基于芯海CSU8RP3125的电子烟应用设计方案

　　随着国内公共场所禁烟力度的加大，以及对健康生活方式的期待，越来越多的老烟枪们选择戒烟，电子烟的出现给老烟民带来戒烟希望。本文介绍芯海科技OTP芯片CSU8RP3125应用于电子烟上的解决方案，可精确监测电池电压、防止电池过充或欠压，测量雾化电流和防止雾化过流。烟遇上火柴，注定要受伤害！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。

　　电子烟又名虚拟香烟、电子雾化器，主要用于戒烟和替代香烟。它有着与香烟一样的外观、与香烟近似的味道，甚至比一般香烟的口味要多出很多，也像香烟一样能吸出烟、吸出味道跟感觉来。电子烟由锂电池、雾化器与烟弹所组成的仿香烟装置，透过雾化器将含有尼古丁成分的液体打成雾气，直接吸入但是过程中不产生烟雾。

　　基于芯海CSU8RP3125的电子烟解决方案

　　本文介绍了芯海科技有限公司OTP芯片CSU8RP3125应用于电子烟上的解决方案，该方案采用芯片内置的±1%精度的16MHZ的高速PWM时钟源，可在宽频率范围内灵活控制LED呼吸灯的变化，同时内置的12 Bit 1%测量误差的高精度ADC搭配的内部参考源，为精确监测电池电压、防止电池过充或欠压、测量雾化电流、防止雾化过流提供强有力的保障。

　　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）。

　　详细设计

　　1 、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。

　　2 、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。

　　3 、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。

　　4 、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。

　　5 、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。