瑞納捷半導體兩觸點加密煙彈方案原理

傳統(tǒng)的電子煙煙彈在結(jié)構(gòu)設計上只有兩個觸點與煙桿連接，煙桿主板電路通過這兩個觸點向煙彈的發(fā)熱絲提供驅(qū)動電流來加熱煙油達到霧化的效果。為了阻止盜版煙彈對品牌商和用戶的利益損害，在煙彈中增加可識別的加密芯片成為品牌商家們的共識，但問題是如何在小巧精密的煙彈中增加電路板和讀出接口？能否既不改變煙彈外觀、又不影響霧化室和氣流通道的正常工作是所有工程師追求的設計訴求！

瑞納捷半導體推出的RJGT101D6加密芯片是通過1-Wire總線提供能電能和數(shù)據(jù)的單總線芯片，主機系統(tǒng)只需要連接RSD（單總線）和GND（地）即可與RJGT101D6進行雙向交互認證。這就意味著利用現(xiàn)有煙彈的兩個觸點連接RJGT101D6，實現(xiàn)與煙桿主機的數(shù)據(jù)通信和電能傳輸，不增加觸點不改變煙彈外觀的愿望是有可能實現(xiàn)的！經(jīng)過瑞納捷工程師們的多方論證和反復試驗，最終拿出了一個低成本的可行解決方案，經(jīng)實測該方案有如下特點：

1. 無需改變傳統(tǒng)的兩觸點的煙彈外觀（不增加觸點、不改變氣道）。

2. 無需機械防呆，煙桿主機可自動識別煙彈正插、反插。

3. 煙桿主機與煙彈加密芯片可雙向數(shù)據(jù)交互和雙向身份認證。

4. 煙彈霧化器發(fā)熱絲的工作和加密芯片的工作互不影響。

5. 方案成本低，煙桿主機只需7個普通MOS管，煙彈內(nèi)只需1個普通MOS管。

圖1 煙彈正插電路原型

本方案煙彈正插電路原型如圖1所示。因為煙彈中的發(fā)熱絲沒有極性，而加密芯片RJGT101D6是有極性的，煙桿側(cè)要解決的核心問題就是煙彈極性的檢測和供電方向的切換，本方案利用NMOS管和PMOS管組成的開關電路來切換煙彈的供電方向?qū)崿F(xiàn)煙彈正、反插都能工作。

另一方面，煙彈內(nèi)部的發(fā)熱絲和加密芯片RJGT101D6只能用串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接，如何才能使它們不相互影響對方的工作是煙彈電路設計的難點。

本方案采用RJGT101D6與發(fā)熱絲串聯(lián)的方式，因為加密芯片RJGT101D6必須施加正向電壓（RSD腳接高電平，GND腳接低電平）才能工作和通信，我們在RJGT101D6的RSD腳和GND腳間并聯(lián)1顆單向?qū)ǖ腜MOS管（類似二極管的作用），這顆PMOS管起到了RJGT101D6反向旁路的作用。

圖2 正向供電回路

如圖2所示，當煙桿主機提供正向電壓給煙彈時，加密芯片和發(fā)熱絲都可以工作。但加密芯片RJGT101D6工作電流非常小（小于1mA），所以煙桿正向供電時，雖然有1mA的電流通過發(fā)熱絲，但它幾乎不發(fā)熱，不會引起霧化動作。從圖2的正向供電回路可以看出，RJGT101的是由2.2K上拉電阻通過MOS1供電的，最終通過MOS4回到電源地。

如圖3所示，當煙桿主機提供反向電壓給煙彈時，RJGT101D6被PMOS管旁路，只有發(fā)熱絲能工作。而發(fā)熱絲工作時需要斷開MOS1閉合MOS2，斷開MOS4閉合MOS3，電池通過MOS5輸出最大功率來驅(qū)動發(fā)熱絲發(fā)熱。

圖3 反向供電回路

我們再分析一下煙彈反插時煙桿電路如何工作，從圖4可以看出，只需要斷開MOS1閉合MOS2，閉合MOS3斷開MOS4即可為RJGT101提供正向工作電壓。而發(fā)熱絲工作時需要斷開MOS2閉合MOS1，斷開MOS3閉合MOS4，電池通過MO6為發(fā)熱絲提供大功率驅(qū)動電流，然后通過MOS4回流到地。

圖4 煙彈反插電路原型

本文分析了瑞納捷半導體兩觸點加密煙彈方案的基本原型及其原理，方案的開關電路采用低成本的MOS管搭建，具體如何選擇MOS管和搭建電路、MCU是如何與RJGT101D6的做數(shù)據(jù)交互的，敬請關注下期分享。