一种加热不燃烧发热体的短路保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种加热不燃烧发热体的短路保护电路。


背景技术：

2.加热卷烟是利用热源对烟草制品加热而不燃烧的新型烟草制品，特征是有害成分的释放量较低，并提供消费者与点燃烟草相似的抽吸体验。如图1所示，在现有的烟具电路中，当发热体短路时，由u1把信号ina_out发给mcu，mcu通过ina_out信号判断发热体出现短路，然后mcu通过pwm控制mos管q2和mos管q1关闭，停止对发热体供电。这样的电路结构能够对发热体起到保护作用，但是mcu具有一定的响应时间，尤其是在mcu的处理量较大时，响应速度更慢，因此从出现短路到mcu控制mos管关闭的时间内，很可能出现烧毁烟具的情况。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决现有短路保护电路中响应速度慢的问题，提供一种新的加热不燃烧发热体的短路保护电路，可以大大提升短路保护的响应速度。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了以下技术方案：
5.一种加热不燃烧发热体的短路保护电路，包括加热体、供电单元和采样单元，加热体分别与供电单元和采样单元连接，还包括判断控制单元，所述判断控制单元的输入端连接采样单元的输出端，判断控制单元的输出端连接供电单元的受控端，判断控制单元根据采样单元的输出信号判断是否发生短路，以及当判断出发生短路时输出控制信号以控制供电单元停止供电。
6.进一步优化的，所述判断控制单元包括比较器和基准电压供给电路，所述比较器的其中一个输入端连接采样单元的输出端，比较器的另一个输入端连接基准电压供给电路，比较器的输出端连接供电单元的受控端。
7.本方案中，判断控制单元采用比较器实现，不仅可以实现判断及删除控制信号的功能，而且结构简单，可靠性高。
8.进一步优化的，所述供电单元包括第一mos管和第二mos管，比较器的输出端连接第二mos管的栅极，第二mos管的漏极连接第一mos管的栅极，当比较器判断出发生短路时输出低电平的控制信号。
9.进一步的，还包括mcu，第二mos管的源极连接mcu的pwm信号输出端。
10.当发热体短路时，比较器输出低电平的控制信号，第二mos管的栅极为低电平，第二mos管立即关闭，因而第一mos管立即关闭，发热体立即断电，从而实现“短路保护”功能。此时第二mos管不受控于mcu输出的“pwm”信号，同时短路信号传给mcu，以使mcu收到发热体短路的信息，继而mcu停止向发热体删除pwm信号。
11.所述基准电压供给电路包括两个串联的电阻，其中一个电阻接地，另一个电阻连接电压源，比较器的输入端连接于两个电阻之间。本方案中，采用分压的方式提供基准电
压，电路稳定，可靠性强。
12.所述采样单元包括采样电阻和放大器，发热体与采样电阻串联，发热体接地，采样电阻连接第一mos管的源极，放大器的两个输入端分别连接于采样电阻的两端，放大器的输出端连接比较器的输入端。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：通过单独的判断控制单元进行短路保护，一旦发生短路即会立即控制供电单元停止供电，相比于mcu，大大提高了响应速度，保障了电路安全，而且正常工作时完全不影响mcu对发热体的加热控制。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
15.图1为本现有技术中短路保护电路的原理图。
16.图2为本实用新型实施例提供的短路保护电路的原理图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
19.请参阅图2，本实施例中提供的一种加热不燃烧发热体的短路保护电路，包括加热体、供电单元、采样单元和判断控制单元，加热体分别与供电单元和采样单元连接，判断控制单元的输入端连接采样单元的输出端，判断控制单元的输出端连接供电单元的受控端，判断控制单元根据采样单元的输出信号判断是否发生短路，以及当判断出发生短路时输出控制信号以控制供电单元停止供电。
20.更具体地，判断控制单元包括比较器u2和基准电压供给电路，比较器u2的“+”输入端连接采样单元的输出端，比较器u2的“－”输入端连接基准电压供给电路，比较器u2的输出端连接供电单元的受控端。当然地，也可以是比较器u2的“－”输入端连接采样单元的输出端，比较器u2的“+”输入端连接基准电压供给电路。
21.基准电压供给电路包括电阻r4和电阻r5，电阻r5接地，电阻r4连接电压源vcc，比较器u2的“+”输入端连接于电阻r4和电阻r5之间，基准电压即为电阻r4和电阻r5之间的点
电压。
22.供电单元包括第一mos管q1和第二mos管q2，比较器u2的输出端连接第二mos管q2的栅极，第二mos管q2的源极连接mcu的pwm信号输出端，第二mos管q2的漏极连接第一mos管q1的栅极，第一mos管q1的漏极连接电池的正极bat+。
23.采样单元包括采样电阻r2和放大器u1，发热体heat与采样电阻r2串联，发热体heat接地，采样电阻r2连接第一mos管q1的源极，放大器u1的两个输入端in+和in-分别连接于采样电阻r2的两端，放大器u1的输出端out连接比较器u2的“－”输入端，采样电阻r2两端的电压差即为采样所得的短路电压。
24.正常工作时，放大器u1检测采样电阻r2两端的电压差，并输出到比较器u2，比较器u2的“+”输入端的基准电压比
“‑”
输入端的短路电压高，比较器u2输出“加热使能”的控制信号为高电平，第二mos管q2因此可以受控于mcu输出的“pwm”信号，实现加热控制。
25.发热体heat短路时，放大器u1检测采样电阻r2两端的电压差，并输出到比较器u2，比较器u2的“+”输入端的基准电压比
“‑”
输入端的短路电压低，比较器u2输出“加热使能”的控制信号为低电平，第二mos管q2的栅极(q2的pin1)为低电平，第二mos管q2立即关闭，因而第一mos管q1立即关闭，发热体立即断电，从而实现“短路保护”功能。此时第二mos管q2不受控于mcu输出的“pwm”信号，同时短路信号“short”传给mcu，以使mcu收到发热体短路的信息。
26.本方案是直接通过电路判断是否短路并进行短路保护，然后再通知mcu，即先响应短路，后通知mcu，规避了mcu响应速度慢导致烟具烧毁的情况。尤其是在mcu处理的数据比较多的情况下，mcu难以快速响应短路，本方案中对于短路保护是直接剥离于mcu，通过电路直接检测并保护，不受mcu响应速度的影响，因此在发生短路时可以起到很好的保护作用。保护控制后再通知mcu短路的情况，以使mcu停止输出pwm信号，此时由于已经对发热体产生保护作用，因此停止输出pwm信号的响应速度对发热体没有影响。
27.图2所示的保护电路，不仅可以快速响应短路保护，保障电路安全，而且电路结构简单，稳定可靠。
28.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。