通过微控制器的方式、内置多路不同电流值的电流源的方式调整输出给频率电容C2的电流的大小,用于调整第二预设时长。
在本实施例中,通过设置第二预设时长可调,从而当不同第一预设时长的电子烟使用本申请的电池保护电路时,只需要调整第二预设时长,就可以比较容易的满足第二预设时长大于第一预设时长的需求,不需要额外设计新的电池保护电路,兼容性较强。而且,不同的用户、不同的品牌、不同的厂商等对第二预设时长的要求不同,通过设计第二预设时长可调,可以满足不同用户、不同品牌、不同厂商的要求,提升了电池保护电路的时长竞争力。
另外,在实施例中,请继续参见图3b,逻辑控制单元150还包括逻辑门电路153,逻辑门电路153的一个输入端与电池逻辑单元151电连接,另一个输入端与过吸逻辑单元152电连接,具体与第二时长控制单元172的输出端电连接,逻辑门电路153的输出端与第二开关单元140的控制端电连接,在本实施例中,逻辑门电路153包括与门。另外,在本申请的其他实施例中,逻辑门电路153还可以是与门和非门的组合、或门和非门的组合、与门、或门、非门的组合来实现想要的控制信号,非门可以位于与门、或门的前面或者后面,非门、与门、或门的数量可以为一个或者多个,本领域技术人员可以根据实际需要设置。本实施例通过增设逻辑门电路153,对原有的电池逻辑单元151不需要修改,极大的降低了设计难度。在实施例中,当逻辑门电路153收到任意一个关断第二开关单元140的信号时逻辑门电路153控制第二开关单元140断开,当电池逻辑单元151和过吸逻辑单元152均输出导通第二开关单元140的信号时逻辑门电路153控制第二开关单元140导通。在正常状况下,电池逻辑单元151和过吸逻辑单元152均输出导通第二开关单元140的信号。
第二实施例
请参阅图5,图5是本申请第二实施例的电子烟的电路模块图,本实施例与第一实施例相似,因此本实施例未描述的部分可以参照第一实施例,本实施例与第一实施例的主要不同点为第二开关单元140上置。
请参见图5,在本实施例中,第二开关单元140外置且第二开关单元140上置。请结合参见图5和图3a,在本实施例中,电池保护模块130包括负载检测单元,负载检测单元用于获得第一检测电压,第一检测电压用于与第一开关单元210所在的放电主回路中的电流对应,例如第一检测电压与放电主回路中的电流呈线性关系,可以用下式表示:
U=kI+b;
其中,U表示第一检测电压,I表示放电主回路中流过第二开关单元140的电流,k为不等于0的常数,k可以为正,也可以为负,b为常数,在本实施例中k为负,b为电池110电压。
在本实施例中,第一检测电压用于与第二开关单元140的压降呈线性关系。负载检测单元包括系统端VM,系统端VM与第二开关单元140的第二端电连接,此时第二开关单元140的压降为流过第二开关单元140的电流乘以第二开关单元140的电阻,也为电池110电压减去系统端VM的电压,电池110电压与电源供电端VDD的电压几乎相等,从而通过电源供电端VDD的电压减去系统端VM的电压即为第二开关单元的压降,第二开关单元140的压降与放电主回路中的电流呈线性关系,第二开关单元140的压降可以用于确定第一检测电压,在本实施例中第一检测电压为第二开关单元140的压降,为电源供电端VDD的电压减去系统端VM的电压。当然在其他实施例中也可以将第二开关单元140的压降经过转换处理得到第一检测电压。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图6,第二开关单元140内置且第二开关单元140上置,此时系统端VM与第二开关单元140的第二端电连接,第二开关单元140经由系统端VM与系统控制电路电连接。本实施例的系统端VM为电池保护电路120原来就有的端子,这样有利于降低成本,且不需要对电子烟的整体电路模块进行修改。
请结合参见图5、图3b和图3c,在本实施例中,电池保护模块130还包括二级过吸保护单元160,二级过吸保护单元160分别与负载检测单元、逻辑控制单元150电连接。在本实施例中,二级过吸保护单元160包括过吸比较单元161,过吸比较单元161单元例如为电压比较器。过吸比较单元161的一个输入端用于接入第一检测电压,过吸比较单元161的另外一个输入端与第一基准电压产生单元138电连接,第一基准电压产生单元138产生第一参考电压Vref1并输入给过吸比较单元161,第一参考电压Vref1用于表征第一电流阈值,也即放电主回路中的电流为第一电流阈值时,此时第二开关单元的压降为第一参考电压Vref1。在本实施例中,当第一开关单元210导通时,此时放电主回路中的电流大于第一电流阈值,第二开关单元140的压降会比较大,会大于第一参考电压Vref1;当第一开关单元210关断截止时,此时放电主回路中的电流小于第一电流阈值,第二开关单元140的压降会比较小,会小于第一参考电压Vref1。在本实施例中,第一电流阈值大于第一开关单元210断开时流过第二开关单元140的电流,第一电流阈值小于第一开关单元210导通时流过第二开关单元140的电流,从而,第一参考电压Vref1大于第一开关单元210断开时第二开关单元140的压降,且第一参考电压Vref1小于第一开关单元210导通时第二开关单元140的压降,较佳为中间值附近。在本实施例中,第一参考电压Vref1的范围为几十微伏到几十毫伏之间的这个范围。而且,本实施例中通过判断第二开关单元140的压降来确定第一开关单元210是否导通,可以去除电池110的电压变化造成的影响。另外,在本申请的其他实施例中,还可以通过系统端VM的电压确定第一检测电压。
请继续参见图3b,在本实施例中,逻辑控制单元150包括过吸逻辑单元152和电池逻辑单元151,具体的描述请参见第一实施例,在此不再赘述。
请继续参见图5,当第二开关单元140关断截止后,放电主回路断开,此后系统端VM接地,从而第一检测电压为电池电压,也即第二开关单元140的压降为电池电压,会大于第一参考电压Vref1,过吸比较单元161持续输出第一电平信号,从而第二计时单元171一直在计时,第二时长控制单元172持续输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持关断。另外,在本申请的其他实施例中,当第二时长控制单元172获知第一开关单元210导通的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以关断第二开关单元140,同时,第二时长控制单元172锁定输出二级过吸保护信号给第二开关单元140,并控制将第二计时单元171的计时时长置零。在本实施例中,二级过吸保护信号可以为关断第二开关单元140的信号,也可以是触发第二时长控制单元172后面的电路产生关断第二开关单元140的信号。
当用户经过维修排除第一开关单元210或者系统控制模块272等的故障后,此时可以将系统端VM的电压拉高,以使第一检测电压小于第一参考电压Vref1,过吸比较单元161输出第二电平信号,从而第二计时单元171停止计时,第二计时单元171重置清零并输出给第二时长控制单元172,第二时长控制单元172输出导通信号给第二开关单元140,第二开关单元140开启导通实现重新激活。在本实施例中,系统端VM可以通过连接充电器实现拉高为高电平。另外,在本申请的其他实施例中,还可以通过组合按键的方式、物理开关等方式使第二时长控制单元172输出导通信号,使第二开关单元140恢复开启导通实现重新激活,本领域的技术人员可以根据实际进行设置。
为了防止电子烟一级过吸保护没有触发而直接触发二级过吸保护给用户造成使用困扰,例如二级过吸保护后电子烟需要激活才能正常工作,在本实施例中,第二预设时长大于第一预设时长,这样设置可以防止系统控制模块272还没有保护时电池保护电路120进行保护,影响用户正常使用,也即只有系统控制模块272中的一级过吸保护失效、损坏时才会触发二级过吸保护。在本实施例中,第二预设时长例如比第一预设时长大10%,例如第二预设时长为5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s、20s,较佳第二预设时长与第一预设时长的比值范围为1.1-2,设置比值上限可以防止二级过吸保护滞后引起电子烟损坏加剧,降低二级过吸保护的效果。
请继续参见图3c,在本实施例中,第二计时单元171包括第一基准频率发生单元174和第二计时子单元173,或者包括第二基准频率发生单元178和第二计时子单元173,这些在第一实施例都有描述,在此不再赘述。
在本实施例中第二预设时长可调,具体的可调方式请参见第一实施例,在此不再赘述。
第三实施例
请参阅图7,图7是本申请第三实施例的电池保护电路120的部分电路模块图,本实施例与第一实施例、第二实施例相似,因此本实施例未描述的部分可以参照第一实施例、第二实施例,本实施例与第一实施例、第二实施例的主要不同点为逻辑控制单元150。
请参见图7,在本实施例中,逻辑控制单元150包括过吸逻辑单元152和电池逻辑单元151。其中,电池逻辑单元151分别与过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、过充电压保护单元132、充电过流保护单元133等电连接,也即电池逻辑单元151即为现有的带休眠模式的逻辑控制单元150,电池逻辑单元151还与第二开关单元140的控制端电连接,电池逻辑单元151可以控制第二开关单元140导通或者关断。在本实施例中,过吸逻辑单元152与二级过吸保护单元160电连接,具体与过吸比较单元161的输出端电连接。在本实施例中,过吸逻辑单元152的输出端与电池逻辑单元151或者过放电压保护单元131电连接,电池逻辑单元151与第二开关单元140的控制端电连接。
请结合参见图7、图3c、图3d,在本实施例中,过吸逻辑单元152包括第二计时单元171和第二时长控制单元172,第二计时单元171的输入端与过吸比较单元161的输出端电连接,第二计时单元171的输出端与第二时长控制单元172电连接,第二时长控制单元172的输出端与电池逻辑单元151或者过放电压保护单元131电连接。
在本实施例中,当第二时长控制单元172获知第一开关单元210导通的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出休眠信号给电池逻辑单元151或者输出过放信号给过放电压保护单元131,过放电压保护单元131在收到过放信号后输出休眠信号给电池逻辑单元151,电池逻辑单元151控制电池保护电路120进入休眠模式,同时控制第二计时单元171复位置零。在休眠模式第二开关单元140保持断开以使电池110停止向雾化组件200供电。较佳的,在本实施例中,在休眠模式电池保护模块130至少部分单元不耗电(不考虑漏电流),例如过充电压保护单元132、过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、逻辑控制单元150、第一基准电压产生单元138至少其中之一不耗电。较佳的,在休眠模式整个电池保护模块130均不耗电(不考虑漏电流,不会自动退出休眠模式)。至于电池逻辑单元151收到休眠信号后如何进入休眠模式为本领域的常规技术,在此不再赘述。在此种方式下,电池保护模块130包括充电检测单元139,充电检测单元139分别与系统端VM、逻辑控制单元150电连接,当电子烟通过充电接口260连接到充电器进行充电时,此时系统端VM电压被下拉(第二开关单元140下置)或者被上拉(第二开关单元140上置),充电检测单元139检测到充电信号,电池保护电路120可以退出休眠模式,第二开关单元140恢复导通。
第四实施例
在第一实施例-第三实施例中,当系统控制单元220是通过PWM方式或者PFM方式驱动第一开关单元210工作,PWM方式和PFM方式在一个周期包括开启时间和关断时间,第一开关单元210在开启时间开启导通,在关断时间断开截止,由于只具有一个第二计时单元171,此时第二计时单元171在计时第一开关单元210工作时会出现问题(在关断时间会复位清零),此时上述三个实施例的二级过吸保护机制不再适用,例如当一级过吸保护失效或者损坏,且长时间气流流动导致系统控制单元220一直驱动第一开关单元210工作,没法对电子烟起到有效二级保护。为了彻底解决这个问题,本申请提供第四实施例,本申请未描述的部分可以参见第一实施例-第三实施例。
在本实施例中,第一开关单元210可以通过PWM方式或者PFM方式驱动。请参见图8,在本实施例中,过吸逻辑单元152包括第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176。其中,第二计时单元171的输入端、第三计时单元175的输入端分别与过吸比较单元161的输出端电连接,第二计时单元171的输出端与第二时长控制单元172电连接,第二时长控制单元172的输出端与第二开关单元140的控制端电连接或者与电池逻辑单元151电连接或者过放电压保护单元131电连接,第三计时单元175的输出端与第三时长控制单元176电连接,第三时长控制单元176的输出端与第二计时单元171电连接。在本实施例中,第二计时单元171通过第一种边沿触发或者第一种电平触发计时,第三计时单元175通过第二种边沿或者第二种电平触发计时,且第三计时单元175通过第一种边沿触发或者第一种电平触发停止计时,且第三时长控制单元176控制第二计时单元171是否停止计时。
具体而言,在本实施例中,当有气流流动时,气流检测元件240被触发,系统控制单元220通过PWM信号或者PFM信号驱动第一开关单元210工作,在一个周期PWM信号、PFM信号包含开启时间和关断时间。当处于开启时间时,第一开关单元210导通,二级过吸保护单元160判断第一检测电压会大于第一参考电压Vref1(以第二开关单元140下置为例进行说明),此时过吸比较单元161输出第一电平信号,第二计时单元171开始计时,第二计时单元171将计时的时长输出给第二时长控制单元172,当处于关断时间时,此时二级过吸保护单元160判断第一检测电压低于第一参考电压Vref1时,此时过吸比较单元161输出第二电平信号,第三计时单元175开始计时,第三计时单元175将计时的时长输出给第三时长控制单元176,并且当到达下一个周期的开启时间时,第三计时单元175接收到二级过吸保护单元160输出的第一电平信号并触发停止计时,也即第三计时单元175用于计时关断时间的时长或者第一开关单元210不工作的时长。当第三时长控制单元176接收到第三计时单元175计时的时长大于或等于第三预设时长时,此时表示第一开关单元210处于未工作状态,也即表示此时接收的信号不是PWM信号或者PFM信号,第三时长控制单元176输出复位信号给第二计时单元171,第二计时单元171停止计时并将计时时长复位置零,当第三时长控制单元176接收到第三计时单元175计时的时长小于第三预设时长时,此时表明第一开关单元210还是受PWM信号或者PFM信号驱动,只是在此时间段处于关断时间,第三时长控制单元176不输出复位信号给第二计时单元171,第二计时单元171累计计时。当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号,以控制第二开关单元140保持断开,当第二开关单元140断开后,放电主回路断开,即使第一开关单元210仍然是开启导通的电池110也不会给系统控制电路供电,从而发热元件250不会再加热,第一开关单元210及其周边温度不会再上升,可以防止第一开关单元210或者系统控制模块272等因为高温损坏,引起电子烟损坏加剧,尤其是不会发生火灾。而且,本实施例利用电池保护模块130已有的系统端VM,且电池保护模块130只需要对内部电路进行少量修改,从而成本较低。
当第二开关单元140关断截止后,此后系统端VM的电压为电池110电压,从而第一检测电压也为电池110电压,过吸比较单元161持续输出第一电平信号,从而第三计时单元175计时的时长为0,第三时长控制单元176接收到第三计时单元175计时的时长一直小于第三预设时长,从而第三时长控制单元176不输出复位信号给第二计时单元171,第二计时单元171一直在累计计时,第二时长控制单元172持续输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持关断。另外,在本申请的其他实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出休眠信号给电池逻辑单元151,或者输出过放信号给过放电压保护单元131,电池保护电路120进入休眠模式,具体请见第三实施例,在此不再赘述。另外,在本申请的其他实施例中,当第二开关单元140上置时,此时可以参见第二实施例对应进行修改。
在本实施例中,当用户经过维修排除第一开关单元210或者系统控制模块272等的故障后,此时可以将系统端VM的电压拉低以使过吸比较单元161输出第二电平信号,当第三时长控制单元176接收到第三计时单元175计时的时长大于或等于第三预设时长时,第三时长控制单元176输出复位信号给第二计时单元171,第二计时单元171将计时时长复位置零,并输出给第二时长控制单元172,第二时长控制单元172输出导通信号给第二开关单元140,第二开关单元140恢复开启导通实现重新激活。在本实施例中,系统端VM可以通过连接充电器实现拉低为低电平。另外,在本申请的其他实施例中,还可以通过组合按键的方式、物理开关等方式使第二时长控制单元172输出导通信号,使第二开关单元140恢复开启导通实现重新激活,本领域的技术人员可以根据实际进行设置。
在本实施例中,第三预设时长大于PWM信号、PFM信号的最大周期,第三预设时长例如大于或等于60ms,例如为60ms、70ms、80ms、90ms、100ms、110ms、120ms、130ms、140ms、150ms等。本实施例可以解决各种第一开关单元210、系统控制模块272损坏产生的各种问题。
本实施例解决上述问题的方式可以适用系统控制模块272各种(包括但不限于上述三种)驱动第一开关单元210的方式。具体说来,当系统控制单元220驱动发热元件250进行加热的方式为第三种时(第一种驱动方式、第二种驱动方式请见本实施例前面的描述),此时第三计时单元175一直不开始计时,计时时长一直为0,第三时长控制单元176不会输出复位信号给第二计时单元171(只有在第一驱动单元不工作时第三时长控制单元176才输出复位信号),第二计时单元171一直累计计时,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以关断第二开关单元140,或者输出休眠信号给电池逻辑单元151,或者输出过放信号给过放电压保护单元131。
在本实施例中,当气流检测被反复误触发,只要间隔时间低于第三预设时长,第二计时单元会一直计时,当第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长,二级过吸保护就会被触发,也可以防止热量没有及时散发出去而又一次吸烟,导致第一开关单元温度持续升高的问题。
请继续参见图8,在本实施例中,第二计时单元171包括第一基准频率发生单元174和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,第二计时单元171与第三计时单元175共用一个第一基准频率发生单元174,可以降低成本。其中,第二计时子单元173、第三计时子单元177分别与二级过吸保护单元160的输出端电连接,在本实施例中与过吸比较单元161的输出端电连接,第二计时子单元173还分别与第二时长控制单元172、第一基准频率发生单元174电连接,第三计时子单元177还分别与第三时长控制单元176、第一基准频率发生单元174电连接,第三时长控制单元176与第二计时子单元173电连接。在本实施中,第一基准频率发生单元174一直在工作,当第一开关单元210导通时,第二计时子单元173被触发接收第一基准频率发生单元174输出的频率信号,频率信号例如为脉冲信号、锯齿波信号、三角波信号等,第二计时子单元173开始计时,当第一开关单元210关断时,第三计时子单元177被触发接收第一基准频率发生单元174输出的频率信号,第三计时子单元177开始计时,当第一开关单元210又导通时,第三计时子单元177停止接收第一基准频率发生单元174输出的频率信号,第三计时子单元177停止计时并复位清零,当第三时长控制单元176接收到第三计时子单元177计时的时长大于或等于第三预设时长时,第三时长控制单元176输出复位信号给第二计时子单元173,第二计时子单元173复位置零;当第三时长控制单元176接收到第三计时子单元177计时的时长小于第三预设时长时,第三计时子单元177不输出复位信号。另外,在本申请的其他实施例中,第二计时单元171和第三计时单元175也可以不共用第一基准频率发生单元174,可以各自都具有一个第一基准频率发生单元174。在本实施例中,第二计时子单元173和第二时长控制单元172可以合并在一个电路模块中实现,也可以分开单独实现,第三计时子单元177和第三时长控制单元176可以合并在一个电路模块中实现,也可以分开单独实现;第二计时子单元173、第二时长控制单元172、第三计时子单元177和第三时长控制单元176也可以合并在一个电路模块中实现。
在本实施例中,不管电子烟工作还是未工作,第一基准频率发生单元174一直工作,能耗较高,为了节省能耗,在本申请的其他实施例中,请参见图9,第二计时单元171包括第二基准频率发生单元178和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,第二计时单元171与第三计时单元175共用一个第二基准频率发生单元178,这样可以降低成本。其中,第二基准频率发生单元178、第三计时子单元177分别与二级过吸保护单元160的输出端电连接,在此处与过吸比较单元161的输出端电连接,第二计时子单元173、第三计时子单元177分别与第二基准频率发生单元178电连接,第二计时子单元173与第二时长控制单元172电连接,第三计时子单元177与第三时长控制单元176电连接,第三时长控制单元176分别与第二基准频率发生单元178、第二计时子单元173电连接。在本实施中,在第一开关单元210工作时第二基准频率发生单元178工作,在第一开关单元210不工作时第二基准频率发生单元延迟一段时间后不工作,不产生频率信号,这样设置可以节省能耗。在本实施例中,当第一开关单元210开启导通时,第二基准频率发生单元178被触发以输出频率信号,第二计时子单元173接收频率信号并开始计时,当第一开关单元210关断截止时,第三计时子单元177被触发接收第二基准频率发生单元178输出的频率信号,第三计时子单元177开始计时,当第一开关单元210又导通时,第三计时子单元177停止接收第二基准频率发生单元178输出的频率信号,第三计时子单元177停止计时并复位清零,当第三时长控制单元176接收到第三计时子单元177计时的时长大于或等于第三预设时长时,此时表示电子烟已经不在工作,第三时长控制单元176输出复位信号给第二计时子单元173和第二基准频率发生单元178,第二基准频率发生单元178不再工作,第二基准频率发生单元178停止产生频率信号,同时,第二计时子单元173复位置零;当第三时长控制单元176接收到第三计时子单元177计时的时长小于第三预设时长时,第三计时子单元177不输出复位信号。另外,在本申请的其他实施例中,第三时长控制单元176还可以与第二基准频率发生单元178电连接,不与第二计时子单元173电连接,此时,当第三时长控制单元176接收到第三计时子单元177计时的时长大于或等于第三预设时长时,此时表示电子烟已经不在工作,第三时长控制单元176输出复位信号给第二基准频率发生单元178,第二基准频率发生单元178不再工作,第二基准频率发生单元178停止产生频率信号,第二计时子单元173接收不到频率信号,第二计时子单元173自动复位置零。另外,在本申请的其他实施例中,第二计时单元171和第三计时单元175也可以不共用第二基准频率发生单元178,可以各自都具有一个第二基准频率发生单元178。在本实施例中,第二计时子单元173和第二时长控制单元172可以合并在一个电路模块中实现,也可以分开单独实现,第三计时子单元177和第三时长控制单元176可以合并在一个电路模块中实现,也可以分开单独实现;第二计时子单元173、第二时长控制单元172、第三计时子单元177和第三时长控制单元176也可以合并在一个电路模块中实现。
在第一-第四实施例中,通过电池保护电路120实现对电子烟的二级过吸保护,可以至少部分解决以下问题:第一开关单元210长时间工作,或者第一开关单元210停止工作时间很短热量来不及散掉,导致第一开关单元210的温升过高,造成整个电子烟内部的温度升高,导致第一开关单元210恶化损坏,以及第一开关单元210周边电路也会恶化损坏,造成电子烟严重损坏等问题。而且,通过使用电池保护电路120原有的第二开关单元140,不需要增设额外的开关单元,可以降低成本;而且共用电池保护电路120已有的系统端VM,电池保护模块130不需要额外增加端子,电池保护电路120的修改较少,也可以降低成本和设计修改难度。
第五实施例
请参阅图10a,图10a是本申请第五实施例的电子烟的电路模块图,本实施例与第一实施例相似,因此本实施例未描述的部分可以参照第一实施例,本实施例与第一实施例的主要不同点为设置第一检测电阻191。
请参见图10a,在本实施例中,电池组件100还包括第一检测电阻191,第一检测电阻191与第二开关单元140、电池110串联连接,且第一检测电阻191位于放电主回路中。在本实施例中,第一检测电阻191的第一端与电池110的负极电连接,也即与第二接地端GND2电连接,第一检测电阻191的第二端与第二开关单元140的第一端或者系统控制电路电连接。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图10b,第一检测电阻191的第一端与电池110的正极电连接,也即与电源供电端VDD电连接,第一检测电阻191的第二端与第二开关单元140的第一端或者系统控制电路电连接。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图10c(第二开关单元140下置)或图10d(第二开关单元140上置),第一检测电阻191的第一端与第二开关单元140的第二端电连接,也即与系统端VM电连接,第一检测电阻191的第二端与系统控制电路电连接。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图10e,第二开关单元140下置且内置,第一检测电阻191的第一端与电池110的负极电连接,第一检测电阻191的第二端与第二开关单元140的第一端电连接。在本实施例中,一般第一检测电阻191的阻值为毫欧级,例如1毫欧-100毫欧。
在本实施例中,当第一检测电阻191的第一端与电池110的负极电连接时,此时第一检测电阻191的第二端的电压即为第一检测电阻191的压降;当第一检测电阻191的第一端与电池110的正极电连接时,此时第一检测电阻191的压降为电池110电压减去第一检测电阻191的第二端的电压;当第一检测电阻191的第一端与第二开关单元140的第二端电连接时,此时第一检测电阻191的压降为第一检测电阻191的第二端的电压减去系统端VM的电压,或者为系统端VM的电压减去第一检测电阻191的第二端的电压。
在本实施例中,电池保护模块130包括负载检测单元,负载检测单元用于获得第一检测电压,第一检测电压用于与第二开关单元140、第一检测电阻191所在的放电主回路中的电流对应,第一检测电压能够表征放电主回路中的电流,例如第一检测电压与放电主回路中的电流呈线性关系,可以用下式表示:
U=kI+b;
其中,U表示第一检测电压,I表示放电主回路中流过第二开关单元140的电流,k为不等于0的常数,k可以为正,也可以为负,b为常数。
在本实施例中,在本实施例中,第一检测电压用于与第一检测电阻191的压降呈线性关系,例如第一检测电压为第一检测电阻191的压降,此时第一检测电压与第一检测电阻191的压降的比值为1:1。当然在其他实施例中也可以将第一检测电阻191的压降经过转换处理得到第一检测电压,此时比值可以不为1:1,根据用户需要设置。
在本实施例中,负载检测单元包括电流检测端CS,电流检测端CS的数量为一个,电流检测端CS与第一检测电阻191的第二端电连接,第一检测电阻191的压降与放电主回路中的电流呈正比例关系,在本实施例中第一检测电压为第一检测电阻191的压降,在图10a中第一检测电阻191的压降为电流检测端CS的电压。另外,在本申请的其他实施例中,电流检测端CS的电压可以用于确定第一检测电压。
在本实施例中,获得第一检测电压后如何进行二级过吸保护可以参见第一-第四实施例,在此不再赘述。
另外,在本申请的其他实实施例中,请参见图10f,电流检测端CS的数目不限于一个,电流检测端CS的数目还可以为两个,分别为第一电流检测端CS1和第二电流检测端CS2,其中,第一检测电阻191的第一端与电池110的正极电连接,第一检测电阻191的第一端与电池110的正极还可以有其他电子元器件,第一检测电阻191的第二端与系统控制电路电连接,第一电流检测端CS1与第一检测电阻191的第一端电连接,第二电流检测端CS2与第一检测电阻191的第二端电连接,第一检测电阻191的压降为当前流过放电主回路的电流与第一检测电阻191的阻值的乘积,第一检测电压可以为第一检测电阻191的压降,也即等于第一电流检测端CS1的电压减去第二电流检测端CS2的电压。
另外,在本申请的其他实施例中,第一检测电阻191还可以串联在放电主回路的其他合适位置,本领域的技术人员可以根据实际需要进行设置。
第六实施例
第一-第五实施例都是通过侦测放电主回路中流过的电流,并将其对应转换成第一检测电压,通过比较第一检测电压与第一参考电压Vref1的大小判断发热元件250是否工作,本实施例与前面实施例检测第二开关单元140的压降、第一检测电阻191的压降不同,本实施例通过检测发热支路是否导通判断第一开关单元210是否开启导通。本实施例未描述的部分请参见第一-第五实施例。
请参见图11,在本实施例中,第一开关单元210上置且第一开关单元210内置,在本实施例中第一开关单元210的第一端与电池端BAT1电连接,电池端BAT1与电池110的正极电连接,或者经由第二开关单元140与电池110的正极电连接,第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端接第一接地端GND1,第一接地端GND1经由第二开关单元140与电池110的负极电连接,或者与电池110的负极电连接,雾化端AT为第一开关单元210与发热元件250的连接点(以下称为雾化连接点)。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图13,第一开关单元210上置且第一开关单元210外置,此时可以设置雾化端AT,也可以不设置雾化端AT,本领域的技术人员根据需要进行设置。
在本实施例中,当第一开关单元210导通开启时,此时第一开关单元210与发热元件250的连接点(雾化连接点)的电压为电池端BAT1的电压减去第一开关单元210的压降,电池端BAT1的电压为电池110电压或者系统端VM的电压,第一开关单元210、第二开关单元140的压降一般为毫伏级别,此时雾化连接点的电压一般大于3.2V,雾化端AT的电压较大;当第一开关单元210关断截止时,此时第一开关单元210与发热元件250的连接点处的电压为第一接地端GND1的电压,第一接地端GND1的电压为0或者系统端VM的电压,一般为0或者微伏级别,此时雾化连接点的电压一般小于0.5V,雾化端AT的电压较小。从而通过判断第一开关单元210与发热元件250的连接点处的电压即可以判断发热支路是否导通,进而判断第一开关单元210是导通还是关断,进而判断发热元件250是否在加热。在本实施例中,第一开关导通和关断时雾化连接点的电压相差悬殊。
在本实施例中,电池保护模块130包括支路检测单元,支路检测单元用于获得第二检测电压,第二检测电压用于表征发热支路是否导通。在本实施例中,支路检测单元包括发热检测端GX,发热检测端GX为电池保护模块130增设的,发热检测端GX和第一开关单元210与发热元件250的连接点(雾化连接点)电连接,在本实施例中发热检测端GX与雾化端AT电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压。在本实施例中,发热检测端GX的电压即为第二检测电压,当然在其他实施例中也可以将发热检测端GX的电压经过转换处理得到第二检测电压。在本实施例中,电池保护模块130通过发热检测端GX侦测雾化连接点的电压即可以判断发热支路是否导通,进而判断发热元件250是否在加热。
请参见图12a、图12b、图12c,在本实施例中,电池保护模块130还包括二级过吸保护单元160,二级过吸保护单元160分别与发热检测端GX、逻辑控制单元150电连接。在本实施例中,二级过吸保护单元160包括过吸比较单元161,过吸比较单元161例如为电压比较器。过吸比较单元161的一个输入端与发热检测端GX电连接,过吸比较单元161的另外一个输入端与第一基准电压产生单元138电连接,第一基准电压产生单元138产生第三参考电压Vref3并输入给过吸比较单元161,在本实施例中,第三参考电压Vref3一般介于0.5V-3.2V之间,例如0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V、3.2V等。在本实施例中,当第一开关单元210断开截止时,发热支路断开,此时发热检测端GX的电压与第一接地端GND1的电压相等,小于第三参考电压Vref3,也即第二检测电压小于第三参考电压Vref3,过吸比较单元161输出第二电平信号;当第一开关单元210开启导通时,发热支路导通,此时发热检测端GX的电压与电池端BAT1的电压相近(电池端BAT1与发热检测端GX之间除了第一开关单元210,还可以增设其他元件,例如检测电阻等),大于第三参考电压Vref3,也即第二检测电压大于第三参考电压Vref3,过吸比较单元161输出第一电平信号。在本实施例中,第一电平信号为高电平或者低电平,第二电平信号为低电平或者高电平。
请继续参见图12b,在本实施例中,逻辑控制单元150包括过吸逻辑单元152和电池逻辑单元151,其中,电池逻辑单元151分别与过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、过充电压保护单元132、充电过流保护单元133等电连接,电池逻辑单元151还与第二开关单元140的控制端电连接,电池逻辑单元151可以控制第二开关单元140导通或者关断。在本实施例中,过吸逻辑单元152与二级过吸保护单元160电连接,具体与过吸比较单元161的输出端电连接,过吸逻辑单元152与电池逻辑单元151或者过放电压保护单元131电连接。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图3b,二级过吸保护单元160的输入端与发热检测端GX电连接,二级过吸保护单元160的输出端与过吸逻辑单元152电连接,过吸逻辑单元152与第二开关单元140的控制端电连接以控制第二开关单元140导通或者关断。
请继续参见图12b和12c,在本实施例中,过吸逻辑单元152包括第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176,第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176的连接关系和作用请参见前面的实施例,在此不再赘述。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图3c和图3d,还可以不包括第三计时单元175和第三时长控制单元176(请参照第一-第三实施例)。本实施例二级过吸保护单元160、过吸逻辑单元152的工作原理和作用可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
在本实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出休眠信号给电池逻辑单元151,或者输出过放信号给过放电压保护单元131,过放电压保护单元131输出休眠信号给电池逻辑单元151,电池逻辑单元151控制电池保护电路120进入休眠模式,同时控制第二计时单元171复位置零。在休眠模式第二开关单元140保持断开以使电池110停止向雾化组件200供电。较佳的,在休眠模式电池保护模块130至少部分单元不耗电(不考虑漏电流)。较佳的,在休眠模式整个电池保护模块130均不耗电(不考虑漏电流)。另外,在本申请的其他实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持关断,具体可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
在本实施例中,第二计时单元171包括第一基准频率发生单元174和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,或者,第二计时单元171包括第二基准频率发生单元178和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,这些在前面实施例都有详细描述,在此处不再赘述。
在本实施例中,第二预设时长可调,具体可调的方式请参见前面的实施例,在此不再赘述。
第七实施例
请参见图14,图14是本申请第七实施例电子烟的电路模块图,本实施例与第六实施例相似,因此本实施例未描述的部分可以参照第六实施例,本实施例与第六实施例的主要不同点为第一开关单元210下置。
请参见图14,在本实施例中,第一开关单元210下置且第一开关单元210内置,在本实施例中第一开关单元210的第一端与第一接地端GND1电连接,第一接地端GND1经由第二开关单元140与电池110的负极电连接,或者与电池110的负极电连接,第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端与电池端BAT1电连接,电池端BAT1与电池110的正极电连接,或者经由第二开关单元140与电池110的正极电连接,雾化端AT为第一开关单元210与发热元件250的连接点(以下称为雾化连接点)。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图15,第一开关单元210下置且第一开关单元210外置,此时可以设置雾化端AT,也可以不设置雾化端AT,本领域的技术人员根据需要进行设置。
在本实施例中,当第一开关单元210导通开启时,此时第一开关单元210与发热元件250的连接点(雾化连接点)的电压为接近于第一接地端GND1的电压,具体为第一接地端GND1的电压加上第一开关单元210的压降,第一接地端GND1的电压为系统端VM的电压或者0,第一开关单元210的压降、第二开关单元140的压降一般均为毫伏级别,从而此时雾化端AT的电压为毫伏级别,此时雾化连接点的电压一般小于0.5V,雾化端AT的电压较小;当第一开关单元210关断截止时,此时第一开关单元210与发热元件250的连接点处的电压为电池端BAT1的电压,电池端BAT1的电压为系统端VM的电压或者电池110正极的电压,第二开关单元140的压降一般为微伏级别,此时雾化连接点的电压一般大于3.2V,雾化端AT的电压较大。从而通过判断第一开关单元210与发热元件250的连接点处的电压即可以判断发热支路是否导通,进而判断第一开关单元210是导通还是关断,进而判断发热元件250是否在加热。在本实施例中,第一开关导通和关断时雾化连接点的电压相差悬殊。
在本实施例中,电池保护模块130包括支路检测单元,支路检测单元用于获得第二检测电压,第二检测电压用于表征发热支路是否导通。在本实施例中,支路检测单元包括发热检测端GX,发热检测端GX为电池保护模块130增设的,发热检测端GX和第一开关单元210与发热元件250的连接点(雾化连接点)电连接,在本实施例中发热检测端GX与雾化端AT电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压。在本实施例中,发热检测端GX的电压即为第二检测电压,当然在其他实施例中也可以将发热检测端GX的电压经过转换处理得到第二检测电压。在本实施例中,电池保护模块130通过发热检测端GX侦测雾化连接点处的电压即可以判断发热支路是否导通,进而判断发热元件250是否在加热。
请参见图12a、图12b、图12c,在本实施例中,电池保护模块130还包括二级过吸保护单元160,二级过吸保护单元160分别与发热检测端GX、逻辑控制单元150电连接。在本实施例中,二级过吸保护单元160包括过吸比较单元161,过吸比较单元161例如为电压比较器。过吸比较单元161的一个输入端与发热检测端GX电连接,过吸比较单元161的另一个输入端与第一基准电压产生单元138电连接,第一基准电压产生单元138产生第四参考电压Vref4并输入给过吸比较单元161,在本实施例中,第四参考电压Vref4一般介于0.5V-3.2V之间,例如0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V、3.2V等。在本实施例中,当第一开关单元210断开截止时,发热支路断开,此时发热检测端GX的电压与电池端BAT1的电压相等,大于第四参考电压Vref4,也即第二检测电压大于第四参考电压Vref4,过吸比较单元161输出第二电平信号;当第一开关单元210开启导通时,发热支路导通,此时发热检测端GX的电压与第一接地端GND1的电压相近(第一接地端GND1与发热检测端GX之间除了第一开关单元210,还可以增设其他元件,例如检测电阻等),小于第四参考电压Vref4,也即第二检测电压小于第四参考电压Vref4,过吸比较单元161输出第一电平信号。在本实施例中,第一电平信号为高电平或者低电平,第二电平信号为低电平或者高电平。
请继续参见图12b,在本实施例中,逻辑控制单元150包括过吸逻辑单元152和电池逻辑单元151,其中,电池逻辑单元151分别与过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、过充电压保护单元132、充电过流保护单元133等电连接,电池逻辑单元151还与第二开关单元140的控制端电连接,电池逻辑单元151可以控制第二开关单元140导通或者关断。在本实施例中,过吸逻辑单元152与二级过吸保护单元160电连接,具体与过吸比较单元161的输出端电连接,过吸逻辑单元152与电池逻辑单元151或者过放电压保护单元131电连接。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图3b,二级过吸保护单元160的输入端与发热检测端GX电连接,二级过吸保护单元160的输出端与过吸逻辑单元152电连接,过吸逻辑单元152与第二开关单元140的控制端电连接以控制第二开关单元140导通或者关断。
请继续参见图12b和12c,在本实施例中,过吸逻辑单元152包括第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176,第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176的连接关系和作用请参见前面的实施例,在此不再赘述。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图3c和图3d,还可以不包括第三计时单元175和第三时长控制单元176(请参照第一-第三实施例)。本实施例二级过吸保护单元160、过吸逻辑单元152的工作原理可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
在本实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出休眠信号给电池逻辑单元151,或者输出过放信号给过放电压保护单元131,过放电压保护单元131输出休眠信号给电池逻辑单元151,电池逻辑单元151控制电池保护电路120进入休眠模式,同时控制第二计时单元171复位置零。在休眠模式第二开关单元140保持断开以使电池110停止向雾化组件200供电。较佳的,在本实施例中,在休眠模式电池保护模块130至少部分单元不耗电(不考虑漏电流)。较佳的,在休眠模式整个电池保护模块130均不耗电(不考虑漏电流)。另外,在本申请的其他实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持关断,具体可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
在本实施例中,第二计时单元171包括第一基准频率发生单元174和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,或者,第二计时单元171包括第二基准频率发生单元178和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,这些在前面实施例都有详细描述,在此处不再赘述。
在本实施例中,第二预设时长可调,具体可调的方式请参见前面的实施例,在此不再赘述。
第八实施例
图16a是本申请第八实施例的电子烟的电路模块图,本实施例与第六实施例相似,因此本实施例未描述的部分可以参照第六实施例,本实施例与第六实施例的主要不同点为不是通过雾化端AT的电压判断第一开关单元210是否开启。
请参见图16a,在本实施例中,雾化组件200还包括第二检测电阻271,第二检测电阻271与第一开关单元210、发热元件250串联形成发热支路,一般第二检测电阻271的阻值为毫欧级,例如1毫欧-100毫欧。
在本实施例中,第一开关单元210上置且第一开关单元210内置。在本实施例中,第一开关单元210的第一端与电池端BAT1电连接,电池端BAT1与电池110的正极电连接,或者经由第二开关单元140与电池110的正极电连接,第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端接第二检测电阻271的一端,第二检测电阻271的另一端接第一接地端GND1,第一接地端GND1经由第二开关单元140与电池110的负极电连接,或者与电池110的负极电连接。另外,在本申请的其他实施例中,第二检测电阻271与发热元件250的位置还可以调换。
请继续参见图16a,在本实施例中,电池保护模块130还包括支路检测单元和二级过吸保护单元160,支路检测单元与发热支路电连接,支路检测单元用于获得第二检测电压,第二检测电压用于表征发热支路是否导通。在本实施例中,当发热支路导通时,第二检测电压是一个值,当发热支路不导通断开时,第二检测电压是另外一个不同的值。在本实施例中,二级过吸保护单元160分别与支路检测单元和逻辑控制单元150电连接。
在本实施例中,支路检测单元包括发热检测端GX,发热检测端GX为电池保护模块130增设的,发热检测端GX与第二检测电阻271和发热元件250的连接处电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压。在本实施例中,发热检测端GX的电压即为第二检测电压,当然在其他实施例中也可以将发热检测端GX的电压经过转换处理得到第二检测电压。在本实施例中,发热检测端GX与二级过吸保护的单元的过吸比较单元161的一个输入端电连接,过吸比较单元161的另外一个输入端与第一基准电压产生单元138电连接,第一基准电压产生单元138用于产生第三参考电压Vref3。
在本实施例中,当有气流流动时,气流检测元件240被触发,第一开关单元210开启导通,此时发热支路上的电流较大,为安培级别,例如为0.5A、1A、2A等,此时发热检测端GX的电压为第一接地端GND1电压加上第二检测电阻271的压降,第二开关单元140的压降、第二检测电阻271的压降一般为毫伏级别;当没有气流流动或者处于关断时间时,此时第一开关单元210断开截止,发热支路上没有电流流过,此时发热检测端GX的电压与第一接地端GND1的电压相等,第二开关单元140的压降一般为微伏级别。在本实施例中,第三参考电压Vref3大于第一开关单元210断开时第一接地端GND1的电压,且小于第一开关单元210导通时第一接地端GND1电压加上第二检测电阻271的压降。从而,通过判断发热检测端GX的电压就可以得知第一开关单元210是否导通。
在本实施例中,过吸比较单元161获得发热检测端GX的电压与第三参考电压Vref3后如何触发二级过吸保护可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
另外,第二检测电阻271的位置不限于图16a所示,在本申请的其他实施例中,请参见图16b,第一开关单元210上置且第一开关单元210外置。在本实施例中,第二检测电阻271的一端与电池端BAT1电连接,电池端BAT1与电池110的正极电连接,或者经由第二开关单元140与电池110的正极电连接,第二检测电阻271的另一端与第一开关单元210的第一端电连接,第一开关单元210的第二端与雾化端AT电连接,雾化端AT与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端接第一接地端GND1,第一接地端GND1经由第二开关单元140与电池110的负极电连接,或者与电池110的负极电连接。在本实施例中,发热检测端GX与第一开关单元210和第二检测电阻271的连接处电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压,例如发热检测端GX的电压即为第二检测电压。当第一开关单元210导通时,此时发热支路上的电流较大,为安培级别,例如为0.5A、1A、2A等,此时发热检测端GX的电压为电池端BAT1的电压减去第二检测电阻271的压降,第二开关单元140的压降、第二检测电阻271的压降一般为毫伏级别;当第一开关单元210断开截止时,发热支路上没有电流流过,此时发热检测端GX的电压与电池端BAT1的电压相等,第二开关单元140的压降一般为微伏级别。在本实施例中,过吸比较单元161的一个输入端与发热检测端GX电连接,另一个输入端接入第四参考电压Vref4。在本实施例中,第四参考电压Vref4小于第一开关单元210断开时电池端BAT1的电压,且大于第一开关单元210导通时电池端BAT1的电压减去第二检测电阻271的压降。从而,通过判断发热检测端GX的电压是否大于第四参考电压Vref4就可以得知第一开关单元210是否导通,进而得知发热支路是否导通。另外,在本申请的其他实施例中,第二检测电阻271与第一开关单元210的位置可以调换。一般第一开关单元210的导通电阻为毫欧级别。
另外,第二检测电阻271的位置不限于图16a所示,在本申请的其他实施例中,请参见图16c,第一开关单元210下置且第一开关单元210内置。在本实施例中,第二检测电阻271的一端与电池端BAT1电连接,电池端BAT1与电池110的正极电连接,或者经由第二开关单元140与电池110的正极电连接,第二检测电阻271的另一端与发热元件250的一端电连接,发热元件250的另一端接雾化端AT,雾化端AT与第一开关单元210的一端电连接,第一开关单元210的另一端与第一接地端GND1电连接,第一接地端GND1经由第二开关单元140与电池110的负极电连接,或者与电池110的负极电连接。在本实施例中,发热检测端GX与发热元件250和第二检测电阻271的连接处电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压,例如发热检测端GX的电压即为第二检测电压。在本实施例中,当第一开关单元210导通时,此时发热支路上的电流较大,为安培级别,此时发热检测端GX的电压为电池端BAT1的电压减去第二检测电阻271的压降,第二开关单元140的压降、第二检测电阻271的压降一般为毫伏级别;当第一开关单元210断开截止时,发热支路上没有电流流过,此时发热检测端GX的电压与电池端BAT1的电压相等,第二开关单元140的压降一般为微伏级别。在本实施例中,过吸比较单元161的一个输入端与发热检测端GX电连接,另一个输入端接入第四参考电压Vref4。在本实施例中,第四参考电压Vref4小于第一开关单元210断开时电池端BAT1的电压,且大于第一开关单元210导通时电池端BAT1的电压减去第二检测电阻271的压降。从而,通过判断发热检测端GX的电压是否大于第四参考电压Vref4就可以得知第一开关单元210是否导通。另外,在本申请的其他实施例中,第二检测电阻271与发热元件250的位置可以调换。
另外,第二检测电阻271的位置不限于图16a所示,在本申请的其他实施例中,请参见图16d,第一开关单元210下置且第一开关单元210外置。在本实施例中,发热元件250的一端与电池端BAT1电连接,电池端BAT1与电池110的正极电连接,或者经由第二开关单元140与电池110的正极电连接,发热元件250的另一端接雾化端AT,雾化端AT与第一开关单元210的一端电连接,第一开关单元210的另一端与第二检测电阻271的一端电连接,第二检测电阻271的另一端与第一接地端GND1电连接,第一接地端GND1经由第二开关单元140与电池110的负极电连接,或者与电池110的负极电连接。在本实施例中,发热检测端GX与第一开关单元210和第二检测电阻271的连接处电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压,例如发热检测端GX的电压即为第二检测电压。在本实施例中,当第一开关单元210导通时,此时发热支路上的电流较大,为安培级别,此时发热检测端GX的电压为第一接地端GND1的电压加上第二检测电阻271的压降,第二开关单元140的压降、第二检测电阻271的压降一般为毫伏级别;当第一开关单元210断开截止时,发热支路上没有电流流过,此时发热检测端GX的电压与第一接地端GND1的电压相等,第二开关单元140的压降一般为微伏级别。在本实施例中,过吸比较单元161的一个输入端与发热检测端GX电连接,另一个输入端接入第三参考电压Vref3。从而第三参考电压Vref3小于第一开关单元210导通时第一接地端GND1的电压加上第二检测电阻271的压降,且大于第一开关单元210断开时第一接地端GND1的电压。从而,通过判断发热检测端GX的电压是否大于第三参考电压Vref3就可以得知第一开关单元210是否导通。另外,在本申请的其他实施例中,第二检测电阻271与第一开关单元210的位置可以调换。
另外,在本申请的其他实施例中,第二检测电阻271还可以串联在发热支路的其他合适位置,本领域的技术人员可以根据实际需要进行设置。
第九实施例
请参见图17,图17是本申请第九实施例电子烟的电路模块图,本实施例与第六实施例相似,因此本实施例未描述的部分可以参照第六实施例,本实施例与第六实施例的主要不同点为发热检测端GX与第一开关单元210的控制端电连接。
一般说来,当第一开关单元210为PMOS时(本实施例以PMOS管为例进行说明),此时第一开关单元210的控制端通过较低的电压驱动开启导通,例如第一接地端GND1电压,第一开关单元210的控制端通过较高的电压驱动关闭截止,例如电池端BAT1的电压。当第一开关单元210为NMOS时,此时第一开关单元210控制端通过较高的电压驱动开启导通,例如电池端BAT1的电压,第一开关单元210的控制端通过较低的电压驱动关闭截止,例如电池端BAT1的电压。从而,一般驱动第一开关单元210开启的电压或者关闭截止的电压是确定的。
请参见图17,在本实施例中,电池保护模块130包括支路检测单元,支路检测单元用于获得第二检测电压,第二检测电压用于表征发热支路是否导通。在本实施例中,支路检测单元包括发热检测端GX,发热检测端GX与第一开关单元210的控制端电连接,发热检测端GX的电压用于确定第二检测电压。在本实施例中,发热检测端GX的电压即为第二检测电压,当然在其他实施例中也可以将发热检测端GX的电压经过转换处理得到第二检测电压。在本实施例中,通过发热检测端GX可以直接获得第一开关单元210的控制端的电压,进而判断第一开关单元210是否导通,发热支路是否导通。在本实施例中,不论第一开关单元210内置还是外置,系统控制模块272均包括第一开关控制端GT(引脚),第一开关控制端GT与第一开关单元210的控制端电连接,发热检测端GX与第一开关控制端GT电连接。
请结合参见图12a、图12b、图12c和图17,在本实施例中,电池保护模块130还包括二级过吸保护单元160,二级过吸保护单元160分别与发热检测端GX、逻辑控制单元150电连接。在本实施例中,二级过吸保护单元160包括过吸比较单元161,过吸比较单元161例如为电压比较器。过吸比较单元161的一个输入端与发热检测端GX电连接,过吸比较单元161的另外一个输入端与第一基准电压产生单元138电连接,第一基准电压产生单元138产生第四参考电压Vref4并输入给过吸比较单元161,在本实施例中,第四参考电压Vref4一般介于0.5V-2V之间,当然也可以根据实际需要设置,例如0.5V、1V、1.5V、2V等。在本实施例中,当第一开关单元210断开截止时,发热支路断开,此时发热检测端GX的电压大于第四参考电压Vref4,过吸比较单元161输出第二电平信号,当第一开关单元210开启导通时,发热支路导通,此时发热检测端GX的电压小于第四参考电压Vref4,过吸比较单元161输出第一电平信号。在本实施例中,第一电平信号为高电平或者低电平,第二电平信号为低电平或者高电平。另外,在本申请的其他实施例中,当第一开关单元210为NMOS管时,过吸比较单元161的另外一个输入端接入第三参考电压Vref3,第三参考电压Vref3一般介于0.5V-2V之间,当然也可以根据实际需要设置,例如0.5V、1V、1.5V、2V等,此时,当第一开关单元210断开截止时,发热支路断开,此时发热检测端GX的电压小于第三参考电压Vref3,过吸比较单元161输出第二电平信号,当第一开关单元210开启导通时,发热支路导通,此时发热检测端GX的电压大于第三参考电压Vref3,过吸比较单元161输出第一电平信号。
请继续参见图12b,在本实施例中,逻辑控制单元150包括过吸逻辑单元152和电池逻辑单元151,其中,电池逻辑单元151分别与过放电压保护单元131、放电过流保护单元134、过充电压保护单元132、充电过流保护单元133等电连接,电池逻辑单元151还与第二开关单元140的控制端电连接,电池逻辑单元151可以控制第二开关单元140导通或者关断。在本实施例中,过吸逻辑单元152与二级过吸保护单元160电连接,具体与过吸比较单元161的输出端电连接,过吸逻辑单元152与电池逻辑单元151或者过放电压保护单元131电连接。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图3b,二级过吸保护单元160的输入端与发热检测端GX电连接,二级过吸保护单元160的输出端与过吸逻辑单元152电连接,过吸逻辑单元152与第二开关单元140的控制端电连接以控制第二开关单元140导通或者关断。
请继续参见图12b和12c,在本实施例中,过吸逻辑单元152包括第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176,第二计时单元171、第二时长控制单元172、第三计时单元175和第三时长控制单元176的连接关系和作用请参见前面的实施例,在此不再赘述。另外,在本申请的其他实施例中,请参见图3c和图3d,还可以不包括第三计时单元175和第三时长控制单元176。本实施例二级过吸保护单元160、过吸逻辑单元152的工作原理和作用可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
在本实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出休眠信号给电池逻辑单元151,或者输出过放信号给过放电压保护单元131,过放电压保护单元131输出休眠信号给电池逻辑单元151,电池逻辑单元151控制电池保护电路120进入休眠模式,同时控制第二计时单元171复位置零。在休眠模式第二开关单元140保持断开以使电池110停止向雾化组件200供电。较佳的,在休眠模式电池保护模块130至少部分单元不耗电(不考虑漏电流)。较佳的,在休眠模式整个电池保护模块130均不耗电(不考虑漏电流)。另外,在本申请的其他实施例中,当第二时长控制单元172获知第二计时单元171计时的时长大于或等于第二预设时长时,第二时长控制单元172输出二级过吸保护信号以控制第二开关单元140保持关断,具体可以参见前面的实施例,在此不再赘述。
在本实施例中,在本实施例中,第二计时单元171包括第一基准频率发生单元174和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,或者,第二计时单元171包括第二基准频率发生单元178和第二计时子单元173,第三计时单元175包括第三计时子单元177,这些在前面实施例都有详细描述,在此处不再赘述。
在本实施例中,第二预设时长可调,具体可调的方式请参见前面的实施例,在此不再赘述。
应当理解的是,在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已,当然不能以此来限定本申请之权利范围,因此依本申请权利要求所作的等同变化,仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (21)

1.一种应用于电子烟的电池保护芯片,其特征在于,包括电池保护模块和第二开关单元,所述电池保护模块包括电源供电引脚、第二接地引脚、过放电压保护单元、放电过流保护单元、第一基准电压产生单元和逻辑控制单元,其中,所述电源供电引脚、所述第二接地引脚用于对应与电池的两端电连接,所述逻辑控制单元分别与过放电压保护单元、放电过流保护单元电连接,所述第二开关单元的控制端与所述逻辑控制单元电连接,其第一端与所述电源供电引脚或所述第二接地引脚电连接,其第二端用于与发热支路的一端电连接,所述发热支路包括串联的第一开关单元和发热元件;
所述电池保护模块还包括二级过吸保护单元和发热检测引脚,所述二级过吸保护单元分别与所述发热检测引脚和所述逻辑控制单元电连接,所述发热检测引脚用于与第一开关单元和发热元件的连接点电连接或者所述发热检测引脚用于与第一开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于预设的第三参考电压或者小于预设的第四参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开。
2.根据权利要求1所述的电池保护芯片,其特征在于,所述二级过吸保护单元包括过吸比较单元,所述过吸比较单元的一个输入端与发热检测引脚电连接,所述过吸比较单元的另外一个输入端接入第三参考电压或者第四参考电压,所述过吸比较单元的输出端与逻辑控制单元电连接。
3.根据权利要求1所述的电池保护芯片,其特征在于,所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,其中,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元、所述第二开关单元的控制端电连接,所述过吸逻辑单元与所述二级过吸保护单元电连接,所述过吸逻辑单元与所述电池逻辑单元或者所述过放电压保护单元电连接。
4.根据权利要求3所述的电池保护芯片,其特征在于,当所述过吸逻辑单元计时大于或等于第二预设时长时,所述过吸逻辑单元输出休眠信号给所述电池逻辑单元或者输出过放信号给所述过放电压保护单元,所述电池逻辑单元控制所述电池保护芯片进入休眠模式,在休眠模式所述第二开关单元保持断开。
5.根据权利要求4所述的电池保护芯片,其特征在于,在休眠模式所述电池保护模块至少部分单元停止耗电或者在休眠模式所述电池保护模块全部单元停止耗电。
6.根据权利要求1所述的电池保护芯片,其特征在于,所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,其中,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元电连接,所述过吸逻辑单元与所述二级过吸保护单元电连接,所述过吸逻辑单元和所述电池逻辑单元均与所述第二开关单元的控制端电连接以控制所述第二开关单元是否断开。
7.根据权利要求6所述的电池保护芯片,其特征在于,所述逻辑控制单元还包括逻辑门电路,所述逻辑门电路的一个输入端与所述电池逻辑单元电连接,所述逻辑门电路的另一个输入端与所述过吸逻辑单元电连接,所述逻辑门电路的输出端与所述第二开关单元的控制端电连接,当所述逻辑门电路收到任意一个关断所述第二开关单元的信号时所述逻辑门电路控制所述第二开关单元断开,当所述电池逻辑单元和所述过吸逻辑单元均输出导通第二开关单元的信号时所述逻辑门电路控制所述第二开关单元导通。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的电池保护芯片,其特征在于,所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第二计时单元和第二时长控制单元,所述第二计时单元的输入端与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元的输出端与所述第二时长控制单元电连接,所述第二时长控制单元与所述第二开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二计时单元停止计时,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出二级过吸保护信号以控制所述第二开关单元保持断开;或者,
所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元、所述第二开关单元的控制端电连接;所述过吸逻辑单元包括第二计时单元和第二时长控制单元,所述第二计时单元的输入端与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元的输出端与所述第二时长控制单元电连接,所述第二时长控制单元的输出端与所述电池逻辑单元或者所述过放电压保护单元电连接;当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二计时单元停止计时,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出休眠信号给所述电池逻辑单元或者输出过放信号给所述过放电压保护单元,所述电池逻辑单元控制所述电池保护芯片进入休眠模式,在休眠模式所述第二开关单元保持断开。
9.根据权利要求8所述的电池保护芯片,其特征在于,所述第二计时单元包括第一基准频率发生器和第二计时子单元;其中,所述第二计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第二时长控制单元、第一基准频率发生器电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二计时子单元停止计时;或者,
所述第二计时单元包括第二基准频率发生器和第二计时子单元;所述第二基准频率发生器与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时子单元分别与第二时长控制单元、第二基准频率发生器电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二基准频率发生器开始工作,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第二基准频率发生器停止工作。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的电池保护芯片,其特征在于,所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第二计时单元、第二时长控制单元、第三计时单元和第三时长控制单元,所述第二计时单元的输入端、所述第三计时单元的输入端分别与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元与所述第二时长控制单元电连接,所述第三计时单元与所述第三时长控制单元电连接,所述第三时长控制单元与所述第二计时单元电连接,所述第二时长控制单元与所述第二开关单元的控制端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时单元以使第二计时单元停止计时并将计时时长置零,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出二级过吸保护信号以控制所述第二开关单元保持断开;或者,
所述逻辑控制单元包括电池逻辑单元和过吸逻辑单元,所述电池逻辑单元分别与所述过放电压保护单元、所述放电过流保护单元、所述第二开关单元的控制端电连接;所述过吸逻辑单元包括第二计时单元、第二时长控制单元、第三计时单元和第三时长控制单元,所述第二计时单元的输入端、所述第三计时单元的输入端分别与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时单元与所述第二时长控制单元电连接,所述第三计时单元与所述第三时长控制单元电连接,所述第三时长控制单元与所述第二计时单元电连接,所述第二时长控制单元与所述电池逻辑单元或者所述过放电压保护单元电连接;当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时单元以使第二计时单元停止计时并将计时时长置零,当所述第二时长控制单元判断第二计时单元的计时时长大于或等于第二预设时长时,所述第二时长控制单元输出休眠信号给所述电池逻辑单元或者输出过放信号给所述过放电压保护单元,所述电池逻辑单元控制所述电池保护芯片进入休眠模式,在休眠模式所述第二开关单元保持断开。
11.根据权利要求10所述的电池保护芯片,其特征在于,所述第二计时单元包括第一基准频率发生器和第二计时子单元,所述第三计时单元包括第三计时子单元;其中,所述第二计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第二时长控制单元、第一基准频率发生器电连接,所述第三计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第三时长控制单元、第一基准频率发生器,所述第三时长控制单元与所述第二计时子单元电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时子单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时子单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时子单元以使第二计时单元停止计时并将计时时长置零;或者,
所述第二计时单元包括第二基准频率发生器和第二计时子单元,所述第三计时单元包括第三计时子单元;其中,所述第二基准频率发生器与所述二级过吸保护单元电连接,所述第二计时子单元分别与所述第二时长控制单元、第二基准频率发生器电连接,所述第三计时子单元分别与所述二级过吸保护单元、第三时长控制单元、第二基准频率发生器电连接,所述第三时长控制单元分别与所述第二计时子单元、第二基准频率发生器电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第二基准频率发生器开始工作,所述第二计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于第三参考电压或者大于第四参考电压时所述第三计时子单元开始计时,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于第三参考电压或者小于第四参考电压时所述第三计时子单元停止计时,当所述第三时长控制单元判断第三计时子单元的计时时长大于或等于第三预设时长时输出复位信号给所述第二计时子单元和第二基准频率发生器,以将第二计时单元的计时时长置零,且使第二基准频率发生器停止工作;或者,
第三预设时长小于第二预设时长的十分之一。
12.根据权利要求1-7任意一项所述的电池保护芯片,其特征在于,所述第二开关单元包括NMOS管或者PMOS管;或者,
所述第二开关单元包括开关管和衬底控制电路,所述开关管的控制端与所述逻辑控制单元电连接,所述衬底控制电路分别与所述开关管、逻辑控制单元电连接,所述衬底控制电路用于控制所述开关管的衬底的不同偏置状态,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述开关管保持断开,且控制所述开关管的衬底偏置到充电状态。
13.根据权利要求1-7任意一项所述的电池保护芯片,其特征在于,所述电池保护模块还包括充电检测单元,所述充电检测单元分别与所述逻辑控制单元、发热检测引脚电连接,当所述充电检测单元检测到充电信号时所述第二开关单元开启导通。
14.根据权利要求1-7任意一项所述的电池保护芯片,其特征在于,所述第二预设时长可调。
15.根据权利要求14所述的电池保护芯片,其特征在于,所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元,其中,所述第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元包括频率比较器、频率开关单元、第一电流源、频率电容引脚,其中,第一电流源的第一端与电源供电引脚电连接,第一电流源的第二端分别与频率开关单元的第一端、频率比较器的一个输入端、频率电容引脚电连接,频率比较器的另外一个输入端接入预设的第一频率参考电压,频率比较器的输出端与频率开关单元的控制端电连接,频率开关单元的第二端与第二接地引脚电连接,频率电容引脚用于与频率电容电连接,所述第二预设时长用于与频率电容的电容值成比例关系;或者,
所述逻辑控制单元包括过吸逻辑单元,所述过吸逻辑单元包括第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元;其中,第一基准频率发生单元或者第二基准频率发生单元包括频率比较器、频率运算放大器、频率开关单元、第一电流源、第二电流源、频率电容和频率电阻引脚,第一电流源包括第一频率MOS管,第二电流源包括第二频率MOS管;其中,第一频率MOS管的源极、第二频率MOS管的源极均与电源供电引脚电连接,第一频率MOS管的栅极和第二频率MOS管的栅极电连接,共同连接到频率运算放大器的输出端,频率运算放大器的一个输入端接入预设的第二频率参考电压,频率运算放大器的另外一个输入端与第二频率MOS管的漏极电连接,第二频率MOS管的漏极还电连接频率电阻引脚,第一频率MOS管的漏极分别与频率开关单元的第一端、频率比较器的一个输入端、频率电容的第一端电连接,频率比较器的另外一个输入端接入预设的第一频率参考电压,频率比较器的输出端与频率开关单元的控制端电连接,频率开关单元的第二端、频率电容的第二端均与第二接地引脚电连接,频率电阻引脚用于电连接频率电阻,所述第二预设时长用于与频率电阻的阻值成比例关系。
16.一种应用于电子烟的电池组件,其特征在于,包括:
电池;
如权利要求1-15任意一项所述的电池保护芯片,其中,所述电池保护芯片的电源供电端、第二接地端对应与电池两端电连接。
17.一种电子烟,其特征在于,包括雾化组件,所述雾化组件包括系统控制电路和发热元件,所述系统控制电路包括第一开关单元与系统控制模块,所述第一开关单元的控制端与所述系统控制模块电连接,所述第一开关单元与所述发热元件串联以形成发热支路;
还包括如权利要求1-15任意一项所述的电池保护芯片或者如权利要求16所述的电池组件,所述第二开关单元的第二端与雾化组件电连接。
18.根据权利要求17所述的电子烟,其特征在于,所述系统控制模块包括电池端和第一接地端,所述电池端和所述第一接地端用于对应与电池组件的两端电连接,所述第一开关单元为NMOS管或者所述发热元件经由第一开关单元用于与电池端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压大于预设的第三参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开;或者,
所述系统控制模块包括电池端和第一接地端,所述电池端和所述第一接地端用于对应与电池组件的两端电连接,所述第一开关单元为PMOS管或者所述发热元件经由第一开关单元用于与第一接地端电连接,当所述二级过吸保护单元判断所述发热检测引脚的电压小于预设的第四参考电压时,所述逻辑控制单元开始计时,当所述逻辑控制单元计时时长大于或等于第二预设时长时,所述逻辑控制单元控制所述第二开关单元保持断开。
19.根据权利要求17所述的电子烟,其特征在于,所述系统控制模块包括气流检测端和系统控制单元,所述气流检测端用于与气流检测元件电连接,所述气流检测端与所述系统控制单元电连接,所述系统控制单元包括第一计时单元,当所述系统控制单元通过气流检测元件检测气流流动时所述第一计时单元开始计时,且所述系统控制单元驱动第一开关单元工作,当所述系统控制单元通过气流检测元件未检测到气流流动时所述第一计时单元停止计时并置零,且所述系统控制单元停止驱动所述第一开关单元以使其停止工作,当所述第一计时单元计时时长大于或等于第一预设时长时所述系统控制单元停止驱动第一开关单元以使其停止工作,且所述第一预设时长小于第二预设时长。
20.根据权利要求19所述的电子烟,其特征在于,所述第二预设时长与第一预设时长的比值范围为1.1:1-2:1;或者,
所述第一预设时长、所述第二预设时长均可调。
21.根据权利要求17-20任意一项所述的电子烟,其特征在于,所述系统控制模块通过PWM方式或者PFM方式驱动第一开关单元工作,或者所述系统控制模块通过常开启导通方式驱动第一开关单元工作。
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