用于电子雾化装置的控制单元、电子雾化装置、控制方法 |
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| 申请号 | CN202111404008.0 | 申请日 | 2021-11-24 | 公开(公告)号 | CN114009847B | 公开(公告)日 | 2024-04-05 |
| 申请人 | 海南摩尔兄弟科技有限公司; | 发明人 | 夏旭敏; 方伟明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种用于 电子 雾化装置的控制单元、电子雾化装置、控制方法。包括：第一 开关 、参考 电阻 和第二开关，其中，第一开关、参考电阻和发热元件依次 串联 在工作 电压 和地电压之间，参考电阻与第二开关并联，且参考电阻的两端与第二开关的连接处分别作为第一侦测端和第二侦测端；控 制芯 片，连接第一侦测端、第二侦测端、第一开关与第二开关；其中，控制芯片用于控制第一开关以及第二开关的导通/截止，并获取第一侦测端以及第二侦测端上的电压，根据该电压控制发热元件执行恒功率加热操作。本发明的电子雾化装置通过精确确定发热元件的当前电阻值，使得恒功率加热更为精确。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于电子雾化装置的控制单元，所述控制单元用于控制发热元件，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 用于电子雾化装置的控制单元、电子雾化装置、控制方法技术领域[0001] 本发明涉及电子雾化技术领域，尤其是涉及一种用于电子雾化装置的控制单元、电子雾化装置、控制方法。 背景技术[0002] 现有大部分电子雾化产品都是使用恒功率加热的方法来使加热介质雾化，而目前传统的恒功率的控制电路在加热通大电流的时候会导致电池有个大的压降，造成计算恒功率的参数受到很大影响，而造成产生的恒功率和目标功率值有较大偏差。 [0003] 具体如图1所示，在开关T1截止，开关T2导通时，只有一路ADC采集加在电阻发热丝r2两端电压V2，同时通过控制器端的内部ADC去获取当前的电池DC的电压V1，由于考虑开关T2的阻值很小，此时认为电池电压V1就是r1和r2两端的电压，由于忽略了电池内阻以及T2开关的阻值等因素，会使得测出的电阻发热丝r2的阻值不精确。具体的，r2＝v2/((v1‑v2)/r1)，v1的不精确性导致测出来的电阻发热丝r2的阻值不精确，而电阻发热丝r2对应的功率值P受到很大影响，具体的，P＝v2*v2/r2，而造成产生的实际恒功率和目标功率值有较大偏差。 发明内容[0004] 本发明提供一种用于电子雾化装置的控制单元、电子雾化装置、控制方法，其能够精确的确定发热元件的当前电阻值，使得恒功率加热更为精确。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的第一个技术方案为：提供一种用于电子雾化装置的控制单元，控制单元用于控制发热元件，控制单元包括：第一开关、参考电阻和第二开关，其中，第一开关、参考电阻和发热元件依次串联在工作电压和地电压之间，参考电阻与第二开关并联，且参考电阻的两端与第二开关的连接处分别作为第一侦测端和第二侦测端；控制芯片，连接第一侦测端、第二侦测端、第一开关与第二开关；其中，控制芯片用于控制第一开关以及第二开关的导通/截止，并获取第一侦测端以及第二侦测端上的电压，根据该电压控制发热元件执行恒功率加热操作。 [0006] 其中，控制芯片控制第一开关导通，第二开关截止，以使第一开关、参考电阻和发热元件构成侦测回路；控制芯片用于获取侦测回路中第一侦测端上的第一侦测电压和第二侦测端上的第二侦测电压，并根据第一侦测电压、第二侦测电压和参考电阻的参考电阻值获取发热元件的当前电阻值，基于当前电阻值控制发热元件执行恒功率加热操作。 [0007] 其中，控制芯片控制第一开关导通，第二开关导通，第一开关、第二开关和发热元件构成加热回路；控制芯片用于获取加热回路中第一侦测端上的第一监测电压和第二侦测端上的第二监测电压，并根据第一监测电压和第二监测电压和当前电阻值获取当前加热功率，并根据当前加热功率控制发热元件执行恒功率加热操作。 [0009] 其中，控制芯片还用于：基于第一侦测端上的第一监测电压和第二侦测端上的第二监测电压，确定发热元件消耗的电压和第二开关消耗的电压；基于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值，确定发热元件的工作状态并基于工作状态控制第一开关以及第二开关的导通/截止。 [0010] 其中，控制芯片还用于：响应于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值不大于第一参考值时，确定发热元件处于短路状态，控制第一开关和第二开关截止，以使发热元件停止加热。 [0011] 其中，控制芯片还用于：响应于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值大于第一参考值，且小于等于第二参考值时，确定发热元件的当前电阻值发生突变，控制第一开关导通以及第二开关截止以获取发热元件的当前电阻值。 [0012] 其中，控制芯片还用于：响应于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值大于第二参考值，且维持在预设范围时，确定发热元件的当前电阻值未发生突变，控制第一开关导通以及第二开关导通以获取发热元件的当前加热功率。 [0013] 为解决上述技术问题，本发明提供的第二个技术方案为：提供一种电子雾化装置，包括：上述任一项的控制单元。 [0014] 其中，电子雾化装置还包括：雾化器，包括发热单元；电池杆，电池杆用于为雾化器供电；控制单元设置于雾化器中；或者，控制单元设置于电池杆中。 [0015] 为解决上述技术问题，本发明提供的第三个技术方案为：提供一种电子雾化装置的控制方法，方法应用于上述的控制单元，方法包括：控制第一开关导通，第二开关导通，第一开关、第二开关和发热元件构成加热回路；获取加热回路中第一侦测端上的第一监测电压和第二侦测端上的第二监测电压，并根据第一监测电压和第二监测电压和发热元件的当前电阻值获取当前加热功率，并根据当前加热功率控制发热元件执行恒功率加热操作。 [0016] 其中，根据当前加热功率控制发热元件执行恒功率加热操作的步骤，包括：根据当前加热功率和目标加热功率控制第二开关的控制端接收的控制信号的占空比，以控制发热元件执行恒功率加热操作。 [0017] 其中，根据第一监测电压和第二监测电压和当前电阻值获取当前加热功率的步骤，包括：控制第一开关导通、第二开关截止，以使第一开关、参考电阻和发热元件构成侦测回路；获取侦测回路中第一侦测端上的第一侦测电压和第二侦测端上的第二侦测电压，并根据第一侦测电压、第二侦测电压和参考电阻的参考电阻值获取发热元件的当前电阻值，基于当前电阻值控制发热元件执行恒功率加热操作。 [0018] 其中，方法还包括：基于第一监测电压和第二监测电压，确定发热元件消耗的电压和第二开关消耗的电压；基于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值，确定发热元件的工作状态并基于工作状态控制第一开关以及第二开关的导通/截止。 [0019] 响应于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值不大于第一参考值时，确定发热元件处于短路状态，控制第一开关和第二开关截止，以使发热元件停止加热； [0020] 响应于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值大于第一参考值，且小于等于第二参考值时，确定发热元件的当前电阻值发出突变，控制第一开关导通以及第二开关截止以获取发热元件的当前电阻值； [0021] 响应于发热元件消耗的电压与第二开关消耗的电压之间的比值大于第二参考值，且维持在预设范围时，确定发热元件的当前电阻值未发生突变，控制第一开关导通以及第二开关截止以获取发热元件的当前加热功率。 [0022] 本发明的有益效果，区别于现有技术的情况，本发明提供的用于电子雾化装置的控制单元包括：第一开关、参考电阻和第二开关、控制芯片；其中，第一开关、参考电阻和发热元件依次串联在工作电压和地电压之间，参考电阻与第二开关并联，且参考电阻的两端与第二开关的连接处分别作为第一侦测端和第二侦测端；控制芯片连接第一侦测端、第二侦测端、第一开关与第二开关；其中，控制芯片用于控制第一开关以及第二开关的导通/截止，并获取第一侦测端以及第二侦测端上的电压，根据该电压控制发热元件执行恒功率加热操作。本发明的电子雾化装置通过精确确定发热元件的当前电阻值，使得恒功率加热更为精确。附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中： [0024] 图1为现有技术用于电子雾化装置的控制单元的一实施例的结构示意图； [0025] 图2为本发明用于电子雾化装置的控制单元的一实施例的结构示意图； [0026] 图3为第二开关的阻值变化曲线示意图； [0027] 图4为本发明电子雾化装置的一实施例的结构示意图； [0028] 图5为本发明电子雾化装置的控制方法的第一实施例的流程示意图； [0029] 图6为本发明电子雾化装置的控制方法的第二实施例的流程示意图。 具体实施方式[0030] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。 [0031] 请参见图2，为本发明用于电子雾化装置的控制单元的一实施例的结构示意图，该控制单元用于控制发热元件R2。控制单元具体包括：第一开关Q1、参考电阻R1和第二开关Q2。第一开关Q1、参考电阻R1和发热元件R2依次串联在工作电压DC和地电压GND之间，参考电阻R1与第二开关Q2并联，且参考电阻R1的两端与第二开关Q2的连接处分别作为第一侦测端ADC1和第二侦测端ADC2。该控制单元还包括控制芯片12，控制芯片12连接第一侦测端ADC1、第二侦测端ADC2、第一开关Q1与第二开关Q2。其中，控制芯片12用于控制第一开关Q1以及第二开关Q2的导通/截止，并获取第一侦测端ADC1以及第二侦测端ADC2上的电压，根据该电压控制所述发热元件R2执行恒功率加热操作。 [0032] 其中，控制芯片12控制第一开关Q1导通，第二开关Q2截止，以使第一开关Q1、参考电阻R1和发热元件R2构成侦测回路。在侦测阶段，控制芯片12用于获取侦测回路中第一侦测端ADC1上的第一侦测电压U1A和第二侦测端ADC2上的第二侦测电压U1B；并根据第一侦测电压U1A、第二侦测电压U1B和参考电阻R1的参考电阻值RL获取发热元件R2的当前电阻值Rc，基于当前电阻值Rc控制发热元件R2执行所述恒功率加热操作。在一具体实施例中，通过以下公式即可计算得到发热元件R2的当前电阻值Rc： [0033] IA＝(U1A‑U1B)/RL； [0034] Rc＝U1B/IA。 [0035] 控制芯片12控制第一开关Q1导通，第二开关Q2导通，以使第一开关Q1、第二开关Q2和发热元件R2构成加热回路。在加热阶段，控制芯片12用于获取加热回路中第一侦测端ADC1上的第一监测电压U2A和第二侦测端ADC2上的第二监测电压U2B，并根据第一监测电压U2A和第二监测电压U2B以及当前电阻值Rc获取当前加热功率，根据当前加热功率控制发热元件R2执行恒功率加热操作。在一具体实施例中，当前加热功率P＝U2B*U2B/Rc。 [0036] 具体的，在一实施例中，控制芯片12根据当前加热功率P和目标加热功率控制第二开关Q2的控制端接收的控制信号的占空比，以控制发热元件R2执行所述恒功率加热操作。 [0037] 在一实施例中，目标加热功率可以基于恒功率加热参数确定。在确定目标加热功率后，根据当前加热功率P调整第二开关Q2的控制端接收的控制信号的占空比，以使得调节后的加热过程中，加热功率匹配目标加热功率。 [0038] 具体的，如图1所示，在侦测阶段，控制芯片12输出第一控制信号PWM1控制第一开关Q1导通，进而侦测发热元件R2的当前电阻值Rc。在加热阶段，控制芯片12输出第一控制信号PWM控制第一开关Q1导通，输出第二控制信号PWM2控制第二开关Q2导通。然后基于发热元件R2的当前加热功率P和目标功率控制第二开关Q2的控制端接收的第二控制信号PWM2的占空比，具体的，控制第二开关Q2的导通和关断时间，以控制发热元件R2执行所述恒功率加热操作。 [0039] 通过本发明的电子雾化装置，在加热时，能够基于发热元件R2的当前电阻值Rc确定当前的加热功率，基于当前加热功率以及目标加热功率控制第二开关Q2的导通时间，能够精确的按照恒功率加热的方式进行加热。可以理解的，若发热元件R2的当前加热功率大于目标加热功率，则可以减少第二开关Q2的导通时间，以降低发热元件R2的当前加热功率；若发热元件R2的当前加热功率小于目标加热功率，则可以增加第二开关Q2的导通时间，以增大发热元件R2的当前加热功率。 [0040] 在一实施例中，控制芯片12还用于在加热阶段，基于第一侦测端ADC1上的第一监测电压U2A和第二侦测端ADC2上的第二监测电压U2B，确定发热元件R2消耗的电压和第二开关Q2消耗的电压之间的比值；并基于发热元件R2消耗的电压与第二开关Q2消耗的电压之间的比值，确定发热元件R2的工作状态，并基于工作状态控制第一开关Q1以及第二开关Q2的导通/截止。 [0041] 具体的，第二开关Q2消耗的电压UQ2＝U2A‑U2B。当判断出发热元件R2的当前电阻值Rc没有发生突变时，则在计算发热元件R2的当前发热功率时，不检测发热元件R2的当前电阻值Rc。 [0042] 具体的，第二开关Q2在导通时，阻值相对比较稳定，如图3所示，在加热雾化时，对于常规的MOS管，导通电压VGS在2.5～4.5V的区间时，导通电阻RDS是相对稳定的。当然，不同的开关情况不一样，但是在导通时，阻值都是相对稳定的，变化区间一般在20％以内。可以理解的，本申请的第一开关Q1以及第二开关Q2均为MOS管，其具有上述特性。 [0043] 在一具体实施中，考虑发热元件R2的电阻值Rc一般都是大于零点几欧到2欧之间，而第二开关Q2的导通电阻RDS一般只有几十毫欧，也即发热元件R2的电阻值Rc一般至少是第二开关Q2的导通电阻RDS的好几倍。所以可以在加热阶段，当通过第一侦测端ADC1和第二侦测端ADC2检测得到第一监测电压U2A和第二监测电压U2B时，可以得到第二开关Q2消耗的电压UQ2＝U2A‑U2B。由于发热元件R2的电阻值Rc一般至少是第二开关Q2的导通电阻RDS的好几倍，所以正常情况下，发热元件R2消耗的电压也会是第二开关Q2消耗的电压的好几倍。而在第二开关Q2的电阻值在变化20％以内的变化率时，对于发热元件R2消耗的电压变化极小，因此可以基于发热元件R2消耗的电压与第二开关Q2消耗的电压之间的比值，确定发热元件R2的当前电阻值是否发生突变。 [0044] 在一具体实施例中，控制芯片12还用于在发热元件R2消耗的电压U2B与第二开关Q2消耗的电压UQ2之间的比值不大于第一参考值时，确定发热元件R2处于短路状态，此时，控制第一开关Q1和第二开关Q2截止，以使发热元件R2停止加热。 [0045] 在另一实施例中，控制芯片12还用于在发热元件R2消耗的电压U2B与第二开关Q2消耗的电压UQ2之间的比值大于第一参考值，且小于等于第二参考值时，确定侦测的发热元件R2的当前电阻值Rc发生突变，此时控制第一开关Q1导通，第二开关Q2截止，以获取发热元件R2的当前电阻值Rc。其中，第二参考值为侦测的发热元件R2的当前电阻值Rc与第二开关R2导通时的稳定电阻值之间的比值。 [0046] 在一实施例中，若发热元件R2消耗的电压U2B与所述第二开关Q2消耗的电压UQ2之间的比值大于第二参考值，且维持在预设范围时，确定发热元件R2的所述当前电阻值Rc未发生突变，控制所述第一开关Q1导通以及所述第二开关Q2导通以获取发热元件R2的所述当前加热功率P。 [0047] 本申请的电子雾化装置可以优化计算恒功率的参数精度，使得发热元件在加热阶段精确的利用恒功率的方式进行加热。 [0048] 请参见图4，为本发明电子雾化装置的一实施例的结构示意图，具体的，电子雾化装置100包括控制单元130。进一步的，电子雾化装置还包括雾化器110以及电池杆120。其中，雾化器110包括发热单元，电池杆120用于为雾化器110供电，控制单元130可以独立设置，也可以设置于雾化器110中，在另一实施例中，控制单元130还可以设置于电池杆120中。 [0049] 本申请的电子雾化装置在加热时，能够基于发热元件R2的当前电阻值Rc确定当前的加热功率，基于当前加热功率以及目标加热功率控制第二开关Q2的导通时间，能够精确的按照恒功率加热的方式进行加热。可以理解的，若发热元件R2的当前加热功率大于目标加热功率，则可以减少第二开关Q2的导通时间，以降低发热元件R2的当前加热功率；若发热元件R2的当前加热功率小于目标加热功率，则可以增加第二开关Q2的导通时间，以增大发热元件R2的当前加热功率。 [0050] 请参见图5，为本发明电子雾化装置的控制方法的第一实施例的流程示意图，本实施例的控制方法基于图2所示的控制单元进行，控制方法包括： [0051] 步骤S11：控制第一开关导通，第二开关导通，以使第一开关、第二开关和发热元件构成加热回路。 [0052] 具体的，控制芯片12输出第一控制信号PWM1控制第一开关Q1导通，输出第二控制信号PWM2控制第二开关导通，此时发热元件R2处于加热状态。 [0053] 步骤S12：获取所述加热回路中所述第一侦测端上的第一监测电压和所述第二侦测端上的第二监测电压，并根据所述第一监测电压和所述第二监测电压和所述当前电阻值获取当前加热功率，并根据所述当前加热功率控制所述发热元件执行所述恒功率加热操作。 [0054] 在加热阶段，控制芯片12用于获取加热回路中第一侦测端ADC1上的第一监测电压U2A和第二侦测端ADC2上的第二监测电压U2B，并根据第一监测电压U2A和第二监测电压U2B以及当前电阻值Rc获取当前加热功率，根据当前加热功率控制发热元件R2执行恒功率加热操作。在一具体实施例中，当前加热功率P＝U2B*U2B/Rc。 [0055] 具体的，在一实施例中，控制芯片12根据当前加热功率P和目标加热功率控制第二开关Q2的控制端接收的控制信号的占空比，以控制发热元件R2执行所述恒功率加热操作。 [0056] 在一实施例中，目标加热功率可以基于恒功率加热参数确定。在确定目标加热功率后，根据当前加热功率P调整第二开关Q2的控制端接收的控制信号的占空比，以使得调节后的加热过程中，加热功率匹配目标加热功率。 [0057] 具体的，如图1所示，在侦测阶段，控制芯片12输出第一控制信号PWM1控制第一开关Q1导通，进而侦测发热元件R2的当前电阻值Rc。在加热阶段，控制芯片12输出第一控制信号PWM控制第一开关Q1导通，输出第二控制信号PWM2控制第二开关Q2导通。然后基于发热元件R2的当前加热功率P和目标功率控制第二开关Q2的控制端接收的第二控制信号PWM2的占空比，具体的，控制第二开关Q2的导通和关断时间，以控制发热元件R2执行所述恒功率加热操作。 [0058] 在本申请的一实施例中，为了保证发热元件R2的当前电阻值Rc的精度，需要进一步对发热元件R2的当前电阻值Rc进行检测。具体的，请结合图6，在确定当前加热功率之前还包括： [0059] 步骤S61：控制第一开关导通、第二开关截止，以使所述第一开关、参考电阻和发热元件构成侦测回路。 [0060] 步骤S62：获取所述侦测回路中所述第一侦测端上的第一侦测电压和所述第二侦测端上的第二侦测电压，并根据所述第一侦测电压、所述第二侦测电压和所述参考电阻的参考电阻值获取所述发热元件的当前电阻值，基于所述当前电阻值控制所述发热元件执行所述恒功率加热操作。 [0061] 具体的，控制芯片12控制第一开关Q1导通，第二开关Q2截止，以使第一开关Q1、参考电阻R1和发热元件R2构成侦测回路。在侦测阶段，控制芯片12用于获取侦测回路中第一侦测端ADC1上的第一侦测电压U1A和第二侦测端ADC2上的第二侦测电压U1B；并根据第一侦测电压U1A、第二侦测电压U1B和参考电阻R1的参考电阻值RL获取发热元件R2的当前电阻值Rc，基于当前电阻值Rc控制发热元件R2执行所述恒功率加热操作。在一具体实施例中，通过以下公式即可计算得到发热元件R2的当前电阻值Rc： [0062] IA＝(U1A‑U1B)/RL； [0063] Rc＝U1B/IA。 [0064] 在本申请的一实施例中，为了提高加热效率，节省资源，进一步确定当前电阻值Rc是否发生突变，在当前电阻值Rc未发生突变时，则不需要执行图6所示的方法，也即，仅在当前电阻值Rc发生突变时，重新检测当前电阻值Rc。 [0065] 具体的，在一具体实施例中，控制芯片12还用于在发热元件R2消耗的电压U2B与第二开关Q2消耗的电压UQ2之间的比值不大于第一参考值时，确定发热元件R2处于短路状态，此时，控制第一开关Q1和第二开关Q2截止，以使发热元件R2停止加热。 [0066] 在另一实施例中，控制芯片12还用于在发热元件R2消耗的电压U2B与第二开关Q2消耗的电压UQ2之间的比值大于第一参考值，且小于等于第二参考值时，确定侦测的发热元件R2的当前电阻值Rc发生突变，此时控制第一开关Q1导通，第二开关Q2截止，以获取发热元件R2的当前电阻值Rc。其中，第二参考值为侦测的发热元件R2的当前电阻值Rc与第二开关R2导通时的稳定电阻值之间的比值。 [0067] 在一实施例中，若发热元件R2消耗的电压U2B与所述第二开关Q2消耗的电压UQ2之间的比值大于第二参考值，且维持在预设范围时，确定发热元件R2的所述当前电阻值Rc未发生突变，控制所述第一开关Q1导通以及所述第二开关Q2导通以获取发热元件R2的所述当前加热功率P。 [0068] 本申请的电子雾化装置可以优化计算恒功率的参数精度，使得发热元件R2在加热阶段精确的利用恒功率的方式进行加热。 |
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