电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉,原理是电流通过发热丝加热烟液发生汽化，产生蒸汽，而多功能电子烟是在电子烟的基础上增加了无线翻页和USB通信功能，另外，对于电子烟的PCBA安装在内部，需要PCB面积和PCBA体积小，系统要求主控MCU具有全速 USB 2.0 兼容设备控制器以及尽可能小的封装。

你的香烟，我的石油，注定我们不能相爱。我们都知道吸烟有害健康，但我们都是一只脚踩在泥潭，无法自拔依旧渴望健康。在戒烟意识逐渐加强的年代，电子烟凭借高性能、高品质和高市场竞争力在各种香烟替代品中脱颖而出，带来巨大的经济效益，减少了二手烟给身边的人所带来的危害。

一、 系统设计

电子烟由主控芯片CSU8RP3125、电池、 按键、LED呼吸灯、雾化器组成(见下图)。

CSU8RP3125芯片是一个8位RISC架构、带12-bit ADC的高性能单片机。该款芯片内带64 Byte SRAM、1路数字比较器、外围配置简单，可在节约电路成本前提下满足多功能设计的需求。该款单片机拥有优秀的AD测量包含内部1.4V、2.0V、3.0V、4.0V、VDD、外部输入六种参考电压、1路PWM输出、比较器、与16MHz直接关联的定时/计数器和超低的功耗，适用于多个领域产品的开发。CSU8RP3125是CSU8RP3115的升级版本，提高了抗静电能力;普通IO作输入口不能直接接强驱动，限流50mA。

二、 详细设计

2.1 短路保护

●采用芯片本身的低电压复位功能来实现电子烟的短路保护，把芯片的LVR设定在2.4V,当负载端短路时，芯片的VDD脚瞬间被拉低到2.4V以下，芯片复位，NMOS。

●管的控制脚回到上电复位的状态，即为低电平切断NMOS来保护MOS管。

2.2 过充保护

由于电池直接连到芯片的VDD上，通过把芯片内部基准电压作为输入，用VDD来作参考，因为内部基准电压是固定的，所以只要VDD上的电压有变化时，采到的AD值也会有相应的变化，利用AD值来反算出电池端的电压，当芯片检测到电池电压高于4.2V时，让NMOS的控制脚输出低电平关断NMOS来切断充电端与电池之间的充电回路，防止电池过充。CSU8RP3215芯片采用内部基准，测量电池电压，除了省去了外部参考源， 同时也节省了分压电阻。

2.3 低电压报警

利用2.2小节同样的ADC检测方式来检测VDD电压(即电池电压)，当电池电压低于3.2V时，让NMOS管控制脚输出低电平来关掉NMOS并且通过控制PWM的输出来驱动LED呼吸灯来提醒用户电池电压过低。

2. 4 雾化过流保护

通过外部的AD通道来检测NMOS管到地的压降来换算出流过雾化器的电流，一旦检测到雾化电流过大时，芯片会把NMOS管的控制脚置低来关断NMOS管，防止雾化过流。CSU8RP3125的AD检测小信号精准，可电子烟产品的可靠性。

2.5 呼吸灯的控制

利用芯片本身的PWM输出功能，LED灯从灭到最亮的过程中，PWM周期固定的情况下，PWM从低电平开始，每3ms递增一个正宽频，一直到PWM输出为高电平。相反，LED从最亮到灭的过程中，PWM从高电平开始，每6ms递增一个负宽频，一直到PWM输出低电平为止，实现呼吸灯的控制。当电池电压欠压时，呼吸灯的渐变速度时间会变为正常工作的1/3,以此提醒用户需要及时充电。

目前，电子烟主要针对的是欧美市场，而本次设计选用的芯海CSU8RP3125芯片的ESD(芯片级)HBM模型为8KV,工作温度范围-40~85℃。经测试芯片高速PWM稳定，ADC采样效果好，温漂小，性能可靠。该型号芯片为MSOP-8封装，有利于PCB面积缩减，非常适合电子烟的开发。

【电子烟】

电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉。它是通过雾化等手段，将尼古丁等变成蒸汽后，让用户吸食的一种产品。世界卫生组织专门对电子烟进行了研究，并得出了明确的结论：电子烟有害公共健康，它更不是戒烟手段，必须加强对其进行管制，杜绝对青少年和非吸烟者产生危害。

结构组成

虽然电子烟有款式或者牌子，一般电子烟主要由盛放尼古丁溶液的烟管、蒸发装置和电池3部分组成。雾化器由电池杆供电，能够把烟弹内的液态尼古丁转变成雾气，从而让使用者在吸时有一种类似吸烟的感觉，实现“吞云吐雾”。它甚至可以根据个人喜好，向烟管内添加巧克力、薄荷等各种味道的香料。

烟杆

烟杆内部构造使用相同的基本组成部分：一个灯PCBA板，充电电池，各种电子电路。

大多数电子香烟是使用锂离子及二次电池电源元件。电池寿命则取决于电池类型和大小，使用的次数和操作环境。并且许多不同的电池充电器类型可供选择，例如插座直充、车充、USB接口的充电器。电池是电子香烟最大的组成部分。

有些电子香烟使用电子气流传感器启动该加热元件，一吸气就会使电池电路工作。而手动感应的需要用户按下一个按钮,然后吸烟。气动的使用方便，手动的电路相对来说比气动稳定，出烟量也比气动的好。随着硬件和软件的发展，有些厂商开始着手研发全自动机械制造电子烟，杜绝使用人工自己布线、焊接或电子，以达到更高的安全性和可靠性。

雾化器

一般来说烟弹就是吸嘴部分，而有些工厂应客户需求把雾化器和烟弹或者烟油一起粘合起来，做成一次性雾化器。这样做的好处就是可以极大提高电子烟的口味和烟雾量，同时质量更稳定了，因为雾化器是最容易坏的，传统电子烟都是一个单独的雾化器，没几天就坏了。由工厂专业人员注液，避免了自己注液过多或过少导致烟液倒流进嘴里或流到电池部分腐蚀电路的问题，存烟油量也比一般烟弹多，密封性能好，所以他的使用时间比其他烟弹都要久。

这种技术现只有极少数品牌拥有。雾化器的构造就是一个加热元器件，通过电池供电发热，使其旁边的烟油挥发，形成烟雾，从而让人吸的时候达到“吞云吐雾”的效果。

存在危害

一直以来，商家都以电子烟不含焦油、悬浮微粒等有害成分为卖点大肆推广，甚至在产品介绍中，打着“戒烟神器”“清肺”等旗号。殊不知，电子烟的安全性尚未得到充分的科学论证。迄今为止，国内外均没有系统的电子烟安全性评估资料，因此，目前还不能确定电子烟会给使用者的健康带来哪些潜在风险。

实验表明，人们在使用电子烟时，除尼古丁以外，还可能把其他多种未发现的有毒化合物吸入体内。与此同时，电子烟所产生的二手烟，同样可能危及健康。电子烟也会向室内释放可吸入的液体细颗粒物和超细颗粒物、尼古丁和致癌物质。由于电子烟不会产生烟雾，所以就更容易误导消费者，使其产生安全、健康的错误认知。

此外，美国针对全国青少年吸烟情况的调查显示，2013 年，全美有超过 26 万名青少年第一次尝试吸电子香烟，这一数字是 2011年的 3 倍多。在 2013 年尝过电子香烟的味道后，49.3%的青少年打算改吸传统香烟，而 2011 年仅有 21.5%尝过电子香烟的青少年有此打算。

部分电子烟尼古丁含量超高，危害可能大大高于普通香烟。虽然电子烟不含焦油，但其中的尼古丁并非无害，单纯吸入尼古丁，同样会产生健康风险。尼古丁本身不是一种致癌物质，但可以起到“肿瘤启动因子”的作用。而且，有足够充分的证据可以说明，胎儿和青少年接触尼古丁，会对大脑发育产生远期不良后果。

美国食品和药品管理局曾对市场上 19 款电子烟的成分进行测试，发现电子烟的吸烟装置含有致癌物质和其他对人体有毒的化学品。他们还分析了两种畅销电子烟的烟管成分，发现其中一份样品中含有二甘醇，大剂量摄入会损害肾脏，其他样品中则发现了亚硝胺等致癌物。法国国家消费研究员也指出，研究中调查的部分电子卷烟产品中尼古丁含量甚高，甚至可以杀死一名婴儿。不仅如此，由于电子烟装置的加温速度过快，在此过程中，还会产生一种叫丙烯醛的剧毒性分子。

2013 年，德国联邦健康教育中心主管伊丽莎白·波特博士对电子烟进行研究和分析后发现，电子烟含有大量丙二醇，该物质会对呼吸道造成刺激，进而引发一些急性症状。因此，她认为电子烟对人体健康的危害性可能比传统卷烟还要大。