電子煙分析報(bào)告

1、HOLTEK內(nèi)容大綱產(chǎn)品簡介工作原理硬體方塊電路分析充電器分析HOLTEK MCU方案可行性分析市場狀況與風(fēng)險(xiǎn)HOLTEK產(chǎn)品簡介電子煙是一種新型電子產(chǎn)品, 有著與香煙一樣的外觀和味道, 也和香煙一樣能吸出煙的味道和感覺來! 電子煙主要是由氣流感測器、控制電路、較大功率積體電路、霧化裝置、鋰離子電池等元件組成. 電子煙是煙類替代型產(chǎn)品，最先由中國如煙集團(tuán)研發(fā)，電子煙不燃燒、不含焦油、不含普通煙含有的導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)與心血管系統(tǒng)疾病的460多種化學(xué)物質(zhì)，去除了大部分普通煙中的致癌物質(zhì) ，消滅了二手煙對周圍人群的危害，但多數(shù)仍然含有尼古丁。電子煙宣傳可輔助戒煙，通過由高到低調(diào)配霧化裝置內(nèi)煙堿量的濃度，

2、可達(dá)到逐步戒煙的目的。HOLTEK雪茄型電子煙 與普通香煙外形相似。煙體形狀、顔色多樣。每套價(jià)格數(shù)百元至數(shù)千元不等。煙斗型電子煙 屬於高檔品種，煙斗材質(zhì)多樣，顔色各異，價(jià)格昂貴，每套數(shù)千元至數(shù)萬元不等。在煙堿油中添加產(chǎn)生不同氣味的原料可細(xì)分爲(wèi)多種類型，比如水果味、薄荷味、巧克力味等。電子煙種類產(chǎn)品簡介(續(xù))HOLTEK電子煙主要品牌: 大陸地區(qū)：如煙，爵士煙，天下無煙。 電子煙為“如煙”集團(tuán)首創(chuàng)。電子煙生産的基地: 主要位於珠三角地區(qū)，採貼牌或自創(chuàng)品牌生産各類電子煙產(chǎn)品。主要品牌產(chǎn)品簡介(續(xù))HOLTEK電子煙主要由氣流感測器、控制電路、霧化頭、LED、內(nèi)置鋰離子電池組成， 吸煙時(shí)MCU感測到

3、氣流流動(dòng)，控制加熱霧化頭使發(fā)出模擬煙霧, 沒有氣流流過煙體內(nèi)部時(shí)MCU進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。電子煙的架構(gòu)： * 入氣口位於煙身煙嘴接口處工作原理HOLTEK霧化頭內(nèi)預(yù)裝有不同濃度的煙堿液，其霧化方式: 1.較高級的霧化方法: 經(jīng)超微霧化泵加壓后進(jìn)入霧化室，在由高頻超聲波的震動(dòng)場內(nèi)霧化成0.5-1.5um左右的霧滴，再由吸入的氣流分散成氣溶膠的形式，形成模擬煙氣的氣霧，臨界霧化條是用加熱的方式使液體表面張力減低至最易霧化的程度，模擬煙霧的同時(shí)也模擬了普通煙氣的溫度（50-60攝氏度）。 2.最簡單而經(jīng)濟(jì)的是用細(xì)銅絲纏繞在一個(gè)圓柱形的耐熱材料上，加熱銅絲使浸潤在耐熱材料上的煙堿液產(chǎn)生煙氣，樣品即採用此種方

4、式。霧化方式工作原理(續(xù))HOLTEK樣品霧化頭外觀如下：外殼為不銹鋼材料包裹，鍍銅部分為與煙身的螺絲接口，中心為氣孔，邊沿也有氣孔。氣流可從接口邊緣部分進(jìn)入煙體，從而促使煙體內(nèi)部有氣流流動(dòng)。邊沿的氣孔也可噴發(fā)出煙霧。內(nèi)部為一細(xì)銅絲纏繞在一圓柱狀黑色材料上，內(nèi)阻約3歐姆加熱絲。接口外面與VSS相接，中心接主控芯片的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。霧化頭工作原理(續(xù))HOLTEK説明：1.鋰粒子電池電壓3.3V4.2V；2.氣流感測可採用咪頭或吸附式機(jī)械開關(guān)；3.LED指示吸煙時(shí)煙頭的紅光；4.霧化頭內(nèi)含煙油，用MOS驅(qū)動(dòng),發(fā)出模擬煙霧。硬體方塊圖HOLTEK電子煙電路(一)圖圖(一一): 咪頭開關(guān)式咪頭開關(guān)式HOL

5、TEK電子煙電路(二)圖圖(二二)機(jī)械開關(guān)式機(jī)械開關(guān)式HOLTEK芯片腳位功能說明: Pin1 & Pin8 : VDD & VSS Pin2 & Pin5: 為驅(qū)動(dòng)PMOS & LED輸出pin Pin3 & Pin4: 電池電壓輸入偵測pin & 氣流感測器輸入偵測pin Pin6: 2.5V參考電源輸入pin, 做為AD轉(zhuǎn)換參考電源. Pin7: 輸出pin,驅(qū)動(dòng)TL431，工作時(shí)輸出high，待機(jī)為lowMCU型號(hào)可能為中穎SH69P862X 或PIC12F615.依據(jù)腳位分析，主控MCU接近PIC 的12F615,華榮匯提供資料，有客戶

6、採用中穎SH69P862X、作爲(wèi)控制芯片。電路分析HOLTEK咪頭氣流傳感器式動(dòng)作說明(圖一): 當(dāng)有氣流(吸氣或呼氣)透過煙嘴接口部分進(jìn)入煙體，會(huì)迫使煙體內(nèi)氣流流動(dòng)，氣流穿過咪頭，咪頭即產(chǎn)生模擬信號(hào)輸出，在VDD=3.6V時(shí)咪頭可產(chǎn)生幅度最大為2.8V的脈衝電壓輸出給MCU的 pin4 ，沒有氣流時(shí)為低電平。當(dāng)咪頭電壓輸出持續(xù)超過約1.2V時(shí), MCU pin4視爲(wèi)檢測到有效信號(hào)並喚醒MCU，pin5即輸出約250Hz佔(zhàn)空比變化的PWM信號(hào)點(diǎn)亮LED，pin2輸出約150Hz ， 3/4Duty的信號(hào)驅(qū)動(dòng)PMOS，當(dāng)氣流減弱或消失， pin2 輸出high截止PMOS， pin3 電平為lo

7、w。電路分析(續(xù))HOLTEK機(jī)械開關(guān)氣流傳感器式動(dòng)作說明(圖二):當(dāng)煙嘴有吸氣的動(dòng)作時(shí)機(jī)械開關(guān)閉合， MCU的 pin4 將有高電平(約為VDD)，吹氣或沒有氣流時(shí)MCU的 pin 4為低電平。當(dāng) pin4為高電平，MCU被喚醒， pin2 輸出low導(dǎo)通PMOS，同時(shí) pin5 輸出約250Hz佔(zhàn)空比變化的PWM信號(hào)點(diǎn)亮LED，當(dāng)氣流減弱或消失， pin2 輸出high截止PMOS， pin3電平為low。 * 機(jī)械開關(guān)式對氣流強(qiáng)度有要求，且使用壽命較短，故目前不如咪頭應(yīng)用廣泛， 但咪頭式對氣流很敏感，容易誤判，軟件上需要做處理。電路分析(續(xù))HOLTEK電路分析(續(xù))耗電保護(hù)和電池電壓檢

8、測功能:紅色LED顯示模擬普通香煙煙頭燃燒過程，當(dāng)吸氣時(shí)LED隨氣流開啟逐漸變亮進(jìn)而持續(xù)點(diǎn)亮，當(dāng)氣流變?nèi)趸蛳Ф饾u熄滅，但當(dāng)吸氣或者吹氣時(shí)間過長(超過5秒)，LED在長亮約5秒后即閃爍，同時(shí)關(guān)閉PMOS， LED每隔約250ms點(diǎn)亮250ms熄滅，閃爍五次后即回到待機(jī)模式。亦即加熱持續(xù)時(shí)間限制不超過5sec.當(dāng)電池電壓低於3.3V，感測到氣流後僅閃爍LED 8次，不導(dǎo)通PMOS驅(qū)動(dòng)霧化頭。HOLTEK電池電壓檢測(一):MCU具備有檢測電池電壓的能力，借助TL431的電壓搭配ADC來完成。比如客戶採用的SH69P862方案中，ADC參考電壓既可以接到VDD，也可以接到外部VREF引腳：設(shè)置A

9、DC參考電壓為VDD，採樣AN1、也就是TL431的2.5V電壓，即可判定VDD出電壓。電路分析(續(xù))HOLTEK電路分析(續(xù))電池電壓檢測(二):PIC12F615的ADC參考電壓也是類似架構(gòu)，同樣可以檢測VDD電壓，也就是電池電壓。HOLTEKTL431產(chǎn)生2.5V的穩(wěn)定電壓，基本可提供以下用途：1.提供ADC參考電壓，用AD採樣的方法檢測氣流傳感器的信號(hào)，MCU也可通過此檢測電池是否欠壓。2.也可提供MCU內(nèi)部比較器參考電壓，用於檢測氣流傳感器信號(hào)或檢測電池電壓。如果控制器用ADC採樣感測氣流傳感器的信號(hào)，咪頭的輸出信號(hào)一般比較小，但也有內(nèi)置信號(hào)放大的咪頭型號(hào)，故ADC需要多大的分辨率需

10、要根據(jù)所選用的咪頭來確定。樣品待機(jī)時(shí)TL431也進(jìn)入待機(jī)模式，沒有輸出2.5V參考電壓，只有在檢測到氣流時(shí)才被驅(qū)動(dòng)輸出2.5V穩(wěn)定電壓。TL431作用分析電路分析(續(xù))HOLTEKMOSFET(SI2301DS-T1)有兩個(gè)作用： 1.用於產(chǎn)生鋰粒子電池充電的通路，當(dāng)MCU檢測到電池欠壓，即不再驅(qū)動(dòng)霧化頭工作，充電時(shí)MCU應(yīng)仍處於工作狀態(tài)，導(dǎo)通PMOS管以使充電器正極與電池正極相接。 2.提供霧化頭驅(qū)動(dòng)電流，待機(jī)時(shí)，pin2輸出高，PMOS不導(dǎo)通，當(dāng)感測到有氣流時(shí)，pin2輸出低或PWM信號(hào)，PMOS導(dǎo)通，由電池直接提供霧化頭工作電流。* 樣品在VDD為1.8V時(shí)仍能動(dòng)作點(diǎn)亮LED。但MCU約

11、在3.3V以下就不再提供霧化頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)。MOSFET作用分析電路分析(續(xù))HOLTEK受限於體積，鋰離子電池一般為100mAh至數(shù)百mAh。由於吸煙習(xí)慣不同，充飽電電池的可使用時(shí)間較難準(zhǔn)確估計(jì)，樣品標(biāo)示約可支持200口有煙吸食。電路功耗(VDD=3.6V): 整個(gè)電路待機(jī)功耗約40uA，其中 . 霧化頭耗電23uA， . 氣流傳感器耗電約36uA， . MCU及其他器件功耗小於2uA， . 霧化頭工作功耗咪頭式樣品最大約650mA，開關(guān)式樣品最大達(dá)930mA， . 氣流傳感器工作功耗約150uA， . LED點(diǎn)亮?xí)r功耗約25mA。工作電流分析電路分析(續(xù))HOLTEK鋰離子電池充電器每套產(chǎn)品都

12、配置有電池充電器，不同產(chǎn)品所使用的電池容量不同，所配置的充電器也不盡相同，一般輸出電壓為4.2V，輸出電流為100mA200mA。充電器多數(shù)具備USB接口，可直接連接在PC上充電(此時(shí)PC不會(huì)顯示檢測到新硬體)。開始充電後充電器紅色指示燈亮，電池充滿電后指示燈變綠。樣品充電器採用開關(guān)電源將AC電源轉(zhuǎn)換為直流,另有USB接口可利用PC或車載DC接口提供直流充電電源，充電過程沒有MCU控制，由DC to DC芯片MC34063A輸出4.2V、約100多mA的充電電流，再搭配LM358偵測充電電流。HOLTEK鋰離子電池充電電路HOLTEK鋰離子電池充電電路(續(xù))HOLTEK鋰粒子電池充電分析充電時(shí)

13、霧化頭與煙體部分已分開，煙體接上充電器,MCU除了可通過TL431+ADC或LVD等方式檢測到自身電池欠壓，也通過檢測 pin3 電壓判斷是否有充電電壓，從而作充電準(zhǔn)備。當(dāng)接上充電器后，MCU不再偵測氣流，進(jìn)入充電程序，導(dǎo)通PMOS管開啓充電通路，開啓2秒后關(guān)閉8ms進(jìn)行相關(guān)的保護(hù)偵測，此時(shí)開啓TL431，從而可以檢測電池電壓是否已充滿，還可以偵測充電電壓是否正常等。充電採用定電壓的方式充電，電流從100多mA逐漸下降，當(dāng)電流下降到26mA左右時(shí)，充電器指示燈變綠指示充電完畢。如不斷開充電，則MCU仍繼續(xù)開啓PMOS 2秒關(guān)閉8ms的動(dòng)作，也就是繼續(xù)對電池進(jìn)行充電。使用手冊有説明當(dāng)充電完畢后需

14、要斷開充電器，因此説明此樣品主芯片充電控制尚不具備過充保護(hù)功能，有待改善。 HOLTEK結(jié)構(gòu)分析電子煙體積小，故而對各器件的大小要求嚴(yán)格，某型號(hào)電子煙結(jié)構(gòu)如下圖示：該樣品與普通香大小近似，煙體分爲(wèi)兩部分，LED、PCB和電池都裝在身長約54.9mm的煙身，霧化頭裝在長約30.5mm的煙嘴部分。樣品煙體外直徑約為8.1mm，PCB分兩部分，主控部分為橢圓形PCB，長軴直徑約7.26mm，短軴直徑約6.7mm，LED部分為直徑5.1mm的圓形PCB，只裝有一個(gè)LED和限流電阻。樣品主控MCU封裝為4.9mm*3.14mm。煙體尾部由透光的膠狀物封閉在LED外面，煙身與煙嘴的接口採用銅插件螺絲釦相接

15、，並可旋轉(zhuǎn)斷開。HOLTEKMCU競爭廠牌型號(hào) 中穎SH69P682：腳位圖PIC12F615：腳位圖兩款芯片幾乎相同,樣品腳位與PIC12F615相當(dāng)接近HOLTEKHOLTEK MCU 方案方案1.採用採用HT46R01C， PA7選擇為選擇為I/O，使用內(nèi)部使用內(nèi)部reset。2.MIC可以更換成機(jī)械式吸附開關(guān)?？梢愿鼡Q成機(jī)械式吸附開關(guān)。HT46R01C電子煙電路HOLTEKHOLTEK MCU 方案方案分析分析主控器所要完成的動(dòng)作簡單，MCU需要資源較少，以HT46R01C為母體考量分析：ADC解析度： HT46R01C內(nèi)嵌8 bit ADC，此時(shí)如採用機(jī)械開關(guān)式氣流感測器，可不採用A

16、DC，直接判斷高低電位即可；如採用咪頭感測氣流，以樣品中的咪頭輸出(約0.7VDD的幅度)來分析，8 bit ADC亦夠用(3V可識(shí)別12mv)，判斷高低電位也可識(shí)別。電池電壓檢測： 通過TL431搭配ADC檢測電池電壓。MCU功耗： MCU功耗非主要耗電器件，可不考慮。HOLTEKHOLTEK MCU 方案分析方案分析(續(xù)續(xù))霧化器驅(qū)動(dòng): 霧化器瞬時(shí)工作電流需要數(shù)百mA，霧化頭內(nèi)阻約3歐姆; 驅(qū)動(dòng)霧化器時(shí),需注意電池電壓可能從3.6V拉低的問題。 a.咪頭式驅(qū)動(dòng)PMOS管信號(hào)為固定3/4Duty的低頻 PWM信號(hào)(150Hz左右)，可以軟體模擬完成PWM動(dòng)作。 b,開關(guān)式樣品驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平

17、。LED驅(qū)動(dòng)：驅(qū)動(dòng)電流2mA5mA,採用PWM Duty可調(diào)點(diǎn)亮,頻率約250Hz, 軟體可以完成PWM動(dòng)作。封裝尺寸：採用8 pin 極小封裝。HOLTEKHOLTEK MCU 方案分析方案分析(續(xù)續(xù))注意事項(xiàng)：咪頭式或開關(guān)式對MCU的喚醒: MCU Wake up藉由氣流傳感器的信號(hào)，咪頭式為一串幅度隨氣流強(qiáng)度變化的信號(hào)，開關(guān)式為low to high或 high to low的信號(hào)，可採用INT pin或PA口下降沿喚醒。低電壓問題: a、正常工作模式下，需開啓LVR功能進(jìn)行防護(hù) b、待機(jī)模式下，可定時(shí)wake up MCU檢測電池電壓作相應(yīng)的處理。HOLTEKHOLTEK MCU 方案分析方案分析(續(xù)續(xù))主要周邊零件商情：P-MOSFET: SI2301DS-T1(SOT23):價(jià)格約0.220.25RMBTL431A: 價(jià)格約 0.15RMB 主要廠家: Motorola、 ST 、 Texas 、 Fairchild Calogic 、 Mi