CN206382167U - 一种微孔雾化器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微孔雾化器控制电路，该控制电路，包括微控制器、电源及电源信号检测模块、一级升压模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块，其中，所述微控制器作为控制核心，电源及电源信号检测模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块均连接于微控制器。本实用新型所实现的微孔雾化器的控制电路，可以在微孔雾化器工作的过程中保证驱动电压的稳定性和一致性，让不同供电电源下的微孔雾化器拥有相同的驱动电压，使得谐振状态下的微孔雾化器拥有一致的喷雾效果。

Description

一种微孔雾化器控制电路

技术领域

本实用新型属于雾化器技术领域，特别涉及一种微孔雾化器的控制电路。

背景技术

雾化器应用于人们日常生活的各个领域，如家庭、医疗、环保等等，其中用于空气增湿、美容补水的雾化器为人们日常生活所常用。

近年来，由于生活水平的提升，美容保健类电子产品如脸部加湿器、办公室袖珍雾化器(如常见的玫瑰形状雾化器)、卧室香薰机、车载空气加湿器、蓝牙音箱雾化器等得到越来越多消费者的青睐。上述产品均带有微孔雾化功能，微孔雾化器体积小节省空间、造型多样、价格低廉、供电要求低、功耗低。目前市面上的微孔雾化器有两种供电模式：一种采用USB接口进行5V供电；一种内带电池和电源管理电路。

上述两种供电形式，现多数采用三脚电感进行升压的方式，如专利申请201420065559.8，该电路直接通过电感进行升压，由于三脚电感升压比固定，当三脚电感自身磁芯参数不一致或者输入电压不同，若5V供电，有的为4.8V、有的为5V，经过三脚电感后最终到达雾化片两端的电压会有所差异，导致每一台雾化器的雾量不一致；采用锂电池直接进行供电的场合，随着耗电量的增加，电池电压由充满的4.2V会逐步下降，导致同一台雾化器在谐振点工作时喷雾量不一致的现象。在部分应用场合，使用者用于雾化的液体的雾化量有严格的要求，市场需要一种新的电路，来满足对不同电压下微孔雾化器喷雾状态的一致性。

同时，人们需要经常使用的是供电状态指示电路。供电状态的指示电路可包含VDD电压的状态，如电压被拉低；可包含雾化电流的状态，如过流；可包含电池电量的显示等。在部分产品中，存在模具的体积较小、芯片的IO引脚不够使用、不愿增加成本在模具表面打孔或做减薄透光处理等限制因素，导致在设计产品电路的过程中，供电状态的指示电路常被省略。

实用新型内容

基于此，因此本实用新型的首要目地是提供一种微孔雾化器控制电路，该电路能够不增加LED指示电路、不用增加芯片的太多的芯片引脚或不需要额外增加引脚、不需要在模具表面做特殊处理，同样能完成供电状态的指示。

本实用新型的另一个目地在于提供一种微孔雾化器控制电路，该电路在保证产品的安全性的情况下，具有体积小、低成本的特点，同时工作状态的可监视性将大幅度的提升、也优化了用户体验。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种微孔雾化器控制电路，包括微控制器、电源及电源信号检测模块、一级升压模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块，其中，所述微控制器作为控制核心，电源及电源信号检测模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块均连接于微控制器，

所述微控制器支持ADC信号的测量，负责进行辅助电池充电管理、检测电源模块的电压情况、二级升压与雾化控制、雾化工作状态信号的检测；

电源及电源信号检测模块，负责为整机进行供电，同时也给微控制器提供电源状态，为供电状态的指示提供可能，反馈外部供电电压给微控制器；

所述一级升压模块，接于电源及电源信号检测模块，将供电电压升压至18～20V；一级升压模块连接二级升压模块，将一级升压的结果作为二级升压的初级电压；

所述二级升压模块，连接于一级升压模块后，将一级升压的结果进行二次升压并驱动雾化片；微控制器连接二级升压，对二级升压提供控制信号；

所述雾化驱动指示模块，当处于供电状态指示工作过程，微孔雾化片按照一定的规律进行喷雾，指示相关的供电状态；雾化驱动指示模块连接雾化信号检测模块，为雾化信号检测模块提供电流或电压信号，用于评估雾化驱动是否过流、存在安全隐患；

所述雾化信号监测模块，用于反馈雾化状态给微控制器；雾化信号检测模块连接微控制器，将雾化器的工作状态反馈给微控制器，微控制器根据该信号评估雾化状态是否正常。

由此，该控制电路在微孔雾化器工作的过程中保证驱动电压的稳定性和一致性，让不同供电电源下(通常电压范围为[3.3V～5.5V])的微孔雾化器拥有相同的驱动电压，使得谐振状态下的微孔雾化器拥有一致的喷雾效果。

所述控制电路，进一步包括有开关信号模块，所述开关信号模块接于微控制器，用于输出整机工作功能的选择。

所述控制电路，进一步包括有电池充电管理模块，所述电池充电管理模块，在电源采用电池供电的电路中，可接外部电源对电池进行充电；电池充电管理模块连接微控制器，让微控制器能获得充电过程的相关信息同时微控制器可协助进行电池充电控制；电池充电管理连接电源及电源信号监视模块，当有充电信号接入时，可对电池进行充电控制。

所述电源及电源信号检测模块包括电源模块及电源信号检测模块，其中电源模块为微控制器、一级升压模块供电，通常供电范围为[3.3V,5.5V]。若电路采用外部USB供电，则供电电压为5V；若电路采用锂电池供电，则供电电压为4.2V～3.3V。同时电源信号检测模块为微控制器提供电压信息，电压信息范围∈[3mV,微控制器供电电压]，用于判断电源电压是否在正常的范围。

所述一级升压模块持续将电源及电源信号检测模块中电源模块提供的电压进行升压，升压至18V～20V，并保持恒压输出。当一级升压模块输出的电压确定时，则一级升压模块将持续进行升压，保证恒压输出，如确输出电压为19V，则一级升压模块将持续、自动将电源电压(∈[3.3V,5.5V])升压到稳定的19V，无论USB供电是4.9V或者5.1V等，无论电池供电是4.2V或者是3.8V等。

具体地说，通过USB供电时，USB为信号输入接口，MC34063是一级升压电路的电源芯片，R1、R2是升压限流电阻，接于MC34063与USB为信号输入接口之间；MC34063内部达林顿管集电极接有输入电阻R3，同时，还接有一级升压电感L1，一级升压电感L1后接有一级升压整流二极管D1，防止电压倒灌；升压反馈电阻R5、R6并联接于MC34063，其中，R6接有反馈信号滤波电容C10；C9是升压转换频率匹配电容接于MC34063，C4是二级升压电路的输入滤波电容，接于一级升压整流二极管D1和二级电压升压电感L2之间，用于平滑一级升压输出的电压；二级电压升压电感L2和是二级升压开关NMOS Q1构成二级升压模块，进行二级升压，R7、R8接于NMOS Q1，是NMOS G极的偏置电阻，微控制器的PWM口连接R7为开关NMOS提供谐振开关信号(如，110KHz)；二级升压后的电压经过C6、C13电容提供给微孔雾化片Y1，雾化片正常起振，开始喷雾。

进一步，采样电阻R9用于采集微孔雾化器振荡过程的信号，用于做过流的依据，R11、C13、R10、C12将R9采集到的信号进行二阶RC滤波，对信号进行平滑，增加测量的稳定性和精确度，保障雾化信号监测的精准度，平滑后的信号连接微控制器的IDET引脚供微控制器进行信号的测量。

进一步，微控制器MCU1接有电源滤波电容C11，C11同时也是USB信号采样的滤波电容，通过VDD，微控制器MCU1可以采用内部ADC反测的方式进行VDD信号的准确测量。

微控制器MCU1还接有R12、KEY，R12、KEY是开关信号模块，电阻R12用于抵制来自地线端的干扰，KEY按键提供开关控制信号给微控制器，微控制器根据该信号进行雾化驱动的相关控制。

进一步，C2、C3是信号滤波电容，接于信号输入端，用于增强输入电压的稳定性，降低纹波。

进一步，MC34063芯片电源端接有C7、C8滤波电容，用于去除输入电源信号的毛刺。

本实用新型所实现的微孔雾化器的控制电路，可以在微孔雾化器工作的过程中保证驱动电压的稳定性和一致性，让不同供电电源下(通常电压范围为[3.3V～5.5V])的微孔雾化器拥有相同的驱动电压，使得谐振状态下的微孔雾化器拥有一致的喷雾效果。

且可以在芯片控制引脚紧缺、模具有限制、成本要求严格的情况下，不通过LED，而通过雾化片进行状态的指示，提升了小体积、低成本产品的安全性和工作状态的可监视性。

附图说明

图1是本实用新型所实施的结构示意图。

图2是本实用新型所实施的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1所示，本实用新型所实现的微孔雾化器控制电路，包括微控制器、电源及电源信号检测模块、一级升压模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块，其中，所述微控制器作为控制核心，电源及电源信号检测模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块均连接于微控制器。

所述微控制器支持ADC信号的测量，负责进行辅助电池充电管理、检测电源模块的电压情况、二级升压与雾化控制、雾化工作状态信号的检测。

电源及电源信号检测模块，负责为整机进行供电，同时也给微控制器提供电源状态，为供电状态的指示提供可能，反馈外部供电电压给微控制器。

所述一级升压模块，接于电源及电源信号检测模块，将供电电压升压至18～20V；一级升压模块连接二级升压模块，将一级升压的结果作为二级升压的初级电压。

所述二级升压模块，连接于一级升压模块后，将一级升压的结果进行二次升压并驱动雾化片；微控制器连接二级升压，对二级升压提供控制信号。

所述雾化驱动指示模块，当处于供电状态指示工作过程，微孔雾化片按照一定的规律进行喷雾，指示相关的供电状态；雾化驱动指示模块连接雾化信号检测模块，为雾化信号检测模块提供电流或电压信号，用于评估雾化驱动是否过流、存在安全隐患。

所述雾化信号监测模块，用于反馈雾化状态给微控制器；雾化信号检测模块连接微控制器，将雾化器的工作状态反馈给微控制器，微控制器根据该信号评估雾化状态是否正常。

由此，该控制电路在微孔雾化器工作的过程中保证驱动电压的稳定性和一致性，让不同供电电源下(通常电压范围为[3.3V～5.5V])的微孔雾化器拥有相同的驱动电压，使得谐振状态下的微孔雾化器拥有一致的喷雾效果。

所述控制电路，还包括有开关信号模块，所述开关信号模块接于微控制器，用于输出整机工作功能的选择。

所述控制电路，还包括有电池充电管理模块，所述电池充电管理模块，在电源采用电池供电的电路中，可接外部电源对电池进行充电；电池充电管理模块连接微控制器，让微控制器能获得充电过程的相关信息同时微控制器可协助进行电池充电控制；电池充电管理连接电源及电源信号监视模块，当有充电信号接入时，可对电池进行充电控制。

其中，电源及电源信号检测模块包括电源模块及电源信号检测模块，其中电源模块为微控制器、一级升压模块供电，通常供电范围为[3.3V,5.5V]。若电路采用外部USB供电，则供电电压为5V；若电路采用锂电池供电，则供电电压为4.2V～3.3V。同时电源信号检测模块为微控制器提供电压信息，电压信息范围∈[3mV,微控制器供电电压]，用于判断电源电压是否在正常的范围。

一级升压模块持续将电源及电源信号检测模块中电源模块提供的电压进行升压，升压至18V～20V，并保持恒压输出。当一级升压模块输出的电压确定时，则一级升压模块将持续进行升压，保证恒压输出，如确输出电压为19V，则一级升压模块将持续、自动将电源电压(∈[3.3V,5.5V])升压到稳定的19V，无论USB供电是4.9V或者5.1V等，无论电池供电是4.2V或者是3.8V等。

开关信号模块的信号可由按键或霍尔开关等形式产生。若检测到开启信号，则先判断电源电压是否在正常的范围：若为电池供电，当电池电压低于3.3V，雾化功能不启动；若为USB供电，当USB供电电压小于设定的阀值时，如4.7V或4.3V等，或者USB供电电压超过设定的阀值，如5.5V等，雾化功能不启动。若检测到关闭信号，则关闭雾化功能。

参见图2所示，以110KHz USB供电的微孔雾化器电路为例，Micro-USB是5V USB信号输入接口，C2、C3是5V USB信号滤波电容，用于增强输入电压的稳定性，降低纹波。MC34063是一级升压电路的电源芯片，R1、R2是升压限流电阻，两者的等效电阻(Rsc)与电流的关系如下：

C7、C8是MC34063芯片电源端的滤波电容，用于去除输入电源信号的毛刺，R3是MC34063内部达林顿管集电极输入电阻，L1是一级升压电感，D1是一级升压整流二极管，防止电压倒灌，R5、R6是升压反馈电阻，C10是反馈信号滤波电容，一级升压20V为V1，则V1与R5、R6的关系如下公式：

C9是升压转换频率匹配电容，C4是二级升压电路的输入滤波电容，用于平滑一级升压输出的电压，L2是二级电压升压电感，Q1是二级升压开关NMOS，R7、R8是NMOS G极的偏置电阻，微控制器的PWM口连接R7为开关NMOS提供110KHz开关信号。二级升压后的电压经过C6、C13电容提供给微孔雾化片Y1，雾化片正常起振，开始喷雾。采样电阻R9用于采集微孔雾化器振荡过程的信号，用于做过流的依据，R11、C13、R10、C12将R9上采集到的信号进行二阶RC滤波，对信号进行平滑，增加测量的稳定性和精确度，保障雾化信号监测的精准度，平滑后的信号连接微控制器的IDET引脚供微控制器进行信号的测量。

C11是微控制器MCU1的电源滤波电容，同时也是USB 5V信号采样的滤波电容，通过VDD，微控制器MCU1可以采用内部ADC反测的方式进行VDD信号的准确测量。R12、KEY是开关信号模块，电阻R12用于抵制来自地线端的干扰，KEY按键提供开关控制信号给微控制器，微控制器根据该信号进行雾化驱动的相关控制。

工作时，首先，电路接入USB 5V信号，5V信号给MCU供电，同时也作为MC34063升压的输入电压，MC34063开始升压，持续输出20V。

然后，微控制器检测开关信号，当检测按键KEY单击按下，则启动雾化，PWM引脚输出110KHz驱动信号，二级升压电路开始工作并为微孔雾化片提供大于等于雾化片驱动电压Vpp的电压信号，微孔雾化片开始喷雾。

其次，在喷雾的过程中，微控制器CSU8RP3115B通过电源引脚反测内部参考电压测量USB 5V信号，若USB 5V电压小于4.8V又大于4.5V，或者USB 5V电压大于5.2V又小于5.4V，微控制器控制喷雾2s，停1s，通过控制喷雾有规律的变化提示用户设备处于临界状态，提示用户当前USB 5V信号不稳定，若使用者已收到提示并希望微控制器继续正常工作，则双击按键KEY，微控制器检测到双击后，微控制器恢复持续喷雾状态。

再之，在喷雾的过程中，若微控制器检测到USB 5V信号小于4.5V、或大于5.4V、或雾化状态信号Idet超过限定的阀值，则直接对喷雾功能进行关闭处理，保障整机的安全，等下次检测到开关信号再重新开启喷雾，依此循环。

本实用新型所实现的电路，可以让微孔雾化器在不同电池电压下或不同的USB供电状态下保证驱动电压的稳定性，让每一台微孔雾化器的雾化状态更加一致；能够在不增加灯控的条件下对雾化器的供电状态进行指示，有效降低成产成本并提升了微孔雾化器工作的安全性，使得使用者可以及早发现并遏制电路中存在的安全隐患，对于带电池的产品，使用者还能通过非指示灯的方式了解到电池电量，增加了小结构或特殊表面材料的微孔雾化器的功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微孔雾化器控制电路，其特征在于该控制电路包括微控制器、电源及电源信号检测模块、一级升压模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块，其中，所述微控制器作为控制核心，电源及电源信号检测模块、二级升压模块、雾化驱动指示模块及雾化信号监测模块均连接于微控制器，

所述微控制器支持ADC信号的测量，负责进行辅助电池充电管理、检测电源模块的电压情况、二级升压与雾化控制、雾化工作状态信号的检测；

电源及电源信号检测模块，负责为整机进行供电，同时也给微控制器提供电源状态，为供电状态的指示提供可能，反馈外部供电电压给微控制器；

所述一级升压模块，接于电源及电源信号检测模块，将供电电压升压；一级升压模块连接二级升压模块，将一级升压的结果作为二级升压的初级电压；

所述二级升压模块，连接于一级升压模块后，将一级升压的结果进行二次升压并驱动雾化片；微控制器连接二级升压，对二级升压提供控制信号；

所述雾化驱动指示模块，当处于供电状态指示工作过程，微孔雾化片按照一定的规律进行喷雾，指示相关的供电状态；雾化驱动指示模块连接雾化信号检测模块，为雾化信号检测模块提供电流或电压信号，用于评估雾化驱动是否过流、存在安全隐患；

所述雾化信号监测模块，用于反馈雾化状态给微控制器；雾化信号检测模块连接微控制器，将雾化器的工作状态反馈给微控制器，微控制器根据该信号评估雾化状态是否正常。

2.如权利要求1所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于所述控制电路，进一步包括有开关信号模块，所述开关信号模块接于微控制器。

3.如权利要求1所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于所述控制电路，进一步包括有电池充电管理模块，所述电池充电管理模块，接外部电源对电池进行充电；电池充电管理模块连接微控制器，电池充电管理连接电源及电源信号监视模块。

4.如权利要求1所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于通过USB供电时，USB为信号输入接口，MC34063是一级升压电路的电源芯片，R1、R2是升压限流电阻，接于MC34063与USB为信号输入接口之间；MC34063内部达林顿管集电极接有输入电阻R3，同时，还接有一级升压电感L1，一级升压电感L1后接有一级升压整流二极管D1，防止电压倒灌；升压反馈电阻R5、R6并联接于MC34063，其中，R6接有反馈信号滤波电容C10；C9是升压转换频率匹配电容接于MC34063，C4是二级升压电路的输入滤波电容，接于一级升压整流二极管D1和二级电压升压电感L2之间，用于平滑一级升压输出的电压；二级电压升压电感L2和是二级升压开关NMOSQ1构成二级升压模块，进行二级升压，R7、R8接于NMOS Q1，是NMOS G极的偏置电阻，微控制器的PWM口连接R7为开关NMOS提供110KHz开关信号；二级升压后的电压经过C6、C13电容提供给微孔雾化片Y1。

5.如权利要求4所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于采样电阻R9用于采集微孔雾化器振荡过程的信号，R11、C13、R10、C12将R9采集到的信号进行二阶RC滤波，对信号进行平滑，平滑后的信号连接微控制器的IDET引脚。

6.如权利要求4所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于微控制器MCU1接有电源滤波电容C11，C11同时也是USB信号采样的滤波电容；微控制器MCU1还接有R12、KEY，R12、KEY是开关信号模块，电阻R12用于抵制来自地线端的干扰，KEY按键提供开关控制信号给微控制器。

7.如权利要求4所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于C2、C3是信号滤波电容，接于信号输入端。

8.如权利要求4所述的微孔雾化器控制电路，其特征在于MC34063芯片电源端接有C7、C8滤波电容。