【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。

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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！

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