一种声表面波驱动控制电路及电子烟制造技术

本实用新型专利技术公开了一种声表面波驱动控制电路，包括：直流电源电路模块(1)、微控制器模块(2)、高频脉冲产生电路模块(3)、带通滤波电路模块(4)、可调开关电源电路模块(5)、驱动放大电路模块(6)、谐振网络(7)、阻抗匹配网络(8)、传输线变压耦合器模块(9)和声表面波雾化芯片(10)。本实用新型专利技术还公开了包含所述声表面波驱动控制电路的电子烟。本实用新型专利技术的声表面波驱动控制电路输出频率和功率稳定度高；将其用于电子烟时，烟雾浓度高、烟雾粒径小。烟雾粒径小。烟雾粒径小。

【技术实现步骤摘要】
一种声表面波驱动控制电路及电子烟


[0001]本技术涉及电子烟领域，具体涉及一种声表面波驱动控制电路及含所述声表面波驱动控制电路的电子烟。

技术介绍

[0002]电子烟作为一种新型低危害卷烟替代品，正日益受到广大消费者的青睐。目前，电子烟雾化技术主要分为三大类：第一种是电热式雾化电子烟，其主要通过电池给镍络合金、不锈钢合金和钛合金等绕制而成的电阻丝供电，使电阻丝发热，然后通过热传导的方式加热烟液形成烟雾供用户抽吸。该方式驱动控制电路的转换效率高，但电阻丝持续升温可达500
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600℃，导致烟液高温裂解会释放醛类等有害成分，既存在安全健康隐患，又影响用户抽吸体验。第二种是超声波雾化电子烟，其通过超声换能器将电能转换为频率约为kHz
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3MHz的振动机械能，使换能器表面的烟液薄膜发生空化作用进而形成烟雾。此种方式由于超声波能量不集中且振动频率低，存在烟液雾化效率低和烟雾粒径难以细化的问题。第三种是声表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)雾化电子烟，其原理是将电能转化为沿压电材料表面传播的高频振动机械能(频率高达20MHz及以上)，声表面波与压电基底材料表面的烟液产生强声致微流效应，在烟液表面进一步激发表面毛细波，烟液在表面毛细波的超高频振荡作用下形成烟雾。该方式产生的烟雾粒径可达纳米级，烟液不直接与叉指换能器接触，属于非接触式低温雾化技术，是目前最具发展潜力的电子烟雾化技术。申请人于2018年首次设计出了声表面波电子烟系统，见中国专利ZL201810076941.1。
[0003]声表面波雾化电子烟相较于电热式电子烟和超声波雾化电子烟而言具有明显优势，但阻碍该技术快速实现产业化的一个关键因素，在于超高频驱动控制电路的能量转换效率偏低。现有技术大部分功率转换成了热能，致使控制电路温度大幅上升，耗散功率变大，功率器件烧毁概率增加，而输出到声表面波雾化芯片的功率相应减少，雾化芯片的工作状态逐步恶化，导致产生的烟雾浓度越来越低，并直接影响到用户的抽吸体验。
[0004]为了解决上述问题提出了本技术。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于针对现有技术中超高频声表面波电子烟驱动控制电路能量转换效率低、输出功率小、功率和频率稳定性差以及整体尺寸偏大等问题，提供了一种声表面波电子烟驱动控制电路及其电子烟。本技术的声表面波驱动控制电路能量转换效率高、输出功率大、功率和频率稳定度高、噪声系数小、尺寸小巧、成本低寿命长，使用其的声表面波电子烟功耗小板温低、安全稳定可靠、烟雾浓度高、烟雾粒径小、抽吸口感佳、便携紧凑。
[0006]本技术的技术方案如下：
[0007]本技术第一方面公开了一种声表面波驱动控制电路，其特征在于，其包括：直流电源电路模块1、微控制器(MCU，Microcontroller Unit)模块2、高频脉冲产生电路模块
3、带通滤波电路模块4、可调开关电源电路模块5、驱动放大电路模块6、谐振网络7、阻抗匹配网络8、传输线变压耦合器模块9和声表面波雾化芯片10。
[0008]优选地，所述直流电源电路模块1输出端与微控制器模块2电连接，所述微控制器模块2输出端与所述高频脉冲产生电路模块3以及所述可调开关电源电路模块5控制端电连接，所述高频脉冲产生电路模块3输出端与所述带通滤波电路模块4输入端电连接，所述带通滤波电路模块4和所述可调开关电源电路模块5输出端与所述驱动放大电路模块6输入端电连；所述驱动放大电路模块6输出端与所述谐振网络7输入端电连接，所述谐振网络7输出端与所述阻抗匹配网络8输入端电连接，所述阻抗匹配网络8输出端与所述传输线变压耦合器模块9输入端电连接，所述传输线变压耦合器模块9反馈端与所述微控制器模块2信号采集端电连接；所述传输线变压耦合器模块9输出端与所述声表面波雾化芯片10通过同轴电缆电连接。借由上述结构，直流电源电路模块1为微控制器模块2和高频脉冲产生电路模块3提供电源信号，微控制器模块2通过控制高频脉冲产生电路模块3以产生与声表面波雾化芯片10特征响应频率相同频率的高频脉冲信号，产生的高频脉冲信号经过带通滤波电路模块4去除干扰信号获得纯净的正弦波信号，微控制器模块2同时控制可调开关电源电路模块5将输入驱动放大电路模块6的正弦波信号进行放大，放大信号经过阻抗匹配网络8实现与负载的阻抗匹配，实现阻抗匹配的信号经过传输线变压耦合器模块9合成一路完整的射频信号，射频信号用于为声表面波雾化芯片10提供高频高压激励信号，声表面波雾化芯片10用于激励产生可使烟液雾化形成烟雾的声表面波振动弹性波信号。
[0009]优选地，所述直流电源电路模块1由直流电源通过电容滤波和稳压器稳压后为其他电路模块提供电源信号；进一步地，所述的直流电源优选直流12V充电电池。
[0010]优选地，所述高频脉冲产生电路模块3采用直接数字合成器(DDS，Direct Digital Synthesis)产生射频信号，其频率稳定度高，完全满足功放开关需求。
[0011]优选地，所述带通滤波电路模块4采用多级反馈(MFB，Multi
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level Feedback)形式的多路负反馈有源二阶带通滤波器。
[0012]优选地，所述驱动放大电路模块6采用D类功率放大器，所述D类功率放大器由四个金氧半场效晶体管(MOSFET，Metal
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oxide
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semiconductor Field
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effect Transistor)组成，且两两并联组成推挽谐振电路；经过带通滤波电路模块4处理后的信号经过高频变压器T1使两组并联的晶体管获得反向激励电压而交替导通。
[0013]优选地，可调开关电源电路模块5对应驱动放大电路模块6中的四个MOSFET晶体管分别设置一个可调电阻，用来调节每个晶体管的偏置电压以保证每个晶体管最终的输出相同，保持整个系统稳定。
[0014]优选地，四个MOSFET晶体管的漏极和源极各并联一个水泥电阻，可有效平衡晶体管的耗散功率，当晶体管烧坏时对应的漏极和栅极便会导通，漏极电压反馈到栅极，二极管反向截止，从而达到保护稳压电路的目的。
[0015]优选地，将两组分别并联晶体管的输出功率先进行阻抗匹配后再进行耦合，以保证每一个晶体管的独立性，避免因晶体管的个体差异带来输出差异，使电源稳定性增加，且每组晶体管均输出标准正弦波信号后再进行耦合，使得功率合成更加容易。
[0016]优选地，所述的驱动放大电路模块6输出的两组功率放大信号采用传输线变压器耦合成一路完整的射频信号，传输线变压耦合器模块9同时具备变压性能和传输线特性，具
有频带宽、体积小和隔离度高的优点。
[0017]优选地，声表面波雾化芯片10至少由压电基底材料和附着于压电基底材料表面的叉指换能器组成；压电基底材料可以为铌酸锂、钽酸理和石英等压电晶体，也可以为氮化铝、氧化锌等压电薄膜材料，亦或是压电陶瓷体材料；叉指换能器可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声表面波驱动控制电路，其特征在于，包括：直流电源电路模块(1)、微控制器模块(2)、高频脉冲产生电路模块(3)、带通滤波电路模块(4)、可调开关电源电路模块(5)、驱动放大电路模块(6)、谐振网络(7)、阻抗匹配网络(8)、传输线变压耦合器模块(9)和声表面波雾化芯片(10)；所述直流电源电路模块(1)输出端与微控制器模块(2)电连接，所述微控制器模块(2)输出端与所述高频脉冲产生电路模块(3)以及所述可调开关电源电路模块(5)控制端电连接，所述高频脉冲产生电路模块(3)输出端与所述带通滤波电路模块(4)输入端电连接，所述带通滤波电路模块(4)和所述可调开关电源电路模块(5)输出端及所述驱动放大电路模块(6)输入端电连接，所述驱动放大电路模块(6)输出端与所述谐振网络(7)输入端电连接，所述谐振网络(7)输出端与所述阻抗匹配网络(8)输入端电连接，所述阻抗匹配网络(8)输出端与所述传输线变压耦合器模块(9)输入端电连接，所述传输线变压耦合器模块(9)反馈端与所述微控制器模块(2)信号采集端电连接；所述传输线变压耦合器模块(9)输出端与所述声表面波雾化芯片(10)通过同轴电缆电连接。2.根据权利要求1所述的声表面波驱动控制电路，其特征在于，所述直流电源电路模块(1)由直流电源通过电容滤波及稳压器稳压后为其他电路模块提供电源信号。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷华，朱东来，雷芋琳，秦云华，李寿波，胡泓，李志强，尤俊衡，张霞，洪鎏，吕茜，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：