CN110632960B - 蒸发器装置加热器控制 - Google Patents

蒸发器装置加热器控制 Download PDF

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Abstract

公开了一种系统，所述系统包括电流源电路；系统电源输入；和负载切换电路，其将电流源电路和系统电源输入耦接至输出，所述输出被配置成耦接至蒸发器加热元件。电流源电路、系统电源输入、和负载切换电路形成集成电路的一部分。还描述了相关的设备、系统、技术和物品。

Description

蒸发器装置加热器控制
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119要求于2018年6月25日提交的美国临时专利申请No.62/689,774的优先权，该专利申请的全部内容通过引用被明确地结合于本文中。
技术领域
本文描述的主题涉及蒸发器装置，诸如例如用于由一种或多种可蒸发材料生成可吸入汽雾的便携式个人蒸发器装置。
背景技术
也可被称为电子蒸发器装置或电蒸发器装置的蒸发器装置可用于汽雾/气雾(有时也称为“蒸汽/蒸气”)，所述汽雾包含由蒸发装置的用户吸入的一种或多种活性成分。电子尼古丁输送系统(ENDS)为一类蒸发器装置，其通常由电池供能并且可用于模拟抽吸香烟的体验，而不会燃烧烟草或其它物质。在使用蒸发器装置时，用户吸入通常被称为蒸汽的汽雾，所述汽雾可通过使可蒸发材料蒸发(其通常指代使液体或固体至少部分地转变至气相)的加热元件而产生，所述可蒸发材料可为液体、溶液、固体、蜡或可与使用专门蒸发器装置相兼容的任何其它形式。
为了接收由蒸发器装置生成的可吸入汽雾，用户在特定示例中可通过抽吸(puff)、按压按钮、或通过一些其它方法启用蒸发器装置。抽吸，该术语通常用于(以及还在本文中使用)指代用户进行吸入的一种方式，其引起一定体积的空气被吸入蒸发器装置，使得通过蒸发后的可蒸发材料与空气的组合而生成可吸入汽雾。蒸发器装置由可蒸发材料生成可吸入汽雾的通常方法包含在蒸发室(有时也称为加热器室)中加热所述可蒸发材料以使得可蒸发材料转化至气(蒸汽)相。蒸发室通常指代蒸发器装置中的如下区域或容积，在所述区域或容积内，热源(例如传导、对流和/或辐射)引起可蒸发材料的加热，以产生空气以及处于在气相和冷凝(例如液体和/或固体)相之间某种平衡的可蒸发材料的混合物。
气相可蒸发材料的特定组分可在被蒸发之后由于冷却和/或压力变化而冷凝，借此形成包含冷凝相(例如液体和/或固体)颗粒的汽雾，所述颗粒悬浮在经由抽吸而被吸入蒸发器装置的至少一些空气当中。如果可蒸发材料包含半挥发性化合物(例如，诸如尼古丁的化合物，其具有在吸入温度和压力下相对较低的蒸汽压)，则可吸入汽雾可包含处于气相和冷凝相之间某种局部平衡的半挥发性化合物。
发明内容
在一个方面，系统包括电流源电路；系统电源输入装置；以及负载切换电路，其将所述电流源电路和所述系统电源输入装置耦接至一输出装置，所述输出装置被配置成耦接至蒸发器加热元件。所述电流源电路、所述系统电源输入装置、以及所述负载切换电路形成一集成电路的一部分。
以下特征中的一个或多个可被包含在任何可行的组合中。例如所述系统能包括保护电路，所述保护电路被配置成将蒸发器装置的操作参数与预定的条件进行比较，并且响应于确定所述操作参数满足所述条件而输出报警信号。所述保护电路能形成所述集成电路的一部分。所述操作参数能包括电压、电流、温度、电流限值、以及电短路。所述预定的条件能包括预定的阈值，所述系统还包括至少一个存储所述预定的阈值的暂存器。所述保护电路能包括比较器电路，所述比较器电路被配置成将所述蒸发器装置的操作参数与所述预定的阈值进行比较，所述比较器电路被配置成输出表示所述比较的信号。所述保护电路能被配置用于检测加热器超时、所述蒸发器装置中的子系统的温度、过电压(OVP)保护、过电流保护(OCP)、低电压锁定(UVLO)、电短路、超过限制的电流、多级限流、电力管制(brown-out)、和/或加热器停止抑制信号。所述保护电路能包括看门狗计时器电路、和/或冗余时钟源。
所述系统能包括控制逻辑装置，其耦接至所述保护电路并且被配置成接收所述报警信号，并且相应于接收所述报警信号而使得调整所述蒸发器装置的操作，包括将所述蒸发器装置中的至少一个电路与供电装置脱离连接、调整所述至少一个电路的时钟速度、和/或调整所述至少一个电路的电源轨电压。
所述系统能包括电流监测器，所述电流监测器耦接至所述第一输出装置并且被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电流监测器被配置成感测所述第一输出装置处的电流；电压监测器，所述电压监测器耦接至第二输出装置，所述第二输出装置被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电压监测器被配置成感测加到所述蒸发器加热元件上的电压；和控制逻辑装置，所述控制逻辑装置耦接至所述电流监测器和所述电压监测器，所述控制逻辑装置被配置成接收以所述第一输出装置处的电流、加到所述蒸发器加热元件上的所感测的电压为特征的数据，并且调节所述负载切换电路的操作，以调节所述蒸发器加热元件的温度，所述调节是基于所接收的数据。
所述系统能包括集成的升压转换器，所述集成的升压转换器被配置成向所述负载切换电路提供更高的电压。所述系统能包括电源管理单元电路，所述电源管理单元电路包含至少一个低压差稳压器、直流整流器、和切换压降降频转换器；模-数转换器；发光二极管驱动器；以及输入-输出电路。
所述系统能包括蒸发器装置本体，所述蒸发器装置本体包含蒸发室和嘴件；电源，所述电源耦接至所述电源管理单元电路；控制器，所述控制器耦接至所述电源管理单元电路；天线；记忆存储器；环境压力传感器；和加速度计。
所述系统能包括：被配置成基于消耗分布和/或蒸汽分布而改变所述输出装置处的信号的占空比的电路，所述消耗分布是以占空比和消耗强度为特征，所述蒸汽分布是以占空比和蒸汽产出为特征。所述系统能包括多路复用器，所述多路复用器包括至少一个开关，所述多路复用器被配置成在所述负载切换电路与电压监测器之间切换输入。所述系统能包括多路复用器，所述多路复用器包括连接至所述负载切换电路的第一输入装置、连接至电压监测器的第二输入装置、连接至所述电压监测器的第三输入装置、连接至基准节点的第四输入装置、以及四个输出装置，所述四个输出装置中的至少一个连接至所述输出装置。
描述了与该途径一致的系统和方法，还有包括有形实施的机器可读介质的制品，所述机器可读介质可操作以使得一种或多种机器(例如计算机、微控制器等，其可包括通用和/或专用处理器或电路等)引起本文描述的操作。类似地，还描述了计算机系统，所述计算机系统可包括处理器和与处理器耦接的记忆存储器。记忆存储器可包含使得处理器执行本文描述的一种或多种操作的一个或多个程序。
根据本申请的一个方面，提供了一种系统，包括：
电流源电路；
系统电源输入装置；和
负载切换电路，其将所述电流源电路和所述系统电源输入装置耦接至一输出装置，所述输出装置被配置成耦接至蒸发器加热元件，
其中，所述电流源电路、所述系统电源输入装置、以及所述负载切换电路形成一集成电路的一部分。
可选地，所述的系统还包括：
保护电路，所述保护电路被配置成将蒸发器装置的操作参数与预定的条件进行比较，并且响应于确定所述操作参数满足所述条件而输出报警信号，
其中，所述保护电路形成所述集成电路的一部分。
可选地，所述操作参数包括电压、电流、温度、电流限值、以及电短路。
可选地，所述预定的条件包括预定的阈值，所述系统还包括至少一个存储所述预定的阈值的暂存器。
可选地，所述保护电路包括比较器电路，所述比较器电路被配置成将所述蒸发器装置的操作参数与所述预定的阈值进行比较，所述比较器电路被配置成输出表示所述比较的信号。
可选地，所述保护电路被配置用于检测加热器超时、所述蒸发器装置中的子系统的温度、过电压(OVP)保护、过电流保护(OCP)、低电压锁定(UVLO)、电短路、超过限值的电流、多级限流、电力管制、和/或加热器停止抑制信号。
可选地，所述保护电路包括看门狗计时器电路、和/或冗余时钟源。
可选地，所述系统还包括：
控制逻辑装置，其耦接至所述保护电路并且被配置成接收所述报警信号，并且响应于接收所述报警信号而使得调整所述蒸发器装置的操作，包括将所述蒸发器装置中的至少一个电路与供电装置脱离连接、调整所述至少一个电路的时钟速度、和/或调整所述至少一个电路的电源轨电压。
可选地，所述系统还包括：
电流监测器，所述电流监测器耦接至所述第一输出装置并且被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电流监测器被配置成感测所述第一输出装置处的电流；
电压监测器，所述电压监测器耦接至第二输出装置，所述第二输出装置被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电压监测器被配置成感测加到所述蒸发器加热元件上的电压；和
控制逻辑装置，所述控制逻辑装置耦接至所述电流监测器和所述电压监测器，所述控制逻辑装置被配置成接收以所述第一输出装置处的所感测电流、加到所述蒸发器加热元件上的所感测的电压为特征的数据，并且调节所述负载切换电路的操作，以调节所述蒸发器加热元件的温度，所述调节是基于所接收的数据。
可选地，所述系统还包括集成的升压转换器，所述集成的升压转换器被配置成向所述负载切换电路提供进程。
可选地，所述系统还包括：
电源管理单元电路，所述电源管理单元电路包含至少一个低压差稳压器、直流整流器、和降频转换器；
模-数转换器；
发光二极管驱动器；
输入-输出电路。
可选地，所述系统还包括：
蒸发器装置本体，所述蒸发器装置本体包含蒸发室和嘴件；
电源，所述电源耦接至所述电源管理单元电路；
控制器，所述控制器耦接至所述电源管理单元电路；
天线；
记忆存储器；
环境压力传感器；和
加速度计。
可选地，所述系统还包括：
被配置成基于消耗分布和/或蒸汽分布而改变所述输出装置处的信号的占空比的电路，所述消耗分布是以占空比和消耗强度为特征，所述蒸汽分布是以占空比和蒸汽产出为特征。
可选地，所述系统还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含至少一个开关，所述多路复用器被配置成在所述负载切换电路与电压监测器之间切换输入。
可选地，所述系统还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含连接至所述负载切换电路的第一输入装置、连接至电压监测器的第二输入装置、连接至所述电压监测器的第三输入装置、连接至基准节点的第四输入装置、以及四个输出装置，所述四个输出装置中的至少一个连接至所述输出装置。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种方法，包括：
在电流源电路与系统电源输入装置之间切换负载切换电路，所述负载切换电路将所述电流源电路和所述系统电源输入装置耦接至输出装置，所述输出装置被配置成耦接至蒸发器加热元件；
其中，所述电流源电路、所述系统电源输入装置、以及所述负载切换电路形成一集成电路的一部分。
可选地，所述方法还包括：
通过保护电路将蒸发器装置的操作参数与预定的条件进行比较；和
响应于确定所述操作参数满足所述条件而输出报警信号，
其中，所述保护电路形成所述集成电路的一部分。
可选地，所述操作参数包括电压、电流、温度、电流限值、以及电短路。
可选地，所述预定的条件包括预定的阈值，所述系统还包括至少一个存储所述预定的阈值的暂存器。
可选地，所述保护电路包括比较器电路，所述比较器电路被配置成将所述蒸发器装置的操作参数与所述预定的阈值进行比较，所述比较器电路被配置成输出表示所述比较的信号。
可选地，所述保护电路被配置用于检测加热器超时、所述蒸发器装置中的子系统的温度、过电压(OVP)保护、过电流保护(OCP)、低电压锁定(UVLO)、电短路、超过限值的电流、多级限流、电力管制、和/或加热器停止抑制信号。
可选地，所述保护电路包括看门狗计时器电路、和/或冗余时钟源。
可选地，所述集成电路还包括：
控制逻辑装置，其耦接至所述保护电路并且被配置成接收所述报警信号，并且响应于接收所述报警信号而使得调整所述蒸发器装置的操作，包括将所述蒸发器装置中的至少一个电路与供电装置脱离连接、调整所述至少一个电路的时钟速度、和/或调整所述至少一个电路的电源轨电压。
可选地，所述集成电路还包括：
电流监测器，所述电流监测器耦接至所述第一输出装置并且被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电流监测器被配置成感测所述第一输出装置处的电流；
电压监测器，所述电压监测器耦接至第二输出装置，所述第二输出装置被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电压监测器被配置成感测加到所述蒸发器加热元件上的电压；和
控制逻辑装置，所述控制逻辑装置耦接至所述电流监测器和所述电压监测器，所述控制逻辑装置被配置成接收以所述第一输出装置处的所感测电流、加到所述蒸发器加热元件上的所感测的电压为特征的数据，并且调节所述负载切换电路的操作，以调节所述蒸发器加热元件的温度，所述调节是基于所接收的数据。
可选地，所述集成电路还包括集成的升压转换器，所述集成的升压转换器被配置成向所述负载切换电路提供源。
可选地，所述集成电路还包括：
电源管理单元电路，所述电源管理单元电路包含至少一个低压差稳压器、直流整流器、和降频转换器；
模-数转换器；
发光二极管驱动器；
输入-输出电路。
可选地，所述集成电路还包括：
蒸发器装置本体，所述蒸发器装置本体包含蒸发室和嘴件；
电源，所述电源耦接至所述电源管理单元电路；
控制器，所述控制器耦接至所述电源管理单元电路；
天线；
记忆存储器；
环境压力传感器；和
加速度计。
可选地，还包括：
基于消耗分布和/或蒸汽分布而改变所述输出装置处的信号的占空比，所述消耗分布是以占空比和消耗强度为特征，所述蒸汽分布是以占空比和蒸汽产出为特征。
可选地，所述集成电路还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含至少一个开关，所述多路复用器被配置成在所述负载切换电路与电压监测器之间切换输入。
可选地，所述集成电路还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含连接至所述负载切换电路的第一输入装置、连接至电压监测器的第二输入装置、连接至所述电压监测器的第三输入装置、连接至基准节点的第四输入装置、以及四个输出装置，所述四个输出装置中的至少一个连接至所述输出装置。
本文所描述主题的一种或多种变型的细节在以下的附图和说明中列出。本文所描述主题的其它特征和优点将从说明书、附图以及权利要求书中显而易见。
附图说明
被结合并构成本申请文件一部分的附图示出了本文公开的主题的特定方面，并且连通说明书一起，有助于解释与公开实施例相关联的一些原理。在附图中：
图1A示出了根据当前主题的一些实施例对与具有料盒和蒸发器装置本体的蒸发器装置的特征进行图示的示意图；
图1B示出了根据当前主题的一些实施例提供蒸发器装置俯视图的图示，其中料盒与蒸发器装置本体上的料盒接收部分开；
图1C示出了根据当前主题的一些实施例提供蒸发器装置俯视图的图示，其中料盒插入到蒸发器装置本体上的料盒接收部中；
图1D示出了根据当前主题的一些实施例提供蒸发器装置的俯视透视图的图示，其中料盒插入到蒸发器装置本体上的料盒接收部中；
图1E示出了根据当前主题的一些实施例提供从适于与蒸发器装置本体使用的料盒的嘴件端的俯视透视图的图示；
图1F示出了根据当前主题的一些实施例提供从适于与蒸发器装置本体使用的料盒的相反端的俯视透视图的图示；
图2A示出了根据当前主题的一些实施例对非基于料盒的蒸发器装置的特征进行图示的示意图；
图2B示出了提供示例性非基于料盒的蒸发器装置的侧视透视图的图示；
图2C示出了提供示例性非基于料盒的蒸发器装置的仰视透视图的图示；
图3是根据当前主题的一些方面的示例性蒸发器装置的系统框图，所述蒸发器装置可包括集成的功率和/或加热器控制；
图4是根据当前主题的一些方面的示例性集成功率管理单元的系统框图；
图5是示出了根据当前主题的一些实施例的示例性加热器控制的系统框图；
图6是更详细地示出示例性保护机构电路的系统框图；
图7是示出根据当前主题的一些实施例的另一示例性加热器控制的系统框图；
图8是示出根据当前主题的一些实施例的另一示例性加热器控制的系统框图；
图9是根据当前主题的一些实施例的系统框图；
图10示出了可变蒸汽生产的示例；以及
图11是示出根据一些实施例的荚识别器电路的框图。
当实践时，相似的附图标记代表相似的结构、特征或元件。
具体实施方式
本申请的主题的一些方面涉及用于蒸发器装置的集成电源管理和加热器控制电路。本申请的主题可以提供电路，所述电路实现了包含改进的加热器性能和失效保护特征的改进的蒸发器操作，因而改进了蒸发器装置。本申请的主题的一些实施方式可以包括集成的电源管理单元，其包括作为集成电路实施的加热器控制电路(例如，在诸如特定用途集成电路(ASIC)的芯片上)。通过将本申请的主题的一些方面实施为特定用途集成电路，本申请的主题的一些方面可以改善电源供应管理、减少功率需求、提供灵活的加热器控制、降低离散部件的数量，因而减小性能的变化等。其它优点是可能的。
根据本申请的主题的实施方式的蒸发器装置示例包括电子蒸发器、ENDS等。如上所述，此类蒸发器大体上是手持装置，所述装置加热可蒸发材料(通过对流、传导、辐射或者它们的某些组合)以提供材料的可吸入剂量。用于蒸发器的可蒸发材料在一些示例中可以设置在料盒(所述料盒指的是蒸发器的一部分，其将所述可蒸发材料包含在一储存器或其它容器内并且可以在清空时被重新填充或者被处理掉以支持包含相同或不同类型的附加的可蒸发材料的新料盒的使用)内。在一些实施方式中，蒸发器装置可以是任何基于料盒的蒸发器装置、无料盒装置、或多用途蒸发器装置，其可以或无需与料盒一起使用。例如，多用途蒸发器装置可以包括加热室(例如烤炉)，所述加热室被配置成将可蒸发材料直接接收在加热室内并且还接收具有储存器等的用于保持可蒸发器材料的料盒。在各种不同的实施方式中，蒸发器可以被配置成与液体可蒸发材料(例如，一种载体溶液，其中，活性和/或非活性成分在溶液或可蒸发材料本身液体形式中悬浮或保持)或者固体可蒸发材料一起使用。固体可蒸发材料可以包括植物性材料或非植物性材料，所述植物性材料或非植物性材料可以发出固体可蒸发材料的某部分作为可蒸发材料(例如，使得在可蒸发材料被发出以便由使用者吸入之后材料的某部分作为废物留下)或者可选地可以是可蒸发材料本身的固体形式，从而所有固定可蒸发材料最终可以被蒸发以便吸入。液体可蒸发材料同样可以适于被完全蒸发或者可以包括在适于吸入的所有材料已被消耗之后液体材料仍留下的某部分。
如根据本申请的主题在此所使用的术语蒸发器装置大体上指的是便携、独立的装置，所述装置对于个人使用是方便的。大体上，此类装置通过蒸发器上的一个或多个开关、按钮、触敏装置、或者其它使用者输入功能性装置(其大体上可以称为控制装置)等被控制，但是可以与外部控制装置(例如、智能手机、智能手表、其它可穿戴电子器件等)无线通信的多种装置已经在近期可用。在上下文中，控制大体上指的是影响各种不同操作参数中的一个或多个的能力，其可以包括但不限于任何使得加热器开/关机、调节加热器在加热的过程中被加热至的最小和/或最大温度、使用者可以在装置上访问的各种程序或其它交互特征、和/或其它操作。
图3是示例蒸发器装置300的系统框图，所述装置可以包括根据本申请的主题的一些方面的集成的电源和/或加热器控制装置。示例蒸发器装置300包括控制器305，带有无线(例如蓝牙)支持片上系统(SOC)，耦接至蒸汽控制系统310、电源和电池系统315、使用者界面装置320、附加的传感器325、天线330、记忆存储器335、和连接器340。示例蒸发器装置300还包括电源350(例如锂电池)和荚连接器(pod connector)345，其用于与可以包括加热元件(例如电模型为电阻)并包含可蒸发材料的荚(pod)相连。
蒸汽控制系统310可以实现装置的蒸发功能，并且包括荚电阻测量电路312、荚加热器切换场效应晶体管(FET)313、以及荚压力传感器314。荚电阻测量电路312和荚加热器切换FET313可以操作成测量荚的加热元件的温度(例如，通过暂时地和间断地中断至加热元件的电流的流，在这些暂时中断的过程中测量加热元件的电阻，并且使用热阻系数以从所测量的电阻获得温度)。荚压力传感器314可以监测压力，以检测抽吸开始、结束或者延续的任何。
电源和电池系统315操作成从电源350为装置的其它系统供电。电源和电池系统315可以包括充电器316、电量表(fuel gauge)317、电池保护装置318、和低压差(LDO)稳压器319。充电器316可以包括充电电路，所述充电电路可以由控制器305控制，并且在一些实施例方式中，所述充电器可以包括电感充电器和/或插入式充电器。例如，通用串行总线(USB)连接装置可以被用于对蒸发器装置300充电和/或允许经计算装置与控制器305之间的有线连接进行通信。充电器316可以对电源350进行充电。电量表317可以监测电池信息，例如电压、电流、充电的估计状态、估计容量、循环数、电池授权等。电量表317可以将所述信息提供给控制器305，以便例如用于经由使用者界面装置320表明电池状态。电池保护装置318可以包括开关，以切换电池单元(例如，电源350的锂电池单元、或者其它电池单元、离散电能存储单元等)进出电路，从而保护装置300免受过充电、过放电、过快放电等的影响。LDO稳压器319可以调控锂电池350的输出电压，从而向蒸发器装置300的其余部分提供电能。
使用者界面装置320包括蜂鸣器322(也称为扬声器)、发光二极管(LED)驱动器323、和LED 324。蜂鸣器322可以提供声音和/或可感知的反馈(例如，振动)，并且LED驱动器323和LED 324可以向使用者提供视觉反馈。
附加的传感器325包括环境压力传感器327、和加速度计328。加速度计328可以实现蒸发器装置300的迅速移动(例如震动)的检测，这可以由控制器305(例如通过从加速度计328接收信号)理解为使用者指令以开始与使用者装置通信，所述使用者装置是蒸发器系统的一部分并且可以被用于控制蒸发器装置300的一个或多个操作和/或参数。附加地或替代地，蒸发器装置300的迅速移动(例如震动)的检测可以由控制器305理解为使用者指令，以循环经过多个温度设定，在料盒内保持的可蒸发材料将通过蒸汽控制系统310的动作而被加热至所述温度设定。
图4是根据本申请的主题的一些方面的电源管理单元400的系统框图，其能够改进供电管理、减小功率需求、提供灵活的加热器控制、降低离散部件的数量，因而减小性能的变化等。示例集成的电源管理单元400可以执行蒸汽控制系统310；电源和电池系统315；和使用者界面装置320的功能。示例集成的电源管理单元400可以与微控制器305配合，并将模拟和电源子系统集成在主板和高功率皮线(high powerflex)上。
示例集成的电源管理单元400包括加热器控制装置405、测量电路410、DC整流器415、充电器420、系统电源轨(未示出)、LED驱动器425、蜂鸣器驱动器430、和气压表435子系统。在一些实施方式中，示例集成的电源管理单元400并不集成传感器(加速度计、压力传感器)和附加的支持部件例如荚连接器345、天线330、连接器340、和记忆存储器335。
集成的电源管理单元400可以包括LDO稳压器440、切换降压降频转换器(switching step-down down-converter)(例如降压)、和升压转换器450。集成的电源管理单元400可以包括模-数转换器(ADC)455，以便监测由电源管理单元400所提供的系统电源和电流。ADC 455可以监测管芯和远程NTC温度监测系统温度，从而实施如下更加详细描述的保护机制。
集成的电源管理单元400可以包括输入/输出(IO)装置和系统控制装置460，其使得控制器305调整集成的电源管理单元400的操作(例如配置)。IO和系统控制装置460可以包括内部振荡器以及用于外部振荡器的连接装置，以便驱动系统时钟。
加热器控制装置405可以提供集成的热路径和电流源，以便实现荚加热元件480(也称为荚负载)的加热，所述荚加热元件位于荚内。
图5是系统框图，示出了根据本申请的主题的一些实施方式的示例加热器控制装置405。加热器控制装置405可以包括热路径，所述热路径可以包含负载开关505(例如，所示的开关，半桥拓扑等)，其控制电流源510或外部电压515(被表示为VSYS/VBST)经由驱动线路(被表示为出+)施加至荚负载480。负载开关505可以具有非重叠电路(non-overlaycircuitry)，以确保时效(例如，没有回供电的危险)。负载开关可以通过控制逻辑装置520被控制，所述控制逻辑装置可以被编程和/或被配置成调节负载开关505，以加热荚加热器480，从而加热在荚内包含的可蒸发材料。控制逻辑装置520可以包括一个或多个输入终端525或针，所述终端或针可以从装置控制器305、蒸发器装置或集成的加热器控制装置405中的其它系统接收信号。类似地，电流源510可以通过控制逻辑装置520是可编程的并被控制。负载开关505也可以通过保护机制电路530被控制，如下详细所述。
在一些实施方式中国，负载开关505可以被实施为半桥拓扑，其中，通过改变脉冲宽度调制频率DC电池电压变成范围从0伏到电池电压的波形。这种可变的电压/电能波形可以被用于驱动荚加热器480。半桥实施方式可以允许更高的电感负载，这是因为电流在停机时间的过程中轮空。
集成的加热器控制装置405可以包括集成的电压监测器535和电流监测器540，它们经由抽取模块/抽选模块(decimation block)545耦接至控制逻辑装置520。集成的电压监测器535可以包括ADC 537和模拟前端539，它们可以经由感测+和感测-连接装置连接至荚，以测量加在荚加热元件480上的电压。集成的电流监测器540可以包括ADC542、模拟前端543、和耦接至驱动线路(出+)的开关544，以测量经过驱动电路(出+)的电流。开关544可以被配置成根据装置的操作模式而将集成的电流监测器540连接至电流源510或者外部电压515。电压监测器535和电流监测器540可以经由抽取模块545将它们各自的测量值提供给控制逻辑装置520，以便处理和分析。通过使用能够提供实时和同步电压和电流感测的集成的电压监测器535和集成的电流监测器540，更加快速的控制循环响应时间和更高精度的温度控制可以实现。经由模拟前端538、543的信号调节和过滤提供了更低噪音的测量值。
在一些实施方式中，确保的性能是可行的(例如，绝对精度、增益变化、组延迟等)。在一些实施方式中，专用的集成电路(I2C)端口可以被包含用于至控制器305的无中断数据轮询(例如，8kHz)。
在一些实施方式中，集成的加热器控制装置405可以包括集成的升压转换器550。升压转换器550可以向加热器负载开关550提供可选的源，并且可以被停用/旁通。升压转换器550的包含可以允许以高的效率针对不同荚电阻的灵活的电能输送范围。在一些实施方式中，升压转换器550可以支持可编程的输出电压和电流限制。
在一些实施方式中，集成的加热器控制装置405可以包括远程电压感测，其利用4-线感测，所述4-线感测补偿由寄生电阻和荚接触电阻造成的损失。这种方法可以提供用于更高精度的温度控制的荚的精确和一致性的测量。在一些实施方式中，多路复用器(mux)可以被包含，以将电压监测器535的一个电路在四个荚连接中的一个或多个之间进行切换。例如，多路复用器可以被实施成其可以使得电压监测器535的第一连接在感测+与出+之间切换。
集成的加热器控制装置405可以包括一个或多个保护机制电路530。图6是系统框图，更加详细地示出了示例保护机制电路530。保护机制也被称为失效保护和安全机制电路。保护机制电路530可以操作性地耦接系统时钟、控制逻辑装置520，并且可以包括可配置的保护比较器605，所述可配置的保护比较器将预定的阈值(例如存储在暂存器内)与蒸发器装置的操作参数进行比较。这些操作参数可以包括电压(例如，荚输入、荚输出、升压)、电流(例如，荚输入、荚输出)、温度(例如，管芯、负温度系数电阻(NTC))、电流限值(例如，升压、充电器)，以及短路(例如，输出)。在蒸发器装置的操作过程中，可以经由一个或多个传感器或感测电路获得的操作参数可以与它们各自的阈值进行比较，从而确定是否操作参数是在阈值上或下。如果操作参数被确定是异常的(例如，在高阈值上或在低阈值下)，则保护机制可以向控制逻辑装置520发出警报信号。响应于接收来自保护机制电路530的警报信号，控制逻辑装置520可以调整装置的操作，例如可以将特定的子系统断电(例如脱离连接蒸发器装置的电路或特征)。例如，如果荚的温度被确定是太高的并且保护机制电路530产生警报，则控制逻辑装置520可以使得热路径(例如，电流源510、负载开关505)与向荚加热器480提供电流脱离连接。
另一个示例保护机制(例如失效保护)可以包括加热器超时。保护机制电路530可以包括硬件计时器，其能停止荚加热元件480(例如线圈)的连续加热，从而保护免受固件或传感器悬置影响。在一些实施方式中，超时持续期可以是可编程的(例如，5秒、10秒、20秒、40秒等)。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括过热保护。保护机制电路530可以实施基于热的保护体系，其利用蒸发器装置中的各自不同的热传感器，以遏制/限流(throttle)和或/停用各自不同的子系统。这些热传感器可以包括负温度系统电阻(NTC)，其允许在针对特征遏制和保护的不同系统部位的温度监测、用于基于充电的遏制和保护的专用电池NTC、管芯上温度监测以防止硅损坏等。在保护机制电路30确定在蒸发器装置中读取的温度太高的情况中，控制逻辑装置520可以更改蒸发器装置的操作，以减少热产生。减少热产生可以例如通过以下措施来执行，改变时钟速度；电压程度；减少装置和/或电路的特定子系统或部分的供电，等等。
另一个示例保护机制(例如失效保护)可以包括过电压/电流保护(OVP/OCP)以及低电压锁定(UVLO)。保护机制电路530可以停用子系统和功能，如果电压和电流是在期望的操作范围(例如，通过保护比较器605所检测的，其中所述保护比较器可以包括快速反应比较器基的触发器)外的话。在一些实施方式中，OVP/OCP和UVLO可以在加热器路径信号和高功率子系统上实施。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括短路保护。保护机制电路530可以停用不同子系统的输出，这是在电短路被检测到时(例如，电流消耗可以增加并且短路可以通过保护比较器605被检测)。在一些实施方式中，短路保护可以被实施用于充电器的输出电能轨、DCDC转换器、LED驱动器、扬声器(例如蜂鸣器)放大器等。在一些实施方式中，短路保护可以针对利用可编程的电阻阈值输出的荚加热器480而被实施。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括电流限制。保护机制电路530和保护比较器605可以检测最大电流阈值(例如，帽值)，从而防止外部装置/部件的超过等级。在一些实施方式中，这些电流限制阈值可以是可编程的。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括多级遏制和电力管制保护。保护机制电路530和保护比较器605可以执行系统电压和温度的实时监测。控制逻辑装置520可以响应于保护机制电路530确定警报被触发而抑制蒸发器的不同的子系统的取决于系统条件的功能(例如，在冷时停止加热，在热时停止放电，等等)。在一些实施方式中，这些阈值和特性可以是可编程的。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括冗余时钟源。保护机制电路530可以包括内部RCO和可选的外部32kHZ XTAL。这种冗余时钟源可以确保实时时钟(RTC)的功能，其控制加热器超时安全特征，从而RTC并不取决于可能更易于失效的外部部件。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括硬件看门狗计时器。保护机制电路530可以包括外部时钟针610，其对于保持热路径性能作用是必须的。这种硬件看门狗计时器可以保护免受固件或硬件(例如传感器)锁定(例如，手、结冰等)的影响。在一些实施方式中，时钟速率计时阈值可以是可编程的。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括加热器停止抑制针615。保护机制电路530可以包括开放疏通架构(open drain architecture)，其允许其它子系统(例如控制器305)停用加热器(例如由于传感器的故障)。在一些实施方式中，停用加热器包括可编程的延迟时间。
另一示例保护机制(例如失效保护)可以包括UVLO针620。保护机制电路530可以包括附加的UVLO输出针620，以通知系统低电压，其可以允许外部子系统独立地处理低电压状况。
另一示例保护系统(例如失效保护)可以包括快速和温和的关机行为。保护机制电路530可以造成停机行为，其由失效条件或者在硬件中温和处理的保护机制造成，而无需固件控制。例如，对于OVP、OCP、超温短路监测、加热器和/或高功率子系统可以被立刻关机(例如，在10μs至100μs内)，从而不会依赖ADC采样以确定失效状况。在一些实施方式中，每个子系统可以具有对应的停机机制和/或电路。例如，加热器控制装置405上的失效可以停用加热器时钟而非系统的其它部分。
在一些实施方式中，一个或多个参数、设定或值可以被配置为是一次性可编程的(OTP)。各自描述的超时和安全特征可以经由生产或消费者OTP是硬件可编程的。作为OTP的期望的设定可以被规定一次，并且然后无法在之后被重新编程或重新配置。OTP可以防止误配置或者使用者错误，并且修复与保护失效有关的值(不易受非期望的修改影响(例如在市场修改之后))。
在一些实施方式中，集成的加热器控制装置405可以包括附加的针，其连接至控制逻辑装置520，以便造成集成的加热器控制装置405的操作。例如，这些针可以包括热选择针625，热脉冲宽度调制(PWM)针630、加热器备用针635、时钟线(SCL)针640、和数据线(SDA)针645。热选择针625可以实现在电流源与负载开关之间进行选择，以驱动荚。热PWM630可以实现负载开关对传输至荚加热器480的电能改变，以进行温度控制。热备用针635可以包括用于加热器控制装置405的使能针。加热器停用针可以包括用于停用加热器控制装置405的禁止针。SCL针640和SDA针645可以使得专用的I2C总线轮询加热器电压和电流感测数据。
在一些实施方式中，并且如上所述，集成的加热器控制装置可以405包括暂存器，其用于配置操作参数(包括性能和安全参数)例如过电压保护(OVP)、过电流保护(OCP)、电流限制、硬件超时等。
在一些实施方式中，集成的加热器控制装置405可以提供多个技术优点。例如，集成的加热器控制装置405可以减少在蒸发器装置中所需要的离散外部部件的数量，这可以减少由于部件误差和不匹配而造成的装置中的差异。此外，集成的加热器控制装置405可以包括从睡眠的快速启动(例如5毫秒)以及快速测量解决时间(例如<100μs)。
再次参看图4，在一些实施方式中，集成的电源管理单元400包括保护机制470。保护机制470可以在加热器控制装置405中实施，如参照图5所述，或者在电源管理单元400内实施为与加热器控制装置405分离的逻辑模块。保护机制可以独立地作用于所有模块，并且可以类似地进行响应，例如在短路检测时停机。
在一些实施方式中，集成的电源管理单元400可以包括荚ID 465。荚ID 465可以存储校准数据以及荚信息，其可以通过更详细和精确使用信息(所述荚装置已经看出、尼古丁消费记录、荚填充程度估计等)供给到最佳使用者经历中。在一些实施方式中，POD的识别器是工厂编程的并且防止伪造。通信可以是无线的、经电力信号的、或者信号线接口装置。
本申请的主题的一些实施方式可以提供用于针对蒸发器装置的电学改进。例如，本申请的主题的一些实施方式可以包括用于特征奇偶校验(feature parity)的线性充电器(例如，可以在充电时间和效率方面实现针对充电性能的特征奇偶校验)，或者用于快速充电速度和低热电的交变充电器。一些实施方式可以包括在xBUS/xBAT/xSYS线上的集成的电压和/或电流监测，其可以是USB端口、电池和系统的电压和电流测量；硬件可调节电流限制(ILIM)、充电电流、终端电压等；Japanese Electronics and Information TechnologyIndustries Association(JEITA)兼容；可以包括远程NTC温度监测；并且可以包括集成的输入DC整流器。
在一些实施方式中，LED驱动器适于用在与离散的驱动器相比时增加的性能驱动6个LED。LED驱动器的一些实施方式能够以50μA至25mA的范围内的电流进行驱动，包括具有PMW控制而无CP需要的11位电流步进分辨率。在一些实施方式中，LED驱动器可以监测LED短路和/或畅通的时间，LED过电压和过电流的时间。在一些实施方式中，蓝牙低功率(BLE)性能可以满足或超过已知的系统。
在一些实施方式中，扬声器/蜂鸣器可以包括全H-桥拓扑，使得蜂鸣器前后运行。采样率可以包括具有8位或12位分辨率的8kHz或16kHz。扬声器/蜂鸣器可以包括脉冲强度调制(PDM)输入、短路保护、和加载有波形以及支持循环能力的内部存取存储器。
本申请的主题的一些实施方式实现了低功耗。例如，集成的Soc/PMU可以提供针对所有子系统的全功率状态控制。功率状态可以由Soc或唤醒源配置。荚ID唤醒源可以被利用以将装置保持在最低可能的功率状态中，而非荚，使得装置在荚未被连接时以超低功率(例如冬眠)模式操作。在一些实施方式中，冬眠模式可以消耗1.1μA，休眠模式可以消耗5μA(各种休眠/荚检测模式并且没有BLE)，并且BLE公告模式可以消耗1.7mA，这在一些实施方式中可以为系统供电～1周。
本申请的主题的一些实施方式包括用于所有内部供电轨的内部ADC，其可以实现彻底的以及广泛的在线工厂检测并且可以在使用的过程中实现全系统监测。自测试可以减少对于复杂测试夹具组件以及测试过程的需求。减少的测试时间以及增加的每小时单位(UPH)。一些实施方式可以实现简化的表面安装组件(SMA)，其利用更少的IC、离散的部件以及被动器件/无源器件。
本申请的主题的一些实施方式可以包括单个封装的芯片级封装(CSP)，其可以代替16个或更多个IC；减少失效点的数量；降低外部被动部件的数量；并且可以利用0.35mm(或其它尺寸)间距来实施。
再次参看图3，本申请的主题的一些实施方式可以包括蒸发器装置，所述蒸发器装置利用单独的加热器控制装置，例如或者类似于参照图4至6所描述的加热器控制装置405，来替代离散蒸汽控制系统310，而无需用集成电路替代电源或电池系统315或使用者界面装置320。本申请的主题的一些实施方式可以包括蒸发器装置，所述蒸发器装置利用集成的电源管理单元，例如或者类似于参照图3至6所述的集成的电源管理单元400，来替代离散的电源和电池系统315、使用者界面装置320和蒸汽控制系统310。其它实施方式和改变是可行的。
图7是系统框图，示出了根据本申请的主题的一些实施方式的另一示例加热器控制装置700。所示的示例包括集成的输出多路复用器705，用于切换驱动(出+)和感测(感测+、感测-)，其可以被执行成测量并补偿差的荚接触。多路复用器705可以接收出+、感测+、感测-、和第四线路(例如接地)，并且提供四个输出(出1+、出2+、出1-、和出2-)。多路复用器705可以允许在两个触头上进行加热或者在触头的两者组合上进行远程4点电压测量。例如，如果多路复用器705正在将感测+线路连接至出2+并且确定了与出2+线路有关的触头是有故障的，则多路复用器705可以将感测+(例如电压监测器)切换至出1+线路，以便继续操作。如图7所示的示例多路复用器705包括四个开关(707a、707b、707c、和707d)；两个多路复用出+和感测+(707a、707b)；和两个开关多路复用感测-和接地(707c、707d)。
图8是系统框图，示出了根据本申请的主题的一些实施方式的另一示例加热器控制装置。多路复用器805在所示的示例中包括三个开关多路复用出+和感测+(807a、807b、和807c)；以及三个开关多路复用感测-和接地(807d、807e、和807f)。如图8所示的示例可以是有利的，原因在于其可以允许在触头的两者组合上进行电压测量。
在一些实施方式中，集成的输出多路复用使得远程4线电压感测有待在输出线路的每一对上的执行，以便补偿针对荚的差接触，并且可以实现局部2线电压感测，以便补偿寄生布线电阻。
图9是根据本申请的主题的一些实施方式的系统框图。在图9的示例中，加热和温度控制逻辑装置905可以包括和/或实现附加的功能，所述附加的功能包括使用者可编程的线圈和系统参数，例如线圈参数910、加热分布915、和消耗分布(draw profile)920的使用。示例加热器控制装置可以实现集成的和可调的闭环控制。加热温度和控制逻辑装置905可以接收通过电压和电流监测器所完成的测量、执行电阻计算、温度换算、适应性PID、以及加热器驱动，以控制热路径中的负载开关。
加热和温度控制逻辑装置905可以利用线圈参数910，所述装置将线圈电阻与温度关联(因而线圈的温度(例如荚加热元件480)可以不被直接测量，但是通过所测量的电压和电流被确定)。加热和温度控制逻辑装置905可以利用加热分布915，其可以特征为随着时间的线圈温度。加热分布905可以使得加热和温度控制逻辑装置905合适地驱动荚加热器480(例如，线圈)，从而实现目标温度。加热和温度控制逻辑装置905可以利用消耗分布902，其可以特征为蒸汽的量(例如，可变的蒸汽占空比)，以产生基于消耗强度的抽吸。消耗分布920可以被用于执行动态和/或可变的蒸汽生产。
在一些实施方式中，加热和温度控制逻辑装置905可以包括使用者可编程的线圈参数。这些使用者可编程的线圈参数可以包括目标线圈电阻(TCR)，其可以允许针对宽范围的荚的准确线圈温度估计(其能够以查找表的形式作为数学函数被实施等)；用于蒸发的目标调控温度；以及针对失效检查和针对测量范围优化的最小和最大期望线圈电阻范围。
在一些实施方式中，加热和温度控制逻辑装置905可以包括使用者可编程的系统参数。这些可以包括加热分布915，其允许更加一致性的蒸汽经历；消耗分布920，其允许更加可定制的和真实的蒸汽经历；最小和最大占空比，以在不同的(例如所有的)操作状况中约束硬件行为；最大功率，其能够提供更一致性的加热分布以及能够在不同的(例如所有的)操作状况中保护系统；以及用于调节闭环算法的PID系数。
在一些实施方式中，加热和温度控制逻辑装置可以包括一次性编程设定和保护/遏制机制，其能够确保独立于控制循环行为的安全操作；闭环温度控制模块的输出可以将加热器模块调节至合适的驱动级别；针对闭环温度控制模块的输入可以针对线圈/系统参数以及专用的线圈电压和电流感测监测器而被采用；并且可以包括灵活的触发源例如提供固定的消耗/蒸汽产生级别的选项和/提供取决于级别的触发器的选项，所述取决于级别的触发器可以提供基于消耗强度的可变的蒸汽产出。
图10示出了可变蒸汽产出的示例。消耗分布(其可以关联消耗强度和占空比)1005和蒸汽分布1010(其可以关联蒸汽产出和占空比)可以被利用，以产生可变的蒸汽产出。在可变的蒸汽产出中，加热器的占空比可以被改变，以控制线圈温度，从而实现目标温度开机时间(on time)。这可以包括加热次数，其将实现目标温度开机时间(例如荚处在蒸发温度的时间)和关机时间(off time)(例如荚低于蒸发温度的时间)，使得在单个抽吸内可以出现多个开和关期间。通过具有可变长度的开关期间，所产生的蒸汽的量可以被控制。利用该方法，使用者可以规定在抽吸过程中将产生的特定的蒸汽量(例如，调低或调高)。
在一些实施方式中，可变蒸汽产出可以提供使用者更加定制化的和/或真实的蒸汽分布。可变的蒸汽可以通过占空比时间(以此，线圈温度被调整至蒸发温度)而产生。所产生的蒸汽的量可以经由使用者应用被固定或者可以基于消耗强度而实时地动态改变。消耗分布(例如针对给定消耗强度的占空比)以及蒸汽分布(针对给定占空比的蒸汽产出)可以被用于创建这种可变的蒸汽分布。可变的蒸汽占空比的频率可以是足够高的，以便造成蒸发中没有明显的间隙，并且是足够低的，以便加热PWM具有足够的循环来调整蒸发温度。
图11为示出根据一些实施例的荚识别器电路1105的框图。荚1110可容纳加热线圈1115和荚识别器集成电路(PIC)1105。PIC的两个示例性实施例在1105a和1105b处示出。
PIC 1105可以包括2针脚装置，一个针脚用于接地，第二个针脚用于功率和数据。只要装置端的主机IC使用相同的协议，单线方案上的PIC 1105功率和数据就可以是灵活的。在一些实施例中，PIC 1105可以包含用于分类信息的1kB OTP，用于读取/写入OTP的内部逻辑，以及用于在给定单线功率/数据方案的情况下适当地提供内部逻辑的内部电源。PIC 1105OTP信息存储器可以是用户定义的并且在结构上灵活。PIC 1105OTP可以设计为在荚生产线上编程，且编程后不能修改/重写。PIC 1105一次性编程存储器可旨在存储诸如序列号、口味、线圈电阻和其它各种荚参数的荚特定信息。系统可利用这些信息以进一步增强性能(例如，热量一致性)和通过荚认证的安全性。
如上所述，当前主题的一些方面涉及集成电源管理和加热器控制。在一些实施例中，集成电源管理单元400可形成为单个集成电路或一起工作的多个集成电路。以下描述涉及示例性蒸发器装置，在其中可以实施当前主题的一个或多个特征。描述这些示例性蒸发器装置以提供对当前主题提供的特征所描述的上下文。
图1A-2C示出了示例性蒸发器装置100、200和可包括在其中与当前主题的实施例一致的特征。图1A示出了包括料盒114的蒸发器装置100的示意图，并且图1B-1E示出了带有蒸发器装置本体101和料盒114的示例性蒸发器装置100的视图。图1B和1C示出了在将料盒114连接到蒸发器装置本体101之前和之后的俯视图。图1D示出了蒸发器装置100的等距透视图，其包括与料盒114结合的蒸发器装置本体101，并且图1E示出了保持液体可蒸发材料的料盒114的一种变型的等距透视图。一般而言，当蒸发器装置包括料盒(例如料盒114)时，料盒114可包括一个或多个储存器120，所述储存器配置成容纳可蒸发材料。任何适当的可蒸发材料可以容纳在料盒114的储存器120内，所述可蒸发材料包括尼古丁或其它有机材料的溶液以及可以包括一种或多种纯净(例如不溶于溶剂)的化合物、混合物、配方的组分等等。
如上所指出的，图1中所示的蒸发器装置100包括蒸发器装置本体101。如图1所示，与当前主题的实施例一致的蒸发器装置本体101可包括电源103(例如储存电能以按需使用的装置或系统)，所述电源可为电池、电容器、其组合等等，并且可以是可再充电或不可再充电。可包括处理器(例如可编程处理器、专用电路等)的控制器105也能被包括作为蒸发器装置本体101的一部分。蒸发器装置本体101可包括壳体，所述壳体包封蒸发器本体的部件中的一个或多个，诸如电源103、控制器105、和/或本文所描述的作为这种装置一部分的任何其它组件。在包括蒸发器装置本体101和料盒114的蒸发器装置的各种实施例中，料盒114可附接在蒸发器装置本体101之上、之中、或部分地在蒸发器装置本体中。例如，蒸发器装置本体101可包括料盒储存器152，料盒114可被可插入地接收在所述料盒接收部中。
控制器105的处理器可包括对加热器118的操作进行控制的电路。所述加热器能可选地包括一个或多个加热元件，用于使容纳在料盒114内(例如在作为料盒114的一部分的储存器或容器内)的可蒸发材料蒸发。在各种实施例中，加热器118可存在于蒸发器装置本体101中或料盒114内(如图1A所示)，或二者皆可。控制器电路可包括一个或多个时钟(振荡器)、充电电路、I/O控制器、记忆存储器等。可替代地或附加地，控制器电路可包括用于一种或多种无线通信模式的电路，所述无线通信模式包括蓝牙、近场通信(NFC)、Wi-Fi、超声、ZigBee、RFID等。蒸发器装置本体101还可包括记忆存储器125，所述记忆存储器可为控制器105的一部分或以其它方式与控制器数据通信。记忆存储器125可包括易失性(例如随机存取存储器)和/或非易失性(例如只读存储器、闪存、固态储存器、硬盘驱动器、其它磁性储存器等)记忆存储器或数据储存器。
进一步参照图1，蒸发器装置100可包括充电器133(以及可被控制器105控制的充电电路)，可选地包括感应充电器和/或插头充电器。例如，通用串行总线(USB)连接可以用于对蒸发器装置100充电和/或允许通过计算装置和控制器105之间的有线连接进行通信。充电器133可以对车载电源103充电。与当前主题的实施例一致的蒸发器装置100还可以包括一个或多个输入装置117，例如按钮、拨号盘等；传感器137，其可以包括一个或多个传感器，例如加速计或其它运动传感器、压力传感器(例如，相对和/或绝对压力传感器，其可以是电容式，基于半导体的等)、流传感器等。蒸发器装置100可以使用一个或多个这样的传感器137来检测用户处理和交互。例如，蒸发器装置100的快速运动(例如摇晃运动)的检测可被控制器105(例如，通过接收来自一个或多个传感器137的信号)而解释为开始与作为蒸发器系统一部分的并且可用于如以下更详细描述对蒸发器装置100的一个或多个操作和/或参数进行控制的用户装置通信的用户命令。附加地或替代地，蒸发器装置100的快速运动(例如摇晃运动)的检测可被控制器105(例如，通过接收来自一个或多个传感器137的信号)而解释为循环通过多个温度设定的用户命令，保持在料盒114内的可蒸发材料将通过加热器118的作用被加热至所述温度设定。在一些可选的变型中，在循环通过多个温度设定期间通过控制器105(例如通过接收来自一个或多个传感器137的信号)检测到移除料盒114可以用于建立温度(例如，当循环处于期望温度时，用户可以移除料盒114以设置期望温度)。然后，料盒114可以通过用户与蒸发器装置本体101重新接合，以允许使用蒸发器装置100，其中加热器由控制器105控制，与所选择的温度设定一致。可以通过蒸发器装置本体101上的一个或多个指示器指示多个温度设定。如上所指出的，压力传感器可以用于检测抽吸的开始、结束或继续中的任一者。
与当前主题一致的蒸发器装置100还可包括一个或多个输出装置115。本文所使用的输出装置115可指代光学(例如LED、显示器等)、触觉(例如振动等)、或音波(例如压电等)反馈组件等等或其一些组合。
与当前主题的实施例一致的包括料盒114的蒸发器装置100可包括一个或多个电触头(例如针脚、板、插口、配合插座或用于与其它触头电耦接的其它特征等)，例如在蒸发器装置本体101之上或之内的蒸发器装置本体电触头109、111、113(如图1A所示)，当料盒与蒸发器装置本体101接合时，上述电触头可与料盒114上的互补料盒触头119、121、123(例如针脚、板、插口、配合插座或用于与其它触头电耦接的其它特征等)接合。蒸发器本体101上的触头在本文中通常称为“蒸发器本体触头”，而料盒114上的那些触头在本文中通常称为“料盒触头”。在当前主题的其中加热器118包括在料盒114中的实施例中，这些触头可用于从电源103向加热器118提供能量。例如，当料盒触头和蒸发器本体触头通过将料盒114与蒸发器装置本体101耦接而分别接合时，可形成电路，允许控制从蒸发器装置本体101中的电源103到料盒114中的加热器118的功率流。蒸发器装置本体101中的控制器105能调节该功率流以控制加热器118对容纳在料盒114中的可蒸发材料进行加热的温度。
虽然示出了三个蒸发器装置本体触头109、111、113和三个料盒触头119、121、123，但是当前主题的特定实施例可以仅使用每种类型的触头中的两个来完成电路，所述电路能用于从电源103到加热器118的功率输送，并且可选地还用于测量加热器中的加热元件的温度(例如，通过短暂地和间歇地中断到加热元件的电流，测量在这些短暂的中断期间加热元件的电阻，并且使用热阻系数以从测量的电阻获得温度)和/或在可选的识别器138和控制器105之间传输数据。可替代地或附加地，附加的触头(例如，可选的触头113和123)可被包括用于数据传递、温度测量、压力传感器测量(例如，如果压力传感器被包含在料盒上同时控制器105位于蒸发器装置本体101中)。
气流路径(图1E中的150)可将空气引导至加热器，在所述加热器处空气与来自储存器120的蒸发后的可蒸发材料结合，以使得产生可吸入的汽雾以经由也可为料盒114一部分的嘴件144传输至用户。在一些示例中，气流路径150可如下文进一步描述在料盒114的外表面与蒸发器装置本体101上的料盒插座的内表面之间经过。
可以使用任何兼容性触头，包括针(例如伸缩针)，板等。附加地，如下所述，在本申请主题的一些实施方式中，单向或双向通信在蒸发器装置本体101与料盒114之间通过一个或多个电触头被提供，其中所述电触头包括用于将能量从电源103提供至加热器118的电触头，所述加热器可以包括加热元件例如电阻式加热元件。料盒114和蒸发器装置本体101可以可拆卸地耦接在一起，例如通过以机械连接(例如扣合和/或摩擦配合)的方式将料盒114的壳体的一部分与蒸发器本体101和/或蒸发器壳体接合来实现。替代地或附加地，料盒114和蒸发器装置本体101可以磁性地或经由某种其它耦接或接合机制而被耦接。其它连接类型也是在本申请的主题的范围内，如针对两个或多个连接类型的组合那样。
图1B至1F示出了具有蒸发器装置本体101和料盒114的蒸发器100的示例。这两个在图1B中示出脱离连接，并且在图2C中连接。图1D示出了组合的蒸发器本体101和料盒114的立体图，并且图1E和图1F从两个不同的视图示出了单独的料盒114。图1B至1F一起示出了示例基于料盒的蒸发器装置，其包括大体如图1A所示的多个特征。包括在此所述的一些或所有特征的其它构造也是在本申请的主题的范围内。图1D示出了蒸发器装置100，其具有耦接到蒸发器装置本体101的料盒插座152内的料盒114。在本申请的主题的一些实施方式中，储存器120可以整体地或部分地由半透明的材料形成，从而可蒸发材料的程度可以从窗158看出。料盒114和/或蒸发器装置本体101可以被配置成在料盒114由料盒插座152可插入地接收时，窗158仍是可见的。例如，在一个示例配置中，在料盒114与料盒插座152耦接时，窗158可以在嘴件144的底边缘与蒸发器装置本体101的顶边缘之间设置。
图1E示出了针对空气的气流路径150的示例，所述空气由使用者抽吸从料盒114外吸入经过加热器118(例如，经过包含或含有加热器18的蒸发室，并到达用于可吸入汽雾输送的嘴件144。嘴件可选地可以具有多个开口，可吸入汽雾通过所述多个开口被输送。例如，料盒插座152可以呈现在蒸发器装置本体101的一个端部处，从而料盒114的可插入端部154可以被可插入地接收到料盒插座152内。在料盒可插入端部154被完全插入到料盒插座152内时，料盒插座152的内表面形成了气流路径150的一部分的一个表面，并且料盒可插入端部154的外表面形成了气流路径的所述一部分的另一表面。
如图1E所示，这种配置允许空气向下流经料盒可插入端部154进入料盒插座152并然后再经过料盒114的被插入的端部(例如，与包括嘴件144的端部相反的端部)之后沿相反方向回流，这是在其朝向蒸发室和加热器118进入料盒本体时实现的。气流路径150然后行进通过料盒114的内部，例如经由一个或多个管或内部通道至在嘴件144中形成的一个或多个出口156。对于具有非圆柱形144的料盒而言，嘴件114可以同样是非圆柱形的，并且不止一个出口156可以在嘴件中形成，可选地沿着料盒114的两个横向轴线中的较长的轴线成直线布置，其中，所述料盒的纵向轴线沿着所述料盒114被移动以便可插入被接收或者以其它方式被耦接至所述蒸发器装置本体101的方向定向，并且所述两个横向轴线彼此垂直并且垂直于纵向轴线。
图1F示出了附加的特征，所述附加的特征可以被包含在根据本申请的主题的料盒114中。例如，料盒114可以包括两个料盒触头119、121，它们在可插入端部154上设置，所述可插入端部被配置成将插入到蒸发器装置本体101的料盒插座152内。这些料盒触头119、121可以可选地各自是单件金属的一部分，所述单件金属形成了连接至电阻加热元件的两个端部之一的导电结构159、161。这两个导电结构可以可选地形成加热室的对置两侧，并且还用作为加热屏障和/或散热器，以减少热量至料盒114的外壁的传输。图1F还示出了位于料盒114内的中心管162，所述管限定了在两个导电结构159、161之间形成的加热室与嘴件144之间的气流路径150的一部分。
如上所述，料盒114和可选地蒸发器装置本体101可以可选地在横截面中是非圆形的，具有各种长方形(例如，正交于蒸发器装置100的纵向轴线的两个横向轴线之一比另一个更长)横截面形状，其可想到包括大致矩形的、大致长斜方形的、大致三角形或梯形的、大致椭圆形的形状等。本领域技术人员很好理解的是，“大致”的使用在上下文中表示，横截面形状的任何顶点并不是尖锐的，而实际上可以具有非零的曲率半径，并且这种顶点之间的任何表面无需是完全平坦的，而实际上可以具有非无限的曲率半径。
图2A至2C涉及本申请的主题的示例实施方式，其中，蒸发器装置并不是基于料盒的。图2A示出了蒸发器装置200的示意图，其并不使用料盒(而实际上可选地可接收料盒)，而实际上(或附加地)可以被配置用于与散叶材料或者某种其它可蒸发材料(例如固体、蜡等)一起使用。图2A中的蒸发器装置200可以被配置成在烤炉220(例如蒸发室)内接收可蒸发材料例如松散可蒸发材料、蜡、和/或某种其它液体或固体可蒸发材料。类似于如图1A至1E所示的利用料盒114的蒸发器装置100中出现的那些的多个元件也可以被包含作为并不需要使用料盒的蒸发器装置200的一部分。例如，蒸发器装置200可以在一个壳体内包括控制电路105，所述控制电路可以包括功率控制电路、和/或无线电路207、和/或记忆存储器125。所述壳体内的电源103(例如，电池、电容器等)可以通过充电器133被充电(并且可以包括充电控制电路，未示出)。蒸发器装置200还可以包括一个或多个输出装置115以及一个或多个输入装置117连同传感器137，所述传感器可以包括针对基于料盒的蒸发器装置100的如上所述的一个或多个传感器。另外，蒸发器装置200可以包括一个或多个加热器118，所述加热器加热蒸发室，所述蒸发室可以是烤炉220或者其它加热室。加热器118可以利用加热器118的电阻被控制，以确定加热器的温度，例如通过使用针对加热器的电阻的温度系数来确定。嘴件144也可以被包含在这种蒸发器装置200中，以便将所产生的可吸入汽雾输送至使用者。图2B示出了具有蒸发器装置本体201的示例蒸发器装置200的侧向立体图。在图2C的仰视立体图中，盖230被示出从蒸发器本体201取下，暴露烤炉/蒸发室220。
在此所述的本申请的主题的一个或多个方面或特征可以在数字电子电路、集成电路、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种不同的方面或特征可以包括在一个或多个计算机程序中实施，所述程序是在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上可执行和/或可解释的，其中所述处理器是专用的或通用的，耦接至从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令、并且将数据和指令传输至它们。
这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、应用、部件、或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且能够以高等级程序语言、目标编程语音、功能编程语音、逻辑编程语言、和/或汇编/机器语言的方式实施。正如在此所用，术语“机器可读取媒介”指的是任何计算机程序制品、设备和/或装置，例如磁盘、光盘、内存、和可编程逻辑器件(PLD)，它们被用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据，包括将机器指令接收作为机器可读取信号的机器可读取媒介。术语“机器可读取信号”指的是用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。机器可读取媒介可以非瞬态地存储此类机器指令，例如如非瞬态固态记忆存储器或者磁硬盘或者任何其它等价的存储媒介所做那样。机器可读取媒介可以替代地或附加地以瞬态的方式存储此类机器指令，例如如与一个或多个物理处理器核相关联的处理器缓存或其它随机存取记忆存储器所做那样。
为了提供用于与使用者的交互，在此描述的本申请的主题的一个或多个方面或特征可以在具有显示器的计算机上实施，所述显示器例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)或者发光二极管(LED)监视器，以便向使用者展示信息；并且还具有键盘以及光标装置，例如鼠标或跟踪球，由此，使用者可以向计算机提供输入。其它类型的装置也可以被使用，以提供用于与使用者交互。例如，被提供给使用者的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈；并且来自使用者的输入可以以任何形式被接收，包括但不限于声音、说话或者触觉输入。其它可行的输入装置包括但不限于触摸屏或者其它触敏装置，例如单点或多点电阻式或电容式跟踪垫、语音识别硬件和软件、光学扫描仪、光学指针、数字图像捕获装置以及相关的解读软件等。远离分析器的计算器可以经有线或无线网络链接至分析器，从而实现分析器与远程计算器之间的数据交换(例如，在远程计算机处接收来自分析器的数据，并且发送诸如校准数据、操作参数、软件升级或更新等的信息)并且远程控制、诊断分析器等。
在如上所述的说明以及所附的权利要求书中，诸如“至少一个”或者“一个或多个”的语句可以在元件或特征的连接列表之后出现。术语“和/或”也可以在两个或多个元件或特征的列表中出现。除非以其它的方式含蓄地或明确地与其所使用的上下文相反，这种语句将意味着单独所列出的任何元件或特征或者任何所提及的元件或特征与任何其它提及的元件或特征的组合。例如，语句“A和B中的至少一个”；“A和B中的一个或多个”；和“A和/或B”各自将意味着“单独A、单独B、或者A和B一起”。类似的解释也将针对包含三个或多个项目的列表。例如，语句“A、B和C中的至少一个”；“A、B和C中的一个或多个”；以及“A、B和/或C”各自将意味着“单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或者A和B和C一起”。如上并在权利要求书中术语“基于”的使用将意味着“至少部分地基于”，从而任何未提及的特征或元件也是允许的。
在此描述的主题可以在系统、设备、方法、和/或取决于期望配置的物体中实施。在前述说明中提出的这种实施并不代表根据在此描述的主题的所有实施方式。实际上，它们仅仅是根据与所描述的主题有关的方面的一些示例。尽管少量改型在以上已经详细描述，但是其它修改或增加是可行的。特别地，附加的特征和/或改型可以除了那些在此提出的以外被提供。例如，如上描述的实施方式可以针对所公开的特征的各种不同的组合和子组合以及如上所述多个附加特征的组合和子组合。另外，在附图中示出和/或在此描述的逻辑流并不必然需要所示的特殊次序或者顺序的次序，从而实现期望的结果。其它实施方式可以是在权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种系统，包括：
电流源电路；
电耦接至升压转换器的系统电源输入装置，所述升压转换器被配置成提供比当前电池电压更高的输出电压；
负载切换电路，其配置成：
将所述电流源电路或所述系统电源输入装置电耦接至一第一输出装置，所述第一输出装置被配置成电耦接至蒸发器加热元件；
将来自电流源电路的直流(DC)电池电压进行调制，所述调制提供范围从0伏至当前电池电压的波形；
在系统电源输入装置电耦接至第一输出装置时，经由升压转换器对蒸发器加热元件供电；以及
在电流源电路电耦接至第一输出装置时，经由波形对蒸发器加热元件供电；和
控制逻辑装置，所述控制逻辑装置被配置成至少基于所述第一输出装置处所感测的电流以及加到所述蒸发器加热元件上的电压而调节所述负载切换电路的操作，以调节所述蒸发器加热元件的温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流源电路、所述系统电源输入装置、以及所述负载切换电路形成一集成电路的一部分。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述集成电路还包括：
保护电路，所述保护电路被配置成将蒸发器装置的操作参数与预定的条件进行比较，并且响应于确定所述操作参数满足所述条件而输出报警信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述操作参数包括电压、电流、温度、电流限值、以及电短路。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述预定的条件包括预定的阈值，所述系统还包括至少一个存储所述预定的阈值的暂存器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述保护电路包括比较器电路，所述比较器电路被配置成将所述蒸发器装置的操作参数与所述预定的阈值进行比较，所述比较器电路被配置成输出表示所述比较的信号。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述保护电路被配置用于检测加热器超时、所述蒸发器装置中的子系统的温度、过电压(OVP)保护、过电流保护(OCP)、低电压锁定(UVLO)、电短路、超过限值的电流、多级限流、电力管制、和/或加热器停止抑制信号。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述保护电路包括看门狗计时器电路、和/或冗余时钟源。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
所述控制逻辑装置耦接至所述保护电路并且被配置成接收所述报警信号，并且响应于接收所述报警信号而使得调整所述蒸发器装置的操作，包括将所述蒸发器装置中的至少一个电路与供电装置脱离连接、调整所述至少一个电路的时钟速度、和/或调整所述至少一个电路的电源轨电压。
10.根据权利要求1至9任一所述的系统，其特征在于，还包括：
电流监测器，所述电流监测器耦接至所述第一输出装置并且耦接至所述控制逻辑装置，所述电流监测器被配置成感测所述第一输出装置处的所述电流；
电压监测器，所述电压监测器耦接至所述控制逻辑装置以及耦接至第二输出装置，所述第二输出装置被配置成耦接至所述蒸发器加热元件，所述电压监测器被配置成感测加到所述蒸发器加热元件上的所述电压。
11.根据权利要求1至9任一所述的系统，其特征在于，还包括：
电源管理单元电路，所述电源管理单元电路包含至少一个低压差稳压器、直流整流器、和降频转换器；
模-数转换器；
发光二极管驱动器；以及
输入-输出电路。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：
蒸发器装置本体，所述蒸发器装置本体包含蒸发室和嘴件；
电池，所述电池耦接至所述电源管理单元电路；
控制器，所述控制器耦接至所述电源管理单元电路；
天线；
记忆存储器；
环境压力传感器；和
加速度计。
13.根据权利要求1至9任一所述的系统，其特征在于，还包括：
被配置成基于消耗分布和/或蒸汽分布而改变所述第一输出装置处的信号的占空比的电路，所述消耗分布是以占空比和消耗强度为特征，所述蒸汽分布是以占空比和蒸汽产出为特征。
14.根据权利要求1至9任一所述的系统，其特征在于，还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含至少一个开关，所述多路复用器被配置成在所述负载切换电路与电压监测器之间切换输入。
15.根据权利要求1至9任一所述的系统，其特征在于，还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含连接至所述负载切换电路的第一输入装置、连接至电压监测器的第二输入装置、连接至所述电压监测器的第三输入装置、连接至基准节点的第四输入装置、以及四个输出装置，所述四个输出装置中的至少一个连接至所述第一输出装置。
16.一种方法，包括：
经由负载切换电路将电流源电路或系统电源输入装置电耦接至第一输出装置，所述第一输出装置耦接至蒸发器加热元件，系统电源输入装置电耦接至升压转换器，所述升压转换器被配置成提供比当前电池电压更高的输出电压；
经由负载切换电路将来自电流源电路的直流(DC)电池电压进行调制，所述调制提供范围从0伏至当前电池电压的波形；
经由将系统电源输入装置电耦接至第一输出装置的负载切换电路利用所述升压转换器对蒸发器加热元件供电；
经由将电流源电路电耦接至第一输出装置的负载切换电路利用波形对蒸发器加热元件供电；以及
通过控制逻辑装置调节所述负载切换电路的操作以调节所述蒸发器加热元件的温度，所述负载切换电路的操作是至少基于所述第一输出装置处所感测的电流以及加到所述蒸发器加热元件上的电压而被调节。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电流源电路、所述系统电源输入装置、以及所述负载切换电路形成一集成电路的一部分。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：
通过在所述集成电路内包含的保护电路将蒸发器装置的操作参数与预定的条件进行比较；和
响应于确定所述操作参数满足所述条件而输出报警信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述操作参数包括电压、电流、温度、电流限值、以及电短路。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述预定的条件包括预定的阈值，所述系统还包括至少一个存储所述预定的阈值的暂存器。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述保护电路包括比较器电路，所述比较器电路被配置成将所述蒸发器装置的操作参数与所述预定的阈值进行比较，所述比较器电路被配置成输出表示所述比较的信号。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述保护电路被配置用于检测加热器超时、所述蒸发器装置中的子系统的温度、过电压(OVP)保护、过电流保护(OCP)、低电压锁定(UVLO)、电短路、超过限值的电流、多级限流、电力管制、和/或加热器停止抑制信号。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述保护电路包括看门狗计时器电路、和/或冗余时钟源。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：
通过耦接至所述保护电路的所述控制逻辑装置接收所述报警信号，并且
响应于接收所述报警信号而通过所述控制逻辑装置使得调整所述蒸发器装置的操作，包括将所述蒸发器装置中的至少一个电路与供电装置脱离连接、调整所述至少一个电路的时钟速度、和/或调整所述至少一个电路的电源轨电压。
25.根据权利要求17至24任一所述的方法，其特征在于，还包括：
通过在所述集成电路中包含的电流监测器感测所述第一输出装置处的所述电流；
通过在所述集成电路内包含的电压监测器感测加到所述蒸发器加热元件上的所述电压；和
通过在所述集成电路内包含的所述控制逻辑装置接收以所述输出装置处的所感测电流和加到所述蒸发器加热元件上的所感测的电压为特征的数据。
26.根据权利要求17至24任一所述的方法，其特征在于，所述集成电路还包括：
电源管理单元电路，所述电源管理单元电路包含至少一个低压差稳压器、直流整流器、和降频转换器；
模-数转换器；
发光二极管驱动器；以及
输入-输出电路。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述集成电路还包括：
蒸发器装置本体，所述蒸发器装置本体包含蒸发室和嘴件；
电池，所述电池耦接至所述电源管理单元电路；
控制器，所述控制器耦接至所述电源管理单元电路；
天线；
记忆存储器；
环境压力传感器；和
加速度计。
28.根据权利要求16至24任一所述的方法，其特征在于，还包括：
基于消耗分布和/或蒸汽分布而改变所述输出装置处的信号的占空比，所述消耗分布是以占空比和消耗强度为特征，所述蒸汽分布是以占空比和蒸汽产出为特征。
29.根据权利要求17至24任一所述的方法，其特征在于，还包括：
通过在所述集成电路内包含的多路复用器在所述负载切换电路与电压监测器之间切换输入。
30.根据权利要求17至24任一所述的方法，其特征在于，所述集成电路还包括：
多路复用器，所述多路复用器包含连接至所述负载切换电路的第一输入装置、连接至电压监测器的第二输入装置、连接至所述电压监测器的第三输入装置、连接至基准节点的第四输入装置、以及四个输出装置，所述四个输出装置中的至少一个连接至所述输出装置。
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