本實用新型涉及基于MOS管的驅動控制電路和裝置；特別涉及基于NMOS管的驅動控制電路和裝置，尤其涉及電子煙發(fā)熱絲和電池共地連接時候的NMOS管驅動電路制電路和裝置。

背景技術：

現(xiàn)有技術中，用于戒煙或替代香煙的電子煙通常包括盛放尼古丁或替代溶液的煙管、用于將尼古丁或替代溶液霧化并加熱的霧化加熱裝置和用于為該裝置供電的電池。霧化加熱裝置能夠把煙管內的液態(tài)尼古丁或替代溶液轉變成霧氣并加熱到一定的溫度，從而讓使用者在吸入時有一種類似吸煙的感覺，實現(xiàn)“吞云吐霧”。

電子煙在實際應用中，通常使用的是多段金屬煙管，各段金屬煙管內分別設置相應的功能部件，通常有一段金屬煙管中設置有電池，該段管子上需要設置有用于電池充電輸入的USB接口；通常還會有一段金屬煙管中設置有霧化加熱裝置，該段管子內部設置有霧化加熱絲；而且由于電子煙本身體積小，兩段管子之間非常容易短路。出于安全和結構簡潔性的考慮，通常會將霧化加熱絲與充電輸入端口共地電連接，也就是霧化加熱絲與電池共地電連接。如果不共地電連接，不同段的金屬煙管之間必須加裝絕緣圈，并且在實際應用中要防止不同段金屬煙管的之間的電路短接，這樣不僅增加了部件、結構和裝配的復雜性，也增加了成本，使得運行的故障率增高，也影響使用者體驗。為避免上述問題，通常會采用如圖1所示的電路連接方式，即霧化加熱裝置中的用于驅動的功率管接電池正極，霧化加熱絲和電池共連接。由于所有的輸入輸出都是雙端口的，在地線共用后，只有剩下的非地端可以用來進行信號輸入、輸出控制，也就是通過電池的正極和霧化加熱絲的非接地端。

霧化加熱絲在電子煙中的驅動控制，通常用的是包括NMOS管和PMOS管在內的MOS管。由于PMOS管是當柵源電壓為負值時導通，所以對于這種電池和霧化加熱絲共地連接的情況非常適合。只要把PMOS管的源極和電池正極連接，把PMOS管的漏極與霧化加熱絲的非接地端電連接即可，當PMOS管的柵極相對于地是高電平時，PMOS管的漏極和源極之間斷開，即電池正極到霧化加熱絲的非接地端之間的被PMOS管關斷，當MOS管的柵極相對于地是低電平時，電池正極到霧化加熱絲的非接地端之間電流連通。這種PMOS管開關控制電路結構簡單，缺點是PMOS管的內阻較大，尤其是導通電阻相對同等價位的NMOS管要大，從而使電路的損耗尤其是導通時的損耗較大，并且PMOS管成本也較高。

如果直接采用NMOS管替換PMOS管，即NMOS管的漏極與電池正極連接，NMOS管的源極與霧化加熱絲的非接地端連接，在電路上電初始狀態(tài)時，NMOS管的源極是低電平的，此時，NMOS管的柵極只需要一個高電平，NMOS管即可以導通；但此時NMOS管的柵極是與電池的正極直接連接取電的，從而使NMOS管柵極的最大驅動電壓不會超過電池電壓，當NMOS管導通后，NMOS管的源極、漏極和柵極的電平都等于電池正極電平，這樣NMOS管的柵源電壓為零，NMOS管截止，工作不能繼續(xù)下去。

現(xiàn)有技術中用于電子煙控制的芯片主要有兩種類型：其中之一為升壓型，采用BOOST升壓電路，將電池電壓升高，通過調節(jié)反饋電阻比率，調節(jié)升壓電路的輸出電壓來控制輸出功率，優(yōu)點是輸出為穩(wěn)定平滑電壓，且隨電池電壓變化小，缺點是電路復雜，外部需要多個功率管、電感、電容，成本很高，并且升壓過程電流需要流過多個器件，功率損耗很大；其中之二為如圖1所示的直接驅動型，如圖1所示，由于通常發(fā)熱絲必須接地，所以大多采用PMOS功率管連接電池端作為開關管，開啟時直接為發(fā)熱絲供電，通過調節(jié)開關管的占空比來調節(jié)輸出功率。優(yōu)點是需要外部器件極少，僅需一個功率管，成本很低。缺點是輸出為方波，輸出功率易隨電池電壓變化，且直接用電池電壓驅動柵極，在電池電壓降低時，功率管導通阻抗顯著上升，影響輸出效率。相比NMOS功率管，PMOS功率管還有價格昂貴，導通阻抗高的缺點。而如果采用NMOS管，由于其柵極最高只能等于電池電壓BAT伏，為了保證功率管開啟，其柵源電壓之間必須維持1伏以上，即負載端最高只能拉高至（BAT-1）伏，否則NMOS管無法開啟，意味著NMOS功率管源極與漏極之間始終承受1伏以上壓降，這樣的壓降也使得導通電阻較大，嚴重影響輸出功率和效率。

名詞解釋：

NMOS是Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor的縮寫，即N溝道金屬氧化物半導體；

PMOS是Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor的縮寫，即P溝道金屬氧化物半導體；

PWM是英文Pulse Width Modulation的縮寫，中文含義為脈沖寬度調制；脈寬寬度調制式（PWM）開關型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過調整其占空比，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提出一種NMOS管驅動控制電路、芯片、裝置以及驅動方法，在被驅動負載及其外部供電源共地電連接的應用中能使用導通內阻低價格更便宜的NMOS管進行發(fā)熱電阻絲的驅動。

解決上述技術問題采用的技術方案是：一種用于NMOS管驅動控制的驅動控制電路，包括用于和外部升壓電容連接的升壓電容連接端口、用于同源極經被驅動負載接地的外部NMOS管電連接的驅動端口和用于驅動控制信號輸入的驅動信號輸入端口；所述驅動控制電路的升壓電容連接端口的兩個端子分別用于和外部升壓電容的正負極電連接；所述驅動控制電路的驅動端口的兩個端子分別用于和外部NMOS管的柵極和漏極電連接；用于和外部NMOS管的漏極連接的驅動端子還同時用于和外部供電源的正極電連接；外部驅動信號輸入所述驅動控制電路通過對外部升壓電容的充電方向和充電時序控制，將輸出到外部NMOS管的柵極電位變換成高于柵極驅動電位門限值的電位，所述柵極驅動電位門限值為外部供電源電壓與外部NMOS管的柵源開啟電壓之和。

外部驅動信號輸入所述驅動控制電路通過對外部升壓電容的充電方向和充電時序控制，將輸出到外部NMOS管的柵極電位變換成外部供電源電壓兩倍的電位。

所述驅動控制電路包括用于外部驅動信號極性變換和放大的驅動信號放大器、用于外部升壓電容控制的第一電子開關和第二電子開關;所述驅動信號放大器的輸出端用于和外部升壓電容的負極電連接，所述驅動信號放大器的輸入端用于和外部驅動信號源連接獲得外部驅動信號，所述外部驅動信號為周期性高低電平驅動信號；所述第一電子開關的一端用于和外部升壓電容的正極電連接，所述第一電子開關的另一端用作所述驅動控制電路的電源輸入端，并與供電電源的正極電連接；所述第二電子開關的一端用于和外部升壓電容的正極電連接，并且所述第二電子開關的這一端和用于和外部升壓電容的正極電連接的所述第一電子開關的一端電連接；所述第二電子開關的另一端用于和外部NMOS管的柵極電連接；所述第一電子開關和所述第二電子開關均受控于從所述驅動信號放大器輸入端輸入的周期性高低電平驅動信號；當所述周期性高低電平驅動信號在第一種相位形態(tài)時，所述第一電子開關閉合，所述第二電子開關關斷，外部升壓電容的兩端電壓被正向充電至電源電壓；當所述周期性高低電平驅動信號在第二種相位形態(tài)時，所述第一電子開關關斷，所述第二電子開關閉合，外部升壓電容的兩端電壓被反向充電至電源電壓，因此輸出到外部NMOS管的柵極電位值變換成外部供電源電壓值的兩倍。

所述周期性高低電平驅動信號為占空比為5%至95%的單極性方波信號。

所述周期性高低電平驅動信號為占空比為50%的單極性方波信號。

所述第二電子開關包括三號PMOS管和四號NMOS管；所述三號PMOS管的漏極與所述四號NMOS管的漏極電連接，所述三號PMOS管的源極用于和外部升壓電容的正極電連接，所述三號PMOS管的柵極用于和供電電源的正極電連接；所述四號NMOS管的漏極用于和外部NMOS管的柵極電連接，所述四號NMOS管的源極接地，所述四號NMOS管的柵極與所述驅動信號放大器輸入端電連接，即所述四號NMOS管的柵極用于外部周期性高低電平驅動信號的輸入。

所述第一電子開關包括六號PMOS管、七號PMOS管、五號NMOS管（NM5）和一號電阻（R1）；所述六號PMOS管的漏極用于和外部供電源的正極電連接，七號PMOS管的漏極用于和外部升壓電容的正極電連接；所述六號PMOS管的源極與所述七號PMOS管的源極電連接，并且與所述一號電阻的一端電連接，所述一號電阻的另一端與所述六號PMOS管的柵極以及七號PMOS管的柵極電鏈接，并且與所述五號NMOS管的漏極電連接；所述五號NMOS管的柵極與所述驅動信號放大器輸入端電連接，即所述五號NMOS管的柵極用于外部周期性高低電平驅動信號的接入；所述五號NMOS管的源極與一基準電流源的正極電連接，該基準電流源的負極接地。

所述驅動信號放大器為一反相放大器，包括一號NMOS管和二號PMOS管；所述二號PMOS管的源極用于和外部供電源的正極電連接；所述二號PMOS管的漏極與所述一號NMOS管的漏極電連接，用作所述驅動信號放大器輸出端，并且該所述驅動信號放大器輸出端用于和外部升壓電容的負極電連接；所述一號NMOS管的柵極和所述二號PMOS管的柵極電連接用作所述驅動信號放大器輸入端，用于接入外部周期性高低電平驅動信號；所述一號NMOS管的源極接地。

解決上述技術問題采用的技術方案還可以是一種基于上述驅動控制電路的電子煙控制芯片，包括用于周期性高低電平驅動信號產生和調整的輸出功率調節(jié)模塊；所述輸出功率調節(jié)模塊和所述驅動控制電路電連接，并將所述輸出功率調節(jié)模塊產生的周期性高低電平驅動信號傳送至所述驅動控制電路的驅動信號輸入端；所述輸出功率調節(jié)模塊還用于控制周期性高低電平驅動信號的PWM占空比，所述驅動控制電路依據輸入周期性高低電平驅動信號的PWM占空比調整輸出到外部NMOS管的控制信號，從而實現(xiàn)外部NMOS管的功率調整。

所述電子煙控制芯片包括用于電子煙控制芯片系統(tǒng)控制的主控制模塊、用于電子煙內電池充電的充電電路模塊、用于產生電子煙控制芯片工作時鐘的時鐘振蕩器模塊和用于電子煙控制芯片外部連接部件驅動的指示電路模塊；所述輸出功率調節(jié)模塊、所述充電電路模塊、所述時鐘振蕩器模塊和所述指示電路模塊都與所述主控制模塊電連接并接受主控制模塊的控制。

解決上述技術問題采用的技術方案還可以是一種上述電子煙控制芯片的芯片控制電子煙，包括用于提供電能的電池、用于霧化加熱的電熱絲、用于驅動電熱絲的驅動NMOS管和用于驅動NMOS管柵極升壓的升壓電容；所述電子煙控制芯片通過外部升壓電容連接端口與升壓電容的正負極連接；所述電子煙控制芯片通過外部電源輸入端子與所述電池的正極電連接；所述電子煙控制芯片通過控制電位輸出端子與所述驅動NMOS管的柵極電連接；所述電池的正極與所述驅動NMOS管的漏極電連接，所述驅動NMOS管的源極與所述電熱絲的一端電連接，所述電熱絲的另一端接地；所述電子煙控制芯片和所述升壓電容兩者協(xié)同產生倍壓電路的功能，將輸出到所述驅動NMOS管的柵極電位變換成高于所述柵極驅動電位門限值。

所述的芯片控制電子煙所述電子煙控制芯片設置有用于輸入外部控制信號的外部控制信號輸入端子，并依據從該端子輸入的外部控制信號調整輸出到所述驅動NMOS管柵極的驅動信號的電位，實現(xiàn)所述電熱絲的驅動電流控制，從而控制所述電熱絲的霧化發(fā)熱功率。

解決上述技術問題采用的技術方案還可以是一種基于上述驅動控制電路的NMOS管驅動裝置，包括用于存儲電能的升壓電容；所述升壓電容的正極同時和所述第一電子開關的一端以及所述第二電子開關的一端電連接；所述升壓電容的負極與所述驅動信號放大器的輸出端電連接；所述升壓電容和所述驅動控制電路共同構成一個倍壓電路，所述倍壓電路用于將所述驅動控制電路輸出到外部NMOS管柵極驅動的電位變換至高于柵極驅動電位門限值。

所述的NMOS管驅動裝置包括用于驅動負載的零號NMOS管；所述驅動控制電路驅動端口中的一個端子與所述零號NMOS管的柵極電連接；所述驅動控制電路驅動端口中的另一個端子和所述零號NMOS管的漏極電連接，該端子還用于和外部供電源的正極電連接；所述零號NMOS管的源極通過負載接地。

解決上述技術問題采用的技術方案還可以是一種上述NMOS管驅動裝置的電子煙，包括用于提供電能的電池和用于霧化加熱的電熱絲；所述電池的正極與所述零號NMOS管的漏極電連接，所述驅動NMOS管的源極與所述電熱絲的一端電連接，所述電熱絲的另一端接地。

解決上述技術問題采用的技術方案還可以是一種基于上述驅動控制電路的用于被驅動負載及其外部供電源共地電連接的N溝道增強型MOS管驅動方法，包括步驟1：設置用于驅動負載的N溝道增強型的零號NMOS管；所述零號NMOS管的源極通過負載接地；所述零號NMOS管的漏極用于和外部供電源的正極電連接；所述零號NMOS管的柵極與所述驅動控制電路驅動端口中的一個端子電連接；所述零號NMOS管的漏極與所述驅動控制電路驅動端口中的另一個端子電連接；步驟2：設置用于存儲電能的升壓電容；所述升壓電容的正極同時和所述第一電子開關的一端以及所述第二電子開關的一端電連接；所述升壓電容的負極與所述驅動信號放大器的輸出端電連接；所述升壓電容和所述驅動控制電路共同構成一個倍壓電路，所述倍壓電路用于將所述驅動控制電路輸出到外部NMOS管柵極驅動的電位變換至高于柵極驅動電位門限值。

同現(xiàn)有技術相比較，本實用新型的有益效果是：1、采用分時控制進行電容的雙向充電，形成倍壓電路，將用于電阻絲驅動的NMOS管柵極電位抬高，使得可以采用低成本的NMOS管進行電阻絲的驅動； 相對現(xiàn)有技術中采用PMOS管，降低了導通電阻以及導通損耗，提高了效率；2、即使在外部供電源的電池電壓降低后也能保持NMOS管的導通內阻處于較低的狀態(tài)，保證了在一個大的供電源電壓范圍內穩(wěn)定的輸出特性；3、同一級別的NMOS管相對PMOS管成本更低，且增壓電路簡單，因此電路綜合成本更低。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術電子煙中利用PMOS管驅動霧化加熱絲的電路連接示意圖；圖1中標號RL的電阻為加熱絲；圖中可見PMOS管和加熱絲以及電池之間的連接關系；

圖2是本實用新型優(yōu)選實施例的電路原理圖之一，圖中標號DRV為驅動信號；

圖3是圖2在驅動信號相位形態(tài)控制所述驅動控制電路100在為升壓電容C0進行正向充電過程中的示意圖，圖中肘形箭頭方向為升壓電容C0的正向充電方向；圖中可見，在周期性高低電平驅動信號為高電平時候，升壓電容C0進行正向充電；

圖4是圖2在驅動信號相位形態(tài)控制所述驅動控制電路100在為升壓電容C0反向充電過程中的示意圖，圖中如大寫英文字母L形的箭頭方向為升壓電容C0的反向充電方向；圖中可見，在周期性高低電平驅動信號為低電平時候，升壓電容C0進行反向充電；

圖5是圖2中零號NMOS管NM0的導通電阻RDS隨NMOS管柵源電壓VGS的變化曲線；圖中可見，該NMOS管為N溝道增強型MOS管，其柵源開啟電壓或關斷電壓為2伏左右，當NMOS管的柵源電壓VGS大于3伏后導通電阻較?。?/p>

圖6是圖2中第一電子開關S1和第二電子開關S2細化后的電路原理圖；

圖7是包含圖1中所述驅動控制電路100的電子煙控制芯片200的電路模塊框圖；

圖8是包含圖7中所述電子煙控制芯片200的電子煙的電路示意圖；

圖9是圖7中電子煙控制芯片200的管腳定義表格。

具體實施方式

以下結合各附圖對本實用新型的實施方式做進一步詳述。

如圖2至4所示的一種用于NMOS管驅動控制的驅動控制電路100，包括用于和外部升壓電容連接的升壓電容連接端口、用于同源極經被驅動負載接地的外部NMOS管電連接的驅動端口和用于驅動控制信號輸入的驅動信號輸入端口；所述驅動控制電路100的升壓電容連接端口的兩個端子分別用于和外部升壓電容的正負極電連接；所述驅動控制電路100的驅動端口的兩個端子分別用于和外部NMOS管的柵極和漏極電連接；用于和外部NMOS管的漏極連接的驅動端子還同時用于和外部供電源的正極電連接；外部驅動信號輸入所述驅動控制電路100通過對外部升壓電容的充電方向和充電時序控制，將輸出到外部NMOS管的柵極電位變換成高于柵極驅動電位門限值的電位，所述柵極驅動電位門限值為外部供電源電壓與外部NMOS管的柵源開啟電壓之和。

更進一步地，外部驅動信號輸入所述驅動控制電路100通過對外部升壓電容的充電方向和充電時序控制，將輸出到外部NMOS管的柵極電位變換成外部供電源電壓兩倍的電位。

如圖2至4所示，所述驅動控制電路100包括用于外部驅動信號極性變換和放大的驅動信號放大器G0、用于外部升壓電容控制的第一電子開關S1和第二電子開關S2;所述驅動信號放大器G0的輸出端用于和外部升壓電容的負極電連接，所述驅動信號放大器G0的輸入端用于和外部驅動信號源連接獲得外部驅動信號，所述外部驅動信號為周期性高低電平驅動信號；所述第一電子開關S1的一端用于和外部升壓電容的正極電連接，所述第一電子開關S1的另一端用作所述驅動控制電路100的電源輸入端，并與供電電源的正極電連接；所述第二電子開關S2的一端用于和外部升壓電容的正極電連接，并且所述第二電子開關S2的這一端和用于和外部升壓電容的正極電連接的所述第一電子開關S1的一端電連接；所述第二電子開關S2的另一端用于和外部NMOS管的柵極電連接；所述第一電子開關S1和所述第二電子開關S2均受控于從所述驅動信號放大器G0輸入端輸入的周期性高低電平驅動信號；當所述周期性高低電平驅動信號在第一種相位形態(tài)時，所述第一電子開關S1閉合，所述第二電子開關S2關斷，外部升壓電容的兩端電壓被正向充電至電源電壓；當所述周期性高低電平驅動信號在第二種相位形態(tài)時，所述第一電子開關S1關斷，所述第二電子開關S2閉合，外部升壓電容的兩端電壓被反向充電至電源電壓，因此輸出到外部NMOS管的柵極電位變換成外部供電源電壓的兩倍。

所述周期性高低電平驅動信號為占空比為5%至95%的單極性方波信號。所述周期性高低電平驅動信號也可以為占空比為50%的單極性方波信號。

此處周期性高低電平驅動信號的周期和占空比需要和外部充電電容以及用于負載驅動的NMOS功率管柵源間等效電容的容值相匹配。

設定外部充電電容的容值為C01法，外部被驅動的NMOS管柵極電容的容值為C02法；在周期性高低電平驅動信號的充電相位，容值為C01法的外部充電電容兩端的電壓被充到DV1伏；容值為C02法的NMOS功率管柵極電容兩端的電壓為0伏。

在周期性高低電平驅動信號的放電相位結束后，容值為C01法的外部充電電容兩端的電壓是DV2伏；容值為C02法的NMOS功率管柵極電容兩端的電壓為DV2伏；NMOS功率管柵極電容是柵源電容和柵漏電容之和，此時NMOS功率管源極和漏極的對地電位值均為供電源電壓數值，并且NMOS功率管源極和漏極與外部充電電容的負極板同電位，而NMOS功率管的柵極又與外部充電電容的正極板同電位；所以NMOS功率管開啟后的柵源電壓VGS就等于DV2伏。

根據電荷守恒原理：C01×DV1+C02×0=C01×DV2+C2×DV2；即DV2=C1/(C1+C2) ×DV1；通常C01取C02的10倍以上，即可保證NMOS功率管開啟后其柵源電壓VGS值大于供電源電壓值的90%；當C01取C02的100倍時，柵源電壓值VGS可以達到供電源電壓值的99%；周期性高低電平驅動信號的周期很長，通常會達10毫秒以上，占空比為5%~95%，就是說無論充電時間還是放電時間都會大于500微秒，一般功率管柵極電容在10納法級別，升壓電容即使取100倍=1微法；由于時間常數τ=5×RC，S1，S2開關的等效阻抗只需滿足R<τ/5C=500微秒/（5×1微法), 即可保證在占空比為5%~95%的周期性高低電平驅動信號的相應充電時間內完成對應相位能充滿。

如圖6所示，所述第二電子開關S2包括三號PMOS管PM3和四號NMOS管NM4；所述三號PMOS管PM3的漏極與所述四號NMOS管NM4的漏極電連接，所述三號PMOS管PM3的源極用于和外部升壓電容的正極電連接，所述三號PMOS管PM3的柵極用于和供電電源的正極電連接；所述四號NMOS管NM4的漏極用于和外部NMOS管的柵極電連接，所述四號NMOS管NM4的源極接地，所述四號NMOS管NM4的柵極與所述驅動信號放大器G0輸入端電連接，即所述四號NMOS管NM4的柵極用于外部周期性高低電平驅動信號的輸入。

如圖6所示，所述第一電子開關S1包括六號PMOS管PM6、七號PMOS管PM7、五號NMOS管NM5和一號電阻R1；所述六號PMOS管PM6的漏極用于和外部供電源的正極電連接，七號PMOS管PM7的漏極用于和外部升壓電容的正極電連接；所述六號PMOS管PM6的源極與所述七號PMOS管PM7的源極電連接，并且與所述一號電阻R1的一端電連接，所述一號電阻R1的另一端與所述六號PMOS管PM6的柵極以及七號PMOS管PM7的柵極電鏈接，并且與所述五號NMOS管NM5的漏極電連接；所述五號NMOS管NM5的柵極與所述驅動信號放大器G0輸入端電連接，即所述五號NMOS管NM5的柵極用于外部周期性高低電平驅動信號的接入；所述五號NMOS管NM5的源極與一基準電流源的正極電連接，該基準電流源的負極接地。

如圖6所示，所述驅動信號放大器G0為一反相放大器，用于將所述周期性高低電平驅動信號進行極性變換并用作電流放大，使得在周期性高低電平驅動信號的高電平時間段電路處于電容C0的反相充電狀態(tài)；在周期性高低電平驅動信號的低電平時間段電路處于電容C0的正相充電狀態(tài)；所述驅動信號放大器G0包括一號NMOS管NM1和二號PMOS管PM2；所述二號PMOS管PM2的源極用于和外部供電源的正極電連接；所述二號PMOS管PM2的漏極與所述一號NMOS管NM1的漏極電連接，用作所述驅動信號放大器G0輸出端，并且該所述驅動信號放大器G0輸出端用于和外部升壓電容的負極電連接；所述一號NMOS管NM1的柵極和所述二號PMOS管PM2的柵極電連接用作所述驅動信號放大器G0輸入端，用于接入外部周期性高低電平驅動信號；所述一號NMOS管NM1的源極接地。

當外部NMOS管的漏極與外部電源正極連接，外部NMOS管的源極連接被驅動負載時即被驅動的電熱絲，所述驅動控制電路100通過對外部升壓電容的充電方向和充電時序控制，將輸出到外部NMOS管的柵極電壓的柵極電壓變換為外部供電源電壓的兩倍。此處的兩倍為簡化的說法，實際沖充放電的過程中時能是無限接近于外部供電源電壓的兩倍。

在外部NMOS管開啟時，其源極即負載端被拉高至供電源電壓，外部NMOS管柵極與源極之間的電壓能維持在一倍電源電壓，從圖5可見，當外部NMOS管的柵源電壓能維持在電源電壓時候，通常該電壓至少在3伏以上，這樣的柵源電壓使得外部NMOS管的完全打開，并且有很小的導通電阻。不僅僅解決了在負載和外部電源必須采用共地連接方式的情況下，采用NMOS管在開啟后不能持續(xù)驅動的問題，還使得導通電阻大大減小，提高了驅動效率，降低了應用成本。同時由于用于驅動的NMOS管造價相對PMOS管便宜，也使得電路成本也大大降低。

所述驅動控制電路100實際上完成了倍壓電路的功能，可以看作是倍壓電路模塊，倍壓電路模塊驅動NMOS功率管的柵極，提高功率管的柵極電位高于電源電壓，在NMOS功率管開啟時，維持功率管柵源壓差等于電源電壓，減小NMOS功率管導通損耗。當然倍壓電路將外部供電源電壓倍增的具體倍數，可以根據實際應用的需要，以本實用新型的技術方案為基礎進行變化，達到兩倍甚至更多的倍數，這個數值可以根據不同的驅動NMOS管進行調整和變化。

外部驅動信號為方波控制信號，通過占空比的調整實現(xiàn)正向充電和負向充電時間的控制，從而控制輸出到NMOS管柵極的電壓。占空比調整的最大為全部高電平，即升壓電容全部工作周期都處在正向充電的狀態(tài)，此時輸出到NMOS管柵極的電位數值為零；占空比調整的最小為全部為低電平，即升壓電容全部工作周期都處反向充電的狀態(tài)，此時輸出到NMOS管柵極的電位數值為供電電源電壓值。

所述方波信號源的頻率在100Hz以下，并且最好低于人耳感知頻率下限20Hz，充電時間常數主要與電容大小和開關S1以及S2內阻有關，若周期小，需要輸出占空比又要盡可能大，充電時間需壓低，可適當減小S1內阻。升壓電容容值遠大于NMOS管柵極寄生電容，在驅動NMOS管過程中升壓電容兩端電壓只會有少量降低，所以并不是每個周期都需要把升壓電容從零電壓充電至外部供電源電壓。

關鍵的升壓電容C0通常為貼片電容，典型容值為1微法。關鍵的NMOS功率管選擇與電子煙的功率有關，100瓦電子煙開啟時流過電流可達30安，必須選擇內阻小于10毫歐的功率管；所述電熱絲R0的阻值為電熱絲電阻選擇取決于電子煙生產商需要的功率范圍，本芯片兼容0.1歐姆至3歐姆電熱絲，支持輸出功率5~100瓦。

總之具體電路中各個具體的器件的電路參數的選擇可以根據實際的應用需要進行靈活的選擇配置，保證能滿足應用時候NMOS管能正常開關，并且工作在內阻較小的區(qū)域即可。電路的充電時常數由電容和電路等效電阻決定，驅動控制信號的充放電時間的控制能滿足在相應的充放電時間相位內能充到要求的電壓即可。

如圖7所示，內置有所述驅動控制電路100的電子煙控制芯片200中包括用于周期性高低電平驅動信號產生和調整的輸出功率調節(jié)模塊220；所述輸出功率調節(jié)模塊220和所述驅動控制電路100電連接，并將所述輸出功率調節(jié)模塊220產生的周期性高低電平驅動信號傳送至所述驅動控制電路100的驅動信號輸入端；所述輸出功率調節(jié)模塊220還用于控制周期性高低電平驅動信號的PWM占空比，所述驅動控制電路100依據輸入周期性高低電平驅動信號的PWM占空比調整輸出到外部NMOS管的控制信號，從而實現(xiàn)外部NMOS管的功率調整。

如圖7所示，所述電子煙控制芯片200包括用于電子煙控制芯片系統(tǒng)控制的主控制模塊230、用于實現(xiàn)為電子煙內電池進行充電的充電電路模塊260、用于產生電子煙控制芯片工作時鐘的時鐘振蕩器模塊270和用于電子煙控制芯片外部連接部件驅動的指示電路模塊280；所述輸出功率調節(jié)模塊220、所述充電電路模塊260、所述時鐘振蕩器模塊270和所述指示電路模塊280都與所述主控制模塊230電連接并接受主控制模塊230的控制。

如圖8所示的芯片控制電子煙500包括用于提供電能的電池510、用于霧化加熱的電熱絲5R0、用于驅動電熱絲的驅動NMOS管5NM0和用于驅動NMOS管柵極升壓的升壓電容5C0；所述電子煙控制芯片200通過外部升壓電容連接端口與升壓電容5C0的正負極連接；所述電子煙控制芯片200通過外部電源輸入端子與所述電池510的正極電連接；所述電子煙控制芯片200通過控制電位輸出端子與所述驅動NMOS管5NM0的柵極電連接；所述電池510的正極與所述驅動NMOS管5NM0的漏極電連接，所述驅動NMOS管5NM0的源極與所述電熱絲5R0的一端電連接，所述電熱絲5R0的另一端接地；所述電子煙控制芯片200和所述升壓電容5C0兩者協(xié)同產生倍壓電路的功能，將輸出到所述驅動NMOS管5NM0的柵極電位變換成高于所述柵極驅動電位門限值。

如圖8所示的芯片控制電子煙500，所述電子煙控制芯片200設置有用于輸入外部控制信號的外部控制信號輸入端子，并依據從該端子輸入的外部控制信號調整輸出到所述驅動NMOS管5NM0柵極的電壓信號，實現(xiàn)所述電熱絲5R0的驅動電流控制，從而控制所述電熱絲5R0的霧化發(fā)熱功率。

如圖7所示，電子煙控制芯片200中的時鐘振蕩器為系統(tǒng)提供工作所需時鐘信號，時鐘振蕩器通過主控制模塊產生用于驅動控制電路的驅動方波信號。當然也可以產生其他類型的開關控制信號用于驅動控制電路。

如圖7所示，電子煙控制芯片200中的輸出功率調節(jié)模塊，可以接受外部控制信號，調整周期性高低電平驅動信號的占空比。該外部控制信號產生電路，可以是帶有可變分壓電阻的電路網絡。

如圖7所示，電子煙控制芯片200中的指示電路模塊280和用于指示工作狀態(tài)的外部LED指示燈電連接，指示電路模塊280還和外部的控制按鍵電連接用于獲取作狀態(tài)開關指令；控制按鍵和電阻串聯(lián)后，再與LED指示燈燈并聯(lián)；指示電路模塊280控制LED指示燈的點亮或熄滅，并讀取控制按鍵的狀態(tài)。

相應包含上述驅動控制電路的芯片以及利用該芯片的電子煙，都由于包含這樣的巧妙的驅動電路而降低了驅動的電能損耗，提高了電能應用效率，降低了成本。

如圖2所示，所述NMOS管驅動裝置300包括用于存儲電能的升壓電容C0；所述升壓電容C0的正極同時和所述第一電子開關S1的一端以及所述第二電子開關S2的一端電連接；所述升壓電容C0的負極與所述驅動信號放大器G0的輸出端電連接；所述升壓電容C0和所述驅動控制電路100共同構成一個倍壓電路，所述倍壓電路用于將所述驅動控制電路100輸出到外部NMOS管柵極驅動的電位變換至高于柵極驅動電位門限值。

如圖2所示，所述的NMOS管驅動裝置300包括用于驅動負載的零號NMOS管NM0；所述驅動控制電路100驅動端口中的一個端子與所述零號NMOS管NM0的柵極電連接；所述驅動控制電路100驅動端口中的另一個端子和所述零號NMOS管NM0的漏極電連接，該端子還用于和外部供電源的正極電連接；所述零號NMOS管NM0的源極通過負載接地。

如圖2所示，基于所述NMOS管驅動裝置300的電子煙600包括用于提供電能的電池610和用于霧化加熱的電熱絲6R0；述電池610的正極與所述零號NMOS管NM0的漏極電連接，所述驅動NMOS管5NM0的源極與所述電熱絲5R0的一端電連接，所述電熱絲5R0的另一端接地。

基于上述驅動控制電路100的用于被驅動負載及其外部供電源共地電連接的N溝道增強型MOS管驅動方法，包括步驟1：設置用于驅動負載的N溝道增強型的零號NMOS管NM0；所述零號NMOS管NM0的源極通過負載接地；所述零號NMOS管NM0的漏極用于和外部供電源的正極電連接；所述零號NMOS管NM0的柵極與所述驅動控制電路100驅動端口中的一個端子電連接；所述零號NMOS管NM0的漏極與所述驅動控制電路100驅動端口中的另一個端子電連接；

步驟2：設置用于存儲電能的升壓電容C0；所述升壓電容C0的正極同時和所述第一電子開關S1的一端以及所述第二電子開關S2的一端電連接；所述升壓電容C0的負極與所述驅動信號放大器G0的輸出端電連接；所述升壓電容C0和所述驅動控制電路100共同構成一個倍壓電路，所述倍壓電路用于將所述驅動控制電路100輸出到外部NMOS管柵極驅動的電位變換至高于柵極驅動電位門限值。

相應包含上述驅動控制電路的驅動裝置和驅動方法，還不僅僅局限在電子煙中加熱絲的驅動，還可以應用在類似特性的負載驅動中，如馬達驅動中。

本實用新型中涉及用于霧化加熱絲驅動電路，在電池和霧化加熱絲共地連接并且NMOS管的漏極接電池正極的這種電子煙應用場景中，通過倍壓電路的方式使得NMOS管的柵極能獲得控制需要的高于電池正極的電平，從而能維持NMOS管的柵源電壓，保持NMOS管的正常開關控制。NMOS管具有成本低，內阻低，損耗小的優(yōu)點，特別適用電池和霧化加熱絲共地連接并且開關管的漏極接電池正極的這種電子煙應用場景中。

另需說明的是，本實用新型中電池或外部供電源的負極為電路的零電位點，本實用新型中其他電路節(jié)點的電位數值都是相對該零電位點的數值；電池或外部供電源電壓為其正極和負極的電位差。

為了描述方便，NMOS管、NMOS管、電阻、電容等電子元器件都采用了一、二等順序編號，這些順序編號并不代表其位置或順序上的限定，只是為了描述方便。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。