CN215186444U - 雾化装置及其功率管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种雾化装置及其功率管驱动电路，该功率管驱动电路包括：连接在所述PMOS管的栅极与源极之间的第一电阻；开关器件，所述开关器件的第一端连接所述PMOS管的栅极，所述开关器件的第二端连接所述IO口；连接在所述IO口与所述开关器件的控制端之间，且用于在所述IO口输出PWM信号时将所述开关器件的控制端维持在高电平的电压泵。实施本实用新型的技术方案，一旦IO口失效，无论IO口保持在什么状态，功率管都将会关断负载的供电，从而起到IO口失效保护的作用。同时，还可实现负载功率的调节功能。

Description

雾化装置及其功率管驱动电路

技术领域

本实用新型涉及雾化设备领域，尤其涉及一种雾化装置及其功率管驱动电路。

背景技术

目前，现有雾化装置的功率管(P沟道MOSFET)驱动电路是采用MCU IO口直接驱动三极管或N沟道MOSFET来拉低功率管的栅极电压，从而控制功率管的导通，进而控制负载(电阻发热体)正常工作。当MCU死机或其它失效时，IO口有可能失控维持在某一状态不变，譬如持续高电平，此时功率管会一直导通，无法关闭，负载会一直工作无法关闭，从而导致失控，会有发生重大危险事故的风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的MCU的IO口失效时会导致加热失控的缺陷，提供一种雾化装置及其功率管驱动电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种功率管驱动电路，用于根据MCU的IO口输出的信号控制PMOS管的通断，且所述PMOS管的源极接电池电源，所述PMOS管的漏极通过负载接地，其特征在于，所述功率管驱动电路包括：

连接在所述PMOS管的栅极与源极之间的第一电阻；

开关器件，且所述开关器件的第一端连接所述PMOS管的栅极，所述开关器件的第二端连接所述IO口；

连接在所述IO口与所述开关器件的控制端之间，且用于在所述IO口输出PWM信号时将所述开关器件的控制端维持在高电平的电压泵。

优选地，所述电压泵包括第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和第二电阻，其中，所述第一电容的第一端连接所述IO口，所述第一电容的第二端分别连接所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极，所述第一二极管的负极连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端和所述第二二极管的正极分别接地，所述第二电阻的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第二电容的第二端。

优选地，所述开关器件包括NMOS管，且所述NMOS管的栅极连接所述电压泵的输出端，所述NMOS管的源极连接所述IO口，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的栅极。

优选地，所述开关器件包括三极管和第三电阻，其中，所述第三电阻连接在所述第二电阻的第一端与所述第二电容的第一端之间，所述三极管的基极连接所述电压泵的输出端，所述三极管的发射极连接所述IO口，所述三极管的集电极连接所述PMOS管的栅极。

本实用新型还构造一种雾化装置，包括MCU、PMOS管、电池电源，其特征在于，还包括以上所述的功率管驱动电路。

本实用新型所提供的技术方案，只有在MCU的IO口按照PWM逻辑进行高低电平转换时才能通过功率管控制负载正常工作，一旦IO口失效，无论IO口保持在什么状态，功率管都将会关断负载的供电，从而起到IO口失效保护的作用。同时，在正常工作时，MCU仅通过调节一个IO口输出的PWM信号的占空比就可实现负载功率的调节功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。附图中：

图1是本实用新型功率管驱动电路实施例一的电路图；

图2是本实用新型功率管驱动电路实施例二的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型功率管驱动电路实施例一的电路图，首先说明的是，功率管为P沟道MOSFET，即，PMOS管Q1，而且，PMOS管Q1的源极接电池电源(BAT)，PMOS管Q1的漏极通过负载L1接地。该实施例的功率管驱动电路用于根据MCU U2的IO口(PMOS)输出的信号控制PMOS管Q1的通断，且该功率管驱动电路包括NMOS管Q2、电阻R1及电压泵U1，该电压泵U1的输入端连接IO口(PMOS)，其输出端连接NMOS管Q2的栅极，且用于在该IO口输出PWM信号时将NMOS管Q2的栅极维持在高电平。另外，电阻R1连接在PMOS管Q1的栅极与源极之间。NMOS管Q2的源极连接该IO口(PMOS)，其漏极连接PMOS管Q1的栅极。在一个实施例中，所述负载L1可以为一电阻，在通电时产生热量用于加热雾化基质，使雾化基质升温后产生气雾或气溶胶。

而且，电压泵U1包括电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2和电阻R2，其中，电容C1的端连接IO口(PMOS)，电容C1的端分别连接二极管D1的正极和二极管D2的负极，二极管D1的负极连接电容C2的端，电容C2的端和二极管D2的正极分别接地，电阻R2的端连接电容C2的端，电阻R2的端连接电容C2的端。

下面说明该功率管驱动电路的工作原理：

正常工作时，MCU U2通过其IO口(PMOS)输出一定频率的PWM信号，在这种情况下，由二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2组成的电压泵U1使NMOS管Q2的栅极维持在高电平，具体原理如下：由于电容两端的电压不能突变，当IO口(PMOS)的PWM信号从低电平向高电平变化时，该高电平经过电容C1给电容C2充电，充电达到平衡后，电容C1左边电压高于0V但低于右边的高电平电压，即，电容C1上的电压左低右高。当IO口(PMOS)的PWM信号由高电平变为低电平时，电容C1右边电压变为0V，由于电容C1两端的电压不能突变，所以此时电容C1左边电压为负电压，而二极管D1阻止了电容C2上的电压往电容C1倒灌，所以，电容C1左边的负电压由二极管D2从GND续流，当电容C1左边的负电压被二极管D2从GND的0V续流到0V时，电容C1两端的电压差为0V。当IO口(PMOS)的PWM信号再变为高电平时，电容C1左边的电压再次变为高电平，并通过二极管D1向电容C2继续充电。如此循环通过PWM的电压泵方式，将电流从GND泵到电容C2存储，从而使NMOS管Q2的栅极维持在高电平。

当IO口(PMOS)的PWM信号处在低电平时，NMOS管Q2的源极为低电平，由于NMOS管Q2的栅极维持在高电平，此时栅极电压大于源极电压，NMOS管Q2导通，电流从VBAT经电阻R1和NMOS管Q2流向IO口(PMOS)，PMOS管Q1因其栅极为低电平而导通，所以，此时负载L1接入电池电源，开始工作。

当IO口(PMOS)的PWM信号处在高电平时，NMOS管Q2的源极为高电平，而其栅极电压小于或等于源极电压，所以，NMOS管Q2关断，从而PMOS管Q1关断，负载L1停止工作。

另外，通过调整IO口(PMOS)的PWM信号的低电平脉宽，就可控制每个周期负载工作时间的长度，从而实现负载平均功率的调节功能。

下面说明该实施例的功率管驱动电路进行IO口失效保护的原理：

当MCU U2的IO口(PMOS)因失效维持在高电平时，由于电容C1的隔直流作用，NMOS管Q2的栅极为低电平，此时NMOS管Q2因其栅极电压小于源极电压而关断，进而使PMOS管Q1关断，负载L1不工作。

当MCU U2的IO口(PMOS)因失效维持在低电平时，同样由于电容C1的隔直流作用，NMOS管Q2的栅极为低电平，此时NMOS管Q2因其栅极电压等于源极电压而关断，进而使PMOS管Q1关断，负载L1不工作。

仅当MCU U2的IO口(PMOS)正常工作输出PWM信号时，NMOS管Q2的栅极才为高电平，NMOS管Q2才能根据PWM信号对PMOS管Q1进行PWM控制，从而控制负载L1进行PWM工作，从而做到调整功率大小的作用。

综上，该实施例的功率管驱动电路只有在MCU U2的IO口(PMOS)按照PWM逻辑进行高低电平转换时才能通过功率管控制负载正常工作，一旦IO口失效，无论IO口保持在什么状态，功率管(PMOS管Q1)都将会关断负载L1的供电，从而起到IO口失效保护的作用。同时，在正常工作时，MCU U2仅通过调节一个IO口(PMOS)输出的PWM信号的占空比大小就可实现负载功率的调节功能。

图2是本实用新型功率管驱动电路实施例二的电路图，该实施例的功率管驱动电路相比图一所示的实施例，所不同的是：NMOS管Q2替换成三极管Q3和电阻R3，而且，电阻R3连接在电阻R2的端与电容C2的端之间，三极管Q3的基极连接电压泵的输出端，即，连接电阻R2的端，三极管Q3的发射极连接IO口(PMOS)，三极管Q3的集电极连接PMOS管Q1的栅极。应理解，其它与图1所示的实施例相同的部分在此不做赘述，而且，该实施例的功率管驱动电路的工作原理及进行IO口失效保护的原理与图1所示的实施例类似，在此也不做赘述。

本实用新型还构造一种雾化装置，该雾化装置包括MCU U2、PMOS管Q1、电池电源及功率管驱动电路，该功率管驱动电路的结构可参照前文所述，在此不做赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种功率管驱动电路，用于根据MCU的IO口输出的信号控制PMOS管的通断，且所述PMOS管的源极接电池电源，所述PMOS管的漏极通过负载接地，其特征在于，所述功率管驱动电路包括：

连接在所述PMOS管的栅极与源极之间的第一电阻；

开关器件，且所述开关器件的第一端连接所述PMOS管的栅极，所述开关器件的第二端连接所述IO口；

连接在所述IO口与所述开关器件的控制端之间，且用于在所述IO口输出PWM信号时将所述开关器件的控制端维持在高电平的电压泵。

2.根据权利要求1所述的功率管驱动电路，其特征在于，所述电压泵包括第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和第二电阻，其中，所述第一电容的第一端连接所述IO口，所述第一电容的第二端分别连接所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极，所述第一二极管的负极连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端和所述第二二极管的正极分别接地，所述第二电阻的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第二电容的第二端。

3.根据权利要求1或2所述的功率管驱动电路，其特征在于，所述开关器件包括NMOS管，且所述NMOS管的栅极连接所述电压泵的输出端，所述NMOS管的源极连接所述IO口，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的栅极。

4.根据权利要求2所述的功率管驱动电路，其特征在于，所述开关器件包括三极管和第三电阻，其中，所述第三电阻连接在所述第二电阻的第一端与所述第二电容的第一端之间，所述三极管的基极连接所述电压泵的输出端，所述三极管的发射极连接所述IO口，所述三极管的集电极连接所述PMOS管的栅极。

5.一种雾化装置，包括MCU、PMOS管、电池电源，其特征在于，还包括权利要求1-4任一项所述的功率管驱动电路。

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