【应用】0.5uA超低待机功耗MCU适用于电子烟充放电控制

时间： 2017-05-19 来源：世强作者：凡尘

技术问答

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：

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