CN112503669B - 一种雾化片驱动架构及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雾化片驱动架构及驱动方法，包括驱动装置和雾化片，属于雾化片驱动架构技术领域，所述驱动装置以它激震荡的方式推动雾化片达到震动的频率，所述驱动装置中采用单电源驱动雾化片，本发明科学合理，使用安全方便，驱动装置使用单电源,无需内置开关电源变压器；所述驱动装置包括各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构，所述电压保护架构进行电压侦测，所述相位侦测保护架构进行相位侦测，所述过电流保护架构进行电位监控和过电流保护，所述各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构可保护加湿器。

Description

一种雾化片驱动架构及驱动方法

技术领域

本发明涉及雾化片驱动架构技术领域，具体是一种雾化片驱动架构及驱动方法。

背景技术

加湿器在产品市场上已成为必要的小家电产品,主要在解决冬天时的干燥气候，市场产品是非常多样，使用的环境变化也多，因此加湿器原有的技术架构上有许多问题，现有的2种旧有架构为：

1.一般大型加湿器的技术架构,多为三点式自激的传统分离式组件方案,此三点式自激优点是波形输出接近弦波输出,使雾化片的震动流畅,但缺点是零件多且大,功率三极管发热严重,需外加散热片,并考虑风扇与散热片位置，一般大型加湿器电压驱动使用高压30至36V,功率转换效率差,造成功率三极管发热严重,容易温度过高而烧毁,且需提供大功率双电源输出,因此开关电源变压器必须内置于加湿器中,造成需要通过各国制订的开关电源类安规认证,耗费AC电源类安规的认证时间与认证费用；

2.另一种加湿器架构为单点式他激检电压追频方案,主要用于小型的雾化器、香氛机上,驱动采用MOS管MCU输出PWM电路驱动，缺点是波形输出不正常,正相电压过高,负相电压低,雾化片动作偏向于正向弯曲,正相电压高于100V极易烧毁,因此只能用于小功率,小型的雾化器上；

因此，需要一种雾化片驱动架构及驱动方法解决问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雾化片驱动架构及驱动方法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种雾化片驱动架构，其特征在于：包括雾化片驱动架构，所述雾化片驱动架构包括驱动装置和雾化片，所述驱动装置以它激震荡的方式推动雾化片达到震动的频率，所述驱动装置中采用单电源驱动雾化片，所述驱动装置包括各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构，所述电压保护架构进行电压侦测，当升压电位超过设定值时,可立即将开关NMOS管开启时间递减缩短,或者关闭所有动作,所述相位侦测保护架构进行相位侦测，当相位异常发生时可立即做各式保护操作或立即关闭所有动作，所述过电流保护架构进行电位监控和过电流保护，当过流异常发生时关闭所有动作；

本发明之一种雾化片驱动架构及驱动方法，可以使用单一12V的电源驱动,无需内置开关电源变压器,可直接使用已通过各国制订的开关电源类安规认证的适配器,可减少加湿器在AC电源类安规之认证时间与认证费用,雾化片驱动设计采用本发明之雾化片驱动架构及方法,转换效率远胜三点LC自激式,因此只需1颗Daul N-mos(60V)管,即可对雾化片全波输出100～120V,N-mos管以全桥驱动方式,转换效率高,只需小封装SOP8即可,持续工作温度约在60度，功率消耗低于三点LC自激式约省40％能耗；

雾化片驱动设计各式电压保护架构,采用多组比较器CMP进行电压侦测,当升压电位超过设定值时,可立即透过将N-mos管开启时间递减缩短,或当升压电位超过设定值时,也可选择立即关闭所有动作,以确保加湿器安全无虞。比较器CMP内部电位设置,可选择0V～63阶VCC电位,并可选择连续发生的次数,来决定是否启动保护动作,可选择的次数1,2,4,8…128；雾化片驱动设计相位侦测保护架构,亦可依需求采用2组比较器进行相位侦测(Phase Detector),比对PWM讯号与雾化器相位是否有异常,当相位异常发生时可立即做各式保护操作或立即关闭所有动作以确保加湿器安全无虞；雾化片驱动设计过电流保护架构，采用放大器OPA、1组ADC与1组比较器CMP进行电流侦测与保护，放大器OPA将电流侦测到的电位值，透过内部设置放大20倍，X；放大器OPA内部设置依各式开发需求可选20X、25X、30X、35X、100X、105X、110X、115X…等等放大倍数，比较器CMP内部电位设置依各式开发需求可选择0～63阶电位，63阶为VCC电位，并可选择连续发生的次数，来决定是否启动保护动作，可选择的次数依各式开发需求有1,2,4,8…128可灵活运用；

该雾化片驱动架构整合于单一IC芯片中或者单一IC芯片内部与外部电源线路中，使用频率调变技术,以达到较高之侦测分辨率。

优选的，所述电压保护架构包括比较器CMP，所述相位侦测保护架构包括比较器CMP，所述过电流保护架构包括放大器、类比数位转换器和比较器，所述驱动装置还包括开关NMOS管、电容、电感、微控制器、可变脉宽调变输出，所述雾化片驱动架构及方法可以通过控制可变脉宽调变输出的占空比,或是可变脉宽调变输出的死区大小控制输出的驱动波形；

所述电容和电感的可调节范围为电压输出需求，所述微控制器包括微控制单元，微控制单元驱动可变脉宽调变输出，所述可变脉宽调变输出控制震荡频率；所述放大器提供侦测驱动电流所需,并提供内置放大倍数设定；所述比较器提供侦测驱动电压所需,并提供内置过压次数设定。

优选的，所述雾化片驱动架构的电路连接为：二极管D11的正极与地和电阻R20的第二端电性连接，电阻R20的第一端与二极管D11的负极、内置逻辑比较器CMP5的负极和电阻R19的第二端电性连接，所述电阻R19的第一端与电感L12的第二端、开关N-MOS管Q11的D极、电容C10的第一端、雾化片Y11的第一端电性连接，所述电感L12的第一端与+12V输入电压、电感L11的第一端、电阻R1的第一端电性连接，所述电阻R1的第二端与电阻R2的第一端和内置逻辑比较器CMP2的负极电性连接，所述电感L11的第二端与雾化片Y11的第二端、电容C11的第一端、开关NMOS管Q12的D极、电阻R15的第一端电性连接，所述电阻R15的第二端与电阻R16的第一端、二极管D10的负极、内置逻辑比较器CMP3的负极电性连接，所述电阻R16的第二端与地和二极管D10的正极、电阻R14的第一端电性连接，电阻R14的第二端与电容C17的第一端和放大器的第一端电性连接，所述放大器的第二端与内置类比数位转换器的第一端电性连接，所述内置类比数位转换器的第二端与内置逻辑比较器CMP4的负极电性连接，所述开关N-MOS管Q11的S极、开关N-MOS管Q11的S极与地电性连接，所述内置逻辑比较器CMP2、内置逻辑比较器CMP3、内置逻辑比较器CMP4和内置逻辑比较器CMP5经过处理后形成可变脉宽调变输出的驱动架构。

优选的，雾化片驱动架构的电路还包括电感L10，所述电感L10的第一端与雾化片Y11的第一端电性连接，所述电感L10的第二端与雾化片Y11的第二端电性连接。

一种雾化片驱动方法，其特征在于：该方法可通过控制PWM的占空比,或是PWM的死区大小来控制输出驱动波形，所述死区由PWMP和PWMN的工作状态决定，当PWMP和PWMN同时关闭断开时，即为死区；如图2所示,雾化片驱动PWMP和PWMN之输出波形,透过侦测电流值来计算占空比或死区的大小。

优选的，该方法包括以下步骤：

S100：初始化设定各芯片功能设置：初始化包括：开启比较器功能及比较器中断功能，开启放大器功能，开启类比数位转换器功能，开启可变脉宽调变输出功能和开启LED灯号显示功能，进行比较器及放大器校正程序；

S200：类比数位转换器运作，将放大器放大后的电压转换成耗电流值程序，再进行雾化片讯号相位侦测程序，进入S300追频情况转换程序；

S300：将S200所得结果输入至本S300做条件判断，依据不同条件，将转换程序步骤分成Case0～Case4，5种不同转换程序，根据各Case具体条件判断后续于哪个Case程序执行；

S400：Case0具体条件为：如是初次运行追频转换程序且***无异常即运行本步骤，若符合Case0具体条件,则追频程序预设为最低功率输出，脉宽调制模块频率输出转换为频率最快，占空比最小(死区最大)，设定转换程序稳定时间数值(Case 1计时之用)，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S401：若不符合Case0则进入Case1，Case1具体条件为：目前转换程序稳定时间数值倒数计时中且***无异常即运行本步骤；若符合Case1，此步骤为待转换程序稳定时间数值倒数计时至0，故此Case针对脉宽调制模块频率输出不需改变，返回到S200步骤；

S500：若不符合Case1则进入Case2，Case2具体条件为：目前占空比设定为最大或第二大(死区区间为最小或第二小)且***无异常即运行本步骤；若符合Case2，则根据目前耗电流值调整频率，占空比变大耗电流会变大，占空比变小耗电流会变小，频率变慢耗电流会微幅变大，频率变快耗电流会微幅变小，透过调整占空比及频率使耗电流往雾化片谐振时之耗电流目标值接近，并判断占空比及频率的调变与电流变化是否有异常，如电流过大异常或电流过小异常则依异常处理程序做重新追频或停机之处置，之后设定转换程序等待稳定时间(Case 1计时之用)，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S600：若不符合Case2，则进入Case3，Case3具体条件为：目前占空比设定为第三大以下且***无异常即运行本步骤；若符合Case3，则表示目前占空比设定过小(耗电也远小于目标值，故调变行为以加大占空比为主)，将频率保持最快，将占空比调大1阶(死区变小)，之后设定转换程序等待稳定时间(Case 1计时之用)，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S700:若不符合Case3，则进入Case4，Case4具体条件为：目前电流电压异常即运行本步骤；若符合Case4，依设计需求重新追频或停机处置，跳出转换程序，返回到S200步骤，若不符合Case4，则直接跳出转换程序，返回到S200步骤。

在S300追频情况转换程序，程序会依目前运作中的占空比设置或是否在等待稳定时间倒数计时中或是否异常，判断追频情况转换程序，要去哪一个Case执行。

追频运作方法为先逐步调变占空比由小变大(死区由大变小)(占空比变大电流显着变大，振荡电压升高)后再调变频率从快逐步调到慢(频率变慢电流微幅变大，振荡电压亦微幅升高)。

脉宽调制模块频率输出最快，占空比最小(死区最大)，搭配雾化片驱动电路，可变脉宽调变输出频率输出越快耗电越小，占空比越小(死区越大)耗电越小，故输出最低功率即为设置频率最快及占空比最小；

异常处理程序为如判断占空比已最大(死区最小)且频率已最慢但耗电量未达预期、占空比已最小(死区最大)且频率已最快但耗电量仍超过门坎值过大(电流过大超过***负荷会直接跳电流保护中断程序停机)…等，本例异常发生可设置重置追频情况转换程序，或是发生多次后直接停机显示异常。

优选的，所述异常解决程序包括比较器中断程序，意思是当比较器侦测到电压超过***负荷或者电流超过***负荷的瞬间，***就会发生中断，跳到中断程序执行相应的异常解决程序，这是关于***保护的机制；所述比较器中断程序为：

S610:各比较器共享中断，故需检查各比较器中断旗标，看是哪一个比较器发生中断；

S620：若符合CMP4中断，则实施***过电流保护，跳出中断模式；若不符合CMP4中断，则往S630运作；

S630：若符合CMP2中断，则实施***VCC过电压保护，跳出中断模式；若不符合CMP2中断，则往S640运作；

S640：若符合CMP3或CMP5中断，则实施雾化片驱动电路振荡过压保护，跳出中断模式；若不符合CMP3或CMP5中断，则直接跳出中断模式。

S610中，因比较器共享中断，故下一步需检查中断旗标，看是哪一个比较器发生中断，CMP3及CMP5为雾化片驱动电路振荡过压保护中断，CMP4为***过电流保护中断，CMP2为***VCC过电压保护中断。

本发明可应用于大型加湿器与小型加湿器,香熏机,雾化器,医疗雾化呼吸器等产品上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明之一种雾化片驱动架构及驱动方法，可以采用单电源驱动雾化片，无需内置开关电源变压器,可直接使用已通过各国制订的开关电源类安规认证之适配器即可,减少加湿器在AC电源类安规之认证时间与认证费用；

2.雾化片驱动架构中设置有各式电压保护架构和相位侦测保护架构保护加湿器；

3.整合于单一IC芯片内部之雾化片驱动架构及方法,采用自定义的输出方式,制造出雾化片驱动方式,以它激震荡方式推动雾化片达到振动的频率,避免外部LC零件误差与雾化片生产误差产生物化量不一致问题；

4.使用脉宽调制可调变频率技术,以达到较高之频率分辨率,进而控制雾化片达到最佳振荡频率，让每个生产的雾化片误差都能涵盖,让加湿器输出的雾化量达到一致；

5.雾化片驱动设计,控制脉宽调制模块分别控制1颗小封装SOP8,经过电感升压方式,将半波推升至50～60V电位,2组N-mos管,分别控制雾化片两端,形成全桥驱动雾化片方式,转换效率远胜三点LC自激式，持续工作温度约在60度,功率消耗低于三点LC自激方式约省40％能耗；

6.雾化片驱动设计过电流保护架构，采用放大器、1组模拟/数字转换器与1组逻辑比较器进行电流侦测与保护，放大器光电脉冲将电流侦测到的电位值，透过内部设置放大20倍，可透过模拟/数字转换器进行电位监控，并同时透过逻辑比较器进行过电流保护，当过流异常发生时可立即关闭所有动作。

附图说明

图1为本发明一种雾化片驱动架构的电路连接结构示意图一；

图2为本发明一种雾化片驱动架构的电路连接结构示意图二；

图3为本发明一种雾化片驱动架构的可变脉宽调变输出驱动架构结构示意图一；

图4为本发明一种雾化片驱动方法的PWMN/PWMP输出至驱动线路上的结构示意图；

图5为本发明一种雾化片驱动方法的PWMP开启导通与PWMN关闭断开，L12将导通落地的结构示意图；

图6为本发明一种雾化片驱动方法的PWMN开启导通与PWMP关闭断开，L11将导通落地的结构示意图；

图7为本发明一种雾化片驱动方法的PWMP开启导通与PWMN关闭断开，L12将导通落地的结构示意图；

图8为本发明一种雾化片驱动架构的可变脉宽调变输出驱动架构结构示意图二；

图9为本发明一种雾化片驱动方法的PWMP开启导通与PWMN关闭断开，L10、L12将导通落地的结构示意图；

图10为本发明一种雾化片驱动方法的PWMN开启导通与PWMP关闭断开，L10、L11将导通落地的结构示意图；

图11为本发明一种雾化片驱动方法的PWMP开启导通与PWMN关闭断开，L10、L12将导通落地的结构示意图；

图12为本发明一种雾化片驱动方法的流程示意图；

图13为本发明一种雾化片驱动方法比较器中断的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1所示，一种雾化片驱动架构，其特征在于：包括驱动装置和雾化片，驱动装置以它激震荡的方式推动雾化片达到震动的频率，驱动装置中采用单电源驱动雾化片，驱动装置包括各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构，电压保护架构进行电压侦测，当升压电位超过设定值时,关闭所有动作,相位侦测保护架构进行相位侦测，当相位异常发生时可立即做各式保护操作或立即关闭所有动作，过电流保护架构进行电位监控和过电流保护，当过流异常发生时关闭所有动作。

本发明之一种雾化片驱动架构，可以使用单一12V的电源驱动,无需内置开关电源变压器,可直接使用已通过各国制订的开关电源类安规认证的适配器,可减少加湿器在AC电源类安规之认证时间与认证费用,雾化片驱动设计采用本发明之雾化片驱动架构及方法,转换效率远胜三点LC自激式,因此只需1颗Daul N-mos(60V)管,即可对雾化片全波输出100～120V,N-mos管以全桥驱动方式,转换效率高,只需小封装SOP8即可,持续工作温度约在60度，功率消耗低于三点LC自激式约省40％能耗。

电压保护架构包括比较器CMP，相位侦测保护架构包括比较器CMP，过电流保护架构包括放大器、类比数位转换器和比较器，驱动装置还包括开关NMOS管、电容、电感、微控制器、可变脉宽调变输出，雾化片驱动架构及方法可以通过控制可变脉宽调变输出的占空比,或是可变脉宽调变输出的死区大小控制输出的驱动波形；

电容和电感的可调节范围为电压输出需求，所述微控制器包括微控制单元，微控制单元驱动可变脉宽调变输出，可变脉宽调变输出控制震荡频率；放大器提供侦测驱动电流所需,并提供内置放大倍数设定；比较器提供侦测驱动电压所需,并提供内置过压次数设定。

雾化片驱动架构电路连接为：二极管D11的正极与地和电阻R20的第二端电性连接，电阻R20的第一端与二极管D11的负极、内置逻辑比较器CMP5的负极和电阻R19的第二端电性连接，电阻R19的第一端与电感L12的第二端、开关N-MOS管Q11的D极、电容C10的第一端、雾化片Y11的第一端电性连接，电感L12的第一端与+12V输入电压、电感L11的第一端、电阻R1的第一端电性连接，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端和内置逻辑比较器CMP2的负极电性连接，电感L11的第二端与雾化片Y11的第二端、电容C11的第一端、开关NMOS管Q12的D极、电阻R15的第一端电性连接，电阻R15的第二端与电阻R16的第一端、二极管D10的负极、内置逻辑比较器CMP3的负极电性连接，电阻R16的第二端与地和二极管D10的正极、电阻R14的第一端电性连接，电阻R14的第二端与电容C17的第一端和放大器的第一端电性连接，放大器的第二端与内置类比数位转换器的第一端电性连接，内置类比数位转换器的第二端与内置逻辑比较器CMP4的负极电性连接，开关N-MOS管Q11的S极、开关N-MOS管Q11的S极与地电性连接，内置逻辑比较器CMP2、内置逻辑比较器CMP3、内置逻辑比较器CMP4和内置逻辑比较器CMP5经过处理后形成可变脉宽调变输出的驱动架构。

图2为设置有电感L10与雾化片Y11并联时的电路连接示意图，雾化片驱动架构的电路还包括电感L10，电感L10的第一端与雾化片Y11的第一端电性连接，电感L10的第二端与雾化片Y11的第二端电性连接。

一种雾化片驱动方法，其特征在于：该方法可通过控制可变脉宽调变输出的占空比,或是可变脉宽调变输出的死区大小来控制输出驱动波形，死区由PWMP和PWMN的工作状态决定，当PWMP和PWMN同时关闭断开时，即为死区。

如图3-图7所示，PWMN/PWMP由芯片内部产生振荡频率,默认于1.7MHz,得到PWM驱动架构，然后PWMN/PWMP输出至驱动线路上，当PWMP开启导通与PWMN关闭断开,L12将导通落地,此时L12进行储能，当PWMP与PWMN同时关闭断开,此时间为死区时间，当PWMN开启导通与PWMP关闭断开,L11将导通落地,此时L11进行储能,同时L12将与12V对雾化片Y11进行放电,此时电位已升压，然后PWMP与PWMN同时关闭断开,此时间为死区时间，再然后，PWMP开启导通与PWMN关闭断开,L12将导通落地,此时L12进行储能,同时L11将与12V对雾化片Y11进行放电,此时电位逐渐升压，接着，当PWMP与PWMN持续交互导通,此时两端倍压输出对雾化片形成正负交替的玄波,因PWMP与PWMN交互导通的频率为1.7MHz,频率快使谐波大为减少。

如图8-图11所示，当设置有电感L10与雾化片Y11并联时，PWMN/PWMP由芯片内部产生振荡频率,振荡频率默认于1.7MHz,得到PWM驱动架构，然后PWMN/PWMP输出至驱动线路上，当PWMP开启导通开关N-MOS管Q11与PWMN关闭断开开关N-MOS管Q12,电感L10和电感L12将导通落地,此时电感L12进行储能，当PWMP与PWMN同时关闭断开开关N-MOS管Q11和开关N-MOS管Q12,此时间为死区时间，当PWMN开启导通开关N-MOS管Q12与PWMP关闭断开开关N-MOS管Q11，电感L11和电感L10将导通落地,此时电感L11进行储能,而电感L10与电感L12的电位反转，同时电感L10、电感L12将与电源VCC对雾化片Y11进行放电,此时雾化片Y11的电位已升压，然后PWMP与PWMN同时关闭断开开关N-MOS管Q11和开关N-MOS管Q12,此时间为死区时间，再然后，PWMP开启导通开关N-MOS管Q11与PWMN关闭断开开关N-MOS管Q12,而电感L12将导通落地,此时电感L12进行储能,而电感L10与电感L11电位反转，同时电感L11、电感L10将与电源VCC对雾化片Y11进行放电,此时雾化片Y11电位逐渐升压，接着，当PWMP与PWMN持续交互导通,而电感L10也将持续交互将电位反转至另一端的电位上,此时两端倍压输出对雾化片形成正负交替的玄波,因PWMP与PWMN交互导通的频率为1.7MHz,频率快使谐波大为减少，而电感L10因持续交互将电位能量反转至另一端的电位上,使得功率转换效率得以大大提升。

本实施例设定使用单一电源12V，当PWMP与PWMN持续交互导通利用调变PWMP与PWMN死区大小及微调频率，使wave_A与wave_B两端倍压输出电压逐渐升高至接近60V以及电流逼近1.2A符合驱动雾化片所需，本实施例设定雾化片驱动电流为1.2A，过电流保护门槛为1.5A，当调变PWMP与PWMN死区大小及微调频率使电流逐渐升高时，使用芯片内置放大器OPA将电流侦测电路之小讯号放大20倍(芯片内置放大倍率依需求有20倍、25倍、30倍、35倍、100倍、105倍、110倍、115倍可选)，放大后供芯片内置ADC转换及供比较器CMP4判断；利用芯片内置ADC转换并计算出即时电流值供***调整至1.2A；利用芯片内置比较器CMP4做过电流保护，当异常电流高于1.5A时因为已与追频程序设置之追1.2A，有显着差距，故直接停机停止PWM输出并显示异常。本实施例设定60V过电压保护，使用芯片内置比较器CMP3及CMP5，分别侦测雾化片两端Wave_A、Wave_B电压值是否异常过压，过压保护时会调整PWMP与PWMN的频率与死区大小,让两端倍压输出的电压下降至维持在60V以内，本实施例追频程序运作方法为先逐步调变死区由大变小(死区缩小电流显着变大，振荡电压升高)后再调变频率从快逐步调到慢(频率变慢电流微幅变大，振荡电压亦微幅升高)，调变至耗电流1.2A稳定，如超过1.2A立即调快频率令***耗电稳定在1.2A运行以此实现开机自动调频驱动雾化片之功能，当PWMP与PWMN交互导通时，高达1.7MHz频率如发生NMOS开关异常导致wave_A与wave_B出现相位异常情形，透过芯片内置相位侦测功能,侦测到相位异常时可立即依各式需求对PWM的输出进行修正或停机处理显示异常；

该方法包括以下步骤：

S100：初始化设定各芯片功能设置：初始化包括：开启比较器功能及比较器中断功能，开启放大器功能，开启类比数位转换器功能，开启可变脉宽调变输出功能和开启LED灯号显示功能，进行比较器及放大器校正程序；

S200：类比数位转换器运作，将放大器放大后的电压转换成耗电流值程序，再进行雾化片讯号相位侦测程序，进入S300追频情况转换程序；

S300：将S200所得结果输入至本S300做条件判断，依据不同条件，将转换程序步骤分成Case0～Case4此5种不同转换程序，根据各Case具体条件判断后续于哪个Case程序执行；

S400：Case0具体条件为：如是初次运行追频转换程序且***无异常即运行本步骤，若符合Case0具体条件,则追频程序预设为最低功率输出，脉宽调制模块频率输出转换为频率最快，占空比最小(死区最大)，设定转换程序稳定时间数值(Case 1计时之用)，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S401：若不符合Case0则进入Case1，Case1具体条件为：目前转换程序稳定时间数值倒数计时中且***无异常即运行本步骤；若符合Case1，此步骤为待转换程序稳定时间数值倒数计时至0，故此Case针对脉宽调制模块频率输出不需改变，返回到S200步骤；

S500：若不符合Case1则进入Case2，Case2具体条件为：目前占空比设定为最大或第二大(死区区间为最小或第二小)且***无异常即运行本步骤；若符合Case2，则根据目前耗电流值调整频率，占空比变大耗电流会变大，占空比变小耗电流会变小，频率变慢耗电流会微幅变大，频率变快耗电流会微幅变小，透过调整占空比及频率使耗电流往雾化片谐振时之耗电流目标值接近，并判断占空比及频率的调变与电流变化是否有异常，如电流过大异常或电流过小异常则依异常处理程序做重新追频或停机之处置，之后设定转换程序等待稳定时间(Case 1计时之用)，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S600：若不符合Case2，则进入Case3，Case3具体条件为：目前占空比设定为第三大以下且***无异常即运行本步骤；若符合Case3，则表示目前占空比设定过小(耗电也远小于目标值，故调变行为以加大占空比为主)，将频率保持最快，将占空比调大1阶(死区变小)，之后设定转换程序等待稳定时间(Case 1计时之用)，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S700:若不符合Case3，则进入Case4 Case4具体条件为：目前电流电压异常即运行本步骤；若符合Case4，依设计需求重新追频或停机处置，跳出转换程序，返回到S200步骤，若不符合Case4，则直接跳出转换程序，返回到S200步骤。

异常解决程序包括比较器中断程序，意思是当比较器侦测到电压超过***负荷或者电流超过***负荷的瞬间，***就会发生中断，跳到中断程序执行相应的异常解决程序，这是关于***保护的机制；比较器中断程序为：

S610:各比较器共享中断，故需检查各比较器中断旗标，看是哪一个比较器发生中断；

S620：若符合CMP4中断，则实施***过电流保护，跳出中断模式；若不符合CMP4中断，则往S630运作；

S630：若符合CMP2中断，则实施***VCC过电压保护，跳出中断模式；若不符合CMP2中断，则往S640运作；

S640：若符合CMP3或CMP5中断，则实施雾化片驱动电路振荡过压保护，跳出中断模式；若不符合CMP3或CMP5中断，则直接跳出中断模式。

因比较器共享中断，故下一步需检查中断旗标，看是哪一个比较器发生中断；CMP3及CMP5为雾化片驱动电路振荡过压保护中断(本例设60V)；CMP4为***过电流保护中断(本例设1.5A)；CMP2为***过电压保护中断(本例设12.5V)；若符合CMP4中断，则实施***过电流保护，跳出中断模式；若不符合CMP4中断，则将结果输入到CMP2中断；本例过电流保护机制因为1.5已与追频情况转换程序设置之追1.2A，有显着差距，故直接停机停止PWM输出并显示异常；若符合CMP2中断，则实施***过电压12.5V保护，***供应的12V电压异常过压，为保护***所有各项电路，本例保护机制为直接停机并显示异常，跳出中断模式；若不符合CMP2中断，则将结果输入到CMP3或CMP5中断，若符合CMP3或CMP5中断，雾化片驱动电路振荡过压60V保护：雾化片两端(Wave_A、Wave_B)电位振荡与GND电压差达60V以上时为保护雾化片及NMOS，本例将功率输出调低(PWM频率调快1阶，死区调大1阶)即可，待振荡稳定后再由追频switch程序继续调变。本例亦可设置直接重置追频情况转换程序，或是发生多次后直接停机显示异常，则跳出中断模式；若不符合CMP3或CMP5中断，则直接跳出中断模式。

工作原理：雾化片驱动架构包括驱动装置和雾化片，所述驱动装置以它激震荡的方式推动雾化片达到震动的频率，所述驱动装置中采用单电源驱动雾化片，使用单电源,无需内置开关电源变压器；所述驱动装置包括各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构，所述电压保护架构进行电压侦测，当升压电位超过设定值时,可立即将开关NMOS管开启时间递减缩短,或者关闭所有动作,所述相位侦测保护架构进行相位侦测，当相位异常发生时可立即做各式保护操作或立即关闭所有动作，所述过电流保护架构进行电位监控和过电流保护，当过流异常发生时关闭所有动作，所述各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构可保护加湿器。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种雾化片驱动架构，其特征在于：所述雾化片驱动架构包括驱动装置和雾化片，所述驱动装置以它激震荡的方式推动雾化片达到震动的频率，所述驱动装置中采用单电源驱动雾化片，所述驱动装置包括各式电压保护架构、相位侦测保护架构、过电流保护架构，所述电压保护架构进行电压侦测，当升压电位超过设定值时,透过调变驱动频率降低电压或关闭雾化片驱动讯号；所述相位侦测保护架构进行相位侦测，当相位异常发生时可立即做各式保护操作或立即关闭雾化片驱动控制讯号，所述过电流保护架构进行电位监控和过电流保护，当过流异常发生时关闭雾化片驱动控制讯号；

所述雾化片驱动架构的电路连接为：二极管D11的正极与地和电阻R20的第二端电性连接，电阻R20的第一端与二极管D11的负极、内置逻辑比较器CMP5的负极和电阻R19的第二端电性连接，所述电阻R19的第一端与电感L12的第二端、开关N-MOS管Q11的D极、电容C10的第一端、雾化片Y11的第一端电性连接，所述电感L12的第一端与+12V输入电压、电感L11的第一端、电阻R1的第一端电性连接，所述电阻R1的第二端与电阻R2的第一端和内置逻辑比较器CMP2的负极电性连接，所述电感L11的第二端与雾化片Y11的第二端、电容C11的第一端、开关NMOS管Q12的D极、电阻R15的第一端电性连接，所述电阻R15的第二端与电阻R16的第一端、二极管D10的负极、内置逻辑比较器CMP3的负极电性连接，所述电阻R16的第二端与地和二极管D10的正极、电阻R14的第一端电性连接，电阻R14的第二端与电容C17的第一端和放大器的第一端电性连接，所述放大器的第二端与内置类比数位转换器的第一端电性连接，所述内置类比数位转换器的第二端与内置逻辑比较器CMP4的负极电性连接，所述开关N-MOS管Q11的S极、开关N-MOS管Q11的S极与地电性连接，所述内置逻辑比较器CMP2、内置逻辑比较器CMP3、内置逻辑比较器CMP4和内置逻辑比较器CMP5经过处理后形成可变脉宽调变输出的驱动架构。

2.根据权利要求1所述的一种雾化片驱动架构，其特征在于：所述电压保护架构包括比较器CMP，所述相位侦测保护架构包括比较器CMP，所述过电流保护架构包括放大器、类比数位转换器和比较器，所述驱动装置还包括开关NMOS管、电容、电感、微控制器、可变脉宽调变输出，所述雾化片驱动架构及方法可以通过控制可变脉宽调变输出的占空比,或是可变脉宽调变输出的死区大小控制输出的驱动波形；

所述电容和电感的可调节范围为电压输出需求，所述微控制器包括微控制单元，所述微控制单元驱动可变脉宽调变输出，所述可变脉宽调变输出控制震荡频率；所述放大器提供侦测驱动电流所需,并提供内置放大倍数设定；所述比较器提供侦测驱动电压所需,并提供内置过压次数设定。

3.根据权利要求1所述的一种雾化片驱动架构，其特征在于：所述雾化片驱动架构的电路还包括电感L10，所述电感L10的第一端与雾化片Y11的第一端电性连接，所述电感L10的第二端与雾化片Y11的第二端电性连接。

4.一种雾化片驱动方法，其特征在于：所述方法可通过控制可变脉宽调变输出的占空比,作为控制雾化片驱动的功率,雾化片驱动PWMP和PWMN之输出波形,透过侦测电流值来计算占空比或死区的大小，占空比越大，开启时间越长，雾化片驱动的功率就越大，占空比越小,开启时间越短，雾化片驱动的功率就越小，或是可变脉宽调变输出的死区大小来控制输出驱动波形,死区的时间越小,相对开启时间就越长,雾化片驱动的功率就越大,死区的时间越大,相对开启时间就越短,雾化片驱动的功率就越小,雾化片驱动PWMP和PWMN之输出波形，可以在输出波形不改变频率的情况下，控制雾化片驱动的功率；所述占空比与死区是由PWMP和PWMN的工作状态决定，而PWMP和PWMN开启时间宽度，此时间即为占空比时间,而PWMP和PWMN同时关闭断开状态时，此时间即为死区时间；

所述方法还包括以下步骤：

S100：微控制单元初始化设定各芯片功能设置：初始化包括：开启比较器功能及比较器中断功能，开启放大器功能，开启类比数位转换器功能，开启可变脉宽调变输出功能和开启LED灯号显示功能，进行比较器及放大器校正程序；

S200：类比数位转换器运作，将放大器放大后的电压转换成耗电流值程序，再进行雾化片讯号相位侦测程序，进入S300追频情况转换程序；

S300：将S200所得结果输入至本S300做条件判断，依据不同条件，将转换程序步骤分成Case0～Case4，5种不同转换程序，根据各Case具体条件判断后续于哪个Case程序执行；

S400：Case0具体条件为：如是初次运行追频转换程序且***无异常即运行本步骤，若符合Case0具体条件,则追频程序预设为最低功率输出，脉宽调制模块频率输出转换为频率最快，占空比最小，设定转换程序稳定时间数值，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S401：若不符合Case0则进入Case1，Case1具体条件为：目前转换程序稳定时间数值倒数计时中且***无异常即运行本步骤；若符合Case1，此步骤为待转换程序稳定时间数值倒数计时至0，故此Case针对脉宽调制模块频率输出不需改变，返回到S200步骤；

S500：若不符合Case1则进入Case2，Case2具体条件为：目前占空比设定为最大或第二大且***无异常即运行本步骤；若符合Case2，则根据目前耗电流值调整频率，占空比变大耗电流会变大，占空比变小耗电流会变小，频率变慢耗电流会微幅变大，频率变快耗电流会微幅变小，透过调整占空比及频率使耗电流往雾化片谐振时之耗电流目标值接近，并判断占空比及频率的调变与电流变化是否有异常，如电流过大异常或电流过小异常则依异常处理程序做重新追频或停机之处置，之后设定转换程序等待稳定时间，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S600：若不符合Case2，则进入Case3，Case3具体条件为：目前占空比设定为第三大以下且***无异常即运行本步骤；若符合Case3，则表示目前占空比设定过小，将频率保持最快，将占空比调大1阶，具体步骤为在保持频率的情况下，将占空比加大，表示两NMOS的开启时间会加长，增加***的供电，则两NMOS都关闭的重叠时间变小，之后设定转换程序等待稳定时间，跳出转换程序，返回到S200步骤；

S700:若不符合Case3，则进入Case4，Case4具体条件为：目前电流电压异常即运行本步骤；若符合Case4，依设计需求重新追频或停机处置，跳出转换程序，返回到S200步骤，若不符合Case4，则直接跳出转换程序，返回到S200步骤。

5.根据权利要求4所述的一种雾化片驱动方法，其特征在于：异常解决程序为追频时电流变化的异常状况处理，本***另有由比较器触发中断的实时异常保护程序，所述比较器中断程序为：

S610:各比较器共享中断，故需检查各比较器中断旗标，看是哪一个比较器发生中断；

S620：若符合CMP4中断，则实施***过电流保护，跳出中断模式；若不符合CMP4中断，则往S630运作；

S630：若符合CMP2中断，则实施***VCC过电压保护，跳出中断模式；若不符合CMP2中断，则往S640运作；

S640：若符合CMP3或CMP5中断，则实施雾化片驱动电路振荡过压保护，跳出中断模式；若不符合CMP3或CMP5中断，则直接跳出中断模式。

Images