CN104037720A - 电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置和方法 - Google Patents

电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置和方法，包括微控制器，电源模块和场效应晶体管，所述电源模块用于为所述微控制器提供电源，其特征在于，还包括储能电路，所述储能电路连接在所述微控制器和所述电源模块之间，所述储能电路用于当发生过流或短路时，通过储能电路给微控制器供电，使微控制器可在一定时间段内保持正常工作电压；待微控制器确定是过流或短路后、关闭MOSFET，停止电流的输出，解决了现有技术中所存在的微控制器不稳定的不可控现象的发生，本发明所设计的电路简单，成本较低。

Description

电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置和方法
技术领域
本发明涉及电子香烟和电子烟盒技术领域，尤其涉及一种带有微控制器的电子香烟和电子烟盒、防止微控制器电源电压跌落的保护装置和方法。
背景技术
目前大部分的电子香烟和电子烟盒的微控制器是电池直接供电的，微控制器控制一个开关MOSFET（场效应晶体管）去控制负载的通断，如图1和2所示，该电路包括电池100，微控制器200、场效应晶体管300，其中电池100用于为微控制器200供电，微控制器200的信号输出端用于控制场效应晶体管的通断来控制电子烟或电子烟盒内的加热元件。图1和图2的供电结构存在一些风险，比如当电子烟或电子烟盒在导通MOSFET的情况下，输出出现短路或过流时，微控制器电源电压会因为短路而跌落的非常快，当电压跌落至低于微控制器的最小工作电压时，微控制器就可能处于不可控的不稳定状态，长时间的大电流或短路可能导致大电流烧坏产品内部的元器件或线路，微控制器的不可控状态可能导致其他意外的损害，所以需要开发一种电路来延迟微控制器的电源电压的跌落速度。
所以现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中存在的微控制器在过流或短路情况下处于不可控的不稳定状态，烧坏产品内部的元器件或线路等缺陷，提供一种电子烟中利用储能电路来延迟微控制器电源电压跌落的保护装置和方法，达到保护电路的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置，包括微控制器，电源模块和场效应晶体管，所述电源模块用于为所述微控制器提供电源，其特征在于，还包括储能电路，所述储能电路连接在所述微控制器和所述电源模块之间，所述储能电路用于当发生过流或短路时，在一定时间段内为所述微控制器提供电源电压、延迟所述电源模块或所述微控制器的电源电压的下跌；所述微控制器用于在所述时间段内处理所述过流或短路信号，输出控制信号以关闭所述场效应晶体管。
所述的装置，其中，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述二极管正极连接所述电源模块的正极，所述二极管的负极分别连接所述微控制器正电源端以及所述储能电容的一端，所述储能电容的另一端与所述电源模块负极和所述微控制器负电源端连接，所述储能电路用于在发生过流或短路引起所述电源模块电压下跌时，通过所述储能电容为所述微控制器供电，并通过所述二极管截断所述储能电容对所述电源模块放电。
所述的装置，其中，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述储能电容的一端分别连接所述电源模块正极和所述微控制器的正电源端，所述储能电容的另一端分别接所述二极管正极和所述微控制器的负电源端，所述二极管的负极接所述电源模块的负极，所述储能电路用于在发生过流或短路引起所述电源模块电压下跌时，通过所述储能电容为所述微控制器供电，同时阻止所述电源模块电压的快速下跌，并通过所述二极管截断所述储能电容对所述电源模块放电。
所述的装置，其中，还包括过流或短路检测模块，所述过流或短路检测模块用于实时检测线路的工作电流，并将所检测数据提供给所述微控制器。
所述的装置，其中，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极与所述电源模块的负极相连，所述场效应晶体管的漏极连接外接负载。
所述的装置，其中，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极接外接负载，所述场效应晶体管的漏极连接所述电源模块的正极和所述二极管的正极。
所述的装置，其中，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极分别与所述电源模块的负极和所述二极管的负极，所述场效应晶体管的漏极连接外接负载。
所述的装置，其中，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的漏极分别与所述电源模块的正极、以及与所述储能电容的一端和所述微控制器的正电源端相连，所述场效应晶体管的源极连接外接负载。
所述的装置，其中，所述微控制器为单片机或CPU。
一种用于电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护方法，其特征在于，所述方法包括：
在微控制器和电源模块之间连接一储能电路，通过所述储能电路在电路发生过流或短路后，延迟所述电源模块或所述微控制器的电源电压的下跌，使所述微控制器在一定时间段内保持正常工作电压；
所述微控制器在所述时间段内通过所述微控制器对过流或短路信号进行处理，输出控制信号以关闭场效应晶体管，切断电流。
所述的方法，其中，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述二极管的正极接所述电源模块，所述二极管的负极分别接所述储能电容和所述微控制器，所述储能电容的另一端分别接所述微控制器和所述电源模块的负极，所述一定时间段为所述储能电容的放电时间。
所述的方法，其中，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述储能电容的一端分别连接所述电源模块正极和所述微控制器的正电源端，所述储能电容的另一端分别接所述二极管正极和所述微控制器的负电源端，所述二极管的负极接所述电源模块的负极，所述一定时间段为所述储能电容的放电时间。
所述的方法，其中，所述放电时间为所述储能电容从所述微控制器正常工作电压放电至所述微控制器的最小工作电压时间。
本发明公开了一种电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置和方法，具有以下有益效果：本装置利用在微控制器和电源模块之间连接一储能电路，在电路发生过流或短路时，通过储能电路给微控制器供电，使微控制器可在一定时间段内保持正常工作电压；待微控制器确定是过流或短路后、关闭MOSFET，停止电流的输出，达到了保护电子烟产品的目的，本发明所设计的电路简单，成本较低，也解决了现有技术中所存在的微控制器不稳定的不可控现象的发生。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术电子烟微控制器的供电电路实施例一示意图；
图2是现有技术电子烟微控制器的供电电路实施例二示意图；
图3是本发明防止微控制器电源电压跌落的保护装置电路方框图；
图4是本发明防止微控制器电源电压跌落的保护装置实施例一的电路示意图；
图5是本发明防止微控制器电源电压跌落的保护装置实施例二的电路示意图；
图6是本发明防止微控制器电源电压跌落的保护装置实施例三的电路示意图；
图7是本发明防止微控制器电源电压跌落的保护装置实施例四的电路示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的微控制器在过流或短路情况下处于不可控的不稳定状态，烧坏产品内部的元器件或线路等缺陷，本发明提供一种延迟微控制器电源电压跌落的保护装置和方法，其核心思想为：在微控制器和电源模块之间连接一储能电路，储能电路用于当负载发生过流或短路时，在一定时间段内为微控制器提供电源电压，该电压小于微控制器正常工作电压但高于微控制器的最小工作电压、避免了因负载发生过流或短路引起电池或微控制器的电源电压快速下跌、导致微控制器不能正常工作的情况，所述微控制器利用该时间段，处理过流或短路检测信号，输出控制信号以关闭所述场效应晶体管，断开对负载的供电，实现对电子烟的过流或短路保护，解决了现有技术中所存在的微控制器不稳定的不可控现象的发生。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图3为本发明防止微控制器电源电压跌落的保护装置电路框图，其中，在该电路中，包括电源模块100，微控制器200，场效应晶体管300和储能电路400，还包括过流或短路检测模块，所述过流或短路检测模块用于实时检测线路的工作电流，并将所检测数据提供给所述微控制器（图上未标示，省略）；储能电路400设置在电源模块100和微控制200之间，电源模块100与微控制器200相连、用于为微控制器200提供电源，储能电路用于为微控制器200提供一定时间段内的正常工作电压、延迟电源模块100或微控制器200的电源电压的下跌，微控制器200与场效应晶体管300相连、并与过流或短路检测模块相连，用于实时检测线路的工作电流，并将所检测数据提供给微控制器200，微控制器200用于在该时间段内检测和判断发生过流或短路后，通过微控制器200对过流或短路信号进行处理，输出控制信号以关闭场效应晶体管300，达到保护电路的目的。
其中，本发明微控制器200可选用单片机，CPU或逻辑控制器件，微控制器包括3个引脚，第1引脚为微控制器正电源端，第3引脚为微控制器负电源端，第2引脚为信号输出端，电源模块100为可充电电池，场效应晶体管300型号可优选AO3400或DTS2300，当然实际应用中并限于上述所选型号。
本发明的储能电路400包括一二极管（D）和一储能电容（C），在本发明具体实施例1中（见图4所示），二极管（D）的正极接电池100的正极，二极管（D）的负极分别接微控制器200的第1引脚（正电源端）以及连接储能电容（C）的一端，储能电容（C）的另一端分别与电池100的负极和微控制器200的第3引脚相连，储能电路400用于在发生过流或短路引起电池100的电压下跌时，通过储能电容（C）为微控制器200供电，并通过二极管（D）截断储能电容（C）对电池100的放电，微控制器200的第2引脚连接至场效应晶体管300的栅极，场效应晶体管300的源极与电池100的负极相连，场效应晶体管300的漏极连接外接负载。
在本发明具体实施例2中（见图5所示），二极管（D）的正极接电池100的正极，二极管（D）的负极分别接微控制器200的第1引脚（正电源端）以及连接储能电容（C）的一端，储能电容（C）的另一端分别与电池100的负极和微控制器200的第3引脚相连，储能电路400用于在发生过流或短路引起电池100的电压下跌时，通过储能电容（C）为微控制器200供电，并通过二极管（D）截断储能电容（C）对电池100的放电，微控制器200的第2引脚连接至场效应晶体管300的栅极，场效应晶体管300的源极接外接负载，场效应晶体管300的漏极连接电池100的正极和二极管（D）的正极，实施例1和实施例2的储能电路400在电路中与电池100和微控制器200的连接形式相同，所不同之处在于场效应晶体管300的连接方式不同，详见图4和图5所示。
在本发明具体实施例3中（见图6所示），储能电路400中的储能电容（C）一端分别连接电池100的正极和微控制器的正电源端（第1引脚），储能电容（C）的另一端分别接二极管（D）的正极、微控制器200的负电源端（第3引脚），二极管（D）的负极连接电池100的负极，储能电路400用于在发生过流或短路引起电池100电压下跌时，通过储能电容（C）为微控制器200供电，同时阻止电池100电压的快速下跌，并通过二极管(D)截断储能电容C对电池100的放电。本实施例中微控制器200的信号输出端（第2引脚）连接至场效应晶体管300的栅极，场效应晶体管300的源极分别与电池100的负极和二极管D的负极，场效应晶体管300的漏极连接外接负载。
在本发明具体实施例4中（见图7所示），储能电路400中的储能电容（C）一端分别连接电池100的正极和微控制器的正电源端（第1引脚），储能电容（C）的另一端分别接二极管（D）的正极、微控制器200的负电源端（第3引脚），二极管（D）的负极连接电池100的负极，储能电路400用于在发生过流或短路引起电池100电压下跌时，通过储能电容（C）为微控制器200供电，同时阻止电池100电压的快速下跌，并通过二极管(D)截断储能电容C对电池100的放电。本实施例中微控制器200的信号输出端（第2引脚）连接至场效应晶体管300的栅极，场效应晶体管300的漏极分别与电池100的正极、储能电容C的一端以及微控制器200的正电源端（第1引脚）相连，场效应晶体管300的源极连接外接负载；实施例3和实施例4的储能电路400在电路中与电池100和微控制器200的连接形式相同，所不同之处在于场效应晶体管300的连接方式不同，详见图6和7所示。
本发明的储能电路用于在发生过流或短路引起电源模块电压下跌时，利用储能电容C电压不能突变的特性，通过该储能电容为微控制器供电，并利用二极管D的单向导电特性，通过二极管截断储能电容C对电池和外接负载的放电。
本发明的防止微控制器电源电压跌落的保护方法，主要包括如下步骤：
S1、实时检测线路的工作电流，并将所检测数据提供给微控制器，当检测到过流或短路，同时电池电压跌落；
S2、微控制器和电池之间的储能电路工作，通过储能电路阻碍电池电压或微控制器电源电压的下跌，使微控制器在一定时间段内保持正常工作电压；
S3、微控制器在该时间段内（即在正常电源供电情况下）处理过流或短路信号，微控制器输出控制信号以切断场效应晶体管，切断电流。
在图4和图5中，微控制器的一定时间段为储能电容C的放电时间；在图6和图7中，微控制器的一定时间段为储能电容C的放电时间，该放电时间为储能电容C从微控制器正常工作电压放电至微控制器的最小工作电压的时间。所述储能电路用于在发生过流或短路引起电源模块电压下跌时，利用电容电压不能突变的特性，通过所述储能电容为所述微控制器供电，并利用二极管单向导电特性，通过所述二极管截断所述储能电容对所述电源模块和外接负载的放电。
综上所述，由于本发明在所述微控制器和电池之间连接一储能电路，在微控制器和电源模块之间连接一储能电路，通过储能电路在电路发生过流或短路后，延迟电源模块或微控制器的电源电压的下跌，使微控制器在一定时间段内保持正常工作电压；微控制器在该时间段内对过流或短路信号进行处理，输出控制信号以关闭场效应晶体管，切断电流，实现对电子烟的过流或短路保护，解决了现有技术中所存在的微控制器不稳定的不可控现象的发生，有效地实现了对电子烟的过流或短路的保护。
因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (13)

1.一种电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护装置，包括微控制器，电源模块和场效应晶体管，所述电源模块用于为所述微控制器提供电源，其特征在于，还包括储能电路，所述储能电路连接在所述微控制器和所述电源模块之间，所述储能电路用于当发生过流或短路时，在一定时间段内为所述微控制器提供电源电压、延迟所述电源模块或所述微控制器的电源电压的下跌；所述微控制器用于在所述时间段内处理所述过流或短路信号，输出控制信号以关闭所述场效应晶体管。
2.根据权利要求1所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述二极管正极连接所述电源模块的正极，所述二极管的负极分别连接所述微控制器正电源端以及所述储能电容的一端，所述储能电容的另一端与所述电源模块负极和所述微控制器负电源端连接，所述储能电路用于在发生过流或短路引起所述电源模块电压下跌时，通过所述储能电容为所述微控制器供电，并通过所述二极管截断所述储能电容对所述电源模块放电。
3.根据权利要求1所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述储能电容的一端分别连接所述电源模块正极和所述微控制器的正电源端，所述储能电容的另一端分别接所述二极管正极和所述微控制器的负电源端，所述二极管的负极接所述电源模块的负极，所述储能电路用于在发生过流或短路引起所述电源模块电压下跌时，通过所述储能电容为所述微控制器供电，同时阻止所述电源模块电压的快速下跌，并通过所述二极管截断所述储能电容对所述电源模块放电。
4.根据权利要求1所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，还包括过流或短路检测模块，所述过流或短路检测模块用于实时检测线路的工作电流，并将所检测数据提供给所述微控制器。
5.根据权利要求2所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极与所述电源模块的负极相连，所述场效应晶体管的漏极连接外接负载。
6.根据权利要求2所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极接外接负载，所述场效应晶体管的漏极连接所述电源模块的正极和所述二极管的正极。
7.根据权利要求3所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的源极分别与所述电源模块的负极和所述二极管的负极，所述场效应晶体管的漏极连接外接负载。
8.根据权利要求3所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述微控制器的信号输出端连接至所述场效应晶体管的栅极，所述场效应晶体管的漏极分别与所述电源模块的正极、以及与所述储能电容的一端和所述微控制器的正电源端相连，所述场效应晶体管的源极连接外接负载。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的防止微控制器电源电压跌落装置，其特征在于，所述微控制器为单片机或CPU。
10.一种用于电子烟中防止微控制器电源电压跌落的保护方法，其特征在于，所述方法包括：
在微控制器和电源模块之间连接一储能电路，通过所述储能电路在电路发生过流或短路后，延迟所述电源模块或所述微控制器的电源电压的下跌，使所述微控制器在一定时间段内保持正常工作电压；
所述微控制器在所述时间段内通过所述微控制器对过流或短路信号进行处理，输出控制信号以关闭场效应晶体管，切断电流。
11.根据权利要求10所述的防止微控制器电源电压跌落的保护方法，其特征在于，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述二极管的正极接所述电源模块，所述二极管的负极分别接所述储能电容和所述微控制器，所述储能电容的另一端分别接所述微控制器和所述电源模块的负极，所述一定时间段为所述储能电容的放电时间。
12.根据权利要求10所述的防止微控制器电源电压跌落的保护方法，其特征在于，所述储能电路包括一二极管和一储能电容，所述储能电容的一端分别连接所述电源模块正极和所述微控制器的正电源端，所述储能电容的另一端分别接所述二极管正极和所述微控制器的负电源端，所述二极管的负极接所述电源模块的负极，所述一定时间段为所述储能电容的放电时间。
13.根据权利要求12所述的防止微控制器电源电压跌落的保护方法，其特征在于，所述放电时间为所述储能电容从所述微控制器正常工作电压放电至所述微控制器的最小工作电压时间。
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