从软件开发角度去看当前的市面上的电子烟

从事电子烟的软件开发已有一年，对电子烟也算有了一定的了解，下面从开发者的角度去介绍一下电子烟。

1.原理

传统意义上的电子烟都是通过电池供电，现在市面上的大部分使用的是18650系列的一节或者两节电池，一节电池满电状态在4.20V左右，两节则在8.40V左右，通过驱动负载（也就是雾化芯）输出而将烟油雾化最终出烟。这是一个很广范围的概述，里面的技术则是设计到对PCBAB板软硬件的设计，硬件提供整个硬件电路的工作原理，软件则是驱动硬件进行工作。整个工作过程主要是对MOS管开关进行通断处理，从而实现对雾化芯的功率输出的控制。

2.分类

当前在市面上的电子烟主要有EGO类型的杆烟，功率在50W到250W的大烟，扁烟，发热片状使用烟弹的烤烟，发热桶状使用真烟的烤烟等，这些也是本人开发过程中接触到的，不过也几乎涵盖了市面上的所有电子烟类型，如果还有其他类型我没有接触到的，还麻烦各位业界人士给予指点迷津。

(1)EGO类型的杆烟

这类电子烟应该是现在市面上使用最广的，功率大概在10W-30W之间，分为全功率输出和恒定功率输出的方式，雾化芯的阻值一般在0.5到1欧姆之间，下面介绍功率计算的方式，P=U*U/R,(P是功率，U是负载电压，R是负载的阻值)，负载电压是指点火输出之后在雾化芯两端的电压。因此一般可以根据这个公式计算出电子烟的功率大小，当然这只是针对全功率的输出方式的。

下面介绍全功率和恒定功率，全功率是按下点火之后，MOS管控制一直打开，从电池两端不停供电到雾化芯负载端，直到点火结束，MOS管一直都是开启的。恒定功率则是根据设定的一个PWM的占空比进行输出（非专业人士有兴趣的可以自己去了解PWM的相关内容，专业的人士应该不用说都知道这个），这样MOS管在点火输出的期间不是一直处于开启状态，假设设置的占空比是50%，则在点火期间有50%的时间MOS管是关闭的，50%的时间是开启的。在接同一个雾化芯的情况下，同电压情况下，全功率方式输出的功率都是比恒定功率情况下要高，但是全功率的方式在烟雾量在不同电压下会不均匀，恒功率的方式则烟雾量比较均匀。

这一类的电子烟在开发过程中一般都会严控成本，尤其是在当前各种物料都在不停涨价的情况下。一般这种类型的电子烟都是使用OTP类型的主控IC。

下面说一下重要的一些保护功能，电子烟是通过电池供电的，对电池的保护就是对电子烟最大的保护。主要涉及到短路保护，低电压保护，点火超时保护，空载保护。短路保护是由于在生产过程中可能存在线路焊接错误，雾化芯内部短路等情况，低电压保护则是防止电子在电压低的情况下还继续工作，一般设定的电压为点火前大于3.2或3.3V能点火，低则保护。点火超时是为了控制其持续输出时间过长对MOS和电池容易损坏，时间一般设定在8-10s，空载保护则是负载取出或者是没有接负载点火的情况下，这个保护功能不是每种杆烟都是有。

（2）大烟

大烟的技术难度则是最高的，因为软硬件复杂，同时不仅有功率控制还有温度控制，还能接不同类型的雾化芯，还可以通过按键调节功率和温度。大烟带载一般在>=0.1欧姆

这也是市面上价格较高的产品，大烟适用于一些电子烟发烧友，尤其是一些功率较高的大烟。一般功率在50-80带一个电池供电，150W以上的都需要两个电池，大烟的硬件设计都是需要升降压电路。

大烟的主控一般都是选用32位的MCU，需要升压驱动和LDO稳压，MOS驱动等IC，同时大烟的UI显示界面也比较丰富。

(3)扁烟

扁烟和EGO类型的杆烟基本上不会差距很大，但是他的抽烟方式不是通过按键触发点火，而是在内部有一个气流感应的IC，通过吸的动作将内部的气流往外吸出触发其点火输出。其他则和EGO类型的基本无差。

（4）发热片状使用烟弹的烤烟

发热片状的烤烟，通过使用万宝路这种类型的烟弹插入到发热片中去使其发热出烟，这也是对业内最有名的IQOS的一种参考，因此最重要的则是将发热片的温度控制在某一个合适的温度，这个温度能够使烟弹有最合适的口感同时能够不产生烟灰，从而滤除掉烟内的有害物质。

这一类电子烟一般需要考虑到吸烟时的口感，他的加热时间一般在3-4分钟，也就是在一段时间内需要将发热片上的温度从室温上升到目标温度（这段时间一般在5-10s左右），并且在之后的时间内能恒定在目标温度的上下范围。

这一类电子烟一般使用一节电池，功率也是偏低，在开发层面上一般都是通过调整PWM的占空比来实现对温度的控制，在我做过的项目中和参考别人的样机中，都没有用到直接去测量温度的方法，这也是出于对成本的考虑。而是转成通过测量负载的阻值来确定温度范围，因为发热片发热速度快，同时内部阻值上升的也快，从而推演出温度上升的规律。对于这一块，市场上可以参考深圳凯明瑞公司的这一类型的电子烟，以及华礼门新出的类似IQOS的那一款。

（5）发热桶烤烟

这类烤烟使用的是市面上的真烟，将真烟塞入到发热桶中进行烘烤出烟，根据市面上卖的较好的一些产品，他们都是将温度控制在350℃左右，认为这个温度是最适合的温度，针对这一类的烤烟，在硬件设计的过程中需要考虑到是否要使用到升压电路，因此整体的开发难度会比使用烟弹的会稍微复杂一些。对于这类的电子烟可以去看看爱优士的产品。

本博文只是简单介绍一下现在市面上大致的一些电子烟的情况，技术层面也只是一笔带过，也算是抛砖引玉，实际开发过程中要考虑的问题绝不是这样就能出产品，当然电子烟到现在发展了这么久了，技术层面已经不是什么难题了，而越来越多的厂家则是将侧重点放在了产品外观设计这一块，毕竟用户体验才是产品设计中的核心。