【应用】0.5uA超低待机功耗MCU适用于电子烟充放电控制

2017-05-19 世强 凡尘
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电子烟的控制系统主要由主控芯片、电池、按键、LED呼吸灯和雾化器组成,结果示意图如图1。电池一般采用可以充电的锂电池,因此需要采用单片机对锂电池进行充放电管理控制,以保护电池的使用安全。

图1:电子烟产品框图


因为系统采用电池供电,为了有效地利用电池效率,需要MCU具有超低功耗,EFM8SB 8位MCU是低功率和电池驱动系统的理想之选,运转频率可达25MHz。EFM8SB系列MCU结合创新型低能耗技术和短暂的唤醒时间,提供最低能耗。EFM8SB系列低功耗MCU具有最低的MCU睡眠电流,STOP模式下供电电流为50nA, MCU 运行电流为150μA/MHz,唤醒触摸平均电流小于1μA。


由于在电子烟设计中,电池通过二极管直接连到芯片的VDD上给系统提供电源,所以要求MCU具有很低的待机功耗。锂电池的保护电压范围是2.8V-4.2V,通过二极管后压降变为2.1V-3.5V,满足EFM8SB系列MCU工作电压范围(1.8-3.6V)。


对于锂电池充放电保护,可以采用该MCU内部1.65V基准作为参考,通过电阻分压,然后利用MCU的ADC采样,监控锂电池的电压,用于充电保护截止电压控制和放电保护截止电压控制。


利用EFM8SB芯片本身的PWM输出功能,用于充放电显示。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,每隔一段时间递增一个正宽频,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,每隔一段时间递增一个负宽频,一直到PWM输出低电平为止,实现呼吸灯的控制,用于充电指示。


对于雾化过流保护的实现,可以通过外部的AD通道来检测MOS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,MCU会把MOS管的控制脚置低来关断MOS管,防止雾化过流。EFM8SB系列MCU具有12bit ADC,可以精确检测小信号,保证电子烟产品的可靠性。


此外,EFM8SB 8位MCU采用最小QFN20封装,尺寸仅3mm*3mm,有利于PCB面积缩减,非常适合电子烟的开发。


相关技术文档:

SILICON LABS EFM8SB1 8位MCU数据手册(中文详细) 详情>>>

Silicon Labs EFM8SB2 8位MCU数据手册(中文详细) 详情>>>


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