[发明专利]一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路及方法

说明书

本发明公开了一种精细调制脉宽与死区时间的电路及电路，其中，该电路包括有基准频率发生器、输出频率控制位、锁相环、占空比调整电路、异或运算器、两相非交叠时钟产生电路及两路互补PWM信号输出链路和PWM输出信号选择与输出单元，所述基准频率发生器连接于锁相环，锁相环输出分为两路，一路接于占空比调整电路，另一路接于两相非交叠时钟产生电路；占空比调整电路后接于异或运算器，异或运算器输出PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元；两相非交叠时钟产生电路则分别接互补PWM信号1输出链路、互补PWM信号2输出链路，输出互补PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元。

技术领域

本发明属于电子雾化器技术领域，特别涉及电子雾化器的用于微控制芯片输出单路调制占空比或输出死区调制的互补电路及方法，非常有利于电子烟、低EMI雾化器等应用方案的设计。

背景技术

随着众多场所对传统卷烟的限制，电子烟产品凭借对身体伤害小、不会触发烟雾报警器等特点得到迅速普及。早期的EGO电子烟采用普通的内置振荡器进行分频，通过控制不同时间段PWM波的占空比进行烟丝功率的控制。

现阶段，采用这种电路形式的电子烟，PWM由内部关联的振荡器进行分频得到，常用的内部系统振荡器为16MHz、30MHz、32MHz。采用16MHz的内部振荡器，在该振荡器支持PWM一分频的前提下，选用300KHz的PWM进行输出，则有53阶(16M/300K≈53)可供调制，每阶的步进为5.6K(300K/53≈5.6K)，调频精度1.9％。同理，若采用32MHz的内部振荡器，在该振荡器支持PWM一分频的前提下，选用300KHz的PWM进行输出，则有106阶(32M/300K≈106)可供调制，每阶的步进为2.8K(300K/106≈2.8K)，调频精度为0.9％。为了进一步减小纹波，提升电压的平稳度，设计者会将输出频率进一步提升，如到达400KHz，在选用32MHz内部振荡器的前提下，此时调频的精度为1.25％，且仅有80阶可调。

从上述的数据，可以得知采用速度较低的振荡器进行PWM波的输出，则调频精度较低；若采用速度较高的振荡器进行PWM波的输出，虽然精度会有改良，但在输出频率进一步提升的情况下，可调阶数下降，精度降低。此外，内部振荡器通常随工艺、温度、湿度等因素的变化，会产生1％～5％甚至更大范围的频率偏差，导致频率不准，调压效果不好，严重情况下会损坏MOS，影响产品的品质与批量一致性。

另外一个领域，如加湿器、香薰机，已经分布在生活中的各个角落，如日常家居、假山景观、超市果蔬保湿、酒店、农业大棚、公共场所降温等应用场合。市面上的加湿器、香薰机目前均采用单边驱动雾化片的方式，这种驱动方式对供电的要求较高，如电感升压前的电压需要达到24V，这个要求会导致电源成本上升，也会导致设计者在设计电路的时候要采用高耐压值的MOS(如100V)，驱动雾化片的过程也仅有单边有效，效率较低。如果能采用2个MOS管进行双边驱动，则输入电压可以减半，但又能保障雾化的效果不受影响。如果采用2个MOS管进行驱动，则MOS管的驱动波形需要反向互补。如果加湿器选用的是1.7MHz频率的雾化片，设定死区时间为振荡频率的2％，则死区时间为1/(1.7M*50)＝1/(85MHz)。如果加湿器选用的是3MHz频率的雾化片，设定死区时间为振荡频率的2％，则1/(3M*50)＝1/(150MHz)。所以在若需要满足3MHz雾化片的双MOS驱动需求，需要控制信号有150MHz单个时钟信号控制的能力。目前低成本8位MCU的时钟多设计为16MHz、24MHz、32MHz，有部分韩国的MCU可以达到约60MHz的时钟，但在该应用场合下，仍无法满足需求。在32位MCU领域，则存在200MHz以上的时钟的MCU，但售价高昂，不适用于加湿器领域。