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電子煙功率電感全家福

2020/12/21 15:06:03 人評論

引言電子煙區別于傳統燃吸方式的卷煙,具備無需燃燒、提供尼古丁但基本無焦油的特點。其并不能幫助戒煙,只是傳統香煙的一種替代品。根據出煙方式劃分,電子煙可以劃分為蒸汽式電子煙和加熱不燃燒電子煙,其中,蒸汽式電子煙主要通過霧化手段將尼古丁變為蒸汽讓用戶吸食,…

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引言


電子煙區別于傳統燃吸方式的卷煙,具備無需燃燒、提供尼古丁但基本無焦油的特點。其并不能幫助戒煙,只是傳統香煙的一種替代品。根據出煙方式劃分,電子煙可以劃分為蒸汽式電子煙和加熱不燃燒電子煙,其中,蒸汽式電子煙主要通過霧化手段將尼古丁變為蒸汽讓用戶吸食,加熱不燃燒電子煙則通過對煙絲進行加熱的手段,揮發出煙氣以滿足吸煙者需求。從使用次數上,電子煙有一次性不可充電的,其續航是一次性電池。也有更換煙彈,每個煙彈內有少部分煙油,抽完就更換煙彈的,煙彈有不同的口味,其續航一般是200-600mah的可充電鋰電池。也有只更換煙油,一般都在大煙上以這種方式,大煙的功率大,吐煙量也較大,所以使用煙油量較大,故只更換煙油較為合理,其功率較大,所以配備的是上千毫安時的可充電鋰電池組。


市場需求


目前不同國家對于電子煙行業的管制力度不盡相同。美國對于電子煙的管控力度較為溫和,盡管美國已有七個州禁售電子煙,但總體而言管控領域主要局限在青少年的電子煙消費,相比于其他國家而言限制較少,因此前期較寬松的監管力度是電子煙能夠在美國擁有更龐大消費群體的一個原因。從2019年短暫繁榮到2020年初的市場有所下滑,政策導向的轉變必然加速對小品牌的淘汰清退,將促使電子煙行業向龍頭企業匯攏,加強品質管控以響應相關政策的變動。加上電子煙作為新型煙草對于財政稅收而言意義重大,電子煙整體市場需求,空間依然巨大。

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典型應用


電子煙在加熱霧化器時輸出功率非常大,為了保證續航,需要較大容量的電池作為系統電壓,在電池沒電的情況下,為了更快的將電池充滿,則需要較大功率的充電芯片,所以則需要開關型快充芯片,其具有較高的充電效率。最為常見的是雙節鋰電池串聯電池組,充電口為了兼容5V USB接口,單節鋰電池的滿電電壓是4.2V左右,兩節串聯則是8.4V,則需要用到升壓快充芯片。功率相對小一些的也有單節鋰電池,或兩節鋰電池并聯,USB口5V輸入,則需要降壓式開關充電芯片。比較早期的產品,也有少部分3.5mm直徑口的充電接口,適配器基本為9V或者12V,則需要用到高壓降壓式快充芯片。


如下圖,這些各種快充芯片,都需要用到大電流功率繞線電感,為其在開關模式下進行儲能作用,尤其像升壓式快充芯片,其電感在升壓電路的輸入端,P/U=I,輸入端的電流非常大,為了兼顧體積,相對不用那么追求紋波,所以輸入端的紋波電流也較大,需要選擇支持較大飽和電流的功率電感,SCCB系列的一體成型功率電感是最為適合的選擇,其具有極高的功率密度,同樣體積可以支持更大的飽和電流Isat,等效阻抗小,提升整體電路的充電效率,降低充電狀態時的發熱量。SCCB系列感值從0.1uh到100uh,尺寸從3*3mm到17*17mm都有,系列齊全,方便選擇。

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說到雙節鋰電池,需要雙節鋰電池的地方很多,如POS機,智能音箱,航模等等,但電子煙中的雙節鋰電池,有特殊的應用,需要對其加入鋰電池充電均衡管理,使得兩顆鋰電池同步進行充電,因為兩顆串聯狀態,充電電流一致,但充電電壓無法獲取,則無法保證某一顆(相對內阻較小的那顆)是否會過充,在均衡電路需要功率電感來對其進行續流儲能,同樣是充電功率回路,推薦SCCB系列,電路結構如下所示。

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蒸汽式中型大型電子煙,大多都配有顯示屏,可顯示一些信息給到用戶,比如電量狀態,溫度狀態,瓦數等,而這個屏顯單位需要較高的電感供電,大多OLED屏為恒壓供電,同時此路電源亦可給MOS Driver內部Vgate端供電,使MOS管達到深度導通狀態,使其工作狀態達到最佳(具體MOS Driver電路會在以下進行簡述)。升壓驅動負載電流相對不算太大,由此,可以考慮相對性價比較高的SWAI系列,SWAI系列是大電流磁膠功率繞線電感,工藝成熟,生產效率高,相對功率密度差于SCCB系列,但此處電流需要相對較小,可以考慮這樣的選擇,電路結構如下所示。

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接下來說到重點了,即電子煙電路當中的核心中的核心,輸出超大功率的霧化器驅動電路,就是因為功率太大,所以MOS管也要外置,MOS的門極由專門的MOS Driver驅動,組合成開關式電源轉換電路,由于輸出電流極大,為兼顧大電流,也要考慮體積限制,而且電子煙現在的外觀也是越來越漂亮,個別薄型外觀則對整機元器件的高度有很高的要求,這個位置的功率電感選型,則是我們全家福中的老大哥SCCB系列擔當。個別結構特殊的產品,還可以選擇立式貼片系列,SCPB系列。我們來看一下具體電路。

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最后我們也來聊聊在電子煙市場,有沒有一些差異化的功能,現在氛圍燈的應用是越來越多,比較典型的如車內氛圍燈,智能家居氛圍燈,藍牙音箱氛圍燈,那么在電子煙上,同樣可以引入這個概念,隨著功率變化,氛圍燈可以實現呼吸效果,或者變色效果等,LED驅動與MCU進行PWM或其他控制方式來實現亮度變化,這是一個非常炫酷的功能。如果只是呼吸變化,相對電流較小,如果是實現呼吸加變色,需要選配RGB燈,則相對電流較大,其電源轉換電路,前端的儲能功率電感,可以選用SWAI系列,相對性價比較高,如果電流大到一定程度,又需要考慮體積小,則需要選用SCCB系列。

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功率電感全家福


就電子煙市場,主要應用到的是SCCB系列,SCPB系列和SWAI系列,三體整個功率電感系列的成員還有SWFI系列,SWSI系列,SZFC系列,SHIP系列等,每個角色都有自己的長處,也各自在不同的領域各顯神通,我們來一張三體功率電感全家福的合照吧:)

功率電感家族-快照.png功率電感家族-快照.png


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