CN211323078U - 一种电子烟雾化器温度补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟雾化器温度补偿电路，该电路设在芯片上，与雾化器和电源分别连接，雾化器内部含有雾化丝，雾化丝的阻抗随温度变化，该电路结构还包括：校准电路模块、ADC采集模块以及PID控制模块。该电路同时去除临界雾化电压、工艺偏差电压，使电子烟雾化温度控制更加精确，同时，可以根据不同类型烟油的雾化点精确控制电子烟雾化温度，使得电子烟充分雾化，避免干烧及雾化不充分，提升电子烟的口感。

Description

一种电子烟雾化器温度补偿电路

技术领域

本实用新型涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟雾化器温度补偿电路。

背景技术

电子烟采用高温雾化技术，通常通过温控发热丝在不同温度下阻值的变化间接检测温度，该方式的主要问题包括：其一，采样放大器失调引入误差，导致温度估计不够准确；其二，电阻随温度变化规律由物理限制，直接由ADC采样导致ADC动态无法充分利用，且因ADC在大范围采集时，采集精度不够，导致温度估计偏差过大，无法保证电子烟的口感一致性。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的电子烟雾化器温度补偿电路成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种电子烟雾化器温度补偿电路。

本实用新型的目的可通过以下的技术措施来实现：

本实用新型的实施例提供了一种电子烟雾化器温度补偿电路，该电路连接雾化器和电源，所述雾化器包括有雾化丝，其特征在于，该电路还包括：

校准电路模块，包括相连的临界雾化电压消除电路和放大电路，所述校准电路模块输出待校准电压；所述临界雾化电压消除电路与所述电源的输出端连接，用于根据预设临界雾化电压配置电流源阵列；所述放大电路连接雾化器并输出雾化丝的工作电压；

ADC采集模块，与所述校准电路模块的输出端连接，用于采集所述待校准电压并触发所述临界雾化电压消除电路重新调整电流源阵列，使所述ADC采集模块输出的第一电压与所述预设临界雾化电压一致；继续获取所述雾化丝的工作电压，所述ADC采集模块输出第二电压，所述第二电压是所述工作电压与所述第一电压的差值；

PID控制模块，与所述ADC采集模块的输出端连接，用于根据所述第二电压与预设雾化阻抗电压的差值生成控制信号，控制该电路的输出功率，调整雾化丝的雾化温度。

优选地，所述待校准电压包括：工艺偏差电压和临界雾化电压，所述第一电压为校准所述工艺偏差电压后获得，所述第二电压为校准所述临界雾化电压后获得。

优选地，所述放大电路包括差分放大器、控制开关、第一电阻和第二电阻，所述差分放大器的负相输入端通过所述控制开关与所述第一电阻连接，所述第一电阻与所述雾化丝串联，所述差分放大器的正相输入端与所述临界雾化电压消除电路连接，所述第二电阻与所述差分放大器并联。

优选地，所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值。

优选地，该电路还包括MOS开关管，所述MOS开关管具有栅极、源极和漏极，所述栅极连接所述PID控制模块的输出端，所述源极连接所述电源，所述漏极连接所述雾化器；所述MOS开关管根据所述控制信号控制导通状态和导通时间，从而调整该电路的输出功率。

优选地，所述MOS开关管包括P型MOS开关管或N型MOS开关管。

优选地，所述电子烟中设有存储器，所述存储器存储有雾化丝阻抗对应的电压随温度变化的特性曲线，根据所述特性曲线获取的预设雾化阻抗电压以及预设临界雾化电压。

优选地，所述临界雾化电压消除电路包括参考电阻和电流源阵列器，所述电流源阵列器的两端分别与所述电源及所述参考电阻连接，所述电流源阵列器用于根据所述预设临界雾化电压调整电流源阵列。

本实用新型的电子烟雾化器温度补偿电路根据预设临界雾化温度调整电流源阵列，去除待校准电压，使电子烟雾化温度控制更加精确，同时，可以根据不同类型烟油的雾化点精确控制电子烟雾化温度，使得电子烟充分雾化，避免干烧及雾化不充分，提升电子烟的口感。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

图2是本实用新型的校准电路模块的结构示意图。

图3是雾化丝的不同阻抗对应的电压随温度变化的特性曲线。

图4是控制开关打开时的电流流向示意图。

图5是控制开关闭合时的电流流向示意图。

图6是ADC采集模块的输入电压与雾化器温度变化的示意图。

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，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。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。

在下文中，将参考附图来更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本实用新型的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本实用新型。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的实用新型有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的实用新型构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

本实用新型的实施例公开了一种电子烟雾化器温度补偿电路，同时去除临界雾化电压、工艺偏差电压，使电子烟雾化温度控制更加精确，同时，可以根据不同类型烟油的雾化点精确控制电子烟雾化温度，使得电子烟充分雾化，避免干烧及雾化不充分，提升电子烟的口感。

图1示出了一种电子烟雾化器温度补偿电路，请参见图1，该电路设于芯片10上，该电路分别连接雾化器20和电源30，雾化器20内部包括有雾化丝201，雾化丝201的阻抗随温度变化而变化，该电路还包括：校准电路模块40、ADC采集模块50以及PID控制模块60。

进一步地，请参见图2，校准电路模块40包括相连的临界雾化电压消除电路401和放大电路402，校准电路模块40用于输出待校准电压，待校准电压包括工艺偏差电压及临界雾化电压，工艺偏差电压为差分放大器4020和芯片10内部的电阻、电容随工艺的变化所引入的误差。

请参见图1，临界雾化电压消除电路401与电源30的输出端连接，用于根据预设临界雾化电压，产生雾化丝201的临界雾化电压。

该电路适用于不同的烟油类型，此处的预设临界雾化电压根据烟油类型的改变而改变，根据某种烟油加热时的雾化丝201阻抗随温度变化的特性曲线获得雾化丝201阻抗对应的电压随温度变化的特性曲线，如图3所示。临界雾化电压为接近烟油雾化温度情况下雾化丝201的电压，例如：烟油雾化温度为250摄氏度，则临界雾化电压可以是150摄氏度或200摄氏度时的电压。

放大电路402与雾化器20连接，用于输出雾化丝201的工作电压。请参见图1，ADC采集模块50与校准电路模块40的输出端连接，用于采集待校准电压并触发临界雾化电压消除电路401重新调整电流源阵列，使ADC采集模块50输出的第一电压与预设临界雾化电压一致，第一电压为去除工艺偏差电压的影响后获得，继续获取工作电压时，ADC采集模块50输出第二电压，第二电压是工作电压与第一电压的差值，第二电压为去除临界雾化电压的影响后获得。

请参见图1，PID控制模块60与ADC采集模块50的输出端连接，用于根据第二电压与预设雾化阻抗电压的差值生成控制信号，控制该电路的输出功率，调整雾化丝201的雾化温度。

加载在雾化丝201上的功率越大，雾化丝201的发热量越大，雾化丝201的阻抗越大，加热烟油的温度越高，反之，加载在雾化丝201上的功率越小，雾化丝201的发热量越小，雾化丝201的阻抗越小，加热烟油的温度越低。

本实施例的预设雾化阻抗电压为雾化温度对应电压减去临界雾化电压的结果。电子烟雾化器温度补偿电路通过校准电路模块40同时去除临界雾化电压、工艺偏差电压，精确控制不同烟油的雾化温度，保证电子烟的口感一致性。

进一步地，电子烟中设有存储器(图中未示出)，优选地，存储器设于芯片10上，存储器存储有雾化丝201阻抗对应的电压随温度变化的特性曲线，根据特性曲线获取的预设雾化阻抗电压以及预设临界雾化电压，如图3所示，从特性曲线中可以得知雾化丝201的电压与温度的关系。该电路可以适用于不同类型的烟油，可以根据用户的需求调用存储器上的信息，根据不同类型的烟油匹配对应烟油的雾化温度，使得电子烟能够充分雾化，提升电子烟的口感。

进一步地，请参见图1和图2，临界雾化电压消除电路401包括参考电阻4010和电流源阵列器4011，电流源阵列器4011的两端分别连接电源30及参考电阻4010，电流源阵列器4011用于根据预设临界雾化电压调整电流源阵列，临界雾化电压消除电路401根据烟油类型(不同烟油的预设临界雾化电压不同)配置电流源阵列，产生雾化丝201临界雾化电压。

进一步地，该电子烟内设有单片机(图中未示出)，单片机与ADC采集模块50输出端和电流源阵列器4011分别连接，单片机可对ADC采集模块50输出的信息进行处理并控制电流源阵列器4011调整电流源阵列。当ADC采集模块50输出的第一电压与预设临界雾化电压不一致时，单片机控制电流源阵列器4011调整电流源阵列，使得ADC采集模块50输出的第一电压与预设临界雾化电压一致。

进一步地，请参见图2，放大电路402包括差分放大器4020、控制开关4021、第一电阻4022和第二电阻4023，第二电阻4023的阻值是第一电阻4022的阻值的K倍放大，本实施例中，K为2—3之间，差分放大器4020的负相输入端通过控制开关4021与第一电阻4022连接，第一电阻4022与雾化器20的雾化丝201串联，差分放大器4020的正相输入端与参考电阻4010、电流源阵列器4011分别连接，第二电阻4023与差分放大器4020并联。

雾化丝201与待雾化烟油接触，电源30给雾化丝201供电，雾化丝201得电发热，将电能转化成热能加热烟油，雾化丝201在发热过程中其上的阻抗不断发生变化，第一电阻4022的阻值不变且与雾化丝201串联，第一电阻4022采集加载在雾化丝201上的电流值I，雾化丝201与第一电阻4022串联，其上的电流值也为I，通过U＝I*R获得加载在雾化丝201上的实时工作电压。

进一步地，单片机与控制开关4021连接，单片机通过监测压力感应控制控制开关4021的通断状态，压力感应由用户抽吸电子烟时产生。

具体地，用户抽吸电子烟时，单片机监测到有压力感应，控制控制开关4021断开时，ADC采集模块50采集待校准电压，并触发临界雾化电压消除电路401重新调整电流源阵列，使得ADC采集模块50输出的第一电压与存储器存储的预设临界雾化电压一致。此时的第一电压即经过校准后的临界雾化电压，接着，控制开关4021闭合时，ADC采集模块50获取放大电路402输出的工作电压，根据工作电压和第一电压计算差值，将临界雾化电压去掉，输出第二电压。通过去除临界雾化电压和工艺偏差电压的影响，可以提高ADC采集模块50的动态使用效率及环路响应范围，进一步精确电子烟的雾化温度，提高电子烟口感的一致性。

进一步地，请参见图1，该电路还包括MOS开关管70，MOS开关管70的栅极701连接PID控制模块60的输出端，MOS开关管70的源极702连接电源30，MOS开关管70的漏极703连接雾化器20；MOS开关管70根据控制信号控制导通状态和导通时间，调整该电路的输出功率，从而改变雾化丝201的温度。

进一步地，MOS开关管70包括P型MOS开关管或N型MOS开关管。

具体地，在本实施例中，雾化丝201的阻抗随温度线性增长，根据雾化丝201的阻抗与电流可以计算出雾化丝201的阻抗对应的电压后，实时得出温度。当第二电压小于预设雾化阻抗电压时，PID控制模块60控制MOS开关管70的导通状态和导通时间，来提高加载在雾化丝201上的功率，使得温度上升达到雾化点；当第二电压大于预设雾化阻抗电压时，PID控制模块60控制MOS开关管70的导通状态和导通时间，来降低加载在雾化丝201上的功率，使得温度下降至雾化点。在实际应用中，用户可根据自己的口味需求选择烟油的类型，预设雾化阻抗电压也随着烟油类型的改变而改变，PID控制模块60根据校准后的工作电压与预设雾化阻抗电压的差值来调整占空比的大小，从而调整MOS开关管70的导通状态和导通时间，进而调整输出功率，达到不断调节雾化温度的目的，使得电子烟充分雾化，避免干烧及雾化不充分，提升电子烟的口感。

更具体地，如图4所示，控制开关4021断开同时将MOS开关管70关断(当MOS开关管70为N型MOS开关管时，将栅极701拉低；当MOS开关管70为P型MOS开关管时，将栅极701拉高)，参考电阻4010与电流源阵列4011共同形成差分放大器4020的正相输入端，电流流向如图4所示，此时，临界雾化电压消除电路401通过调整电流源阵列使得ADC采集模块50的第一电压等于存储器中预设临界雾化电压，得到校准后的临界雾化电压，避免差分放大器4020和芯片10内部的电阻、电容随工艺的变化所引入的误差的影响，在后续控制流程中，通过差分放大器4020的正相输入端将雾化丝201临界雾化电压去掉；控制开关4021闭合同时连接MOS开关管70的栅极701，电流流向如图5所示，ADC采集模块50通过放大电路402测量并采集雾化丝201当前的工作电压，根据工作电压和第一电压计算差值，将临界雾化电压去掉，输出第二电压，PID控制模块60根据第二电压与预设雾化阻抗电压进行比较获得差值，利用PID算法计算导通占空比，生成控制信号，根据控制信号调整MOS开关管70的导通状态和导通时间，进而调整该电路的输出功率，控制雾化丝201的温度，使电子烟的雾化温度更加精确，保证电子烟口感的一致性。加载在雾化丝201上的功率越大，雾化丝201的发热量越大，雾化丝201的阻抗越大，加热烟油的温度越高，反之，加载在雾化丝201上的功率越小，雾化丝201的发热量越小，雾化丝201的阻抗越小，加热烟油的温度越低。

如图6所示，经过试验，采用传统的采样方式，ADC采集模块50输入端电压变化ΔR对应温度变化为ΔT2，如变化曲线B所示。采用本实施例的电路，临界雾化电压消除电路401根据不同的烟油类型对应不同的预设临界雾化电压，设置电流源阵列，校准差分放大器4020和芯片10内部的电阻、电容随工艺的变化所引入的误差，如变化曲线A所示，ADC采集模块50输入端电压变化ΔR对应温度变化为ΔT1，ΔT1约等于ΔT2/K。由此可见，本实施例通过增大雾化丝201压降与温度的斜率，同样的ADC采集模块50输入电压变化对应更小的温度变化范围，显著提高了电子烟雾化温度控制精度，保证了电子烟的口感一致性。

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)

1.一种电子烟雾化器温度补偿电路，该电路连接雾化器和电源，所述雾化器包括有雾化丝，其特征在于，该电路还包括：

校准电路模块，包括相连的临界雾化电压消除电路和放大电路，所述校准电路模块输出待校准电压；所述临界雾化电压消除电路与所述电源的输出端连接，用于根据预设临界雾化电压配置电流源阵列；所述放大电路连接雾化器并输出雾化丝的工作电压；

ADC采集模块，与所述校准电路模块的输出端连接，用于采集所述待校准电压并触发所述临界雾化电压消除电路重新调整电流源阵列，使所述ADC采集模块输出的第一电压与所述预设临界雾化电压一致；继续获取所述雾化丝的工作电压，所述ADC采集模块输出第二电压，所述第二电压是所述工作电压与所述第一电压的差值；

PID控制模块，与所述ADC采集模块的输出端连接，用于根据所述第二电压与预设雾化阻抗电压的差值生成控制信号，控制该电路的输出功率，调整雾化丝的雾化温度。

2.根据权利要求1所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，所述待校准电压包括：工艺偏差电压和临界雾化电压，所述第一电压为校准所述工艺偏差电压后获得，所述第二电压为校准所述临界雾化电压后获得。

3.根据权利要求1所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，所述放大电路包括差分放大器、控制开关、第一电阻和第二电阻，所述差分放大器的负相输入端通过所述控制开关与所述第一电阻连接，所述第一电阻与所述雾化丝串联，所述差分放大器的正相输入端与所述临界雾化电压消除电路连接，所述第二电阻与所述差分放大器并联。

4.根据权利要求3所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值。

5.根据权利要求1所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，该电路还包括MOS开关管，所述MOS开关管具有栅极、源极和漏极，所述栅极连接所述PID控制模块的输出端，所述源极连接所述电源，所述漏极连接所述雾化器；所述MOS开关管根据所述控制信号控制导通状态和导通时间，从而调整该电路的输出功率。

6.根据权利要求5所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，所述MOS开关管包括P型MOS开关管或N型MOS开关管。

7.根据权利要求1所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，所述电子烟中设有存储器，所述存储器存储有雾化丝阻抗对应的电压随温度变化的特性曲线，根据所述特性曲线获取的预设雾化阻抗电压以及预设临界雾化电压。

8.根据权利要求1所述的电子烟雾化器温度补偿电路，其特征在于，所述临界雾化电压消除电路包括参考电阻和电流源阵列器，所述电流源阵列器的两端分别与所述电源及所述参考电阻连接，所述电流源阵列器用于根据所述预设临界雾化电压调整电流源阵列。

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