高端電子煙温控模式結合恆功率的設計，是當前電子煙領域的核心優化技術，其背後有着清晰的工作原理，且在使用體驗和安全性上都有顯著優勢。

一、核心工作原理

• 依託電阻温度特性電子煙的發熱絲多采用鎳、鈦或316不鏽鋼等材質，這些金屬的電阻會隨温度升高呈現規律變化，該規律由温度電阻變化係數（TCR）界定。比如某發熱絲室温下電阻 0.1Ω，200℃時變為  0.15Ω，300℃時達到  0.19Ω，芯片可依據這類對應關係換算温度。同時部分高端設備會先鎖定冷態下的初始電阻，再通過專業公式精準計算實時温度，進一步提升温控精度。
• 恆功率與温控協同調節恆功率模式是基礎輸出方式，而温控模式會在此之上動態干預。當芯片監測到發熱絲電阻達到設定温度（如  250℃）對應的阻值時，會立刻降低輸出功率，避免電阻繼續上升；若電阻回落，又會適當調高功率。像部分搭載 DNA  芯片的高端設備，能通過這種調節將温度誤差控制在 ±5℃以內。此外部分設備還會用 PWM（脈衝寬度調製）技術調整電流，實現  0.1℃級的温度波動控制，讓發熱絲穩定在 200 - 300℃的理想霧化區間。

二、實際應用中的核心優勢

• 杜絕乾燒，保護霧化芯當煙油不足導致棉花無法充分浸潤髮熱絲時，發熱絲温度會急劇上升，電阻也會隨之快速變化。芯片捕捉到這種異常後，會迅速切斷或降低功率，避免棉花燒焦和霧化芯燒燬，解決了傳統電子煙易糊芯的問題。
• 穩定口感，避免過燙200-300℃是煙油霧化的黃金温度，此温度下煙油能充分霧化產生濃郁煙霧，且不會因温度過高讓煙霧發燙刺激呼吸道。同時穩定的温度還能避免煙油中高温易分解的香精成分被破壞，保持口感的一致性。
• 減少有害物質生成高温會使煙油中的成分發生反應，生成甲醛等醛酮類有害物質。温控模式將温度嚴格限制在 200 - 300℃，從源頭減少這類有害化合物的產生。例如賽爾美 TempSure™技術平台通過精準控温，相比普通產品能大幅降低此類有害物質的釋放量。

設計電子煙温控系統，需圍繞硬件選型搭建、軟件算法開發、校準測試優化三個核心環節推進，同時要兼顧温控精度、安全性和實用性，以下是基於低成本且易實現的詳細設計方案，適配多數高端電子煙的温控需求。

硬件選型與電路搭建

硬件是温控的基礎，需實現發熱、電阻採樣、功率驅動、核心控制等核心功能，關鍵器件選型和電路設計如下：

基於STM32設計電子煙温控系統，能依託其高性能的ADC、精準的 PWM 輸出、豐富的外設及靈活的算法適配能力，實現200~300℃區間 ±5℃內的精準温控，同時兼顧恆功率與温控模式的協同。

一、核心設計思路

STM32 通過實時採樣發熱絲電阻，結合金屬的 TCR（温度電阻係數）模型計算當前温度；再通過閉環控制 PWM 佔空比調節輸出功率，使温度穩定在設定區間（200~300℃）；同時加入乾燒檢測、過温保護等安全邏輯，適配電子煙的使用場景。

二、硬件選型與電路設計

1.主控芯片選型（核心）

優先選擇低成本、外設匹配的 STM32 型號，推薦：

• STM32G030F6P6ARM Cortex-M0 + 內核，主頻 64MHz，自帶 12 位高精度 ADC（採樣率最高 1MSPS）、多路 PWM（TIM1/TIM2）、硬件乘法器，封裝小（TSSOP20），滿足温控算力和外設需求；
• 備選：STM32F103C8T6（經典款，資源更豐富，適合調試階段）。

2.核心模塊電路設計

3. 硬件抗干擾設計（關鍵）

• 採樣電路靠近發熱絲端增加 RC 濾波（1kΩ+100nF），濾除高頻干擾；
• STM32 的 ADC 參考電壓選用內部 2.5V 基準（需軟件校準），避免電源波動影響採樣精度；
• 發熱絲驅動迴路與採樣電路分開佈線，減少電磁干擾（EMI）。

4.軟件實現

電阻採樣與温度換算

發熱絲選用鈦絲（Ti）或 316 不鏽鋼（主流材質），需先標定其 TCR 特性，核心公式：

// 1. 採樣發熱絲電流和電壓，計算實時電阻
float sample_R_heater(void) {
    uint16_t adc_val = ADC_GetValue(ADC1, ADC_CHANNEL_0); // 採樣放大後的採樣電阻電壓
    float V_s = adc_val * 3.3f / 4096 / 10; // 放大10倍，還原採樣電阻電壓（STM32 12位ADC，滿量程3.3V）
    float I = V_s / 0.01f; // 採樣電阻R_s=0.01Ω，計算迴路電流
    float V_heater = (BAT_VOLTAGE - V_s); // 電池電壓 - 採樣電阻電壓 = 發熱絲電壓
    float R_heater = V_heater / I; // 發熱絲實時電阻
    return R_heater;
}
// 2. 電阻轉温度（316不鏽鋼線性模型）
float R_to_T(float R_heater, float R_25) {
    float alpha = 1.08e-3f; // 316不鏽鋼TCR係數
    float T = (R_heater / R_25 - 1) / alpha + 25; // 線性換算温度
    return T;
}

閉環温控算法（PID 控制）

採用增量式 PID 算法，通過調節 PWM 佔空比穩定温度。

#define T_SET 250.0f // 設定温度250℃
float Kp = 2.0f, Ki = 0.1f, Kd = 0.5f;
float e_k = 0, e_k1 = 0, e_k2 = 0; // 偏差歷史值
uint16_t pwm_duty = 500; // 初始佔空比
void PID_Temp_Control(void) {
    float R_25 = 0.1f; // 室温25℃時標定的初始電阻（需提前校準）
    float T_real = R_to_T(sample_R_heater(), R_25); // 實時温度
    e_k = T_SET - T_real;

    // 增量式PID計算
    float delta_pwm = Kp*(e_k - e_k1) + Ki*e_k + Kd*(e_k - 2*e_k1 + e_k2);
    pwm_duty += (int)delta_pwm;

    // PWM限幅（0~1000）
    if(pwm_duty > 1000) pwm_duty = 1000;
    if(pwm_duty < 0) pwm_duty = 0;

    // 更新PWM佔空比
    TIM_SetCompare1(TIM1, pwm_duty);

    // 更新偏差歷史值
    e_k2 = e_k1;
    e_k1 = e_k;
}

恆功率 + 温控協同邏輯

• 恆功率模式：固定 PWM 佔空比，忽略温度反饋，適合煙油霧化初期快速升温；
• 温控模式：當温度達到 200℃後，切換為 PID 閉環控制，穩定温度；
• 切換邏輯：在 TIM2 的 1ms 中斷中檢測温度，達到閾值後觸發模式切換。

安全保護算法

• 乾燒檢測：若採樣電阻的電流接近 0（發熱絲開路），或温度短時間飆升超過 300℃，立即關閉 PWM，觸發停機；
• 過温保護：温度超過 310℃時，強制將 PWM 佔空比置 0，直至温度回落至 290℃；
• 低電保護：採樣電池電壓（ADC 通道 1），低於 3.0V 時，關閉輸出並提示低電。

採樣精度

ADC 採樣前需做軟件濾波（如滑動平均濾波），減少採樣噪聲，公式：

// 滑動平均濾波（取10次採樣值平均）
float adc_filter(uint8_t ch) {
    float sum = 0;
    for(int i=0; i<10; i++) {
        sum += ADC_GetValue(ADC1, ch);
        delay_us(10);
    }
    return sum / 10;
}