基于CSU8RP3125的电子烟应用设计

在世界控烟力度不断加大的这段时期，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。

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。

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

2.1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。

2.2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。

2.3 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。

2. 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。

2.5 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。

电子烟目前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-40~85⁰C。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。