電子煙雖然體積小巧，確是安全要求極高的大功率產品。以市面上常見的可更換煙彈的扁煙為例，雖然相對于APV、POD等傳統產品功率大幅下降，但仍不可小視。

假定其選用1Ω的霧化器，導通電流峰值會超過4A。而且從趨勢來看，部分扁煙產品已經開始使用0.7Ω甚至更低阻抗的霧化器，工作電流更是大幅提升。

為了支持如此高的工作電流，電子煙通常選用高倍率的動力電池， 這類電池的內阻相當小，一旦短路，電流會高達10A甚至幾十安培，輕則燒毀MOS，重則可能會引發電池爆炸、火災安全事故。對于隨身攜帶使用的電子煙來說，哪怕是萬分之一的概率，也是無法接受的。

但在電子煙的使用過程中，卻無法完全避免短路的發生。譬如：遇到劣質的煙彈、使用過程中的擦碰、不小心用金屬接觸等。所以，快速可靠的短路保護功能是電子煙產品的關鍵指標。

目前電子煙特別是扁煙的產品設計中，通常利用MCU的低電壓復位特性（簡稱LVR、LVD、BOD等，以下簡稱LVR）來實現短路保護（圖1）。這種方式是否可靠呢？我們來分析一下。

LVR原理是：發生短路時，電池電壓拉到低于LVR電壓，MCU復位，PWM停止輸出，保護生效（圖2）。

圖1：常見電子煙電路 圖2：LVR保護原理

仔細閱讀MCU的數據手冊，我們會發現有這樣的問題。從發生短路到MCU復位生效，會有Delay1+Delay2的延時。

- Delay1：VDD跌落到LVR電壓的時間，與MOSFET的內阻大小和電池的參數有關。

- Delay2：為了避免LVR復位過敏感，MCU內部的LVR一般都會設計100μS以上的延遲。

但實際測試時，發現比預想的保護時間更長，達到了928μS，如下圖。而且測試發現，電池電壓越高，保護時間越長；電池內阻越小，保護時間越長。

藍色：VDD 綠色：PWM輸出

圖3：LVR短路保護實測波形

這導致LVR短路保護存在失效的風險，以目前常用的電子煙MOS為例：電流10A，壓差3V時的安全工作時間也就1mS左右，上面的測試結果已經到了安全工作區的極限，非常危險。為了保障安全，設計者往往需要更換更高規格的MOSFET，甚至增加專用的電池保護芯片，大幅提高了系統成本。

圖4：電子煙MOSFET安全工作區

更為嚴重的是，在不完全短路的情況（譬如：劣質煙彈未完全短路但阻抗偏低，MOSFET內阻偏大等），導致VCC無法降低到LVR電壓，保護功能會失效。

為了解決上述痛點，提高電子煙的安全性，CSU32M10突破常規，集成了專利技術的硬件短路保護功能，無需增加任何外圍器件，即可實現快速、可靠的短路保護功能（圖5）。

圖5：CSU32M10短路保護原理

前述設計中，用同樣規格的外圍器件，把MCU改為CSU32M10再進行測試，實測的波形見下圖6。可以看到，從電流達到保護閾值、經過內部濾波、到短路保護生效，間隔只有5μS，相比傳統的LVR的保護方式，提高了100倍以上；即使是不完全短路的情況下，也不影響短路保護的可靠性。而且CSU32M10還可以設定不同的保護閾值和濾波時間長度，開發者在器件選型、軟硬件設計時無需再為短路保護傷腦筋。

圖6：CSU32M10短路保護實測波形

CSU32M10是芯海科技為電子煙應用設計的MCU，帶12-bit高性能ADC和芯海專利技術的高精度低溫漂基準電壓，集成了硬件短路保護和霧化器阻抗測量功能，支持免拆電池更新固件，適用于中小功率電子煙產品。