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仅使用一个MCU,即可获得电子烟安全设计

最近结束的IECIE 电子烟 展会无疑已成为2019年上半年最受欢迎的行业盛会,超过1500多个品牌占据了40,000平方米的展览空间。来自世界各地的参展商和参观者沉浸在这一蒸汽文化盛宴中。大雨无法扑灭的热情来自不断增长的电子烟听众。为了提高市场的竞争力,电子烟制造商对控制面板的要求也在不断提高。众所周知,电子烟的控制系统主要由主控芯片,电池,按钮,LED呼叫吸灯和雾化器组成。如果烟油是电子烟的“灵魂”,那么MCU是电子烟的“心脏”。如果要成为这个行业的领导者,MCU的选择非常重要。

由于电子烟的形状与真实烟雾大致相同,因此体积较小,但有更多成分。同时,通常使用小电池供电,并且电池寿命应尽可能长。最后,电子烟中雾化器的温度控制必须准确,这要求主芯片ADC具有高精度。因此,电子烟的这些特征给开发人员带来了许多挑战。

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作为最初推出电子烟专用MCU的芯片制造商一次性电子烟电子烟视频,Chipsea最早于2012年开发了具有自主知识产权的基于RISC的8位MCU内核,建立了MCU实验室,并开始致力于安全性和可靠性。 电子烟大中型电路板制造商和品牌已批量使用可靠的电子烟 MCU芯片研发。 Chipsea Technology最近推出了一种安全电子烟 MCU-CSU32M10,它具有体积小,集成度高电子烟排行榜前8强,安全性和可靠性高的特点。

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CSU32M10 电子烟电路框图

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优势1:集成硬件短路保护,节省外围设备,响应速度快,安全可靠

电子烟是个人携带和使用的产品,安全是重中之重。使用电子烟时,可能会由于诸如雾化器损坏或意外触摸之类的事故而导致短路。如果不及时保护,可能会导致电池爆炸和火灾等安全事故。

在产品设计中,通常有以下几种方法来实现短路保护:

1.通过芯片自身的LVR(低压复位)功能:

原理:发生短路时,电池电压VBAT将被拉至LVR电压以下,MCU将复位并停止工作。

缺点:不可靠。当MOS内阻大且电池负载能力强时,无法将VBAT下拉至LVR电压,从而导致保护失败。

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2.通过ADC检测MOS输出电压以实现短路保护

原理:使用ADC检测MOS的输出电压并根据电压进行判断。

缺点:响应速度慢。短路保护功能需要软件来实现,并且不能保证响应速度。通常需要在电池侧添加保护IC以提高短路保护的可靠性。此外,在焊盘为金的电子烟中,保护IC和分压电阻的增加将增加PCB的面积。

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3.通过IO中断进行短路保护

原理:当MOS导通时,如果发生短路,则GPIO的电压将下拉并产生中断,并由软件进行保护。

缺点:①需要增加一个电阻和一个二极管,增加了PCB面积和成本。 ②软件复杂。

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CSU32M10突破了常规,集成了硬件短路保护功能,可以在没有外围设备的情况下实现安全可靠的短路保护功能,解决了上述方案的缺点。

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原理:该IC集成了一个短路保护模块,以检测MOSFET工作时两端之间的压差。当压差超过设置的阈值时,MOSFET将关闭并停止工作。

优势:

1.快速响应和更安全:硬件实现,无软件延迟,响应速度快,避免电池电压和MCU进入异常状态,更安全;

2.测量准确电子烟小烟bom,可靠:根据MOS的内阻和保护电流,可以选择80/200/320 / 480mV等多个保护阈值,更加可靠;

3.无需外围组件,从而减少了PCB面积和BOM成本。

优势2:集成了精确的电热丝阻抗测量功能,形成了吸保护,使电子烟更加智能和更好的用户体验

电子烟在使用产品的过程中,您会遇到以下问题:

1. 吸连续冒烟时,烟油的渗透速度较慢,无法及时渗透到雾化器中,这将导致雾化温度过高,产生焦臭并降低用户体验

2.无法自动检测烟油是否用完,只能用人眼观察

为了解决这些问题,有必要通过测量雾化器的阻抗来检测工作温度。

常规方法是添加一个测量通道来实现(如图所示):

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原理:

在工作路径关闭的半周期中,通过测量采样电阻上的电压和电流来计算雾化器的阻抗,并进一步计算温度。

缺点:

①必须增加2〜3个电阻和1个MOS,这在每英寸金的电子烟产品中是致命的,并且增加了成本;

②您需要使用1个GPIO和2个ADC电子烟小烟bom,共3个引脚,并且需要使用成本更高的MCU。

为解决上述问题,CSU32M10集成了烟丝阻抗测量模块,该模块不需要外围设备,只需要1个IO。

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原理:

在MOS截止时的半周期中,输出恒定电流,通过测量雾化器上的电压来测量雾化器的阻抗,并进一步计算温度。

优势:

不需要外围设备,只需要1个引脚即可,从而降低了BOM成本和PCB面积。

此外,由Chipsea Technology独立开发的高效C编译器的效率比其国内同类产品高30%。 CSU32M10支持在线调试,大大提高了开发效率,降低了开发成本。 CSU-IDE是由Chipsea独立开发的,适用于全系列8Bit SOC / MCU的免费开发环境,它集成了编译器,汇编器,链接器调试模拟器和lib生产工具。支持混合信号处理器CSU系列产品的开发,C语言和ASM语言的编程。工程师可以更轻松,更快速地开发电子烟,从而使产品可以迅速占领市场并赢得机会。

总而言之,CSU32M10具有高集成度,高性价比,安全性和可靠性以及稳定的质量等重要功能,可以使电子烟的开发人员感到轻松舒适,并使电子烟的消费者获得更好的使用体验。

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