電子煙雖然體積小巧，卻是安全要求極高的大功率產(chǎn)品。以市面上常見的可更換煙彈的扁煙為例，雖然相對于APV、POD等傳統(tǒng)產(chǎn)品功率大幅下降，但仍不可小視。

假定其選用1Ω的霧化器，導(dǎo)通電流峰值會超過4A。而且從趨勢來看，部分扁煙產(chǎn)品已經(jīng)開始使用0.7Ω甚至更低阻抗的霧化器，工作電流更是大幅提升。

為了支持如此高的工作電流，電子煙通常選用高倍率的動力電池， 這類電池的內(nèi)阻相當(dāng)小，一旦短路，電流會高達(dá)10A甚至幾十安培，輕則燒毀MOS，重則可能會引發(fā)電池爆炸、火災(zāi)安全事故。對于隨身攜帶使用的電子煙來說，哪怕是萬分之一的概率，也是無法接受的。

但在電子煙的使用過程中，卻無法完全避免短路的發(fā)生。譬如：遇到劣質(zhì)的煙彈、使用過程中的擦碰、不小心用金屬接觸等。所以，快速可靠的短路保護(hù)功能是電子煙產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)。

圖為可怕的電子煙爆炸后

目前電子煙特別是扁煙的產(chǎn)品設(shè)計中，通常利用MCU的LVR（LVD、BOR）特性來實現(xiàn)短路保護(hù)。（圖1）

圖1：常見電子煙電路

這種方式是否可靠呢？我們來分析一下。LVR原理是：發(fā)生短路時，電池電壓拉到低于LVR電壓，MCU復(fù)位，PWM停止輸出，保護(hù)生效。

圖2：LVR保護(hù)原理

仔細(xì)閱讀MCU的數(shù)據(jù)手冊，我們會發(fā)現(xiàn)有這樣的問題。從發(fā)生短路到MCU復(fù)位生效，會有Delay1+Delay2的延時。

——Delay1：VDD跌落到LVR電壓的時間，與MOSFET的內(nèi)阻大小和電池的參數(shù)有關(guān)。

——Delay2：為了避免LVR復(fù)位過敏感，MCU內(nèi)部的LVR一般都會設(shè)計100μS以上的延遲。

但實際測試時，發(fā)現(xiàn)比預(yù)想的保護(hù)時間更長，達(dá)到了928μS，如下圖。而且測試發(fā)現(xiàn)，電池電壓越高，保護(hù)時間越長；電池內(nèi)阻越小，保護(hù)時間越長。

藍(lán)色：VDD 綠色：PWM輸出

圖3：LVR短路保護(hù)實測波形

這導(dǎo)致LVR短路保護(hù)存在失效的風(fēng)險，以目前常用的電子煙MOS為例：電流10A，壓差3V時的安全工作時間也就1mS左右，上面的測試結(jié)果已經(jīng)到了安全工作區(qū)的極限，非常危險。為了保障安全，設(shè)計者往往需要更換更高規(guī)格的MOSFET，甚至增加專用的電池保護(hù)芯片，大幅提高了系統(tǒng)成本。

圖4：電子煙MOSFET安全工作區(qū)

更為嚴(yán)重的是，在不完全短路的情況（譬如：劣質(zhì)煙彈未完全短路但阻抗偏低，MOSFET內(nèi)阻偏大等），導(dǎo)致VCC無法降低到LVR電壓，保護(hù)功能會失效。

為了解決上述痛點，提高電子煙的安全性，CSU32M10突破常規(guī)，集成了專利技術(shù)的硬件短路保護(hù)功能，無需增加任何外圍器件，即可實現(xiàn)快速、可靠的短路保護(hù)功能（圖5）。

圖5：CSU32M10短路保護(hù)原理

前述設(shè)計中，用同樣規(guī)格的外圍器件，把MCU改為CSU32M10再進(jìn)行測試，實測的波形見下圖6。可以看到，從電流達(dá)到保護(hù)閾值、經(jīng)過內(nèi)部濾波、到短路保護(hù)生效，間隔只有5μS，相比傳統(tǒng)的LVR的保護(hù)方式，提高了100倍以上；即使是不完全短路的情況下，也不影響短路保護(hù)的可靠性。而且CSU32M10還可以設(shè)定不同的保護(hù)閾值和濾波時間長度，開發(fā)者在器件選型、軟硬件設(shè)計時無需再為短路保護(hù)傷腦筋。

圖6：CSU32M10短路保護(hù)實測波形

CSU32M10是芯海科技為電子煙應(yīng)用設(shè)計的MCU，帶12-bit高性能ADC和芯海專利技術(shù)的高精度低溫漂基準(zhǔn)電壓，集成了硬件短路保護(hù)和霧化器阻抗測量功能，支持免拆電池更新固件，適用于中小功率電子煙產(chǎn)品。

芯海科技成立于2003年，作為國內(nèi)首家推出電子煙專用MCU的芯片原廠，芯海科技已開發(fā)出了8、32位的電子煙MCU。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的8位RISC 架構(gòu)MCU，集成度高、性價比高、安全可靠、品質(zhì)穩(wěn)定，已經(jīng)被電子煙的大中型板卡廠和品牌批量使用。芯海32位高性能MCU可靠性高、測量精準(zhǔn)、封裝體積小，是大功率電子煙及加熱不燃燒（烤煙）煙具的首選。