CN110169596A - 涡流感应加热电路及电子烟具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种涡流感应加热电路及电子烟具，该涡流感应加热电路包括：主控单元、开关单元、谐振单元以及发热体；主控单元与开关单元的控制端电性连接，主控单元用于输出一占空比可调的脉宽调制信号至开关单元的控制端；开关单元的输入端电性连接于直流供电电压，开关单元的输出端电性连接于谐振单元，开关单元用于在脉宽调制信号的控制下，将直流供电电压输出至谐振单元；发热体与谐振单元耦合，谐振单元用于根据直流供电电压给发热体提供交变磁场，以使得发热体发热。本发明通过将发热体与谐振单元进行耦合，发热体不需要通过引线连接至电路板中，从而使得发热体在使用一段时间后可以轻松进行替换，进而提高用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟领域，具体涉及一种涡流感应加热电路及电子烟具。
背景技术
在现有技术中，加热不燃烧类电子烟具通常采用发热体插入被加热烟支的烟丝部进行加热，其是利用发热体内部的等效电阻产生的热量进行加热，这类发热体需要通过引线连接至电路板中。然而，这种连接方式使得发热体不易进行更换，在使用一段时间后，加热片会有炭黑、焦油等影响口感物质残留在加热体上，导致产品体验度差。
发明内容
本发明提供一种涡流感应加热电路及电子烟具，可以解决现有的发热体需要通过引线连接至电路板中，使得发热体不易进行更换的技术问题。
本发明一实施例提供了一种涡流感应加热电路，应用于电子烟具中，所述涡流感应加热电路包括：主控单元、开关单元、谐振单元以及发热体；
所述主控单元与所述开关单元的控制端电性连接，所述主控单元用于输出一占空比可调的脉宽调制信号至所述开关单元的控制端；
所述开关单元的输入端电性连接于直流供电电压，所述开关单元的输出端电性连接于所述谐振单元，所述开关单元用于在所述脉宽调制信号的控制下，将所述直流供电电压输出至所述谐振单元；
所述发热体与所述谐振单元耦合，所述谐振单元用于根据所述直流供电电压给所述发热体提供交变磁场，以使得所述发热体发热。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述涡流感应加热电路还包括一检测单元，所述检测单元用于检测所述发热体的发热信息，并将所述发热信息传至所述主控单元；所述主控单元还用于根据所述发热信息调整所述脉宽调制信号的占空比。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述检测单元为温度传感器，所述温度传感器设置在所述发热体内，所述温度传感器用于检测所述发热体的温度信息，并将所述温度信息传至所述主控单元。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述检测单元为气流传感器，所述气流传感器设置在所述电子烟具内，所述气流传感器用于检测所述电子烟具内的气流信息，并将所述气流信息传至所述主控单元。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述主控单元为脉宽调制芯片。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述开关单元为N型开关晶体管或P型开关晶体管。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述谐振单元包括一转换子单元以及与所述转换子单元电性连接的感应线圈；
所述转换子单元用于将所述直流供电电压转换为交流电压，所述感应线圈在所述交流电压的作用下产生交变磁场；所述发热体设置在所述感应线圈内，所述发热体在所述交变磁场的作用下发热。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述转换子单元包括：电压输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一电感、第二电感、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一二极管、第二二极管以及第一电容；
所述电压输入端分别与所述第一电感的第一端、所述第二电感的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第二电阻的第一端电性连接，所述第一电阻的第二端与所述第一稳压管的阴极端、所述第二二极管的阳极端、所述第三电阻的第一端以及所述第一场效应晶体管的栅极电性连接，所述第二电阻的第二端与所述第二稳压管的阴极端以及所述第一二极管的阳极端、所述第二场效应晶体管的栅极以及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第一稳压管的阳极端、所述第二稳压管的阳极端、所述第一场效应晶体管的源极、所述第二场效应晶体管的源极以及所述第三电阻的第二端电性连接并接地，所述第一二极管的阴极端与所述第一场效应晶体管的漏极、所述第一电容的第一端、所述感应线圈的第一端以及所述第二电感的第二端电性连接，所述第二二极管的阴极端与所述第二场效应晶体管的漏极、所述第一电容的第二端、所述感应线圈的第二端以及所述第一电感的第二端电性连接。
在本发明所述的涡流感应加热电路中，所述发热体的外表面设置有一绝缘套，所述发热体通过所述绝缘套与所述感应线圈绝缘。
本发明实施例还提供了一种电子烟具，包括以上所述的可涡流感应加热电路。
本发明各实施例的涡流感应加热电路及电子烟具，通过将发热体与谐振单元进行耦合，发热体不需要通过引线连接至电路板中，从而使得发热体在使用一段时间后可以轻松进行替换，进而提高用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的第一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的发热原理示意图；
图3为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的谐振单元的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的第二种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明各实施方式中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的第一种结构示意图。如图1所示，本申请实施例的涡流感应加热电路10包括：主控单元101、开关单元102、谐振单元103以及发热体104。其中，主控单元101与开关单元102的控制端A电性连接，主控单元101用于输出一占空比可调的脉宽调制信号PWM至开关单元102的控制端A。开关单元102的输入端B电性连接于直流供电电压V，开关单元102的输出端C电性连接于谐振单元103，开关单元102用于在脉宽调制信号PWM的控制下，将直流供电电压V输出至谐振单元103。发热体104与谐振单元103耦合，谐振单元103用于根据直流供电电压V给所述发热体104提供交变磁场，以使得发热体104发热。
请结合图2，图2为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的发热原理示意图。如图2所示，被加热的导磁金属针放置于感应线圈中，向感应线圈中输入交流电流后，感应线圈内会产生交变磁场。由于感应线圈中间的导磁金属针在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导磁金属针的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导磁金属针的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导磁金属针内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。感应电流在金属内部流动，因克服其电阻将电能转化为热能，从而使导磁金属针发热。
本申请实施例的涡流感应加热电路10通过将发热体104与谐振单元103进行耦合，发热体104不需要通过引线连接至电路板中就可以发热，从而使得发热体104在使用一段时间后可以轻松进行替换，进而提高用户体验。
该涡流感应加热电路10工作时，主控单元101检测到代表加热指示按键行为后输出脉宽调制信号PWM，从而控制开关单元102的导通、关断。当开关单元102导通后，直流供电电压V输入至谐振单元103，谐振单元103通过自激将直流供电电压V转换为交流电并产生交变磁场。发热体104根据电磁感应及电流的热效应产生热能，从而对烟支进行加热。
在一种实施例方式中，可在电子烟具内额外设置一电源模块，该电源模块仅用于提供该直流供电电压V。也即，该电源模块仅需提供该直流供电电压V，其效率较高，并且当电子烟具其他电源模块损坏时，不会对电子烟具造成较大损害。
在一种实施例方式中，该主控单元101可以为脉宽调制芯片。该脉宽调制芯片具体可参照现有的脉宽调制芯片并相应调整波形即可。
在一种实施方式中，该开关单元102可以为晶体管。其中，本申请实施例中采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件，由于这里采用的晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本申请实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。按附图中的形态规定开关晶体管的中间端为栅极、信号输入端为源极、输出端为漏极。此外本申请实施例所采用的晶体管可以包括P型晶体管和/或N型晶体管两种，其中，P型晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。
在一种实施方式中，发热体104的外表面设置有一绝缘套1041，发热体104通过绝缘套1041与感应线圈1032绝缘.
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的谐振单元的结构示意图。结合图1、图3所示，谐振单元103包括一转换子单元1031以及与转换子单元1031电性连接的感应线圈1032。转换子单元1031用于将直流供电电压V转换为交流电压，感应线圈1032在交流电压的作用下产生交变磁场；发热体104设置在感应线圈1032内，发热体104在交变磁场的作用下发热。
具体的，该转换子单元1031包括：电压输入端V+、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第一电感L1、第二电感L2、第一场效应晶体管Q1、第二场效应晶体管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2以及第一电容C1。
电压输入端V+分别与第一电感L1的第一端、第二电感L2的第一端、第一电阻R1的第一端以及第二电阻R2的第一端电性连接，第一电阻R1的第二端与第一稳压管Z1的阴极端、第二二极管D2的阳极端、第三电阻R3的第一端以及第一场效应晶体管Q1的栅极电性连接，第二电阻R2的第二端与第二稳压管Z2的阴极端以及第一二极管D1的阳极端、第二场效应晶体管Q1的栅极以及第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端分别与第一稳压管Z1的阳极端、第二稳压管Z2的阳极端、第一场效应晶体管Q1的源极、第二场效应晶体管Q2的源极以及第三电阻R3的第二端电性连接并接地，第一二极管D1的阴极端与第一场效应晶体管Q1的漏极、第一电容C1的第一端、感应线圈L3的第一端以及第二电感L2的第二端电性连接，第二二极管D2的阴极端与第二场效应晶体管Q2的漏极、第一电容C1的第二端、感应线圈L3的第二端以及第一电感L1的第二端电性连接。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的涡流感应加热电路的第二种结构示意图。其中，图4所示的涡流感应加热电路20与图1所示的涡流感应加热电路10的区别在于，图4所示的涡流感应加热电路20还包括一检测单元105，该检测单元105用于检测发热体104的发热信息，并将发热信息传至所述主控单元101。主控单元101还用于根据发热信息调整脉宽调制信号PWM的占空比。
在一种实施方式中，该检测单元105为温度传感器，温度传感器设置在发热体104内，温度传感器用于检测发热体104的温度信息，并将温度信息传至主控单元101。
例如，该涡流感应加热电路20工作时，主控单元101检测到代表加热指示按键行为后输出脉宽调制信号PWM，从而控制开关单元102的导通、关断。当开关单元102导通后，直流供电电压V输入至谐振单元103，谐振单元103通过自激将直流供电电压V转换为交流电并产生交变磁场。发热体104根据电磁感应及电流的热效应产生热能，从而对烟支进行加热。同时，温度传感器将发热体的温度信息通过模拟信号传给主控单元101，主控单元101将采集的模拟信号转变为数字信号并与预定温度值进行对比。如果需要快速加温，主控单元101输出高占空比的脉宽调制信号PWM使发热体快速发热；当监控到发热体104接近吸烟温度或因吸烟使发热体104温度降低时则对脉宽调制信号PWM的占空比进行调整，这种温度的反馈使得整个吸烟时间段内烟支的温度平稳。
在另一种实施方式中，该检测单元105为气流传感器，气流传感器设置在电子烟具内，气流传感器用于检测电子烟具内的气流信息，并将气流信息传至主控单元101。
例如，该涡流感应加热电路20工作时，主控单元101检测到代表加热指示按键行为后输出脉宽调制信号PWM，从而控制开关单元102的导通、关断。当开关单元102导通后，直流供电电压V输入至谐振单元103，谐振单元103通过自激将直流供电电压V转换为交流电并产生交变磁场。发热体104根据电磁感应及电流的热效应产生热能，从而对烟支进行加热。同时，气流传感器将电子烟具内的气流信息通过模拟信号传给主控单元101，主控单元101将采集的模拟信号转变为数字信号并与预定气流值进行对比。如果需要快速加温，主控单元101输出高占空比的脉宽调制信号PWM使发热体104快速发热；当监控到发热体104接近吸烟温度或因吸烟使发热体104温度降低时则对脉宽调制信号PWM的占空比进行调整，这种气流的反馈使得整个吸烟时间段内烟支的温度平稳。
本发明还提供了一种电子烟具，其包括上述任意实施例中的涡流感应加热电路。具体可参照以上的描述，在此不做赘述。
本发明通过将发热体与谐振单元进行耦合，发热体不需要通过引线连接至电路板中，从而使得发热体在使用一段时间后可以轻松进行替换，进而提高用户体验。
以上对本发明各实施方式提供的涡流感应加热电路及电子烟具进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明。同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种涡流感应加热电路，应用于电子烟具中，其特征在于，所述涡流感应加热电路包括：主控单元、开关单元、谐振单元以及发热体；
所述主控单元与所述开关单元的控制端电性连接，所述主控单元用于输出一占空比可调的脉宽调制信号至所述开关单元的控制端；
所述开关单元的输入端电性连接于直流供电电压，所述开关单元的输出端电性连接于所述谐振单元，所述开关单元用于在所述脉宽调制信号的控制下，将所述直流供电电压输出至所述谐振单元；
所述发热体与所述谐振单元耦合，所述谐振单元用于根据所述直流供电电压给所述发热体提供交变磁场，以使得所述发热体发热。
2.根据权利要求1所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述涡流感应加热电路还包括一检测单元，所述检测单元用于检测所述发热体的发热信息，并将所述发热信息传至所述主控单元；所述主控单元还用于根据所述发热信息调整所述脉宽调制信号的占空比。
3.根据权利要求2所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述检测单元为温度传感器，所述温度传感器设置在所述发热体内，所述温度传感器用于检测所述发热体的温度信息，并将所述温度信息传至所述主控单元。
4.根据权利要求2所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述检测单元为气流传感器，所述气流传感器设置在所述电子烟具内，所述气流传感器用于检测所述电子烟具内的气流信息，并将所述气流信息传至所述主控单元。
5.根据权利要求1所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述主控单元为脉宽调制芯片。
6.根据权利要求1所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述开关单元为N型开关晶体管或P型开关晶体管。
7.根据权利要求1所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述谐振单元包括一转换子单元以及与所述转换子单元电性连接的感应线圈；
所述转换子单元用于将所述直流供电电压转换为交流电压，所述感应线圈在所述交流电压的作用下产生交变磁场；所述发热体设置在所述感应线圈内，所述发热体在所述交变磁场的作用下发热。
8.根据权利要求7所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述转换子单元包括：电压输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一电感、第二电感、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一二极管、第二二极管以及第一电容；
所述电压输入端分别与所述第一电感的第一端、所述第二电感的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第二电阻的第一端电性连接，所述第一电阻的第二端与所述第一稳压管的阴极端、所述第二二极管的阳极端、所述第三电阻的第一端以及所述第一场效应晶体管的栅极电性连接，所述第二电阻的第二端与所述第二稳压管的阴极端以及所述第一二极管的阳极端、所述第二场效应晶体管的栅极以及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第一稳压管的阳极端、所述第二稳压管的阳极端、所述第一场效应晶体管的源极、所述第二场效应晶体管的源极以及所述第三电阻的第二端电性连接并接地，所述第一二极管的阴极端与所述第一场效应晶体管的漏极、所述第一电容的第一端、所述感应线圈的第一端以及所述第二电感的第二端电性连接，所述第二二极管的阴极端与所述第二场效应晶体管的漏极、所述第一电容的第二端、所述感应线圈的第二端以及所述第一电感的第二端电性连接。
9.根据权利要求1所述的涡流感应加热电路，其特征在于，所述发热体的外表面设置有一绝缘套，所述发热体通过所述绝缘套与所述感应线圈绝缘。
10.一种电子烟具，其特征在于，所述电子烟具包括权利要求1-9任一项所述的涡流感应加热电路。
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