電子煙系統電路設計詳解

你的香煙，我的石油，注定我們不能相愛。我們都知道吸煙有害健康，但我們都是一只腳踩在泥潭，無法自拔依舊渴望健康。在戒煙意識逐漸加強的年代，電子煙憑借高性能、高品質和高市場競爭力在各種香煙替代品中脫穎而出，帶來巨大的經濟效益，減少了二手煙給身邊的人所帶來的危害。

一、 系統設計

電子煙由主控芯片CSU8RP3125、電池、 按鍵、LED呼吸燈、霧化器組成(見下圖)。

二、 詳細設計

短路保護

采用芯片本身的低電壓復位功能來實現電子煙的短路保護，把芯片的LVR設定在2.4V，當負載端短路時，芯片的VDD腳瞬間被拉低到2.4V以下，芯片復位，NMOS。管的控制腳回到上電復位的狀態，即為低電平切斷NMOS來保護MOS管。

過充保護

由于電池直接連到芯片的VDD上，通過把芯片內部基準電壓作為輸入，用VDD來作參考，因為內部基準電壓是固定的，所以只要 VDD上的電壓有變化時，采到的AD值也會有相應的變化，利用AD值來反算出電池端的電壓，當芯片檢測到電池電壓高于4.2V時，讓NMOS的控制腳輸出低電平關斷NMOS來切斷充電端與電池之間的充電回路，防止電池過充。CSU8RP3215芯片采用內部基準，測量電池電壓，除了省去了外部參考源， 同時也節省了分壓電阻。

電路特性： 1、恒壓充電最高電壓4.2V 2、充電電流為405mA。 3、也可以調整充電電流，調整第2管腳到地的電阻，計算公式為：ICH = 1216V / RISET 其中，ICH表示充電電流，單位為安培 RISET表示ISET管腳到地的電阻，單位為歐姆 例如，如果需要405mA的充電電流，可按下面的公式計算：RISET = 1216V/0.405A = 3kΩ 為了保證良好的穩定性和溫度特性，RISET建議使用精度為1%的金屬膜電阻。通過測量ISET管腳的電壓可以檢測充電電流。充電電流可以用下面的公式計算： ICH = (VISET / RISET) × 1000。

低電壓報警

利用2.2小節同樣的ADC檢測方式來檢測VDD電壓(即電池電壓)，當電池電壓低于3.2V時，讓NMOS管控制腳輸出低電平來關掉NMOS并且通過控制PWM的輸出來驅動LED呼吸燈來提醒用戶電池電壓過低。

霧化過流保護

通過外部的AD通道來檢測NMOS管到地的壓降來換算出流過霧化器的電流，一旦檢測到霧化電流過大時，芯片會把NMOS管的控制腳置低來關斷NMOS管，防止霧化過流。CSU8RP3125的AD檢測小信號精準，可電子煙產品的可靠性。

呼吸燈的控制

利用芯片本身的PWM輸出功能，LED燈從滅到最亮的過程中，PWM周期固定的情況下，PWM從低電平開始，每3ms遞增一個正寬頻，一直到PWM輸出為高電平。相反，LED從最亮到滅的過程中，PWM從高電平開始，每6ms遞增一個負寬頻，一直到PWM輸出低電平為止，實現呼吸燈的控制。當電池電壓欠壓時，呼吸燈的漸變速度時間會變為正常工作的1/3，以此提醒用戶需要及時充電。

目前，電子煙主要針對的是歐美市場，而本次設計選用的芯海CSU8RP3125芯片的ESD(芯片級)HBM模型為8KV，工作溫度范圍-40~85℃。經測試芯片高速PWM穩定，ADC采樣效果好，溫漂小，性能可靠。該型號芯片為MSOP-8封裝，有利于PCB面積縮減，非常適合電子煙的開發。