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

时间： 2021-12-14 来源：世强

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8位MCU,EFM8BB51F16G-A-QFN20R,SILICON LABS

提到电子烟，大家肯定不会陌生，可以说是当今社会很流行的个人便携式电子产品。商场展柜里摆放着各种颜色、各种造型的电子烟，深受都市年轻人的喜爱，公共吸烟区也随时可以看到拿着各式电子烟吞云吐雾的人们。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。

电子烟又分为大烟和小烟。可以加烟油的，在电子烟行业内被称为大烟，封闭的不能加烟油的，可以换烟弹的，被称为小烟。电子烟一般由微控制器（MCU）、超声波雾化发生器、充电管理IC、锂离子电池、发热棒等器件组成。图1是电子烟的基本硬件框图，其中微控制器MCU就是芯科EFM8BB51F16G-A-QFN20R。MCU主要作用是吸烟时可监测到气流流动,然后控制加热雾化器使其发出模拟烟雾,没有气流流过内部时微控制器就进入到待机状态。

图1. 电子烟基本框图

EFM8BB51F16G-A-QFN20R 8位MCU的内部框图如图2所示，关键参数有：

（1）流水线化 8 位 CIP-51 内核，完全兼容 8051 标准指令集，最高50 MHz的工作频率，高达 16 kB 的闪存，可通过固件在系统内重新编程，高达 1280 字节的 RAM；

（2）1 个 12 bit A/D 转换器，2 个模拟比较器，带可调参考，集成式温度传感器；

（3） 4 个 16 位定时器，2 个 8 位定时器，16 个多功能 5 V I/O 引脚；

（4）SPI 带 4 字节 FIFO，便于引脚映射的优先级交叉开关， 4 个可编程逻辑单元；

（5） 3 通道的PCA（可编程计数器阵列）功能，支持 PWM，捕捉/比较和频率输出模式，3通道 PWM 引擎，互补输出和停滞时间插入 (DTI)；

（6）2 个UART接口，有SMBus/I2C接口；

（7）内部 49 MHz 振荡器，精度 ±2%；内部 80 kHz 低频振荡器，精度 ±3%；内部 10 MHz 振荡器，外部 CMOS 时钟选项。

图2. EFM8BB51F16G-A-QFN20R内部框图

EFM8BB51F16G-A-QFN20R 8位MCU的优势体现于：

1. 电子烟由于是便携式产品，对功耗的要求比较高。EFM8BB51F16G-A-QFN20R优化后的低功耗特性，使得其在休眠模式下，功耗低至10μA。这些都得益于在电源管理方面，非常的智能化，MCU内部有配备为内核供电的LDO，上电复位电路和降压探测器。还可以提供四种电源模式,分别为正常、空闲、休眠、关机。

2. 特别的定时器设计。EFM8BB51F16G-A-QFN20R集成有16位的通用定时器，相比其他MCU厂家常用的8位定时器可提供更强大的功能，同时其内部还集成了可编程计数器阵列，可减少对MCU的资源占用，从而输出精度更高的PWM脉宽信号。

3. 提供完整的开发工具套件，加快产品的研发进度，让开发变得更便捷、更简单、更加高效。另外该芯片还有片上调试接口，完整内存和寄存器检测，支持在线升级，方便调测。

4. 温度范围可以支持 -40 至 85 ºC 或 -40 至 125 ºC，可以达到车规级的水准。供电范围广为1.8 至 5.5 V，灵活性比较好。提供有TSSOP20 和 QFN20 两种封装可选择，满足电子烟产品小体积的需求和不同的PCB布线设计。

综上所述，EFM8BB51F16G-A-QFN20R作为应用在电子烟上的主控芯片，不仅具有很好的低功耗特性，同时兼具高性能的表现，使得其在同类产品中脱颖而去。

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