NMOS管驱动控制电路、芯片及装置的制作方法

本实用新型涉及基于MOS管的驱动控制电路和装置；特别涉及基于NMOS管的驱动控制电路和装置，尤其涉及电子烟发热丝和电池共地连接时候的NMOS管驱动电路制电路和装置。

背景技术：

现有技术中，用于戒烟或替代香烟的电子烟通常包括盛放尼古丁或替代溶液的烟管、用于将尼古丁或替代溶液雾化并加热的雾化加热装置和用于为该装置供电的电池。雾化加热装置能够把烟管内的液态尼古丁或替代溶液转变成雾气并加热到一定的温度，从而让使用者在吸入时有一种类似吸烟的感觉，实现“吞云吐雾”。

电子烟在实际应用中，通常使用的是多段金属烟管，各段金属烟管内分别设置相应的功能部件，通常有一段金属烟管中设置有电池，该段管子上需要设置有用于电池充电输入的USB接口；通常还会有一段金属烟管中设置有雾化加热装置，该段管子内部设置有雾化加热丝；而且由于电子烟本身体积小，两段管子之间非常容易短路。出于安全和结构简洁性的考虑，通常会将雾化加热丝与充电输入端口共地电连接，也就是雾化加热丝与电池共地电连接。如果不共地电连接，不同段的金属烟管之间必须加装绝缘圈，并且在实际应用中要防止不同段金属烟管的之间的电路短接，这样不仅增加了部件、结构和装配的复杂性，也增加了成本，使得运行的故障率增高，也影响使用者体验。为避免上述问题，通常会采用如图1所示的电路连接方式，即雾化加热装置中的用于驱动的功率管接电池正极，雾化加热丝和电池共连接。由于所有的输入输出都是双端口的，在地线共用后，只有剩下的非地端可以用来进行信号输入、输出控制，也就是通过电池的正极和雾化加热丝的非接地端。

雾化加热丝在电子烟中的驱动控制，通常用的是包括NMOS管和PMOS管在内的MOS管。由于PMOS管是当栅源电压为负值时导通，所以对于这种电池和雾化加热丝共地连接的情况非常适合。只要把PMOS管的源极和电池正极连接，把PMOS管的漏极与雾化加热丝的非接地端电连接即可，当PMOS管的栅极相对于地是高电平时，PMOS管的漏极和源极之间断开，即电池正极到雾化加热丝的非接地端之间的被PMOS管关断，当MOS管的栅极相对于地是低电平时，电池正极到雾化加热丝的非接地端之间电流连通。这种PMOS管开关控制电路结构简单，缺点是PMOS管的内阻较大，尤其是导通电阻相对同等价位的NMOS管要大，从而使电路的损耗尤其是导通时的损耗较大，并且PMOS管成本也较高。

如果直接采用NMOS管替换PMOS管，即NMOS管的漏极与电池正极连接，NMOS管的源极与雾化加热丝的非接地端连接，在电路上电初始状态时，NMOS管的源极是低电平的，此时，NMOS管的栅极只需要一个高电平，NMOS管即可以导通；但此时NMOS管的栅极是与电池的正极直接连接取电的，从而使NMOS管栅极的最大驱动电压不会超过电池电压，当NMOS管导通后，NMOS管的源极、漏极和栅极的电平都等于电池正极电平，这样NMOS管的栅源电压为零，NMOS管截止，工作不能继续下去。

现有技术中用于电子烟控制的芯片主要有两种类型：其中之一为升压型，采用BOOST升压电路，将电池电压升高，通过调节反馈电阻比率，调节升压电路的输出电压来控制输出功率，优点是输出为稳定平滑电压，且随电池电压变化小，缺点是电路复杂，外部需要多个功率管、电感、电容，成本很高，并且升压过程电流需要流过多个器件，功率损耗很大；其中之二为如图1所示的直接驱动型，如图1所示，由于通常发热丝必须接地，所以大多采用PMOS功率管连接电池端作为开关管，开启时直接为发热丝供电，通过调节开关管的占空比来调节输出功率。优点是需要外部器件极少，仅需一个功率管，成本很低。缺点是输出为方波，输出功率易随电池电压变化，且直接用电池电压驱动栅极，在电池电压降低时，功率管导通阻抗显著上升，影响输出效率。相比NMOS功率管，PMOS功率管还有价格昂贵，导通阻抗高的缺点。而如果采用NMOS管，由于其栅极最高只能等于电池电压BAT伏，为了保证功率管开启，其栅源电压之间必须维持1伏以上，即负载端最高只能拉高至（BAT-1）伏，否则NMOS管无法开启，意味着NMOS功率管源极与漏极之间始终承受1伏以上压降，这样的压降也使得导通电阻较大，严重影响输出功率和效率。

名词解释：

NMOS是Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，即N沟道金属氧化物半导体；

PMOS是Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，即P沟道金属氧化物半导体；

PWM是英文Pulse Width Modulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种NMOS管驱动控制电路、芯片、装置以及驱动方法，在被驱动负载及其外部供电源共地电连接的应用中能使用导通内阻低价格更便宜的NMOS管进行发热电阻丝的驱动。

解决上述技术问题采用的技术方案是：一种用于NMOS管驱动控制的驱动控制电路，包括用于和外部升压电容连接的升压电容连接端口、用于同源极经被驱动负载接地的外部NMOS管电连接的驱动端口和用于驱动控制信号输入的驱动信号输入端口；所述驱动控制电路的升压电容连接端口的两个端子分别用于和外部升压电容的正负极电连接；所述驱动控制电路的驱动端口的两个端子分别用于和外部NMOS管的栅极和漏极电连接；用于和外部NMOS管的漏极连接的驱动端子还同时用于和外部供电源的正极电连接；外部驱动信号输入所述驱动控制电路通过对外部升压电容的充电方向和充电时序控制，将输出到外部NMOS管的栅极电位变换成高于栅极驱动电位门限值的电位，所述栅极驱动电位门限值为外部供电源电压与外部NMOS管的栅源开启电压之和。

外部驱动信号输入所述驱动控制电路通过对外部升压电容的充电方向和充电时序控制，将输出到外部NMOS管的栅极电位变换成外部供电源电压两倍的电位。

所述驱动控制电路包括用于外部驱动信号极性变换和放大的驱动信号放大器、用于外部升压电容控制的第一电子开关和第二电子开关;所述驱动信号放大器的输出端用于和外部升压电容的负极电连接，所述驱动信号放大器的输入端用于和外部驱动信号源连接获得外部驱动信号，所述外部驱动信号为周期性高低电平驱动信号；所述第一电子开关的一端用于和外部升压电容的正极电连接，所述第一电子开关的另一端用作所述驱动控制电路的电源输入端，并与供电电源的正极电连接；所述第二电子开关的一端用于和外部升压电容的正极电连接，并且所述第二电子开关的这一端和用于和外部升压电容的正极电连接的所述第一电子开关的一端电连接；所述第二电子开关的另一端用于和外部NMOS管的栅极电连接；所述第一电子开关和所述第二电子开关均受控于从所述驱动信号放大器输入端输入的周期性高低电平驱动信号；当所述周期性高低电平驱动信号在第一种相位形态时，所述第一电子开关闭合，所述第二电子开关关断，外部升压电容的两端电压被正向充电至电源电压；当所述周期性高低电平驱动信号在第二种相位形态时，所述第一电子开关关断，所述第二电子开关闭合，外部升压电容的两端电压被反向充电至电源电压，因此输出到外部NMOS管的栅极电位值变换成外部供电源电压值的两倍。

所述周期性高低电平驱动信号为占空比为5%至95%的单极性方波信号。

所述周期性高低电平驱动信号为占空比为50%的单极性方波信号。

所述第二电子开关包括三号PMOS管和四号NMOS管；所述三号PMOS管的漏极与所述四号NMOS管的漏极电连接，所述三号PMOS管的源极用于和外部升压电容的正极电连接，所述三号PMOS管的栅极用于和供电电源的正极电连接；所述四号NMOS管的漏极用于和外部NMOS管的栅极电连接，所述四号NMOS管的源极接地，所述四号NMOS管的栅极与所述驱动信号放大器输入端电连接，即所述四号NMOS管的栅极用于外部周期性高低电平驱动信号的输入。

所述第一电子开关包括六号PMOS管、七号PMOS管、五号NMOS管（NM5）和一号电阻（R1）；所述六号PMOS管的漏极用于和外部供电源的正极电连接，七号PMOS管的漏极用于和外部升压电容的正极电连接；所述六号PMOS管的源极与所述七号PMOS管的源极电连接，并且与所述一号电阻的一端电连接，所述一号电阻的另一端与所述六号PMOS管的栅极以及七号PMOS管的栅极电链接，并且与所述五号NMOS管的漏极电连接；所述五号NMOS管的栅极与所述驱动信号放大器输入端电连接，即所述五号NMOS管的栅极用于外部周期性高低电平驱动信号的接入；所述五号NMOS管的源极与一基准电流源的正极电连接，该基准电流源的负极接地。

所述驱动信号放大器为一反相放大器，包括一号NMOS管和二号PMOS管；所述二号PMOS管的源极用于和外部供电源的正极电连接；所述二号PMOS管的漏极与所述一号NMOS管的漏极电连接，用作所述驱动信号放大器输出端，并且该所述驱动信号放大器输出端用于和外部升压电容的负极电连接；所述一号NMOS管的栅极和所述二号PMOS管的栅极电连接用作所述驱动信号放大器输入端，用于接入外部周期性高低电平驱动信号；所述一号NMOS管的源极接地。

解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种基于上述驱动控制电路的电子烟控制芯片，包括用于周期性高低电平驱动信号产生和调整的输出功率调节模块；所述输出功率调节模块和所述驱动控制电路电连接，并将所述输出功率调节模块产生的周期性高低电平驱动信号传送至所述驱动控制电路的驱动信号输入端；所述输出功率调节模块还用于控制周期性高低电平驱动信号的PWM占空比，所述驱动控制电路依据输入周期性高低电平驱动信号的PWM占空比调整输出到外部NMOS管的控制信号，从而实现外部NMOS管的功率调整。

所述电子烟控制芯片包括用于电子烟控制芯片系统控制的主控制模块、用于电子烟内电池充电的充电电路模块、用于产生电子烟控制芯片工作时钟的时钟振荡器模块和用于电子烟控制芯片外部连接部件驱动的指示电路模块；所述输出功率调节模块、所述充电电路模块、所述时钟振荡器模块和所述指示电路模块都与所述主控制模块电连接并接受主控制模块的控制。

解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种上述电子烟控制芯片的芯片控制电子烟，包括用于提供电能的电池、用于雾化加热的电热丝、用于驱动电热丝的驱动NMOS管和用于驱动NMOS管栅极升压的升压电容；所述电子烟控制芯片通过外部升压电容连接端口与升压电容的正负极连接；所述电子烟控制芯片通过外部电源输入端子与所述电池的正极电连接；所述电子烟控制芯片通过控制电位输出端子与所述驱动NMOS管的栅极电连接；所述电池的正极与所述驱动NMOS管的漏极电连接，所述驱动NMOS管的源极与所述电热丝的一端电连接，所述电热丝的另一端接地；所述电子烟控制芯片和所述升压电容两者协同产生倍压电路的功能，将输出到所述驱动NMOS管的栅极电位变换成高于所述栅极驱动电位门限值。

所述的芯片控制电子烟所述电子烟控制芯片设置有用于输入外部控制信号的外部控制信号输入端子，并依据从该端子输入的外部控制信号调整输出到所述驱动NMOS管栅极的驱动信号的电位，实现所述电热丝的驱动电流控制，从而控制所述电热丝的雾化发热功率。

解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种基于上述驱动控制电路的NMOS管驱动装置，包括用于存储电能的升压电容；所述升压电容的正极同时和所述第一电子开关的一端以及所述第二电子开关的一端电连接；所述升压电容的负极与所述驱动信号放大器的输出端电连接；所述升压电容和所述驱动控制电路共同构成一个倍压电路，所述倍压电路用于将所述驱动控制电路输出到外部NMOS管栅极驱动的电位变换至高于栅极驱动电位门限值。

所述的NMOS管驱动装置包括用于驱动负载的零号NMOS管；所述驱动控制电路驱动端口中的一个端子与所述零号NMOS管的栅极电连接；所述驱动控制电路驱动端口中的另一个端子和所述零号NMOS管的漏极电连接，该端子还用于和外部供电源的正极电连接；所述零号NMOS管的源极通过负载接地。

解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种上述NMOS管驱动装置的电子烟，包括用于提供电能的电池和用于雾化加热的电热丝；所述电池的正极与所述零号NMOS管的漏极电连接，所述驱动NMOS管的源极与所述电热丝的一端电连接，所述电热丝的另一端接地。

解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种基于上述驱动控制电路的用于被驱动负载及其外部供电源共地电连接的N沟道增强型MOS管驱动方法，包括步骤1：设置用于驱动负载的N沟道增强型的零号NMOS管；所述零号NMOS管的源极通过负载接地；所述零号NMOS管的漏极用于和外部供电源的正极电连接；所述零号NMOS管的栅极与所述驱动控制电路驱动端口中的一个端子电连接；所述零号NMOS管的漏极与所述驱动控制电路驱动端口中的另一个端子电连接；步骤2：设置用于存储电能的升压电容；所述升压电容的正极同时和所述第一电子开关的一端以及所述第二电子开关的一端电连接；所述升压电容的负极与所述驱动信号放大器的输出端电连接；所述升压电容和所述驱动控制电路共同构成一个倍压电路，所述倍压电路用于将所述驱动控制电路输出到外部NMOS管栅极驱动的电位变换至高于栅极驱动电位门限值。

同现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：1、采用分时控制进行电容的双向充电，形成倍压电路，将用于电阻丝驱动的NMOS管栅极电位抬高，使得可以采用低成本的NMOS管进行电阻丝的驱动； 相对现有技术中采用PMOS管，降低了导通电阻以及导通损耗，提高了效率；2、即使在外部供电源的电池电压降低后也能保持NMOS管的导通内阻处于较低的状态，保证了在一个大的供电源电压范围内稳定的输出特性；3、同一级别的NMOS管相对PMOS管成本更低，且增压电路简单，因此电路综合成本更低。

附图说明

图1是现有技术电子烟中利用PMOS管驱动雾化加热丝的电路连接示意图；图1中标号RL的电阻为加热丝；图中可见PMOS管和加热丝以及电池之间的连接关系；

图2是本实用新型优选实施例的电路原理图之一，图中标号DRV为驱动信号；

图3是图2在驱动信号相位形态控制所述驱动控制电路100在为升压电容C0进行正向充电过程中的示意图，图中肘形箭头方向为升压电容C0的正向充电方向；图中可见，在周期性高低电平驱动信号为高电平时候，升压电容C0进行正向充电；

图4是图2在驱动信号相位形态控制所述驱动控制电路100在为升压电容C0反向充电过程中的示意图，图中如大写英文字母L形的箭头方向为升压电容C0的反向充电方向；图中可见，在周期性高低电平驱动信号为低电平时候，升压电容C0进行反向充电；

图5是图2中零号NMOS管NM0的导通电阻RDS随NMOS管栅源电压VGS的变化曲线；图中可见，该NMOS管为N沟道增强型MOS管，其栅源开启电压或关断电压为2伏左右，当NMOS管的栅源电压VGS大于3伏后导通电阻较小；

图6是图2中第一电子开关S1和第二电子开关S2细化后的电路原理图；

图7是包含图1中所述驱动控制电路100的电子烟控制芯片200的电路模块框图；

图8是包含图7中所述电子烟控制芯片200的电子烟的电路示意图；

图9是图7中电子烟控制芯片200的管脚定义表格。

具体实施方式

以下结合各附图对本实用新型的实施方式做进一步详述。

如图2至4所示的一种用于NMOS管驱动控制的驱动控制电路100，包括用于和外部升压电容连接的升压电容连接端口、用于同源极经被驱动负载接地的外部NMOS管电连接的驱动端口和用于驱动控制信号输入的驱动信号输入端口；所述驱动控制电路100的升压电容连接端口的两个端子分别用于和外部升压电容的正负极电连接；所述驱动控制电路100的驱动端口的两个端子分别用于和外部NMOS管的栅极和漏极电连接；用于和外部NMOS管的漏极连接的驱动端子还同时用于和外部供电源的正极电连接；外部驱动信号输入所述驱动控制电路100通过对外部升压电容的充电方向和充电时序控制，将输出到外部NMOS管的栅极电位变换成高于栅极驱动电位门限值的电位，所述栅极驱动电位门限值为外部供电源电压与外部NMOS管的栅源开启电压之和。

更进一步地，外部驱动信号输入所述驱动控制电路100通过对外部升压电容的充电方向和充电时序控制，将输出到外部NMOS管的栅极电位变换成外部供电源电压两倍的电位。

如图2至4所示，所述驱动控制电路100包括用于外部驱动信号极性变换和放大的驱动信号放大器G0、用于外部升压电容控制的第一电子开关S1和第二电子开关S2;所述驱动信号放大器G0的输出端用于和外部升压电容的负极电连接，所述驱动信号放大器G0的输入端用于和外部驱动信号源连接获得外部驱动信号，所述外部驱动信号为周期性高低电平驱动信号；所述第一电子开关S1的一端用于和外部升压电容的正极电连接，所述第一电子开关S1的另一端用作所述驱动控制电路100的电源输入端，并与供电电源的正极电连接；所述第二电子开关S2的一端用于和外部升压电容的正极电连接，并且所述第二电子开关S2的这一端和用于和外部升压电容的正极电连接的所述第一电子开关S1的一端电连接；所述第二电子开关S2的另一端用于和外部NMOS管的栅极电连接；所述第一电子开关S1和所述第二电子开关S2均受控于从所述驱动信号放大器G0输入端输入的周期性高低电平驱动信号；当所述周期性高低电平驱动信号在第一种相位形态时，所述第一电子开关S1闭合，所述第二电子开关S2关断，外部升压电容的两端电压被正向充电至电源电压；当所述周期性高低电平驱动信号在第二种相位形态时，所述第一电子开关S1关断，所述第二电子开关S2闭合，外部升压电容的两端电压被反向充电至电源电压，因此输出到外部NMOS管的栅极电位变换成外部供电源电压的两倍。

所述周期性高低电平驱动信号为占空比为5%至95%的单极性方波信号。所述周期性高低电平驱动信号也可以为占空比为50%的单极性方波信号。

此处周期性高低电平驱动信号的周期和占空比需要和外部充电电容以及用于负载驱动的NMOS功率管栅源间等效电容的容值相匹配。

设定外部充电电容的容值为C01法，外部被驱动的NMOS管栅极电容的容值为C02法；在周期性高低电平驱动信号的充电相位，容值为C01法的外部充电电容两端的电压被充到DV1伏；容值为C02法的NMOS功率管栅极电容两端的电压为0伏。

在周期性高低电平驱动信号的放电相位结束后，容值为C01法的外部充电电容两端的电压是DV2伏；容值为C02法的NMOS功率管栅极电容两端的电压为DV2伏；NMOS功率管栅极电容是栅源电容和栅漏电容之和，此时NMOS功率管源极和漏极的对地电位值均为供电源电压数值，并且NMOS功率管源极和漏极与外部充电电容的负极板同电位，而NMOS功率管的栅极又与外部充电电容的正极板同电位；所以NMOS功率管开启后的栅源电压VGS就等于DV2伏。

根据电荷守恒原理：C01×DV1+C02×0=C01×DV2+C2×DV2；即DV2=C1/(C1+C2) ×DV1；通常C01取C02的10倍以上，即可保证NMOS功率管开启后其栅源电压VGS值大于供电源电压值的90%；当C01取C02的100倍时，栅源电压值VGS可以达到供电源电压值的99%；周期性高低电平驱动信号的周期很长，通常会达10毫秒以上，占空比为5%~95%，就是说无论充电时间还是放电时间都会大于500微秒，一般功率管栅极电容在10纳法级别，升压电容即使取100倍=1微法；由于时间常数τ=5×RC，S1，S2开关的等效阻抗只需满足R<τ/5C=500微秒/（5×1微法), 即可保证在占空比为5%~95%的周期性高低电平驱动信号的相应充电时间内完成对应相位能充满。

如图6所示，所述第二电子开关S2包括三号PMOS管PM3和四号NMOS管NM4；所述三号PMOS管PM3的漏极与所述四号NMOS管NM4的漏极电连接，所述三号PMOS管PM3的源极用于和外部升压电容的正极电连接，所述三号PMOS管PM3的栅极用于和供电电源的正极电连接；所述四号NMOS管NM4的漏极用于和外部NMOS管的栅极电连接，所述四号NMOS管NM4的源极接地，所述四号NMOS管NM4的栅极与所述驱动信号放大器G0输入端电连接，即所述四号NMOS管NM4的栅极用于外部周期性高低电平驱动信号的输入。

如图6所示，所述第一电子开关S1包括六号PMOS管PM6、七号PMOS管PM7、五号NMOS管NM5和一号电阻R1；所述六号PMOS管PM6的漏极用于和外部供电源的正极电连接，七号PMOS管PM7的漏极用于和外部升压电容的正极电连接；所述六号PMOS管PM6的源极与所述七号PMOS管PM7的源极电连接，并且与所述一号电阻R1的一端电连接，所述一号电阻R1的另一端与所述六号PMOS管PM6的栅极以及七号PMOS管PM7的栅极电链接，并且与所述五号NMOS管NM5的漏极电连接；所述五号NMOS管NM5的栅极与所述驱动信号放大器G0输入端电连接，即所述五号NMOS管NM5的栅极用于外部周期性高低电平驱动信号的接入；所述五号NMOS管NM5的源极与一基准电流源的正极电连接，该基准电流源的负极接地。

如图6所示，所述驱动信号放大器G0为一反相放大器，用于将所述周期性高低电平驱动信号进行极性变换并用作电流放大，使得在周期性高低电平驱动信号的高电平时间段电路处于电容C0的反相充电状态；在周期性高低电平驱动信号的低电平时间段电路处于电容C0的正相充电状态；所述驱动信号放大器G0包括一号NMOS管NM1和二号PMOS管PM2；所述二号PMOS管PM2的源极用于和外部供电源的正极电连接；所述二号PMOS管PM2的漏极与所述一号NMOS管NM1的漏极电连接，用作所述驱动信号放大器G0输出端，并且该所述驱动信号放大器G0输出端用于和外部升压电容的负极电连接；所述一号NMOS管NM1的栅极和所述二号PMOS管PM2的栅极电连接用作所述驱动信号放大器G0输入端，用于接入外部周期性高低电平驱动信号；所述一号NMOS管NM1的源极接地。

当外部NMOS管的漏极与外部电源正极连接，外部NMOS管的源极连接被驱动负载时即被驱动的电热丝，所述驱动控制电路100通过对外部升压电容的充电方向和充电时序控制，将输出到外部NMOS管的栅极电压的栅极电压变换为外部供电源电压的两倍。此处的两倍为简化的说法，实际冲充放电的过程中时能是无限接近于外部供电源电压的两倍。

在外部NMOS管开启时，其源极即负载端被拉高至供电源电压，外部NMOS管栅极与源极之间的电压能维持在一倍电源电压，从图5可见，当外部NMOS管的栅源电压能维持在电源电压时候，通常该电压至少在3伏以上，这样的栅源电压使得外部NMOS管的完全打开，并且有很小的导通电阻。不仅仅解决了在负载和外部电源必须采用共地连接方式的情况下，采用NMOS管在开启后不能持续驱动的问题，还使得导通电阻大大减小，提高了驱动效率，降低了应用成本。同时由于用于驱动的NMOS管造价相对PMOS管便宜，也使得电路成本也大大降低。

所述驱动控制电路100实际上完成了倍压电路的功能，可以看作是倍压电路模块，倍压电路模块驱动NMOS功率管的栅极，提高功率管的栅极电位高于电源电压，在NMOS功率管开启时，维持功率管栅源压差等于电源电压，减小NMOS功率管导通损耗。当然倍压电路将外部供电源电压倍增的具体倍数，可以根据实际应用的需要，以本实用新型的技术方案为基础进行变化，达到两倍甚至更多的倍数，这个数值可以根据不同的驱动NMOS管进行调整和变化。

外部驱动信号为方波控制信号，通过占空比的调整实现正向充电和负向充电时间的控制，从而控制输出到NMOS管栅极的电压。占空比调整的最大为全部高电平，即升压电容全部工作周期都处在正向充电的状态，此时输出到NMOS管栅极的电位数值为零；占空比调整的最小为全部为低电平，即升压电容全部工作周期都处反向充电的状态，此时输出到NMOS管栅极的电位数值为供电电源电压值。

所述方波信号源的频率在100Hz以下，并且最好低于人耳感知频率下限20Hz，充电时间常数主要与电容大小和开关S1以及S2内阻有关，若周期小，需要输出占空比又要尽可能大，充电时间需压低，可适当减小S1内阻。升压电容容值远大于NMOS管栅极寄生电容，在驱动NMOS管过程中升压电容两端电压只会有少量降低，所以并不是每个周期都需要把升压电容从零电压充电至外部供电源电压。

关键的升压电容C0通常为贴片电容，典型容值为1微法。关键的NMOS功率管选择与电子烟的功率有关，100瓦电子烟开启时流过电流可达30安，必须选择内阻小于10毫欧的功率管；所述电热丝R0的阻值为电热丝电阻选择取决于电子烟生产商需要的功率范围，本芯片兼容0.1欧姆至3欧姆电热丝，支持输出功率5~100瓦。

总之具体电路中各个具体的器件的电路参数的选择可以根据实际的应用需要进行灵活的选择配置，保证能满足应用时候NMOS管能正常开关，并且工作在内阻较小的区域即可。电路的充电时常数由电容和电路等效电阻决定，驱动控制信号的充放电时间的控制能满足在相应的充放电时间相位内能充到要求的电压即可。

如图7所示，内置有所述驱动控制电路100的电子烟控制芯片200中包括用于周期性高低电平驱动信号产生和调整的输出功率调节模块220；所述输出功率调节模块220和所述驱动控制电路100电连接，并将所述输出功率调节模块220产生的周期性高低电平驱动信号传送至所述驱动控制电路100的驱动信号输入端；所述输出功率调节模块220还用于控制周期性高低电平驱动信号的PWM占空比，所述驱动控制电路100依据输入周期性高低电平驱动信号的PWM占空比调整输出到外部NMOS管的控制信号，从而实现外部NMOS管的功率调整。

如图7所示，所述电子烟控制芯片200包括用于电子烟控制芯片系统控制的主控制模块230、用于实现为电子烟内电池进行充电的充电电路模块260、用于产生电子烟控制芯片工作时钟的时钟振荡器模块270和用于电子烟控制芯片外部连接部件驱动的指示电路模块280；所述输出功率调节模块220、所述充电电路模块260、所述时钟振荡器模块270和所述指示电路模块280都与所述主控制模块230电连接并接受主控制模块230的控制。

如图8所示的芯片控制电子烟500包括用于提供电能的电池510、用于雾化加热的电热丝5R0、用于驱动电热丝的驱动NMOS管5NM0和用于驱动NMOS管栅极升压的升压电容5C0；所述电子烟控制芯片200通过外部升压电容连接端口与升压电容5C0的正负极连接；所述电子烟控制芯片200通过外部电源输入端子与所述电池510的正极电连接；所述电子烟控制芯片200通过控制电位输出端子与所述驱动NMOS管5NM0的栅极电连接；所述电池510的正极与所述驱动NMOS管5NM0的漏极电连接，所述驱动NMOS管5NM0的源极与所述电热丝5R0的一端电连接，所述电热丝5R0的另一端接地；所述电子烟控制芯片200和所述升压电容5C0两者协同产生倍压电路的功能，将输出到所述驱动NMOS管5NM0的栅极电位变换成高于所述栅极驱动电位门限值。

如图8所示的芯片控制电子烟500，所述电子烟控制芯片200设置有用于输入外部控制信号的外部控制信号输入端子，并依据从该端子输入的外部控制信号调整输出到所述驱动NMOS管5NM0栅极的电压信号，实现所述电热丝5R0的驱动电流控制，从而控制所述电热丝5R0的雾化发热功率。

如图7所示，电子烟控制芯片200中的时钟振荡器为系统提供工作所需时钟信号，时钟振荡器通过主控制模块产生用于驱动控制电路的驱动方波信号。当然也可以产生其他类型的开关控制信号用于驱动控制电路。

如图7所示，电子烟控制芯片200中的输出功率调节模块，可以接受外部控制信号，调整周期性高低电平驱动信号的占空比。该外部控制信号产生电路，可以是带有可变分压电阻的电路网络。

如图7所示，电子烟控制芯片200中的指示电路模块280和用于指示工作状态的外部LED指示灯电连接，指示电路模块280还和外部的控制按键电连接用于获取作状态开关指令；控制按键和电阻串联后，再与LED指示灯灯并联；指示电路模块280控制LED指示灯的点亮或熄灭，并读取控制按键的状态。

相应包含上述驱动控制电路的芯片以及利用该芯片的电子烟，都由于包含这样的巧妙的驱动电路而降低了驱动的电能损耗，提高了电能应用效率，降低了成本。

如图2所示，所述NMOS管驱动装置300包括用于存储电能的升压电容C0；所述升压电容C0的正极同时和所述第一电子开关S1的一端以及所述第二电子开关S2的一端电连接；所述升压电容C0的负极与所述驱动信号放大器G0的输出端电连接；所述升压电容C0和所述驱动控制电路100共同构成一个倍压电路，所述倍压电路用于将所述驱动控制电路100输出到外部NMOS管栅极驱动的电位变换至高于栅极驱动电位门限值。

如图2所示，所述的NMOS管驱动装置300包括用于驱动负载的零号NMOS管NM0；所述驱动控制电路100驱动端口中的一个端子与所述零号NMOS管NM0的栅极电连接；所述驱动控制电路100驱动端口中的另一个端子和所述零号NMOS管NM0的漏极电连接，该端子还用于和外部供电源的正极电连接；所述零号NMOS管NM0的源极通过负载接地。

如图2所示，基于所述NMOS管驱动装置300的电子烟600包括用于提供电能的电池610和用于雾化加热的电热丝6R0；述电池610的正极与所述零号NMOS管NM0的漏极电连接，所述驱动NMOS管5NM0的源极与所述电热丝5R0的一端电连接，所述电热丝5R0的另一端接地。

基于上述驱动控制电路100的用于被驱动负载及其外部供电源共地电连接的N沟道增强型MOS管驱动方法，包括步骤1：设置用于驱动负载的N沟道增强型的零号NMOS管NM0；所述零号NMOS管NM0的源极通过负载接地；所述零号NMOS管NM0的漏极用于和外部供电源的正极电连接；所述零号NMOS管NM0的栅极与所述驱动控制电路100驱动端口中的一个端子电连接；所述零号NMOS管NM0的漏极与所述驱动控制电路100驱动端口中的另一个端子电连接；

步骤2：设置用于存储电能的升压电容C0；所述升压电容C0的正极同时和所述第一电子开关S1的一端以及所述第二电子开关S2的一端电连接；所述升压电容C0的负极与所述驱动信号放大器G0的输出端电连接；所述升压电容C0和所述驱动控制电路100共同构成一个倍压电路，所述倍压电路用于将所述驱动控制电路100输出到外部NMOS管栅极驱动的电位变换至高于栅极驱动电位门限值。

相应包含上述驱动控制电路的驱动装置和驱动方法，还不仅仅局限在电子烟中加热丝的驱动，还可以应用在类似特性的负载驱动中，如马达驱动中。

本实用新型中涉及用于雾化加热丝驱动电路，在电池和雾化加热丝共地连接并且NMOS管的漏极接电池正极的这种电子烟应用场景中，通过倍压电路的方式使得NMOS管的栅极能获得控制需要的高于电池正极的电平，从而能维持NMOS管的栅源电压，保持NMOS管的正常开关控制。NMOS管具有成本低，内阻低，损耗小的优点，特别适用电池和雾化加热丝共地连接并且开关管的漏极接电池正极的这种电子烟应用场景中。

另需说明的是，本实用新型中电池或外部供电源的负极为电路的零电位点，本实用新型中其他电路节点的电位数值都是相对该零电位点的数值；电池或外部供电源电压为其正极和负极的电位差。

为了描述方便，NMOS管、NMOS管、电阻、电容等电子元器件都采用了一、二等顺序编号，这些顺序编号并不代表其位置或顺序上的限定，只是为了描述方便。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。