【应用】3*3mm!小体积低功耗MCU挑战电子烟控制电路设计

2017-06-02 世强 风起云扬
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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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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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  • 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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