刚刚落幕的IECIE电子烟展会无疑成为了2019年上半年人气最火爆的行业盛会,超过1500+品牌商填满了40000平方米的展示空间。来自世界各地的展商和观众都浸润在这场蒸汽文化盛宴中。大雨也浇不灭的热情源自于不断增加的电子烟受众,为了增加市场竞争力,电子烟制造商对控制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、按键、LED呼吸灯和雾化器组成。如果说烟油是电子烟的“灵魂”,那么MCU就是电子烟
“心脏”,想成为这一行业的领跑者,MCU的选择至关重要。

图 芯海CSU32M10电子烟电路结构框图


由于电子烟形状与真烟大致相同,体积小,组成器件却比较多。同时一般采用小型电池供电,电池使用寿命要尽量长,最后,在电子烟的雾化器温度控制上,要精准,这就要求主芯片ADC精度要高。因此,电子烟的这些特征,给开发者带来了诸多的挑战。芯海科技最新推出了安全性电子烟MCU——CSU32M10,具有体积小、集成度高、安全可靠的特点。

优势一:集成硬件短路保护,省外围、响应速度快、安全可靠


电子烟是随身携带、贴身使用的产品,安全是第一位的。在电子烟使用过程中,可能会遇到雾化器损坏、误触等意外情况导致的短路,如果不及时保护,可能会引发电池爆炸、火灾等安全事故。

产品设计中,经常有以下几种方法来实现短路保护:


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1. 通过芯片自身的LVR(低电压复位)功能:

原理:发生短路时,会把电池电压VBAT拉到低于LVR电压,MCU复位,停止工作。

缺点:不可靠。遇到MOS内阻大、电池带载能力强时,无法把VBAT拉低到LVR电压,导致保护失效。


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2. 通过ADC检测MOS输出电压实现短路保护

原理:使用ADC检测MOS的输出电压,根据电压判断。

缺点:响应速度慢。短路保护功能需要软件来实现,响应速度无法保证,往往需要在电池端增加保护IC来提高短路保护的可靠性。而且在寸土寸金的电子烟中,增加保护IC和分压电阻,会增大PCB的面积。

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3. 通过IO中断实现短路保护

原理:在MOS导通时,如果发生短路,GPIO的电压被拉低,产生中断,由软件来进行保护。

缺点:需要增加一个电阻和一个二极管,增加PCB面积和成本。软件复杂。

CSU32M10突破常规,集成了硬件短路保护功能,无需外围即可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:IC内部集成短路保护模块,检测MOSFET工作时两端的压差,压差超过设定阈值时,关闭MOSFET,停止工作。


优点:

  • 响应快,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;

  • 测量精准,更可靠:可以根据MOS内阻及保护电流,选择80/200/320/480mV等多个保护阈值,更可靠;

  • 无需外围器件,减小PCB面积和BOM Cost。

优势二:集成精准的加热丝阻抗测量功能,形成过吸保护,让电子烟更智能、用户体验更好

电子烟产品使用过程中,会遇到这样的问题:

  • 连续吸烟时,烟油渗透速度慢,无法及时渗透到雾化器中,会导致雾化温度过高、有焦糊味,用户体验差

  • 无法自动检测烟油是否用完,只能靠人用眼观察


为了解决这些问题,需要通过测量雾化器的阻抗来检测工作温度。


常规的方法是增加一个测量通路来实现(如图):



原理:

在工作通路关断的半周,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:

需要增加2~3个电阻和1个MOS,在寸土寸金的电子烟产品中是致命的,而且增加成本;

需要额外使用1个GPIO和2个ADC共计3个引脚,需要使用更高成本的MCU。

为了解决上述问题,CSU32M10集成了烟丝阻抗测量模块,无需外围器件,仅需要1个IO即可实现。


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原理:

在MOS关断的半周,输出恒定电流,通过测量雾化器上的电压来测量雾化器阻抗,并进一步计算温度。


优点:

无需外围器件,仅需1个引脚,减少BOM Cost和PCB面积。

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CSU32M10支持在线调试,拥有自主研发的高效率C编译器,效率提升30%,可降低开发成本。芯海CSU-IDE是8Bit全系列SOC/MCU免费开发环境,集成编译器、汇编器、链接器调试仿真器以及lib制作工具。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。

芯海科技作为国内首家推出电子烟专用MCU的芯片原厂,早在2012年就开发了拥有自主知识产权的8位RISC架构MCU内核,成立了MCU实验室,并开始专注于安全可靠的电子烟MCU芯片研发,已经被电子烟的大中型板卡厂和品牌批量使用。

电子烟是新兴消费类电子产品,麻雀虽小,五脏俱全,其综合应用多种材料及外观处理工艺。艾邦电子烟群搭建供应链交流对接平台,麦克韦尔合元吉瑞、思格雷、博迪卓力能铂德Boulder、JUUL、SMOK、格林韵达、卓尔悦、IJOY、APOLLO阿波罗、思拓微、诚芯微、合芯微 、亿纬锂能、莱鼎电子、浙江鹏孚隆、纽莱克、聚能陶瓷新化县恒睿电子利德英可电子福美来陶瓷浩然特塑绅博源生物科技弘毅电子华诚达精密工业、中科芯集成电路、海天特种陶瓷中达强电炉、小川电子、建宇网印机电设备、群华陶瓷、晶品新材料大宏新材料科瑞技术、合肥费舍罗、中研高分子、合肥高歌、伊士曼、顺络电子、四川汇利、杰士德等。

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电子雾化与HNB产品都是新型电子产品,结构虽小,却融合应用多种材料、表面处理、芯片电子等技术工艺,而且雾化技术一直在不断更迭,供应链在逐步完善,为了促进供应链企业间有一个良好的对接交流,艾邦搭建产业微信群交流平台,欢迎加入;Vape e-cigarettes (VAPE) and Heat-Not-Burn e-cigarettes (HNB) are both emerging electronic products. Despite their compact size, they integrate various materials, surface treatment technologies, chip electronics, and other advanced technical processes. Moreover, atomization technology is constantly evolving and the supply chain is being progressively perfected. To facilitate good communication and networking among supply chain enterprises, Aibang has established an industry WeChat group communication platform and warmly welcomes interested enterprises to join.

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