ChipON加湿器方案介绍

1、加湿器介绍

超声波加湿器采用超声波高频振荡片，将水雾化为1-5μm的超微粒子。振荡片频率大多数是2.4MHz、1.7MHz或者K。1.7M和2.4M一般为大功率加湿器或者香薰机使用功率在6W-20W不等。小型的微孔雾化器多为K频率。

1.7M和2.4M加湿器系统以KF8V(A02)SOP-14为控制核心，采用它激式振荡电路方案。电路原理图如下

KF8V(A02)作为主控，输出接近振荡片谐振频率的PWM波驱动MOS管，使振荡片工作在最佳工作频率，通过采样电压、电流信号，感知工作状态。

振荡电路为简单的它激式并联谐振电路。主要元器件参数：L1电感(10uH-22uH)，C11(/1KV)，C9(/1KV)，C10(/1KV)，MOS管耐压V，最大电流10A，导通电压小于5V，R16，R15，R21需要1%精度。

K微孔雾化器系统以KF8V(A02)SOP-8为控制核心，该图为微孔雾化器原理图如下图

系统KF8V（A02）通过内置高频16M主频PWM分频输出K，占空比50%，让微孔雾化片通过上诉电路谐振从而产生雾化，雾化器的电流采样口作为预留进行输出电流反馈控制和PWM微调整反馈。

2、加湿器追频原理

1.7MHz振荡片的精度为±10%误差，也就是在1.53MHz—1.87MHz之间，所以每个雾化片的谐振频率是不一样的。为了达到最好的雾化效果，需要外部PWM波驱动的频率在雾化片的谐振频率附近，不能相差太多。

传统的加湿器每个振荡片都是通过人工调节，使电路的频率达到每个振荡片的谐振频率附近。这样的做法不仅费时费力，生产效率不高，而且随着使用时间的推移，振荡片的谐振频率还会发生偏移，如果不手动进行调节，那么加湿器的雾化效果会很差。

基于ChipONKF8V单片机开发的数字式加湿器，可以自动追频到谐振点。它是如何实现的呢？振荡片两端的电压和它的振荡频率的关系呈正太分布的关系，如下图所示。

通过电压与频率的变化关系，利用软件算法可实现最佳频率点的追踪，让雾化片始终工作在最佳频率点。

3、检水原理

ChipON数字式加湿器利用振荡片有水时和无水时的电压特性变化来检测是否有水。正常工作时，雾化片的震荡电压稳定在一个正常的范围内，且变化不大。水量减少到一定程度或无水时，振荡片两端电压会突然增大或上升。通过这样一个变化规律来确定加湿器是否有水。

传统检水方法有：干簧管、霍尔传感器、电容、超声波、反射光。在这里建议使用传统检水方法。

衡量数字式加湿器最重要的指标就是工作频率与振荡片谐振频率相差

不能太大。传统的MCUPWM的计算方式是F=Fosc/(PPx+1),如图所示

传统PWM频率调节分辨率太低，无法满足精细化追频振荡片谐振频率。ChipONMCU的主频是可调整的，主频和时钟频率大致呈线性关系，如下图所示。

校验寄存器OSCCAL0每改变一个单位，单片机主频平均改变60KHz左右。PWM波频率计算公式F=16M/(PP2+1)=16M/(8+1)=1.MHz。因此，OSCCAL0每改变一个单位，反映到PWM频率变化为60Khz/9=6.7Khz。分辨率远大于一般单片机所产生的PWM。

后期计划推出加湿器专用IC，SOP-8芯片。IC只接受工作命令和输出无水信号。工作过程由上位机按键板来进行控制。

4、总结

KF8V主频可变的特性可以很好的应用在加湿器方面。2K的Flash空间可以写一些可靠的算法以及一些UI界面。12位高精度快速AD可以快速准确的采样电压、电流信号。专用SOP-8方案的提出又为客户多了一种方案的选择。