【应用】3*3mm！小体积低功耗MCU挑战电子烟控制电路设计

时间： 2017-06-02 来源：世强作者：风起云扬

技术问答

如下图1是电子烟的实物结构图。其具有如下特征：

1）形状与真烟相同，体积小，组成器件却比较多；

2）小型电池供电，电池使用寿命要尽量长；

最后，在电子烟的雾化器温度控制上，要精准，这就要求主芯片ADC精度要高。因此，电子烟的这些特征，给开发者带来了诸多的挑战。

图1：电子烟结构图

SILICON LABS，是世界知名的精密混合信号半导体器件方案提供商，新近推出的EFM8SB10系列MCU，以其特有的小体积、低功耗以及高精度等特色优势，非常适合应用于电子烟产品。

图2：电子烟电路结构框图

图2是电子烟控制电路的结构框图。在平时，电子烟处于关断状态；当按下按键，它开始工作。通过检测加热丝的温度，来判断是否有气流。当有吸烟动作时，检测到气流，MCU退出休眠，将雾化室中的发热丝加热到250℃~280℃高温，使烟油雾化。当检测到无气流，发热丝温度恢复常温，MCU再次进入休眠，如此循环。在此电路及工作中，低功耗8位MCU EFM8SB10F的优势可以得到充分的发挥，具体描述如下。

优势一：EFM8SB10集成度高、体积小、系统成本低。
Silicon Labs拥有先进的技术并采用了先进的工艺，使得EFM8SB10集成了多个辅助电路，而且体积小巧，这对尺寸约为8mm*84mm的电子烟来说，至关重要！

1）内部集成了振荡器电路：精度为±2%、24.5MHz震荡器。如此，电子烟电路则无需外加晶体；

2）内部集成了2.25V高精度的参考电压，在ADC转化时，电子烟电路无需外加参考电压电路；

3）采用QFN-20封装形式，芯片自身体积仅3*3mm，可轻松装到电子烟管内。

EFM8SB10芯片本身体积小，再加上可以节省外部晶体电路、可以节省外部参考电压电路，因此，使得整个电路可以显著变小，并使得电路系统成本低。

优势二：EFM8SB10功耗性能优异。
Silicon Labs利用自身传统的技术优势，推出了多款8位及32位低功耗MCU，其中，EFM8SB10功耗优势十分明显。

1）工作时，工作频率高24.5MHz，功耗密度低88uA/Mhz，可让电子烟在工作时，快速完成工作、缩短工作时间，来降低功耗；

2）支持多种唤醒源的休眠模式，且休眠模式电流低：500NA@SLEEP+RTC唤醒，500NA@SLEEP+端口匹配唤醒。电子烟会有大部分时间是处在休眠模式下，如此，可使电子烟平均功耗大幅下降；

3）唤醒时间快，从休眠模式到全速运行，只要2us时间。如此，除了可以提高电子烟的反应速度，也可减少唤醒期间的功耗。

对于小电池供电的电子烟来说，EFM8SB10的低功耗特性，可以显著延长电池的使用寿命，增强客户的使用体验。

优势三：EFM8SB10模拟性能优异。
Silicon Labs在混合精密信号技术上，在全球有着领先的技术及丰富的产品，比如FM产品、Timing产品，也包括MCU产品。EFM8SB10的模拟性能也十分优异。

1）模数转换性能优秀：内置一个精度高达12位的多通道ADC，且最高位转化速率为8.33MHz，精度高，速度快。这给严格控制发热丝温度以确保电子烟的口味提供了保障。
2）容性触摸技术先进：EFM8SB10可支持最多14个电容检测通道、16位精度、最小分辨率为1fF、量程宽达1fF~500pF的电容转数字的外设，而且，对于16位转换精度，单次转化时间也仅为33uS（典型值）。这可以用于电子烟的开关功能，可增强客户的使用体验。

另外，siliconlabs还提供了可以开发EFM8及EFM32全部产品的先进软件平台simplicity studio，不仅全免费，而且还集成了如GUI操作配置、功耗评估、变量图形化显示【调试中】等工作软件，可以使攻城狮们更轻松、更快速地开发电子烟，使产品快速占领市场、抢得财富先机。

综上所述，EFM8SB10有着显著的低功耗、小体积、模拟性能先进的优秀特性，可以使电子烟设的开发者轻松自如，让电子烟的消费者有着更美好的使用体验。因此，相对同类MCU，EFM8SB10有着巨大的优势，是电子烟的理想选择。

看到这里您是否又有项目灵感需实现，点击下面开发软件帮你忙。

Silicon Labs Simplicity Studio平台开发工具

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

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 2
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（2）

冷若冰 Lv7. 资深专家 2017-06-02

完整的方案有没有？
冷若冰 Lv7. 资深专家 2017-06-02

电子烟的整套方案有么？联系我
- 世小强回复：您好，非常抱歉，暂时未有符合要求的方案哦！

没有更多评论了

【应用】0.5uA超低待机功耗MCU适用于电子烟充放电控制

电子烟采用可充电的锂电池，因此需要用单片机进行充放电管理控制，以保护电池的使用安全。

新应用发布时间 : 2017-05-19

【应用】这款8位MCU“一手包办”空气净化器的容性触摸按键

芯科推出的一款MCU产品EFM8SB10F8，以其特有的功能、性能及价格的优势，在空气净化器产品中，有着非常独到的应用。

新应用发布时间 : 2019-09-05

【应用】睡眠模式电流仅50nA的MCU，助力电子血压计延寿

EFM8SB1提供＜1μA的超低功耗触摸唤醒能力，150µA/MHz运行电流功耗。

新应用发布时间 : 2019-07-10

【应用】芯海8位MCU CSU32M10-SOP16助力电子烟设计，具有5μs响应快速可靠、集成度高优势

电子烟主控选择方面客户比较在意能否提供完善的一套方案，这样也可以节省开发时间，实现量产，推荐芯海8位MCU CSU32M10-SOP16方案，集成度高、能够有效节省PCB空间，还有硬件短路保护、恒功率控制、不断电烧录等特点。

应用方案发布时间 : 2023-03-22

【技术大神】如何选择一款合适的MCU驱动段码液晶屏

本文作者基于自己的实际经验，分享一种驱动段码屏的简易方法，可大幅降低成本。

器件选型发布时间 : 2016-06-27

【应用】待机功耗低至1.1μA的8位MCU UM8006助力电子烟设计，封装满足小型化需求

广芯微的8位MCU UM8006应用在电子烟上，运行速度快，外设接口丰富，小尺寸，功耗低，而且作用为国产品牌，价格十分美丽，是各位研发做这方面设计应用的首选。

应用方案发布时间 : 2023-03-29

【产品】集成12位高速ADC、DAC的8位MCU C8051F00x，最高执行速度达25MIPS

C8051F00x系列是Silicon Labs的一款高集成度的混合信号8位MCU，采用强大的8051微处理器，最高执行速度可达25MIPS。还集成了12位/10位多通道ADC、VDD监控器、看门狗定时器、时钟振荡器以及其他通用部件，可以作为真正的独立片上系统解决方案，可应用于诸如便携式医疗器械、测试设备和光纤系统等领域。

新产品发布时间 : 2017-01-05

MCU在电子烟方案中的应用分析

采用EFM8作为主控单元MCU的电子烟方案无需专用充电器，手机充电器或电脑USB都可以对电池进行充电。

方案发布时间 : 2016-09-02

【应用】主频高达50MHz的芯科科技8位MCU用于电子烟，静态功耗低至1.3μA

芯科科技EFM8BB51F8G-A-QFN20这颗多功能的8位MCU，具有小型的综合功能集包裹具有高效的8051核、支持5V的I/O、精确模拟和增强的脉宽调制，本文主要介绍芯科科技EFM8BB51F8G-A-QFN20 MCU应用于电子烟产品。

应用方案发布时间 : 2023-03-11

【技术】预安装BOOT的新一代的8位MCU

Silicon labs的EFM8系列MCU是C8051F的升级换代产品。较C8051F不同的是，其在出厂时已经固化好BOOT程序。

技术探讨发布时间 : 2019-07-11

【应用】SILICON LABS的8位MCU用于电子烟，功耗低至10μA，主频高达50MHZ

电子烟既然是一款电子产品，当然少不了电子元器件的存在，其中最核心的器件就是MCU，今天带给大家的这篇文章就是介绍SILICON LABS的8位MCU EFM8BB51F16G-A-QFN20R用于电子烟的案列。

应用方案发布时间 : 2021-12-14

8位单片机EFM8系列中芯片上的UID是什么？

UID是芯片中新加的全球唯一ID，即每个芯片的ID都是不一样的，EFM8系列的MCU上都包含此ID。有两类获取UID的方式，一种通过读取RAM的特定地址获得，一种通过读取Flash的特定地址获得。在早期引入此ID的MCU上（比如EFM8BB1/SB1/SB2）这个ID为32位，在芯片复位时（PC指针被复位至0之前）被复制至RAM中特定位置，用户程序可以读取其值。此位置的RAM仍然可以由用户使用。需要注意的是如果此位置被编译器分配了变量，那么当函数执行至main()时此位置的内容会被初始化代码覆盖。EFM8UB2的UID也是此类，但其位数为128位。在新的EFM8系列MCU上（比如EFM8BB3/LB1/UB1)，UID位数为128位，存储在Flash上。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

EFM8LB低功耗8位MCU在使用BOOTLOADER时，如何让程序进入BOOTLOADER?

EFM8LB的芯片进入BOOTLOADER有三种方法。第一种：上电后如果0X0000地址的数据为0XFF，程序会直接进入BOOTLOADER. 第二种：在上电复位时，如果C2D引脚保持低电平超过50uS，程序会进入BOOTLOADER.第三种：应用程序将R0赋值为0XA5，然后执行软启动，启动后程序会自动进入 BOOTLOADER。

技术问答发布时间 : 2017-10-10