BR112021003927A2

BR112021003927A2 - aparelho para um dispositivo gerador de aerossol e dispositivo gerador de aerossol

Info

Publication number: BR112021003927A2
Application number: BR112021003927-9A
Authority: BR
Inventors: Anton KORUS; Patrick Moloney
Original assignee: Nicoventures Trading Limited
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2021-05-18
Also published as: WO2020043900A1; JP7193211B2; GB201814199D0; UA127509C2; AU2019328516A1; IL281036A; CA3110943A1; CA3110943C; KR20210044877A; AU2019328516B2; CN112702929A; KR102543579B1; US20210204612A1; JP2021534772A; EP3843568A1

Abstract

APARELHO PARA UM DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL E DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL. Um aparelho para um dispositivo gerador de aerossol compreende um circuito ressonante LC compreendendo um elemento indutivo para aquecer indutivamente um arranjo de susceptor para aquecer um material gerador de aerossol para assim gerar um aerossol. O aparelho compreende um arranjo de comutação para permitir que uma corrente variável seja gerada a partir de um fornecimento de tensão DC e flua através do elemento indutivo para causar aquecimento indutivo do arranjo de susceptor. O aparelho também compreende um determinador de temperatura para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base em uma frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado.

Description

APARELHO PARA UM DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL E DISPOSITIVO

GERADOR DE AEROSSOL Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho para um dispositivo gerador de aerossol, em particular, um aparelho que compreende um determinador de temperatura para determinar a temperatura de um arranjo de susceptor.

Antecedentes

[0002] Artigos de fumar, tais como cigarros, charutos e semelhantes, queimam o tabaco durante o uso para criar fumaça de tabaco. Tentativas têm sido feitas para fornecer alternativas a esses artigos, criando produtos que liberam compostos sem combustão. Exemplos de tais produtos são os chamados produtos de “calor sem queima” ou dispositivos ou produtos de aquecimento de tabaco, que liberam compostos ao aquecer, mas sem queimar, o material. O material pode ser, por exemplo, tabaco ou outros produtos que não sejam do tabaco, que podem ou não conter nicotina.

Sumário

[0003] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho para um dispositivo gerador de aerossol, o aparelho compreendendo: um circuito ressonante LC compreendendo um elemento indutivo para aquecer indutivamente um arranjo de susceptor para aquecer um material gerador de aerossol para, assim,

gerar um aerossol; um arranjo de comutação para permitir que uma corrente variável seja gerada a partir de uma fonte de tensão DC e flua através do elemento indutivo para causar aquecimento indutivo do arranjo de susceptor; e um determinador de temperatura para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base em uma frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado.

[0004] O determinador de temperatura pode ser para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base, além da frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado, uma corrente DC da fonte de tensão DC.

[0005] O determinador de temperatura pode ser para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base, além da frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado e a corrente DC da fonte de tensão DC, em uma tensão DC do fornecimento de tensão DC.

[0006] O circuito LC pode ser um circuito LC paralelo compreendendo um elemento capacitivo disposto em paralelo com o elemento indutivo.

[0007] O determinador de temperatura pode determinar uma resistência agrupada efetiva do elemento indutivo e do arranjo de susceptor a partir da frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado, a corrente DC da fonte de tensão DC e a tensão DC do fornecimento de tensão DC, e determina a temperatura do arranjo de susceptor com base na resistência agrupada efetiva determinada.

[0008] O determinador de temperatura pode determinar a temperatura do arranjo de susceptor a partir de uma calibração de valores da resistência agrupada efetiva do elemento indutivo e do arranjo de susceptor e a temperatura do arranjo de susceptor.

[0009] A calibração pode ser baseada em uma equação polinomial, de preferência uma equação polinomial de terceira ordem.

[0010] O determinante da temperatura pode determinar a resistência agrupada efetiva r usando a fórmula 𝐼𝑠 1 𝑟= 𝑉𝑠 (2𝜋𝑓0 𝐶)2 Onde VS é a tensão DC e IS é a corrente DC, C é uma capacitância do circuito ressonante LC, e f0 é a frequência na qual o circuito ressonante LC está sendo operado.

[0011] A frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado pode ser a frequência ressonante do circuito ressonante LC.

[0012] O arranjo de comutação pode ser configurado para alternar entre um primeiro estado e um segundo estado, e a frequência na qual o circuito LC está sendo operado pode ser determinada a partir de uma determinação de uma frequência na qual o arranjo de comutação alterna entre o primeiro estado e o segundo estado.

[0013] O arranjo de comutação pode compreender um ou mais transistores e a frequência na qual o circuito LC está sendo operado pode ser determinada ao medir um período no qual um dos transistores comuta entre um estado ligado e um estado desligado.

[0014] O aparelho pode compreender conversor de frequência para tensão configurado para resultar um valor de tensão indicativo da frequência na qual o circuito LC está sendo operado.

[0015] A tensão DC e/ou a corrente DC podem ser valores estimados.

[0016] Os valores obtidos para a tensão DC e/ou corrente DC podem ser valores medidos pelo aparelho.

[0017] A calibração de valores entre a resistência agrupada efetiva e a temperatura do arranjo de susceptor pode ser uma de uma pluralidade de calibrações entre a resistência agrupada efetiva e a temperatura do arranjo de susceptor, e o determinador de temperatura pode ser configurado para selecionar uma da pluralidade de calibrações para usar na determinação da temperatura do susceptor a partir de valores da resistência agrupada efetiva.

[0018] O aparelho pode compreender um sensor de temperatura configurado para detectar uma temperatura associada ao arranjo de susceptor antes do aquecimento pelo elemento indutivo, e o determinador de temperatura pode usar a temperatura detectada pelo sensor de temperatura para selecionar a calibração.

[0019] A temperatura medida pelo sensor de temperatura pode ser uma temperatura ambiente para o dispositivo gerador de aerossol.

[0020] O dispositivo de fornecimento de aerossol pode compreender uma câmara para receber o arranjo de susceptor, por exemplo, uma câmara para receber um consumível que compreende o arranjo de susceptor, e a temperatura medida pelo sensor de temperatura pode ser uma temperatura da câmara.

[0021] O determinador de temperatura pode ser configurado para: determinar um valor da resistência agrupada efetiva correspondente à temperatura detectada pelo sensor de temperatura e selecionar a calibração a partir de uma pluralidade de calibrações com base em uma comparação entre a temperatura detectada pelo sensor de temperatura e a temperatura dada por cada uma da pluralidade de calibrações usando o valor da resistência agrupada efetiva correspondente à temperatura detectada pelo sensor de temperatura.

[0022] Cada calibração pode ser uma curva de calibração, ou uma equação polinomial, ou um conjunto de valores de calibração em uma tabela de consulta.

[0023] O determinador de temperatura pode ser configurado para realizar a seleção de uma calibração cada vez que o dispositivo gerador de aerossol é ligado ou cada vez que o dispositivo gerador de aerossol entra em um modo de geração de aerossol.

[0024] O arranjo de comutação pode ser configurado para alternar entre o primeiro estado e o segundo estado em resposta às oscilações de tensão dentro do circuito ressonante que operam em uma frequência ressonante do circuito ressonante, e a corrente variável pode ser assim mantida na frequência ressonante do circuito ressonante.

[0025] O arranjo de comutação pode compreender um primeiro transistor e um segundo transistor, em que, quando o arranjo de comutação está no primeiro estado, o primeiro transistor está DESLIGADO e o segundo transistor está LIGADO e quando o arranjo de comutação está no segundo estado, o primeiro transistor está LIGADO e o segundo transistor está DESLIGADO.

[0026] O primeiro transistor e o segundo transistor podem compreender, cada um, um primeiro terminal para colocar esse transistor em LIGADO e DESLIGADO, um segundo terminal e um terceiro terminal, e em que o arranjo de comutação é configurado de modo que o primeiro transistor seja adaptado para mudar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do segundo transistor é igual ou abaixo de uma tensão de limiar de comutação do primeiro transistor.

[0027] O primeiro transistor e o segundo transistor podem compreender, cada um, um primeiro terminal para colocar esse transistor em LIGADO E DESLIGADO, um segundo terminal e um terceiro terminal, em que o arranjo de comutação é configurado de modo que o segundo transistor seja adaptado para alternar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do primeiro transistor é igual ou abaixo de uma tensão de limiar de comutação do segundo transistor.

[0028] O circuito ressonante pode compreender ainda um primeiro diodo e um segundo diodo e o primeiro terminal do primeiro transistor pode ser conectado ao segundo terminal do segundo transistor através do primeiro diodo, e o primeiro terminal do segundo transistor pode ser conectado ao segundo terminal do primeiro transistor através do segundo diodo, por onde o primeiro terminal do primeiro transistor é preso em baixa tensão quando o segundo transistor está LIGADO e o primeiro terminal do segundo transistor é preso em baixa tensão quando o primeiro transistor está LIGADO.

[0029] O arranjo de comutação pode ser configurado de tal modo que o primeiro transistor está adaptado para alternar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do segundo transístor é igual ou abaixo de uma tensão limiar de comutação do primeiro transistor mais uma tensão de polarização do primeiro diodo.

[0030] O arranjo de comutação pode ser configurado de modo que o segundo transistor seja adaptado para passar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do primeiro transistor é igual ou abaixo de uma tensão de limiar de comutação do segundo transistor mais uma tensão de polarização do segundo diodo.

[0031] Um primeiro terminal da fonte de tensão DC pode ser conectado aos primeiro e segundo pontos no circuito ressonante, em que o primeiro ponto e o segundo ponto estão eletricamente localizados em cada lado do elemento indutivo.

[0032] O aparelho pode compreender pelo menos um indutor de estrangulamento posicionado entre a fonte de tensão DC e o elemento indutivo.

[0033] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol compreendendo o aparelho de acordo com o primeiro aspecto.

Breve Descrição dos Desenhos

[0034] A Figura 1 ilustra esquematicamente um dispositivo gerador de aerossol de acordo com um exemplo.

[0035] A Figura 2 ilustra esquematicamente um circuito ressonante de acordo com um exemplo.

[0036] A Figura 3 mostra gráficos de tensão, corrente, resistência efetiva agrupada e temperatura de arranjo de susceptor em relação ao tempo de acordo com um exemplo.

[0037] A Figura 4 mostra um gráfico da temperatura do arranjo de susceptor em relação ao parâmetro r de acordo com um exemplo.

[0038] A Figura 5 mostra uma representação esquemática de uma pluralidade de gráficos da temperatura do arranjo de susceptor em relação ao parâmetro r de acordo com um exemplo.

Descrição Detalhada

[0039] O aquecimento por indução é um processo de aquecimento de um objeto eletricamente condutor (ou susceptor) por indução eletromagnética. Um aquecedor de indução pode compreender um elemento indutivo, por exemplo, uma bobina indutiva e um dispositivo para a passagem de uma corrente elétrica variável, como uma corrente elétrica alternada, através do elemento indutivo. A variação da corrente elétrica no elemento indutivo produz um campo magnético variável. O campo magnético variável penetra um susceptor adequadamente posicionado em relação ao elemento indutivo, gerando correntes parasitas dentro do susceptor. O susceptor tem resistência elétrica às correntes parasitas e, portanto, o fluxo das correntes parasitas contra essa resistência faz com que o susceptor seja aquecido pelo aquecimento Joule. Nos casos em que o susceptor compreende material ferromagnético, como ferro, níquel ou cobalto, o calor também pode ser gerado por perdas de histerese magnética no susceptor, ou seja, pela orientação variável de dipolos magnéticos no material magnético como resultado de seu alinhamento com o campo magnético.

[0040] No aquecimento indutivo, em comparação com o aquecimento por condução, por exemplo, o calor é gerado dentro do susceptor, permitindo um aquecimento rápido. Além disso, não precisa haver nenhum contato físico entre o aquecedor indutivo e o susceptor, permitindo maior liberdade na construção e aplicação.

[0041] Um aquecedor de indução pode compreender um circuito LC, tendo uma indutância L fornecida por um elemento de indução, por exemplo, o eletroímã que pode ser disposto para aquecer indutivamente um susceptor e uma capacitância C fornecida por um capacitor. O circuito pode, em alguns casos, ser representado como um circuito RLC, compreendendo uma resistência R fornecida por um resistor. Em alguns casos, a resistência é fornecida pela resistência ôhmica de partes do circuito que conecta o indutor e o capacitor e, portanto, o circuito não precisa necessariamente incluir um resistor como tal. Esse circuito pode ser referido, por exemplo, como um circuito LC. Tais circuitos podem exibir ressonância elétrica, que ocorre em uma determinada frequência de ressonância quando as partes imaginárias das impedâncias ou admitâncias dos elementos do circuito se cancelam.

[0042] Um exemplo de um circuito exibindo ressonância elétrica é um circuito LC, que compreende um indutor, um capacitor e, opcionalmente, um resistor. Um exemplo de um circuito LC é um circuito em série onde o indutor e o capacitor são conectados em série. Outro exemplo de um circuito LC é um circuito LC paralelo em que o indutor e o capacitor são conectados em paralelo. A ressonância ocorre em um circuito LC porque o campo magnético em colapso do indutor gera uma corrente elétrica em seus enrolamentos que carrega o capacitor, enquanto o capacitor de descarga fornece uma corrente elétrica que constrói o campo magnético no indutor. A presente divulgação concentra-se em circuitos LC paralelos. Quando um circuito LC paralelo é acionado na frequência ressonante, a impedância dinâmica do circuito está no máximo (já que a reatância do indutor é igual à reatância do capacitor), e a corrente do circuito é mínima. No entanto, para um circuito LC paralelo, o indutor paralelo e o circuito do capacitor atuam como um multiplicador de corrente (multiplicando efetivamente a corrente dentro do circuito e, portanto, a corrente que passa pelo indutor).

Acionar o circuito RLC ou LC na ou perto da frequência ressonante pode, portanto, fornecer aquecimento indutivo eficaz e/ou eficiente ao fornecer o maior valor do campo magnético que penetra no susceptor.

[0043] Um transistor é um dispositivo semicondutor para comutação de sinais eletrônicos. Um transistor normalmente compreende pelo menos três terminais para conexão a um circuito eletrônico. Em alguns exemplos do estado da técnica, uma corrente alternada pode ser fornecida a um circuito usando um transistor, fornecendo um sinal de acionamento que faz com que o transistor comute a uma frequência predeterminada, por exemplo, na frequência ressonante do circuito.

[0044] Um transistor de efeito de campo (FET) é um transistor no qual o efeito de um campo elétrico aplicado pode ser usado para variar a condutância efetiva do transistor. O transistor de efeito de campo pode compreender um corpo B, um terminal de fonte S, um terminal de dreno D e um terminal de porta G. O transistor de efeito de campo compreende um canal ativo que compreende um semicondutor através do qual transportadores de carga, elétrons ou orifícios, podem fluir entre a fonte S e o dreno D. A condutividade do canal, isto é, a condutividade entre o dreno D e os terminais de fonte S, é uma função da diferença de potencial entre os terminais de porta G e fonte S, por exemplo, gerada por um potencial aplicado ao terminal de porta G. Em FETs em modo de aprimoramento, o FET pode estar DESLIGADO (isto é, impede substancialmente a passagem de corrente) quando houver tensão substancialmente zero da porta G para fonte S, e pode ser LIGADO (isto é, permitir substancialmente que a corrente passe através dele) quando houver tensão substancialmente diferente de zero da porta G para fonte S.

[0045] Um transistor de efeito de campo de canal-n (ou tipo-n) (n-FET) é um transistor de efeito de campo cujo canal compreende um semicondutor do tipo n, onde elétrons são os transportadores maioritários e orifícios são os transportadores minoritários. Por exemplo, semicondutores do tipo n podem compreender um semicondutor intrínseco (como silício, por exemplo) dopado com impurezas doadoras (como fósforo, por exemplo). Em FETs de canal n, o terminal de dreno D é colocado em um potencial mais alto do que o terminal de fonte S (ou seja, há uma tensão dreno-fonte positiva, ou em outras palavras, uma tensão fonte-dreno negativa). De modo a colocar um FET de canal n "ligado" (ou seja, para permitir que a corrente passe através dele), um potencial de comutação é aplicado ao terminal de porta G que é maior do que o potencial no terminal de fonte S.

[0046] Um transistor de efeito de campo de canal p (ou tipo p) (p-FET) é um transistor de efeito de campo cujo canal compreende um semicondutor do tipo p, onde orifícios são os transportadores majoritários e os elétrons são os transportadores minoritários. Por exemplo, semicondutores do tipo p podem compreender um semicondutor intrínseco (como silício, por exemplo) dopado com impurezas aceptoras (como boro, por exemplo). Em FETs de canal p, o terminal de fonte S é colocado em um potencial mais alto do que o terminal de dreno D (isto é, há uma tensão dreno-fonte negativa,

ou em outras palavras, uma tensão fonte-dreno positiva). A fim de colocar um FET de canal p "ligado" (isto é, permitir que a corrente passe através dele), um potencial de comutação é aplicado ao terminal de porta G que é inferior ao potencial no terminal de fonte S (e que pode ser, por exemplo, superior ao potencial no terminal de dreno D).

[0047] Um transistor de efeito de campo metal-óxido- semicondutor (MOSFET) é um transistor de efeito de campo cujo terminal de porta G é eletricamente isolado do canal semicondutor por uma camada isolante. Em alguns exemplos, o terminal de porta G pode ser metal e a camada de isolamento pode ser um óxido (tal como dióxido de silício, por exemplo), portanto, "metal-óxido- semicondutor". No entanto, em outros exemplos, a porta pode ser feita de outros materiais diferentes de metal, como polissilício, e/ou a camada de isolamento pode ser feita de outros materiais diferentes de óxido, como outros materiais dielétricos. Tais dispositivos são, no entanto, tipicamente referidos como transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs), e deve ser entendido que, tal como aqui utilizado, o termo transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor ou MOSFETs deve ser interpretado como incluindo tais dispositivos.

[0048] Um MOSFET pode ser um MOSFET de canal n (ou tipo n) onde o semicondutor é do tipo n. O MOSFET de canal n (n-MOSFET) pode ser operado da mesma maneira como descrito acima para o FET de canal n. Como outro exemplo, um MOSFET pode ser um MOSFET de canal p (ou tipo p), onde o semicondutor é do tipo p. O MOSFET de canal p (p-MOSFET) pode ser operado da mesma maneira como descrito acima para o FET de canal p. Um n-MOSFET normalmente tem uma resistência fonte-dreno menor do que a de um p-MOSFET. Portanto, em um estado "ligado" (ou seja, onde a corrente está passando através dele), os n-MOSFETs geram menos calor em comparação com os p-MOSFETs e, portanto, podem desperdiçar menos energia em operação do que os p- MOSFETs. Além disso, os n-MOSFETs normalmente têm tempos de comutação mais curtos (ou seja, um tempo de resposta característico da alteração do potencial de comutação fornecido ao terminal de porta G para o MOSFET mudando independente se a corrente passa ou não através dele) em comparação com os p-MOSFETs. Isso pode permitir taxas de comutação mais altas e controle de comutação aprimorado.

[0049] A Figura 1 ilustra esquematicamente um dispositivo gerador de aerossol 100, de acordo com um exemplo. O dispositivo gerador de aerossol 100 compreende uma fonte de energia DC 104, neste exemplo, uma bateria 104, um circuito 150 compreendendo um elemento indutivo 158, um arranjo de susceptor 110, e material gerador de aerossol 116.

[0050] No exemplo da Figura 1, o arranjo de susceptor 110 está localizado dentro de um consumível 120 juntamente com o material gerador de aerossol 116. A fonte de energia DC 104 está eletricamente conectada ao circuito 150 e é disposta para fornecer energia elétrica DC ao circuito 150. O dispositivo 100 também compreende circuitos de controle 106, neste exemplo, o circuito

150 está conectado à bateria 104 por meio dos circuitos de controle

106.

[0051] O circuito de controle 106 pode compreender meios para ligar e desligar o dispositivo 100, por exemplo, em resposta a uma entrada do usuário. O circuito de controle 106 pode, por exemplo, compreender um detector de baforada (não mostrado), como é conhecido per se, e/ou pode receber a entrada do usuário através de pelo menos um botão ou controle de toque (não mostrado). O circuito de controle 106 pode compreender meios para monitorar a temperatura dos componentes do dispositivo 100 ou componentes de um consumível 120 inserido no dispositivo. Além do elemento indutivo 158, o circuito 150 compreende outros componentes que são descritos abaixo.

[0052] O elemento indutivo 158 pode ser, por exemplo, uma bobina, que pode, por exemplo, ser plana. O elemento indutivo 158 pode, por exemplo, ser formado de cobre (que tem uma resistividade relativamente baixa). O circuito 150 está disposto de modo a converter uma corrente de entrada DC a partir da fonte de energia DC 104 em uma corrente variável, por exemplo, alternada, através do elemento indutivo 158. O circuito 150 é disposto para acionar a corrente variável através do elemento indutivo 158.

[0053] O arranjo de susceptor 110 está disposto em relação ao elemento indutivo 158 para transferência de energia indutiva do elemento indutivo 158 para o arranjo de susceptor 110. O arranjo de susceptor 110 pode ser formado a partir de qualquer material adequado que pode ser aquecido por indução, por exemplo, um metal ou liga metálica, por exemplo, aço. Em algumas implementações, o arranjo de susceptor 110 pode compreender ou ser inteiramente formado de um material ferromagnético, que pode compreender um ou uma combinação de metais de exemplo, como ferro, níquel e cobalto. Em algumas implementações, o arranjo de susceptor 110 pode compreender ou ser formado inteiramente de um material não ferromagnético, por exemplo, alumínio. O elemento indutivo 158, tendo corrente variável conduzida através do mesmo, faz com que o arranjo de susceptor 110 se aqueça por aquecimento Joule e/ou por meio de aquecimento de histerese magnética, como descrito acima. O arranjo de susceptor 110 está disposto para aquecer o material gerador de aerossol 116, por exemplo, por condução, convecção e/ou aquecimento por radiação, para gerar um aerossol em uso. Em alguns exemplos, o arranjo de susceptor 110 e o material gerador de aerossol 116 formam uma unidade integral que pode ser inserida e/ou removida do dispositivo gerador de aerossol 100 e pode ser descartável. Em alguns exemplos, o elemento indutivo 158 pode ser removível a partir do dispositivo 100, por exemplo, para substituição. O dispositivo gerador de aerossol 100 pode ser portátil. O dispositivo gerador de aerossol 100 pode ser disposto para aquecer o material gerador de aerossol 116 para gerar aerossol para inalação por um usuário.

[0054] Observa-se que, conforme usado aqui, o termo "material gerador de aerossol" inclui materiais que fornecem componentes volatilizados mediante aquecimento, normalmente na forma de vapor ou aerossol. O material gerador de aerossol pode ser um material que não contém tabaco ou um material que contém tabaco. Por exemplo,

o material gerador de aerossol pode ser ou compreender tabaco. O material gerador de aerossol pode, por exemplo, incluir um ou mais de tabaco per se, derivados de tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituído, extrato de tabaco, tabaco homogeneizado ou substitutos do tabaco. O material gerador de aerossol pode estar na forma de tabaco moído, tabaco desfiado, tabaco extrudado, tabaco reconstituído, material reconstituído, líquido, gel, folha gelificada, pó ou aglomerados ou semelhantes. O material gerador de aerossol também pode incluir outros produtos que não sejam de tabaco, os quais, dependendo do produto, podem ou não conter nicotina. O material gerador de aerossol pode compreender um ou mais umectantes, como glicerol ou propilenoglicol.

[0055] Voltando à Figura 1, o dispositivo gerador de aerossol 100 compreende um corpo externo 112 que aloja o suprimento de energia DC 104, o circuito de controle 106 e o circuito 150 compreendendo o elemento indutivo 158. O consumível 120 compreendendo o arranjo de susceptor 110 e o material gerador de aerossol 116 neste exemplo também é inserido no corpo 112 para configurar o dispositivo 100 para uso. O corpo externo 112 compreende um bocal 114 para permitir que o aerossol gerado em uso saia do dispositivo 100.

[0056] Em uso, um usuário pode ativar, por exemplo, através de um botão (não mostrado) ou um detector de baforada (não mostrado), o circuito 106 para fazer com que uma corrente variável, por exemplo, alternada, seja conduzida através do elemento indutivo 108, desse modo aquecendo indutivamente o arranjo de susceptor 110,

que por sua vez aquece o material gerador de aerossol 116, e faz com que o material gerador de aerossol 116 desse modo gere um aerossol. O aerossol é gerado no ar aspirado para o dispositivo 100 a partir de uma entrada de ar (não mostrada) e é assim transportado para o bocal 104, onde o aerossol sai do dispositivo 100 para inalação por um usuário.

[0057] O circuito 150 compreendendo o elemento indutivo 158, e o arranjo de susceptor 110 e/ou o dispositivo 100 como um todo podem ser dispostos para aquecer o material gerador de aerossol 116 para uma faixa de temperaturas para volatilizar pelo menos uma componente do material gerador de aerossol 116 sem queimar o material gerador de aerossol. Por exemplo, a faixa de temperatura pode ser cerca de 50° C a cerca de 350° C, tal como entre cerca de 50° C e cerca de 300° C, entre cerca de 100° C e cerca de 300° C, entre cerca de 150° C e cerca de 300° C, entre cerca de 100° C e cerca de 200° C, entre cerca de 200° C e cerca de 300° C, ou entre cerca de 150° C e cerca de 250° C. Em alguns exemplos, a faixa de temperatura está entre cerca de 170° C e cerca de 250° C. Em alguns exemplos, a faixa de temperatura pode ser diferente desta faixa e o limite superior da faixa de temperatura pode ser maior do que 300° C.

[0058] Será reconhecido que pode haver uma diferença entre a temperatura do arranjo de susceptor 110 e a temperatura do material gerador de aerossol 116, por exemplo, durante o aquecimento do arranjo de susceptor 110, por exemplo, onde a taxa de aquecimento é grande. Será, portanto, reconhecido que em alguns exemplos a temperatura na qual o arranjo de susceptor 110 é aquecido pode, por exemplo, ser mais alta do que a temperatura na qual se deseja que o material gerador de aerossol 116 seja aquecido.

[0059] Fazendo referência agora à Figura 2, ilustra-se um exemplo de circuito 150, que é um circuito ressonante, para o aquecimento indutivo do arranjo de susceptor 110. O circuito ressonante 150 compreende o elemento indutivo 158 e um capacitor 156, conectados em paralelo.

[0060] O circuito ressonante 150 compreende um arranjo de comutação M1, M2 que, neste exemplo, compreende um primeiro transistor M1 e um segundo transistor M2. O primeiro transistor M1 e o segundo transistor M2 compreendem, cada um, um primeiro terminal G, um segundo terminal D e um terceiro terminal S. Os segundos terminais D do primeiro transistor M1 e do segundo transistor M2 estão conectados a qualquer um dos lados do elemento indutivo paralelo 158 e a combinação do capacitor 156, como será explicado em mais detalhes abaixo. Os terceiros terminais S do primeiro transistor M1 e do segundo transistor M2 estão cada um conectado à terra 151. No exemplo ilustrado na Figura 2, o primeiro transistor M1 e o segundo transistor M2 são ambos MOSFETS e os primeiros terminais G são terminais de porta, os segundos terminais D são terminais de dreno e os terceiros terminais S são terminais de fonte.

[0061] Deve ser reconhecido que nos exemplos alternativos, outros tipos de transistores podem ser utilizados no lugar dos MOSFETs descritos acima.

[0062] O circuito de ressonância 150 tem uma indutância L e uma capacitância C. A indutância L do circuito ressonante 150 é fornecida pelo elemento indutor 158 e também pode ser afetada por uma indutância do arranjo de susceptor 110 que é disposto para aquecimento indutivo pelo elemento indutivo 158. O aquecimento indutivo do arranjo de susceptor 110 é através de um campo magnético variável gerado pelo elemento indutor 158, que, da maneira descrita acima, induz aquecimento Joule e/ou perdas de histerese magnética no arranjo de susceptor 110. Uma porção da indutância L do circuito ressonante 150 pode ser devido à permeabilidade magnética do arranjo de susceptor 110. O campo magnético variável gerado pelo elemento indutor 158 é gerado por uma corrente variável, por exemplo alternada, fluindo através do elemento indutor 158.

[0063] O elemento indutivo 158 pode, por exemplo, estar na forma de um elemento condutor enrolado. Por exemplo, o elemento indutivo 158 pode ser uma bobina de cobre. O elemento indutivo 158 pode compreender, por exemplo, fio multi-trançado, tal como fio Litz, por exemplo, um fio que compreende uma série de fios isolados individualmente trançados juntos. A resistência AC de um fio multi- trançado é uma função da frequência e o fio multi-trançado pode ser configurado de tal forma que a absorção de energia do elemento indutivo é reduzida em uma frequência de acionamento. Como outro exemplo, o elemento indutivo 158 pode ser uma faixa enrolada em uma placa de circuito impresso, por exemplo. Usar uma faixa enrolada em uma placa de circuito impresso pode ser útil, pois fornece uma faixa rígida e autossustentada, com uma seção transversal que elimina qualquer requisito de fio multi-trançado

(que pode ser caro), que pode ser produzido em massa com uma alta reprodutibilidade com baixo custo. Embora um elemento indutivo 158 seja mostrado, será prontamente reconhecido que pode haver mais de um elemento indutivo 158 disposto para aquecimento indutivo de um ou mais arranjos de susceptor 110.

[0064] A capacitância C do circuito ressonante 150 é fornecida pelo capacitor 156. O capacitor 156 pode ser, por exemplo, um capacitor de cerâmica de Classe 1, por exemplo, um capacitor do tipo COG. A capacitância total C também pode compreender a capacitância parasita do circuito ressonante 150; no entanto, isso é ou pode ser negligenciável em comparação com a capacitância fornecida pelo capacitor 156.

[0065] A resistência do circuito ressonante 150 não é mostrada na Figura 2, mas deve ser reconhecido que uma resistência do circuito pode ser fornecida pela resistência da faixa ou fio que conecta os componentes do circuito de ressonância 150, a resistência do indutor 158, e/ou a resistência à corrente que flui através do circuito de ressonância 150 fornecido pelo arranjo de susceptor 110 disposto para transferência de energia com o indutor

158. Em alguns exemplos, um ou mais resistores dedicados (não mostrados) podem ser incluídos no circuito ressonante 150

[0066] O circuito ressonante 150 é fornecido com uma tensão de fornecimento DC V1 fornecida a partir da fonte de energia DC 104 (consulte a Figura 1), por exemplo, a partir de uma bateria. Um terminal positivo do fornecimento de tensão DC V1 está ligado ao circuito ressonante 150 em um primeiro ponto 159 e em um segundo ponto 160. Um terminal negativo (não mostrado) do fornecimento de tensão DC V1 é ligado à terra 151 e, portanto, neste exemplo, aos terminais de fonte S de ambos os MOSFETs M1 e M2. Em exemplos, a tensão de alimentação DC V1 pode ser fornecida ao circuito ressonante diretamente a partir de uma bateria ou por meio de um elemento intermediário.

[0067] O circuito ressonante 150 pode, portanto, ser considerado conectado como uma ponte elétrica com o elemento indutivo 158 e o capacitor 156 em paralelo conectado entre os dois braços da ponte. O circuito ressonante 150 atua para produzir um efeito de comutação, descrito abaixo, que resulta em uma corrente variável, por exemplo, alternada, sendo puxada através do elemento indutor 158, criando assim o campo magnético alternado e aquecendo o arranjo de susceptor 110.

[0068] O primeiro ponto 159 está conectado a um primeiro nó A localizado em um primeiro lado da combinação paralela do elemento indutivo 158 e do capacitor 156. O segundo ponto 160 está conectado a um segundo nó B, a um segundo lado da combinação paralela do elemento indutivo 158 e do capacitor 156. Um primeiro indutor de estrangulamento 161 é conectado em série entre o primeiro ponto 159 e o primeiro nó A, e um segundo indutor de estrangulamento 162 é conectado em série entre o segundo ponto 160 e o segundo nó B. Os primeiro e segundo estrangulamentos 161 e 162 atuam para filtrar as frequências AC de entrar no circuito a partir do primeiro ponto 159 e do segundo ponto 160, respectivamente, mas permitem que a corrente DC seja puxada para dentro e através do indutor 158. Os estrangulamentos 161 e 162 permitem que a tensão em A e B oscile com pouco ou nenhum efeito visível no primeiro ponto 159 ou no segundo ponto 160.

[0069] Neste exemplo particular, o primeiro MOSFET M1 e o segundo MOSFET M2 são MOSFETs de modo de aprimoramento de canal n. O terminal de dreno do primeiro MOSFET M1 é conectado ao primeiro nó A por meio de um fio condutor ou semelhante, enquanto o terminal de dreno do segundo MOSFET M2 é conectado ao segundo nó B, por meio de um fio condutor ou semelhante. O terminal de fonte de cada MOSFET M1, M2 está conectado à terra 151.

[0070] O circuito ressonante 150 compreende uma segunda fonte de tensão V2, fornecimento de tensão de porta (ou às vezes referido aqui como uma tensão de controle), com seu terminal positivo conectado a um terceiro ponto 165 que é usado para fornecer uma tensão para os terminais de porta G dos primeiro e segundo MOSFETs M1 e M2. A tensão de controle V2 fornecida no terceiro ponto 165 neste exemplo é independente da tensão V1 fornecida nos primeiro e segundo pontos 159, 160, o que permite a variação da tensão V1 sem impactar a tensão de controle V2. Um primeiro resistor pull-up 163 é conectado entre o terceiro ponto 165 e o terminal de porta G do primeiro MOSFET M1. Um segundo resistor pull-up 164 é conectado entre o terceiro ponto 165 e o terminal de porta G do segundo MOSFET M2.

[0071] Em outros exemplos, um tipo diferente de transistor pode ser usado, como um tipo diferente de FET. Será reconhecido que o efeito de comutação descrito abaixo pode ser alcançado igualmente para um tipo diferente de transistor que é capaz de comutar de um estado "ligado" para um estado "desligado". Os valores e as polaridades das tensões de fornecimento V1 e V2 podem ser escolhidos em conjunto com as propriedades do transistor utilizados, e os outros componentes no circuito. Por exemplo, as tensões de fornecimento podem ser escolhidas na dependência de se um transistor de canal n ou canal p é usado, ou na dependência da configuração em que o transistor está conectado, ou a diferença na diferença de potencial aplicada entre os terminais do transistor que resulta no transistor sendo ligado ou desligado.

[0072] O circuito ressonante 150 compreende ainda um primeiro diodo d1 e um segundo diodo d2, que neste exemplo são diodos Schottky, mas em outros exemplos qualquer outro tipo adequado de diodo pode ser usado. O terminal de porta G do primeiro MOSFET M1 é conectado ao terminal de dreno D do segundo MOSFET M2 por meio do primeiro diodo d1, com a direção direta do primeiro diodo d1 sendo em direção ao dreno D do segundo MOSFET M2.

[0073] O terminal de porta G do segundo MOSFET M2 é conectado ao dreno D do primeiro segundo MOSFET M1 por meio do segundo diodo d2, com a direção direta do segundo diodo d2 sendo em direção ao dreno D do primeiro MOSFET M1. Os primeiro e segundo diodos Schottky d1 e d2 podem ter uma tensão de limiar de diodo de cerca de 0,3V. Em outros exemplos, diodos de silício podem ser usados tendo uma tensão de limiar de diodo de cerca de 0,7V. Nos exemplos, o tipo de diodo usado é selecionado em conjunto com a tensão de limiar de porta, para permitir a comutação desejada dos MOSFETs M1 e M2. Será reconhecido que o tipo de diodo e tensão de fornecimento de porta V2 também podem ser escolhidos em conjunto com os valores dos resistores pull-up 163 e 164, bem como os outros componentes do circuito ressonante 150.

[0074] O circuito ressonante 150 suporta uma corrente através do elemento indutivo 158 que é uma corrente variável devido à comutação do primeiro e do segundo MOSFETs M1 e M2. Uma vez que, neste exemplo, os MOSFETs M1 e M2 são MOSFETs de modo de aprimoramento, quando uma tensão aplicada no terminal de porta G de um dos MOSFETs é tal que uma tensão porta-fonte é superior a um limite predeterminado para esse MOSFET, o MOSFET é mudado para o estado LIGADO. A corrente pode então fluir do terminal de dreno D para o terminal de fonte S que está conectado ao aterramento 151. A resistência em série do MOSFET neste estado LIGADO é insignificante para os fins de operação do circuito, e o terminal de dreno D pode ser considerado em potencial de terra quando o MOSFET está no estado LIGADO. O limiar porta-fonte para o MOSFET pode ser qualquer valor adequado para o circuito ressonante 150 e será reconhecido que a magnitude da tensão V2 e as resistências dos resistores 164 e 163 são escolhidas dependendo da tensão limiar porta-fonte dos MOSFETs M1 e M2, essencialmente de modo que a tensão V2 seja maior do que a(s) tensão(ões) limiar(es) de porta.

[0075] O procedimento de comutação do circuito ressonante 150 que resulta na variação da corrente fluindo através do elemento indutivo 158 será agora descrito a partir de uma condição em que a tensão no primeiro nó A é alta e a tensão no segundo nó B é baixa.

[0076] Quando a tensão no nó A é alta, a tensão no terminal de dreno D do primeiro MOSFET M1 também é alta porque o terminal de dreno de M1 está conectado, neste exemplo, diretamente ao nó A por meio de um fio condutor. Ao mesmo tempo, a tensão no nó B é mantida baixa e a tensão no terminal de dreno D do segundo MOSFET M2 é correspondentemente baixa (o terminal de dreno de M2 sendo, neste exemplo, diretamente conectado ao nó B por meio de um fio condutor).

[0077] Por conseguinte, neste momento, o valor da tensão de dreno de M1 é elevada e é maior do que a tensão de porta de M2. O segundo diodo d2 é, portanto, polarizado reversamente neste momento. A tensão de porta de M2 neste momento é maior do que a tensão do terminal de fonte de M2, e a tensão V2 é tal que a tensão porta-fonte em M2 é maior do que o limite LIGADO para o MOSFET M2. M2 está, portanto, LIGADO neste momento.

[0078] Ao mesmo tempo, a tensão de dreno de M2 é baixa, e o primeiro diodo d1 é polarizado diretamente devido ao fornecimento de tensão de porta V2 para o terminal de porta de M1. O terminal de porta de M1 está, portanto, conectado através do primeiro diodo polarizado direto d1 ao terminal de dreno de baixa tensão do segundo MOSFET M2, e a tensão de porta de M1 é, portanto, também baixa. Em outras palavras, como M2 está ligado, ele está agindo como um grampo de aterramento, o que resulta no primeiro diodo d1 sendo polarizado diretamente e a tensão de porta de M1 sendo baixa. Como tal, a tensão porta-fonte de M1 está abaixo do limite LIGADO e o primeiro MOSFET M1 está DESLIGADO.

[0079] Em resumo, neste ponto, o circuito 150 está em um primeiro estado, em que: a tensão no nó A é alta; a tensão no nó B é baixa; o primeiro diodo d1 é polarizado direto; o segundo MOSFET M2 está LIGADO; o segundo diodo d2 é polarizado reversamente; e o primeiro MOSFET M1 está desligado.

[0080] A partir deste ponto, com o segundo MOSFET M2 no estado LIGADO e o primeiro MOSFET M1 no estado DESLIGADO, a corrente é puxada da alimentação V1 através do primeiro estrangulamento 161 e através do elemento indutivo 158. Devido à presença do estrangulador indutor 161, a tensão no nó A está livre para oscilar. Uma vez que o elemento indutivo 158 está em paralelo com o capacitor 156, a tensão observada no nó A segue a de um perfil de tensão meio senoidal. A frequência da tensão observada no nó A é igual à frequência ressonante 𝑓0 do circuito 150.

[0081] A tensão no nó A reduz sinusoidalmente no tempo de seu valor máximo para 0 como resultado da queda de energia no nó A. A tensão no nó B é mantida baixa (porque o MOSFET M2 está ligado) e o indutor L é carregado a partir do fornecimento DC V1. O MOSFET M2 é desligado em um ponto no tempo quando a tensão no nó A está igual ou abaixo da tensão de limiar de porta de M2 mais a tensão de polarização direta de d2. Quando a tensão no nó A finalmente tiver atingido zero, o MOSFET M2 estará totalmente desligado.

[0082] Ao mesmo tempo, ou logo depois, a tensão no nó B é elevada. Isso acontece devido à transferência ressonante de energia entre o elemento indutivo 158 e o capacitor 156. Quando a tensão no nó B torna-se alta devido a esta transferência ressonante de energia, a situação descrita acima com relação aos nós A e B e os MOSFETs M1 e M2 é invertida. Ou seja, conforme a tensão em A diminui para zero, a tensão de dreno de M1 é reduzida. A tensão de dreno de M1 reduz a um ponto onde o segundo diodo d2 não é mais polarizado reversamente e torna-se polarizado direto. Da mesma forma, a tensão no nó B sobe ao seu máximo e o primeiro diodo d1 muda de polarização direta para polarização reversa. Quando isso acontece, a tensão de porta de M1 não está mais acoplada à tensão de dreno de M2 e a tensão de porta de M1 torna-se alta, portanto, sob a aplicação da tensão de fornecimento de porta V2. O primeiro MOSFET M1 é, portanto, comutado para o estado LIGADO, uma vez que sua tensão porta-fonte está agora acima do limite para ligação. Como o terminal de porta de M2 está agora conectado através do segundo diodo polarizado direto d2 ao terminal de dreno de baixa tensão de M1, a tensão de porta de M2 é baixa. M2 é, portanto, comutado para o estado DESLIGADO.

[0083] Em resumo, neste ponto, o circuito 150 está em um segundo estado, em que: a tensão no nó A é baixa;

a tensão no nó B é alta; o primeiro diodo d1 é polarizado reversamente; o segundo MOSFET M2 está desligado; o segundo diodo d2 é polarizado direto; e o primeiro MOSFET M1 está LIGADO.

[0084] Neste ponto, a corrente é drenada através do elemento indutivo 158 a partir da tensão de fornecimento V1 através do segundo estrangulador 162. A direção da corrente foi, portanto, invertida devido à operação de comutação do circuito ressonante

150. O circuito ressonante 150 continuará a comutar entre o primeiro estado acima descrito em que o primeiro MOSFET M1 está DESLIGADO e o segundo MOSFET M2 está LIGADO, e o segundo estado descrito acima em que o primeiro MOSFET M1 está LIGADO e o segundo MOSFET M2 está DESLIGADO.

[0085] No estado estacionário de operação, a energia é transferida entre o domínio eletrostático (isto é, no capacitor 156) e o domínio magnético (isto é, o indutor 158), e vice-versa.

[0086] O efeito de comutação líquido é em resposta às oscilações de tensão no circuito ressonante 150, onde temos uma transferência de energia entre o domínio eletrostático (ou seja, no capacitor 156) e o domínio magnético (isto é, o indutor 158), criando, assim, uma corrente variável no tempo no circuito LC paralelo, que varia na frequência ressonante do circuito ressonante 150. Isso é vantajoso para a transferência de energia entre o elemento indutivo

158 e o arranjo de susceptor 110, uma vez que o circuito 150 opera em seu nível de eficiência ideal e, portanto, atinge aquecimento mais eficiente do material gerador de aerossol 116 em comparação com circuitos operando fora da ressonância. O arranjo de comutação descrito é vantajoso, pois permite que o circuito 150 acione a si mesmo na frequência ressonante sob condições de carga variáveis. O que isto significa é que no caso de as propriedades do circuito 150 mudarem (por exemplo, se o susceptor 110 está presente ou não, ou se a temperatura do susceptor muda, ou mesmo o movimento físico do elemento susceptor 110), a natureza dinâmica do circuito 150 adapta continuamente seu ponto ressonante para transferir energia de uma maneira ótima, significando assim que o circuito 150 é sempre acionado em ressonância. Além disso, a configuração do circuito 150 é tal que nenhum controlador externo ou semelhante é necessário para aplicar os sinais de tensão de controle às portas dos MOSFETS para efetuar a comutação.

[0087] Nos exemplos descritos acima, com referência à Figura 2, os terminais de porta G são fornecidos com uma tensão de porta por meio de uma segunda fonte de fornecimento que é diferente da fonte de fornecimento para a tensão de fonte V1. No entanto, em alguns exemplos, os terminais de porta podem ser fornecidos com o mesmo fornecimento de tensão que a tensão de fonte V1. Em tais exemplos, o primeiro ponto 159, o segundo ponto 160 e o terceiro ponto 165 no circuito 150 podem, por exemplo, ser conectados ao mesmo barramento de energia. Em tais exemplos, será reconhecido que as propriedades dos componentes do circuito devem ser escolhidas para permitir que a ação de comutação descrita ocorra. Por exemplo, a tensão de fornecimento de porta e as tensões de limiar do diodo devem ser escolhidas de modo que as oscilações do circuito ativem a comutação dos MOSFETs no nível apropriado. O fornecimento de valores de tensão separados para a tensão de fornecimento de porta V2 e a tensão de fonte V1 permite que a tensão de fonte V1 seja variada independentemente da tensão de fornecimento de porta V2 sem afetar a operação do mecanismo de comutação do circuito.

[0088] A frequência ressonante f0 do circuito 150 pode estar na faixa de MHz, por exemplo, na faixa de 0,5 MHz a 4 MHz, por exemplo, na faixa de 2 MHz a 3 MHz. Deve ser reconhecido que a frequência ressonante f0 do circuito ressonante 150 é dependente da indutância L e da capacitância C do circuito 150, conforme estabelecido acima, que por sua vez é dependente do elemento indutivo 158, capacitor 156 e adicionalmente do arranjo de susceptor 110. Como tal, a frequência ressonante f0 do circuito 150 pode variar de implementação para implementação. Por exemplo, a frequência pode estar na faixa de 0,1 MHz a 4 MHz, ou na faixa de 0,5 MHz a 2 MHz, ou na faixa de 0,3 MHz a 1,2 MHz. Em outros exemplos, a frequência ressonante pode estar em uma faixa diferente das descritas acima. Geralmente, a frequência ressonante dependerá das características do circuito, tais como as propriedades elétricas e/ou físicas dos componentes usados, incluindo o arranjo de susceptor 110.

[0089] Também será reconhecido que as propriedades do circuito ressonante 150 podem ser selecionadas com base em outros fatores para um dado arranjo de susceptor 110. Por exemplo, a fim de melhorar a transferência de energia do elemento indutivo 158 para o arranjo de susceptor 110, pode ser útil selecionar a profundidade da pele (isto é, a profundidade da superfície do arranjo de susceptor 110 dentro da qual a densidade de corrente cai por um fator de 1/e, que é pelo menos uma função da frequência) com base nas propriedades materiais do arranjo de susceptor 110. A profundidade da pele difere para diferentes materiais de arranjos de susceptor 110 e reduz com o aumento da frequência de acionamento. Por outro lado, por exemplo, a fim de reduzir a proporção de energia fornecida ao circuito ressonante 150 e/ou elemento de acionamento 102 que é perdido como calor dentro dos eletrônicos, pode ser benéfico ter um circuito que se aciona a frequências relativamente mais baixas. Uma vez que a frequência de acionamento é igual à frequência de ressonância neste exemplo, as considerações aqui com respeito à frequência de acionamento são feitas com relação à obtenção da frequência de ressonância apropriada, por exemplo, projetando um arranjo de susceptor 110 e/ou usando um capacitor 156 com uma certa capacitância e um elemento indutivo 158 com uma certa indutância. Em alguns exemplos, um compromisso entre esses fatores pode, portanto, ser escolhido conforme apropriado e/ou desejado.

[0090] O circuito ressonante 150 da Figura 2 tem uma frequência de ressonância f0 na qual a corrente I é minimizada e a impedância dinâmica é maximizada. O circuito ressonante 150 aciona a si mesmo nesta frequência ressonante e, portanto, o campo magnético oscilante gerado pelo indutor 158 é máximo, e o aquecimento indutivo do arranjo de susceptor 110 pelo elemento indutivo 158 é maximizado.

[0091] Em alguns exemplos, o aquecimento indutivo do arranjo de susceptor 110 pelo circuito ressonante 150 pode ser controlado ao controlar a tensão de fornecimento fornecida ao circuito ressonante 150, que por sua vez pode controlar a corrente que flui no circuito ressonante 150 e, portanto, pode controlar a energia transferida para o arranjo de susceptor 110 pelo circuito ressonante 150 e, portanto, o grau em que o arranjo de susceptor 110 é aquecido. Em outros exemplos, será reconhecido que a temperatura do arranjo de susceptor 110 pode ser monitorada e controlada, por exemplo, mudando o fornecimento de tensão (por exemplo, mudando a magnitude da tensão fornecida ou mudando o ciclo de trabalho de um sinal de tensão modulado em largura de pulso) para o elemento indutivo 158, dependendo se o arranjo de susceptor 110 deve ser aquecido em um grau maior ou menor.

[0092] Como mencionado acima, a indutância L do circuito ressonante 150 é fornecida pelo elemento indutivo 158 disposto para aquecimento indutivo do arranjo de susceptor 110. Pelo menos uma porção da indutância L do circuito ressonante 150 é devido à permeabilidade magnética do arranjo de susceptor 110. A indutância L e, portanto, a frequência ressonante f0 do circuito ressonante 150 pode, portanto, depender do(s) susceptor(es) específico(s) usado(s) e seu posicionamento em relação ao(s) elemento(s) indutivo(s) 158, que pode mudar de tempos em tempos. Além disso, a permeabilidade magnética do arranjo de susceptor 110 pode variar com temperaturas variáveis do susceptor 110.

[0093] Nos exemplos descritos aqui, o arranjo de susceptor 110 está contido em um consumível e, portanto, pode ser substituído. Por exemplo, o arranjo de susceptor 110 pode ser descartável e, por exemplo, integrado com o material gerador de aerossol 116 que está disposto para aquecer. O circuito ressonante 150 permite que o circuito seja acionado na frequência de ressonância, contabilizando automaticamente as diferenças na construção e/ou tipo de material entre diferentes arranjos de susceptor 110 e/ou diferenças na colocação dos arranjos de susceptor 110 em relação ao elemento indutivo 158, como e quando o arranjo de susceptor 110 é substituído. Além disso, o circuito ressonante é configurado para acionar a si mesmo em ressonância, independentemente do elemento indutivo específico 158, ou de fato qualquer componente do circuito ressonante 150 usado. Isto é particularmente útil para acomodar variações na fabricação tanto em termos do arranjo de susceptor 110, mas também em relação aos outros componentes do circuito 150. Por exemplo, o circuito ressonante 150 permite que o circuito permaneça acionando-se na frequência ressonante independentemente do uso de diferentes elementos indutivos 158 com diferentes valores de indutância e/ou diferenças na colocação do elemento indutivo 158 em relação ao arranjo de susceptor 110. O circuito 150 também é capaz de acionar a si mesmo em ressonância mesmo se os componentes forem substituídos durante a vida útil do dispositivo.

[0094] A operação do dispositivo gerador de aerossol 100 que compreende o circuito ressonante 150 será agora descrita, de acordo com um exemplo. Antes de o dispositivo 100 ser ligado, o dispositivo 100 pode estar em um estado 'desligado', ou seja, nenhuma corrente flui no circuito ressonante 150. O dispositivo 150 é comutado para um estado 'ligado', por exemplo, por um usuário ligando o dispositivo 100. Ao ligar o dispositivo 100, o circuito ressonante 150 começa a extrair corrente do fornecimento de tensão 104, com a corrente através do elemento indutivo 158 variando na frequência ressonante f0. O dispositivo 100 pode permanecer no estado ligado até que uma outra entrada seja recebida pelo controlador 106, por exemplo, até que o usuário não pressione mais o botão (não mostrado), ou o detector de baforada (não mostrado) não seja mais ativado, ou até que uma duração máxima de aquecimento tenha decorrido.

O circuito ressonante 150 sendo acionado na frequência ressonante f0 faz com que uma corrente alternada I flua no circuito ressonante 150 e no elemento indutivo 158 e, portanto, que o arranjo de susceptor 110 seja indutivamente aquecido, para uma dada tensão.

Conforme o arranjo de susceptor 110 é indutivamente aquecido, sua temperatura (e, portanto, a temperatura do material gerador de aerossol 116) aumenta.

Neste exemplo, o arranjo de susceptor 110 (e o material gerador de aerossol 116) é aquecido de modo que atinge uma temperatura constante TMAX.

A temperatura TMAX pode ser uma temperatura que é substancialmente igual ou superior a uma temperatura à qual uma quantidade substancial de aerossol é gerada pelo material gerador de aerossol 116. A temperatura TMAX pode estar entre cerca de 200 e cerca de 300° C, por exemplo (embora claro que pode ser uma temperatura diferente dependendo do material 116, arranjo de susceptor 110, arranjo do dispositivo geral 100 e/ou outros requisitos e/ou condições). O dispositivo 100 está, portanto, em um estado ou modo de "aquecimento", em que o material gerador de aerossol 116 atinge uma temperatura na qual o aerossol está substancialmente sendo produzido, ou uma quantidade substancial de aerossol está sendo produzida. Deve ser reconhecido que na maioria, senão em todos os casos, conforme a temperatura do arranjo de susceptor 110 muda, o mesmo acontece com a frequência ressonante f0 do circuito ressonante 150. Isso ocorre porque a permeabilidade magnética do arranjo de susceptor 110 é uma função de temperatura e, como descrito acima, a permeabilidade magnética do arranjo de susceptor 110 influencia o acoplamento entre o elemento indutivo 158 e o arranjo de susceptor 110 e, portanto, a frequência ressonante f0 do circuito ressonante 150.

[0095] A presente divulgação descreve predominantemente um arranjo de circuito paralelo LC. Como mencionado acima, para um circuito paralelo LC em ressonância, a impedância é máxima e a corrente é mínima. Observe que a corrente sendo mínima geralmente se refere à corrente observada fora do circuito LC paralelo, por exemplo, à esquerda do estrangulador 161 ou à direita do estrangulador 162. Por outro lado, em um circuito LC em série, a corrente está no máximo e, geralmente falando, um resistor deve ser inserido para limitar a corrente a um valor seguro que pode danificar certos componentes elétricos dentro do circuito. Isso geralmente reduz a eficiência do circuito porque a energia é perdida através do resistor. Um circuito paralelo operando em ressonância não requer tais restrições.

[0096] Em alguns exemplos, o arranjo de susceptor 110 compreende ou consiste em alumínio. O alumínio é um exemplo de um material não ferroso e, como tal, tem uma permeabilidade magnética relativa próxima de um.

Isso significa que o alumínio tem geralmente um baixo grau de magnetização em resposta a um campo magnético aplicado.

Portanto, tem sido geralmente considerado difícil aquecer indutivamente o alumínio, particularmente em tensões baixas, como aquelas usadas em sistemas de fornecimento de aerossol.

Também foi geralmente descoberto que o circuito de acionamento na frequência de ressonância é vantajoso, pois fornece acoplamento ótimo entre o elemento indutivo 158 e o arranjo de susceptor 110. Para o alumínio, observa-se que um ligeiro desvio da frequência ressonante causa uma redução perceptível no acoplamento indutivo entre o arranjo de susceptor 110 e o elemento indutivo 158 e, portanto, uma redução perceptível na eficiência de aquecimento (em alguns casos na medida em que o aquecimento não é mais observado). Como mencionado acima, conforme a temperatura do arranjo de susceptor 110 muda, o mesmo acontece com a frequência ressonante do circuito 150. Portanto, no caso em que o arranjo de susceptor 110 compreende ou consiste em um susceptor não ferroso, como alumínio, o circuito ressonante 150 da presente divulgação é vantajoso em que o circuito é sempre acionado na frequência ressonante (independente de qualquer mecanismo de controle externo). Isso significa que um acoplamento indutivo máximo e, portanto, a eficiência máxima de aquecimento, são alcançados em todos os momentos, permitindo que o alumínio seja aquecido com eficiência.

Verificou-se que um consumível incluindo um susceptor de alumínio pode ser aquecido eficientemente quando o consumível inclui um invólucro de alumínio formando um circuito elétrico fechado e/ou tendo uma espessura inferior a 50 mícrons.

[0097] Em exemplos em que o arranjo de susceptor 110 faz parte de um consumível, o consumível pode assumir a forma descrita em PCT/EP2016/070178, cuja totalidade é incorporada aqui por referência.

[0098] O dispositivo 100 é fornecido com um determinador de temperatura para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor 110. Como é ilustrado na Figura 1, o determinador de temperatura pode ser o circuito de controle 106, por exemplo, um processador que controla a operação geral do dispositivo 100. O determinador de temperatura 106 determina uma temperatura do arranjo de susceptor 110 com base em uma frequência em que o circuito ressonante 150 está sendo acionado, uma corrente DC a partir do fornecimento de tensão DC V1 e uma tensão DC do fornecimento de tensão DC V1.

[0099] Sem desejar ser limitado pela teoria, a seguinte descrição explica a derivação das relações entre as propriedades elétricas e físicas do circuito ressonante 150 que permitem que a temperatura do arranjo de susceptor 110 nos exemplos descritos aqui seja determinada.

[0100] Em uso, a impedância na ressonância da combinação paralela do elemento indutivo 158 e do capacitor 156 é a impedância dinâmica Rdyn.

[0101] Como explicado acima, a ação do arranjo de comutação M1 e M2 resulta em uma corrente DC retirada da fonte de tensão DC V1 sendo convertida em uma corrente alternada que flui através do elemento indutivo 158 e capacitor 156. Uma tensão alternada induzida também é gerada através do elemento indutivo 158 e do capacitor 156.

[0102] Como um resultado da natureza oscilatória do circuito ressonante 150, a impedância olhando para o circuito de oscilação é de Rdyn para uma dada tensão de fonte VS (da fonte de tensão V1). Uma corrente I será puxada em resposta a Rdyn. Portanto, a impedância da carga Rdyn do circuito ressonante 150 pode ser igualada à impedância da tensão efetiva e do consumo de corrente. Isso permite que a impedância da carga seja determinada através de determinação, por exemplo, medição de valores, da tensão DC VS e a corrente DC IS, de acordo com a equação (1) abaixo.

𝑉𝑠 𝑅𝑑𝑦𝑛 = 𝐼𝑠

[0103] Na frequência ressonante 𝑓0, a impedância dinâmica 𝑅𝑑𝑦𝑛 é

𝐿 𝑅𝑑𝑦𝑛 = (2) 𝐶𝑟 onde o parâmetro r pode ser considerado para representar a resistência agrupada efetiva do elemento indutivo 158 e a influência do arranjo de susceptor 110 (quando presente), e, como descrito acima, L é a indutância do elemento indutivo 158, e C é a capacitância do capacitor 156. O parâmetro r é descrito aqui como uma resistência agrupada efetiva. Como será reconhecido a partir da descrição abaixo, o parâmetro r tem unidades de resistência (Ohms), mas em certas circunstâncias pode não ser considerado como representando uma resistência física/real do circuito 150.

[0104] Como descrito acima, a indutância do elemento indutivo 158 aqui leva em consideração a interação do elemento indutivo 158 com o arranjo de susceptor 110. Como tal, a indutância L depende das propriedades do arranjo de susceptor 110 e da posição do arranjo de susceptor 110 em relação ao elemento indutivo 158. A indutância L do elemento indutivo 158 e, portanto, do circuito ressonante 150 depende, entre outros fatores, da permeabilidade magnética do arranjo de susceptor 110. A permeabilidade magnética é uma medida da capacidade de um material para suportar a formação de um campo magnético dentro de si mesmo e expressa o grau de magnetização que um material obtém em resposta a um campo magnético aplicado. A permeabilidade magnética 𝜇 de um material a partir do qual o arranjo de susceptor 110 é composto pode mudar com a temperatura.

[0105] A partir das equações (1) e (2), a seguinte equação (3) pode ser obtida 𝐿𝐼𝑠 𝑟= (3) 𝐶𝑉𝑠

[0106] A relação da frequência ressonante f0 com a indutância L e capacitância C pode ser modelada de pelo menos duas maneiras, dadas pelas equações (4a e 4b) abaixo.

1 𝑓0 = (4a) 2𝜋√𝐿𝐶 1 𝐿 𝑓0 = √ − 𝑟 2 (4b) 2𝜋𝐿 𝐶

[0107] A Equação (4a) representa a frequência ressonante modelada usando um circuito LC paralelo compreendendo um indutor L e um capacitor C, enquanto a Equação (4b) representa a frequência ressonante modelada usando um circuito LC paralelo com um resistor adicional r em série com o indutor L. Deve ser reconhecido para a Equação (4b) que à medida que r tende para zero, a Equação (4b) tende para a Equação (4a).

[0108] A seguir, assumimos que r é pequeno e, portanto, podemos fazer uso da Equação (4a). Como será descrito abaixo, esta aproximação funciona bem uma vez que combina as mudanças dentro do circuito 150 (por exemplo, na indutância e temperatura) dentro da representação de L. A partir das equações (3) e (4a) a seguinte expressão pode ser obtida 𝐼𝑠 1 𝑟= (5) 𝑉𝑠 (2𝜋𝑓0 𝐶)2

[0109] Será reconhecido que a Equação (5) fornece uma expressão para o parâmetro r em termos de quantidades mensuráveis ou conhecidas. Deve ser reconhecido aqui que o parâmetro r é influenciado pelo acoplamento indutivo no circuito ressonante 150. Quando carregado, isto é, quando um arranjo de susceptor está presente, pode não ser o caso em que possamos considerar o valor do parâmetro r como pequeno. Nesse caso, o parâmetro r pode não ser mais uma representação exata das resistências do grupo, mas, em vez disso, é um parâmetro que é influenciado pelo acoplamento indutivo efetivo no circuito 150. O parâmetro r é dito ser um parâmetro dinâmico, que é dependente das propriedades do arranjo de susceptor 110, bem como da temperatura T do arranjo de susceptor. O valor da fonte DC VS é conhecido (por exemplo, uma tensão de bateria) ou pode ser medido por um voltímetro e o valor da corrente DC IS extraída da fonte de tensão DC V1 pode ser medido por qualquer meio adequado, por exemplo, pelo uso de um voltímetro colocado apropriadamente para medir a tensão da fonte VS.

[0110] A frequência f0 pode ser medida e/ou determinada para permitir que o parâmetro r seja obtido.

[0111] Em um exemplo, a frequência f0 pode ser medida por meio do uso de um conversor de frequência para tensão (F/V) 210. O conversor F/V 210 pode, por exemplo, ser acoplado a um terminal de porta de um dos primeiro MOSFET M1 ou segundo MOSFET M2. Nos exemplos em que outros tipos de transistores são utilizados no mecanismo de comutação do circuito, o conversor F/V 210 pode ser acoplado a um terminal de porta, ou outro terminal que fornece um sinal de tensão periódico com frequência igual à frequência de comutação de um dos os transistores. O conversor F/V 210, portanto, pode receber um sinal do terminal de porta de um dos MOSFET M1, M2 representativos da frequência de ressonância f0 do circuito ressonante 150. O sinal recebido pelo conversor F/V 210 pode ser aproximadamente uma representação de onda quadrada com um período representativo da frequência ressonante do circuito ressonante 210. O conversor F/V 210 pode então usar este período para representar a frequência ressonante f0 como uma tensão de saída.

[0112] Por conseguinte, como C é conhecido a partir do valor da capacitância do capacitor 156, e VS, IS e f0 podem ser medidos, por exemplo, como descrito acima, o parâmetro r pode ser determinado a partir desses valores medidos e conhecidos.

[0113] O parâmetro r do elemento indutivo 158 muda em função da temperatura, e ainda em função da indutância L. Isso significa que o parâmetro r tem um primeiro valor quando o circuito ressonante 150 está em um estado "descarregado", ou seja, quando o elemento indutivo 158 não está indutivamente acoplado ao arranjo de susceptor 110, e o valor de r muda quando o circuito muda para um estado “carregado”, ou seja, quando o elemento indutivo 158 e arranjo de susceptor 110 estão indutivamente acoplados um com o outro.

[0114] Ao usar o método aqui descrito para determinar a temperatura do arranjo de susceptor 110, é levado em consideração se o circuito está no estado "carregado" ou no estado "descarregado". Por exemplo, o valor do parâmetro r do elemento indutivo 158 em uma configuração particular pode ser conhecido e pode ser comparado a um valor medido para determinar se o circuito está "carregado" ou "descarregado". Nos exemplos, pode ser determinado se o circuito ressonante 150 está descarregado ou carregado por um circuito de controle 106 detectando a inserção de um arranjo de susceptor 110, por exemplo, detectando a inserção de um consumível que contém um arranjo de susceptor 110, para dentro do dispositivo 100. A inserção do arranjo de susceptor 110 pode ser detectada através de qualquer meio adequado, como um sensor óptico ou um sensor capacitivo, por exemplo. Em outros exemplos, o valor descarregado do parâmetro r pode ser conhecido e armazenado nos circuitos de controle 106. Em alguns exemplos, o arranjo de susceptor 110 pode compreender uma parte do dispositivo 100 e,

portanto, o circuito ressonante 150 pode continuamente ser considerado como estando no estado carregado.

[0115] Uma vez que for determinado, ou que possa ser assumido, que o circuito ressonante 150 está no estado carregado, com um arranjo de susceptor 110 indutivamente acoplado ao elemento indutivo 158, uma mudança no parâmetro r pode ser assumida como indicativa de uma mudança na temperatura do arranjo de susceptor

110. Por exemplo, a mudança em r pode ser considerada indicativa de aquecimento do arranjo de susceptor 110 pelo elemento indutivo

158.

[0116] O dispositivo 100 (ou efetivamente o circuito ressonante 150) pode ser calibrado para permitir que o determinador de temperatura 106 determine a temperatura do arranjo de susceptor 110 com base em uma medição do parâmetro r.

[0117] A calibração pode ser executada no próprio circuito ressonante 150 (ou em um circuito de teste idêntico usado para fins de calibração) através da medição da temperatura T do arranjo de susceptor 110 com um sensor de temperatura adequado, tal como um termopar, em múltiplos valores dados do parâmetro r, e tomando um gráfico de r contra T.

[0118] A Figura 3 mostra um exemplo de valores medidos de VS, IS, r e T mostrados no eixo y em relação ao tempo t de operação do circuito ressonante 150 no eixo x. Pode ser visto que a uma tensão de fornecimento DC essencialmente constante VS de cerca de 4V, ao longo de um tempo t de aproximadamente 30 segundos, a corrente DC

IS aumenta de cerca de 2,5 A para cerca de 3 A, e o parâmetro r aumenta de cerca de 1,7- 1,8Ω a cerca de 2,5 Ω. Ao mesmo tempo, a temperatura T aumenta de cerca de 20-25° C para cerca de 250-260° C.

[0119] A Figura 4 mostra um gráfico de calibração com base nos valores de r e T mostrados na Figura 3 e descritos acima. Na Figura 4, a temperatura T do arranjo de susceptor 110 é mostrada no eixo y, enquanto o parâmetro r é mostrado no eixo x. No exemplo da Figura 4, uma função foi ajustada ao gráfico de T contra r, que neste exemplo é uma função polinomial de terceira ordem. A função é ajustada aos valores de r que correspondem a uma mudança na temperatura T. Como mencionado acima, o valor do parâmetro r também pode mudar entre um estado descarregado (quando nenhum arranjo de susceptor 110 está presente) e um estado carregado (quando um arranjo de susceptor 110 está presente), embora isso não seja mostrado na Figura 4. Assim, a faixa de r escolhida para ser plotada para tal calibração pode ser selecionada de modo a excluir qualquer mudança em r devido a mudanças no circuito, por exemplo, mudando para/de estados "carregado" e "descarregado". Em outros exemplos, outras funções podem ser ajustadas ao gráfico ou uma matriz de valores para r e T pode ser armazenada em um formato de consulta, por exemplo, em uma tabela de consulta. Embora, como mencionado acima, em um estado carregado não possamos considerar que r é pequeno, descobriu-se que a aproximação da Equação 4a ainda permite um rastreamento preciso da temperatura. Sem desejar ser limitado pela teoria, pensa-se que as mudanças nos vários parâmetros elétricos e magnéticos do circuito são 'embrulhadas' no valor de L da Equação 4a.

[0120] Em uso, o determinador de temperatura 106 recebe os valores da tensão DC VS, a corrente DC IS e a frequência f0 e determina um valor do parâmetro r de acordo com a Equação 5 acima. O determinador de temperatura determina um valor para a temperatura do arranjo de susceptor 110 usando o valor calculado do parâmetro r, por exemplo, calculando a temperatura usando uma função como a ilustrada na Figura 4, ou realizando uma consulta em uma tabela de valores para o parâmetro r e temperatura T obtidos por calibração conforme explicado acima.

[0121] Em alguns exemplos, isso pode permitir que o circuito de controle 106 tome uma ação com base em uma determinada temperatura do susceptor 110. Por exemplo, o fornecimento de tensão pode ser desligado ou diminuído (seja reduzindo a tensão fornecida ou diminuindo a tensão média fornecida pela alteração de um ciclo de trabalho se estiver usando um esquema de modulação de largura de pulso) se a temperatura do susceptor T determinada estiver acima de um valor predeterminado.

[0122] Em alguns exemplos, o método para determinar a temperatura T a partir do parâmetro r pode compreender assumir uma relação entre T e r, determinar uma mudança de r, e a partir da mudança de r determinar uma mudança na temperatura T.

[0123] A Figura 4 representa uma única curva de calibração que é representativa de uma certa geometria de arranjo de susceptor

110, tipo de material e/ou posicionamento relativo ao elemento indutivo 158. Em algumas implementações, particularmente para implementações onde um arranjo de susceptor amplamente semelhante 110 deve ser usado em um dispositivo 100, uma única curva de calibração pode ser suficiente para levar em conta, por exemplo, tolerâncias de fabricação. Em outras palavras, o erro na medição de temperatura (a partir do valor determinado de r) pode ser aceitável para levar em conta várias tolerâncias de fabricação de um único arranjo de susceptor 110. Portanto, o circuito de controle 106 é configurado para executar as operações de determinação de um valor de r seguido pela determinação de um valor da temperatura T (por exemplo, usando a curva polinomial ou tabela de consulta como acima).

[0124] Em outros exemplos, e particularmente aqueles onde um susceptor tem uma forma diferente e/ou é formado de um material diferente, curvas de calibração diferentes (por exemplo, polinômios de terceira ordem diferentes) podem ser necessárias para esses arranjos de susceptor 110 diferentes. A Figura 5 mostra uma representação básica de um conjunto de três curvas de calibração, cada uma das quais tendo uma função polinomial associada (não mostrada) ajustada às mesmas. Tal como acontece com a Figura 4, a temperatura T do arranjo de susceptor 110 é mostrada no eixo y, enquanto a resistência agrupada efetiva r é mostrada no eixo x. Puramente a título de exemplo e apenas para fins ilustrativos, a curva A pode ser representativa de um susceptor de aço inoxidável, a curva B pode ser representativa de um susceptor de ferro e a curva C pode ser representativa de um susceptor de alumínio.

[0125] Em dispositivos geradores de aerossol 100 em que diferentes arranjos de susceptor 110 podem ser recebidos e aquecidos, o circuito de controle 106 pode ser ainda configurado para determinar qual das curvas de calibração (por exemplo, selecionar a partir das curvas A, B ou C da Figura 5) é a curva correta a ser usada para o arranjo de susceptor inserido 110. Em um exemplo, o dispositivo gerador de aerossol 100 pode ser equipado com um sensor de temperatura (não mostrado) configurado para medir uma temperatura associada ao dispositivo 100. Em uma implementação, o sensor de temperatura pode ser configurado para detectar a temperatura do ambiente em torno do dispositivo 100 (isto é, a temperatura ambiente). Esta temperatura pode ser representativa da temperatura do arranjo de susceptor 110 imediatamente antes da inserção no dispositivo 110, assumindo que o arranjo de susceptor não é aquecido por qualquer outro meio que não o ambiente imediato antes da inserção. Em outros exemplos, o sensor de temperatura pode ser configurado para medir a temperatura de uma câmara configurada para receber o consumível 120.

[0126] Conforme amplamente mostrado pela Figura 5, um valor de r pode ser determinado (rdet) com base na Equação (5). rdet é medido assim que o arranjo de susceptor 110 é colocado dentro do dispositivo 100 (se o elemento indutivo 158 estiver atualmente ativo) ou assim que o elemento indutivo 158 é ativado (ou seja, assim que uma corrente começa a fluir no circuito 150). Isto é, rdet é preferencialmente determinado na ausência de qualquer aquecimento adicional causado pela transferência de energia do elemento indutivo 158. Como pode ser visto na Figura 5, para um dado rdet, há uma pluralidade de temperaturas possíveis (T1, T2 e T3), cada uma correspondendo a um ponto em uma das curvas de calibração. A fim de distinguir qual das curvas de calibração é a mais apropriada para usar para o arranjo de susceptor 110 que está atualmente inserido no dispositivo 100, o circuito de controle 106 é configurado para determinar em primeiro lugar um valor de r (como descrito acima). O circuito de controle 106 é configurado para obter/receber uma medição de temperatura (ou uma indicação de uma medição de temperatura) do sensor de temperatura e comparar a medição de temperatura com os valores de temperatura correspondentes a um determinado valor r para cada um (ou um subconjunto de) as curvas de calibração. A título de exemplo, e com referência à Figura 5, se o sensor de temperatura detecta uma temperatura t igual a T1, então o circuito de controle compara a temperatura detectada T aos três valores de temperatura T1, T2, T3 correspondentes ao valor r determinado para cada curva de calibração A, B e C. Dependendo do resultado da comparação, o circuito de controle define a curva de calibração com o valor de temperatura mais próximo do valor de temperatura medido/detectado como a curva de calibração para esse arranjo de susceptor 110. No exemplo acima, a curva de calibração A é definida pelo circuito de controle 106 como a curva de calibração para o susceptor inserido

110. Depois disso, cada vez que um valor de r é determinado pelo circuito de controle 106, a temperatura do arranjo de susceptor 110 é calculada com base na curva de calibração selecionada (curva A). Embora tenha sido descrito anteriormente que a curva de calibração é selecionada/configurada, deve ser reconhecido que isto pode significar tanto que a equação polinomial que representa a curva é selecionada, como que o conjunto de valores de calibração correspondentes à curva, por exemplo, em uma tabela de consulta, podem ser selecionados.

[0127] A este respeito, a etapa de comparação descrita acima pode ser implementada de acordo com qualquer algoritmo de comparação adequado. Por exemplo, suponha que a temperatura detectada t esteja entre T1 e T2. O circuito de controle 106 pode selecionar a curva A ou a curva B dependendo do algoritmo usado. O algoritmo pode selecionar a curva com a menor diferença (ou seja, qualquer de T2-t ou t-T1 que seja o menor). Outros algoritmos, como selecionar o maior valor (neste caso T2), podem ser implementados. Os princípios da presente divulgação não estão limitados a um algoritmo particular a este respeito.

[0128] Além disso, os circuitos de controle 106 podem ser configurados para repetir o processo para determinar a curva de calibração em certas condições. Por exemplo, cada vez que o dispositivo é ligado, o circuito de controle 106 pode ser configurado para repetir o processo de identificação da curva apropriada no momento apropriado (por exemplo, quando o elemento indutivo 158 é fornecido pela primeira vez com corrente). A este respeito, o dispositivo 100 pode ter vários modos de operação, tal como um estado inicial de energia, onde a energia da bateria é fornecida para o circuito de controle 106 (mas não para o circuito ressonante 150). Este estado pode ser a transição através de um usuário pressionando um botão na superfície do dispositivo 100,

por exemplo. O dispositivo 100 também pode ter um modo de geração de aerossol, onde energia é fornecida adicionalmente ao circuito ressonante 150. Isso pode ser ativado por meio de um botão ou um sensor de baforada (conforme descrito acima). Portanto, o circuito de controle 106 pode ser configurado para repetir o processo para selecionar a curva de calibração apropriada quando o modo de geração de aerossol é selecionado pela primeira vez. Alternativamente, o circuito de controle 106 pode ser configurado para determinar quando um arranjo de susceptor é removido (ou inserido) no dispositivo 100 e é configurado para repetir o processo para determinar a curva de calibração na próxima oportunidade apropriada.

[0129] Embora tenha sido descrito acima que o circuito de controle faz uso das Equações 4a e 5, deve ser reconhecido que outras equações que alcançam o mesmo efeito ou efeito semelhante podem ser usadas de acordo com os princípios da presente divulgação. Em um exemplo, Rdyn pode ser calculado com base nos valores AC da corrente e tensão no circuito 150. Por exemplo, a tensão no nó A pode ser medida e, verificou-se que isso é diferente de VS – nós chamamos essa tensão de VAC. VAC pode ser medida praticamente por qualquer meio adequado, mas é a tensão AC dentro do circuito LC paralelo. Usando isso, pode-se determinar uma corrente AC, IAC, ao igualar a potência AC e DC. Ou seja, VACIAC = VSIS. Os parâmetros VS e IS podem ser substituídos por seus equivalentes AC na Equação 5, ou qualquer outra equação adequada para o parâmetro r. Deve ser reconhecido que um conjunto diferente de curvas de calibração pode ser efetuado neste caso.

[0130] Embora a descrição acima tenha descrito a operação do conceito de medição de temperatura no contexto do circuito 150, que é configurado para auto-acionamento na frequência ressonante, os conceitos descritos acima também são aplicáveis a um circuito de aquecimento por indução que não está configurado para ser acionado na frequência ressonante.

Por exemplo, o método descrito acima para determinar a temperatura de um susceptor pode ser empregado com um circuito de aquecimento por indução que é acionado a uma frequência predeterminada, que pode não ser a frequência ressonante do circuito.

Em um exemplo, o circuito de aquecimento por indução pode ser acionado por meio de uma ponte H, que compreende um mecanismo de comutação, como uma pluralidade de MOSFETs.

A Ponte H pode ser controlada, por meio de um microcontrolador ou semelhante, para usar uma tensão DC para fornecer uma corrente alternada à bobina indutora em uma frequência de comutação da Ponte H, definida pelo microcontrolador.

Em tal exemplo, as relações acima estabelecidas nas equações (1) a (5) são assumidas para manter e fornecer uma estimativa válida, por exemplo, utilizável, da temperatura T para frequências em uma faixa de frequências, incluindo a frequência ressonante.

Em um exemplo, o método descrito acima pode ser usado para obter uma calibração entre o parâmetro r e a temperatura T na frequência de ressonância e a mesma calibração em seguida usada para relacionar r e T quando o circuito não é acionado em ressonância.

No entanto, deve ser reconhecido que a derivação da Equação 5 assume que o circuito 150 opera a uma frequência ressonante f0. Portanto, é provável que o erro associado à temperatura determinada aumente com o aumento da diferença entre a frequência de ressonância f0 e a frequência de acionamento pré-determinada. Em outras palavras, uma medição de temperatura com maior precisão pode ser determinada quando o circuito é acionado na ou próximo à frequência de ressonância. Por exemplo, o método acima para relacionar e determinar r e T pode ser usado para frequências dentro de uma faixa f0-Δf a f0+Δf, onde Δf pode, por exemplo, ser determinado experimentalmente ao medir a temperatura do susceptor T diretamente e testar as relações derivadas acima. Por exemplo, valores maiores de Δf podem fornecer menor precisão na determinação da temperatura T do susceptor, mas ainda podem ser utilizáveis.

[0131] Em alguns exemplos, o método pode compreender atribuir valores constantes de VS e IS e assumir que esses valores não mudam no cálculo do parâmetro r. A tensão VS e a corrente IS podem então não precisar ser medidas a fim de estimar a temperatura do susceptor. Por exemplo, a tensão e a corrente podem ser aproximadamente conhecidas a partir das propriedades da fonte de energia e do circuito e podem ser consideradas constantes ao longo da faixa de temperaturas usadas. Em tais exemplos, a temperatura T pode então ser estimada ao medir apenas a frequência na qual o circuito está operando e usando valores assumidos ou medidos anteriormente para a tensão e a corrente. A invenção pode, assim, fornecer um método para determinar a temperatura do susceptor medindo a frequência de operação do circuito. Em algumas implementações, a invenção pode, portanto, fornecer um método para determinar a temperatura do susceptor medindo apenas a frequência de operação do circuito.

[0132] Os exemplos acima devem ser entendidos como exemplos ilustrativos da invenção.

Deve ser entendido que qualquer característica descrita em relação a qualquer um dos exemplos pode ser usada sozinha ou em combinação com outras características descritas e também pode ser usada em combinação com uma ou mais características de qualquer outro dos exemplos, ou qualquer combinação de qualquer outro dos outros exemplos.

Além disso, equivalentes e modificações não descritos acima também podem ser empregados sem se afastar do escopo da invenção, que é definido nas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para um dispositivo gerador de aerossol caracterizado pelo fato de que compreende: um circuito ressonante LC compreendendo elemento indutivo para indutivamente aquecer um arranjo de susceptor para aquecer um material gerador de aerossol para desse modo gerar um aerossol; um arranjo de comutação para permitir que uma corrente variável seja gerada a partir de uma fonte de tensão DC e flua através do elemento indutivo para causar aquecimento indutivo do arranjo de susceptor; e um determinador de temperatura para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base em uma frequência que o circuito ressonante LC está sendo operado.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura é para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base, além da frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado, em uma corrente DC do fornecimento de tensão DC.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura é para, em uso, determinar uma temperatura do arranjo de susceptor com base, além da frequência em que o circuito ressonante LC está sendo operado e a corrente DC do fornecimento de tensão DC, em uma tensão DC do fornecimento de tensão DC.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o circuito LC é um circuito LC paralelo que compreende um elemento capacitivo disposto em paralelo com o elemento indutivo.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura determina uma resistência agrupada efetiva do elemento indutivo e do arranjo de susceptor a partir da frequência que o circuito LC ressonante está sendo operado, a corrente DC a partir do fornecimento de tensão DC e a tensão DC a partir do fornecimento de tensão DC, e determina a temperatura do arranjo de susceptor com base na resistência agrupada efetiva determinada.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura determina a temperatura do arranjo de susceptor a partir de uma calibração dos valores da resistência agrupada efetiva do elemento indutivo e do arranjo de susceptor e da temperatura do arranjo de susceptor.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a calibração é baseada em uma equação polinomial, de preferência uma equação polinomial de terceira ordem.

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura determina a resistência agrupada efetiva r utilizando a fórmula 𝐼𝑠 1 𝑟= 𝑉𝑠 (2𝜋𝑓0 𝐶)2 onde VS representa a tensão DC e IS é a corrente DC, C é uma capacitância do circuito LC ressonante, e f0 é a frequência que o circuito ressonante LC está sendo operado.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a frequência com que o circuito ressonante LC está sendo operado é a frequência de ressonância do circuito LC ressonante.

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o arranjo de comutação é configurado para alternar entre um primeiro estado e um segundo estado, e em que a frequência na qual o circuito LC está sendo operado é determinada a partir de uma determinação de uma frequência na qual o arranjo de comutação alterna entre o primeiro estado e o segundo estado.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o arranjo de comutação compreende um ou mais transistores e em que a frequência na qual o circuito LC está sendo operado é determinada pela medição de um período no qual um dos transistores comuta entre um estado ligado e um estado desligado.

12. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um conversor de frequência para tensão configurado para emitir um valor de tensão indicativo da frequência na qual o circuito LC está sendo operado.

13. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a tensão DC e/ou a corrente DC são valores estimados.

14. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que os valores obtidos para a tensão DC e/ou corrente DC são valores medidos pelo aparelho.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 14, caracterizado pelo fato de que a calibração dos valores entre a resistência agrupada efetiva e a temperatura do arranjo de susceptor é uma de uma pluralidade de calibrações entre a resistência agrupada efetiva e a temperatura do arranjo de susceptor, e em que o determinante de temperatura é configurado para selecionar uma da pluralidade de calibrações para usar na determinação da temperatura do susceptor a partir de valores da resistência agrupada efetiva.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura configurado para detectar uma temperatura associada ao arranjo de susceptor antes do aquecimento pelo elemento indutivo, em que o determinador de temperatura usa a temperatura detectada pelo sensor de temperatura para selecionar a calibração.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a temperatura medida pelo sensor de temperatura é uma temperatura ambiente para o dispositivo gerador de aerossol.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fornecimento de aerossol compreende uma câmara para receber o arranjo de susceptor, por exemplo, uma câmara para receber um consumível compreendendo o arranjo de susceptor, e a temperatura medida pelo sensor de temperatura é uma temperatura da câmara.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura está configurado para: determinar um valor da resistência agrupada efetiva correspondente à temperatura detectada pelo sensor de temperatura, e selecionar a calibração a partir da pluralidade de calibração com base em um comparação entre a temperatura detectada pelo sensor de temperatura e a temperatura dada por cada um da pluralidade de calibrações usando o valor da resistência agrupada efetiva correspondente à temperatura detectada pelo sensor de temperatura.

20. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pelo fato de que cada calibração é uma curva de calibração, ou uma equação polinomial, ou um conjunto de valores de calibração em uma tabela de consulta.

21. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado pelo fato de que o determinante de temperatura é configurado para realizar a seleção de uma calibração cada vez que o dispositivo gerador de aerossol é ligado, ou cada vez que o dispositivo gerador de aerossol entra em um modo de geração de aerossol.

22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o arranjo de comutação é configurado para alternar entre o primeiro estado e o segundo estado em resposta às oscilações de tensão dentro do circuito ressonante que opera a uma frequência ressonante do circuito ressonante, pelo qual a corrente variável é mantida na frequência ressonante do circuito ressonante.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22 quando dependente da reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o arranjo de comutação compreende um primeiro transistor e um segundo transistor, e em que, quando o arranjo de comutação está no primeiro estado, o primeiro transistor está DESLIGADO e o segundo transistor está LIGADO e quando o arranjo de comutação está no segundo estado, o primeiro transistor está LIGADO e o segundo transistor está DESLIGADO.

24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o primeiro transistor e o segundo transistor compreendem, cada um, um primeiro terminal para colocar esse transistor em LIGADO e DESLIGADO, um segundo terminal e um terceiro terminal, e em que o arranjo de comutação é configurado de modo que o primeiro transistor seja adaptado para mudar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do segundo transistor for igual ou abaixo de uma tensão de limiar de comutação do primeiro transistor.

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23 ou reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o primeiro transistor e o segundo transistor compreendem, cada um, um primeiro terminal para ligar e desligar esse transistor, um segundo terminal e um terceiro terminal, e em que o arranjo de comutação é configurado de modo que o segundo transistor está adaptado para mudar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do primeiro transistor é igual ou abaixo de uma tensão de limiar de comutação do segundo transistor.

26. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado pelo fato de que o circuito ressonante compreende ainda um primeiro diodo e um segundo diodo e em que o primeiro terminal do primeiro transistor está conectado ao segundo terminal do segundo transistor através do primeiro diodo, e o primeiro terminal do segundo transistor está conectado ao segundo terminal do primeiro transistor através do segundo diodo, por meio do qual o primeiro terminal do primeiro transistor é preso em baixa tensão quando o segundo transistor está LIGADO e o primeiro terminal do segundo transistor é preso em baixa tensão quando o primeiro transistor está LIGADO.

27. Aparelho, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o arranjo de comutação é configurado de modo que o primeiro transistor seja adaptado para passar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do segundo transistor é igual ou inferior a uma tensão de limiar de comutação do primeiro transistor mais uma tensão de polarização do primeiro diodo.

28. Aparelho, de acordo com a reivindicação 26 ou reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o arranjo de comutação é configurado de modo que o segundo transistor seja adaptado para passar de LIGADO para DESLIGADO quando a tensão no segundo terminal do primeiro transistor é igual ou inferior a uma tensão de limiar de comutação do segundo transistor mais uma tensão de polarização do segundo diodo.

29. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28, caracterizado pelo fato de que um primeiro terminal do fornecimento de tensão DC é conectado aos primeiro e segundo pontos no circuito ressonante e em que o primeiro ponto e o segundo ponto estão eletricamente localizados em cada lado do elemento indutivo.

30. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um indutor de estrangulamento posicionado entre o fornecimento de tensão DC e o elemento indutivo.

31. Dispositivo gerador de aerossol caracterizado pelo fato de que compreende o aparelho conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 30.