EA046092B1

EA046092B1 - HEATING SYSTEM FOR AEROSOL GENERATION UNIT AND ASSOCIATED AEROSOL GENERATION UNIT

Info

Publication number: EA046092B1
Application number: EA202391614
Authority: EA
Inventors: Джон Пэрри; Дэниел Ванко; Бранислав Зигмунд
Original assignee: ДжейТи ИНТЕРНЕШНЛ С.А.
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2024-02-06

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к системе нагрева для узла генерирования аэрозоля. Изобретение также относится к узлу генерирования аэрозоля, связанного с такой системой нагрева. Узел генерирования аэрозоля может, например, содержать устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж.The invention relates to a heating system for an aerosol generation unit. The invention also relates to an aerosol generation unit associated with such a heating system. The aerosol generating unit may, for example, comprise an aerosol generating device and a cartridge.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники уже известны разные типы устройств, генерирующих аэрозоль. В целом, такие устройства содержат часть для хранения, предназначенную для хранения испаряемого материала, который может содержать, например, жидкость или твердое вещество. Система нагрева выполнена из одного или нескольких электрически активируемых резистивных нагревательных элементов, выполненных с возможностью нагрева указанного испаряемого материала для генерирования аэрозоля. Аэрозоль выпускается в путь потока, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием устройства. Выпускное отверстие может быть выполнено в виде мундштука, через который пользователь осуществляет вдох для доставки аэрозоля.Various types of aerosol-generating devices are already known from the prior art. In general, such devices include a storage portion for storing vaporizable material, which may comprise, for example, a liquid or a solid. The heating system is made of one or more electrically activated resistive heating elements configured to heat said vaporized material to generate an aerosol. The aerosol is released into a flow path passing between the inlet and outlet of the device. The outlet may be in the form of a mouthpiece through which the user inhales to deliver the aerosol.

В некоторых устройствах, генерирующих аэрозоль, испаряемый материал хранится в съемном картридже. Таким образом, когда испаряемый материал израсходован, картридж можно легко снять и заменить. Для крепления съемного картриджа к корпусу устройства можно, например, использовать резьбовое соединение.Some aerosol-generating devices store the vaporized material in a removable cartridge. Thus, when the evaporated material is used up, the cartridge can be easily removed and replaced. To attach a removable cartridge to the device body, you can, for example, use a threaded connection.

Для нагрева испаряемого материала в таких устройствах можно использовать разные типы систем нагрева. Например, в случае жидкого испаряемого материала система нагрева может быть образована сопротивлением, расположенным на пути потока и намотанным вокруг фитиля в сообщении с жидким испаряемым материалом. Таким образом, переносимый фитилем испаряемый материал может испаряться за счет сопротивления, расположенного на пути потока. Согласно другому примеру система нагрева содержит нагревательную пластину, находящуюся в непосредственном контакте с испаряемым материалом, который может быть, например, твердым испаряемым материалом. Таким образом, пластина может нагревать испаряемый материал для образования пара.To heat the evaporated material in such devices, different types of heating systems can be used. For example, in the case of a liquid vaporizable material, the heating system may be formed by a resistance located in the flow path and wound around a wick in communication with the liquid vaporizable material. Thus, the evaporable material carried by the wick can be evaporated by resistance located in the flow path. According to another example, the heating system includes a heating plate in direct contact with a material to be evaporated, which may be, for example, a solid material to be evaporated. In this way, the plate can heat the material being evaporated to produce steam.

Согласно другому примеру системы нагрева испаряемый материал может быть нагрет с помощью токоприемного элемента, расположенного в контакте с испаряемым материалом. Данный токоприемный элемент магнитно сопряжен с катушкой, подключенной к батарее устройства, и, таким образом, способен нагревать испаряемый материал путем индукционного нагрева. Источником генерируемого тепла являются механизмы потерь на магнитный гистерезис и/или потерь на вихревые токи. В этом случае катушка подключена к батарее через автоколебательную схему, что позволяет генерировать переменный ток на катушке. Для управления этим током и, как следствие, температурой испаряемого материала обычно предусмотрен контроллер. Данный последний тип систем нагрева обычно используют с твердыми испаряемыми материалами, а устройство, генерирующее аэрозоль, со встроенной такой системой, известно как устройство с нагревом без горения. Действительно, данные системы нагрева должны быть способны нагревать испаряемый материал без его сжигания. Кроме того, для предоставления лучшего пользовательского опыта испаряемый материал может быть нагрет согласно предварительно определенному профилю нагрева.According to another example of a heating system, the material to be evaporated may be heated by a current-receiving element positioned in contact with the material to be evaporated. This current collecting element is magnetically coupled to a coil connected to the battery of the device and is thus capable of heating the evaporated material by induction heating. The source of the generated heat is the mechanisms of losses due to magnetic hysteresis and/or losses due to eddy currents. In this case, the coil is connected to the battery through a self-oscillating circuit, which allows alternating current to be generated across the coil. A controller is usually provided to control this current and, as a result, the temperature of the evaporated material. This latter type of heating system is typically used with solid vaporizable materials, and an aerosol generating device incorporating such a system is known as a non-combustion heating device. Indeed, these heating systems must be able to heat the evaporated material without burning it. Additionally, to provide a better user experience, the evaporated material can be heated according to a predefined heating profile.

Таким образом, можно предположить, что точное управление температурой имеет решающее значение для устройства, генерирующего аэрозоль. В данной области техники некоторые системы нагрева со встроенной автоколебательной схемой не способны предоставить такое управление. Испаряемый материал может быть, например, нагрет слишком медленно или, наоборот, слишком быстро. Это может сжечь испаряемый материал и/или предоставить плохой пользовательский опыт. Другие системы нагрева могут представлять собой сложную конструкцию, что увеличивает стоимость устройства и может повлиять на его конструкцию.Thus, it can be assumed that precise temperature control is critical for an aerosol generating device. In the art, some heating systems with built-in self-oscillating circuitry are not capable of providing such control. The material to be evaporated may, for example, be heated too slowly or, conversely, too quickly. This may burn the vaporized material and/or provide a poor user experience. Other heating systems may be complex in design, which increases the cost of the device and may affect its design.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Одной из целей настоящего изобретения является предложение системы нагрева со встроенной автоколебательной схемой, которая способна обеспечивать точное управление температурой испаряемого материала без увеличения стоимости или влияния на конструкцию устройства, генерирующего аэрозоль.One of the objects of the present invention is to provide a heating system with an integrated self-oscillating circuit that is capable of accurately controlling the temperature of the vaporized material without increasing the cost or affecting the design of the aerosol generating device.

Для этого настоящее изобретение относится к системе нагрева для узла генерирования аэрозоля, содержащего батарею для подачи постоянного тока и часть для хранения испаряемого материала, причем батарея содержит первый вывод батареи и второй вывод батареи.To this end, the present invention relates to a heating system for an aerosol generating unit comprising a battery for supplying direct current and a portion for storing vaporized material, the battery comprising a first battery terminal and a second battery terminal.

Система нагрева содержит:The heating system contains:

катушку, расположенную вблизи части для хранения и подсоединенную к первому выводу батареи; токоприемник, расположенный в части для хранения;a coil located near the storage portion and connected to the first terminal of the battery; a current collector located in the storage portion;

колебательную схему, выполненную с возможностью генерирования переменного тока на катушке из постоянного тока, подаваемого батареей, при этом токоприемник способен дополнительно нагревать испаряемый материал для магнитного взаимодействия с катушкой;an oscillating circuit configured to generate alternating current on the coil from direct current supplied by the battery, wherein the current collector is capable of further heating the evaporated material to interact magnetically with the coil;

при этом:wherein:

колебательная схема содержит по меньшей мере одну силовую схему, причем по меньшей мере одна силовая схема содержит два силовых транзистора и линию смещения для каждого силового транзистора;the oscillatory circuit comprises at least one power circuit, the at least one power circuit comprising two power transistors and a bias line for each power transistor;

- 1 046092 каждый силовой транзистор содержит выводы истока и стока, соединяющие катушку со вторым выводом батареи, и вывод затвора, подключенный к соответствующей линии смещения и способный регулировать ток между соответствующими выводами истока и стока согласно напряжению на его выводе затвора;- 1 046092 each power transistor includes source and drain terminals connecting the coil to a second terminal of the battery, and a gate terminal connected to a corresponding bias line and capable of regulating the current between the corresponding source and drain terminals according to the voltage at its gate terminal;

колебательная схема дополнительно содержит микроконтроллер, подключенный к обеим линиям смещения и способный генерировать сигнал напряжения на каждой из линий смещения;the oscillating circuit further comprises a microcontroller connected to both bias lines and capable of generating a voltage signal on each of the bias lines;

по меньшей мере одна силовая схема дополнительно содержит делитель потенциала, определяющий выходной вывод, подключенный к микроконтроллеру, причем микроконтроллер способен проверять работу колебательной схемы путем анализа напряжения на выходном выводе.the at least one power circuit further includes a potential divider defining an output terminal connected to the microcontroller, wherein the microcontroller is capable of verifying the operation of the oscillating circuit by analyzing the voltage at the output terminal.

Благодаря этим признакам микроконтроллер можно эффективно использовать для переключения между включенным и выключенным состояниями (включено и выключено означают не только состояния запуска и/или остановки, поскольку это также означает нечто промежуточное для управления питанием нагревателя). Микроконтроллер может останавливать и запускать систему либо по команде пользователя и/или при обнаружении каких-либо нарушений во время работы системы. Микроконтроллер также может обеспечить оптимальный профиль переменного тока на катушке и, таким образом, обеспечить точное управление средним потоком питания от автоколебательной схемы к нагревателю. Следовательно, обеспечивать точное управление температурой.Thanks to these features, the microcontroller can be effectively used to switch between on and off states (on and off does not just mean start and/or stop states, as it also means something in between to control the heater's power). The microcontroller can stop and start the system either upon user command and/or when it detects any abnormalities during system operation. The microcontroller can also provide an optimal AC profile across the coil and thus provide precise control of the average power flow from the self-oscillating circuit to the heater. Hence, provide precise temperature control.

Кроме того, делитель потенциала, добавленный в колебательную схему, позволяет проводить частотный анализ и простой способ проверить, правильно ли схема запустила работу и не удерживается ли она в условиях короткого замыкания. Это позволяет отслеживать работу колебательной схемы и предотвращать ее повреждение.Additionally, a potential divider added to an oscillating circuit allows for frequency analysis and an easy way to check whether the circuit has started properly and is not holding up under short-circuit conditions. This allows you to monitor the operation of the oscillatory circuit and prevent its damage.

Компоненты, используемые колебательной схемой, не усложняют конструкцию системы и, следовательно, не увеличивают ее стоимость и не влияют на конструкцию узла.The components used by the oscillatory circuit do not complicate the design of the system and, therefore, do not increase its cost or affect the design of the unit.

Согласно некоторым вариантам осуществления каждая линия смещения содержит резистор смещения.In some embodiments, each bias line includes a bias resistor.

Благодаря этим признакам можно подобрать резисторы таким образом, чтобы обеспечить оптимальные точки переключения силовых транзисторов. Таким образом, переключение, осуществляемое транзистором, является эффективным.Thanks to these features, it is possible to select resistors in such a way as to provide optimal switching points for power transistors. Thus, the switching effected by the transistor is efficient.

Согласно некоторым вариантам осуществления колебательная схема дополнительно содержит конденсатор, подключенный параллельно катушке и содержащий две вывода конденсатора.In some embodiments, the oscillating circuit further includes a capacitor connected in parallel with the coil and comprising two capacitor terminals.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере одна силовая схема дополнительно содержит две соединительные линии, соединяющие выводы конденсатора со вторым выводом батареи, и для каждой соединительной линии обходную линию, соединяющую вывод затвора одного из силовых транзисторов с соответствующей соединительной линией.In some embodiments, the at least one power circuit further includes two connection lines connecting the terminals of the capacitor to a second terminal of the battery, and for each connection line, a bypass line connecting the gate terminal of one of the power transistors to a corresponding connection line.

Согласно некоторым вариантам осуществления каждая соединительная линия содержит диод и предохранительный резистор, последовательно соединенные между соответствующей обходной линией и соответствующим выводом конденсатора для предотвращения отклонений в область отрицательного напряжения на этом силовом транзисторе.In some embodiments, each connecting line includes a diode and a safety resistor connected in series between a corresponding bypass line and a corresponding capacitor terminal to prevent negative voltage excursions across that power transistor.

Благодаря этим признакам можно избежать отклонений в область отрицательного напряжения, которые могут неконтролируемым образом отключить один из транзисторов. Кроме того, эти признаки позволяют снизить риск появления слишком высокого напряжения между затвором и истоком на транзисторах, что может привести к необратимым повреждениям. Наконец, можно подобрать размеры предохранительных резисторов таким образом, чтобы дополнительно оптимизировать процесс переключения.Thanks to these features, it is possible to avoid deviations into the negative voltage region, which could uncontrollably turn off one of the transistors. In addition, these features help reduce the risk of transistors having too high gate-to-source voltage, which can cause permanent damage. Finally, the safety resistors can be sized to further optimize the switching process.

Согласно некоторым вариантам осуществления делитель потенциала встроен в одну из соединительных линий между вторым выводом батареи и соответствующей обходной линией.In some embodiments, a potential divider is built into one of the connecting lines between the second terminal of the battery and the corresponding bypass line.

Эти признаки позволяют отслеживать состояние системы, помогая снизить напряжение, чтобы микроконтроллер мог его обработать. Это позволяет считывать напряжение, которое соответствует состоянию переключения системы.These signs allow you to monitor the health of the system, helping to reduce the voltage so that the microcontroller can process it. This allows a voltage to be read that corresponds to the switching state of the system.

Согласно некоторым вариантам осуществления соединительная линия без делителя потенциала дополнительно содержит нагрузочный резистор, подключенный между соответствующей обходной линией и вторым выводом батареи.According to some embodiments, the bond line without potential divider further includes a load resistor connected between the corresponding bypass line and the second terminal of the battery.

Благодаря этим признакам можно оптимизировать работу делителя.Thanks to these features, it is possible to optimize the operation of the divider.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере одна силовая схема дополнительно содержит для каждого силового транзистора конденсатор, подключенный между парой выводов соответствующего силового транзистора.In some embodiments, the at least one power circuit further comprises, for each power transistor, a capacitor connected between a pair of terminals of the corresponding power transistor.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанная пара выводов является выводами истока и затвора.In some embodiments, said pair of terminals are source and gate terminals.

Благодаря этим признакам можно использовать широкий спектр транзисторов в силовой схеме и обеспечить их согласованное поведение в колебательной схеме. Таким образом, можно оптимизировать процесс переключения, осуществляемый транзисторами. Действительно, как известно per se, транзисторы обычно имеют паразитные емкости между своими выводами. Этих емкостей трудно избежать или нейтрализовать их. Таким образом, размещение реального конденсатора между парой выводов позволяетThanks to these features, it is possible to use a wide range of transistors in a power circuit and ensure their consistent behavior in an oscillatory circuit. In this way, the switching process performed by the transistors can be optimized. Indeed, as is known per se, transistors usually have parasitic capacitances between their terminals. These containers are difficult to avoid or neutralize. Thus, placing a real capacitor between a pair of terminals allows

- 2 046092 обеспечить известный отклик и некоторую защиту от паразитных емкостей.- 2 046092 provide a known response and some protection from stray capacitances.

Согласно некоторым вариантам осуществления катушка запитывается синусоидальным сигналом.In some embodiments, the coil is energized with a sine wave signal.

Благодаря этим признакам теплом, генерируемым токоприемником, можно точно управлять.Thanks to these features, the heat generated by the pantograph can be precisely controlled.

Согласно некоторым вариантам осуществления катушка расположена вокруг части для хранения.In some embodiments, the coil is located around the storage portion.

Благодаря этим признакам энергия от катушки может быть эффективно передана на токоприемник.Thanks to these features, the energy from the coil can be efficiently transferred to the current collector.

Согласно некоторым вариантам осуществления система нагрева содержит импульсный накопитель, подключенный к батарее параллельно колебательной схеме и содержащий по меньшей мере два конденсатора, соединенных параллельно.In some embodiments, the heating system includes a pulse accumulator connected to a battery in parallel with the oscillating circuit and containing at least two capacitors connected in parallel.

Благодаря этим признакам можно защитить батарею от перепадов высокого напряжения, которые могут возникнуть в начале сеанса парения, когда требуются очень высокие токи. Кроме того, это позволяет очень быстро подавать ток в схему. Это не всегда возможно при использовании только аккумулятора, поскольку его время отклика не всегда такое быстрое, как необходимо.Thanks to these features, you can protect the battery from high voltage surges that can occur at the beginning of a vaping session when very high currents are required. In addition, this allows current to be supplied to the circuit very quickly. This is not always possible when using only the battery, as its response time is not always as fast as needed.

Настоящее изобретение также относится к узлу генерирования аэрозоля, содержащему систему нагрева, как объяснено выше.The present invention also relates to an aerosol generation unit comprising a heating system as explained above.

Согласно некоторым вариантам осуществления узел генерирования аэрозоля дополнительно содержит устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж, причем батарея расположена в устройстве, генерирующем аэрозоль, а часть для хранения расположена в картридже.In some embodiments, the aerosol generating assembly further comprises an aerosol generating device and a cartridge, wherein the battery is located in the aerosol generating device and the storage portion is located in the cartridge.

Согласно некоторым вариантам осуществления катушка и колебательная схема расположены в устройстве, генерирующем аэрозоль.In some embodiments, the coil and oscillating circuit are located in the aerosol generating device.

Благодаря этим признакам можно расположить систему нагрева внутри узла, содержащего съемный картридж.Thanks to these features, it is possible to locate the heating system inside an assembly containing a removable cartridge.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Изобретение и его преимущества станут более понятными после ознакомления со следующим описанием, которое представлено исключительно в качестве неограничивающего примера и которое составлено со ссылками на прилагаемые графические материалы, в которых:The invention and its advantages will become better understood upon reference to the following description, which is presented solely by way of non-limiting example and which is made with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение, показывающее узел генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению, при этом узел генерирования аэрозоля содержит систему нагрева согласно настоящему изобретению;in fig. 1 is a schematic diagram showing an aerosol generating unit according to the present invention, wherein the aerosol generating unit includes a heating system according to the present invention;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение, показывающее систему нагрева по фиг. 1, причем система нагрева содержит колебательную схему;in fig. 2 is a schematic diagram showing the heating system of FIG. 1, wherein the heating system contains an oscillatory circuit;

на фиг. 3 представлен подробный вид примерной компоновки системы нагрева по фиг. 1;in fig. 3 is a detailed view of the exemplary heating system layout of FIG. 1;

на фиг. 4 представлена электрическая схема колебательной схемы по фиг. 2;in fig. 4 shows the electrical circuit of the oscillatory circuit according to FIG. 2;

на фиг. 5 представлен подробный вид части электрической схемы по фиг. 4; и на фиг. 6 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее работу колебательной схемы по фиг. 2.in fig. 5 is a detailed view of part of the electrical circuit of FIG. 4; and in fig. 6 is a schematic diagram illustrating the operation of the oscillatory circuit of FIG. 2.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Перед описанием изобретения следует понимать, что оно не ограничено деталями конструкции, изложенными в следующем описании. Специалистам в данной области техники, пользующимся настоящим изобретением, будет очевидно, что изобретение может иметь другие варианты осуществления и может применяться или выполняться различными способами.Before describing the invention, it should be understood that it is not limited to the details of construction set forth in the following description. It will be apparent to those skilled in the art having use of the present invention that the invention may have other embodiments and may be used or carried out in various ways.

В контексте этого документа термин устройство, генерирующее аэрозоль или устройство может подразумевать устройство для парения, предназначенное для доставки аэрозоля пользователю, в том числе аэрозоля для парения, посредством блока, генерирующего аэрозоль (например, элемента, генерирующего аэрозоль, который генерирует пар, который конденсируется в аэрозоль перед доставкой в выпускное отверстие устройства, например в мундштуке, для вдыхания пользователем). Устройство может быть портативным. Портативным может называться устройство, предназначенное для использования, когда его держит пользователь. Устройство может быть выполнено с возможностью генерирования переменного количества аэрозоля, например путем активирования нагревательной системы на переменное количество времени (в отличие от отмеренной дозы аэрозоля), которое можно регулировать посредством срабатывающего механизма. Срабатывающий механизм может быть активирован пользователем, например, посредством кнопки парения и/или датчика вдыхания. Датчик вдыхания может быть чувствителен к силе вдыхания, а также к длительности вдыхания, чтобы обеспечить возможность подачи изменяемого количества пара (для имитации эффекта курения обычного сжигаемого курительного изделия, такого как сигарета, сигара или трубка и т. д.). Устройство может содержать управляющий элемент регулирования температуры для доведения температуры нагревателя и/или нагретого вещества, генерирующего аэрозоль (исходного материала аэрозоля), до конкретной целевой температуры, а затем для поддержания температуры на заданном уровне, который обеспечивает эффективное генерирование аэрозоля.As used herein, the term aerosol generating device or device may include a vaping device designed to deliver an aerosol to a user, including a vaping aerosol, via an aerosol generating unit (e.g., an aerosol generating element that generates vapor that condenses into aerosol before being delivered to a device outlet, such as a mouthpiece, for inhalation by the user). The device may be portable. A device that is designed to be used while being held by a user can be called portable. The device may be configured to generate a variable amount of aerosol, for example by activating the heating system for a variable amount of time (as opposed to a metered dose of aerosol), which can be adjusted by an actuation mechanism. The actuation mechanism can be activated by the user, for example, through a vaping button and/or an inhalation sensor. The inhalation sensor may be sensitive to the strength of the inhalation as well as the duration of the inhalation to allow a variable amount of vapor to be delivered (to simulate the smoking effect of a conventional combustible smoking article such as a cigarette, cigar or pipe, etc.). The apparatus may include a temperature control element for adjusting the temperature of the heater and/or the heated aerosol generating material (aerosol feedstock) to a specific target temperature and then maintaining the temperature at a predetermined level that allows efficient aerosol generation.

В контексте данного документа термин аэрозоль может подразумевать суспензию испаряемого материала в виде одного или нескольких из твердых частиц, капель жидкости, газа. Указанная суспензия может присутствовать в газе, включая воздух. Аэрозоль в данном документе в целом может относиться к пару или содержать его. Аэрозоль может содержать один или несколько компонентов испаряемого материала.As used herein, the term aerosol may imply a suspension of vaporized material in the form of one or more of solid particles, liquid droplets, or gas. Said suspension may be present in a gas, including air. Aerosol as used herein generally may refer to or contain steam. The aerosol may contain one or more components of the vaporized material.

- 3 046092- 3 046092

В контексте данного документа термины испаряемый материал, или исходный материал, или вещество, образующее аэрозоль, или вещество используются для обозначения любого материала, который является испаряемым в воздухе с образованием аэрозоля. Испарение обычно достигается повышением температуры до точки кипения испаряемого материала, например, до температуры менее 400°С, предпочтительно до 350°С. Испаряемый материал может, например, содержать или состоять из жидкости, генерирующей аэрозоль, геля, воска, пены или подобного, твердого вещества, генерирующего аэрозоль, которое может быть в форме стержня, который содержит обработанный табачный материал, гофрированного листа или ориентированных полос восстановленного табака (RTB), или любой их комбинации. Испаряемый материал может содержать одно или несколько из: никотина; кофеина или других активных компонентов. Активный компонент может переноситься носителем, который может быть жидкостью. Носитель может содержать пропиленгликоль или глицерин. Также может присутствовать ароматизирующее вещество. Ароматизирующее вещество может включать этилванилин (ваниль), ментол, изоамилацетат (банановое масло) и тому подобное.As used herein, the terms volatile material, or source material, or aerosol-forming substance, or substance are used to refer to any material that is vaporized into air to form an aerosol. Evaporation is usually achieved by raising the temperature to the boiling point of the material being evaporated, for example to a temperature of less than 400°C, preferably up to 350°C. The vaporizable material may, for example, contain or consist of an aerosol-generating liquid, gel, wax, foam or the like, a solid aerosol-generating substance, which may be in the form of a rod that contains processed tobacco material, corrugated sheet, or oriented strips of reconstituted tobacco ( RTB), or any combination thereof. The vaporized material may contain one or more of: nicotine; caffeine or other active ingredients. The active ingredient may be carried by a carrier, which may be a liquid. The carrier may contain propylene glycol or glycerin. A flavoring agent may also be present. The flavoring agent may include ethyl vanillin (vanilla), menthol, isoamyl acetate (banana oil), and the like.

Со ссылкой на фиг. 1 узел 10 генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению содержит устройство 12, генерирующее аэрозоль, и картридж 14, выполненный с возможностью хранения испаряемого материала. В примере, показанном на фиг. 1, картридж 14 является съемным картриджем, который может быть вставлен в отделение полезной нагрузки устройства 12, генерирующего аэрозоль, как это будет подробно объяснено ниже. В этом случае картридж 14 может быть, например, заменен или повторно заполнен, когда испаряемый материал исчерпан. Согласно другому варианту осуществления (не показан) картридж может быть образован отделением полезной нагрузки устройства, генерирующего аэрозоль. Таким образом, когда испаряемый материал израсходован, картридж можно повторно заполнить.With reference to FIG. 1, the aerosol generating unit 10 according to the present invention includes an aerosol generating device 12 and a cartridge 14 configured to store the evaporated material. In the example shown in FIG. 1, the cartridge 14 is a removable cartridge that can be inserted into the payload compartment of the aerosol generating device 12, as will be explained in detail below. In this case, the cartridge 14 can, for example, be replaced or refilled when the vaporized material is exhausted. According to another embodiment (not shown), the cartridge may be formed by separating the payload of the aerosol generating device. Thus, when the evaporated material is used up, the cartridge can be refilled.

Как показано на фиг. 1, устройство 12, генерирующее аэрозоль, содержит кожух 21 устройства, проходящий между концом 22 батареи и концом 24 мундштука вдоль оси X устройства.As shown in FIG. 1, the aerosol generating device 12 includes a device housing 21 extending between the battery end 22 and the mouthpiece end 24 along the X-axis of the device.

Кожух 21 устройства ограничивает внутреннюю часть устройства 12, генерирующего аэрозоль, содержащего блок 32 питания, предназначенный для питания устройства 12, по меньшей мере части системы 34 нагрева, питаемой от блока 32 питания, и контроллер 36. Кожух 21 устройства также образует отделение 38 полезной нагрузки, которое может быть расположено во внутренней части устройства 12 или/и образовано по меньшей мере частично по меньшей мере одной стенкой кожуха 21 устройства. Дополнительно, в примере по фиг. 1, на конце 24 мундштука кожух 21 устройства образует мундштук 40. Мундштук 40 находится в сообщении по текучей среде с отделением 38 полезной нагрузки и образует выпускное отверстие для потока воздуха, выполненное с возможностью доставки аэрозоля пользователю, когда устройство 12, генерирующее аэрозоль, работает с картриджем 14. Согласно другому варианту осуществления мундштук 40 может быть встроен в картридж 14. Кожух 21 устройства может дополнительно содержать другие внутренние компоненты, выполняющие разные функциональные возможности устройства 12, известные в данной области техники.The device housing 21 defines the interior of the aerosol generating device 12 containing a power supply 32 configured to power the device 12, at least a portion of the heating system 34 powered by the power supply 32, and a controller 36. The device housing 21 also defines a payload compartment 38 , which may be located in the interior of the device 12 and/or formed at least in part by at least one wall of the device casing 21. Additionally, in the example of FIG. 1, at the end 24 of the mouthpiece, the device housing 21 defines a mouthpiece 40. The mouthpiece 40 is in fluid communication with the payload compartment 38 and defines an air flow outlet configured to deliver an aerosol to the user when the aerosol generating device 12 is operated with cartridge 14. In another embodiment, the mouthpiece 40 may be incorporated into the cartridge 14. The device housing 21 may further comprise other internal components that perform various functionality of the device 12 known in the art.

Следует отметить, что на фиг. 1 представлено только схематическое изображение разных компонентов устройства 12, генерирующего аэрозоль, и не обязательно показаны реальная физическая компоновка и размеры этих компонентов. В частности, такая компоновка может быть выбрана в соответствии с конструкцией устройства 12, генерирующего аэрозоль, и техническими признаками его компонентов.It should be noted that in FIG. 1 is only a schematic representation of the various components of the aerosol generating device 12 and does not necessarily show the actual physical layout and dimensions of these components. In particular, such an arrangement may be selected in accordance with the design of the aerosol generating device 12 and the technical characteristics of its components.

Блок 32 питания содержит батарею 32В (показана на фиг. 2) и зарядное устройство батареи. Батарея 32В, например, является известной батареей, разработанной с возможностью зарядки с помощью блока питания, укомплектованного внешним зарядным устройством, и обеспечения постоянного тока предварительно заданного напряжения. Батарея 32В определяет первый вывод батареи, который является, например, выводом V' положительного напряжения, и второй вывод батареи, который является, например, выводом V^- отрицательного напряжения. Зарядное устройство батареи способно подключать батарею к внешнему источнику и содержит для этой цели разъем питания (как, например, разъем mini-USB) или разъем беспроводной зарядки. Зарядное устройство также способно управлять питанием, подаваемым от внешнего источника к батарее, например, согласно предварительно определенному профилю зарядки. Такой профиль зарядки может, например, определять напряжение зарядки батареи в зависимости от уровня ее заряда.The power supply 32 includes a battery 32V (shown in FIG. 2) and a battery charger. The 32V battery, for example, is a known battery designed to be charged by a power supply equipped with an external charger and provide a constant current of a predetermined voltage. Battery 32V defines a first battery terminal, which is, for example, a positive voltage terminal V', and a second battery terminal, which is, for example, a negative voltage terminal V ^' . The battery charger is capable of connecting the battery to an external source and contains a power connector (such as a mini-USB connector) or a wireless charging connector for this purpose. The charger is also capable of controlling power supplied from an external source to the battery, for example according to a predefined charging profile. This charging profile can, for example, determine the charging voltage of the battery depending on its charge level.

Контроллер 36 способен управлять работой устройства 12, генерирующего аэрозоль. В частности, контроллер 36 выполнен с возможностью запитывания системы 34 нагрева от блока 32 питания для генерирования пара из испаряемого материала. Контроллер 36 может быть приведен в действие пользователем с помощью кнопки для парения или дополнительно событием-триггером, таким как, например, обнаружение затяжки пользователя. Контроллер 36 может выполнять любую другую дополнительную функциональность устройства 12, известную per se. Такая функциональность может, например, относиться к возможностям связи устройства 12 с внешним устройством, возможностям технического обслуживания, возможностям анализа и т.д.The controller 36 is capable of controlling the operation of the aerosol generating device 12. In particular, the controller 36 is configured to power the heating system 34 from the power supply 32 to generate steam from the evaporated material. The controller 36 may be activated by the user using a vaping button or additionally by a trigger event, such as, for example, detection of a user's puff. The controller 36 may perform any other additional functionality of the device 12 known per se. Such functionality may, for example, relate to the communication capabilities of the device 12 with an external device, maintenance capabilities, analysis capabilities, etc.

Отделение 38 полезной нагрузки образует полость, предназначенную для размещения картриджа 14. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения полость имеет цилиндричеThe payload compartment 38 defines a cavity for receiving the cartridge 14. In a preferred embodiment of the present invention, the cavity is cylindrical

- 4 046092 скую форму. В примере по фиг. 1 отделение 38 полезной нагрузки проходит вдоль оси X устройства между парой параллельных стенок 41, 42 кожуха 21 устройства. В том же примере отделение 38 полезной нагрузки дополнительно ограничено по меньшей мере одной боковой стенкой 43, проходящей между параллельными стенками 41, 42 вдоль оси X устройства. В этом случае отделение 38 полезной нагрузки может дополнительно образовывать отверстие, используемое для вставки картриджа 14 в отделение 38 полезной нагрузки. Отверстие может, например, проходить перпендикулярно оси X устройства и образуется, когда съемная часть кожуха 21 устройства перемещена от зафиксированной части кожуха 21 устройства, включая, в частности, отделение 38 полезной нагрузки. Съемная часть может, например, содержать мундштук 24 и стенку 42. Съемная часть может быть шарнирной или прикручена к зафиксированной детали. В варианте осуществления, где мундштук 40 встроен в картридж 14, отверстие в отделении 38 полезной нагрузки может, например, проходить перпендикулярно оси X устройства на конце 24 мундштука устройства 10. В этом случае картридж 14 может быть вставлен в отделение 38 полезной нагрузки, следуя оси X устройства. В варианте осуществления, где картридж 14 образован отделением 38 полезной нагрузки, отверстие отделения 38 полезной нагрузки можно использовать для повторного заполнения его испаряемым материалом.- 4 046092 Russian form. In the example of FIG. 1 payload compartment 38 extends along the X-axis of the device between a pair of parallel walls 41, 42 of the device casing 21. In the same example, payload compartment 38 is further defined by at least one side wall 43 extending between parallel walls 41, 42 along the X-axis of the device. In this case, the payload compartment 38 may further define an opening used for inserting the cartridge 14 into the payload compartment 38. The hole may, for example, extend perpendicular to the X-axis of the device and is formed when the removable portion of the device housing 21 is moved away from the fixed portion of the device housing 21, including, in particular, the payload compartment 38. The removable portion may, for example, include a mouthpiece 24 and a wall 42. The removable portion may be hinged or screwed to a fixed part. In an embodiment where the mouthpiece 40 is integrated into the cartridge 14, the opening in the payload compartment 38 may, for example, extend perpendicular to the X-axis of the device at the end 24 of the mouthpiece of the device 10. In this case, the cartridge 14 may be inserted into the payload compartment 38 following the axis X devices. In an embodiment where the cartridge 14 is formed by a payload compartment 38, the opening of the payload compartment 38 can be used to refill it with vaporizable material.

Каждая из параллельных стенок 41, 42 расположена, например, перпендикулярно оси X устройства. Стенка 41 примыкает к концу 22 батареи и образует прорезь, пригодную для прохода для потока воздуха между каналом для потока воздуха, образованным внутри кожуха 21 устройства, и картриджем 14. Стенка 42 примыкает к концу 24 мундштука и образует прорезь, пригодную для прохода для потока воздуха между картриджем 14 и выпускным отверстием для потока воздуха мундштука 40.Each of the parallel walls 41, 42 is located, for example, perpendicular to the X-axis of the device. The wall 41 is adjacent to the end 22 of the battery and defines a slot suitable for passage for air flow between the air flow path formed inside the device housing 21 and the cartridge 14. The wall 42 is adjacent to the end 24 of the mouthpiece and defines a slot suitable for passage for air flow between the cartridge 14 and the air flow outlet of the mouthpiece 40.

Как показано на фиг. 1, картридж 14 содержит кожух 51 картриджа и часть системы 34 нагрева, которая не входит в состав устройства 12, генерирующего аэрозоль, как это будет объяснено ниже более подробно. Кожух 51 картриджа проходит вдоль оси Y картриджа между концом устройства и концом мундштука и образует на этих концах две параллельные стенки 61, 62, перпендикулярные оси Y картриджа, и по меньшей мере одну боковую стенку 63, проходящую вдоль оси Y картриджа между параллельными стенками 61, 62. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения кожух 51 картриджа имеет цилиндрическую форму. В этом случае параллельные стенки 61, 62 могут иметь круглую форму. Стенки 61, 62, 63 кожуха 51 картриджа изготовлены из диэлектрического материала, например, пластикового материала. Преимущественно согласно настоящему изобретению стенки 61, 62, 63 могут образовывать единую деталь, изготовленную соответствующим промышленным способом. Стенки 61, 62, 63 кожуха 51 картриджа ограничивают часть 66 для хранения, выполненную с возможностью хранения исходного материала, образующего аэрозоль.As shown in FIG. 1, cartridge 14 includes a cartridge housing 51 and a portion of a heating system 34 that is not included in the aerosol generating device 12, as will be explained in more detail below. The cartridge housing 51 extends along the Y axis of the cartridge between the end of the device and the end of the mouthpiece and defines at these ends two parallel walls 61, 62 perpendicular to the Y axis of the cartridge, and at least one side wall 63 extending along the Y axis of the cartridge between the parallel walls 61, 62. In a preferred embodiment of the present invention, the cartridge housing 51 is cylindrical in shape. In this case, the parallel walls 61, 62 may have a circular shape. The walls 61, 62, 63 of the cartridge housing 51 are made of a dielectric material, such as a plastic material. Advantageously, according to the present invention, the walls 61, 62, 63 can form a single piece, manufactured in a suitable industrial manner. The walls 61, 62, 63 of the cartridge housing 51 define a storage portion 66 configured to store the aerosol-forming raw material.

В примере по фиг. 1, когда картридж 14 размещен в отделении 38 полезной нагрузки устройства 12, генерирующего аэрозоль, ось Y картриджа совпадает с осью X устройства, а параллельные стенки 61, 62 кожуха 51 картриджа находятся в контакте с параллельными стенками 41, 42 отделения 38 полезной нагрузки. В частности, в этом случае стенка 61 находится в контакте со стенкой 41 и образует впускное отверстие для потока воздуха, обращенное к соответствующей прорези стенки 41, чтобы обеспечить поступление потока воздуха в картридж 14. Аналогично, стенка 62 находится в контакте со стенкой 42 и образует выпускное отверстие для потока воздуха, обращенное к соответствующей прорези стенки 42, чтобы обеспечить отвод потока воздуха из картриджа 14.In the example of FIG. 1, when the cartridge 14 is placed in the payload compartment 38 of the aerosol generating device 12, the Y axis of the cartridge coincides with the X axis of the device, and the parallel walls 61, 62 of the cartridge housing 51 are in contact with the parallel walls 41, 42 of the payload compartment 38. In particular, in this case, wall 61 is in contact with wall 41 and forms an air flow inlet opening facing a corresponding slot in wall 41 to allow air flow to enter cartridge 14. Likewise, wall 62 is in contact with wall 42 and forms an air flow outlet facing a corresponding slot in the wall 42 to allow air flow to be discharged from the cartridge 14.

На фиг. 2 более подробно показана система 34 нагрева. Ссылаясь на фиг. 2, система 34 нагрева содержит катушку 72, расположенную вблизи части 66 для хранения, когда картридж 14 размещен в отделении 38 полезной нагрузки, токоприемник 74, расположенный в части 66 для хранения, и колебательную схему 76, выполненную с возможностью генерирования переменного тока на катушке 72 из постоянного тока, подаваемого батареей 32В.In fig. 2 shows the heating system 34 in more detail. Referring to FIG. 2, the heating system 34 includes a coil 72 located adjacent the storage portion 66 when the cartridge 14 is located in the payload compartment 38, a current collector 74 located in the storage portion 66, and an oscillator circuit 76 configured to generate an alternating current on the coil 72 from direct current supplied by a 32V battery.

Катушка 72 и токоприемник 74 расположены соответственно так, что токоприемник 74 способен дополнительно нагревать испаряемый материал для магнитного взаимодействия с катушкой 72. Конкретный пример такой компоновки показан на фиг. 3.Coil 72 and susceptor 74 are respectively arranged such that susceptor 74 is capable of further heating the evaporated material to magnetically interact with coil 72. A specific example of such an arrangement is shown in FIG. 3.

Ссылаясь на фиг. 3, катушка 72, также видимая на фиг. 1 по пунктирной линии, предназначена для размещения вокруг части 66 для хранения картриджа 14 вдоль оси Y картриджа, когда картридж 14 размещен в отделении 38 полезной нагрузки. В частности, в примере по фиг. 1 и 3 катушка 72 предназначена для прохождения вокруг боковой стенки 63 кожуха 51 картриджа и предпочтительно по сути вдоль всей длины боковой стенки 63. Для этой цели катушка 72 встроена в боковую стенку 43 отделения 38 полезной нагрузки или выступает из этой боковой стенки 43 с прохождением вокруг отделения 38 полезной нагрузки вдоль оси X устройства. Таким образом, катушка 72 встроена в устройство 12, и когда картридж 14 размещен в отделении 38 полезной нагрузки, катушка 72 проходит вокруг боковой стенки 63 кожуха 51 картриджа и, следовательно, вокруг части 66 для хранения картриджа 14.Referring to FIG. 3, coil 72, also visible in FIG. 1 along the dotted line is designed to be positioned around the cartridge 14 storage portion 66 along the Y-axis of the cartridge when the cartridge 14 is placed in the payload compartment 38. Specifically, in the example of FIG. 1 and 3, the coil 72 is designed to extend around the side wall 63 of the cartridge housing 51 and preferably along substantially the entire length of the side wall 63. For this purpose, the coil 72 is built into the side wall 43 of the payload compartment 38 or projects from this side wall 43 to extend around payload compartments 38 along the X-axis of the device. Thus, the coil 72 is integrated into the device 12, and when the cartridge 14 is placed in the payload compartment 38, the coil 72 extends around the side wall 63 of the cartridge housing 51 and, therefore, around the storage portion 66 of the cartridge 14.

Токоприемник 74 расположен в части 66 для хранения картриджа 14, предпочтительно вдоль оси Y картриджа. Токоприемник 74 изготовлен из проводящего материала, например, из металлического материала, такого как алюминий или алюминиевые сплавы, или из ферромагнитного материала, такого как малоуглеродистая сталь. Форма и размеры токоприемника 74 выбраны таким образом, чтобы оптимизировать магнитное сопряжение и, следовательно, эффективность передачи энергии с катушкой 72. ФормаThe current collector 74 is located in the storage portion 66 of the cartridge 14, preferably along the Y axis of the cartridge. The current collector 74 is made of a conductive material, for example, a metallic material such as aluminum or aluminum alloys, or a ferromagnetic material such as mild steel. The shape and dimensions of the current collector 74 are selected to optimize the magnetic coupling and therefore the efficiency of energy transfer to the coil 72. Shape

- 5 046092 и размеры токоприемника 74 также выбраны в зависимости от формата картриджа. Согласно примеру по фиг. 3, токоприемник 74 имеет форму параллелепипеда, проходящего вдоль оси Y картриджа. Согласно другому примеру, токоприемник 74 имеет форму тонкой трубки, также проходящей вдоль оси Y картриджа. Например, трубка может определять толщину стенки, составляющую от 30 мкм до 150 мкм и, например, по существу равную 50 мкм. Для упрощения процесса изготовления можно выбрать большую толщину стенки. Согласно обоим примерам, длина токоприемника 74 может быть выбрана от 5 мм до 13 мм, преимущественно от 7 мм до 11 мм. В общем случае форма токоприемника 74 выбрана таким образом, чтобы лучше концентрировать электромагнитное поле, создаваемое катушкой 72. Например, для катушки 72, имеющей круглую форму, где сила поля является наименьшей в геометрическом центре, форма токоприемника 74 выбрана таким образом, чтобы быть ближе к виткам катушки 72. Согласно некоторым вариантам осуществления токоприемник 74 может быть изготовлен из нескольких отдельных элементов, имеющих по существу одинаковую форму и размеры или разные формы и/или размеры.- 5 046092 and the dimensions of the pantograph 74 are also selected depending on the cartridge format. According to the example of FIG. 3, the pantograph 74 is shaped like a parallelepiped extending along the Y-axis of the cartridge. According to another example, the current collector 74 is in the form of a thin tube, also extending along the Y axis of the cartridge. For example, the tube may define a wall thickness ranging from 30 μm to 150 μm and, for example, substantially equal to 50 μm. To simplify the manufacturing process, you can choose a larger wall thickness. According to both examples, the length of the pantograph 74 can be selected from 5 mm to 13 mm, preferably from 7 mm to 11 mm. In general, the shape of pantograph 74 is selected to better concentrate the electromagnetic field produced by coil 72. For example, for coil 72 having a circular shape, where the field strength is weakest at the geometric center, the shape of pantograph 74 is chosen to be closer to turns of the coil 72. In some embodiments, the current collector 74 may be made of several separate elements having substantially the same shape and dimensions or different shapes and/or dimensions.

Электрическая схема колебательной схемы 76 показана на фиг. 4. Ссылаясь на эту фиг. 4, колебательная схема 76 содержит по меньшей мере одну силовую схему 82 и микроконтроллер 83, способный управлять работой силовой схемы 82. Колебательная схема 76 может дополнительно содержать переключатель, соединяющий схему 76 с батареей 32В и управляемый, например, контроллером 36 или микроконтроллером 83. Данный переключатель может быть образован транзистором Q1, показанным на фиг. 4.The electrical circuit of the oscillator circuit 76 is shown in FIG. 4. Referring to this FIG. 4, the oscillator circuit 76 includes at least one power circuit 82 and a microcontroller 83 capable of controlling operation of the power circuit 82. The oscillator circuit 76 may further include a switch connecting the circuit 76 to the battery 32V and controlled, for example, by the controller 36 or the microcontroller 83. This the switch may be formed by transistor Q1 shown in FIG. 4.

Микроконтроллер 83 способен отслеживать работу колебательной схемы 76 путем анализа сигнала, подаваемого делителем потенциала, который более подробно объяснен ниже. Микроконтроллер 83 также способен улучшить рабочие характеристики переключения колебательной схемы 76 (сделать переключение хорошо синхронизированным для получения чистого синусоидального сигнала). Для этой цели микроконтроллер 83 способен добавлять или снимать небольшое количество напряжения на линиях смещения, подключенных к микроконтроллеру 83, что более подробно объяснено ниже. Другими словами, микроконтроллер 83 способен генерировать сигнал напряжения на каждой из линий смещения для оптимизации процесса переключения, выполняемого колебательной схемой 76.The microcontroller 83 is capable of monitoring the operation of the oscillator circuit 76 by analyzing the signal supplied by the potential divider, which is explained in more detail below. The microcontroller 83 is also capable of improving the switching performance of the oscillator circuit 76 (making the switching well timed to produce a clean sine wave signal). For this purpose, the microcontroller 83 is capable of adding or removing a small amount of voltage to the bias lines connected to the microcontroller 83, which is explained in more detail below. In other words, the microcontroller 83 is capable of generating a voltage signal on each of the bias lines to optimize the switching process performed by the oscillator circuit 76.

Силовая схема 82 содержит два силовых транзистора Q1A, Q1B и, для каждого силового транзистора Q1A, Q1B, линию LA, LB смещения, подключенную к микроконтроллеру 83. Каждый силовой транзистор Q1A, Q1B является, например, полевым МОП-транзистором, который содержит выводы истока и стока, соединяющие катушку 72 со вторым выводом батареи V^-, и вывод затвора, подключенный к соответствующей линии LA, LB смещения. Вывод затвора способен управлять током между соответствующими выводами истока и стока согласно напряжению, подаваемому на этот вывод затвора.Power circuit 82 includes two power transistors Q1A, Q1B and, for each power transistor Q1A, Q1B, a bias line LA, LB connected to microcontroller 83. Each power transistor Q1A, Q1B is, for example, a MOSFET that contains source terminals and drain connecting the coil 72 to the second battery terminal V ^- , and a gate terminal connected to the corresponding bias line LA, LB. The gate pin is capable of controlling the current between the corresponding source and drain pins according to the voltage applied to that gate pin.

Согласно конкретному примеру настоящего изобретения, каждый силовой транзистор Q1A, Q1B снабжен конденсатором (не показан на фиг. 4), подключенным, например, между его выводом затвора и его выводом истока, как показано на фиг. 5 в отношении силового транзистора Q1A. В частности, согласно данной фигуре, конденсатор C_GS предусмотрен между выводом G затвора и выводом S истока. Этот конденсатор может быть физически расположен очень близко к силовому транзистору Q1A и, таким образом, может позволить использовать широкий спектр транзисторов, обеспечивая при этом хорошую коммутационную способность. Действительно, размещение реального конденсатора между парой выводов, таких как выводы затвора и источника, позволяет обеспечить известный отклик и некоторую защиту от паразитных емкостей, создаваемых транзистором Q1A.According to a specific example of the present invention, each power transistor Q1A, Q1B is provided with a capacitor (not shown in FIG. 4) connected, for example, between its gate terminal and its source terminal, as shown in FIG. 5 regarding power transistor Q1A. Specifically, according to this figure, a capacitor C _GS is provided between a gate terminal G and a source terminal S. This capacitor can be physically located very close to power transistor Q1A and thus can allow the use of a wide range of transistors while still providing good switching capacity. Indeed, placing a real capacitor between a pair of terminals, such as the gate and source terminals, allows for a known response and some protection from the stray capacitances generated by transistor Q1A.

Каждая линия LA, LB смещения содержит резистор R5A, R5B смещения. Дополнительно, линия LA смещения может быть подключена к первому выводу батареи V' через транзистор Q2. Этот транзистор Q2 используют для включения и выключения подачи питания (колебания) и для управления потоком питания (управление питанием ШИМ). Транзистор Q2 может определять вывод затвора, который подключен к транзистору Q1. Таким образом, когда транзистор Q1 управляется микроконтроллером 83, при переключении между состояниями включения/выключения транзистор Q1 подает питание на вывод затвора транзистора Q2, чтобы также переключать его между состояниями включения/выключения. Каждый резистор R5A, R5B смещения представляет собой, например стабилитрон. Значения этих резисторов R5A, R5B смещения выбраны для оптимизации процесса переключения, выполняемого соответствующими силовыми транзисторами Q1A, Q1B.Each bias line LA, LB contains a bias resistor R5A, R5B. Additionally, bias line LA may be connected to the first terminal of battery V' via transistor Q2. This transistor Q2 is used to turn power on and off (oscillation) and to control the flow of power (PWM power control). Transistor Q2 can sense the gate pin that is connected to transistor Q1. Thus, when transistor Q1 is controlled by microcontroller 83, when switching between on/off states, transistor Q1 supplies power to the gate terminal of transistor Q2 to also switch it between on/off states. Each bias resistor R5A, R5B is, for example, a zener diode. The values of these bias resistors R5A, R5B are chosen to optimize the switching process performed by the corresponding power transistors Q1A, Q1B.

В частности, значения резисторов R5A, R5B смещения выбраны таким образом, чтобы обеспечить надлежащий момент переключения соответствующих силовых транзисторов Q1A, Q1B. Действительно, как известно per se, существует задержка между напряжением, подаваемым на соответствующий транзистор, и напряжением, которое физически принимается транзистором. Данная задержка сильно зависит от постоянной времени, которая пропорциональна значению сопротивления соответствующего резистора R5A, R5B. Следовательно, значения для резисторов R5A, R5B выбраны таким образом, чтобы установить надлежащее значение задержки, которое обеспечивает надлежащее переключение (своевременное) для получения чистого синусоидального сигнала. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения значения для резисторов R5A, R5B могут быть выбраны аналитически путем анализа времени, необходимого для достижения заданного напряжения затвора (V_GS). Это время может быть смоделировано следующим выражением:In particular, the values of bias resistors R5A, R5B are selected to provide the proper switching torque for the corresponding power transistors Q1A, Q1B. Indeed, as is known per se, there is a delay between the voltage applied to the corresponding transistor and the voltage that is physically received by the transistor. This delay strongly depends on the time constant, which is proportional to the resistance value of the corresponding resistor R5A, R5B. Therefore, the values for resistors R5A, R5B are chosen to set a proper delay value that ensures proper switching (in time) to produce a pure sine wave signal. In a particular embodiment of the present invention, the values for resistors R5A, R5B can be selected analytically by analyzing the time required to reach a given gate voltage (V _GS ). This time can be modeled by the following expression:

- 6 046092- 6 046092

где RG - это эффективное сопротивление затвора, т. е. значение сопротивления соответствующего резистора R5A, R5B плюс сопротивление схемы привода затвора;where RG is the effective gate resistance, i.e. the resistance value of the corresponding resistor R5A, R5B plus the resistance of the gate drive circuit;

Ciss - это эффективная входная емкость транзистора (например, результативная емкость конденсатора CGS в примере по фиг. 5);Ciss is the effective input capacitance of the transistor (for example, the effective capacitance of the capacitor CGS in the example of Fig. 5);

Vgs - это фактическое напряжение затвор-исток, a VGS - это максимальное напряжение затвор-исток (напряжение, которое задает схема привода или, в этом случае, установлено, в частности, колебательной схемой 76).Vgs is the actual gate-source voltage, and VGS is the maximum gate-source voltage (the voltage that is set by the drive circuit or, in this case, set by the swing circuit 76 in particular).

Напряжение V_gs может быть смоделировано для нахождения времени, необходимое для достижения определенного порога (и подгонки значений R5A или R5B), используя следующее выражение:The voltage V _gs can be modeled to find the time required to reach a certain threshold (and fit the values of R5A or R5B) using the following expression:

В конкретном примере настоящего изобретения значения для резисторов R5A, R5B выбраны путем тестирования нескольких значений, начиная, например, со значения порядка 500 Ом, и заканчивая, например, значением 180 Ом для обоих резисторов, чтобы оптимизировать точки переключения транзисторов Q1A, Q1B.In a specific example of the present invention, the values for resistors R5A, R5B are selected by testing several values, starting, for example, with a value of about 500 ohms, and ending, for example, with a value of 180 ohms for both resistors, in order to optimize the switching points of transistors Q1A, Q1B.

Со ссылкой на фиг. 4 силовая схема 82 дополнительно содержит две соединительные линии CLA, CLB и для каждой соединительной линии CLA, CLB обходную линию BLA, BLB, соединяющую вывод затвора одного из силовых транзисторов Q1A, Q1B с соответствующей соединительной линией CLA, CLB. Каждая из линий LA, LB смещения подключена, например, к соответствующей обходной линии BLA, BLB. Каждая соединительная линия CLA, CLB соединяет один из выводов конденсатора СН, подключенного параллельно катушке 72, со вторым выводом V- батареи.With reference to FIG. 4, the power circuit 82 further includes two connecting lines CLA, CLB and for each connecting line CLA, CLB a bypass line BLA, BLB connecting the gate terminal of one of the power transistors Q1A, Q1B to the corresponding connecting line CLA, CLB. Each of the bias lines LA, LB is connected, for example, to a corresponding bypass line BLA, BLB. Each connecting line CLA, CLB connects one of the terminals of the capacitor CH, connected in parallel with the coil 72, to the second terminal of the V battery.

Каждая соединительная линия CLA, CLB содержит диод D1A, D1B и предохранительный резистор R34A, R34B для предотвращения отклонений в область отрицательного напряжения на соответствующем силовом транзисторе Q1A, Q1B. Каждый диод D1A, D1B и каждый предохранительный резистор R34A, R34B подключены последовательно между соответствующей обходной линией BLA, BLB и соответствующим выводом конденсатора СН.Each connecting line CLA, CLB contains a diode D1A, D1B and a safety resistor R34A, R34B to prevent deviations into the negative voltage region on the corresponding power transistor Q1A, Q1B. Each diode D1A, D1B and each safety resistor R34A, R34B are connected in series between the corresponding bypass line BLA, BLB and the corresponding terminal of the capacitor CH.

Как и для резисторов R5A, R5B смещения, значения предохранительных резисторов R34A, R34B выбраны на основе паразитных емкостей соответствующих транзисторов Q1A, Q1B, чтобы оптимизировать процесс переключения. Таким образом, можно использовать предыдущие выражения для аналитической оценки этих значений. В конкретном примере настоящего изобретения эти значения выбраны путем тестирования нескольких значений. Сохраняемое значение может, например, быть равно 10 Ом для обоих резисторов.As with bias resistors R5A, R5B, the values of safety resistors R34A, R34B are selected based on the parasitic capacitances of the corresponding transistors Q1A, Q1B to optimize the switching process. Thus, the previous expressions can be used to evaluate these values analytically. In a specific example of the present invention, these values are selected by testing several values. The stored value could, for example, be 10 ohms for both resistors.

Одна из соединительных линий CLA, CLB, например соединительная линия CLB, дополнительно содержит делитель 90 потенциала, определяющий выходной вывод Т, подключенный к микроконтроллеру 83. Как показано на фиг. 4, делитель 90 потенциала подключен последовательно с диодом D1B и предохранительным резистором R34B ко второму выводу V- батареи. В частности, он может быть подключен между соответствующей обходной линией BLA, BLB и вторым выводом V- батареи. В примере по фиг. 4 другая соединительная линия CLA, т. е. соединительная линия без делителя 90, содержит нагрузочный резистор R1A, подключенный параллельно делителю 90 потенциала. Другими словами, нагрузочный резистор R1A подключен между соответствующей обходной линией BLA и вторым выводом Vбатареи. Значение сопротивления резистора R1A выбрано в качестве компромисса между скоростью переключения и способностью схемы быть защищенной от нежелательного включения в случае, когда ее необходимо выключить. Данное значение сопротивления обычно находится в диапазоне кОм и может быть, например, выбрано по существу равным 2,2 кОм.One of the CLA connection lines, CLB, such as the CLB connection line, further includes a potential divider 90 defining an output terminal T connected to the microcontroller 83. As shown in FIG. 4, potential divider 90 is connected in series with diode D1B and safety resistor R34B to the second terminal of the V battery. In particular, it can be connected between the corresponding bypass line BLA, BLB and the second terminal of the V battery. In the example of FIG. 4, the other connection line CLA, i.e. the connection line without potential divider 90, contains a load resistor R1A connected in parallel with the potential divider 90. In other words, load resistor R1A is connected between the corresponding bypass line BLA and the second terminal V of the battery. The value of resistor R1A is chosen as a compromise between switching speed and the ability of the circuit to be protected from unwanted turn-on when it needs to be turned off. This resistance value is typically in the kΩ range and can, for example, be selected to be substantially 2.2 kΩ.

Делитель 90 потенциала содержит два последовательно соединенных резистора делителя R1B и R1C, причем выходной вывод Т расположен между этими резисторами. Значения сопротивления для этих резисторов R1B и R1C могут быть выбраны таким образом, чтобы гарантировать, что выходное напряжение для микроконтроллера 83 могло составлять либо 3,3 В, либо 5 В. Поскольку напряжение в схеме обычно выше (например, больше 8 В), резисторы R1B и R1C необходимы для снижения напряжения до уровня, приемлемого для микроконтроллера 83. Снабженный таким делителем 90 микроконтроллер 83 способен считывать границы переключения и проверять, что колебательная схема 76 правильно запустила работу и не удерживается в условиях короткого замыкания. Для этой цели микроконтроллер 83 может отслеживать, чтобы сигнал, выдаваемый с выходного вывода Т делителя 90 потенциала, был согласованным, т. е. чтобы переключение между состояниями включения/выключения происходило за одни и те же/сопоставимые периоды времени.The potential divider 90 contains two series-connected divider resistors R1B and R1C, with the output terminal T located between these resistors. The resistance values for these resistors R1B and R1C can be chosen to ensure that the output voltage for the microcontroller 83 could be either 3.3 V or 5 V. Since the circuit voltage is typically higher (e.g., greater than 8 V), the resistors R1B and R1C are necessary to reduce the voltage to a level acceptable to the microcontroller 83. Equipped with such a divider 90, the microcontroller 83 is able to read the switching limits and verify that the oscillator circuit 76 has properly started operation and is not being held in short circuit conditions. For this purpose, the microcontroller 83 can monitor that the signal output from the output terminal T of potential divider 90 is consistent, i.e., that switching between on/off states occurs in the same/comparable periods of time.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения система 34 нагрева может дополнительно содержать импульсный накопитель 93, подключенный к батарее 32В параллельно колебательной схеме 76. Как показано на фиг. 4, импульсный накопитель 93 содержит по меньшей мере два конденсатораIn one embodiment of the present invention, heating system 34 may further include a pulse accumulator 93 connected to battery 32V in parallel with oscillator circuit 76. As shown in FIG. 4, pulse accumulator 93 contains at least two capacitors

--

Claims

CDL2, CDL4 connected in parallel. The capacitors of the pulse accumulator 93 are sized to support the 32V battery with very high currents at the very beginning (eg, in the range of a few microseconds) of heating. This helps to smoothly start heating using the heating system 34. Additionally, the pulse accumulator 93 provides a high resonant frequency (about 500 kHz) of current supply to the oscillator circuit 76, especially at a very short moment when transistors Q1A, Q1B are switched. In general, the total capacitance value for a pulse accumulator can be selected equal to 220 μF or less. Parallel connection of capacitors CDL2, CDL4 allows us to reduce the resulting internal resistance of the pulse storage device, which helps to better support the battery. The resulting total capacitance and internal resistance of the switching accumulator are selected depending on the internal resistance of the battery (or battery bank) and dynamic response. The lower its internal resistance, the less support is required from this drive.

In fig. 6 shows the resulting AC signal output by the oscillator circuit 76. As can be seen, the signal is a sine wave and forms a predetermined voltage profile used to power coil 72. The resulting AC signal consists of a first signal SA and a second signal SB, both signals are generated alternately by power circuit 82.

The operation of the aerosol generating unit 10 will now be explained. Initially, the cartridge 14 is considered to be removed from the aerosol generating device 12. The cartridge may, for example, be purchased separately from the aerosol generating device 12 and used as a consumable. When the user intends to activate the operation of the assembly 10, he/she first inserts the cartridge 14 into the payload compartment 38 of the aerosol generating device 12. In this position, the coil 72 is arranged around the cartridge 14 storage portion 66, and the current collector 74 is thus placed within the coil 72. The user then activates the operation of the controller 36 by activating, for example, a switch or taking a puff. This activates the operation of the oscillatory circuit 76 and, in particular, the operation of the microcontroller 83. The power circuit 82 carries out a self-oscillating process to produce alternating current AC on the coil 72. This process is monitored by the microcontroller 83 using a divider 90. The coil 72 induces electric currents on the current collector 74, which are converted into heat. Heat is transferred to the precursor material. This heating can be precisely controlled by controlling the alternating current on coil 72.

CLAIM

1. A heating system (34) for an aerosol generation unit (10) containing a battery (32V) for supplying direct current and a portion (66) for storing evaporated material, the battery (32V) comprising a first terminal (V+) of the battery and a second terminal ( V ^- ) batteries;

in this case, the heating system (34) contains:

a coil (72) located near the storage portion (66) and connected to the first terminal (V+) of the battery;

a pantograph (74) located in the storage portion (66);

an oscillating circuit (76) configured to generate alternating current on the coil (72) from direct current supplied by the battery (32V), wherein the current collector (74) is capable of heating the evaporated material as a result of magnetic interaction with the coil (72);

wherein:

the oscillatory circuit (76) contains at least one power circuit (82), wherein the at least one power circuit (82) contains two power transistors (Q1A, Q1B) and a bias line (LA, LB) for each power transistor (Q1A, Q1B);

Each power transistor (Q1A, Q1B) contains source and drain terminals connecting a coil (72) to the second terminal (V ^- ) of the battery, and a gate terminal connected to the corresponding bias line (LA, LB) and capable of regulating the current between the corresponding source terminals and drain according to the voltage at its gate terminal;

the oscillating circuit (76) further comprises a microcontroller (83) connected to both bias lines (LA, LB) and capable of generating a voltage signal on each of the bias lines (LA, LB);

at least one power circuit (82) further includes a potential divider (90) defining an output terminal (T) connected to the microcontroller (83), wherein the microcontroller (83) is capable of verifying the operation of the oscillatory circuit (76) by analyzing the voltage at the output output (T).

2. Heating system (34) according to claim 1, characterized in that each bias line (LA, LB) contains a bias resistor (R5A, R5B).

3. Heating system (34) according to claim 1 or 2, characterized in that the oscillatory circuit (76) additionally contains a capacitor (CH) connected in parallel to the coil (72) and containing two terminals

-