过热保护电路、电子烟及电子设备论文和设计-邱伟华

全文摘要

本实用新型公开了一种过热保护电路、电子烟及电子设备，属于集成电路技术领域。所述过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，其中：每个过热保护器与电池组件中一节电池一一对应；每个过热保护器的一端与其对应电池的正极相连接，且每个过热保护器的另一端与至少一个用电电路相连接，所述用电电路包括负载电路、显示电路以及控制电路中至少一种；其中，每个过热保护器在其温度大于或等于预设温度时内部金属发生形变断开；在其温度小于所述预设温度时内部金属复位导通；解决了相关技术中电子设备内部短路保险丝熔断后必须更换保险丝才能继续使用的问题；达到了电子设备短路导致断路后自动导通使得电子设备能够继续使用的效果。

主设计要求

1.一种过热保护电路，其特征在于，所述过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，其中：每个过热保护器与所述电池组件中一节电池一一对应；每个过热保护器的一端与其对应电池的正极相连接，且每个过热保护器的另一端与至少一个用电电路相连接，所述用电电路包括负载电路、显示电路以及控制电路中至少一种；其中，每个过热保护器在其温度大于或等于预设温度时内部金属发生形变断开；在其温度小于所述预设温度时内部金属复位导通。

设计方案

1.一种过热保护电路，其特征在于，所述过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，其中：

每个过热保护器与所述电池组件中一节电池一一对应；

每个过热保护器的一端与其对应电池的正极相连接，且每个过热保护器的另一端与至少一个用电电路相连接，所述用电电路包括负载电路、显示电路以及控制电路中至少一种；

其中，每个过热保护器在其温度大于或等于预设温度时内部金属发生形变断开；在其温度小于所述预设温度时内部金属复位导通。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过热保护电路包括第一过热保护器(F1)和第二过热保护器(F2)，所述电池组件由第一电池(BAT1)、第二电池(BAT2)串联组成，所述第一电池(BAT1)的负极与所述第二电池(BAT2)的正极相连接，其中：

所述第一电池(BAT1)的正极与所述第一过热保护器(F1)的一端相连接，所述第一过热保护器(F1)的另一端与低电压用电电路，所述低电压用电电路包括显示电路、控制电路中至少一种；

所述第二电池(BAT2)的正极与所述第二过热保护器(F2)的一端相连接，所述第二过热保护器(F2)的另一端与所述负载电路相连接。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述至少两个过热保护器贴设于电子设备内的主板上。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过热保护电路还与充电电路相连接，其中：

所述充电电路包括升压芯片(U9)、PMOS管(Q14)以及第一三极管(Q12)，

所述升压芯片(U9)包括至少一个充电电压输出端(20)，所述至少一个充电电压输出端(20)与PMOS管(Q14)的源极电连接，所述PMOS管(Q14)的漏极与所述电池组件的正极电连接，所述PMOS管(Q14)的栅极通过第一限流电阻(R54)与所述PMOS管(Q14)的源极相连接；

所述PMOS管(Q14)的栅极与所述第一三极管(Q12)的集电极相连接，所述第一三极管(Q12)的发射极接地，所述第一三极管(Q12)的基极与连接器(J1)的电压总线端电连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述过热保护电路还包括电压检测芯片(U11)和第二三极管(Q13)，所述电压检测芯片(U11)包括至少一个电压检测端，其中：

所述电池组件内每个电池通过一个检测电阻与所述电压检测芯片(U11)的一个电压检测端相连接，所述电压检测芯片(U11)的每个电压检测端通过至少一个检测电容接地；

所述电压检测芯片(U11)的输出端(21)与所述第二三极管(Q13)的基极电连接，所述第二三极管(Q13)的发射极接地，所述第二三极管(Q13)的集电极与第二限流电阻(R42)的一端电连接且与第三限流电阻(R55)的一端电连接，所述第二限流电阻(R42)的另一端与所述第一三极管(Q12)的基极电连接，所述第三限流电阻(R55)的另一端与所述连接器(J1)的电压总线端电连接；

所述电压检测芯片(U11)在检测到所述电池组件充满电时，通过所述输出端输出高电平使所述第二三极管(Q13)导通、所述第一三极管(Q12)断开、所述PMOS管(Q14)断开，从而停止所述升压芯片(U9)对所述电池组件的充电；

所述升压芯片(U9)还被配置为，根据所述升压芯片(U9)的电压检测端的检测值，确定所述电池组件内电池是否平衡充电。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电压检测芯片(U11)的输出端(21)通过第四限流电阻(R56)与所述第二三极管(Q13)的基极相连接，所述电压检测芯片(U11)的输出端(21)通过第五限流电阻(R57)与所述第二三极管(Q13)的发射极相连接。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述升压芯片(U9)包括至少第一电压检测端、第二电压检测端以及第三电压检测端，其中:

所述第一电池(BAT1)的正极通过第六限流电阻(R28)与所述第一电压检测端相连接；

所述第二电池(BAT2)的正极与所述第二电压检测端相连接；

所述第三电压检测端通过第七限流电阻(R29)接地。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过热保护电路还包括升压芯片(U9)，所述升压芯片(U9)的NTC端(22)通过热敏电阻接地。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至8任一所述的过热保护电路。

10.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟包括控制电路、负载电路以及权利要求1至8任一所述的过热保护电路，其中：

所述负载电路通过所述过热保护电路内一个过热保护器与所述电池组件的正极相连接，所述负载电路中的负载为雾化器；

所述控制电路通过所述过热保护器内另一个过热保护器与所述电池组件内的一个电池的正极相连接，所述电池的正极还与所述电池组件其他电池的负极相连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路技术领域，特别涉及一种过热保护电路、电子烟及电子设备。

背景技术

随着电子设备功能的日益丰富，电子设备已成为用户工作、生活、娱乐中必不可少的工具，例如电子烟、加湿器等等。

为避免电子设备发生故障短路时损害电子设备内负载，目前的电子设备的内部电路中串联有保险丝。在电子设备发生短路故障时，电流过大导致保险丝熔断，断开负载以保护负载。然而，在保险丝熔断后用户必须为电子设备更换保险丝，才能继续使用电子设备操作繁琐。

实用新型内容

为了解决相关技术中电子设备内部短路保险丝熔断后必须更换保险丝才能继续使用的问题，本实用新型实施例提供了一种过热保护电路、电子烟及电子设备。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种过热保护电路，所述过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，其中：

每个过热保护器与所述电池组件中一节电池一一对应；

其中，每个过热保护器在其温度大于或等于预设温度时内部金属发生形变断开；在其温度小于所述预设温度时内部金属复位导通。

可选的，所述过热保护电路包括第一过热保护器和第二过热保护器，所述电池组件由第一电池、第二电池串联组成，所述第一电池的负极与所述第二电池的正极相连接，其中：

所述第一电池的正极与所述第一过热保护器的一端相连接，所述第一过热保护器的另一端与低电压用电电路，所述低电压用电电路包括显示电路、控制电路中至少一种；

所述第二电池的正极与所述第二过热保护器的一端相连接，所述第二过热保护器的另一端与所述负载电路相连接。

可选的，所述至少两个过热保护器贴设于电子设备内的主板上。

可选的，所述过热保护电路还与充电电路相连接，其中：

所述充电电路包括升压芯片、PMOS(英文全称：positive channel Metal OxideSemiconductor)管以及第一三极管，其中：

所述升压芯片包括至少一个充电电压输出端，所述至少一个充电电压输出端与PMOS管的源极电连接，所述PMOS管的漏极与所述电池组件的正极电连接，所述PMOS管的栅极通过第一限流电阻与所述PMOS管的源极相连接；

所述PMOS管的栅极与所述第一三极管的集电极相连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极与连接器的电压总线端电连接。

可选的，所述过热保护电路还包括电压检测芯片和第二三极管，所述电压检测芯片包括至少一个电压检测端，其中：

所述电池组件内每个电池通过一个检测电阻与所述电压检测芯片的一个电压检测端相连接，所述电压检测芯片的每个电压检测端通过至少一个检测电容接地；

所述电压检测芯片的输出端与所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与第二限流电阻的一端电连接且与第三限流电阻的一端电连接，所述第二限流电阻的另一端与所述第一三极管的基极电连接，所述第三限流电阻的另一端与所述连接器的电压总线端电连接；

所述电压检测芯片在检测到所述电池组件充满电时，通过所述输出端输出高电平使所述第二三极管导通、所述第一三极管断开、所述PMOS管断开，从而停止所述升压芯片对所述电池组件的充电；

所述升压芯片还被配置为，根据所述升压芯片的电压检测端的检测值，确定所述电池组件内电池是否平衡充电。

可选的，所述电压检测芯片的输出端通过第四限流电阻与所述第二三极管的栅极相连接，所述电压检测芯片的输出端通过第五限流电阻与所述第二三极管的栅极漏极相连接。

可选的，所述过热保护电路还包括升压芯片，所述升压芯片的NTC端通过热敏电阻接地。

可选的，所述升压芯片包括至少第一电压检测端、第二电压检测端以及第三电压检测端，其中:

所述第一电池的正极通过第六限流电阻与所述第一电压检测端相连接；

所述第二电池的正极与所述第二电压检测端相连接；

所述第三电压检测端通过第七限流电阻接地。

第二方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一方面以及第一方面任一可选实施方式所涉及的过热保护电路。

第三方面，提供了一种电子烟，所述电子烟包括控制电路、负载电路以及第一方面或第一方面任一可选实施方式所涉及的过热保护电路，其中：

所述负载电路通过所述过热保护电路内一个过热保护器与所述电池组件的正极相连接，所述负载电路中的负载为雾化器；

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，每个过热保护器与电池组件中一节电池一一对应；通过将每个过热保护器的一端与其对应电池的正极相连接，且每个过热保护器的另一端与至少一个用电电路相连接，该用电电路包括负载电路、显示电路以及控制电路中至少一种；解决了相关技术中电子设备内部短路保险丝熔断后必须更换保险丝才能继续使用的问题；达到了电子设备短路导致断路后自动导通使得电子设备能够继续使用的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型一个实施例提供的电池组件与过热保护器的电路连接示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的升压芯片与电子设备内元器件的连接示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的电压检测芯片与电子设备内元器件的连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本申请提供了一种过热保护电路，过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，其中：每个过热保护器与电池组件中一节电池一一对应；每个过热保护器的一端与其对应电池的正极相连接，且每个过热保护器的另一端与至少一个用电电路相连接，用电电路包括负载电路、显示电路以及控制电路中至少一种。

其中，控制电路为包含中央处理器(CPU，Central Processing Unit)具备控制功能的电路，显示电路可以为包括显示器件(例如，显示屏)具备信息显示功能的电路。本申请以过热保护电路应用于电子烟来举例说明，控制电路与显示电路相连，控制电路控制显示电路显示电子烟的状态信息，这里所讲的状态信息可以包括电子烟的抽吸状态、电量、充电状态、工作参数等等中至少一种；电子烟中负载电路中的负载为雾化器，负载电路与控制电路相连接，控制电路控制负载电路输出到雾化器的输出电压、输出功率等等。

在实际实现时，过热保护电路中过热保护器的数量可以等于电池组件内电池的数量。

请参考图1，本申请以电池组件由第一电池BAT1、第二电池BAT2串联组成进行举例说明，过热保护电路内包括第一过热保护器F1和第二过热保护器 F2。第一电池BAT1的负极与第二电池BAT2的正极相连接，第一电池BAT1的正极与第一过热保护器F1的一端相连接，第一过热保护器F1的另一端与显示电路(图中未示出)、控制电路(图中未示出)中至少一个相连接；第二电池BAT2 的正极与第二过热保护器F2的一端相连接，第二过热保护器F2的另一端与负载电路(图中未示出)相连接。

其中，每个过热保护器在其温度大于或等于预设温度时内部金属发生形变断开；在其温度小于所述预设温度时内部金属复位导通。

由于过热保护器串联在电池与用电电路之间，当负载端或CPU发生短路时，流过过热保护器瞬间的电流会很大，快速的在过热保护器内部产生热量，过热保护器内部的低熔点金属就会发生形变断开，使用电电路与电池之间断开，从而避免电子设备内CPU或负载烧毁，达到保护电子设备不爆炸、不燃烧、不起火的效果，使电子设备符合UL8139标准。而且，过热保护器内部的低熔点金属断开后过热保护器的温度降低，直至内部的低熔点金属恢复原有形状，进而使用电电路与电池之间连通，使得用电电路能够继续工作。

综上所述，本实用新型提供的过热保护电路，过热保护电路包括电池组件和至少一个过热保护器，每个过热保护器与电池组件中一节电池一一对应；通过将每个过热保护器的一端与其对应电池的正极相连接，且每个过热保护器的另一端与至少一个用电电路相连接，该用电电路包括负载电路、显示电路以及控制电路中至少一种；其中，每个过热保护器在其连接的用电电路短路时内部低熔点金属发生形变断开；解决了相关技术中电子设备内部短路保险丝熔断后必须更换保险丝才能继续使用的问题；达到了电子设备短路导致断路后自动导通使得电子设备能够继续使用的效果。

在上述实施例的一个示例中，过热保护电路内的至少两个过热保护器贴设于电子设备内的主板上；在电池过充、过放、点烟时主板发生的高温，使得过热保护器内部的低熔点金属就会发生形变断开，使用电电路与电池之间断开；过热保护器内部的低熔点金属断开后过热保护器的温度降低，直至内部的低熔点金属恢复原有形状，进而使用电电路与电池之间连通，使得用电电路能够继续正常工作。

在上述实施例的一个示例中，请参见图2以及图3，过热保护电路还与充电电路相连接，充电电路包括升压芯片U9、PMOS管Q14以及第一三极管Q12，其中：升压芯片U9包括至少一个充电电压输出端20，至少一个充电电压输出端20与PMOS管Q14的源极电连接，PMOS管Q14的漏极与电池组件的正极 (也即，第一电池BAT1的正极)电连接，PMOS管Q14的栅极通过第一限流电阻R54与PMOS管Q14的源极相连接；PMOS管Q14的栅极与第一三极管 Q12的集电极相连接，第一三极管Q12的发射极接地，第一三极管Q12的基极与连接器J1的电压总线端电连接。

当连接器J1与外部电源相连接时，外部电源提供的5V电压经过升压芯片 U9的升压至8.4V，也就是说升压芯片U9的电压输出端输出8.4V的电压，使得第一三极管Q12导通、PMOS管Q14导通。由于PMOS管Q14导通使得升压芯片U9的电压输出端与电池组件导通，升压芯片U9向电池组件提供充电电流。

可选的，请参见图2以及图3，过热保护电路还包括电压检测芯片U11和第二三极管Q13，电压检测芯片U11包括至少一个电压检测端，其中：电池组件内每个电池通过一个检测电阻与电压检测芯片U11的一个电压检测端相连接，电压检测芯片U11的每个电压检测端通过至少一个检测电容接地；电压检测芯片U11的输出端21与第二三极管Q13的基极电连接，第二三极管Q13的发射极接地，第二三极管Q13的集电极与第二限流电阻R42的一端电连接且与第三限流电阻R55的一端电连接，第二限流电阻R42的另一端与第一三极管Q12 的基极电连接，第三限流电阻R55的另一端与连接器J1的电压总线端电连接；电压检测芯片U11在检测到电池组件充满电时，通过输出端输出高电平使第二三极管Q13导通、第一三极管Q12断开、PMOS管Q14断开，从而停止升压芯片U9对电池组件的充电。

其中，本申请所涉及的连接器J1可以为是通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)。

举例来讲，请参考图3，电压检测芯片U11的电压检测端V1通过检测电阻 R41与第一电池BAT1相连接，电压检测芯片U11的电压检测端V1通过检测电容C43接地，以检测第一电池BAT1的电池电压；电压检测芯片U11的电压检测端V2、电压检测端V3以及电压检测端V4均与检测电阻R40与第二电池BAT2 相连接，电压检测芯片U11的电压检测端V2、电压检测端V3以及电压检测端 V4通过检测电容C43与检测电容C46相连接，以检测第二电池的BAT2的电池电压；电压检测芯片U11根据电压检测端V1、电压检测端V2、电压检测端V3 以及电压检测端V4检测到的信息确定电池组件是否充满电。

可选的，电压检测芯片U11的输出端21通过第四限流电阻R56与第二三极管Q13的基极相连接，电压检测芯片U11的输出端21通过第五限流电阻R57 与第二三极管Q13的发射极相连接。

可选的，电压检测芯片U11的CD引脚通过滤波电容C36接地。

可选的，电压检测芯片U11的电源端VDD通过限流电阻R30与第一电池的正极相连接。

可选的，请参考图2，过热保护电路还包括升压芯片U9，升压芯片U9包括至少两个开关脚SW，其中：至少两个开关脚SW中的每一个通过升压电感 L2与连接器J1的电压总线端VBUS电连接；连接器J1的电压总线端VBUS通过第一滤波电容C12接地，第一滤波电容C12与第二滤波电容C3、第三滤波电容C15并联；升压芯片U9通过控制与每个开关脚SW相连接的预定开关元件的开关状态，以控制升压芯片U9通过至少两个开关脚SW以及升压电感L2给电池组件提供的充电电流的电流大小。

可选的，升压芯片U9包括至少两个电压检测端，其中:电池组件内每个电池与升压芯片U9的一个电压检测端一一对应，每个电池与其对应的升压芯片 U9的电压检测端相连接；升压芯片U9根据升压芯片U9的至少两个电压检测端的检测值，确定电池组件内电池是否平衡充电。

具体的，请参考图1以及图2，升压芯片U9包括至少第一电压检测端、第二电压检测端以及第三电压检测端，其中:第一电池BAT1的正极通过第六限流电阻R28与第一电压检测端相连接；第二电池BAT2的正极与第二电压检测端相连接；第三电压检测端通过第七限流电阻R29接地。

可选的，升压芯片U9的MODE引脚通过限流电阻R35与连接器J1的电压总线端VBUS相连接。

可选的，升压芯片U9的电压输出端通过滤波电容组接地，该滤波电容组由 3个并联的滤波电容组成。具体来讲，如图2所示，升压芯片U9的电压输出端 20通过滤波电容C18接地，滤波电容C19以及滤波电容C34均与滤波电容C18 并联。

可选的，升压芯片U9的系统电源引脚VSYS通过滤波电容C4接地，滤波电容C33与滤波电容C4并联。

可选的，升压芯片U9的电源输入引脚VIN与连接器J1的电压总线端VBUS 电连接，且还通过滤波电容C17接地。

可选的，升压芯片U9的BT引脚通过滤波电容C35与升压芯片的开关脚 SW电连接。

可选的，升压芯片U9的NTC端22通过热敏电阻接地，以利用热敏电阻检测升压芯片U9的充电温度。

此外，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例所涉及的过热保护电路，该电子设备可以为电子烟、净水器、加湿器等等设备，本实施例对此不作具体限定。

本实用新型还提供了一种电子烟，该电子烟包括控制电路、负载电路以及上述任一实施例所涉及的过热保护电路，其中：

负载电路通过过热保护电路内一个过热保护器与电池组件的正极相连接，负载电路中的负载为雾化器；控制电路通过过热保护器内另一个过热保护器与电池组件内的一个电池的正极相连接，电池的正极还与电池组件其他电池的负极相连接。

可选的，负载电路中设置有电子开关，该电子开关的控制端与控制电路内处理器的输出端电连接；处理器在检测到点烟信号时，可控制该电子开关闭合使电池组件通过负载电路向雾化器提供电能；处理器还可控制该电子开关打开，使电池组件停止向雾化器提供电能。

其中，点烟信号可以为与处理器电连接的开关键被操作时产生的操作信号，点烟信号还可以为与处理器相连接的气流传感器检测到的气流信号，本实施例对点烟信号不做具体限定。

可选的，雾化器包括用于存储烟液的储液腔以及用于加热烟液的雾化组件，电池组件通过负载电路与雾化组件电性连接。可选的，电子烟的上端还设置有烟嘴，烟嘴与雾化腔连通，电子烟用户可通过烟嘴进行抽吸。

在本实用新型实施例中。电池组件的类型可以为锂电池、铅酸蓄电池、铁镍蓄电池、金属氧化物蓄电池、锌银蓄电池、锌镍蓄电池等等能提供电能的可充电电池。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

设计图

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