一种雾化器的加热电路以及电子雾化装置的制作方法

本发明涉及电子雾化装置领域，特别是涉及一种雾化器的加热电路以及电子雾化装置。

背景技术：

随着雾化技术的发展，出现了电磁感应的加热方式。电磁感应加热是通过谐振电路产生交变磁场，当发热元件处于变化磁场中时，在磁化材料表面切割交变磁力线，产生交变电流，从而使材料表面电荷高速无规律运动，碰撞摩擦产生热能，起到加热发热体的效果。

在电磁感应加热中，需要设置开关管来控制谐振电路的工作。而现有的电子雾化装置，在启动开关管控制谐振电路工作时，开关管导通存在延迟，在谐振电压下降到地电压到开关管导通前这段时间电流会流过开关管的体二极管，由于体二极管的压降较高，会造成开关管发热严重，损耗较大，降低整机效率。

技术实现要素：

本发明提供一种雾化器的加热电路以及电子雾化装置，以实现消除谐振电压下降到地电压到开关管导通前的延迟，减小损耗和发热，提高效率的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：提供一种雾化器的加热电路，包括：谐振电路；驱动开关，连接谐振电路，其中，驱动开关被驱动以时序地导通和关闭，从而使谐振电路实现谐振以产生交变电磁场；驱动电路，连接谐振电路和驱动开关，以采样谐振电路的谐振电压，并根据采样的谐振电压而产生驱动控制信号以驱动驱动开关时序地导通和关闭；其中，谐振电路的谐振电压下降至地电压或地电压之前，驱动开关导通。

其中，驱动电路配置驱动开关的门限电压，以使谐振电路的谐振电压从门限电压变化至地电压所需的时间，与驱动电路产生驱动控制信号中的导通信号的延时时间一致，从而使得谐振电路的谐振电压下降至地电压或地电压之前，驱动开关导通。

其中，驱动电路包括：采样比较单元，连接谐振电路和驱动开关之间的第一节点，以采样谐振电路的谐振电压，并将其与第一参考电压比较，从而产生第一控制信号；调制单元，连接采样比较单元，以调整第一控制信号并生成相应的第二控制信号；驱动控制单元，连接调制单元和驱动开关，以根据第二控制信号而产生驱动控制信号。

其中，驱动电路进一步包括：启动单元，连接采样比较电路以及输入电压端，以接收启动信号并在启动信号处于第一状态时利用输入电压启动驱动电路；使能单元，连接调制单元与驱动控制单元之间的第二节点，以接收使能信号，并在使能信号处于使能期间；使调制单元能够正常输出第二控制信号至驱动控制单元；其中，当驱动电路待机时，启动信号切换至第二状态，并使使能单元切换至非使能期间。

其中，驱动开关的门限电压大于所述输入电压。

其中，调制单元包括：第一调制模块，连接采样比较单元，以调制第一控制信号的波形从而生成类锯齿波的调制信号；第二调制模块，连接第一调制模块，以进一步调制调制信号而生成第二控制信号。

其中，使能单元进入使能期间的时刻不早于启动信号切换至第一状态的时刻，以使第二调制模块和驱动控制单元利用调制信号而在第二控制信号和驱动控制信号中生成相应的启动响应脉冲，从而使谐振电路起振。

其中，采样比较电路包括：第一电阻，其包括第一端以及第二端，第一电阻的第一端连接第一节点；第二电阻，其包括第一端以及第二端，第二电阻的第一端连接第一电阻的第二端，第二电阻的第二端接地；第一比较器，其包括第一输入端、第二输入端以及输出端，第一比较器的第一输入端连接第一电阻的第二端，以采样谐振电路的谐振电压，第一比较器的第二输入端连接第一参考电压端，以接收第一参考电压，第一比较器的输出端连接调制单元。

其中，驱动开关的门限电压由第一电阻的阻值、第二电阻的阻值和第一参考电压而确定，驱动电路配置第一电阻、第二电阻和第一参考电压而配置门限电压，以使谐振电路的谐振电压从门限电压下降至地电压或地电压之前所需的时间，与第一比较器的延时时间、第二调制模块的延时时间和驱动控制单元的延时时间之和一致。

其中，第一调制模块包括：第一电容，其包括第一端以及第二端，第一电容的第一端连接采样比较单元；第三电阻，其包括第一端以及第二端，第三电阻的第一端连接电源端，以接收电源电压，第三电阻的第二端连接采样比较单元；第四电阻，其包括第一端以及第二端，第四电阻的第一端连接电源端，以接收电源电压，第四电阻的第二端连接第一电容的第二端；二极管，其包括阳极和阴极，二极管的阳极连接第一电容的第二端，二极管的阴极连接电源端。

其中，第二调制模块包括：第二比较器，其包括第一输入端、第二输入端以及输出端，第二比较器的第一输入端连接第一调制模块，第二比较器的第二输入端连接第二参考电压端，以接收第二参考电压，第二比较器的输出端连接使能单元；其中，第二比较器的输出端在调制信号大于第二参考电压时输出第二控制信号。

其中，启动单元包括：第一开关，其包括第一通路端、第二通路端以及控制端，第一开关的第一通路端连接电源端，第一开关的第二通路端连接采样比较单元，第一开关的控制端连接控制芯片，以接收启动信号。

其中，使能单元包括：第五电阻，其包括第一端以及第二端，第五电阻的第一端连接电源端，第五电阻的第二端连接第二节点；第二开关，其包括第一通路端、第二通路端以及控制端，第二开关的第一通路端连接第二节点，第二开关的第二通路端接地，第二开关的控制端连接控制芯片，以接收使能信号。

其中，驱动控制单元包括：驱动芯片，其包括电源接口，地接口、输入接口以及输出接口，其中，驱动芯片的电源接口连接电源端，驱动芯片的地接口接地，驱动芯片的输入接口连接调制单元，以接收第二控制信号，驱动芯片的输出接口连接驱动开关，以输出驱动控制信号驱动驱动开关。

其中，驱动开关包括：第一通路端，第二通路端以及控制端，驱动开关的第一通路端连接谐振电路，驱动开关的第二通路端接地，驱动开关的控制端连接驱动控制单元，在接收到所述驱动控制单元中的导通信号时，所述驱动开关导通。

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，包括上述任一项所述的雾化器的加热电路。

本发明的有益效果，区别于现有技术的情况，本发明提供的雾化器的加热电路以及电子雾化装置，通过设置连接谐振电路和驱动开关的驱动电路，以采样谐振电路的谐振电压，并根据采样的谐振电压而产生驱动控制信号以驱动驱动开关时序地导通和关闭，具体的，在谐振电路的谐振电压下降至地电压或地电压之前，驱动开关导通。以此消除谐振电压下降到地电压到开关管导通前的延迟，减小损耗和发热，提高效率。

附图说明

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：

图1为本发明雾化器的加热电路的第一实施例的结构示意图；

图2为本发明雾化器的加热电路的第二实施例的结构示意图；

图3为本发明雾化器的加热电路的第三实施例的结构示意图；

图4为本发明雾化器的加热电路的第四实施例的结构示意图；

图5为图4中雾化器的加热电路的信号波形示意图；

图6为本发明电子雾化装置的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

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。

请参见图1，为本发明雾化器的加热电路的第一实施例的结构示意图，具体的，雾化加热电路包括：谐振电路11、驱动开关12、驱动电路13以及感应加热件14。

其中，谐振电路11用于产生交变电磁场，感应加热件14感应谐振电路11产生的交变电磁场发热。驱动开关12连接谐振电路11，驱动开关12被驱动以时序地导通和关闭，从而使谐振电路11实现谐振以产生交变电磁场。在一实施例中，在驱动开关12导通时，谐振电路11进行储能，在驱动开关12关闭时，谐振电路11实现谐振以产生交变电磁场。驱动电路13连接谐振电路11和驱动开关12，驱动电路13采样谐振电路11的谐振电压vds，并根据采样的谐振电压vds而产生驱动控制信号以使得驱动开关12时序地导通和关闭。具体的，通过驱动电路13控制谐振电路11的谐振电压vds下降至地电压gnd或地电压gnd之前，驱动开关12导通。以此避免谐振电路11产生的谐振电流ids流经驱动开关12的体二极管，减小损耗和发热，提高效率。在一具体实施例中，地电压gnd为0v。

在本申请的一具体实施方式中，驱动电路13配置驱动开关12的门限电压vth，以此使得谐振电路11的谐振电压vds从门限电压vth变化至地电压gnd或地电压gnd之前的某个电压值所需的时间t1，与驱动电路13产生驱动控制信号中的导通信号的延时时间t2一致，即t1＝t2；从而使得谐振电路11的谐振电压vds变化至地电压gnd或地电压gnd之前，驱动开关12导通。

具体的，由于驱动电路13产生驱动控制信号中的导通信号具有一定的延时时间，在该延时时间内，驱动开关12未导通，谐振电路11产生的谐振电流ids会流经驱动开关12的体二极管进而形成回路。在实际应用中，雾化装置的工作功率高达80w，因此流经驱动开关12的体二极管的谐振电流ids值非常大，驱动开关12会严重发热造成损伤。通过本申请的方式，消除延迟，即使得谐振电路11的谐振电压vds从门限电压vth变化至地电压gnd或地电压gnd之前的某个电压值所需的时间t1与驱动电路13产生驱动控制信号中的导通信号的延时时间t2一致。以此，在谐振电路11的谐振电压vds从门限电压vth变化至地电压gnd或地电压gnd之前，驱动开关12刚好接收到导通信号导通，谐振电流ids与驱动开关12形成回路，避免谐振电流ids会流经驱动开关12的体二极管。

请参见图2，为本发明雾化器的加热电路的第二实施例的结构示意图。本实施例中，驱动电路13进一步包括：采样比较单元131、调制单元132、驱动控制单元133、启动单元134以及使能单元135。

具体的，采样比较单元131连接谐振电路11和驱动开关12之间的第一节点n1，以采样谐振电路11的谐振电压vds，并将其与第一参考电压vref1比较，从而产生第一控制信号。调制单元132连接采样比较单元131，以调整采样比较单元131产生的第一控制信号并生成相应的第二控制信号。驱动控制单元133连接调制单元132和驱动开关12，以根据第二控制信号而产生驱动控制信号，利用驱动控制信号中的导通信号控制驱动开关12导通或关闭。

启动单元134连接采样比较电路131，以接收启动信号start并在启动信号start处于第一状态时启动驱动电路13。使能单元135连接调制单元132与驱动控制单元133之间的第二节点n2，以接收使能信号en，并在使能信号en处于使能期间时，使调制单元132能够正常输出第二控制信号至驱动控制单元133。

在一实施例中，当驱动电路13待机时，启动信号start切换至第二状态，并使使能单元135切换至非使能期间。即，在驱动电路13从工作状态切换为待机状态时，启动信号start从第一状态切换至第二状态。具体的，在启动信号start处于第一状态时，使能单元135处于使能期间，在启动信号start切换至第二状态时，使能单元135处于非使能期间。在一具体实施方式中，启动信号start处于第一状态时为高电平信号，处于第二状态时为低电平信号。

在一具体实施例中，启动单元134与使能单元135连接控制芯片136，如图3所示。启动单元134从控制芯片136接收启动信号start，使能单元135从控制芯片136接收使能信号en。

具体的，调制单元132包括：第一调制模块1321以及第二调制模块1322。其中，第一调制模块1321连接采样比较单元131，以调制采样比较单元131输出的第一控制信号的波形从而生成类锯齿波的调制信号。第二调制模块1322连接第一调制模块1321以及驱动控制单元133，以进一步调制第一调制模块1321生成类锯齿波的调制信号而生成第二控制信号，并将第二控制信号传输至驱动控制单元133。

具体的，本实施例中，使能单元135进入使能期间的时刻不早于启动信号start切换至第一状态的时刻，以使第二调制模块1322和驱动控制单元133利用类锯齿波的调制信号而在第二控制信号和驱动控制信号中生成相应的启动响应脉冲，从而使谐振电路11起振。

具体结合图4对本申请进行进一步解释。具体的，如图4所示，采样比较电路131包括：第一电阻r1、第二电阻r2以及第一比较器uia。其中，第一电阻r1包括第一端以及第二端，第一电阻r1的第一端连接第一节点n1；第二电阻r2包括第一端以及第二端，第二电阻r2的第一端连接第一电阻r1的第二端，第二电阻r2的第二端接地gnd；第一比较器uia包括第一输入端、第二输入端以及输出端，第一比较器uia的第一输入端连接第一电阻r1的第二端，以采样谐振电路11的谐振电压vds，第一比较器uia的第二输入端接连接第一参考电压端，以接收第一参考电压vref1，第一比较器uia的输出端连接调制单元132，具体的，第一比较器uia的输出端连接第一调制模块1321。

第一调制模块1321包括：第一电容c1、第三电阻r3、第四电阻r4，二极管d。其中，第一电容c1包括第一端以及第二端，第一电容c1的第一端连接采样比较单元131，具体的，第一电容c1的第一端连接第一比较器uia的输出端。第三电阻r3包括第一端以及第二端，第三电阻r3的第一端连接电源端，以接收电源电压vcc，第三电阻r3的第二端连接采样比较单元131，具体的，第一电容c1的第一端连接第一比较器uia的输出端。第四电阻r4包括第一端以及第二端，第四电阻r4的第一端连接电源端，以接收电源电压vcc，第四电阻r4的第二端连接第一电容c1的第二端。二极管d包括阳极和阴极，二极管d的阳极连接第一电容c1的第二端以及第四电阻r4的第二端，二极管d的阴极连接电源端。

第二调制模块1322包括：第二比较器uib。第二比较器uib包括第一输入端、第二输入端以及输出端，第二比较器uib的第一输入端连接第一调制模块1321，具体的，第二比较器uib的第一输入端连接第一电容c1的第二端；第二比较器uib的第二输入端连接第二参考电压端，以接收第二参考电压vref2，第二比较器uib的输出端连接使能单元135。其中，第二比较器uib的输出端在调制信号大于第二参考电压vref2时输出第二控制信号。

启动单元134包括：第一开关q1，第一开关q1包括第一通路端、第二通路端以及控制端，第一开关q1的第一通路端连接电源端，第一开关q1的第二通路端连接采样比较单元131，具体的，第一开关q1的第二通路端连接采样比较单元131的第一比较器uia的第二输入端以及第一电阻r1的第二端；第一开关q1的控制端连接控制芯片136以接收启动信号start。

使能单元135包括：第五电阻r5以及第二开关q2。第五电阻r5包括第一端以及第二端，第五电阻r5的第一端连接电源端，第五电阻r5的第二端连接第二节点n2。第二开关q2包括第一通路端、第二通路端以及控制端，第二开关q2的第一通路端连接第二节点n2，第二开关q2的第二通路端接地gnd，第二开关q2的控制端连接控制芯片136，以接收使能信号en，具体的，第五电阻r5的第二端以及第二开关q2的第一通路端进一步连接第二调制模块1322的第二比较器uib的输出端。

驱动控制单元133包括：驱动芯片，其包括电源接口v，地接口g、输入接口in以及输出接口out，其中，驱动芯片的电源接口v连接电源端vcc，驱动芯片的地接口g接地gnd，驱动芯片的输入接口in连接调制单元132，以接收第二控制信号，驱动芯片的输出接口out连接驱动开关12，以输出驱动控制信号驱动驱动开关12。具体的，驱动芯片的输入接口in连接第二比较器uib的输出端。

驱动开关12包括：第一通路端，第二通路端以及控制端，驱动开关q的第一通路端连接谐振电路11，驱动开关q的第二通路端接地gnd，驱动开关q的控制端连接驱动控制单元133，具体的，驱动开关q的控制端连接驱动芯片的输出端out，以接收驱动控制信号，进而根据驱动控制信号中的导通信号导通或关闭。

谐振电路11包括：电容c、第二电容c2以及电感l，其中，电容c与电感l并联。具体的，电容c的第一端连接电感l的第一端，电容c的第二端以及电感l的第二端连接第一节点n1；第二电容c2的第一端连接电源端，第二电容c2的第二端接地。

本申请中，驱动开关12的门限电压vth由第一电阻r1的阻值、第二电阻r2的阻值和第一参考电压vref1而确定，驱动电路13配置第一电阻r1、第二电阻r2和第一参考电压vref1而配置门限电压vth，以使谐振电路11的谐振电压vds从门限电压vth变化至地电压gnd所需的时间，与第一比较器uia的延时时间、第二调制模块1322的延时时间和驱动控制单元133的延时时间之和一致。具体的，第二调制模块1322的延时时间为第二比较器uib的延时时间。

具体的，在一实施例中，门限电压vth＝vref1×(r1 r2)/r2；其中，r1为第一电阻的阻值，r2为第二电阻的阻值。

在一具体实施例中，门限电压vth大于输入电压vcc。由于电子雾化装置通过锂电池进行供电，其中输入电压vcc例如可以为8.4v，门限电压vth可以为17v。若门限电压vth的值太小，则会出现消除延迟的时间太短而无法实现消除谐振电压下降到地电压到开关管导通前的延迟的目的。

具体的，请结合图5，在雾化装置处于待机时间t1时，启动单元134从控制芯片136接收到启动信号start，此时启动信号start为低电平信号，第一开关q1导通，第一比较器uia的第一输入端为高电平，驱动开关q关闭。使能单元135从控制芯片136接收到使能信号en，使能信号en为高电平信号，第二开关q2导通，将第二比较器uib的输出端输出的第二控制信号uib(out)下拉至低电平，此时第一电容c1的两端电压均为电源电压vcc，两端压降为0。

在雾化装置被启动时，启动单元134从控制芯片136接收到的启动信号start为高电平信号，第一开关q1关闭，第一比较器uia的输出端uia(out)输出低电平信号，由于第一电容c1两端电压不能突变，第一电容c1两侧电压即第二比较器uib的第一输入端uib(in-)的电压为0v，电源电压vcc通过第四电阻r4位第一电容c1充电，使得第二比较器uib的第一输入端uib(in-)的电压逐渐升高。在经过一段时间t2后，第二比较器uib的第一输入端uib(in-)的电压接近第二参考电压vref2时，使能单元135从控制芯片136接收到使能信号en，此时使能信号en为低电平信号，第二开关q2关闭，第二比较器uib的输出端输出的第二控制信号uib(out)为高电平信号，驱动开关q导通，为谐振电路11储能。经过时间t3后，第二比较器uib的第一输入端uib(in-)的电压上升至高于第二参考电压vref2时，第二比较器uib的输出端输出的第二控制信号uib(out)为低电平信号，驱动开关q关闭，使得谐振电路11开始谐振。在谐振电路11开始谐振时，谐振电压vds逐渐升高至最大值，再下降。在经过时间t4时，谐振电压vds从最大值下降至门限电压vth。当谐振电压vds低于门限电压vth时，由于第一比较器uia存在传播延迟t5，在经过时间t5后，第一比较器uia的输出端输出的第一控制信号uia(out)跳变为低电平信号，第二比较器uib的第一输入端uib(in-)也跳变为低电平。由于第二比较器uib存在传播延迟t6，在经过时间t6后，第二比较器uib的输出端输出的第二控制信号uib(out)跳变为高电平。由于驱动控制单元133根据第二控制信号uib(out)而产生驱动控制信号控制驱动开关导通存在延迟t7，在经过时间t7后，驱动开关q导通。也就是说，从谐振电压vds下降到门限电压vth开始，驱动开关经过t5 t6 t7才能够导通。

由于门限电压vth＝vref1×(r1 r2)/r2，选择合理的门限电压vth，即可使得驱动开关q刚好在谐振电压vds到达地电压gnd或地电压gnd之前导通，从而避免了t5 t6 t7这段时间内，谐振电流ids流过驱动开关q的体二极管。

谐振周期假设谐振电压vds最大值为vdsmax，则谐振电压vds为：

vds＝vds＝vcc (vdsmax-vcc)e^δtsin(ωt-α)(1)；

其中，

rl为感受器等效到原边的等效电阻。

其中，

假设t＝t5 t6 t7，vds＝0，通过上述公式(1)即可求得α的值，将α的值和t＝0代入上述公式(1)，即可求得门限电压vth的值。依据门限电压vth的值选择合适的第一电阻r1的阻值，第二电阻r2的阻值以及第一参考电压vref1的电压值。

通过上述方式，可以使得在谐振电路11的谐振电压vds从门限电压vth变化至地电压gnd或地电压gnd之前，驱动开关12刚好导通，谐振电流与驱动开关12形成回路，避免谐振电流会流经驱动开关12的体二极管。可以理解的是，工作频率无论高低，延迟是不会发生变化的，所以频率越高，总的损耗越大，通过本申请的方法，可以进一步提高工作效率，降低开关损耗。进一步的，工作效率的提高，可减小线圈和谐振电容的体积，从而降低产品的体积，提高功率密度。

请参见图6，为本发明提供的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61包括雾化器的加热电路62。其中，雾化器的加热电路62如上述图1至图4所示。

本申请的电子雾化装置61能够在谐振电路11的谐振电压vds从门限电压vth下降至地电压gnd或地电压gnd之前，驱动开关12导通，谐振电流与驱动开关12形成回路，避免谐振电流会流经驱动开关12的体二极管。可以理解的是，工作频率无论高低，延迟是不会发生变化的，所以频率越高，总的损耗越大，通过本申请的方法，可以进一步提高工作效率，降低开关损耗。进一步的，工作效率的提高，可减小线圈和谐振电容的体积，从而降低产品的体积，提高功率密度。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。