CN203387219U - 电子烟高效充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子烟高效充电装置，包括电子烟盒和电池杆，电池杆包括充电管理单元和电子烟电池单元，电子烟盒包括电子烟盒电池单元、电流采样单元、微控制单元、可调电压输出单元，电流采样单元检测充电管理单元对电子烟电池的实际充电电流值，微控制器比较该实际充电电流与内设电池恒定充电电流，进而控制可调电压输出单元调整输出的充电电压。本实用新型通过控制可调电压输出单元调整充电电压，使实际充电电流等于或略小于电池恒定充电电流，通过降低充电电压与电子烟电池单元电压之间的充电压差提高充电效率。

Description

电子烟高效充电装置

技术领域

本实用新型涉及可充电电子烟，尤其涉及一种电子烟高效充电装置。 

背景技术

目前市面上大部分的可充电式的电子香烟内部都自有充电管理，这种自带充电管理的电子香烟的充电模式都是线性恒流方式充电。如图1所示，目前市面上的大多数烟盒的充电输出都是一个恒定电压的方式，比如恒压输出的电压为5V。这样的烟盒对线性恒流方式充电电池杆充电时的效率很低，烟盒可充电电池杆的数量也很少。烟盒内电池对电池杆充电的电量的损失较大，效率大约只有50%～65%。充电效率的计算如下：(DC-DC的效率)*(线性充电的效率)。例如DC-DC（电池电压升压到5V）的效率为85%，线性充电的效率为3.7/5=74%，总效率为85%*74%=59%。 

为了保证充电效率，首先保证充电恒定电流，充电电流与电池电压和充电电压压差相关，压差越小，效率越高。而现有技术中，电子烟盒对电子烟电池杆的充电为恒定电压的方式充电，这样的充电效率很低。 

所以，现有技术存在缺陷，需要改进。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述恒压充电效率低的缺陷，提供一种电子烟高效充电装置。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子烟高效充电装置，包括电子烟盒和电池杆，所述电池杆包括充电管理单元和电子烟电池单元，所述电子烟盒包括电子烟盒电池单元，所述电子烟盒还包括电流采样单元、微控制单元、可调电压输出单元， 

所述可调电压输出单元分别与所述电子烟盒电池单元、微控制单元、充电管理单元相连，所述电流采样单元分别连接至所述充电管理单元和所述微控制单元； 

所述电流采样单元用于采样所述充电管理单元的实际充电电流；所述微控制单元用于判断内设的电池恒定充电电流与所述实际充电电流的差值是否在预设范围之内，进而控制发送调压控制信号控制所述可调电压输出单元调整输出到所述充电管理单元的充电电压。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述可调电压输出单元包括DC-DC第一输出电路和调压输出电路， 

所述DC-DC第一输出电路的输入端连接至所述电子烟盒电池单元的输出端，所述调压输出电路的第一输入端连接至所述DC-DC第一输出电路的输出端、所述调压输出电路的第二输入端连接至所述微控制单元的输出端，所述调压输出电路的输出端连接至所述充电管理单元的输入端； 

所述调压控制信号为占空比可调PWM信号； 

所述DC-DC第一输出电路用于将电子烟盒电池单元提供的充电电源信号转换为固定直流电压输出，所述调压输出电路用于根据所述占空比可调PWM信号将所述固定直流电压进行调压处理得到调整的所述充电电压。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述固定直流电压为5V。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述调压输出电路包括一MOS管、一电容，所述MOS管的漏极连接至所述充电管理单元、所述MOS管的源极连接至所述DC-DC第一输出电路、所述MOS管的栅极连接至所述微控制单元，所述电容一端连接至所述MOS管的漏极，所述电容的另一端接地， 

所述MOS管用于通过所述源极接收所述固定直流电压、栅极接收占空比可调PWM信号来控制所述MOS管的导通和截止，进而控制所述充电电压。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述MOS管为P型。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述MOS管型号为AO3401。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述微控制单元包括一微控制器，一第一电阻，所述微控制器的型号为SN8P2711B，所述微控制器的PWM1引脚分别连接至所述第一电阻一端和所述MOS管的栅极，所述微控制器的PWM1引脚输出所述占空比可调PWM信号，所述第一电阻的另一端连接至所述MOS管的源极，所述微控制器的引脚VSS接地，所述微控制器的引脚VDD接电源信号。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述电流采样单元包括一采样电阻，所述采样电阻的一端接地，另一端分别连接至所述充电管理单元和所述微控制器的引脚P4.4。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述采样电阻阻值为1-2Ω。 

在本实用新型所述的电子烟高效充电装置中，所述可调电压输出单元包括一DC-DC第二输出电路和数字电位器， 

所述DC-DC第二输出电路的第一输入端连接至所述电子烟盒电池单元的输出端、第二输入端连接至所述数字电位器的输出端，所述DC-DC第二输出电路的输出端连接至所述充电管理单元的输入端，所述数字电位器的输入端连接至所述微控制单元的输出端； 

所述调压控制信号为调压数字控制信号； 

所述数字电位器用于根据所述调压数字控制信号调节所述DC-DC第二输出电路中的输出采样反馈电阻的电阻值，进而使所述DC-DC第二输出电路输出实时调整的所述充电电压。 

实施本实用新型的电子烟高效充电装置，具有以下有益效果：微控制单元判断内设的电池恒定充电电流与实际充电电流的差值是否在预设范围之内，进而控制发送调压控制信号，控制可调电压输出单元调整输出到充电管理单元的充电电压，使实际充电电流等于或略小于电池恒定充电电流，通过降低充电电压与电子烟电池单元电压之间的充电压差提高充电效率。 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中： 

图1是现有技术电子烟盒对电池杆充电的结构示意图； 

图2是本实用新型电子烟高效充电装置的结构示意图； 

图3是本实用新型电子烟高效充电装置的第一实施例的结构示意图； 

图4是本实用新型电子烟高效充电装置的第一实施例的电路图； 

图5是本实用新型电子烟高效充电装置的第二实施例的结构示意图； 

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。 

内置线性充电管理的电子香烟电池杆有个特性，当电池杆外部的充电电压由高到低接近电池杆内部的电池电压时，内部的充电控制电路（即本实用新型中的充电管理单元210）为了恒流，就会尽可能的降低输入（本实用新型中的充电电压）与输出（本实用新型的电子烟电池单元的电池电压）之间的压降，这时实际充电电流比恒定的充电电流稍微小一些，同时外部充电电压和内部电池电压之间的压差也达到最小，约为0.2V。为了保证充电效率，首先保证充电恒定电流，实际充电电流与电池电压和充电电压压差相关，压差越小，效率越高。因此本实用新型通过实时调整输入与输出之间的压降，使得实际充电电流略小于或等于电池恒定充电电流，如此即可提高充电效率。 

如图2所示，是本实用新型电子烟高效充电装置的结构示意图。 

本实用新型的电子烟高效充电装置包括电子烟盒100和电池杆200。 

电池杆200包括一充电管理单元210和一电子烟电池单元220，充电管理单元210用于控制电池杆的充电以内设的电池恒定充电电流进行充电。 

电子烟盒100包括电子烟盒电池单元110、电流采样单元130、微控制单元140、可调电压输出单元120。 

可调电压输出单元120分别与电子烟盒电池单元110、微控制单元140、充电管理单元210相连，电流采样单元130分别连接至充电管理单元210和微控制单元140。 

电流采样单元130用于采样充电管理单元210的实际充电电流；微控制单元140用于判断内设的电池恒定充电电流与实际充电电流的差值是否在预设范围之内，进而控制发送调压控制信号控制可调电压输出单元120调整输出到充电管理单元210的充电电压，使实际充电电流等于或略小于电池恒定充电电流，通过降低充电电压与电子烟电池单元220电压之间的充电压差提高充电效率。 

预设范围为0-50%*（电池恒定充电电流）。第一实施例中优选的0-10%*（电池恒定充电电流）。 

具体的，如果电池恒定充电电流与实际充电电流的差值不在预设范围之内（实际充电电流一般小于或等于恒定充电电流），则控制可调电压输出单元120提高充电电压。 

如图3所示，是本实用新型电子烟高效充电装置的第一实施例的结构示意图。第一实施例中，本实用新型的电子烟高效充电装置包括电子烟盒100和电池杆200。 

电池杆200包括一充电管理单元210和一电子烟电池单元220。 

电子烟盒100包括电子烟盒电池单元110、电流采样单元130、微控制单元140、可调电压输出单元120，其中，可调电压输出单元120包括DC-DC第一输出电路121和调压输出电路122。 

DC-DC第一输出电路121的输入端连接至电子烟盒电池单元110的输出端，DC-DC第一输出电路121的输出端连接至调压输出电路122的第一输入端，调压输出电路122的输出端连接至充电管理单元210的输入端，充电管理单元210的第一输出端连接至电流采样单元130的输入端，充电管理单元210的第二输出端连接至电子烟电池单元220的输入端，电流采样单元130的输出端连接至微控制单元140的输入端，微控制单元140的输出端连接至调压输出电路120的第二输入端。 

电子烟盒电池单元110提供充电电源信号至DC-DC第一输出电路121，DC-DC第一输出电路121将此充电电源信号转换为固定直流电压，电流采样单元130用于采样充电管理单元210的实际充电电流；微控制单元140判断内 设的电池恒定充电电流与实际充电电流的差值是否在预设范围之内，进而控制发出调压控制信号；调压输出电路122根据调压控制信号将上述固定直流电压进行实时调整，输出调整的充电电压到充电管理单元210，使实际充电电流等于或略小于电池恒定充电电流，通过降低充电电压与电子烟电池单元220电压之间的充电压差提高充电效率。在第一实施例中，该调压控制信号具体为占空比可调PWM信号。 

本实施例中，固定直流电压为5V。 

如图4所示，是本实用新型电子烟高效充电装置的第一实施例的电路图。 

调压输出电路122包括一MOS管Q1、一电容C，该MOS管Q1为P型，型号为AO3401。微控制单元140包括一微控制器U1，一第一电阻R1，微控制器U1的型号为SN8P2711B。 

电流采样单元130包括一采样电阻R2，采样电阻R2阻值比较小，一般为1-2Ω，本实施例中优选的1Ω。 

MOS管Q1的漏极连接至充电管理单元210、源极连接至DC-DC第一输出电路121、栅极连接至微控制器U1的PWM1引脚，电容C一端连接至MOS管Q1的漏极，电容C的另一端接地， 

微控制器U1的PWM1引脚还连接至第一电阻R1一端，微控制器U1的PWM1引脚输出占空比可调PWM信号，第一电阻R1的另一端连接至MOS管Q1的源极，微控制器U1的引脚VSS接地，微控制器U1的引脚VDD接电源信号Vbat。 

采样电阻R2的一端接地，另一端分别连接至充电管理单元210和微控制器U1的引脚P4.4。 

MOS管Q1通过源极接收固定直流电压、栅极接收占空比可调PWM信号，从而控制MOS管Q1的导通和截止，该占空比可调PWM信号是微控制器U1根据采样的实际充电电流，计算出其对应的占空比，来控制对电池杆充电的充实际电电流刚刚小于电池恒定充电电流。在MOS管Q1导通的时候，固定直流电压对电容C充电，在MOS管Q1截止的时候，电容C将充电积累的能量 进行放电，输出充电电压。 

具体的，如果电池恒定充电电流与实际充电电流的差值不在预设范围之内（实际充电电流一般小于或等于恒定充电电流），则微控制器U1控制提高占空比可调PWM信号的占空比，控制调压输出电路122提高充电电压。例如，若电池恒定充电电流为100mA，第一实施例中优选的预设范围是0-10%*（电池恒定充电电流），即0-10mA。 

若采样单元采样的实际充电电流为60mA，则实际充电电流小于电池恒定充电电流，且差值不在预设范围之内，则明显必须增加实际充电电流，对应的则必须升高充电电压，因此，微控制器U1为了控制输出90mA的实际充电电流，相应的需要升高充电电压，比如升高为原来的150%，此可以通过增加输出到MOS管Q1的占空比可调PWM信号的占空比，比如原来的占空比为60%，为了升高充电电压，计算出相应的占空比须增加到90%，则微控制器会输出此90%占空比的占空比可调PWM信号到MOS管Q1的栅极，控制MOS管Q1的导通时间增加，在MOS管导通的时候电容C才能进行充电，因此电容C充电累积的能量也就增加，从而实现电容C放电时输出的充电电压也就增加到预期的150%。 

电子烟盒电池单元110的电池的充电电源信号一般为3-4.2V，电子烟电池单元220的电池的电源信号一般为3-4.2V。本实施例中优选的3.7V。 

关于效率的计算，本实施例中，DC-DC的效率为85%，且当电池杆外部的充电电压由高到低接近电池杆内部电池电压时，外部充电电压和内部电池电压之间的压差也达到最小，约为0.2V，因此，本实施例中，充电电压为（3.7+0.2）V，即3.9V，电子烟盒对电池杆的充电效率为：85%*（3.7/3.9）。而现有技术恒压充电的充电效率为：85%*（3.7/5）。明显本实用新型的充电效率有很大提高。 

如图5所示，是本实用新型电子烟高效充电装置的第二实施例的结构示意图。 

在本实用新型第二实施例中，本实用新型的电子烟高效充电装置包括电子烟盒100和电池杆200。 

电池杆200包括一充电管理单元和210一电子烟电池单元220。 

电子烟盒100包括电子烟盒电池单元110、电流采样单元130、微控制单元140、可调电压输出单元120，其中，可调电压输出单元120包括DC-DC第二输出电路121和数字电位器122。 

DC-DC第二输出电路121的第一输入端连接至电子烟盒电池单元110的输出端，DC-DC第二输出电路121的输出端连接至充电管理单元210的输入端，充电管理单元210的第一输出端连接至电流采样单元130的输入端，充电管理单元210的第二输出端连接至电子烟电池单元220的输入端，电流采样单元130的输出端连接至微控制单元140的输入端，微控制单元140的输出端连接至数字电位器122的输入端，数字电位器122的输出端连接至DC-DC第二输出电路121的第二输入端。 

电子烟盒电池单元110提供充电电源信号至DC-DC第二输出电路121，电流采样单元130用于采样充电管理单元210的实际充电电流；微控制单元140判断内设的电池恒定充电电流与实际充电电流的差值是否在预设范围之内，进而控制发出调压控制信号；数字电位器122根据调压控制信号调节DC-DC第二输出电路121的输出采样反馈电阻（图中未显示）的电阻值，进而使DC-DC第二输出电路121输出实时调整的充电电压到充电管理单元210（这种数字电位器调整DC-DC输出采样反馈电阻的技术手段为现有技术，此处不做详述），使实际充电电流等于或略小于电池恒定充电电流，通过降低充电电压与电子烟电池单元220电压之间的充电压差提高充电效率。在第二实施例中，该调压控制信号具体为调压数字控制信号。 

具体的，如果电池恒定充电电流与实际充电电流的差值不在预设范围之内（实际充电电流一般小于或等于恒定充电电流），则微控制器U1发出调压数字控制信号，数字电位器122据此调压数字控制信号调节DC-DC第二输出电路121中输出采样反馈电阻的电阻值，进而使DC-DC第二输出电路121输出提高的充电电压。 

第二实施例中，预设范围优选为0-10%*（电池恒定充电电流）。 

例如，若电池恒定充电电流为100mA，预设范围是0-10%*（电池恒定充 电电流），即0-10mA。 

若采样单元采样的实际充电电流为60mA，则电池恒定充电电流与实际充电电流的差值不在预设范围之内，可以把实际充电电流调整为90mA，因此，微控制器U1为了控制输出90mA的实际充电电流，相应的需要提高充电电压，比如提高为原来的150%，微控制器U1发出调压数字控制信号到数字电位器122，则数字电位器122会根据此调压数字控制信号调节DC-DC第二输出电路121中的与DC-DC转换芯片相连接的输出采样反馈电阻的电阻值（图中未显示）,进而实现调节DC-DC第二输出电路121的输出电压，即输出实时调整的充电电压，使之达到到预期的150%。 

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。 

Claims (10)

1.一种电子烟高效充电装置，包括电子烟盒和电池杆，所述电池杆包括充电管理单元和电子烟电池单元，所述电子烟盒包括电子烟盒电池单元，其特征在于，所述电子烟盒还包括电流采样单元、微控制单元、可调电压输出单元， 

所述可调电压输出单元分别与所述电子烟盒电池单元、微控制单元、充电管理单元相连，所述电流采样单元分别连接至所述充电管理单元和所述微控制单元； 

所述电流采样单元用于采样所述充电管理单元的实际充电电流；所述微控制单元用于发送调压控制信号控制所述可调电压输出单元调整输出到所述充电管理单元的充电电压。 

2.根据权利要求1所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述可调电压输出单元包括DC-DC第一输出电路和调压输出电路， 

所述DC-DC第一输出电路的输入端连接至所述电子烟盒电池单元的输出端，所述调压输出电路的第一输入端连接至所述DC-DC第一输出电路的输出端、所述调压输出电路的第二输入端连接至所述微控制单元的输出端，所述调压输出电路的输出端连接至所述充电管理单元的输入端； 

所述调压控制信号为占空比可调PWM信号； 

所述DC-DC第一输出电路用于将电子烟盒电池单元提供的充电电源信号转换为固定直流电压输出，所述调压输出电路用于根据所述占空比可调PWM信号将所述固定直流电压进行调压处理得到调整的所述充电电压。 

3.根据权利要求2所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述固定直流电压为5V。 

4.根据权利要求2所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述调压输出电路包括一MOS管、一电容，所述MOS管的漏极连接至所述充电管理单元、所述MOS管的源极连接至所述DC-DC第一输出电路、所述MOS管的栅极连接至所述微控制单元，所述电容一端连接至所述MOS管的漏极，所述 电容的另一端接地， 

所述MOS管用于通过所述源极接收所述固定直流电压、栅极接收占空比可调PWM信号来控制所述MOS管的导通和截止，进而控制所述充电电压。 

5.根据权利要求4所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述MOS管为P型。 

6.根据权利要求5所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述MOS管型号为AO3401。 

7.根据权利要求4所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述微控制单元包括一微控制器，一第一电阻，所述微控制器的型号为SN8P2711B，所述微控制器的PWM1引脚分别连接至所述第一电阻一端和所述MOS管的栅极，所述微控制器的PWM1引脚输出所述占空比可调PWM信号，所述第一电阻的另一端连接至所述MOS管的源极，所述微控制器的引脚VSS接地，所述微控制器的引脚VDD接电源信号。 

8.根据权利要求7所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述电流采样单元包括一采样电阻，所述采样电阻的一端接地，另一端分别连接至所述充电管理单元和所述微控制器的引脚P4.4。 

9.根据权利要求8所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述采样电阻阻值为1-2Ω。 

10.根据权利要求1所述的电子烟高效充电装置，其特征在于，所述可调电压输出单元包括一DC-DC第二输出电路和数字电位器， 

所述DC-DC第二输出电路的第一输入端连接至所述电子烟盒电池单元的输出端、第二输入端连接至所述数字电位器的输出端，所述DC-DC第二输出电路的输出端连接至所述充电管理单元的输入端，所述数字电位器的输入端连接至所述微控制单元的输出端； 

所述调压控制信号为调压数字控制信号； 

所述数字电位器用于根据所述调压数字控制信号调节所述DC-DC第二输出电路中的输出采样反馈电阻的电阻值，进而使所述DC-DC第二输出电路输出实时调整的所述充电电压。 

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