一种磁感应控制电路及电磁加热装置的制作方法

1.本发明涉及电磁感应加热技术领域，具体涉及一种磁感应控制电路及电磁加热装置。


背景技术：

2.传统卷烟需要通过明火点燃燃烧产生烟草烟雾，烟草在高温燃烧过程中释放对人体有害的混合物高达上千种，该混合物由挥发物、存在于颗粒中的半挥发物及灰尘组成，如一氧化碳、酚类、醛类、尼古丁(烟碱)、烟焦油等，而低温不燃烧烘烤型烟草，能有效降低有害物质的产生。
3.虽然目前市场上的电子烟和低温烘烤烟能够降低吸烟过程中有害物质的产生，但是在用户体验方面仍需进一步改善，具体表现为：对发烟材料进行直接加热以释放挥发性化学混合物，挥发物处于加热区域中，烟气温度普遍较高，灼烧感和刺激性较强，对烟气感官质量产生不利影响。
4.目前市场上低温不燃烧烘烤烟具采用电阻式加热针或加热片插入发烟料内部，发热部位太集中，会产生烟料碳化碎末脱落，使用完的烟支极不卫生，烟具的发热部件也容易积垢或折断。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磁感应控制电路及电磁加热装置，通过电磁感应加热方式，以解决现有技术存在的采用电阻式加热针或加热片插入发烟料内部，产生烟料碳化碎末脱落导致污染，加热针或加热片容易积垢或折断的问题。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7.第一方面，本发明提供了一种磁感应控制电路，包括微控制器(011)、谐振频率控制单元(012)、mos驱动单元(013)；微控制器(011)用于电路检测，以及控制mos管驱动栅极驱动器的脉冲宽度调制；mos驱动单元(013)为mos管驱动栅极驱动器供电的升压电路；谐振频率控制单元(012)用于通过改变微控制器(011)的脉冲宽度调制的占空比以调节磁感应输出功率的大小；谐振频率控制单元(012)分别与微控制器(011)和mos驱动单元(013)电性相连。
8.进一步地，微控制器(011)的型号为stm32g031g8，微控制器(011)的引脚3为工作电压输入端mcu-2.8v，微控制器(011)的引脚7为电流检测端i-det，微控制器(011)的引脚12为电池检测端bat-det，微控制器(011)的引脚12为脉冲宽度调制端pwm，微控制器(011)的引脚28为开关电源控制端power-ctrl；
9.mos驱动单元(013)包括dc-dc升压芯片u5、电感器l5、二极管d5、电容c21、电容c27、电容c39、电容c42、电阻r14、电阻r12、电阻r10，电容c42的一端接保护地，电容c39的一端和电阻r12的一端相连后分别连接二极管d2的负极和电容c42的另一端，二极管d2的正极分别连接dc-dc升压芯片u5的引脚1和电感器l5的一端，dc-dc升压芯片u5的引脚2接保护
地，dc-dc升压芯片u5的引脚3连接电容c39的另一端后分别连接电阻r12的另一端和电阻r10的一端，电阻r10的另一端接保护地，dc-dc升压芯片u5的引脚4和引脚5相连后分别连接电阻r14的一端和电容c27的一端，电容c27的另一端接保护地，电阻r14的另一端分别连接电感器l5的另一端和电容c21的一端，电容c21的一端还连接电池电源端，电容c21的另一端接地电容c21的另一端接地；
10.谐振频率控制单元(012)的频率控制范围在3-6mhz，谐振频率控制单元(012)包括电流检测放大器u1、栅极驱动器u2、mos管q2、mos管q3、电感器l2、三极管q1、电容c22、电容c8、电容c7、电容c20、电容c12、电容c28、电容c24、电容c23、电容c13、电容c6、电容c1、电阻r46、电阻r41、电阻r39、电阻r17、电阻r9、电阻r1、电阻r4、电阻r11、电阻r25、电阻r29、电阻r49、电阻r16、电阻r34、电阻r27；mos管q2为高频开关管，用于为高频谐振回路提供3mhz的开关电流；mos管q3为低功耗开关管，用于微控制器(011)处于低功耗睡眠时将后续电路完全切断以达到无功耗电流的目的；栅极驱动器u2用于将微控制器(011)提供的高频pwm信号驱动mos管q2；电流检测放大器u1与电阻r4配合检测负载电流，电阻r25和电阻r29用于检测负载电压，电阻r25和电阻r29能够配合负载电流进行pwm调节输出平均功率；电容c23、电容c13与电感器l2进行并联谐振，用于调整mos管q2上的谐振波形，使得mos管q2在电压过零点时打开，在电流过零点时关闭，以提供mos管q2的效率，减少能量耗散损耗；；mos管q3的引脚1、引脚2、引脚3相连后分别连接电池的正极和电阻r46的一端，mos管q3的引脚4分别连接电阻r46的另一端和三极管q1的引脚3，三极管q1的引脚1分别连接电阻r41的一端和电阻r39的一端，电阻r41的另一端连接微控制器(011)的引脚28，三极管q1的引脚2和电阻r39的另一端相连后接保护地，mos管q3的引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9相连，mos管q3的引脚8还连接电池电源端，mos管q3的引脚9还分别连接电阻r4的一端和电阻r9的一端，电流检测放大器u1的引脚1和引脚2相连后接地，电流检测放大器u1的引脚3连接电容c8的一端后再分别连接电阻r17的一端和电容c22的一端，电阻r17的另一端接电容c42的另一端，电容c22的另一端接地，电流检测放大器u1的引脚4分别连接电阻r9的另一端和电容c7的一端，电流检测放大器u1的引脚5分别连接电容c7的另一端和电阻r11的一端，电流检测放大器u1的引脚6连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端分别连接电容c20的一端和微控制器(011)的引脚7，电容c20的另一端接地，电阻r11的另一端分别连接电阻r4的另一端和电阻r25的一端，电容c12的一端与电阻25的另一端和电阻r29的一端的连接点相连后接微控制器(11)的引脚11，电阻r29的另一端和电容c12的另一端相连后接地，栅极驱动器u2的引脚1分别连接微控制器(011)的引脚12和电阻r49的一端，栅极驱动器u2的引脚2与电阻r49的另一端相连后接保护地，栅极驱动器u2的引脚5分别连接电阻r16的一端和电容c28的一端，电阻r16的另一端接电容c42的另一端，电容c28的另一端接保护地，栅极驱动器u2的引脚3和引脚4相连后接电阻r34的一端，电阻r34的另一端分别连接电阻r27的一端和mos管q2的引脚1，电阻r27的另一端接保护地，mos管q2的引脚2接保护地，mos管q2的引脚4连接电感器l2的一端，电感器l2的另一端分别连接电容c24的一端和电阻r25的一端，电容c24的另一端接保护地，mos管q2的引脚3依次连接电容c23的一端、电容c13的一端以及电容c6和电容c1并联的一端，电容c23的另一端接地，电容c13的另一端接地，电容c6和电容c1并联的另一端连接磁感应线圈(02)的正极，磁感应线圈(02)的负极接地；
11.磁感应线圈(02)为具有一定感量的输出线圈，磁感应线圈(02)与电容c6和电容c1
串联谐振，通过控制磁感应线圈(02)的感量与容量以使控制磁感应线圈(02)的谐振频率略低于3mhz。
12.进一步地，栅极驱动器u2的型号为sgm48013；
13.进一步地，磁感应线圈(02)的谐振频率越接近3mhz，谐振峰值电压与电流越大，在磁感应线圈(02)内插入加热体时的谐振频率高于不插入加热体时的谐振频率，即在磁感应线圈(02)内不插入加热体时的谐振频率更接近3mhz，由于磁感应线圈(02)的谐振频率不能超过3mhz，在磁感应线圈(02)内在不插入加热体时电流更大，因此，能够根据磁感应线圈(02)的电流大小判断磁感应线圈(02)内是否插入加热体。
14.进一步地，所述磁感应控制电路还包括微控制器供电单元(014)，用于为微控制器(011)提供工作电源，微控制器供电单元(014)包括线性稳压器u4、电容c30、电容c31、电容c35、电容c32、电阻r15，线性稳压器u4的引脚1接地，线性稳压器u4的引脚1接地，电阻r15的一端接电池的正极，电阻r15的另一端与电容c30的一端相连后接电容c31的一端，电容c31的一端还连接线性稳压器u4的引脚的3，电容c30的另一端和电容c31的另一端相连后接地，线性稳压器u4的引脚2依次连接电容c35的一端和电容c32的一端后连接微控制器(011)的引脚3，电容c35的另一端和电容c32的另一端相连后接地。
15.进一步地，电流检测放大器u1的型号为ina199a1，线性稳压器u4的型号为me6209-2.8v，dc-dc升压芯片u5的型号为ps3608。
16.进一步地，mos管q2的型号为csd17308q3，mos管q3的型号为aon7421。
17.第二方面，本发明提供了一种电磁加热装置，用于通过如上所述的磁感应控制电路为加热体加热，包括控制板(01)、如上所述的磁感应线圈(02)、电磁屏蔽罩(03)、铁氧体(04)、加热仓(05)；控制板(01)用于承载如上所述的磁感应控制电路，加热仓(05)用于放置加热体，铁氧体(04)和电磁屏蔽罩(03)用于电磁屏蔽；磁感应线圈(02)包绕于加热仓(05)的外围，铁氧体(04)包绕于磁感应线圈(02)的外围，电磁屏蔽罩(03)包绕于铁氧体(04)的外围。
18.进一步地，控制板(01)与磁感应线圈(02)相对的一边设有控制板第一u型槽(0101)和控制板第二u型槽(0102)，控制板第一u型槽(0101)用于磁感应线圈正极(021)与谐振频率控制单元(012)的电容c6和电容c1并联的另一端相连接，控制板第二u型槽(0102)用于磁感应线圈负极(022)接地。
19.进一步地，加热仓(05)设有顶部开口且一定深度的容纳腔(051)用于放入加热体，容纳腔(051)内部设有多个具有一定间隔的楔状凸出部(052)，楔状凸出部(052)具有一定的弹性以包紧加热体。
20.进一步地，加热仓(05)的底部设有环形凸出部(053)，环形凸出部(053)设有相邻的环形凸出部第一u型槽(0531)和环形凸出部第二u型槽(0532)，环形凸出部第一u型槽(0531)用于固定磁感应线圈正极(021)，环形凸出部第二u型槽(0532)用于固定磁感应线圈负极(022)。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的一种磁感应控制电路及电磁加热装置，磁感应控制电路主要包括微控制器、谐振频率控制单元、mos驱动单元；微控制器用于电路检测，以及控制mos管驱动栅极驱动器的脉冲宽度调制；mos驱动单元为mos管驱动栅极驱动器供电的升压电路；谐振频率控制单元用于通过改变微控制器的脉冲宽度调
制的占空比以调节磁感应输出功率的大小；电磁加热装置用于通过磁感应控制电路为加热体加热，包括承载磁感应控制电路的控制板、磁感应线圈、屏蔽电磁的电磁屏蔽罩和铁氧体、放置加热体的加热仓，本发明通过电磁感应加热方式，解决了现有技术存在的采用电阻式加热针或加热片插入发烟料内部，产生烟料碳化碎末脱落导致污染，加热针或加热片容易积垢或折断的问题。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
23.图1是本发明实施例提供的磁感应控制电路的系统结构图。
24.图2是本发明实施例提供的磁感应控制电路的电路原理图。
25.图3是本发明实施例提供的电磁加热装置的外观示意图。
26.图4是本发明实施例提供的电磁加热装置的另一方向外观示意图。
27.图5是本发明实施例提供的电磁加热装置的部分分解示意图。
28.图6是本发明实施例提供的电磁加热装置的分解示意图。
29.图7是本发明实施例提供的电磁加热装置的另一方向分解示意图。
30.上述附图中的标记为011、微控制器；012、谐振频率控制单元；013、升压单元；014、降压稳压单元；01、控制板；0101、控制板第一u型槽；0102、控制板第二u型槽；02、磁感应线圈；021：磁感应线圈正极；022：磁感应线圈负极；03、电磁屏蔽罩；04、铁氧体；05、加热仓；051、容纳腔；052、楔状凸出部；053、环形凸出部；0531、环形凸出部第一u型槽；0532、环形凸出部第二u型槽。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
33.以下结合附图与具体实施例，对本发明的技术方案做详细的说明。
34.如图1至图7所示，为本发明提供的较佳实施例。
35.参照图1，本实施例提供的磁感应控制电路，包括微控制器011、谐振频率控制单元012、mos驱动单元013；微控制器011用于电路检测，以及控制mos管驱动栅极驱动器的脉冲宽度调制；mos驱动单元013为mos管驱动栅极驱动器供电的升压电路；谐振频率控制单元
012用于通过改变微控制器011的脉冲宽度调制的占空比以调节磁感应输出功率的大小；谐振频率控制单元012分别与微控制器011和mos驱动单元013电性相连。
36.参照图2，微控制器011的型号为stm32g031g8，微控制器011的引脚3为工作电压输入端mcu-2.8v，微控制器011的引脚7为电流检测端i-det，微控制器011的引脚12为电池检测端bat-det，微控制器011的引脚12为脉冲宽度调制端pwm，微控制器011的引脚28为开关电源控制端power-ctrl；
37.mos驱动单元013包括dc-dc升压芯片u5、电感器l5、二极管d5、电容c21、电容c27、电容c39、电容c42、电阻r14、电阻r12、电阻r10，电容c42的一端接保护地，电容c39的一端和电阻r12的一端相连后分别连接二极管d2的负极和电容c42的另一端，二极管d2的正极分别连接dc-dc升压芯片u5的引脚1和电感器l5的一端，dc-dc升压芯片u5的引脚2接保护地，dc-dc升压芯片u5的引脚3连接电容c39的另一端后分别连接电阻r12的另一端和电阻r10的一端，电阻r10的另一端接保护地，dc-dc升压芯片u5的引脚4和引脚5相连后分别连接电阻r14的一端和电容c27的一端，电容c27的另一端接保护地，电阻r14的另一端分别连接电感器l5的另一端和电容c21的一端，电容c21的一端还连接电池电源端，电容c21的另一端接地电容c21的另一端接地；
38.谐振频率控制单元012的频率控制范围在3-6mhz，谐振频率控制单元012包括电流检测放大器u1、栅极驱动器u2、mos管q2、mos管q3、电感器l2、三极管q1、电容c22、电容c8、电容c7、电容c20、电容c12、电容c28、电容c24、电容c23、电容c13、电容c6、电容c1、电阻r46、电阻r41、电阻r39、电阻r17、电阻r9、电阻r1、电阻r4、电阻r11、电阻r25、电阻r29、电阻r49、电阻r16、电阻r34、电阻r27；mos管q2为高频开关管，用于为高频谐振回路提供3mhz的开关电流；mos管q3为低功耗开关管，用于微控制器011处于低功耗睡眠时将后续电路完全切断以达到无功耗电流的目的；栅极驱动器u2用于将微控制器011提供的高频pwm信号驱动mos管q2；电流检测放大器u1与电阻r4配合检测负载电流，电阻r25和电阻r29用于检测负载电压，电阻r25和电阻r29能够配合负载电流进行pwm调节输出平均功率；电容c23、电容c13与电感器l2进行并联谐振，用于调整mos管q2上的谐振波形，使得mos管q2在电压过零点时打开，在电流过零点时关闭，以提供mos管q2的效率，减少能量耗散损耗；；mos管q3的引脚1、引脚2、引脚3相连后分别连接电池的正极和电阻r46的一端，mos管q3的引脚4分别连接电阻r46的另一端和三极管q1的引脚3，三极管q1的引脚1分别连接电阻r41的一端和电阻r39的一端，电阻r41的另一端连接微控制器011的引脚28，三极管q1的引脚2和电阻r39的另一端相连后接保护地，mos管q3的引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9相连，mos管q3的引脚8还连接电池电源端，mos管q3的引脚9还分别连接电阻r4的一端和电阻r9的一端，电流检测放大器u1的引脚1和引脚2相连后接地，电流检测放大器u1的引脚3连接电容c8的一端后再分别连接电阻r17的一端和电容c22的一端，电阻r17的另一端接电容c42的另一端，电容c22的另一端接地，电流检测放大器u1的引脚4分别连接电阻r9的另一端和电容c7的一端，电流检测放大器u1的引脚5分别连接电容c7的另一端和电阻r11的一端，电流检测放大器u1的引脚6连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端分别连接电容c20的一端和微控制器011的引脚7，电容c20的另一端接地，电阻r11的另一端分别连接电阻r4的另一端和电阻r25的一端，电容c12的一端与电阻25的另一端和电阻r29的一端的连接点相连后接微控制器(11的引脚11，电阻r29的另一端和电容c12的另一端相连后接地，栅极驱动器u2的引脚1分别连接微控制器011的引
脚12和电阻r49的一端，栅极驱动器u2的引脚2与电阻r49的另一端相连后接保护地，栅极驱动器u2的引脚5分别连接电阻r16的一端和电容c28的一端，电阻r16的另一端接电容c42的另一端，电容c28的另一端接保护地，栅极驱动器u2的引脚3和引脚4相连后接电阻r34的一端，电阻r34的另一端分别连接电阻r27的一端和mos管q2的引脚1，电阻r27的另一端接保护地，mos管q2的引脚2接保护地，mos管q2的引脚4连接电感器l2的一端，电感器l2的另一端分别连接电容c24的一端和电阻r25的一端，电容c24的另一端接保护地，mos管q2的引脚3依次连接电容c23的一端、电容c13的一端以及电容c6和电容c1并联的一端，电容c23的另一端接地，电容c13的另一端接地，电容c6和电容c1并联的另一端连接磁感应线圈02的正极，磁感应线圈02的负极接地；
39.磁感应线圈02为具有一定感量的输出线圈，磁感应线圈02与电容c6和电容c1串联谐振，通过控制磁感应线圈02的感量与容量以使控制磁感应线圈02的谐振频率略低于3mhz。
40.具体地，磁感应线圈02的谐振频率越接近3mhz，谐振峰值电压与电流越大，在磁感应线圈02内插入加热体时的谐振频率高于不插入加热体时的谐振频率，即在磁感应线圈02内不插入加热体时的谐振频率更接近3mhz，由于磁感应线圈02的谐振频率不能超过3mhz，在磁感应线圈02内在不插入加热体时电流更大，因此，能够根据磁感应线圈02的电流大小判断磁感应线圈02内是否插入加热体。
41.参照图1和图2，所述磁感应控制电路还包括微控制器供电单元014，用于为微控制器011提供工作电源，微控制器供电单元014包括线性稳压器u4、电容c30、电容c31、电容c35、电容c32、电阻r15，线性稳压器u4的引脚1接地，线性稳压器u4的引脚1接地，电阻r15的一端接电池的正极，电阻r15的另一端与电容c30的一端相连后接电容c31的一端，电容c31的一端还连接线性稳压器u4的引脚的3，电容c30的另一端和电容c31的另一端相连后接地，线性稳压器u4的引脚2依次连接电容c35的一端和电容c32的一端后连接微控制器011的引脚3，电容c35的另一端和电容c32的另一端相连后接地。
42.优选地，栅极驱动器u2的型号为sgm48013。
43.优选地，电流检测放大器u1的型号为ina199a1，线性稳压器u4的型号为me6209-2.8v，dc-dc升压芯片u5的型号为ps3608。
44.优选地，mos管q2的型号为csd17308q3，mos管q3的型号为aon7421。
45.参照图3至图7，本发明还提供了一种电磁加热装置，用于通过如上述的磁感应控制电路为加热体加热，包括控制板01、磁感应线圈02、电磁屏蔽罩03、铁氧体04、加热仓05；控制板01用于承载如上所述的磁感应控制电路，加热仓05用于放置加热体，铁氧体04和电磁屏蔽罩03用于电磁屏蔽；磁感应线圈02包绕于加热仓05的外围，铁氧体04包绕于磁感应线圈02的外围，电磁屏蔽罩03包绕于铁氧体04的外围；
46.具体地，控制板01与磁感应线圈02相对的一边设有控制板第一u型槽0101和控制板第二u型槽0102，控制板第一u型槽0101用于磁感应线圈正极021与谐振频率控制单元012的电容c6和电容c1并联的另一端相连接，控制板第二u型槽0102用于磁感应线圈负极022接地；
47.具体地，加热仓05设有顶部开口且一定深度的容纳腔051用于放入加热体，容纳腔051内部设有多个具有一定间隔的楔状凸出部052，楔状凸出部052具有一定的弹性以包紧
加热体；
48.具体地，加热仓05的底部设有环形凸出部053，环形凸出部053设有相邻的环形凸出部第一u型槽0531和环形凸出部第二u型槽0532，环形凸出部第一u型槽0531用于固定磁感应线圈正极021，环形凸出部第二u型槽0532用于固定磁感应线圈负极022。
49.上述技术方案的一种磁感应控制电路及电磁加热装置，磁感应控制电路主要包括微控制器、谐振频率控制单元、mos驱动单元；微控制器用于电路检测，以及控制mos管驱动栅极驱动器的脉冲宽度调制；mos驱动单元为mos管驱动栅极驱动器供电的升压电路；谐振频率控制单元用于通过改变微控制器的脉冲宽度调制的占空比以调节磁感应输出功率的大小；电磁加热装置用于通过磁感应控制电路为加热体加热，包括承载磁感应控制电路的控制板、磁感应线圈、屏蔽电磁的电磁屏蔽罩和铁氧体、放置加热体的加热仓，本发明通过电磁感应加热方式，解决了现有技术存在的采用电阻式加热针或加热片插入发烟料内部，产生烟料碳化碎末脱落导致污染，加热针或加热片容易积垢或折断的问题。
50.本发明技术方案所涉及的加热体为需要加热的烟支，也可以是其他需要加热的圆柱形物体。
51.以上对本发明的实施例进行了详细的说明，但本发明的创造并不限于本实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下，还可以做出许多同等变型或替换，这些同等变型或替换均包含在本技术的权利要求所限定的保护范围内。