CN218898385U - 一种电子烟电路及电子烟 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电子烟电路及电子烟。所述电子烟电路包括电源器件和雾化器，所述电源器件具有正极和负极；传感器电路，设置有电阻式压力传感器，所述传感器电路用于输出电平变化信号；MCU控制电路，与所述传感器电路直接连接；功率调节电路，与所述MCU控制电路和所述雾化器均连接，以接收所述MCU控制电路的信号，并对所述雾化器进行功率调节。本实用新型方案无需使用专用IC进行信号转换，省略了一个专用IC，简化了电路。

Description

一种电子烟电路及电子烟

技术领域

本实用新型涉及电子烟技术领域，尤其涉及一种电子烟电路及电子烟。

背景技术

电子烟产品基本上都是采用电容式咪头传感器检测吸气气流，电容式咪头传感器响应外部气流后会输出变化的电容信号，该信号需要专用IC(Integrated Circuit Chip)芯片才能识别出。

现有电容式咪头传感器至少存在以下几种缺点：第一，电容式咪头传感器输出的电容信号既不属于模拟信号也不属于数字信号，常规的电路元件如模拟转数字芯片(AD)、单片机(MCU)等都不能直接捕获电容信号做处理，需要使用专用IC处理。第二，电容信号容易受到干扰，人体触摸电子烟产生的电荷以及电路中的布线、铺铜、IC引脚、接线等都存在等效电容，这些都会对电容式咪头传感器输出的电容信号产生干扰，最终导致电子烟产品产生误动操作或者出现不响应等故障。第三，电容信号传输距离较短，一旦传输距离较长则导致电荷在传输链路上有所丢失，受干扰情况也越明显。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是利用常规的MCU芯片实现采集信号的直接捕获，避免使用专用IC处理信号，提高器件的抗干扰能力。

特别地，本实用新型提供了一种电子烟电路，包括：

电源器件和雾化器，所述电源器件具有正极和负极；

传感器电路，设置有电阻式压力传感器，所述传感器电路用于输出电平变化信号；

MCU控制电路，与所述传感器电路直接连接；

功率调节电路，与所述MCU控制电路和所述雾化器均连接，以接收所述MCU控制电路的信号，并对所述雾化器进行功率调节。

可选地，所述传感器电路还设置有第一固定电阻和第一电容，所述电阻式压力传感器的输入端与所述正极连接，所述第一固定电阻和所述第一电容并联后的电路两端分别连接所述电阻式压力传感器的输出端和所述负极，所述MCU控制电路和所述第一电容的输出端连接。

可选地，所述MCU控制电路与所述第一固定电阻和所述第一电容并联的电路连接。

可选地，所述传感器电路还设置有第二固定电阻、第三固定电阻和NPN三极管，所述第二固定电阻的输入端和所述电阻式压力传感器的输出端连接，所述第二固定电阻的输出端和所述负极连接；

所述第三固定电阻的输入端和所述电阻式压力传感器的所述输出端连接，所示第三固定电阻的输出端和所述NPN三极管的基极连接；

所述NPN三极管的发射极和所述负极连接，所述NPN三极管的集电极和所述MCU控制电路连接。

可选地，所述传感器电路还设置第四固定电阻和第二电容，所述第四固定电阻的输入端和所述正极连接，所述第四固定电阻的输出端和所述NPN三极管的所述集电极连接；

所述第二电容的输入端和所述第四固定电阻的所述输出端连接，所述第二电容的输出端和所述负极连接。

可选地，所述传感器电路还设置有第五固定电阻、第六固定电阻和PNP三极管，所述第五固定电阻的输入端和所述正极连接，所述第五固定电阻的输出端和所述电阻式压力传感器连接，所述电阻式压力传感器的输出端和所述负极连接；

所述第六固定电阻的输入端和所述第五固定电阻的输出端连接，所述第六固定电阻的输出端和所述PNP三极管的基极连接；

所述PNP三极管的发射极和所述正极连接。

可选地，所述传感器电路还设置有第七固定电阻和第八固定电阻，所述第七固定电阻的输入端和所述PNP三极管的所述集电极连接，所述第七固定电阻的输出端和所述第八固定电阻的输入端连接，所述第八固定电阻的输出端和所述负极连接；

所述MCU控制电路和所述第七固定电阻的输出端连接。

可选地，所述MCU控制电路包括中断唤醒引脚和ADC引脚；

所述第七固定电阻的所述输出端和所述MCU控制电路的所述中断唤醒引脚连接，所述MCU控制电路的所述ADC引脚和所述第五固定电阻的输出端连接。

可选地，所述电子烟电路还包括显示电路，所述显示电路和所述MCU控制电路连接。

特别地，本实用新型还提供了一种电子烟，包括如前述的电子烟电路。

根据本实用新型的方案，通过在传感器电路上设置电阻式压力传感器，并且使得传感器电路直接与MCU控制电路连接，以使MCU控制电路直接获取传感器电路输出的电平变化信号，无需使用专用IC进行信号转换，从而省略了一个专用IC，简化了电路，并且，MCU控制电路和功率调节电路连接，从而MCU控制电路可以将电平变化信号发送至功率调节电路，使得功率调节电路对雾化器功率进行调节。同时，由于采用了电阻式压力传感器，输出的为电阻信号，电阻信号本身不受电路干扰，也不对外产生干扰。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的电子烟电路的示意性结构框图；

图2示出了根据本实用新型实施例一的传感器电路的示意性原理图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的电阻式压力传感器的阻值-吸力曲线图；

图4示出了根据本实用新型实施例二的传感器电路的示意性原理图；

图5示出了根据本实用新型实施例三的传感器电路的示意性原理图；

图中：1-雾化器，2-传感器电路，21-电阻式压力传感器，3-MCU控制电路，4-功率调节电路，VDD-正极，GND-负极，R1-第一固定电阻，C1-第一电容，R2-第二固定电阻，R3-第三固定电阻，Q1-NPN三极管，E-发射极，B-基极，C-集电极，R4-第四固定电阻，C2-第二电容，R5-第五固定电阻，R6-第六固定电阻，Q2-PNP三极管，R7-第七固定电阻，R8-第八固定电阻。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的结构而非按照实际实施时的结构数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各结构的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其结构布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的电子烟电路的示意性结构框图。如图1所示，该电子烟电路包括雾化器1、传感器电路2、MCU控制电路3和功率调节电路4。该传感器电路2设置有电阻式压力传感器21，该传感器电路2用于输出电平变化信号。该MCU控制电路3与传感器电路2直接连接。该功率调节电路4与MCU控制电路3和雾化器1均连接，以接收MCU控制电路3的信号，并对雾化器1进行功率调节。该电子烟电路还包括电源器件，该电源器件具有正极VDD和负极GND。

根据本实用新型的方案，通过在传感器电路2上设置电阻式压力传感器21，并且使得传感器电路2直接与MCU控制电路3连接，以使MCU控制电路3直接获取传感器电路2输出的电平变化信号，无需使用专用IC进行信号转换，从而省略了一个专用IC，简化了电路，并且，MCU控制电路3和功率调节电路4连接，从而MCU控制电路3可以将电平变化信号发送至功率调节电路4，使得功率调节电路4对雾化器1功率进行调节。同时，由于采用了电阻式压力传感器21，输出的为电阻信号，电阻信号本身不受电路干扰，也不对外产生干扰。

在一个实施例中，该电子烟电路还包括显示电路，所述显示电路和所述MCU控制电路3连接。该显示电路用于电子烟的状态指示，如上电、静态、吸烟动作和保护等指示。

以下以具体实施例来详细说明。

实施例一：

图2示出了根据本实用新型实施例一的传感器电路2的示意性原理图。如图2所示，该传感器电路2还设置有第一固定电阻R1和第一电容C1，电阻式压力传感器21的输入端与电源器件的正极VDD连接，第一固定电阻R1和第一电容C1并联后的电路两端分别连接电阻式压力传感器21的输出端和负极GND，MCU控制电路3和第一电容C1的输出端连接。MCU控制电路3与第一固定电阻R1和第一电容C1并联的电路连接。

该电源器件的正极VDD的电压通常为3.3V或5V，也可以选择为其他电压的电源器件。该电阻式压力传感器21选择为在常态下阻值非常大，随着压力增加，阻值按照一定曲线降低的传感器，此处“常态”是指没有压力的状态，应用到本申请中，是指没有吸力的状态。图3示出了根据本实用新型一个实施例的电阻式压力传感器21的阻值-吸力曲线图，其中，横坐标F表示吸力大小，纵坐标R表示阻值大小。如图3所示，该电阻式压力传感器21在没有吸力时阻值非常大，随着吸力的增加，阻值按照一定曲线降低。该电阻式压力传感器21可以选择为阻值变化范围宽的传感器，例如可以选择为阻值变化范围为千欧姆级别的传感器。本申请选择为千欧姆级别的传感器，电阻式压力传感器21在常态下高阻，有吸气动作时会立即变成千欧级别阻值，吸气动作停止时又立即恢复高阻。并且，吸力越大，传感器阻值越低，电阻变化不同，即吸力不同时，电阻式压力传感器21输出的电阻变化模拟信号不同，从而可以向MCU控制电路3输入高低不同的电平信号，进而使得功率调节电路4根据电平信号来调节雾化器1的功率，实现随着吸力的增加烟雾量增多，随着吸力的减小烟雾量减少的目的。此外，常态下电阻式压力传感器21近似断路，电路静态功耗为零，不消耗电流。

该第一固定电阻R1用作分压，取值通常在几千欧姆到几百千欧姆。该第一电容C1的一般取值为0.1μF-1μF。当然以上各个取值均是通常所选，也可以根据实际需要进行选择，此处不受限制。KEY_EN为该电路最终输出的电压值，该值由电阻式压力传感器21与第一固定电阻R1分压所得，该KEY_EN输出的电压值的计算公式为：KEY_EN＝VDD*R₁/(R_压+R₁)，其中，VDD表示电源器件的正极VDD的电压，R₁表示第一固定电阻R1的阻值，R_压表示电阻式压力传感器21的阻值。该KEY_EN端接入MCU控制电路3的GPIO引脚。

该电子烟电路的原理在于，用户吸气量越大，电阻式压力传感器21越小，由以下公式：KEY_EN＝VDD*R₁/(R_压+R₁)可知：VDD和第一固定电阻R1的阻值为固定值，电阻式压力传感器21的阻值越小，KEY_EN会越大，则输出一个高电平，功率调节电路4向雾化器1输出的调节功率则较高，从而雾化器1产生较多的烟雾。

用户吸气量很小或者没有吸气时，电阻式压力传感器21的阻值很大，由以上公式同理可知：KEY_EN会很小，于是，MCU捕获一个低电平，进而雾化器1产生的烟雾较小，或者不产生烟雾。

本实用新型的方案，该传感器电路2中，电阻式压力传感器21的外围电路仅需一个第一固定电阻R1和一个第一电容C1，就可以实现输出信号的高、低电平的区别，从而实现对雾化器1功率的调节，因此，外围电路元器件极少，电路极其简单。常态下电阻式压力传感器21近似断路，电路静态功耗为零，极其省电。该传感器电路2常态输出低电平，有人为吸力时会输出高电平。有人为吸气动作时，由于传感器最小电阻千欧级以上，所以输出的高电平信号电流在毫安级以下，可对MCU引脚起到限流作用，亦起到低功耗省电效果。并且该电路正向反馈，用户吸气力越大，KEY_EN值越大。并且，电路抗干扰能力强，灵敏度高，信噪比高，无任何电磁辐射。

特别地，本实用新型还提供了一种电子烟，该电子烟包括前述的电子烟电路。

实施例二：

该实施例二与实施例一的区别在于传感器电路2不同。

图4示出了根据本实用新型实施例二的传感器电路2的示意性原理图。如图4所示，该传感器电路2还设置有第二固定电阻R2、第三固定电阻R3和NPN三极管Q1，第二固定电阻R2的输入端和电阻式压力传感器21的输出端连接，第二固定电阻R2的输出端和负极GND连接。第三固定电阻R3的输入端和电阻式压力传感器21的输出端连接，所示第三固定电阻R3的输出端和NPN三极管Q1的基极B连接。Q1的发射极E和负极GND连接。给传感器电路2还设置第四固定电阻R4和第二电容C2，第四固定电阻R4的输入端和正极VDD连接，第四固定电阻R4的输出端和NPN三极管Q1的集电极C连接。第二电容C2的输入端和第四固定电阻R4的输出端连接，第二电容C2的输出端和负极GND连接。

该第二固定电阻R2的阻值固定，用作分压，同时给NPN三极管Q1的基极B提供一个默认下拉的低电平。第三固定电阻R3的阻值固定，用作限流，保护NPN三极管Q1的基极B不受损坏，同时在NPN三极管Q1导通时使得钳位基极B(V_B)电压在0.7V左右。该第四固定电阻R4的阻值固定，用作上拉，给KEY_EN提供一个默认高电平，同时保证KEY_EN的电流不会损坏MCU控制电路3的引脚。该第二电容C2用作滤波，保证KEY_EN电平值不受干扰。KEY_EN为该电路的最终输出电平值，将其接入MCU的一个GPIO口即可。

该电子烟电路的原理在于：

常态下，电阻式压力传感器21断路，电源器件的正极VDD无法经电阻式压力传感器21流通，所以NPN三极管Q1的基极B的电平V_B等效为第二固定电阻R2的下拉电平，即为0V，即V_B＝0V。NPN三极管Q1的发射极E接电源负极GND，即V_E＝0V，其中，V_E表示NPN三极管Q1的发射极E的电压。V_B＝V_E＝0V，NPN型三极管不会导通，所以三极管的集电极C就是第四固定电阻R4上拉的高电平，即V_C＝VDD，其中，V_C表示NPN三极管Q1的集电极C的电压。KEY_EN连接NPN三极管Q1的集电极C和MCU的一个GPIO口，因此，常态下，MCU能捕获到一个高电平。

用户吸气时，电阻式压力传感器21变为一个小阻值，电源器件的正极VDD流经电阻式压力传感器21和第二固定电阻R2到电源负极GND，分压后得到一个电平值V_电，电平值V_电输入到NPN三极管Q1的基极B。NPN三极管Q1的发射极EV_E＝0V，所以V_B>V_E，触发NPN三极管Q1导通。此时NPN三极管Q1的集电极C与发射极E导通，也就是V_C＝V_E＝KEY_EN＝0V。因此，用户吸气时，MCU能捕获到一个低电平。

该实施例的方案中，常态下电阻式压力传感器21近似断路，NPN三极管Q1不导通，电路极其省电。该电路只有高和低两种输出状态，稳定可靠，MCU采集后便于处理。该电路常态输出高电平，有人为吸气时会输出低电平。并且，电路抗干扰能力强，灵敏度高，信噪比高，无任何电磁辐射。

特别地，本实用新型还提供了一种电子烟，该电子烟包括前述的电子烟电路。

实施例三：

图5示出了根据本实用新型实施例三的传感器电路2的示意性原理图。如图5所示，该传感器电路2还设置有第五固定电阻R5、第六固定电阻R6和PNP三极管Q2，第五固定电阻R5的输入端和正极VDD连接，第五固定电阻R5的输出端和电阻式压力传感器21连接，电阻式压力传感器21的输出端和负极GND连接。该第六固定电阻R6的输入端和第五固定电阻R5的输出端连接，第六固定电阻R6的输出端和PNP三极管Q2的基极B连接。PNP三极管Q2的发射极E和正极VDD连接。该传感器电路2还设置有第七固定电阻R7和第八固定电阻R8，第七固定电阻R7的输入端和PNP三极管Q2的集电极C连接，第七固定电阻R7的输出端和第八固定电阻R8的输入端连接，第八固定电阻R8的输出端和负极GND连接。MCU控制电路3和第七固定电阻R7的输出端连接。该MCU控制电路3包括中断唤醒引脚和ADC引脚。第七固定电阻的输出端和MCU控制电路3的中断唤醒引脚连接，MCU控制电路3的ADC引脚和第五固定电阻R5的输出端连接。

该第五固定电阻R5为固定电阻，用作分压，同时给PNP三极管Q2的基极B提供一个默认上拉的高电平。该第六固定电阻R6为固定电阻，用作限流，保护PNP三极管Q2不受损坏。该第七固定电阻R7为固定电阻，用作限流，保证PNP三极管Q2导通输出大电流时不会损坏MCU引脚。第八固定电阻R8为固定电阻，用作限流，用作下拉，给WK_UP提供一个默认低电平。WK_UP为该电路的输出电压值，数字量为高或低，可将其接入MCU的一个中断唤醒引脚。ADC_PIN为该电路的输出电压值，输出模拟量，可将其接入MCU的一个GPIO口，例如可以接入ADC引脚。

该电子烟电路的原理在于：

常态下，电阻式压力传感器21断路，电源器件的正极VDD无法经电阻式压力传感器21流通，因此，PNP三极管Q2的基极B电平V_B等效为第五固定电阻R5的上拉电平VDD，即V_B＝VDD。PNP三极管Q2的发射极E接电源器件的正极VDD，即V_E＝VDD。所以V_B＝V_E＝VDD，PNP三极管Q2不会导通，那么PNP三极管Q2的集电极C就是第八固定电阻R8下拉的低电平，即V_C＝0V。而WK_UP连接的就是PNP三极管Q2的集电极C和MCU的中断唤醒引脚，所以常态下MCU中断唤醒引脚能捕获到一个低电平。MCU中断唤醒引脚捕获到低电平后，判断出外部没有吸烟动作，就一直处于低功耗休眠模式，等待外部信号唤醒。

用户吸气时，电阻式压力传感器21变为一个小阻值，电源器件的正极VDD流经第五固定电阻R5、电阻式压力传感器21到电源负极GND，分压得到一个电平值V_平,V_平<VDD。V_平流经第六固定电阻R6输入到PNP三极管Q2的基极B，即V_B<VDD。PNP三极管Q2V_E＝VDD，所以V_B<V_E,PNP三极管Q2导通，此时，PNP三极管Q2的集电极C与发射极E导通，也就是V_C＝V_E＝WK_UP＝VDD。

MCU中断唤醒引脚捕获到该高电平后，判断出外部有吸烟动作，可以立即响应输出动作，打开输出功率调节电路4。由于此时电阻式压力传感器21已经有阻值，用户吸力越大，电阻式压力传感器21越小，ADC_PIN＝VDD*R_压/(R₅+R2_压)可知，ADC_PIN值就越小，其中，R₅为第五固定电阻R5的电阻值。所以MCU可根据该值大小输出不同的PWM占空比信号来调节输出功率大小。

本实用新型的电路优点是：1)输出一个状态WK_UP，唤醒MCU程序功能。MCU会有些特定的中断唤醒检测引脚，属于极低功耗设计，将其接入传感器电路2，MCU唤醒后，再打开功率调节电路4。2)打开功率调节电路4，具体需要调节多少功率，就需要传感器另一个输出ADC_PIN来提供。根据此值的大小，MCU内部程序做简单逻辑处理即可，而后输出不同的PWM占空比以控制外部功率调节电路4。由此，可以极大降低电子烟电路的整体功耗。

特别地，本实用新型还提供了一种电子烟，该电子烟包括前述的电子烟电路。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型常用理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种电子烟电路，其特征在于，包括：

电源器件和雾化器，所述电源器件具有正极和负极；

传感器电路，设置有电阻式压力传感器，所述传感器电路用于输出电平变化信号；

MCU控制电路，与所述传感器电路直接连接；

功率调节电路，与所述MCU控制电路和所述雾化器均连接，以接收所述MCU控制电路的信号，并对所述雾化器进行功率调节。

2.根据权利要求1所述的电子烟电路，其特征在于，所述传感器电路还设置有第一固定电阻和第一电容，所述电阻式压力传感器的输入端与所述正极连接，所述第一固定电阻和所述第一电容并联后的电路两端分别连接所述电阻式压力传感器的输出端和所述负极，所述MCU控制电路和所述第一电容的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的电子烟电路，其特征在于，所述MCU控制电路与所述第一固定电阻和所述第一电容并联的电路连接。

4.根据权利要求1所述的电子烟电路，其特征在于，所述传感器电路还设置有第二固定电阻、第三固定电阻和NPN三极管，所述第二固定电阻的输入端和所述电阻式压力传感器的输出端连接，所述第二固定电阻的输出端和所述负极连接；

所述第三固定电阻的输入端和所述电阻式压力传感器的所述输出端连接，所示第三固定电阻的输出端和所述NPN三极管的基极连接；

所述NPN三极管的发射极和所述负极连接，所述NPN三极管的集电极和所述MCU控制电路连接。

5.根据权利要求4所述的电子烟电路，其特征在于，所述传感器电路还设置第四固定电阻和第二电容，所述第四固定电阻的输入端和所述正极连接，所述第四固定电阻的输出端和所述NPN三极管的所述集电极连接；

所述第二电容的输入端和所述第四固定电阻的所述输出端连接，所述第二电容的输出端和所述负极连接。

6.根据权利要求1所述的电子烟电路，其特征在于，所述传感器电路还设置有第五固定电阻、第六固定电阻和PNP三极管，所述第五固定电阻的输入端和所述正极连接，所述第五固定电阻的输出端和所述电阻式压力传感器连接，所述电阻式压力传感器的输出端和所述负极连接；

所述第六固定电阻的输入端和所述第五固定电阻的输出端连接，所述第六固定电阻的输出端和所述PNP三极管的基极连接；

所述PNP三极管的发射极和所述正极连接。

7.根据权利要求6所述的电子烟电路，其特征在于，所述传感器电路还设置有第七固定电阻和第八固定电阻，所述第七固定电阻的输入端和所述PNP三极管的集电极连接，所述第七固定电阻的输出端和所述第八固定电阻的输入端连接，所述第八固定电阻的输出端和所述负极连接；

所述MCU控制电路和所述第七固定电阻的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的电子烟电路，其特征在于，所述MCU控制电路包括中断唤醒引脚和ADC引脚；

所述第七固定电阻的所述输出端和所述MCU控制电路的所述中断唤醒引脚连接，所述MCU控制电路的所述ADC引脚和所述第五固定电阻的输出端连接。

9.根据权利要求7所述的电子烟电路，其特征在于，还包括显示电路，所述显示电路和所述MCU控制电路连接。

10.一种电子烟，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电子烟电路。

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