CN208176002U - 一种电子加热控制系统及其电子加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电子加热控制系统及其电子加热装置；其中，电子加热控制系统，包括电源控制模块、电流检测模块以及电压检测模块；电源控制模块的输入端与能量源相连接，电源控制模块的输出端与电流检测模块的输入端电连接，电源控制模块的使能端外接控制信号；电流检测模块的输出端与电压检测模块的输入端电连接；电流检测模块的输出端还与发热件电连接。本实用新型在采用陶瓷发热管的发热件采用差分放大电路，实现电流检测，达到恒温效果，陶瓷发热管为圆筒式，更适应于市面上的普通香烟；分段式烘烤，使得加热效果更好。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子烟加热领域，更具体地说是指一种电子加热控制系统及电子加热装置。
背景技术
低温不燃烧烤烟具，即电子加热装置是一种新型的香烟吸食器具，因工作的温度远远小于香烟直接燃烧的温度，而受到大众的欢迎。
现有的低温不燃烧烤烟具的加热有以下几种方式：1、采用中间插入式发热杆，只能是单段发热，且烟弹为特制形状，发热效果不佳、且不便于市面上的普通香烟的插入；2、采用整体发热管，发热效果不佳，不能恒温控制；3、采用铜管绕线方式发热，不方便组装、且生产难度大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电子加热控制系统及其电子加热装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电子加热控制系统，包括电源控制模块、电流检测模块以及电压检测模块；所述电源控制模块的输入端与能量源相连接，所述电源控制模块的输出端与所述电流检测模块的输入端电连接，所述电源控制模块的使能端外接控制信号；所述电流检测模块的输出端与所述电压检测模块的输入端电连接；所述电流检测模块的输出端还与发热件电连接。
其进一步技术方案为：所述电源控制模块包括驱动芯片Q1和开关管Q2；所述电源控制模块通过驱动芯片Q1的输入端与能量源BT+电连接；所述电源控制模块通过驱动芯片Q1的输出端与所述电流检测模块的输入端电连接；所述驱动芯片Q1的控制端与开关管Q2的输入端电连接，所述开关管Q2的使能端连接外界控制信号，所述开关管Q2的输出端接地。
其进一步技术方案为：所述驱动芯片Q1的控制端与开关管Q2的输入端之间还设有第一限流电阻R6；所述开关管Q2的输入端及第一限流电阻R6的之间的连接点与所述驱动芯片Q1的输入端之间并联设有上拉电阻R3。
其进一步技术方案为：所述驱动芯片Q1的控制端及第一限流电阻R6的之间的连接点通过一延时电容C5接地。
其进一步技术方案为：所述电流检测模块包括差分放大器U2、电流采样电阻R1以及第三限流电阻R11；所述电流检测模块通过电流采样电阻R1的一端与驱动芯片Q1的输出端电连接，所述电流检测模块通过电流采样电阻R1的另一端与所述电压检测模块的输入端电连接；所述差分放大器U2的两个电流采样管脚分别并联连接在所述电流采样电阻R1的两端，所述差分放大器U2的输出端通过第三限流电阻R11输出电压信号；所述第三限流电阻R11的输出端通过滤波电容C7接地。
其进一步技术方案为：所述电压检测模块包括第一分压电阻R5和第二分压电阻R7；所述电压检测模块通过所述第一分压电阻R5的一端与所述电流采样电阻R1电连接；所述第一分压电阻R5的另一端与第二分压电阻R7的一端电连接，所述第二分压电阻R7的另一端接地；所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7之间的连接点为电压检测点。
其进一步技术方案为：所述第一分压电阻R5的一端与所述电流采样电阻R1的连接点通过一放电电阻R4接地。
一种电子加热装置，包括上述的所述电子加热控制系统、发热件以及陶瓷发热管，所述发热件设置在陶瓷发热管上，所述电子加热系统与所述发热件电连接。
其进一步技术方案为：至少包含两组电子加热控制系统；相应地，所述发热件包括至少两个发热单体，且所述发热单体的数量与电子加热控制系统的数量相一致。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：在采用陶瓷发热管的发热件采用差分放大电路，实现电流检测，达到恒温效果，陶瓷发热管为圆筒式，更适应于市面上的普通香烟；分段式烘烤，使得加热效果更好；当发热件有多组，则可以间隔设置在陶瓷发热管上，通过控制系统对发热件并模拟香烟燃烧状态依次独立加热，进而达到恒温效果。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
图1为一种电子加热控制系统的电路方框图；
图2为电子加热控制系统的电路原理图；
图3为控制单元的电路原理图；
图4为陶瓷发热管的发热示意图；
图5为陶瓷发热管表面金属化合物涂层的RTC曲线图。
具体实施方式
为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1到图5所示的具体实施例，本实用新型公开了一种电子加热控制系统及其电子加热装置；其中，如图1到图3所示，一种电子加热控制系统，包括电源控制模块100、电流检测模块200以及电压检测模块300；电源控制模块100的输入端与能量源BT+相连接，电源控制模块100的输出端与电流检测模块200的输入端电连接，所述电源控制模块100的使能端外接控制信号；电流检测模块200的输出端与电压检测模块300的输入端电连接；电流检测模块200的输出端还与发热件400电连接；其中，电源控制模块100的使能端外接的控制信号HOT_1由控制单元的一控制芯片U4提供。
其中，具体地，如图2所示，电源控制模块100包括驱动芯片Q1和开关管Q2；开关管Q2在控制信号HOT_1的控制作用下，呈导通或关断两种状态，开关管Q2进而控制驱动芯片Q1对发热件400的实现加热或不加热。
电源控制模块100通过驱动芯片Q1的输入端与能量源BT+电连接；电源控制模块100通过驱动芯片Q1的输出端与电流检测模块200的输入端电连接；驱动芯片Q1的控制端与开关管Q2的输入端电连接，开关管Q2的使能端连接外界控制信号HOT_1，开关管Q2的输出端接地。其中，驱动芯片Q1的输入端作为电源控制模块100的输入端，也即能量源BT+输入端；开关管Q2的使能端作为电源控制模块100的控制端，输入控制信号HOT_1；驱动芯片Q1的输出端作为电源控制模块100的输出端。
在本实施例中，能量源BT+为二次充电电池，如高聚合能充电电池、锂电池、镍氢电池、石墨烯电池等。
上述开关管Q2可以为三极管、MOS管、可控硅三端开关管等，在本实施例中为PNP三极管。
上述驱动芯片Q1为P-MOS管，根据P-MOS管的特性，当栅极-源极之间的电压Vgs小于一定的值时，P-M0S管就会导通；反之会截止。
其中，驱动芯片Q1的控制端(栅极，G极)与开关管Q2的输入端(集电极，C极)之间还设有第一限流电阻R6；开关管Q2的输入端(集电极，C极)及第一限流电阻R6的之间的连接点与驱动芯片Q1的输入端(源极，S极)之间并联设有上拉电阻R3；其中，上拉电阻R3起到稳定驱动芯片Q1的控制端为高电平作用，而第一限流电阻R6对开关管Q2导通时所经过的电流进行限流，避免因电流过高而损坏开关管Q2和/或驱动芯片Q1。当然，上述驱动芯片Q1在其他实施例中也可以是N-MOS管。
进一步地，驱动芯片Q1的控制端及第一限流电阻R6的之间的连接点通过一延时电容C5接地，该延时电容C5可以在开关管Q2关断瞬间起到延时放电的作用，释放电路中的寄生电压。
其中，驱动芯片Q1与开关管Q2的工作原理：
当控制信号HOT_1输出低电平，开关管Q2不导通，驱动芯片Q1的控制端(栅极，G极)为高电平，即驱动芯片Q1的输入端(源极，S极)与输出端(漏极，D极)间不导通，此时驱动芯片Q1停止工作，驱动芯片Q1不向发热件400提供工作电流，发热件400也不发热；当HOT_1为高电平，开关元件Q2导通，驱动芯片Q1的控制端为低电平，即驱动芯片Q1的输入端(源极，S极)与输出端(漏极，D极)导通，驱动芯片Q1向发热件400提供工作电流，使其发热工作。
如图2所示，电流检测模块200包括差分放大器U2、电流采样电阻R1以及第三限流电阻R11；电流检测模块200通过电流采样电阻R1的一端与驱动芯片Q1的输出端电连接，电流检测模块200通过电流采样电阻R1的另一端与电压检测模块300的输入端电连接，且连接点F1+外接发热件400；差分放大器U2的两个电流采样管脚分别并联连接在电流采样电阻R1的两端，差分放大器U2的输出端通过第三限流电阻R11输出电压信号；第三限流电阻R11的输出端通过滤波电容C7接地。其中，滤波电容C7起到抗干扰作用。
鉴于发热件400通过F1+连接点连接在电流采样电阻R1的电流输出端，差分放大器U2的两个电流采样管脚则利用并联连接在电流采样电阻R1的两端来采集流过发热件400的电压，再通过差分放大器U2、第三限流电阻R11的限流以及滤波电容C7抗干扰作用后，由驱动芯片Q1的电压输出端199_AD1输出反馈电压至控制芯片U4处理，再由控制芯片U4输出控制信号HOT_1至开关元件Q2。
如图2所示，电压检测模块300包括第一分压电阻R5和第二分压电阻R7；电压检测模块通过第一分压电阻R5的一端与所述电流采样电阻R1电连接；第一分压电阻R5的另一端与第二分压电阻R7的一端电连接，第二分压电阻R7的另一端接地；第一分压电阻R5和第二分压电阻R7之间的连接点为电压检测点。其中，第一分压电阻R5和第二分压电阻R7主要是为电压检测提供检测电压，同时在发热件400两端电压过高时，降低其两端的电压。
进一步地，第一分压电阻R5的一端与电流采样电阻R1的连接点通过一放电电阻R4接地。该放电电阻R4用于在电路断电后释放电路中的寄生电流，去除线路中的电容效应。
具体地，本实用新型还公开了一种电子加热装置，包括上述的电子加热控制系统、发热件400以及陶瓷发热管30，发热件400设置在陶瓷发热管30上，优选缠绕方式设置在陶瓷发热管30上，如图4所示，电子加热系统与发热件400电连接；其中，陶瓷发热管30表面涂覆由金属化合物涂层，可以是氧化铝、氧化锆、氮化铝等金属化合物涂层，优选氧化铝；金属化合物涂层的厚度为20nm-100nm。
进一步地，上述电子加热装置至少包含三组电子加热控制系统，每一个发热件400包括至少三套发热单体，且每组电子加热控制系统对应一发热单体，即发热单体的数量与电子加热控制系统的数量相一致。
如图4所示，在本实施例中，电子加热装置包括三组电子加热控制系统，其陶瓷发热管30为中空圆筒状结构；发热件400选用镍铬材质的发热丝，发热件400分三段独立缠绕在陶瓷发热管30表面，且各自形成独立的三个发热单体(11，12，13)，三个发热单体(11，12，13)各自对应三个控制端(21，22，23)以及共用一个公共端20，三个控制端(21，22，23)分别与三个电子加热控制系统形成电连接，公共端20则与三个电子加热控制系统的公共端电连接，三个发热单体(11，12，13)通过三个控制端(21，22，23)受控于各自对应的电子加热控制系统。其中，发热件400则包含三个发热单体(11，12，13)，分别对应为第一发热单体11、第二发热单体12、第三发热单体13；相应地，三个控制端(21，22，23)分别为第一发热单体控制端21、第二发热单体控制端22、第三发热单体控制端23。三个发热单体(11，12，13)在陶瓷发热管30表面的缠绕长度可以相同，也可以不相同；三个发热单体(11，12，13)各自对应的阻值可以相同，也可以是不相同，根据需要而定。
使用时，香烟或烟草则置于陶瓷发热管30的中空腔内，根据香烟或烟草在陶瓷发热管30中空内的填塞高度，三个电子加热控制系统分别控制三个发热单体(11，12，13)独立加热或合并加热等，以确保达到节能并为使用者提供优质的味觉感。
其中，发热单体的工作及检测原理如下(以第一发热单体11为例进行说明)：
首先，能量经过电流采样电阻R1、第一发热单体11后，经过差分放大器U2检测到电流采样电阻R1两端的电压；
其次，根据I＝U/R，计算出经过第一发热单体11上的电流；
再其次，根据电压检测模块300获得检测电压，由R＝U/I计算出第一发热单体11的电阻；
最后，根据第一发热单体11对应陶瓷发热管30位置处的金属化合物上涂层，再结合的RTC曲线，得出第一发热单体11对应当前陶瓷发热管段的温度。
其中，第二发热单体12、第三发热单体13的温度检测原理同第一发热单体11。
该电子加热装置通过上述三个发热单体检测出对应的陶瓷发热管上的温度数据，通过控制各发热单体的能量输出口，实现恒温、分段递进加热模式的智能控制。
其中，陶瓷发热管RTC曲线原理：
陶瓷发热管30表面的金属化合物涂层在发热件400的加热作用下，金属化合物涂层的阻值会随温度的变化而变化，且温度与阻值成正比关系，当计算出金属化合物涂层的阻值，即可算出此时发热温度。
如图5所示，陶瓷发热管30表面的金属化合物涂层的RTC曲线图，横坐标X轴为温度，纵坐标Y轴为阻值，根据温度与阻值成正比关系曲线，即可算出对应温度。
本实用新型的工作原理为：
通过按键SW1开启，然后陶瓷发热管通过电子加热控制系统控制发热件开始加热，并在加热过程中根据陶瓷发热管的金属化合物涂层，结合其RTC曲线，计算出的发热件(或发热单体)阻值，进而得出发热件(或发热单体)的发热温度，从而达到恒温效果。发热过程模拟普通香烟的燃烧模式，从第一发热单体开始加热，一定时间后，第二发热单体加热，最后第三发热单体加热，这样让陶瓷发热管分段加热，让香烟或烟丝的烘烤出口感更好香烟气。
综上所述，本实用新型通过采用陶瓷管上分布有三段发热单体组成的发热件，间隔分开并独立加热，方便组装，生产难度低；发热单体采用差分放大器实现电流检测，达到恒温效果，陶瓷发热管为中空圆筒状，更适应于市面上的普通香烟；分段式烘烤，使得加热效果更好。
上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种电子加热控制系统，其特征在于，包括电源控制模块、电流检测模块以及电压检测模块；所述电源控制模块的输入端与能量源相连接，所述电源控制模块的输出端与所述电流检测模块的输入端电连接，所述电源控制模块的使能端外接控制信号；所述电流检测模块的输出端与所述电压检测模块的输入端电连接；所述电流检测模块的输出端还与发热件电连接。
2.根据权利要求1所述的电子加热控制系统，其特征在于，所述电源控制模块包括驱动芯片Q1和开关管Q2；所述电源控制模块通过驱动芯片Q1的输入端与能量源BT+电连接；所述电源控制模块通过驱动芯片Q1的输出端与所述电流检测模块的输入端电连接；所述驱动芯片Q1的控制端与开关管Q2的输入端电连接，所述开关管Q2的使能端连接外界控制信号,所述开关管Q2的输出端接地。
3.根据权利要求2所述的电子加热控制系统，其特征在于，所述驱动芯片Q1的控制端与开关管Q2的输入端之间还设有第一限流电阻R6；所述开关管Q2的输入端及第一限流电阻R6的之间的连接点与所述驱动芯片Q1的输入端之间并联设有上拉电阻R3。
4.根据权利要求3所述的电子加热控制系统，其特征在于，所述驱动芯片Q1的控制端及第一限流电阻R6的之间的连接点通过一延时电容C5接地。
5.根据权利要求2所述的电子加热控制系统，其特征在于，所述电流检测模块包括差分放大器U2、电流采样电阻R1以及第三限流电阻R11；所述电流检测模块通过电流采样电阻R1的一端与驱动芯片Q1的输出端电连接，所述电流检测模块通过电流采样电阻R1的另一端与所述电压检测模块的输入端电连接；所述差分放大器U2的两个电流采样管脚分别并联连接在所述电流采样电阻R1的两端，所述差分放大器U2的输出端通过第三限流电阻R11输出电压信号；所述第三限流电阻R11的输出端通过滤波电容C7接地。
6.根据权利要求5所述的电子加热控制系统，其特征在于，所述电压检测模块包括第一分压电阻R5和第二分压电阻R7；所述电压检测模块通过所述第一分压电阻R5的一端与所述电流采样电阻R1电连接；所述第一分压电阻R5的另一端与第二分压电阻R7的一端电连接，所述第二分压电阻R7的另一端接地；所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7之间的连接点为电压检测点。
7.根据权利要求6所述的电子加热控制系统，其特征在于，所述第一分压电阻R5的一端与所述电流采样电阻R1的连接点通过一放电电阻R4接地。
8.一种电子加热装置，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的电子加热控制系统、发热件以及陶瓷发热管，所述发热件设置在陶瓷发热管上，所述电子加热系统与所述发热件电连接。
9.根据权利要求8所述的一种电子加热装置，其特征在于，至少包含两组电子加热控制系统；相应地，所述发热件包括至少两个发热单体，且所述发热单体的数量与电子加热控制系统的数量相一致。
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2018
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108391856A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-14 | 深圳瀚星翔科技有限公司 | 一种电子加热控制系统、电子加热装置及其加热控制方法 |
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