CN112716055A - 气溶胶吸入器和气溶胶吸入器的控制设备 - Google Patents

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Abstract

一种包括加热气溶胶产生源的负载的气溶胶吸入器的控制设备，其中负载的温度和电阻值相关。该控制设备包括：电压传感器，被配置为输出施加到负载的电压值；已知电阻器，串联连接到负载；以及控制电路，被配置为基于电压传感器的输出来获取负载的温度。该控制电路被配置为使得基于电压传感器的输出获取的负载的温度的分辨率为10[℃]或更低。

Description

气溶胶吸入器和气溶胶吸入器的控制设备
技术领域
本公开涉及气溶胶吸入器的控制设备和气溶胶吸入器。
背景技术
在气溶胶吸入器中，被配置为雾化气溶胶源的负载(例如，加热器)的电阻值和温度用于各种控制，诸如负载识别和负载加热。作为用于获取此类负载的电阻值等的技术，专利文献1(WO2019/082264)描述了一种技术，其中流经串联连接到用于产生气溶胶的负载的电阻器的电流值或施加到电阻器的电压值由传感器测量。此外，专利文献2(JP-T-2014-501107)描述了一种技术，其中提供了能够测量负载(加热器)的电阻值的分压电路。
然而，上述专利文献1和专利文献2并未考虑气溶胶吸入器所需的负载的温度的精度。
当负载的温度的精度较低时，控制精度可能降低，而当负载的温度的需求精度过高时，气溶胶吸入器的成本和尺寸可能会增加。
本公开提供了一种气溶胶吸入器的控制设备和气溶胶吸入器，其能够以适当精度获取负载的温度。
发明内容
在本公开的第一方面，包括加热气溶胶产生源的负载的气溶胶吸入器的控制设备，其中负载的温度和电阻值相关。该控制设备包括：电压传感器，被配置为输出施加到负载的电压值；已知电阻器，串联连接到负载；以及控制电路，被配置为基于电压传感器的输出来获取负载的温度。控制电路被配置使得基于电压传感器的输出获取的负载的温度的分辨率为10[℃]或更小。
在本公开的第二方面，气溶胶吸入器包括：负载，被配置为加热气溶胶产生源，并且由具有200[ppm/℃]或更高的电阻温度系数的不锈钢或镍铬合金形成。气溶胶吸入器还包括：电压传感器，被配置为输出施加到负载的电压值；已知电阻器，串联连接到负载；以及控制电路，被配置为基于电压传感器的输出来获取负载的温度。
附图说明
图1是本公开的一个实施例的配备有电源单元的气溶胶吸入器的透视图；
图2是图1的气溶胶吸入器的另一透视图；
图3是图1的气溶胶吸入器的横截面图；
图4是图1的气溶胶吸入器的电源单元的透视图；
图5是示出图1的气溶胶吸入器的功能配置的框图；
图6示出了电源单元的主电路配置；
图7是图6的电源单元的电路配置的主要部分的放大图；
图8示出了参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第一示例；
图9示出了参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第二示例；
图10示出了参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第三示例；
图11示出了参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第四示例；
图12示出了由运算放大器输出的电压信号的示例；
图13示出了在图8的第一示例的条件下使用图12的电压信号的状态下参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第五示例；
图14示出了在图9的第二示例的条件下使用图12的电压信号的状态下参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第六示例；
图15示出了在图10的第三示例的条件下使用图12的电压信号的状态下参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第七示例；
图16示出了在图11的第四示例的条件下使用图12的电压信号的状态下参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值之间的关系的第八示例；
图17示出了电源单元的电路配置的修改；以及
图18示出了温度分辨率可以在每种条件下采用的值的示例。
具体实施方式
在下文中，将描述本公开的一个实施例。下面描述的实施例是将本公开的气溶胶吸入器和气溶胶吸入器的控制设备应用于气溶胶吸入器电源单元和包括电源单元的气溶胶吸入器的示例。首先，将参考图1和图2描述气溶胶吸入器。
(气溶胶吸入器)
气溶胶吸入器1是一种用于在不燃烧的情况下吸入有香味的气溶胶的仪器，并且具有沿着预定方向(以下称为轴向X)延伸的杆状形状。
在气溶胶吸入器1中，沿轴向X依次设有电源单元10、第一盒(cartridge)20和第二盒30。第一盒20可附接到电源单元10并从电源单元10可拆卸。第二盒30可附接到第一盒20并从第一盒20可拆卸。换句话说，第一盒20和第二盒30是可更换的。
(电源单元)
本实施例的电源单元10是本公开的控制设备的示例。如图3、图4、图5和图6所示，电源12、充电器13、控制电路50和各种传感器(诸如进气传感器15)容纳在圆柱形电源单元壳体11中。电源12是可充电二次电池、电双层电容器等，优选为锂离子二次电池。电源12的电解液可以由凝胶电解质、电解质溶液、固体电解质、离子液体或其组合中的一个构成。控制电路50例如是微控制器单元(MCU)。
如图4所示，放电端子41设置在沿轴向X中位于电源单元壳体11的一端侧(第一盒20一侧)的顶部11a上。放电端子41从顶部11a的上表面朝向第一盒20突出，并且被配置为可电连接到负载第一盒20的负载21。
被配置为向第一盒20的负载21供应空气的空气供应单元42设置在放电端子41附近的顶部11a的上表面上。
可电连接到能够对电源12充电的外部电源(未示出)的充电端子43设置在沿轴向X位于电源单元壳体11的另一端侧(与第一盒20相对的一侧)的底部11b上。充电端子43设置在底部11b的侧表面上，并且例如，可以将USB端子、微型USB端子或Lightning(注册商标)端子中的至少一个连接到其上。
充电端子43可以是能够无线地接收从外部电源发送的电力(power)的电力接收单元。在这种情况下，充电端子43(电力接收单元)可以由电力接收线圈配置。无线地发送电力的方法(无线电力传送)可以是电磁感应型或磁共振型。此外，充电端子43还可以是能够以非接触方式接收从外部电源发送的电力的电力接收单元。作为另一示例，充电端子43与USB端子、微型USB端子和Lightning端子中的至少一个可连接，并且可以包括上述电源接收单元。
在电源单元壳体11中设置有可以由用户操作的操作部分14，以便在顶部单元11a的侧面上面向与充电端子43相对的一侧。更具体地，操作部分14和充电端子43关于连接操作部分14和充电端子43的直线与沿轴向X的电源单元10的中心线的交点具有点对称关系。操作部分14由按钮式开关、触摸面板等配置。如图3所示，在操作部分14的附近设置有被配置为检测抽吸操作的进气传感器15。
充电器13被布置为靠近充电端子43，并且控制从充电端子43输入到电源12的电力的充电。充电器13也可以被布置为控制电路50附近。
如图5所示，控制电路50连接到各种传感器设备，诸如被配置为检测抽吸(吸入)操作的进气传感器15、被配置为测量电源12的电压的电源电压传感器16、以及被配置为测量施加到负载21的电压的负载电压传感器17、操作部分14、下面将描述的通知单元45、以及被配置为存储抽吸操作的次数、对负载21的通电时间等的存储器18。控制电路50执行气溶胶吸入器1的各种控制。具体地，控制电路50主要包括下面将描述的处理器55(参见图8)，并且还包括存储介质，诸如用于处理器55操作所需的随机存取存储器(RAM)和被配置为存储各种类型信息的只读存储器(ROM)。更具体地，本说明书中的处理器是组合诸如半导体元件的电路元件的电路。
电源单元外壳11设置有进气口(未示出)，被配置为吸入外部空气。可以在操作部分14的周围提供进气口，或者可以设置在充电端子43的周围。
(第一盒)
如图3所示，在圆柱形盒壳体27内，第一盒20包括：贮存器23，被配置为存储气溶胶源22；电负载21，被配置为雾化气溶胶源22；芯(wick)24，被配置为将气溶胶源从贮存器23抽取到负载21；气溶胶流径25，由气溶胶源22的雾化产生的气溶胶通过其流向第二盒30；以及端盖26，被配置为容纳第二盒30的一部分。
贮存器23被分隔并形成以包围气溶胶流径25的外围，并存储气溶胶源22。诸如树脂网或棉花的多孔体可以容纳在贮存器23中，并且气溶胶源22可以浸渍在多孔体中。贮存器23可以仅存储气溶胶源22而不容纳树脂网或棉花多孔体。气溶胶源22包括液体，诸如甘油、丙二醇或水。
芯24是液体保持构件，被配置为利用毛细管现象将气溶胶源22从贮存器23抽取到负载21。芯24由例如玻璃纤维或多孔陶瓷制成。
负载21通过由电源12经由放电端子41提供的电力加热气溶胶源22(而不燃烧)来执行雾化。负载21由以预定间距缠绕的电加热丝(线圈)形成。
负载21可以是通过加热气溶胶源22以产生气溶胶来执行雾化的任何元件。例如，负载21是加热元件。加热元件的示例包括加热电阻器、陶瓷加热器和感应加热型加热器。在下文中，负载21的电阻值将被称为电阻值RH。
其温度和电阻值相关的负载用作负载21。更具体地，将具有正温度系数(PTC)特性(使电阻值随温度升高而增大)的负载用作负载21。具有PTC特性的负载21的示例是NiCr(镍铬铁合金)。具有PTC特性的负载21也可以由不锈钢、钨等实现。PTC特性也称为正电阻温度系数特性。
指示负载21的电阻值的变化量相对于负载21的温度变化量的大小的系数被称为电阻温度系数α[ppm(百万分率)/℃]。电阻温度系数α可以用以下公式(F1)表示，其中T为负载21的温度，TREF为参考温度，并且RREF为参考电阻值。
[公式1]
Figure BDA0002746812620000051
例如，指示负载21的电阻温度系数α[ppm/℃]的信息预先存储在电源单元10(例如，下面将描述的存储器18)中。
气溶胶流径25位于负载21的下游，并且设置在电源单元10的中心线L上。端盖26包括：盒容纳部分26a，被配置为容纳第二盒30的一部分；以及通道(communication path)26b，被配置为与气溶胶流径25和盒容纳部分26a连通(communicate)。
(第二盒)
第二盒30存储香味源31。第二盒30可拆卸地容纳在设置在第一盒20的端盖26中的盒容纳部分26a中。第二盒30的端部(位于与第一盒20一侧相对的一侧上)用作用户吸入口32。吸入口32不仅限于与第二盒30一体形成，而且还可以与从第二盒30可拆卸。通过以这种方式与电源单元10和第一盒20分开形成吸入口32，吸入口32可以保持卫生。
第二盒30通过使由负载21雾化气溶胶源22产生的气溶胶穿过香味源31而赋予气溶胶香味。可以使用切碎的烟草或通过将烟草原料成型为颗粒而获得的成型产品作为构成香味源31的原料片。香味源31可以由除烟草之外的植物(例如，薄荷、中草药或药草)形成。香味源31可以提供有香料，诸如薄荷醇。
在本实施例的气溶胶吸入器1中，香味气溶胶可以由气溶胶源22、香味源31和负载21产生。也就是说，气溶胶源22和香味源31构成产生气溶胶的气溶胶产生源。
气溶胶吸入器1的气溶胶产生源是由用户替换和使用的部分。作为该部分，例如，一个第一盒20和一个或多个(例如，五个)第二盒30作为一套提供给用户。
除了气溶胶源22和香味源31彼此分离的配置之外，气溶胶源22和香味源31是一体形成的配置、省略了香味源31并将香味源31中可以包括的物质添加到气溶胶源22的配置、或者将药物等添加到气溶胶源22而不是香味源31的配置也可以被用作气溶胶吸入器1中使用的气溶胶产生源的配置。
在气溶胶吸入器1包括气溶胶产生源，其中气溶胶源22和香味源31是一体形成的情况下，例如，一个或多个(例如，20个)气溶胶产生源作为一套被提供给用户。
在气溶胶吸入器1仅包括作为气溶胶产生源的气溶胶源22的情况下，例如，一个或多个(例如，20个)气溶胶产生源作为一套被提供给用户。
在以这种方式配置的气溶胶吸入器1中，如图3中的箭头B所示，从电源单元壳体11中设置的进气口(未示出)流入的空气从空气供应单元42穿过第一盒20的负载21附近。负载21雾化通过芯24从贮存器23抽取的气溶胶源22。雾化产生的气溶胶与从进气口流入的空气一起流经气溶胶流径25，并经由通道26b供应到第二盒30。供应到第二盒30的气溶胶通过香味源31而被赋予香味，然后供应到吸入口32。
气溶胶吸入器1设置有被配置为通知各种类型的信息的通知单元45(参见图5)。通知单元45可以由发光元件、振动元件或声音输出元件来配置。通知单元45还可以是发光元件、振动元件和声音输出元件中的两个或多个元件的组合。通知单元45可以被设置在电源单元10、第一盒20和第二盒30中的任何一个中，并且优选地被设置在电源单元10中。例如，采用其中操作部分14的外围具有发光特性并且由诸如LED的发光元件发射的配置。
(电源单元的电路)
接下来，将参考图6描述电源单元10的电路的主要部分。
如图6所示，电源单元10包括：电源12；控制电路50；低压降(LDO)调节器60；分流电阻器70；第一开关SW1；第二开关SW2；连接到负载21的放电端子41；以及负载电压传感器17。分流电阻器70、第一开关SW1、第二开关SW2、连接到负载21的放电端子41和负载电压传感器17构成如下所述的加热和测量电路C10。
在电源单元10中，控制电路50与LDO调节器60串联连接。串联连接的控制电路50和LDO调节器60连接到连接到电源12的正极端子的主正母线(bus)LU和连接到电源12的负极端子的主负母线LD。具体地，在其中LDO调节器60在主正母线LU一侧而控制电路50在主负母线LD一侧的状态下，控制电路50和LDO调节器60连接到主正母线LU和主负母线LD。
LDO调节器60是电压转换器，其将由电源12施加的电压(例如，4.2[V])转换为预定恒定电压(例如，3.7[V])。LDO调节器60将转换后的电压输出到控制电路50。
电路电压传感器16与串联连接的控制电路50和LDO调节器60以及以下将要描述的加热和测量电路C10并联连接，并且其一端连接到主正母线LU，而另一端连接到主负母线LD。作为结果，电路电压传感器16可以检测主正母线LU和主负母线LD之间的电压。此外，电路电压传感器16还连接到控制电路50，并且向控制电路50发送指示检测到的电压的信息。作为结果，电路电压传感器16可以将检测到的电压通知给控制电路50。在下文中，由电路电压传感器16检测到的电压也被称为“电路电压”。
加热和测量电路C10包括：第一电路C11，包括第一开关SW1和分流电阻器70；第二电路C12，包括第二开关SW2、连接到负载21的放电端子41和负载电压传感器17。在加热和测量电路C10中，第一电路C11和第二电路C12并联连接，并且并联连接的第一电路C11和第二电路C12串联连接到负载21和连接到负载21的两端的放电端子41。
第一开关SW1和第二开关SW2是连接到控制电路50并在控制电路50的控制下开启和断开的开关。第一开关SW1和第二开关SW2例如是MOSFET。在这种情况下，控制电路50可以通过控制第一开关SW1和第二开关SW2的栅极电压来控制第一开关SW1和第二开关SW2的开启和断开以及流过它们的电流量。
分流电阻器70是具有预定电阻值的电阻器。分流电阻器70的电阻值在下文中称为电阻值RS。电阻值RS的详细信息将在下文中描述。如图6所示，分流电阻器70串联连接到第一电路C11中的第一开关SW1并且设置在第一开关SW1的下游(在放电端子41一侧)。分流电阻器70也可以设置在第一电路C11中的第一开关SW1的上游。
例如，当第一盒20附接到电源单元10时，如图6所示，负载21的两端连接到放电端子41。负载电压传感器17与加热和测量电路C10中的负载21(即放电端子41)并联连接，以检测施加到负载21的电压。施加到负载21的电压是放电端子41的正电极侧放电端子41a和放电端子41的负电极侧放电端子41b之间的端子间电压。
负载电压传感器17也连接到控制电路50，并向控制电路50发送指示检测到的电压的信息。作为结果，负载电压传感器17可以将检测到的电压通知给控制电路50。在下文中，负载电压传感器17检测到的电压，即施加到负载21的电压，也被称为“负载电压”。
根据图6所示的电源单元10，在负载21连接到放电端子41的情况下，当控制电路50接通第一开关SW1并关断第二开关SW2时，电流经由第一电路C11流过负载21。因此，在这种情况下，控制电路50可以基于检测到的电路电压和负载电压以及分流电阻器70的电阻值RS来获取负载21的电阻值RH和温度T，如下所述。
另一方面，在负载21连接到放电端子41的情况下，当控制电路50接通第二开关SW2并关断第一开关SW1时，电流经由第二电路C12流过负载21。因此，在这种情况下，控制电路50可以防止施加到负载21的电压被分流电阻器70降低，从而有效地加热负载21。
(控制设备的配置)
接下来，将更详细地描述控制电路50的配置。
如图5所示，控制电路50包括气溶胶产生请求检测器51、负载状态获取单元52、电力控制器53和通知控制器54，作为由执行ROM中存储的程序的处理器实现的功能块。
气溶胶产生请求检测器51基于进气传感器15的输出结果来检测气溶胶产生请求。进气传感器15被配置为输出由用户通过吸入口32吸入引起的电源单元10中的压力(内部压力)变化的值。例如，进气传感器15是压力传感器，其输出与内部压力相对应的输出值(例如，电压值或电流值)，该内部压力根据从进气口(未示出)向吸入口32(即用户的抽吸操作)吸入的空气的流速而变化。进气传感器15可以由电容麦克风等构成。
负载状态获取单元52基于分流电阻器70的电阻值RS、由电路电压传感器16检测到的电路电压、以及由负载电压传感器17检测到的负载电压来获取负载21的温度T。在下文中，将描述由负载状态获取单元52获取的温度T的具体示例。
这里，电路电压被称为V，负载电压被称为VH，并且输入到加热和测量电路C10的电流被称为I。如上所述，负载21的电阻值为RH，并且分流电阻器70的电阻值为RS。
在第一开关SW1开启而第二开关SW2断开的情况下(即电流经由第一电路C11流过负载21)的电路电压V可以用以下公式(F2)表示。此外，这种情况下的负载电压VH可由以下公式(F3)表示。
[公式2]
V＝I·(RS+RH)…(F2)
[公式3]
VH＝I·RH…(F3)
将上述公式(F3)代入上述公式(F2)中，并对公式进行修改，可以得到以下公式(F4)。
[公式4]
Figure BDA0002746812620000091
基于电路电压V、负载电压VH和分流电阻器70的电阻值RS，负载状态获取单元52可以通过上述公式(F4)获得负载21的电阻值RH。如上述公式(F1)所示，负载21的电阻值RH和温度T是相关的。因此，负载状态获取单元52可以从获取的负载21的电阻值RH和上述公式(F1)中获得负载21的温度T。
通知控制器54控制通知单元45以通知各种类型的信息。例如，通知控制器54控制通知单元45以响应于对第二盒30的更换定时的检测来通知第二盒30的更换定时。通知控制器54基于存储在存储器18中的负载21的抽吸操作的累积次数或累积通电时间来检测并通知第二盒30的更换定时。通知控制器54不仅限于通知第二盒30的更换定时，还可以通知第一盒20的更换定时、电源12的更换定时、电源12的充电定时等。
在设置了一个未使用的第二盒30并且随后执行了预定次数的抽吸操作的情况下，或者在由于抽吸操作而对负载21的累计通电时间达到预定值(例如，120秒)的情况下，通知控制器54确定第二盒30已经用完(例如，剩余量为零或为空)，并且通知第二盒30的更换定时。
通知控制器54可以确定包括在一套中的第一盒20已经用完(例如，剩余量为零或为空)，并在确定上述一套中包括的所有第二盒30已经用完的情况下，通知第一盒20的更换定时。
当气溶胶产生请求检测器51检测到气溶胶产生请求时，电力控制器53例如通过第一开关SW1的开启/断开来控制经由放电端子41的电源12的放电。
电力控制器53执行控制，使得由负载21雾化气溶胶源产生的气溶胶量落在期望范围内，换句话说，从电源12向负载21提供的电力量落在一定范围内。具体地，电力控制器53例如通过脉冲宽度调制(PWM)控制来控制第一开关SW1的开启/断开。代替PWM控制，电力控制器53还可以通过脉冲频率调制(PFM)控制来控制第一开关SW1的开启/断开。
当自开始向负载21供电以来经过预定的时间段时，电力控制器53可以停止从电源12到负载21的供电。换句话说，当抽吸时段超过预定时段时，即使在用户实际执行抽吸操作的吸气时段内，电力控制器53也停止从电源12到负载21的供电。为了减少用户的抽吸时段中的变化，设置预定时段。电力控制器53根据电源12中存储的电量来控制开关19在一次抽吸操作期间的开启/断开的占空比。例如，电力控制器53控制用于从电源12向负载21供电的接通时间间隔(脉冲间隔)，并且控制用于从电源12向负载21供电的接通时间长度(脉冲宽度)。
电力控制器53检测充电端子43和外部电源60之间的电连接，并控制经由充电器13对电源12的充电。
(控制设备可检测的负载的温度分辨率)
接下来，将考虑可以由控制电路50检测(获取)的负载21的温度T的分辨率。在下文中，控制电路50可以检测到的负载21的温度T的分辨率也被称为“温度分辨率”。
(获取负载的温度等的具体配置)
图8是图6所示的电源单元10的电路配置的主要部分的放大图。如图8所示，控制电路50包括：运算放大器56；模数转换器(ADC)57；以及处理器55。运算放大器56和模数转换器57也可以设置在控制电路50之外。
运算放大器56包括：非反相输入端子(+)56a；反相输入端子(-)56b；输出端子56c；以及一对电源端子。运算放大器56将通过从输入到非反相输入端子56a的电压减去输入到反相输入端子56b的电压而获得的差值以预定放大因子(在下文中称为“放大因子A”)放大，并将放大后的电压从输出端子56c输出到模数转换器57。
具体地，运算放大器56的非反相输入端子56a连接到负载电压传感器17。作为结果，指示负载电压传感器17的输出(即负载电压VH)的电压信号(模拟信号)作为输入电压VIN施加到非反相输入端子56a。输入电压VIN根据负载21的电阻值RH的变化而变化。因此，输入电压VIN相对于负载21的电阻值RH的变化量的变化量在下文中称为ΔVIN。
例如，运算放大器56的反相输入端子56b连接到接地G，并且输入到反相输入端子56b的电压为“0(零)”。因此，从运算放大器56的输出端子56c输出将输入电压VIN以放大因子A放大而获得的电压信号A·VIN(模拟信号)，并输入到模数转换器57。此外，运算放大器56的一对电源端子包括高电位侧电源端子和低电位侧电源端子。例如，参考电压VREF被输入到高电位侧电源端子。例如，低电位侧电源端子连接到接地G。接地G可以与接地G1共用。如图7所示，例如，参考电压VREF也被输入到处理器55，作为处理器55的电源电压。
通过包括在电源单元10中的步降(step-down)电路C20降低到参考电压VREF的电压作为电源电压输入到模数转换器57。具体地，如图7所示，步降电路C20包括：第一电阻器58a和第二电阻器58b，它们各自具有预定电阻值；输入端子59；以及接地G2。接地G1和接地G2可以共用。
在步降电路C20中，第一电阻器58a和第二电阻器58b串联连接。串联连接的第一电阻器58a和第二电阻器58b的一端(位于第一电阻器58a一侧)连接到输入端子59，而位于第二电阻器58b一侧的另一端连接到接地G2。
输入端子59接收输入到步降电路C20的电压。例如，输入端子59连接到主正母线LU中在LDO调节器60和第一电路C11之间设置的节点p。节点p串联连接到LDO调节器60，并且施加到主正母线LU的电压经由输入端子59输入到步降电路C20。从LDO调节器60输出的电压(例如，3.7[V])可以被输入到步降电路C20。
在串联连接的第一电阻器58a和第二电阻器58b之间设置分支部分58c。连接步降电路C20和模数转换器57的输入电路C21从分支部分58c分支。
这样，步降电路C20将输入到步降电路C20的电压降低到参考电压VREF，并经由输入电路C21将参考电压VREF输入到模数转换器57。根据这样的步降电路C20，通过适当地选择第一电阻器58a和第二电阻器58b的电阻值，可以利用简单配置获得所需的参考电压VREF。
控制电路50还可以包括钳位(clamp)电路C30。钳位电路C30连接到被配置为向模数转换器57输入电压信号的电路C31以及被配置为向模数转换器57输入参考电压VREF的输入电路C21。钳位电路C30包括例如能够将电流仅从电路C31一侧传递到输入电路C21一侧的二极管D。
例如，通过提供这样的钳位电路C30，即使当输入到模数转换器57的电压信号波动，该电压也可以保持在参考电压VREF的电压值或低于参考电压VREF的电压值。具体地，当输入到模数转换器57的电压信号可以高于参考电压VREF时，电路C31和输入电路C21经由钳位电路C30导通，使得电压信号变得与参考电压VREF相等的电位。特别地，如图7所示，通过在电路C31中运算放大器56的下游侧设置钳位电路C30，即使输入到模数转换器57的电压信号被运算放大器56放大，也可以将电压信号保持在参考电压的电压值或低于参考电压的电压值。
模数转换器57通过使用从步降电路C20输入的参考电压VREF作为电源电压来操作，将从运算放大器56输入的电压信号A·VIN转换为数字信号，并将转换后的数字信号输出到处理器55。根据参考电压VREF来操作的具有N比特分辨率的模数转换器被用作模数转换器57。
这里，输入参考电压VREF作为电源的N比特模数转换器57的分辨率Res[V/比特(bit)]可以用以下公式(F5)表示。
[公式5]
Figure BDA0002746812620000131
当重写公式(F5)，使得分辨率Res的维度从[V/比特]改变为[℃]时，控制电路50的温度分辨率Res[℃]相对于负载21的温度T可以用以下公式(F6)表示。
[公式6]
Figure BDA0002746812620000132
上述公式(F6)中的ΔTH(ΔRH)表示根据负载21的电阻值RH的变化量，负载21的温度T的变化量。因此，通过使用负载21的电阻温度系数α[％]，可以将上述公式(F4)转化为以下公式(F7)。在以下公式(F7)中，IH是指流经负载21的电流的电流值。
[公式7]
Figure BDA0002746812620000133
研究结果发现，如果负载21的温度T的分辨率为10[℃]或更低，则由气溶胶吸入器1中的控制电路50执行的大多数控制都可以以一定精度执行。因此，在电源单元10中实现了由上述公式(F7)表示的温度分辨率Res[℃]≤10[℃]，从而能够以一定精度获得负载21的温度T。具体地，温度分辨率Res[℃]≤10[℃]通过执行以下至少一项来实现：(1)优化负载21的电阻温度系数α；(2)优化参考电压VREF；以及(3)优化运算放大器56的放大因子A，如下所述。
(电阻温度系数的优化)
首先，考虑负载21的电阻温度系数α的优化。
由上述公式(F7)可知，当负载21的电阻温度系数α增大时，温度分辨率Res[℃]可以被降低。
负载21的电阻温度系数α取决于负载21的材料等。例如，当负载21由镍铬合金形成时，电阻温度系数α可以被设置为约100[ppm/℃]。此外，即使当负载21由镍铬合金形成时，负载21的电阻温度系数α也可以通过适当地调整负载21中包含的电加热丝的直径或镍或铬的含量等而被设置为约200[ppm/℃]。当负载21由不锈钢形成时，电阻温度系数α可以被设置为约1000[ppm/℃]。当负载21由钨形成时，电阻温度系数α可以被设置为约4000[ppm/℃]。
因此，从最小化温度分辨率Res[℃]的角度来看，最优选使用上述三种材料中的钨来形成负载21，然后优选地使用不锈钢来形成负载21。同时，尽管与钨或不锈钢相比，镍铬合金的电阻温度系数α较小，但由于其电阻温度系数α较小，因此价格便宜，易于操作。也就是说，当使用镍铬合金时，在室温下以及在将气溶胶源22加热以生成气溶胶时(例如，200[℃])的温度下，电阻值几乎没有变化，因此可以高效地生成气溶胶。
因此，期望选择负载21的材料(即负载21的电阻温度系数α)以便结合下面将描述的参考电压VREF和运算放大器56的放大因子A的优化来获得所需级别的温度分辨率Res[℃]。
(参考电压的优化)
接下来，将考虑参考电压VREF的优化。
由上述公式(F7)可知，当参考电压VREF降低时，温度分辨率Res[℃]可以被降低。因此，在对参考电压VREF进行优化时，应考虑使参考电压VREF最小化。在下文中，将参考图7描述参考电压VREF的优化的具体示例。
为了适当地操作控制电路50的模数转换器57，参考电压VREF(其是模数转换器57的电源电压)需要等于或高于从运算放大器56输入到模数转换器57的电压信号A·VIN的电压值。换句话说，如果可以降低来自运算放大器56的电压信号A·VIN的电压值，则即使参考电压VREF相应地降低，也可以适当地操作模数转换器57。
(来自运算放大器的电压信号的电压值的降低)
作为降低来自运算放大器56的电压信号A·VIN的电压值的方法之一，可以设想将放大因子A设置为1，使得运算放大器56不放大输入电压VIN。作为结果，从运算放大器56输入到模数转换器57的电压信号可以被设置为1·VIN＝VIN。应当注意，当运算放大器56的反相输入端子56b连接到高于接地G1的电位时，输入到非反相输入端子56a的负载电压传感器17的输出变得比反相输入端子56b连接到接地G1的情况下的更小，并且从输出端子56c输出。此外，应当注意，当运算放大器56的反相输入端子56b连接到低于接地G1的电位时，输入到非反相输入端子56a的负载电压传感器17的输出变得比在反相输入端子56b连接到接地G1的情况下的更大，并且从输出端子56c输出，这不是运算放大器56最初执行的放大。
应当注意，负载电压传感器17的输出可以直接输入到模数转换器57，而不需要设置运算放大器56，并且即使是这样的配置，输入到模数转换器57的电压信号也可以是VIN。
此外，作为降低来自运算放大器56的电压信号A·VIN的电压值的另一种方法，可以考虑降低输入到运算放大器56的输入电压VIN。如上所述，输入电压VIN是指示负载电压传感器17的输出的电压信号，即负载电压VH。因此，通过降低负载电压VH，也可以降低输入电压VIN。
当控制电路50获取负载21的温度T时，第一开关SW1接通，第二开关SW2关断，并且电流经由第一电路C11流过负载21。也就是说，在这种情况下，电流经由分流电阻器70流过负载21。因此，输入到加热和测量电路C10的电压根据分流电阻器70的电阻值RS而下降，并且被施加到负载21。
因此，如果分流电阻器70的电阻值RS增加，则与电阻值RS相对应的压降量可以相应地增加，从而使施加到负载21的负载电压VH，即输入电压VIN可以降低。然而，为了防止由于Seebeck效应等的影响而导致温度T的精度降低，期望将负载电压VH固定在大约50[mV]。
(分流电阻器的电阻值)
除了降低负载电压VH的观点外，分流电阻器70的电阻值RS优选为10[Ω]或更大，使得容易且廉价地购得用作分流电阻器70的电阻器。通常，电阻值小于10[Ω]的分流电阻器的类型和供应商有限，因此增加了成本，并且可能难以大规模采购。此外，为了防止分流电阻器70所产生的焦耳热引起的温度T的精度降低，分流电阻器70的电阻值RS理想地为25Ω或更大。
也可以考虑分流电阻器70的额定功率来选择分流电阻器70的电阻值RS。具体地，优选选择分流电阻器70的电阻值RS，使得当向第一电路C11供电时，分流电阻器70的功耗等于或低于分流电阻器70的额定功率。
这里，当施加到分流电阻器70的电压被称为VS时，如上所述，电路电压被称为V，负载21的电阻值被称为RH，分流电阻器70的电阻值被称为RS，并且输入到加热和测量电路C10的电流被称为I，分流电阻器70的功耗PS[W]可以用以下公式(F8)表示。
[公式8]
Figure BDA0002746812620000161
通过选择分流电阻器70的电阻值RS，使得由上述公式(F8)表示的分流电阻器70的功耗PS[W]等于或低于分流电阻器70的额定功率，当向分流电阻器70供应电流以获取负载21的温度T时，可以防止分流电阻器70的发热和损坏。
如上所述，通过将运算放大器56的放大因子A设置为1(或不设置运算放大器56)，并增加分流电阻器70的电阻值RS，可以降低从运算放大器56输入到模数转换器57的电压信号A·VIN的电压值。通过适当地选择步降电路C20的第一电阻器58a和第二电阻器58b的电阻值，使得可以获得大于电压信号A·VIN的电压值的电压值，可以降低参考电压VREF并且可以降低温度分辨率Res[℃]。
(参考电压、温度分辨率与分流电阻器的电阻值之间的具体关系)
接下来，将描述参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间的具体关系。
图8示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间的关系的第一示例。在第一示例中，负载21的电阻温度系数α为100[ppm/℃]，运算放大器56的放大因子A为1，负载21的电阻值RH的变化量ΔRH为1[％]，并且N为10[比特]。如上所述，通过镍铬合金形成负载21，可以实现电阻温度系数α＝100[ppm/℃]。在图8中，水平轴表示分流电阻器70的电阻值RS[Ω]，左侧的垂直轴表示温度分辨率Res[℃]，右侧的垂直轴表示负载电压VH[mV]。
在图8中，温度分辨率Res 11表示当参考电压VREF为3.7[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 12表示当参考电压VREF为3.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图8中，温度分辨率Res 13表示当参考电压VREF为2.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 14表示当参考电压VREF为1.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图8中，温度分辨率Res 15表示当参考电压VREF为0.5[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。如温度分辨率Res 11到温度分辨率Res 15所示，在参考电压VREF从3.7[V]降低到0.5[V]并且电阻值RS从0[Ω]增加到50[Ω]的情况下，示出负载电压VH[mV]。
在图8所示的第一示例的情况下，即，当负载21的电阻温度系数α为100[ppm/℃]并且运算放大器56的放大因子A为1时，即使调整参考电压VREF和分流电阻器70的电阻值RS，也很难实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃]。
图9示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第二示例。在第二示例中，负载21的温度系数α是200[ppm/℃]，与图8所示的第一示例不同。因此，在图9的以下描述中，将酌情省略与图8所示的第一示例中相同的点的描述。如上所述，通过由镍铬合金形成负载21，可以实现电阻温度系数α＝200[ppm/℃]。
在图9中，温度分辨率Res 21表示当参考电压VREF为3.7[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 22表示当参考电压VREF为3.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图9中，温度分辨率Res 23表示当参考电压VREF为2.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 24表示当参考电压VREF为1.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图9中，温度分辨率Res 25表示当参考电压VREF为0.5[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图9所示的第二示例的情况下，即，当负载21的电阻温度系数α为200[ppm/℃]且运算放大器56的放大因子A为1时，当参考电压VREF为0.5[V]时可以实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃]且电阻值RS约为10[Ω]。应当注意，在图9所示的第二示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于5[℃]。
图10示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第三示例。在第三示例中，负载21的电阻温度系数α为1000[ppm/℃]，这与图8所示的第一示例不同。因此，在图10的以下描述中，将酌情省略与图8所示的第一示例中相同的点的描述。如上所述，通过由不锈钢形成负载21，可以实现电阻温度系数α＝1000[ppm/℃]。
在图10中，温度分辨率Res 31表示当参考电压VREF为3.7[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 32表示当参考电压VREF为3.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图10中，温度分辨率Res 33表示当参考电压VREF为2.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 34表示当参考电压VREF为1.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图10中，温度分辨率Res 35表示当参考电压VREF为0.5[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图10所示的第三示例的情况下，即，当负载21的电阻温度系数α为1000[ppm/℃]并且运算放大器56的放大因子A为1时，可以实现温度分辨率Res[℃]≤[10℃]，除非当参考电压VREF为3.7[V]且电阻值RS在0[Ω]左右(前提是电阻值RS≤50[Ω])。应当注意，在图10所示的第三示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于1[℃]。
图11示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第四示例。在第四示例中，负载21的电阻温度系数α为4000[ppm/℃]，这与图8所示的第一示例不同。因此，在下面的图11的描述中，将酌情省略与图8所示的第一示例中相同的点的描述。如上所述，通过由钨形成负载21，可以实现电阻温度系数α＝4000[ppm/℃]。
在图11中，温度分辨率Res 41表示当参考电压VREF为3.7[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 42表示当参考电压VREF为3.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图11中，温度分辨率Res 43表示当参考电压VREF为2.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。温度分辨率Res 44表示当参考电压VREF为1.0[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图11中，温度分辨率Res 45表示当参考电压VREF为0.5[V]时，温度分辨率Res[℃]和电阻值RS之间的关系。
在图11所示的第四示例的情况下，即，当负载21的电阻温度系数α为4000[ppm/℃]并且运算放大器56的放大因子A为1时，无论电阻值RS的大小，都可以实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃](前提是电阻值RS≤50[Ω])。此外，可以看出，温度分辨率Res[℃]≤1[℃]也可以在温度分辨率Res 42至Res 45的部分范围内实现。应当注意，在图11所示的第四示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于0.1[℃]。
(运算放大器的放大因子的优化)
接下来，将在还结合运算放大器56的放大因子A的优化的情况下，考虑温度分辨率Res[℃]。
从上述公式(F7)中可以看出，当运算放大器56的放大因子A大于1时，可以降低温度分辨率Res[℃]。然而，如上所述，为了适当地操作模数转换器57，需要设置运算放大器56的放大因子A，使得从运算放大器56输入到模数转换器57的电压信号A·VIN的电压值等于或小于参考电压VREF的电压值。因此，这里，在电压信号A·VIN的电压值小于参考电压VREF的电压值的前提下，认为运算放大器56的放大因子A大于1。
在图12中，在分流电阻器70的电阻值RS是在图12的水平轴上示出的值而负载电压VH是在图12的垂直轴上示出的值的情况下，由附图标记V21表示的虚线表示输入电压VIN。在图12中，由附图标记V22表示的实线表示以大于1的放大因子A放大由附图标记V21表示的输入电压VIN而获得的电压信号A·VIN。
由附图标记V22表示的电压信号A·VIN是通过以图12中所示的每个放大因子A放大输入电压VIN而获得的电压信号A·VIN，以便在分流电阻器70的电阻值RS为50[Ω]或更大的情况下在参考电压VREF为100[mV]的范围内尽可能大(即0.1[V])。
具体地，在图12所示的示例中，在电阻值RS为100[Ω]的情况下，通过将放大因子A设置为2，电压信号A·VIN被放大，同时被包含在参考电压VREF以下的范围内。在电阻值RS为150[Ω]的情况下，通过将放大因子A设置为3，电压信号A·VIN被放大，同时被包含在参考电压VREF以下的范围内。在电阻值RS为200[Ω]的情况下，通过将放大因子A设置为5，电压信号A·VIN被放大，同时被包含在参考电压VREF以下的范围内。
类似地，在电阻值RS为300[Ω]的情况下，通过将放大因子A设置为5，电压信号A·VIN被放大，同时被包含在参考电压VREF以下的范围内，在电阻值RS为400[Ω]或500[Ω]的情况下，将放大因子A设置为10；在电阻值RS为600[Ω]或700[Ω]的情况下，将放大因子A设置为15，在电阻值RS为800[Ω]或900[Ω]的情况下，将放大因子A设置为20；以及在电阻值RS为1000[Ω]的情况下，将放大因子A设置为25。
(结合放大因子优化时，参考电压、温度分辨率和分流电阻器的电阻值的具体关系)
接下来，将描述在还结合运算放大器56的放大因子A的优化的情况下，参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间的具体关系。
图13示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第五示例。第五示例是图8所示的第一示例中的电阻值RS等于或大于50[Ω]，并且在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12所示的电压信号A·VIN的示例。也就是说，在第五示例中，在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12中所示的电压信号A·VIN，这与图8所示的第一示例不同。因此，在图13的描述中，将适当地省略与图8所示的第一示例中相同的点的描述。应当注意，在图13所示的第五示例中，水平轴具有对数刻度。在图13中，省略了负载电压VH的图示。
在图13所示的第五示例中，当电阻值RS≥50[Ω]时，参考电压VREF为100[mV](即0.1[V])。在图13中，用实线表示的温度分辨率Res 16是通过使用图12中示出的电压信号A·VIN获得的温度分辨率Res[℃]。也就是说，通过使用图12中描述的放大因子A将输入电压VIN放大而获得的温度分辨率Res[℃]。同时，在图13中，由虚线表示的温度分辨率Res 17是在输入电压VIN未被放大的情况下获得的温度分辨率Res[℃]。
如温度分辨率Res 16和温度分辨率Res 17所示，通过以图12中所述的放大因子A由运算放大器56放大输入电压VIN，与不放大输入电压VIN的情况相比，可以降低温度分辨率Res[℃]。在某些情况下，即使当电阻值为50[Ω]或更大的电阻器被用作分流电阻器70，也可以实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃]。应当注意，在图13所示的第五示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于5[℃]。
图14示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第六示例。第六示例是图9所示的第二示例中的电阻值RS等于或大于50[Ω]，并且在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12所示的电压信号A·VIN的示例。也就是说，在第六示例中，在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12中所示的电压信号A·VIN，这与图9所示的第二示例不同。因此，在图14的描述中，将酌情省略与图9所示的第二示例中相同的点的描述。应当注意，在图14所示的第六示例中，水平轴具有对数刻度。在图14中，省略负载电压VH的图示。
在图14所示的第六示例中，当电阻值RS≥50[Ω]时，参考电压VREF为100[mV](即0.1[V])。在图14中，用实线表示的温度分辨率Res 26是通过使用图12中示出的电压信号A·VIN获得的温度分辨率Res[℃]。也就是说，通过以图12中描述的放大因子A放大输入电压VIN而获得的温度分辨率Res[℃]。同时，在图14中，由虚线表示的温度分辨率Res 27是在输入电压VIN未被放大的情况下获得的温度分辨率Res[℃]。
如温度分辨率Res 26和温度分辨率Res 27所示，通过图12中所述的放大因子A由运算放大器56放大输入电压VIN，与不放大输入电压VIN的情况相比，温度分辨率Res[℃]可以降低。即使当电阻值为50[Ω]或更大的电阻器被用作分流电阻器70，也可以实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃]。应当注意，在图14所示的第六示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于1[℃]。
图15示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第七示例。第七示例是图10所示的第三示例中的电阻值RS等于或大于50[Ω]，并且在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12所示的电压信号A·VIN的示例。也就是说，在第七示例中，在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12中所示的电压信号A·VIN，这与图10所示的第三示例不同。因此，在图15的描述中，将酌情省略与图10所示的第三示例中相同的点的描述。应当注意，在图15所示的第七示例中，水平轴具有对数刻度。在图15中，省略了负载电压VH的图示。
在图15所示的第七示例中，当电阻值RS≥50[Ω]时，参考电压VREF为100[mV](即0.1[V])。在图15中，用实线表示的温度分辨率Res 36是通过使用图12中示出的电压信号A·VIN获得的温度分辨率Res[℃]。也就是说，通过以图12中描述的放大因子A放大输入电压VIN而获得的温度分辨率Res[℃]。同时，在图15中，由虚线表示的温度分辨率Res 37是在输入电压VIN未被放大的情况下获得的温度分辨率Res[℃]。
如温度分辨率Res 36和温度分辨率Res 37所示，通过以图12中所述的放大因子A由运算放大器56放大输入电压VIN，与不放大输入电压VIN的情况相比，温度分辨率Res[℃]可以降低。即使当电阻值为50[Ω]或更大的电阻器被用作分流电阻器70时，也可以实现温度分辨率Res[℃]≤1[℃]，并且还有可以实现温度分辨率Res[℃]≤1[℃]的情况。应当注意，在图15所示的第七示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于0.5[℃]。
图16示出了参考电压VREF、温度分辨率Res[℃]和分流电阻器70的电阻值RS之间关系的第八示例。第八示例是图11所示的第四示例中的电阻值RS等于或大于50[Ω]，并且在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12所示的电压信号A·VIN的示例。也就是说，在第八示例中，在电阻值RS≥50[Ω]的情况下使用图12中所示的电压信号A·VIN，这与图11所示的第四示例不同。因此，在图16的描述中，将酌情省略与图11所示的第四示例中相同的点的描述。应当注意，在图16所示的第八示例中，水平轴具有对数刻度。在图16中，省略了负载电压VH的图示。
在图16所示的第八示例中，当电阻值RS≥50[Ω]时，参考电压VREF为100[mV](即0.1[V])。在图16中，用实线表示的温度分辨率Res 46是通过使用图12中示出的电压信号A·VIN获得的温度分辨率Res[℃]。也就是说，通过以用图12中描述的放大因子A放大输入电压VIN而获得的温度分辨率Res[℃]。同时，在图16中，由虚线表示的温度分辨率Res 47是在输入电压VIN未被放大的情况下获得的温度分辨率Res[℃]。
如温度分辨率Res 46和温度分辨率Res 47所示，通过以图12中所述的放大因子A由运算放大器56放大输入电压VIN，与不放大输入电压VIN的情况相比，温度分辨率Res[℃]可以降低。即使当电阻值为50[Ω]或更大的电阻器被用作分流电阻器70，也可以实现温度分辨率Res[℃]≤1[℃]。应当注意，在图16所示的第八示例的情况下，温度分辨率Res[℃]不变得等于或小于0.1[℃]。
如上所述，根据本实施例的电源单元10和包括电源单元10的气溶胶吸入器1，可以通过执行负载21的电阻温度系数α的优化、参考电压VREF的优化和运算放大器56的放大因子A的优化中的至少一个来实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃]。因此，即使当没有设置用于放大负载电压传感器17的输出的运算放大器56或者当运算放大器56的放大因子A最小化时，也可以准确地获取负载的温度T。
(电源单元10的修改)
接下来，将描述电源单元10的修改。例如，可以如图17所示配置电源单元10的电路。具体地，可以在上述实施例中并联连接的负载21和负载电压传感器17、分流电阻器70以及第一开关SW1依次串联连接以形成加热和测量电路C10。在这种情况下，负载21和负载电压传感器17一侧上的加热和测量电路C10的一端连接到主正母线LU，并且第一开关SW1一侧上的加热和测量电路C10的另一端连接到主负母线LD或接地(即电压值为“0(零)”)。
即使当电源单元10包括图17所示的电路，也可以通过执行如上所述的负载21的电阻温度系数α的优化、参考电压VREF的优化和运算放大器56的放大因子A的优化中至少一个来实现温度分辨率Res[℃]≤10[℃]，并且可以通过简单的配置精确地获取负载21的温度T。
(温度分辨率Res[℃]在每个条件下可以取的值)
最后，将总结上述实施例。
图18示出了温度分辨率Res[℃]在每个条件下可以取的值。在图18中，“不优化参考电压VREF”是指参考电压VREF被设置为3.7[V]，而不执行上述的参考电压VREF的优化。另一方面，“优化参考电压VREF”是指参考电压VREF如上所述被优化并且参考电压VREF小于3.7[V]。
在图18中，“不优化放大因子A”是指放大因子A为1(即没有放大)而不执行上述放大因子A的优化，“优化放大因子A”是指放大因子A如上所述被优化，并且放大因子A大于1(即执行放大)。
在图18中，由图案1示出的温度分辨率Res[℃]表示由于温度的分辨率粗糙，因此不能保证可以获取的温度T的精度的可能性，并且基于温度T执行的控制的质量劣化。由图案2示出的温度分辨率Res[℃]表示由于温度分辨率在某种程度上是精细的，因此可以在一定程度上保证可以获取的温度T的精度的可能性，并且可以保证基于温度T执行的负载21的温度控制以外的控制质量。由图案3示出的温度分辨率Res[℃]表示由于温度分辨率足够精细，因此可以确保可以获取的温度T的精度的可能性，并且也可以保证基于温度T执行的负载21的温度控制的质量。
如图18所示，可以看出，通过优化参考电压VREF，与不优化参考电压VREF的情况相比，可以获得良好的温度分辨率Res[℃]的条件更多。此外，可以看出，通过结合执行放大因子A的优化，与不优化放大因子A的情况相比，可以获得良好的温度分辨率Res[℃]的条件也更多。
虽然在上述实施例和修改中，在电源单元10中设置步降电路C20，并且由步降电路C20降低的电压被施加到模数转换器57，但是本公开不限于此。
例如，当负载21由钨形成时，如图18所示，即使不优化参考电压VREF，也可以保证一定程度的温度分辨率Res[℃]。当在不优化参考电压VREF的情况下可以以这种方式保证一定程度的温度分辨率Res[℃]时，则可以将从LDO调节器60输出的电压(例如，3.7[V])施加到模数转换器57，而不设置步降电路C20。
尽管在上述实施例和修改中，包括负载21的第一盒20可拆卸地附接到电源单元10，但是包括负载21的第一盒20也可以与电源单元10集成。
本说明书至少描述了以下事项。上述实施例中的相应组件用括号表示。然而，本公开不限于此。
(1)一种包括加热气溶胶产生源(气溶胶源22、香味源31)的负载(负载21)的气溶胶吸入器(气溶胶吸入器1)的控制设备(电源单元10)，负载的温度和电阻值相关，包括：
电压传感器(负载电压传感器17)，被配置为输出施加到负载的电压值；
已知电阻器(分流电阻器70)，串联连接到负载；以及
控制电路(控制电路50)，被配置为基于电压传感器的输出来获取负载的温度，其中
控制电路被配置为使得基于电压传感器的输出获取的负载的温度的分辨率为10[℃]或更低。
根据(1)，由于基于电压传感器的输出由控制电路获取的负载的温度的分辨率为10℃或更低，该电压传感器输出施加到与已知电阻器串联连接的负载的电压值，因此可以以适当的精度获取负载的温度。
(2)根据(1)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
控制电路包括模数转换器(模数转换器57)，电压传感器的输出被输入到该模数转换器，并且
模数转换器被配置为使得电压传感器的输出被输入而不被放大。
根据(2)，由于电压传感器的输出被输入到模数转换器而不被放大，因此，可以防止电压传感器输出中包含的噪声被放大，并且可以改进基于输出获取的负载的温度的精度。
(3)根据(1)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
控制电路包括模数转换器(模数转换器57)，电压传感器的输出被输入到该模数转换器，并且
施加到由已知电阻器和负载形成的串联电路(第一电路C11)的电压等于施加到模数转换器以操作模数转换器的参考电压。
根据(3)，由于施加到由已知电阻器和负载形成的串联电路的电压等于施加到模数转换器的参考电压，因此，可以防止将高于参考电压的电压输入到模数转换器。换句话说，模数转换器可以得到保护。
(4)一种包括根据(3)所述的控制设备的气溶胶吸入器，其中
气溶胶吸入器中包括的负载具有1000[ppm/℃]或更高的电阻温度系数。
根据(4)，由于负载具有1000[ppm/℃]或更高的电阻温度系数，因此，可以降低负载的温度的分辨率，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(5)根据(1)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
已知电阻器的电阻值为10[Ω]或更大。
根据(5)，由于已知电阻器的电阻值为10[Ω]或更大，因此，可以通过使用易于获得的电阻器来实现已知电阻器。
(6)根据(5)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
控制电路包括模数转换器(模数转换器57)，电压传感器的输出被输入到该模数转换器，并且
施加到模数转换器以操作模数转换器的参考电压低于施加到由已知电阻器和负载形成的串联电路(第一电路C11)的电压。
根据(6)，由于施加到模数转换器的参考电压低于施加到由已知电阻器和负载形成的串联电路的电压，因此，可以降低负载的温度的分辨率，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(7)根据(6)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
模数转换器被配置为使得电压传感器的输出被输入而不被放大。
根据(7)，由于电压传感器的输出被输入到模数转换器而不被放大，因此，可以防止电压传感器的输出中包含的噪声被放大，并且可以改进基于输出获取的负载的温度的精度。
(8)根据(7)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
控制电路被配置为使得基于电压传感器的输出获取的负载的温度的分辨率为5[℃]或更低。
根据(8)，由于控制电路被配置为基于电压传感器的输出而获取的负载的温度分辨率为5[℃]或更低，因此，可以降低负载的温度的分辨率，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(9)根据(8)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
已知电阻器的电阻值为25[Ω]或更大。
根据(9)，由于已知电阻器的电阻值为25[Ω]或更大，因此，可以防止在获取负载的温度时已知电阻器所产生的焦耳热引起的负载的温度精度的降低，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(10)根据(8)所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中
已知电阻器具有当向串联电路供电时，使已知电阻器的功耗等于或小于已知电阻器的额定功率的电阻值。
根据(10)，由于已知电阻器具有当向串联电路供电时，使已知电阻器的功耗等于或小于已知电阻器的额定功率的电阻值，因此，可以防止在获取负载的温度时已知电阻器的发热和损坏。
(11)一种包括根据(10)的控制设备的气溶胶吸入器，其中
气溶胶吸入器中包括的负载由不锈钢形成。
根据(11)，由于负载是由具有一定程度的电阻温度系数的不锈钢形成的，因此，可以降低负载的温度的分辨率，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(12)根据(6)所述的气溶胶吸入器(12)的控制设备还包括：
放大器(运算放大器56)，被配置为放大输入到模数转换器的电压传感器的输出。
根据(12)，由于设置被配置为放大输入到模数转换器的电压传感器的输出的放大器，因此，可以通过放大输出进一步降低负载的温度的分辨率，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(13)根据(6)所述的气溶胶吸入器的控制设备还包括：
电路(步降电路C20、输入电路C21)，其中等于施加到串联电路的电压的电压被输入，电压被降低到参考电压，并且施加到模数转换器。
根据(13)所述，由于电路被设置为使得等于施加到串联电路的电压被输入到其中，该电压被降低到参考电压并且施加到模数转换器，因此，可以通过简单的配置来降低参考电压，并且由于参考电压的降低，可以降低负载的温度的分辨率。
(14)根据(13)的气溶胶吸入器的控制设备还包括：
能够输出恒定电压的电压转换器(LDO调节器60)，其中
电压转换器和连接串联电路和电路的节点(节点p)被串联连接。
根据(14)，能够输出恒定电压的电压转换器可以向由已知电阻器和负载形成的串联电路以及将参考电压施加到模数转换器的电路提供稳定的电压。
(15)根据(8)所述的气溶胶吸入器的控制设备还包括：
钳位电路(钳位电路C30)，连接到将电压传感器的输出输入到模数转换器的电路(电路31)和将参考电压施加到模数转换器的电路(输入电路C21)。
根据(15)，由于设置连接到将电压传感器的输出输入到模数转换器的电路以及将参考电压施加到模数转换器的电路的钳位电路，因此，可以防止输入到模数转换器的电压信号的电压高于参考电压。换句话说，模数转换器可以得到保护。
(16)根据(15)所述的气溶胶吸入器的控制设备还包括：
放大器，被配置为放大输入到模数转换器的电压传感器的输出，其中
放大器在将电压传感器的输出输入到模数转换器的电路中被设置在钳位电路的上游侧。
根据(16)，由于放大器位于钳位电路的上游，因此，即使当由放大器执行放大时，也可以防止输入到模数转换器的电压信号高于参考电压。换句话说，模数转换器可以得到保护。
(17)一种气溶胶吸入器(气溶胶吸入器1)包括：负载(负载21)，其被配置为加热气溶胶产生源(气溶胶源22、香味源31)，并且由具有200[ppm/℃]或更高的电阻温度系数的不锈钢或镍铬合金形成。气溶胶吸入器还包括：
电压传感器(负载电压传感器17)，被配置为输出施加到负载的电压值；
已知电阻器(分流电阻器70)，串联连接到负载；以及
控制电路(控制电路50)，被配置为基于电压传感器的输出来获取负载的温度。
根据(17)，与已知传感器串联连接的负载由由具有200[ppm/℃]或更高的电阻温度系数的不锈钢或镍铬合金形成，并且控制设备基于输出施加到负载的电压值的电压传感器的输出来获取负载的温度，使得可以降低负载的温度的分辨率，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(18)根据(17)所述的气溶胶吸入器，其中
已知电阻器的电阻值为10[Ω]或更大。
根据(18)，由于已知电阻器的电阻值为10[Ω]或更大，因此，可以通过使用易于获得的电阻器来实现已知电阻器。
(19)根据(17)所述的气溶胶吸入器，其中
已知电阻器的电阻值为25[Ω]或更大。
根据(19)，由于已知电阻器的电阻值为25[Ω]或更大，因此，可以防止在获取负载的温度时已知电阻器所产生的焦耳热引起的负载的温度精度的降低，并且可以以适当的精度获取负载的温度。
(20)根据(17)所述的气溶胶吸入器，其中
已知电阻器具有当向由已知电阻器和负载形成的串联电路供电时，使已知电阻器的功耗等于或小于已知电阻器的额定功率的电阻值。
根据(20)，由于已知电阻器具有当向串联电路供电时，使已知电阻器的功耗等于或小于已知电阻器的额定功率的电阻值，因此，可以防止在获取负载的温度时已知电阻器的发热和损坏。

Claims (15)

1.一种包括加热气溶胶产生源的负载的气溶胶吸入器的控制设备，所述负载的温度和电阻值相关，所述控制设备包括：
电压传感器，被配置为输出施加到所述负载的电压值；
已知电阻器，串联连接到所述负载，并且电阻值为10[Ω]或更大；以及
控制电路，被配置为基于所述电压传感器的输出来获取所述负载的温度，其中
所述控制电路包括模数转换器，所述电压传感器的输出输入到所述模数转换器，
所述控制电路被配置为使得基于所述电压传感器的输出获取的负载的温度的分辨率为10[℃]或更低，以及
施加到所述模数转换器以操作所述模数转换器的参考电压低于施加到由所述已知电阻器和所述负载形成的串联电路的电压。
2.根据权利要求1所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中，所述模数转换器被配置为使得所述电压传感器的输出被输入而不被放大。
3.根据权利要求2所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中，所述控制电路被配置为使得基于所述电压传感器的输出而获取的所述负载的温度的分辨率为5[℃]或更低。
4.根据权利要求3所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中，所述已知电阻器的电阻值为25[Ω]或更大。
5.根据权利要求3所述的气溶胶吸入器的控制设备，其中，所述已知电阻器具有使得当向所述串联电路供电时，所述已知电阻器的功耗等于或小于所述已知电阻器的额定功率的电阻值。
6.一种包括根据权利要求5所述的控制设备的气溶胶吸入器，其中，所述气溶胶吸入器中包括的所述负载由不锈钢形成。
7.根据权利要求1所述的气溶胶吸入器的控制设备，还包括放大器，所述放大器被配置为放大输入到所述模数转换器的电压传感器的输出。
8.根据权利要求1所述的气溶胶吸入器的控制设备，还包括其中输入等于施加到所述串联电路的电压的电压的电路，所述电压降低到所述参考电压并被施加到所述模数转换器。
9.根据权利要求8所述的气溶胶吸入器的控制设备，还包括：
能够输出恒定电压的电压转换器，其中
所述电压转换器和连接所述串联电路和所述电路的节点串联连接。
10.根据权利要求3所述的气溶胶吸入器的控制设备，还包括钳位电路，所述钳位电路连接到将所述电压传感器的输出输入到所述模数转换器的电路以及将所述参考电压施加到所述模数转换器的电路。
11.根据权利要求10所述的气溶胶吸入器的控制设备，还包括：
放大器，被配置为放大输入到所述模数转换器的电压传感器的输出，其中
所述放大器在将所述电压传感器的输出输入到所述模数转换器的电路中被设置在钳位电路的上游侧。
12.一种气溶胶吸入器，包括：负载，被配置为加热气溶胶产生源并且由具有200[ppm/℃]或更高的电阻温度系数的镍铬合金形成，所述气溶胶吸入器还包括：
电压传感器，被配置为输出施加到所述负载的电压值；
已知电阻器，串联连接到所述负载；以及
控制电路，被配置为基于所述电压传感器的输出来获取所述负载的温度，其中
所述控制电路被配置为使得基于所述电压传感器的输出获取的负载的温度的分辨率为10[℃]或更低。
13.根据权利要求12所述的气溶胶吸入器，其中，所述已知电阻器的电阻值为10[Ω]或更大。
14.根据权利要求12所述的气溶胶吸入器，其中，所述已知电阻器的电阻值为25[Ω]或更大。
15.根据权利要求12所述的气溶胶吸入器，其中，所述已知电阻器具有使得当向由所述已知电阻器和所述负载形成的串联电路供电时，所述已知电阻器的功耗等于或小于所述已知电阻器的额定功率的电阻值。
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