电子烟的供电解决方案

发布时间:2019-07-19

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本文给出了一种电子烟的供电解决方案,主要包括一节锂电池,一个升压电路(TPS61022)和一个烟嘴电阻(2 Ω)。这个解决方案支持最高12.5W(5V/2.5A)输出,并且功率连续可调。通过在电子烟里加入一个升压电路,可以使得电子烟获得更高和更稳定的输出电压,这可以提高电子烟的使用口感。同时,这个方案带有输出功率连续可调的功能,使得电子烟的设计更加灵活。

电子烟的介绍

       电子烟的主要功能是通过加热烟草或烟油的方式,取代原有烟草燃烧的方式,给用户带来与传统烟草相同的体验。因为电子烟是不燃烧的方式,几乎没有烟,没有二手烟的污染,所以电子烟跟传统香烟相比对健康的危害更小,同时可以帮助用户戒烟。

电子烟的基本结构如图1所示,主要包括锂电池,相关充电电路和接口;烟嘴(内部有烟油),加热电阻丝;中央控制器(MCU)和气流检测的传感器等。电子烟采用加热烟嘴电阻丝和烟油,来模拟和真烟相同的口感。一般情况下烟嘴电阻丝的阻值一般在0.4 Ω~2.8 Ω左右。传统的方法是利用电池直接给烟嘴电阻加热的方式,也可以在电池和烟嘴电阻之间串联一个开关管调节输出功率。但是,这种方法最大的输出功率会受到电池电压限制的,同时因为电池电压不稳定,造成输出功率的不稳定,影响到吸烟的口感。

TPS61022 是一个支持从锂电池输入,输出15W(5V/3A)的一颗升压芯片。它在全温度范围内开关电流的谷值最小值6.5A。TPS61022有较小的导通电阻,下开关管的导通电阻是12mΩ,上开关管的导通电阻是18mΩ。所以它有比较高的效率,比如在Vin=3.6V, Vout=5V,Iout=2.5A的情况下整机效率大概95%。同时,TPS61022的典型启动带载能力为1Ω,所以它可以支持大部分电子烟的烟嘴电阻阻值启动。TPS61022 的工作开关频率是1MHz,封装是2mm*2mm VQFN,可以帮助客户获得较小的设计面积。

系统介绍

电子烟的供电电路如图2所示。可以通过PWM调制EN引脚实现输出功率的动态调节。通过把MODE引脚连接到GND(低电平)使得TPS61022工作在轻载高效的模式,可以在轻载下获得更高的效率。根据TPS61022的应用手册[3],选择1μH的电感,输出采用3颗22μF的陶瓷电容。可以将MCU的GPIO与EN引脚连接,通过调整输出PWM的占空比来调节输出的功率。整个系统的好处是输出功率稳定,不受输入电压变化的影响。