CN203398771U - 一种用于电子烟的过流过压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种用于电子烟的过流过压保护电路，包括电池、接口、控制单元（200）和充电检测开关单元（66）；控制单元（200）用于根据充电检测开关单元（66）检测到的实际电流流过充电检测开关单元（66）的内阻所产生的第一工作电压计算实际充电电流，控制单元（200）还用于实时检测接口的输入电压，如果输入电压过压或者实际充电电流是否超过预设充电电流阈值，则控制单元（200）控制充电检测开关单元（66）断开。本实用新型的保护电路能够对充电过程中的过流过压进行保护，消除了没有内置充电管理电路的电池杆在非正常充电中存在的安全隐患。

Description

一种用于电子烟的过流过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子烟领域，尤其涉及一种用于电子烟的充放电过程中的过流过压保护电路。

背景技术

目前，市面上的没有内置充电管理电路的可充电的电子香烟电池杆（例如一些微控制器控制的电子烟）都没有充电过程中的过压充电保护和过流充电保护功能。这些可充电的电子香烟电池杆产品完全依赖外部充电器内的电池充电管理芯片来防止充电中的过压和过流。

这种依赖外部产品保护的方法存在以下缺陷：

缺陷一，外部的充电器设定的充电电流的大小不同，如果用大电流对小容量电池进行充电会影响电池的寿命和性能；

缺陷二，如果外部的充电器失效，或失去了限流或限压的功能，那对电池杆内部的电池会造成严重的影响，严重的会导致电池漏液、起火甚至爆炸；

缺陷三，如果用户用错充电器，使用没有内置充电管理功能的充电器对电池杆充电，那将可能导致严重的电池起火、爆炸事故。

因此，没有内置充电管理功能的电子香烟电池杆在非正常充电中存在很大的安全隐患，需要改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述没有内置充电管理电路的电池杆在非正常充电中存在很大的安全隐患的缺陷，提供一种用于电子烟的过流过压保护电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于电子烟的过流过压保护电路，包括电池和至少一接口，还包括控制单元和充电检测开关单元；

所述控制单元分别与所述电池、接口和充电检测开关单元相连接；所述充电检测开关单元与所述电池的一端相连接，所述接口分别连接所述充电检测开关单元和所述电池；

所述充电检测开关单元用于实时检测实际电流流过所述充电检测开关单元的内阻所产生的第一工作电压，并将所述第一工作电压输出至所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述第一工作电压计算实际充电电流并判断所述实际充电电流是否超过预设充电电流阈值，并输出第一充电控制信号至所述充电检测开关单元；

所述控制单元还用于实时检测所述接口的输入电压并判断所述输入电压是否过压，并输出第二充电控制信号至所述充电检测开关单元；所述第一充电控制信号或第二充电控制信号用于控制所述充电检测开关单元断开或使所述充电检测开关单元保持导通状态。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，还包括放电检测开关单元；

所述放电检测开关单元分别连接所述充电检测开关单元和所述接口；

所述放电检测开关单元用于实时检测实际电流流过所述放电检测开关单元的内阻所产生的第二工作电压，并将所述第二工作电压输出至所述控制单元；

所述控制单元还用于根据所述第二工作电压计算实际放电电流并判断所述实际放电电流是否超过预设放电电流阈值，并输出放电控制信号至所述放电检测开关单元；所述放电控制信号用于控制所述放电检测开关单元断开或使所述放电检测开关单元保持导通状态。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述控制单元包括微处理器，所述微处理器的型号为SN8P2711B。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述充电检测开关单元包括第一MOS管；

所述接口包括正极端和负极端，所述正极端连接至所述电池的正极；

所述第一MOS管的漏极分别连接至所述电池的负极和所述微处理器的7号引脚；所述第一MOS管的栅极连接至所述微处理器的8号引脚；所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的源极还连接至所述负极端，

所述第一MOS管的漏极与所述第一MOS管的源极之间的压差为所述第一工作电压；

充电时，所述微处理器的7号引脚接收到所述第一工作电压，所述微处理器根据所述第一工作电压计算所述实际充电电流，若所述实际充电电流超过所述预设充电电流阈值，所述微处理器的8号引脚输出低电平的所述第一充电控制信号至所述第一MOS管的栅极，进而控制所述第一MOS管断开。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述充电检测开关单元还包括第一电阻，所述第一电阻连接至所述第一MOS管的栅极和所述电池的正极之间；

所述第一电阻用于在正常状态下为所述第一MOS管提供偏压。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述放电检测开关单元包括第二MOS管；

所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极连接至所述微处理器的5号引脚；所述第二MOS管的漏极分别连接至所述微处理器的9号引脚和所述负极端；

所述第二MOS管的漏极与所述第二MOS管的源极之间的压差为所述第二工作电压；

充电时，所述第一工作电压为正，所述第二工作电压为负，所述微处理器判断此时电池处于充电状态；

放电时，所述第一工作电压为负，所述第二工作电压为正，所述微处理器判断此时电池处于放电状态，并根据所述第二工作电压计算所述实际放电电流，若所述实际放电电流超过所述预设放电电流阈值，所述微处理器的5号引脚输出低电平的所述第二充电控制信号至所述第二MOS管的栅极，进而控制所述第二MOS管断开。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述放电检测开关单元还包括第二电阻，所述第二电阻连接至所述第二MOS管的栅极和所述第二MOS管的源极之间；

所述第二电阻用于在正常状态下为所述第二MOS管提供偏压。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述过流过压保护电路还包括肖特基二极管和滤波电容，

所述肖特基二极管的阳极连接至所述正极端，所述肖特基二极管的阴极连接至所述微处理器的1号引脚，所述滤波电容的一端连接于所述微处理器的1号引脚，所述滤波电容的另一端接地；

所述微处理器的1号引脚实时检测所述输入电压，所述肖特基二极管用于在正常工作时为所述微处理器提供稳定的供电电压。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述保护电路还包括报警电路；

所述报警电路连接在所述电池和控制单元之间，所述报警电路用于在所述电池处于过流过压情况时进行报警。

在本实用新型所述的用于电子烟的过流过压保护电路中，所述报警电路包括发光二级管，所述发光二极管的阴极连接至所述微处理器的4号引脚，所述发光二极管的阳极连接至所述电池的正极。

实施本实用新型的用于电子烟的过流过压保护电路，具有以下有益效果：充电检测开关单元既能实时检测充电状态时的实际充电电流并输送至控制单元，又能在控制单元判断出实际充电电流过流时，在控制单元的控制下断开电池与外部电路的连接，实现充电中的过流保护，且控制单元还能直接对接口的输入电压进行监控，在输入电压过压时，同样的控制充电检测开关单元断开。本实用新型还包括放电检测开关单元，放电检测开关单元能够对放电过程中的放电电流过大进行保护。因此，本实用新型的保护电路消除了没有内置充电管理电路的电池杆在非正常充电中存在的安全隐患。本实用新型的电流采样并不需要额外的采样电阻，而是直接利用MOS管的导通内阻比较小的特性，直接将MOS管漏极和源极的压将送至控制单元中的微处理器，微处理器根据此压降与MOS管的导通内阻得到流过电路中的电流，再根据此电流与对应的预设阈值的比较结果控制是否断开电池与充电器或者雾化器的电连接。值得注意的是，由于充放电的电流流向相反，所以在充电过程中，微处理器仅能检测到到充电检测开关单元上的正压降，而在放电过程中，微处理器仅能检测到放电检测开关单元上的正压降，如此实现充放电的自动判断，使得整个电路结构更加简单。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型用于电子烟的过流过压保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型用于电子烟的过流过压保护电路的第一实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

为了克服现有技术中没有内置充电管理电路的电池杆在非正常充电中存在的安全隐患的缺陷，本实用新型针对没有内置充电管理电路的电池杆，设计了一种用于电子烟的过流过压保护电路，该保护电路可以在电池杆处于充电状态时，防止电池杆的的充电电压过大和充电电流过大，且，进一步的，该保护电路可以在电池杆处于放电状态时，防止电池杆的放电电流过大。

如图1所示，是本实用新型用于电子烟的过流过压保护电路的结构示意图；

电子烟包括电池和至少一接口，所述过流过压保护电路包括控制单元200和充电检测开关单元66；

所述控制单元200分别与所述电池、接口和充电检测开关单元66相连接；所述充电检测开关单元66与所述电池的一端相连接，所述接口分别连接所述充电检测开关单元66和所述电池；

所述电池用于在所述接口接入雾化器时放电，提供电路中所有元器件的供电电压以及在所述接口接入充电器时充电，此时外接电源提供电路中其他元器件的供电电压；

所述充电检测开关单元66用于实时检测实际电流流过所述充电检测开关单元66的内阻所产生的第一工作电压，并将所述第一工作电压输出至所述控制单元200；

所述控制单元200用于根据所述第一工作电压计算实际充电电流并判断所述实际充电电流是否超过预设充电电流阈值，进而输出第一充电控制信号至所述充电检测开关单元66；

所述控制单元200还用于实时检测所述接口的输入电压并判断所述输入电压是否过压，进而输出第二充电控制信号至所述充电检测开关单元66；所述第一充电控制信号或第二充电控制信号的控制所述充电检测开关单元66断开或使所述充电检测开关单元66保持导通状态。

所述保护电路还包括放电检测开关单元88；

所述放电检测开关单元88分别连接所述充电检测开关单元66和所述接口；

所述放电检测开关单元88用于实时检测实际电流流过所述放电检测开关单元88的内阻所产生的第二工作电压，并将所述第二工作电压输出至所述控制单元200；

所述控制单元200还用于根据所述第二工作电压计算实际放电电流并判断所述实际放电电流是否超过预设放电电流阈值，进而输出放电控制信号至所述放电检测开关单元88；所述放电控制信号控制所述放电检测开关单元88断开或使所述放电检测开关单元88保持导通状态。

所述保护电路还可以包括报警电路，此时，将所述报警电路连接在所述电池和控制单元200之间，用于在所述电池处于过流过压情况时进行报警，可以包括闪灯和鸣笛报警。

如图2所示，图2是本实用新型用于电子烟的过流过压保护电路的第一实施例的电路原理图。

电池杆包括电池和接口，接口包括正极端Vbat+和负极端Vbat-，正极端Vbat+和负极端Vbat-之间设置有电阻R2，正极端Vbat+直接电性连接至电池的正极，且电池的正极输出的电压作为整个电路的供电电压VDD。

上述控制单元200包括微处理器U1，微处理器U1的型号为SN8P2711B。微处理器U1的10号引脚作为整个电路的接地参考信号，微处理器U1的1号引脚连接至肖特基二极管D2的阴极，微处理器U1的1号引脚还通过一滤波电容C1接地，肖特基二极管D2的阳极连接至电池的正极，接收所述供电电压VDD，微处理器U1的2号引脚连接吸烟传感器，微处理器U1的3号引脚电性连接至微处理器U1的9号引脚。

所述微处理器U1的1号引脚实时检测所述输入电压，所述肖特基二极管D2用于在正常工作时为所述微处理器U1提供稳定的供电电压。

微处理器U1的1号引脚7号引脚用于检测充电电流，9号引脚用于检测放电电流，8号引脚用于输出上述第一充电控制信号或第二充电控制信号，5号引脚用于输出上述放电控制信号。

所述充电检测开关单元66包括第一MOS管Q1，所述放电检测开关单元88包括第二MOS管Q2，第一MOS管Q1为N型，型号为AO3400，第二MOS管Q2为N型，型号为AO3400。当然本实用新型的MOS管并不局限于N型MOS管，还可以使用P型，使用P型的MOS管的时候，连接关系可根据本实施例作相应的变换。

所述第一MOS管Q1的漏极分别连接至所述电池的负极和所述微处理器U1的7号引脚；所述第一MOS管Q1的栅极连接至所述微处理器U1的8号引脚，第一MOS管Q1的栅极还通过电阻R4连接至电池正极；所述第一MOS管Q1的源极连接至所述第二MOS管Q2的源极；所述第二MOS管Q2的源极接地；所述第二MOS管Q2的源极还通过电阻R3电性连接至所述第二MOS管Q2的栅极，所述第二MOS管Q2的栅极连接至所述微处理器U1的5号引脚；所述第二MOS管Q2的漏极连接至所述微处理器U1的9号引脚，所述第二MOS管Q2的漏极还电性连接至负极端Vbat-。

电阻R4和R3用于在正常状态下为所述第一MOS管Q1提供偏压。正常状态指除去充电和放电状态。电阻R4连接至电池正极可以控制所述第一MOS管Q1处于导通状态。所述电阻R3连接至地信号，控制第二MOS管Q2处于截止状态。

本实用新型中所涉及到的所有的芯片及其引脚以及MOS管的型号只是一个范例，也可以用可以实现类似功能的产品代替。

值得注意的是，本实施例中对于电压电流的采样都没有采用专门的电压采样电阻或者电流采样电阻：

关于充电过程中的电压的取样，是直接通过微处理器U1的AD引脚获取，即上述的1号引脚。

关于充电或者放电过程中的电流的取样，是利用了MOS管导通时导通内阻不变且阻值较小的特点，直接取样MOS管上的压降。值得注意的是，由于充电和放电的过流判断标准不一样，因此需要判断电池是处于充电还是放电状态，本实用新型通过将控制充电的第一MOS管Q1和控制放电的第二MOS管Q2的源极均接地，第一MOS管Q1的漏极的电性连接至微处理器U1，可以取样第一MOS管Q1的漏极和源极之间的压差，即导通内阻的压降，此压降在充电时为正，在放电时为负，微处理器U1仅能接收到正的压降信号，不能接收负的压降信号，如此可以方便的判断电池处于何种状态，根据取样到的压降以及第一MOS管Q1的导通内阻，即可计算流过第一MOS管Q1的充电电流大小。同样的道理，通过将控制放电的第二MOS管Q2的漏极的电性连接至微处理器U1，可以取样第二MOS管Q2的漏极和源极之间的压差，即导通内阻的压降，此压降在充电时为负，在放电时为正，根据取样到的压降以及第二MOS管Q2的导通内阻，即可计算流过第二MOS管Q2的放电电流大小。

上述第一MOS管Q1的漏极与所述第一MOS管Q1的源极之间的压差为所述第一工作电压；所述第二MOS管Q2的漏极与所述第二MOS管Q2的源极之间的压差为所述第二工作电压；

充电时，所述第一工作电压为正，所述微处理器U1的7号引脚接收到所述第一工作电压，所述第二工作电压为负，所述微处理器U1的9号引脚不能接收到所述第二工作电压，所述微处理器U1判断此时电池处于充电状态，并根据所述第一工作电压计算所述实际充电电流，若所述实际充电电流超过所述预设充电电流阈值，所述微处理器U1的8号引脚输出低电平的所述第一充电控制信号至所述第一MOS管Q1的栅极，进而控制所述第一MOS管Q1断开；

放电时，所述第一工作电压为负，所述微处理器U1的7号引脚不能接收到所述第一工作电压，所述第二工作电压为正，所述微处理器U1的9号引脚接收到所述第二工作电压，所述微处理器U1判断此时电池处于放电状态，并根据所述第二工作电压计算所述实际放电电流，若所述实际放电电流超过所述预设放电电流阈值，所述微处理器U1的5号引脚输出低电平的所述第二充电控制信号至所述第二MOS管Q2的栅极，进而控制所述第二MOS管Q2断开。

本实施例中，由于电池杆充电过程中的充电电流一般为100mA左右，所以本实用新型的充电电流阈值确定为500mA，放电过程中的放电电流一般比较大，为1～2A，放电电流阈值确定为3～5A，本实用新型中优选的3A。

本实施例中还包括了报警电路，具体包括发光二级管D1，所述发光二极管D1的阴极通过电阻R1连接至所述微处理器U1的4号引脚，所述发光二极管D1的阳极连接至所述电池的正极。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型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，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于电子烟的过流过压保护电路，包括电池和至少一接口，其特征在于，还包括控制单元（200）和充电检测开关单元（66）；

所述控制单元（200）分别与所述电池、接口和充电检测开关单元（66）相连接；所述充电检测开关单元（66）与所述电池的一端相连接，所述接口分别连接所述充电检测开关单元（66）和所述电池；

所述充电检测开关单元（66）用于实时检测实际电流流过所述充电检测开关单元（66）的内阻所产生的第一工作电压，并将所述第一工作电压输出至所述控制单元（200）；

所述控制单元（200）用于根据所述第一工作电压计算实际充电电流并判断所述实际充电电流是否超过预设充电电流阈值，并输出第一充电控制信号至所述充电检测开关单元（66）；

所述控制单元（200）还用于实时检测所述接口的输入电压并判断所述输入电压是否过压，并输出第二充电控制信号至所述充电检测开关单元（66）；所述第一充电控制信号或第二充电控制信号用于控制所述充电检测开关单元（66）断开或使所述充电检测开关单元（66）保持导通状态。

2.根据权利要求1所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，还包括放电检测开关单元（88）；

所述放电检测开关单元（88）分别连接所述充电检测开关单元（66）和所述接口；

所述放电检测开关单元（88）用于实时检测实际电流流过所述放电检测开关单元（88）的内阻所产生的第二工作电压，并将所述第二工作电压输出至所述控制单元（200）；

所述控制单元（200）还用于根据所述第二工作电压计算实际放电电流并判断所述实际放电电流是否超过预设放电电流阈值，并输出放电控制信号至所述放电检测开关单元（88）；所述放电控制信号用于控制所述放电检测开关单元（88）断开或使所述放电检测开关单元（88）保持导通状态。

3.根据权利要求2所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述控制单元（200）包括微处理器（U1），所述微处理器（U1）的型号为SN8P2711B。

4.根据权利要求3所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述充电检测开关单元（66）包括第一MOS管（Q1）；

所述接口包括正极端（Vbat+）和负极端（Vbat-），所述正极端（Vbat+）连接至所述电池的正极；

所述第一MOS管（Q1）的漏极分别连接至所述电池的负极和所述微处理器（U1）的7号引脚；所述第一MOS管（Q1）的栅极连接至所述微处理器（U1）的8号引脚；所述第一MOS管（Q1）的源极接地，所述第一MOS管（Q1）的源极还连接至所述负极端（Vbat-），

所述第一MOS管（Q1）的漏极与所述第一MOS管（Q1）的源极之间的压差为所述第一工作电压。

5.根据权利要求4所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述充电检测开关单元（66）还包括第一电阻（R4），所述第一电阻（R4）连接至所述第一MOS管（Q1）的栅极和所述电池的正极之间；

所述第一电阻（R4）用于在正常状态下为所述第一MOS管（Q1）提供偏压。

6.根据权利要求4所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述放电检测开关单元（88）包括第二MOS管（Q2）；

所述第二MOS管（Q2）的源极接地，所述第二MOS管（Q2）的栅极连接至所述微处理器（U1）的5号引脚；所述第二MOS管（Q2）的漏极分别连接至所述微处理器（U1）的9号引脚和所述负极端（Vbat-）；

所述第二MOS管（Q2）的漏极与所述第二MOS管（Q2）的源极之间的压差为所述第二工作电压。

7.根据权利要求6所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述放电检测开关单元（88）还包括第二电阻（R3），所述第二电阻（R3）连接至所述第二MOS管（Q2）的栅极和所述第二MOS管（Q2）的源极之间；

所述第二电阻（R3）用于在正常状态下为所述第二MOS管（Q2）提供偏压。

8.根据权利要求3所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述过流过压保护电路还包括肖特基二极管（D2）和滤波电容（C），

所述肖特基二极管（D2）的阳极连接至所述正极端（Vbat+），所述肖特基二极管（D2）的阴极连接至所述微处理器（U1）的1号引脚，所述滤波电容（C）的一端连接于所述微处理器（U1）的1号引脚，所述滤波电容（C）的另一端接地；

所述微处理器（U1）的1号引脚实时检测所述输入电压，所述肖特基二极管（D2）用于在正常工作时为所述微处理器（U1）提供稳定的供电电压。

9.根据权利要求4-8任一所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括报警电路；

所述报警电路连接在所述电池和控制单元（200）之间，所述报警电路用于在所述电池处于过流过压情况时进行报警。

10.根据权利要求9所述的用于电子烟的过流过压保护电路，其特征在于，所述报警电路包括发光二级管（D1），所述发光二极管（D1）的阴极连接至所述微处理器（U1）的4号引脚，所述发光二极管（D1）的阳极连接至所述电池的正极。

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