电子烟系统电路设计详解

 你的香烟，我的石油，注定我们不能相爱。我们都知道吸烟有害健康，但我们都是一只脚踩在泥潭，无法自拔依旧渴望健康。在戒烟意识逐渐加强的年代，电子烟凭借高性能、高品质和高市场竞争力在各种香烟替代品中脱颖而出，带来巨大的经济效益，减少了二手烟给身边的人所带来的危害。

一、 系统设计

电子烟由主控芯片CSU8RP3125、电池、 按键、LED呼吸灯、雾化器组成(见下图)。

二、 详细设计

短路保护

采用芯片本身的低电压复位功能来实现电子烟的短路保护，把芯片的LVR设定在2.4V，当负载端短路时，芯片的VDD脚瞬间被拉低到2.4V以下，芯片复位，NMOS。管的控制脚回到上电复位的状态，即为低电平切断NMOS来保护MOS管。

过充保护

由于电池直接连到芯片的VDD上，通过把芯片内部基准电压作为输入，用VDD来作参考，因为内部基准电压是固定的，所以只要 VDD上的电压有变化时，采到的AD值也会有相应的变化，利用AD值来反算出电池端的电压，当芯片检测到电池电压高于4.2V时，让NMOS的控制脚输出低电平关断NMOS来切断充电端与电池之间的充电回路，防止电池过充。CSU8RP3215芯片采用内部基准，测量电池电压，除了省去了外部参考源， 同时也节省了分压电阻。

电路特性： 1、恒压充电最高电压4.2V 2、充电电流为405mA。 3、也可以调整充电电流，调整第2管脚到地的电阻，计算公式为：ICH = 1216V / RISET 其中，ICH表示充电电流，单位为安培 RISET表示ISET管脚到地的电阻，单位为欧姆 例如，如果需要405mA的充电电流，可按下面的公式计算：RISET = 1216V/0.405A = 3kΩ 为了保证良好的稳定性和温度特性，RISET建议使用精度为1%的金属膜电阻。通过测量ISET管脚的电压可以检测充电电流。充电电流可以用下面的公式计算： ICH = (VISET / RISET) × 1000。

低电压报警

利用2.2小节同样的ADC检测方式来检测VDD电压(即电池电压)，当电池电压低于3.2V时，让NMOS管控制脚输出低电平来关掉NMOS并且通过控制PWM的输出来驱动LED呼吸灯来提醒用户电池电压过低。

雾化过流保护

通过外部的AD通道来检测NMOS管到地的压降来换算出流过雾化器的电流，一旦检测到雾化电流过大时，芯片会把NMOS管的控制脚置低来关断NMOS管，防止雾化过流。CSU8RP3125的AD检测小信号精准，可电子烟产品的可靠性。

呼吸灯的控制

利用芯片本身的PWM输出功能，LED灯从灭到最亮的过程中，PWM周期固定的情况下，PWM从低电平开始，每3ms递增一个正宽频，一直到PWM输出为高电平。相反，LED从最亮到灭的过程中，PWM从高电平开始，每6ms递增一个负宽频，一直到PWM输出低电平为止，实现呼吸灯的控制。当电池电压欠压时，呼吸灯的渐变速度时间会变为正常工作的1/3，以此提醒用户需要及时充电。

目前，电子烟主要针对的是欧美市场，而本次设计选用的芯海CSU8RP3125芯片的ESD(芯片级)HBM模型为8KV，工作温度范围-40~85℃。经测试芯片高速PWM稳定，ADC采样效果好，温漂小，性能可靠。该型号芯片为MSOP-8封装，有利于PCB面积缩减，非常适合电子烟的开发。