CN112911955A - 用于气溶胶生成系统的谐振电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于气溶胶生成系统的谐振电路，包括用于感应地加热感受器器件以加热气溶胶生成材料从而生成气溶胶的感应元件。电路还包括切换器件，该切换器件在使用时在第一状态与第二状态之间交替，以使得变化的电流能够从DC电压源生成并且流过感应元件，从而引起感受器器件的感应加热。切换器件配置为，响应于谐振电路内的以谐振电路的谐振频率运行的电压振荡，在第一状态与第二状态之间交替，由此变化的电流保持在谐振电路的谐振频率。

Description

用于气溶胶生成系统的谐振电路
相关申请
本申请要求于2019年8月31日提交的英国申请号1814202.6的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于气溶胶生成系统的谐振电路，更具体地，涉及一种用于感应地加热感受器器件以生成气溶胶的谐振电路。
背景技术
吸烟物品(例如香烟、雪茄等)在使用期间会燃烧烟草以制造烟草烟雾。已经尝试通过制造在不点燃的情况下释放化合物的产品来提供这些物品的替代物。这种产品的示例是所谓的“不燃烧即热”产品或烟草加热装置或产品，该产品通过加热而非废燃烧材料来释放化合物。材料例如可以是烟草或其他非烟草产品，该材料可以包含或可以不包含尼古丁。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于气溶胶生成系统的谐振电路，该谐振电路包括：感应元件，用于感应地加热感受器器件，以加热气溶胶生成材料，从而生成气溶胶；以及切换器件，该切换器件在使用时在第一状态与第二状态之间交替，以使得变化的电流能够从DC电压源生成并且流过感应元件，从而引起感受器器件的感应加热；其中，该切换器件被配置为，响应于谐振电路内的以谐振电路的谐振频率运行的电压振荡，在第一状态与第二状态之间交替，由此变化的电流保持在谐振电路的谐振频率。
谐振电路可以是包括感应元件和电容元件的LC电路。
感应元件和电容元件可以并联布置，并且电压振荡可以是跨感应元件和电容元件的电压振荡。
切换器件可包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管和第二晶体管的布置为，当该切换器件处于第一状态时，第一晶体管关断并且第二晶体管导通；并且当该切换器件处于第二状态时，第一晶体管导通并且第二晶体管关断。
第一晶体管和第二晶体管中的每个可包括第一端子、第二端子和第三端子，该第一端子用于导通和关断该晶体管，并且切换器件可被配置为使得当第二晶体管的第二端子处的电压等于或低于第一晶体管的切换阈值电压时，第一晶体管适于从导通切换到关断。
第一晶体管和第二晶体管中的每个可包括第一端子、第二端子和第三端子，该第一端子用于导通和关断该晶体管，并且切换器件可被配置为使得当第一晶体管的第二端子处的电压等于或低于第二晶体管的切换阈值电压时，第二晶体管适于从导通切换到关断。
谐振电路还可以包括第一二极管和第二二极管，并且第一晶体管的第一端子可以经由第一二极管连接到第二晶体管的第二端子，并且第二晶体管的第一端子可以经由第二二极管连接到第一晶体管的第二端子，由此，当第二晶体管导通时，第一晶体管的第一端子被钳位在低电压，并且当第一晶体管导通时，第二晶体管的第一端子被钳位在低电压。
第一二极管和/或第二二极管可以是肖特基二极管。
切换器件可被配置为使得当第二晶体管的第二端子处的电压等于或低于第一晶体管的切换阈值电压加上第一二极管的偏置电压时，第一晶体管适于从导通切换到关断。
切换器件可被配置为使得当第一晶体管的第二端子处的电压等于或低于第二晶体管的切换阈值电压加上第二二极管的偏置电压时，第二晶体管适于从导通切换到关断。
第一晶体管和第二晶体管中的每个可包括第一端子、第二端子和第三端子，该第一端子用于导通和关断该晶体管，并且电路还可包括第三晶体管和第四晶体管。第一晶体管的第一端子可以经由第三晶体管连接到第二晶体管的第二端子，并且第二晶体管的第一端子可以经由第四晶体管连接到第一晶体管的第二端子。第三晶体管和第四晶体管可以是场效应晶体管。
第三晶体管和第四晶体管中的每个可以具有用于导通和关断该晶体管的第一端子，并且当大于或等于阈值电压的电压施加到该第三晶体管和第四晶体管中的每个的第一端子时，第三晶体管和第四晶体管中的每个可被配置为切换为导通。
谐振电路可被配置为通过向第三晶体管和第四晶体管两者的第一端子施加大于或等于阈值电压的电压而被激活，从而使第三和第四晶体管导通。
在一些示例中，谐振电路不包括被配置为致动切换器件的控制器。
谐振电路的谐振频率可响应于从感应元件传递到感受器器件的能量而变化。
谐振电路可以包括晶体管控制电压，以用于向第一晶体管和第二晶体管的第一端子提供控制电压。
谐振电路可以包括第一上拉电阻器和第二上拉电阻器，该第一上拉电阻器串联连接在第一晶体管的第一端子与晶体管控制电压之间，并且第二上拉电阻器串联连接在第二晶体管的第一端子与晶体管控制电压之间。
第三晶体管可以连接在控制电压与第一晶体管的第一端子之间，并且第四晶体管可以连接在控制电压与第二晶体管之间。
第一晶体管和/或第二晶体管可以是场效应晶体管。
DC电压源的第一端子可以连接到谐振电路中的第一点和第二点，其中，第一点和第二点电气地位于感应元件的任一侧。
DC电压源的第一端子可以连接到谐振电路中的第一点，其中，该第一点电连接到感应元件的中心点，使得从第一点流过的电流可以沿第一方向流过感应元件的第一部分并且沿第二方向流过感应元件的第二部分。
谐振电路可以包括至少一个扼流圈电感器，该扼流圈电感器位于DC电压源与感应元件之间。
谐振电路可以包括第一扼流电感器和第二扼流电感器，其中，第一扼流电感器串联连接在第一点与感应元件之间，第二扼流电感器串联连接在第二点与感应元件之间。
谐振电路可以包括第一扼流圈电感器，其中，第一扼流圈电感器串联连接在谐振电路的第一点与感应元件的中心点之间。
根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶生成装置，该气溶胶生成装置包括根据第一方面的谐振电路。
气溶胶生成装置可被配置为容纳具有第一感受器器件的第一消耗品部件，并且该气溶胶生成装置可被配置为容纳具有第二感受器器件的第二消耗品部件，其中，当第一消耗品部件耦合到该装置时，变化的电流保持在谐振电路的第一谐振频率，并且当第二消耗品部件耦合到该装置时，变化电流保持在谐振电路的第二谐振频率。
气溶胶生成装置可包括容纳部，该容纳部被配置为容纳第一消耗品部件以及第二消耗品部件中的任一个，使得第一感受器器件或第二感受器器件设置在感应元件附近。
感应元件可以是导电线圈，其中，装置被配置为将第一感受器器件或第二感受器器件的至少一部分容纳在线圈内。
根据本发明的第三方面，提供了一种系统，该系统包括根据第二方面的气溶胶生成装置、以及感受器器件。
感受器器件可以由铝形成。
感受器器件可以被布置在包括该感受器器件和气溶胶生成材料的消耗品中。
根据本发明的第四方面，提供了一种零件套件，该零件套件包括第一消耗品部件和第二消耗品部件，该第一消耗品部件包括第一气溶胶生成材料和第一感受器器件，该第二消耗品部件包括第二气溶胶生成材料和第二感受器，第一消耗品部件和第二消耗品部件被配置为与第二方面的气溶胶生成装置一起使用。
与第二消耗品部件相比，第一消耗品部件可以具有不同的形状。
与第二消耗品部件相比，第一感受器器件可以具有不同的形状或者由不同的材料形成。
第一消耗品部件和第二消耗品部件可选自以下组，该组包括：棒、盒、烟盒和平板。
第一感受器器件或第二感受器器件可以由铝形成。
附图说明
图1示意性地示出根据示例的气溶胶生成装置；
图2示意性地示出根据示例的谐振电路；
图3示意性地示出根据第二示例的谐振电路；
图4示意性地示出根据第三示例的谐振电路；以及
图5示意性地示出根据第四示例的谐振电路。
具体实施方式
感应加热是通过电磁感应加热导电对象(或感受器)的处理。感应加热器可以包括感应元件(例如，感应线圈)和用于通过感应元件传递变化的电流(例如交流电)的装置。感应元件中的变化的电流产生变化的磁场。变化的磁场穿透相对于感应元件适当定位的感受器，以在感受器内部生成涡流。感受器对涡流有电阻，并且因此涡流对该电阻的流动使感受器被焦耳加热。在感受器包括铁磁性材料(例如铁、镍或钴)的情况下，热也可由感受器中的磁滞损耗(即，由于磁偶极子与变化的磁场对准而导致磁性材料中的磁偶极子的方向变化)生成。
在感应加热中，例如，与传导加热相比，热在感受器内部生成以允许快速加热。此外，在感应加热器与感受器之间不需要任何物理接触，允许在构造和应用中增强自由度。
感应加热器可以包括LC电路，该LC电路具有由感应元件(例如，可以被布置以感应加热感受器的电磁铁)提供的电感电感L和由电容器提供的电容C。在某些情况下，该电路可以表示为RLC电路，该RLC电路包括由电阻器提供的电阻R。在某些情况下，电阻由连接电感器和电容器的电路部分的欧姆电阻提供，因此该电路不必包括这种电阻器。这种电路例如可以被称为LC电路。这种电路可以表现出电谐振，当电路元件的阻抗或导纳的虚部相互抵消时，这种谐振在特定的谐振频率下发生。
显示电谐振的电路的一个示例是LC电路，该LC电路包括电感器、电容器和可选的电阻器。LC电路的一个示例是串联电路，其中电感器与电容器串联连接。LC电路的另一示例是并联LC电路，其中电感器与电容器并联连接。谐振发生在LC电路中，因为电感器的磁场的崩溃在该电感器绕组中生成为电容器充电的电流，同时放电的电容器提供电流，从而提供使磁场在电感器中形成的电流。本发明关注于并联LC电路。当并联LC电路以谐振频率驱动时，电路的动态阻抗最大(电感器的电抗等于电容器的电抗)，电路电流最小。然而，对于并联LC电路，并联的电感器与电容器环路起到电流倍增器的作用(有效地使环路内的电流倍增，并且从而使电流穿过电感器)。因此，以谐振频率或接近谐振频率驱动RLC或LC电路可以通过提供穿透感受器磁场的最大值来提供有效和/或高效的感应加热。
晶体管是用来切换电子信号的半导体装置。晶体管通常包括至少三个用于连接到电子电路的端子。在一些现有技术示例中，交流电可以通过提供驱动信号来提供给使用晶体管的电路，该驱动信号使得晶体管以预定频率(例如在电路的谐振频率)切换。
场效应晶体管(FET)是一种晶体管，在该晶体管中电场的效应的施加可用于改变晶体管的有效电导。场效应晶体管可包括主体B、源极端子S、漏极端子D和栅极端子G。场效应晶体管包括有源沟道，该有源沟道包括半导体，载流子、电子或空穴可通过该半导体在源极S与漏极D之间流动。沟道的导电率(即漏极D与源极S的端子之间的导电率)是栅极G与源极S端子之间的电位差的函数，例如，该函数由施加到栅极端子G的电位生成。在增强模式FET中，当栅极G到源极S的电压基本上为零时，FET可以关断(即，基本上防止电流通过)，并且当栅极G到源极S的电压基本上为非零时，FET可以导通(即，基本上允许电流通过)。
n沟道(或n型)场效应晶体管(n-FET)是其沟道包括n型半导体的场效应晶体管，其中电子是多数载流子，并且空穴是少数载流子。例如，n型半导体可包括掺杂施主杂质(例如磷)的本征半导体(例如硅)。在n沟道FET中，漏极端子D被置于比源极端子S更高的电位(即存在正漏极源极电压，或者换句话说，存在负源极漏极电压)。为了使n沟道FET“导通”(即允许电流从中通过)，向栅极端子G施加高于源极端子S处的电位的切换电位。
p沟道(或p型)场效应晶体管(p-FET)是其沟道包括p型半导体的场效应晶体管，其中空穴是多数载流子，并且电子是少数载流子。例如，p型半导体可包括掺杂受主杂质(例如硼)的本征半导体(例如硅)。在p沟道FET中，源极端子S被置于比漏极端子D更高的电位(即存在负漏极源极电压，或者换句话说，存在正源极漏极电压)。为了使p沟道FET“导通”(即允许电流通过其中)，向栅极端子G施加低于源极端子S处的电位(并且例如可以高于漏极端子D处的电位)的切换电位。
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是其栅极端子G通过绝缘层与半导体沟道电绝缘的场效应晶体管。在一些示例中，栅极端子G可以是金属，并且绝缘层可以是氧化物(例如二氧化硅)，因此为“金属氧化物半导体”。然而，在其它示例中，栅极可由金属以外的其它材料(例如多晶硅)制成，和/或绝缘层可由氧化物以外的其它材料(例如其它介电材料)制成。然而，这种装置通常被称为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且应当理解，如本文所使用的术语金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET应被解释为包括这种装置。
MOSFET可以是n沟道(或n型)MOSFET，其中半导体为n型。n沟道MOSFET(n-MOSFET)可以与上述n沟道FET相同的方式操作。作为另一示例，MOSFET可以是p沟道(或p型)MOSFET，其中半导体为p型。p沟道MOSFET(p-MOSFET)可以与上述p沟道FET相同的方式操作。n-MOSFET的源极漏极电阻通常比p-MOSFET更低。因此，在“导通”状态下(即，电流通过时)，n-MOSFET生成的热量比p-MOSFET少，并且因此在操作中可以比p-MOSFET浪费更少的能量。此外，与p-MOSFET相比，n-MOSFET通常具有更短的切换时间(即，从改变提供给栅极端子G的切换电位到MOSFET是否改变通过其中的电流的特性响应时间)。这可以允许更高的切换速率和改进的切换控制。
图1示意性地示出根据示例的气溶胶生成装置100。气溶胶生成装置100包括DC电源104(在该示例中为电池104)、包括感应元件158的电路150、感受器器件110和气溶胶生成材料116。
在图1的示例中，感受器器件110与气溶胶生成材料116一起定位在消耗品120内。DC电源104电连接到电路150并且被布置以向电路150提供DC电能。装置100还包括控制电路106，在该示例中，电路150经由该控制电路106连接到电池104。
控制电路106例如可包括用于响应于用户输入而切换装置100导通和关断的器件。控制电路106例如可包括本身已知的烟团检测器(未示出)，和/或可经由至少一个按钮或触摸控制(未示出)获取用户输入。控制电路106可包括用于监测装置100的部件或插入装置中的消耗品120的部件的温度的办法。除了感应元件158之外，电路150还包括下面描述的其他部件。
感应元件158例如可以是线圈，该线圈例如可以是平面的。感应元件158例如可以由铜(其具有相对低的电阻率)形成。电路150被布置以通过感应元件158将从DC电源104输入的DC电流转换成变化的、例如交流的电流。电路150被布置以通过感应元件158驱动变化电流。
感受器器件110相对于感应元件158布置，以用于从感应元件158到感受器器件110的感应能量传递。感受器器件110可由可感应加热的任何合适材料形成，例如金属或金属合金(例如钢)。在一些实施方式中，感受器器件110可包括铁磁性材料，或完全由铁磁性材料形成，该铁磁性材料可包括例如铁、镍和钴的一种或多种示例金属的组合。在一些实施方式中，感受器器件110可包括非铁磁性材料(例如铝)或完全由非铁磁性材料形成。如上所述，具有通过其驱动的变化电流的感应元件158通过焦耳加热和/或磁滞加热使感受器器件110加热。感受器器件110例如被布置以通过传导、对流和/或辐射加热来加热气溶胶生成材料116，从而在使用中生成气溶胶。在一些示例中，感受器器件110和气溶胶生成材料116形成可插入气溶胶生成装置100和/或从气溶胶生成装置100移除的整体单元，并且该感受器器件110和气溶胶生成材料116可以是一次性的。在一些示例中，感应元件158可从装置100移除，以例如用于替换。气溶胶生成装置100可以是手持式的。气溶胶生成装置100可被布置以加热气溶胶生成材料116从而生成供用户吸入的气溶胶。
注意，如本文所使用的，术语“气溶胶生成材料”包括在加热时提供通常为蒸汽或气溶胶的形式的挥发组分的材料。气溶胶生成材料可以是不含烟草的材料或含烟草的材料。例如，气溶胶生成材料可以是烟草或包括烟草。例如，气溶胶生成材料可包括烟草本身、烟草衍生物、膨化烟草、重组烟草、烟草提取物、均质烟草或烟草替代品中的一种或多种。气溶胶生成材料可以是磨碎烟草、烟丝、挤压烟草、重组烟草、重组材料、液体、凝胶、凝胶片、粉末或团块等的形式。气溶胶生成材料还可以包括其他非烟草产品，根据产品的不同，这些产品可以含有尼古丁，也可以不含有尼古丁。气溶胶生成材料可包括一种或多种保湿剂，例如甘油或丙二醇。
回到图1，气溶胶生成装置100包括容纳DC电源104的外部主体112、控制电路106和包括感应元件158的电路150。在该实施方式中，包括感受器器件110和气溶胶生成材料116的消耗品120也插入主体112中，以配置用于使用的装置100。外部主体112包括烟嘴114，以允许在使用中生成的气溶胶离开装置100。
在使用中，用户例如可经由按钮(未示出)或烟团检测器(未示出)激活电路106以通过感应元件108驱动变化的(例如交流)电流，从而感应地加热感受器器件110，该感受器器件110进而加热气溶胶生成材料116，并且从而使气溶胶生成材料116生成气溶胶。气溶胶在从进气口(未示出)吸入到装置100中的空气中生成，并由此被输送到烟嘴104，在该烟嘴104中气溶胶离开装置100以供用户吸入。
包括感应元件158的电路150以及感受器器件110和/或装置100作为一个整体可以被布置以将气溶胶生成材料116加热到一定温度范围，从而挥发气溶胶生成材料116的至少一部分而不燃烧气溶胶生成材料。例如，温度范围可为约50℃至约350℃，例如在约50℃至约300℃之间、在约100℃至约300℃之间、在约l50℃至约300℃之间、在约l00℃至约200℃之间、在约200℃至约300℃之间或在约l50℃至约250℃之间。在一些示例中，温度范围在约170℃与约250℃之间。在一些示例中，温度范围可以不是这个范围，并且温度范围的上限可以大于300℃。
应当理解，例如在感受器器件110的加热期间，例如在加热速率较大的情况下，在感受器器件110的温度与气溶胶生成材料116的温度之间可能存在差异。因此，应当理解，在一些示例中，例如，将感受器器件110加热到的温度可以高于期望将气溶胶生成材料116加热到的温度。
现在参考图2，示出了用于感受器器件110的感应加热的示例电路150，该电路是谐振电路。谐振电路150包括并联连接的感应元件158与电容器156。
谐振电路150包括切换器件Ml、切换器件M2，在该示例中，该切换器件Ml、切换器件M2包括第一晶体管Ml和第二晶体管M2。第一晶体管Ml和第二晶体管M2中的每个包括各自的第一端子G1、第一端子G2、第二端子D1、第二端子D2和第三端子S1、第三端子S2。第一晶体管Ml和第二晶体管M2的第二端子D1、第二端子D2连接到并联的感应元件158与电容器156组合的任一侧，如下面将更详细地解释。第一晶体管Ml和第二晶体管M2的第三端子S1、第三端子S2中的每个连接到地151。在图2中所示的示例中，第一晶体管Ml和第二晶体管M2都是MOSFET，第一端子G1、第一端子G2是栅极端子，第二端子D1、D2是漏极端子，第三端子S1、第三端子S2是源极端子。
应当理解，在替代示例中，可以使用其他类型的晶体管来代替上述MOSFET。
谐振电路150具有电感L和电容C。谐振电路150的电感L由感应元件158提供，并且还可以受到感受器器件110的电感的影响，该感受器器件110被布置以用于由感应元件158感应加热。感受器器件110的感应加热经由由感应元件158生成的变化的磁场来实现，该感应元件158以上述方式在感受器器件110中诱导焦耳加热和/或磁滞损耗。谐振电路150的电感L的一部分可归因于感受器器件110的磁导率。由感应元件158生成的变化的磁场由通过感应元件158的变化的(例如交流)电流生成。
例如，感应元件158可以是线圈导电元件的形式。例如，感应元件158可以是铜线圈。例如，感应元件158例如可以包括多股线(例如Litz线)，例如包括多条绞合在一起的单独绝缘线的线。多股线的AC电阻是频率的函数，并且多股线的配置方式可以使得感应元件在驱动频率下的功率吸收降低。作为另一示例，例如，感应元件158可以是印刷电路板上的线圈轨道。使用印刷电路板上的线圈轨道可以是有用的，因为该线圈轨道提供了刚性和自支撑的轨道，该线圈轨道的横截面避免了对多股线的任何要求(可能该昂贵的)，该线圈轨道可以以低成本的高再现性批量生产。尽管示出了一个感应元件158，但是容易理解的是，可以存在多于一个的感应元件158被布置以用于一个或多个感受器器件110的感应加热。
谐振电路150的电容C由电容器156提供。电容器156例如可以是1类陶瓷电容器，例如COG型电容器。总电容C还可以包括谐振电路150的杂散电容；然而，与电容器156提供的电容相比，这可以忽略。
谐振电路150的电阻未在图2中示出，但是应当理解，电路的电阻可以由连接谐振电路150的部件的轨道或导线的电阻、电感器158的电阻，和/或流过谐振电路150的电流的电阻提供，该电路150由被布置为与电感器158进行能量传递的感受器器件110提供。在一些示例中，谐振电路150中可以包括一个或多个专用电阻器(未示出)。
谐振电路150被提供有来自DC电源104(参见图1)(例如来自电池)的DC电源电压V1。DC电压源V1的正极端子在第一点159和第二点160处连接到谐振电路150。DC电压源V1的负极端子(未示出)连接到地151，因此在该示例中，连接到MOSFET Ml和MOSFET M2的源极端子S。在示例中，DC电源电压V1可直接从电池或经由中间元件供应至谐振电路。
因此，谐振电路150可以被认为作为电桥连接感应元件158和电容器156，该感应元件158和电容器156并联连接在电桥的两个臂之间。谐振电路150用于产生切换效果，如下所述，该切换效果导致通过感应元件158引起变化的(例如交流)电流，从而产生交流磁场并加热感受器器件110。
第一点159连接到第一节点A，该第一节点A位于感应元件158与电容器156的并联组合的第一侧。第二点160连接到第二节点B，该第二节点B连接到感应元件158与电容器156的并联组合的第二侧。第一扼流圈电感器161串联连接在第一点159与第一节点A之间，并且第二扼流圈电感器162串联连接在第二点160与第二节点B之间。第一扼流圈161和第二扼流圈162分别用于滤除从第一点159和第二点160进入电路的AC频率，但允许DC电流被引入并通过电感器158。扼流圈161和162允许A和B处的电压振荡而第一点159或第二点160处几乎没有或没有可见的影响。
在该具体示例中，第一MOSFET Ml和第二MOSFET M2是n沟道增强模式MOSFET。第一MOSFET Ml的漏极端子经由导线等连接到第一节点A，并且第二MOSFET M2的漏极端子经由导线等连接到第二节点B。MOSFET Ml、M2中的每个的源极端子连接到地151。
谐振电路150包括第二电压电源V2，栅极电压供应(或有时在本文中被称为控制电压)，该第二电压电源V2的正极端子连接在第三点165处，该第三点165用于向第一MOSFETMl和第二MOSFETM2的栅极端子G1、栅极端子G2提供电压。在该示例中，在第三点165处提供的控制电压V2独立于在第一点159和第二点160处提供的电压V1，这使得可以在不影响控制电压V2的情况下改变电压V1。第一上拉电阻器163连接在第三点165与第一MOSFET Ml的栅极端子G1之间。第二上拉电阻器164连接在第三点165与第二MOSFET M2的栅极端子G之间。
在其它示例中，可以使用不同类型的晶体管，例如不同类型的FET。应当理解，用于能够从“导通”状态切换到“关断”状态的不同类型的晶体管，可以等效地实现下面描述的切换效果。供应电压V1和V2的值和极性可结合所用的晶体管和电路中其他元件的属性来选择。例如，可以根据使用n沟道晶体管还是p沟道晶体管、或者根据晶体管连接的配置、或者根据在晶体管的端子之间施加的导致晶体管处于导通或关断状态的电位差的差异来选择电源电压。
谐振电路150还包括第一二极管d1和第二二极管d2，在该示例中该第一二极管d1和第二二极管d2是肖特基二极管，但是在其他示例中可以使用任何其他合适类型的二极管。第一MOSFET Ml的栅极端子G1经由第一二极管d1连接到第二MOSFET M2的漏极端子D2，该第一二极管d1的正向朝向第二MOSFET M2的漏极D2。
第二MOSFET M2的栅极端子G2经由第二二极管d2连接到第一第二MOSFET Ml的漏极D1，该第二二极管d2的正向朝向第一MOSFET Ml的漏极D1。第一肖特基二极管d1和第二肖特基二极管d2可以具有约0.3V的二极管阈值电压。在其它示例中，可使用具有约0.7V的二极管阈值电压的硅二极管。在示例中，结合栅极阈值电压来选择所使用的二极管的类型，以允许MOSFET Ml和MOSFET M2的期望切换。应当理解，还可以结合上拉电阻器163和上拉电阻器164的值以及谐振电路150的其他部件来选择二极管和栅极供应电压V2的类型。
谐振电路150支持通过感应元件158的电流，该电流是由于第一MOSFET Ml和第二MOSFETM2的切换而变化的电流。由于在该示例中，MOSFET Ml和MOSFET M2是增强模式MOSFET，因此当施加在其中一个第一MOSFET和第二MOSFET的栅极端子G1、栅极端子G2处的电压使得栅极源极电压高于该MOSFET的预定阈值时，MOSFET转为导通状态。然后，电流可以从漏极端子D1、漏极端子D2流向连接到地151的源极端子S1、源极端子S2。就电路的操作而言，处于该导通状态的MOSFET的串联电阻可以忽略不计，并且当MOSFET处于导通状态时，漏极端子D可以被认为处于地电位。MOSFET的栅极源极阈值可以是谐振电路150的任何合适值，并且应当理解，电压V2的幅度以及电阻器164和电阻器163的电阻根据MOSFET Ml和MOSFET M2的栅极源极阈值电压来选择，基本上使电压V2大于栅极阈值电压。
现在将从第一节点A处的电压高且第二节点B处的电压低的条件开始描述导致流过感应元件158的变化电流的谐振电路150的切换过程。
当节点A处的电压高时，第一MOSFET Ml的漏极端子D1处的电压也高，因为在该示例中，Ml的漏极端子D1经由导线直接连接到节点A。同时，节点B处的电压保持低，并且第二MOSFET M2的漏极端子D2处的电压相应地低(在该示例中，M2的漏极端子经由导线直接连接到节点B)。
因此，此时，Ml的漏极电压的值高并且大于M2的栅极电压。因此，此时，第二二极管d2反向偏置。此时，M2的栅极电压大于M2的源极端子电压，并且电压V2使得M2处的栅极源极电压大于MOSFET M2的导通阈值。因此，M2此时处于导通状态。
同时，M2的漏极电压低，并且第一二极管d1由于向Ml的栅极端子提供栅极电压源V2而正向偏置。因此，Ml的栅极端子经由正向偏置的第一二极管d1连接到第二MOSFET M2的低压漏极端子，并且Ml的栅极电压因此也低。换言之，因为M2导通，所以该M2充当接地钳的作用，这导致第一二极管d1正向偏置，并且Ml的栅极电压低。因此，Ml的栅极源极电压低于导通阈值并且第一MOSFET Ml关断。
总之，此时电路150处于第一状态，其中：
A节点电压高；
B节点电压低；
第一二极管d1正向偏置；
第二MOSFET M2导通；
第二二极管d2反向偏置；以及
第一个MOSFET Ml关断。
从这一点出发，当第二MOSFET M2处于导通状态，并且第一MOSFET Ml处于关断状态时，电流从电源V1通过第一扼流圈161和感应元件158被汲取。由于存在感应扼流圈161，节点A处的电压自由振荡。由于感应元件158与电容器156并联，因此在节点A处观测到的电压遵循半正弦电压曲线的电压。在节点A处观测到的电压的频率等于电路150的谐振频率f0。
由于节点A处的能量衰减，节点A处的电压在时间上从其最大值向0呈正弦曲线下降。节点B处的电压保持较低(因为MOSFET M2导通)，并且电感器L从DC电源V1充电。当节点A处的电压等于或低于M2的栅极阈值电压加d2的正向偏置电压时的时间点，MOSFET M2关断。当节点A处的电压最终达到零时，MOSFET M2将完全关断。
同时或不久之后，节点B处的电压变高。这由于感应元件158与电容器156之间的能量的谐振传递而发生。当节点B处的电压由于能量的这种谐振传递而变得高时，上述关于节点A和节点B以及MOSFET Ml和MOSFET M2的情况反转。也就是说，当A处的电压向零降低时，Ml的漏极电压降低。Ml的漏极电压降低到第二二极管d2不再反向偏置并且变为正向偏置的点。类似地，节点B处的电压上升到其最大值，并且第一二极管d1从正向偏置切换到反向偏置。当这种情况发生时，在施加栅极供应电压V2下，Ml的栅极电压不再耦合到M2的漏极电压，并且因此Ml的栅极电压变高。因为第一个MOSFET Ml栅极源极电压现在高于导通阈值，因此第一个MOSFET Ml切换到导通状态。由于M2的栅极端子现在经由正向偏置的第二二极管d2连接到Ml的低压漏极端子，因此M2的栅极电压低。因此，M2被切换到关断状态。
总之，此时电路150处于第二状态，其中：
A节点电压低；
B节点电压高；
第一二极管d1反向偏置；
第二MOSFET M2关断；
第二二极管d2正向偏置；以及
第一个MOSFET Ml导通。
此时，电流从电源电压V1通过第二扼流圈162流过感应元件158被汲取。因此，由于谐振电路150的切换操作，电流的方向已经反转。谐振电路150将继续在上述第一状态和上述第二状态之间切换，处于该第一状态时，第一MOSFET Ml关断并且第二MOSFET M2导通，主语第二状态，第一MOSFET Ml导通并且第二MOSFET M2关断。
在稳定操作状态下，能量在静电域(即，在电容器156中)与磁域(即，电感器158)之间传递，反之亦然。
净切换效应响应于谐振电路150中的电压振荡，在该谐振电路150中，我们在静电域(即，电容器156中)与磁域(即，电感器158)之间具有能量传递，从而在并联LC电路中产生时变电流，该时变电流在该电路的谐振频率下变化。因为电路150以其最佳效率水平操作，所以这有利于感应元件158与感受器器件110之间的能量传递，并且因此与非谐振操作的电路相比，实现了气溶胶生成材料116的更有效加热。所描述的切换器件是有利的，因为该切换器件允许电路150在变化的负载条件下以谐振频率驱动自身，例如，当不同的感受器耦合到感应元件时。这意味着，在电路150的属性改变的情况下(例如，感受器110是否存在、或者感受器的温度是否改变、或者甚至感受器元件110的物理运动)，电路150的动态特性连续地调整其谐振点以最佳方式传输能量，因此意味着电路150总是以谐振方式被驱动。此外，电路150的配置使得不需要外部控制器等将控制电压信号施加到MOSFET的栅极以实现切换。
在上述示例中，参考图2，栅极端子G1、栅极端子G2经由与源电压V1不同电源的第二电源被提供栅极电压。然而，在一些示例中，栅极端子可以被提供与源电压V1相同的电压源。在这种示例中，例如，电路150中的第一点159、第二点160、和第三点165可以连接到同一电源轨。在这种示例中，应当理解，必须选择电路部件的属性以允许发生所描述的切换动作。例如，应选择栅极电源电压和二极管阈值电压，以便电路的振荡在适当电平触发MOSFET的切换。为栅极供应电压V2和源电压V1提供单独的电压值允许源电压V1独立于栅极供应电压V2而变化，而不影响电路的切换机构的操作。
电路150的谐振频率f0可以在MHz范围内，例如在0.5MHz到4MHz范围内，例如在2MHz到3MHz范围内。应当理解，谐振电路150的谐振频率f0取决于如上所述的电路150的电感L和电容C，该电感L和电容C又取决于感应元件158、电容器156以及另外的感受器器件110。也就是说，可以认为谐振频率响应于从感应元件传递到感受器器件的能量而变化。因此，电路150的谐振频率f0可以因实施方式而变化。例如，频率可以在0.1MHz到4MHz的范围内，或者在0.5MHz到2MHz的范围内，或者在0.3MHz到1.2MHz的范围内。在其它示例中，谐振频率可以在不同于上述的范围内。通常，谐振频率将取决于电路(包括感受器器件110)的特性，例如所用部件的电和/或物理特性。
还应当理解，谐振电路150的属性可以基于给定的感受器器件110的其他因素来选择。例如，为了改进从感应元件158到感受器器件110的能量传递，基于感受器器件110的材料属性选择皮肤深度(即，从感受器器件110的表面起的深度，在该深度内电流密度下降了l/e的因子，这至少是频率的函数)可能很有用。对于感受器器件110的不同材料，皮肤深度不同，并且随着驱动频率的增加而减小。另一方面，例如，为了减小提供给谐振电路150和/或驱动元件102的电力在电子器件内作为热量损失的比例，具有以相对较低频率驱动自身的电路可以是有益的。由于在该示例中驱动频率等于谐振频率，因此这里关于驱动频率的考虑是关于获得适当的谐振频率，例如通过设计感受器器件110和/或使用具有特定电容的电容器156和具有特定电感的感应元件158。在一些示例中，因此可以适当地和/或期望地选择这些因素之间的折衷。
图2的谐振电路150具有谐振频率f0，在该谐振频率下电流I最小，动态电阻最大。谐振电路150以该谐振频率驱动自身，因此由电感器158生成的振荡磁场最大，并且感应元件158对感受器器件110的感应加热最大。
在一些示例中，谐振电路150对感受器器件110的感应加热可以通过控制提供给谐振电路150的供应电压来控制，供应电压进而可以控制在谐振电路150中流动的电流，并因此可以控制由谐振电路150传递到感受器器件110的能量，并且因此控制感受器器件110被加热的程度。在其它示例中，应当理解，例如，可以根据是否要将感受器器件110加热到更大或更小的程度，通过改变到感应元件158的电压供应(例如，通过改变供应电压的幅度或通过改变脉冲宽度调制电压信号的占空比)来监测并控制感受器器件110的温度。
如上所述，谐振电路150的电感L由感应元件158提供，该感应元件158被布置以用于对感受器器件110进行感应加热。谐振电路150的电感L的至少一部分由感受器器件110的磁导率引起。并且因此，谐振电路150的电感L和谐振频率f0可根据所使用的特定感受器及该特定感受器相对于感应元件158的位置，该位置可不时地改变。此外，感受器器件110的磁导率可随感受器110的温度变化而变化。
图3示出了谐振电路250的第二示例。第二谐振电路250包括许多与谐振电路150相同的部件，并且每个谐振电路150 250中的相似的部件设置有相同的附图标记，并且将不再详细描述。
第二电路250与第一电路150的不同之处在于，第二电路250不包括二极管d1、d2，经由该二极管d1、d2，每个晶体管M1、M2的栅极端子G1、栅极端子G2分别连接到另一个晶体管M1、M2的漏极端子D1、D2。代替包括在第一电路150中的二极管d1、d2，第二电路250包括第三MOSFET M3和第四MOSFET M4。
在第二电路250中，第一MOSFET M1的栅极G1经由第三MOSFET M3连接到第二MOSFET M2的漏极D2。第二MOSFET M2的栅极G2类似地经由第四MOSFET M4连接到第一MOSFET M1的漏极D1。控制电压V2从点165供应到第三MOSFET M3和第四MOSFET M4的栅极端子G3、G4。在示例中，例如图3所示的示例，第三MOSFET M3和第四MOSFET M4的栅极端子G3、G4经由电导体(例如电轨道)与彼此连接，并且电压V2供应至电导体上的一点。应当理解，第三MOSFET M3和第四MOSFET M4中的每个具有栅极阈值电压，使得当大于阈值电压的电压施加到该第三MOSFET M3和第四MOSFET M4的栅极端子G3、G4时，相应的MOSFET M3、M4“导通”，使得电流可以从该MOSFET M3、M4的漏极端子流到该MOSFET M3、M4的源极端子。在示例中，电压V2大于第三MOSFET M3和第四MOSFET M4的阈值电压，使得施加的控制电压V2使第三MOSFET M3和第四MOSFET M4变为导通状态。在示例中，第三MOSFET M3的阈值电压等于第四MOSFET M4的阈值电压。在一些示例中，第二电路250可以包括一个或多个下拉电阻器(图3中未示出)，该下拉电阻器在第一MOSFET M1和第二MOSFET M2的栅极G1、栅极G2与地之间连接。
第二电路250作为自振荡电路操作，该自振荡电路使得变化的电流以参考图2的第一示例电路150描述的方式流过感应元件158。由于使用MOSFET M3、M4而不是二极管d1、d2，第二电路250的行为与第一示例电路150的行为的差异将从以下描述中变得显而易见。
现在将描述导致流过感应元件158的电流变化的第二电路250的切换过程。
当电压V2施加到第三MOSFET M3和第四MOSFET M4的栅极G3、G4时，第三和第四MOSFET导通。提供电压V1，此时，第一MOSFET M1、第二MOSFET M2、第三MOSFET M3和第四MOSFET M4中的每个都处于导通状态。此时，节点A和节点B处的电压开始下降。电路250中可能存在某些不平衡，例如MOSFET M1、MOSFET M2、MOSFET M3和MOSFET M4之间的电阻差异，或者电路中存在的电感器的值的属性。这些不平衡作用使得节点A以及B处中的一个的电压开始比节点A、节点B处中的另一个的电压下降得更快。与电压下降最快的节点A、节点B相对应的MOSFET M1、MOSFET M2将保持导通状态。与节点A、节点B中的另一个相对应的MOSFETM1、MOSFET M2中的另一个切换到关断状态。下面描述一情形，其中，节点A处的电压开始振荡，并且节点B处的电压保持为零。然而，等效地，者可以是节点B处的电压开始振荡，并且节点A处的电压保持为零伏的情况。
当节点A处的电压升高时，第一MOSFET M1的漏极端子D1处的电压也升高，这是因为第一MOSFET M1的漏极端子D1经由导线连接至节点A。同时，节点B处的电压保持较低，并且第二MOSFET M2的漏极端子D2处的电压对应地较低(在该示例中，第二MOSFET M2的漏极端子D2通过导线直接连接到节点B)。
随着第一MOSFET M1的节点A和漏极D1处的电压升高，第二MOSFET M2的栅极G2处的电压升高。这是由于漏极D1经由第四MOSFET M4连接到第二MOSFET M2的栅极G2，并且第四MOSFET M4由于施加到该第四MOSFET M4的栅极端子G4的电压V2而“导通”。
随着第一MOSFET M1的漏极D1处的电压升高，第二MOSFET M2的栅极G2处的电压继续升高，直到该栅极G2达到最大电压值Vmax。在第二MOSFET M2的栅极G2处达到的最大电压值Vmax取决于控制电压V2和第四MOSFET M4的栅极源极电压(VgsM4)。最大值Vmax可表示为Vmax＝V2-VgsM4。
在以电路250的谐振频率振荡半周之后，第一MOSFET M1的漏极D1处的电压开始降低。第一MOSFET M1的漏极D1处的电压降低，直到达到0V。此时，第一MOSFET M1从“关断”转为“导通”，并且第二MOSFET M2从“导通”转为“关断”。
然后，除了节点A保持在零伏而节点B自由振荡，电路以如上所述的类似方式继续振荡。也就是说，第二MOSFET M2的漏极D2和节点B处的电压随后开始升高，而第一MOSFETM1的漏极D1和节点A处的电压保持为零。
当节点B和第二MOSFET M2的漏极D2处的电压升高时，由于漏极D2经由第三MOSFETM3连接到第一MOSFET M1的栅极G1，并且第三MOSFET M3由于电压V2施加到该第三MOSFETM3栅极端子G3而“导通”，所以第一MOSFET M1的栅极G1处的电压升高。
随着第二MOSFET M2的漏极D2处的电压升高，第一MOSFET M1的栅极G1处的电压继续升高，直到该栅极G1达到最大电压值Vmax。在栅极G1处达到的最大电压值Vmax取决于控制电压V2和第三MOSFET M3的栅极源极电压(VgsM3)。最大值Vmax可表示为Vmax＝V2-VgsM3。在该示例中，第三MOSFET M3的栅极源极电压与第四MOSFET M4的栅极源极电压彼此相等，即VgsM3＝VgsM4。
在以第二电路250的谐振频率振荡半周之后，第二MOSFET M2的漏极D2处的电压开始降低。第二MOSFET M2的漏极D2处的电压降低，直到达到0V。此时，第二MOSFET M2从“关断”转为“导通”，并且第一MOSFET M1从“导通”转为“关断”。
以参考第一示例电路150所描述的方式，当第二MOSFET M2处于导通状态，并且第一MOSFET Ml处于关断状态时，电流从电源V1通过第一扼流圈161和感应元件158被汲取。当第一MOSFET M1处于导通状态，并且第二MOSFET M2处于关断状态时，电流从电源V1通过第二扼流圈162和感应元件158被汲取。因此，第二示例电路250以与图2的第一示例电路150相同的方式振荡，并且电流的方向随着电路250的每个切换操作反转。
在一些示例中，使用第三MOSFET M3和第四MOSFET M4可以是有利的，因为该第三MOSFET M3和第四MOSFET M4可以允许更低的能量损失。也就是说，第一示例电路150可能由于通过上拉电阻器163、上拉电阻器164到地151的一些电流汲取而导致电阻损耗。例如，当第一MOSFET M1处于导通状态时，第二二极管d2正向偏置，因此小电流可能通过第二上拉电阻器164被汲取，从而导致电阻损耗。类似地，当第二MOSFET M2处于导通状态时，由于流过第一上拉电阻器163汲取的电流而可能存在电阻损耗。示例中的第二示例电路可以省略电阻器163、电阻器164。第二示例电路250可以通过用第三MOSFET M3和第四MOSFET M4代替上拉电阻器163、上拉电阻器164和二极管d1、二极管d2来减小这种损耗。例如，在第二示例电路250中，当第一MOSFET M1处于关断状态时，通过第三MOSFET M3汲取的电流可以基本为零。类似地，在第二示例电路250中，当第二MOSFET M2处于关断状态时，通过第四MOSFET M4汲取的电流可以基本为零。因此，可通过使用第二电路250中所示的布置来降低电阻损耗。此外，对第一MOSFET M1和第二MOSFET M2的栅极G1、栅极G2进行充电和放电可能需要能量。第二电路250可以提供从节点A和节点B有效提供的该能量。
上面已经描述了的示例电路包括两个扼流圈电感器161、扼流圈电感器162。在另一示例中，示例性感应加热电路可仅包括一个扼流圈电感器。在这种示例电路中，电感器线圈158可以是“中心抽头”。
图4示出了第三示例电路350，该第三示例电路350是第一示例电路150的变型，并且在该第三示例电路350中线圈158是中心抽头线圈，并且单个扼流圈电感器461替代第一扼流圈电感器161和第二扼流圈电感器162。为了清楚的目的，从图4中省略了感受器110。同样，与图2所示的电路150中的部件相同的部件在图4中被赋予与在图1中相同的附图标记。
在第三电路350中，与第一示例电路150中的第一点159和第二点160处相反，单个点459处的电压V1经由扼流圈电感器461施加到电感器线圈158的中心。不是像在第一示例电路150和第二示例电路250中那样，随着电路中的电流由于电路的谐振振荡而改变方向，电流通过第一扼流圈161和第二扼流圈162被交替地汲取，而是随着电路350中的电流振荡由于MOSFET M1、MOSFET M2的切换操作而改变方向，电流通过单个扼流圈电感器461被汲取，并且电流通过电感器158的第一部分158a和通过电感器158的第二部分158b被交替地汲取。第三电路350在其它方面以与第一电路150等效的方式操作。
第四示例电路在图5中示出。同样，与图2所示的电路150中的部件相同的部件在图4中被赋予与在图1中相同的附图标记。第四电路450与第三电路350的不同之处在于，第四电路450不包括第三电路350的单个电容器156，而是设置有第一电容器156a和第二电容器156b。与第三电路350类似，第四电路450包括中心抽头布置，该中心抽头布置具有包括第一部分158a和第二部分158b的电感器。电压V1经由扼流圈电感器461施加到电感器线圈158的中心(如图4的布置中)，并且，此外，电感器线圈158的中心电连接到第一电容器156a与第二电容器156b之间的点。因此，设置了两个相邻的电路回路，一个包括第一电感器部分158a和第一电容器156a，另一个包括第二电感器部分158b和第二电容器156b。第四电路450在其它方面以与第三电路350等效的方式操作。
参考图4和图5描述的中心抽头布置可以等效地应用于以参考图3所描述的方式使用第三和第四MOSFET而不是二极管的布置中。因为组装电路所需的零件数量可以减少，所以使用中心抽头布置可以是有利的。例如，扼流圈电感器的数量可以从两个减少到一个。
在本文描述的示例中，感受器器件110包含在消耗品中，因此该感受器器件110可更换。例如，感受器器件110可以是一次性的，并且例如与气溶胶生成材料116集成，以使该感受器器件110被布置以加热。随着感受器器件110被替换或当感受器器件110被替换时，谐振电路150允许以谐振频率驱动电路，自动考虑不同感受器器件110之间的结构和/或材料类型的差异，和/或感受器器件110相对于感应元件158的布置的差异。此外，谐振电路被配置为在谐振时驱动自身，而与特定感应元件158或者实际上所使用的谐振电路150的任何其他部件无关。这对于在感受器器件110方面和电路150的其他部件方面适应制造中的变化尤其有用。例如，谐振电路150允许电路保持自身以谐振频率驱动，而不考虑使用具有不同感应值的不同感应元件158，和/或感应元件158相对于感受器器件110的布置差异。即使在装置的寿命期间替换了部件，但电路150也能够在谐振状态下驱动自身。
在一些示例中，气溶胶生成装置100被配置为可与多个不同类型的消耗品一起使用，每个消耗品包括与其他消耗品不同类型的感受器器件。
不同的感受器器件例如可以由不同的材料形成，或者为不同的形状或不同的尺寸、或者不同材料或形状或尺寸的不同组合。
在使用中，电路150的谐振频率取决于耦合(例如插入)到装置100中的任何类型的消耗品的具体感受器器件。然而，由于电路150的自振荡布置，通过谐振电路的感应元件158的交变频率被配置为自我调节，以匹配由不同的感受器/消耗品与感应元件的耦合引起的谐振频率的变化。因此，该电路被配置为当该消耗品耦合到装置100时，以电路150的谐振频率加热给定的感受器器件，而与感受器器件或消耗品的属性无关。
在一些示例中，气溶胶生成装置100被配置为容纳具有第一感受器器件的第一消耗品，并且该装置还被配置为容纳具有与第一感受器器件不同的第二感受器器件的第二消耗品。
例如，装置100可被配置为容纳包括特定尺寸的铝感受器的第一消耗品，并且还可被配置为容纳包括钢感受器的第二消耗品，该钢感受器可与铝感受器的形状和/或尺寸不同。
当第一消耗品耦合到该装置时，电路150中的变化电流保持在谐振电路150的第一谐振频率，并且当第二消耗品耦合到装置100时，电路150中的变化电流保持在谐振电路的第二谐振频率。
示例中的气溶胶生成装置100包括用于容纳消耗品的容纳部。容纳部可配置为容纳多种类型的消耗品(例如第一消耗品或第二消耗品)。图1示出了容纳消耗品120的气溶胶生成装置100，该消耗品120被示意性地示出为被容纳在气溶胶生成装置100的容纳部130中。容纳部130可以是装置主体112中的空腔或腔室。当消耗品120在容纳部130中时，消耗品120的感受器器件110被布置在感应元件158附近，以用于通过该感应元件158进行感应耦合和加热。
装置100可配置为容纳多个不同形状的不同消耗品。
在示例中，如上所述，感应元件158是导电线圈。在这种示例中，消耗品的感受器器件的至少一部分可被配置为容纳在线圈内。这可在感受器器件与感应元件之间提供有效的感应耦合，并因此提供感受器器件的有效加热。
现在将根据示例描述包括谐振电路150的气溶胶生成装置100的操作。在装置100接通之前，装置100可以处于“关断”状态(即谐振电路150中没有电流流动)。例如，由用户接通装置100，将装置150切换到“导通”状态。在接通装置100时，谐振电路150开始从电源104汲取电流，通过感应元件158的电流以谐振频率f0变化。装置100可以保持在接通状态，直到控制器106接收到进一步的输入，例如直到用户不再按压电源按钮(未显示)或烟团检测器(未显示)不再激活、或直到经过最大加热持续时间。以谐振频率f0驱动谐振电路150，使交流电流I在谐振电路150和感应元件158中流动，从而使感受器器件110感应地加热。当感受器器件110被感应加热时，其温度(以及因此气溶胶生成材料116的温度)升高。在该示例中，感受器器件110(以及气溶胶生成材料116)被加热以使其达到稳定温度TMAX。温度TMAX可以是基本上等于或高于由气溶胶生成材料116生成大量气溶胶的温度。例如，温度TMAX可以在大约200℃与大约300℃之间(尽管当然，可以是不同的温度，这取决于材料116、感受器器件110、整个装置100的布置和/或其他要求和/或条件)。因此，装置100处于“加热”状态或模式，其中，气溶胶生成材料116达到基本上产生气溶胶或产生大量气溶胶的温度。应该理解，在大多数情况下，而不是所有情况下，感受器器件110的温度改变，谐振电路150的谐振频率f0也是改变。这是因为感受器器件110的磁导率是温度的函数，并且如上所述，感受器器件110的磁导率影响感应元件158与感受器器件110之间的耦合，并从而影响谐振电路150的谐振频率f0。
本公开主要描述LC并行电路布置。如上所述，对于谐振的LC并联电路，阻抗最大，电流最小。注意，最小电流通常是指在并联LC回路外部观测到的电流(例如在扼流圈161的左侧或扼流圈162的右侧)。相反，在串联LC电路中，电流最大，一般来说，需要插入电阻器以将电流限制在安全值，否则会损坏电路内的某些电气元件。因为能量会通过电阻器损耗，所以这通常会降低电路的效率。在谐振状态下工作的并联电路不需要这种限制。
在一些示例中，感受器器件110包括铝或由铝组成。铝是有色金属材料的一个示例，因此具有接近一的相对磁导率。这意味着铝对外加磁场的磁化程度通常较低。因此，通常认为难以对铝进行感应加热，尤其是在低电压下(如气溶胶供应系统中使用的电压)。通常，还发现，以谐振频率驱动电路是有利的，因为这提供了感应元件158与感受器器件110之间的最佳耦合。对于铝，观测到，与谐振频率的微小偏差使感受器器件110与感应元件158之间的感应耦合的显著降低，并且因此加热效率显著降低(在某些情况下，达到观测到不再加热的程度)。如上所述，随着感受器器件110的温度改变，电路150的谐振频率也改变。因此，在感受器器件110包括例如铝的有色金属感受器或由例如铝的有色金属感受器组成的情况下，本公开的谐振电路150的优点在于电路总是以谐振频率驱动(独立于任何外部控制机构)。这意味着在铝得到有效加热的任何时候都能够实现最大的感应耦合，并从而实现最大的加热效率。已经发现，包括铝感受器的消耗品在消耗品包括形成闭合电路和/或厚度小于50微米的铝包层时，可以有效地加热。
在感受器器件110形成消耗品的一部分的示例中，消耗品可以采用PCT/EP2016/070178中描述的形式，其全部内容通过引用并入本文。
上面的示例应被理解为本发明的说明性示例。应当理解，关于任何一个示例所描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他示例的一个或多个特征组合使用，或者与任何其他示例的任何组合使用。此外，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以采用上文未描述的等效物和修改。

Claims (36)

1.一种用于气溶胶生成系统的谐振电路，所述谐振电路包括：
感应元件，用于感应地加热感受器器件，以加热气溶胶生成材料，从而生成气溶胶；以及
切换器件，所述切换器件在使用时在第一状态与第二状态之间交替，以使得变化的电流能够从DC电压源生成并且流过所述感应元件，从而引起所述感受器器件的感应加热；其中，
所述切换器件被配置为响应于所述谐振电路内的以所述谐振电路的谐振频率运行的电压振荡而在所述第一状态与所述第二状态之间交替，由此所述变化的电流保持在谐振电路的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述谐振电路是包括所述感应元件和电容元件的LC电路。
3.根据权利要求2所述的谐振电路，其中，所述感应元件和所述电容元件并联布置，并且所述电压振荡是跨所述感应元件和所述电容元件的电压振荡。
4.根据前述权利要求中任一项所述的谐振电路，其中，所述切换器件包括第一晶体管和第二晶体管，并且其中，当所述切换器件处于所述第一状态时，所述第一晶体管关断并且所述第二晶体管导通；并且当所述切换器件处于所述第二状态时，所述第一晶体管导通并且所述第二晶体管关断。
5.根据权利要求4所述的谐振电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的每个包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子用于导通和关断所述晶体管，并且其中，所述切换器件被配置为使得当所述第二晶体管的所述第二端子处的电压等于或低于所述第一晶体管的切换阈值电压时，所述第一晶体管适于从导通切换到关断。
6.根据权利要求4或5所述的谐振电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的每个包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子用于导通和关断所述晶体管，并且其中，所述切换器件被配置为使得当所述第一晶体管的所述第二端子处的电压等于或低于所述第二晶体管的切换阈值电压时，所述第二晶体管适于从导通切换到关断。
7.根据权利要求5或6所述的谐振电路，其中，所述谐振电路还包括第一二极管和第二二极管，并且其中，所述第一晶体管的所述第一端子经由所述第一二极管连接到所述第二晶体管的所述第二端子，并且所述第二晶体管的所述第一端子经由所述第二二极管连接到所述第一晶体管的所述第二端子，由此，当所述第二晶体管导通时所述第一晶体管的所述第一端子被钳位在低电压，并且当所述第一晶体管导通时所述第二晶体管的所述第一端子被钳位在低电压。
8.根据权利要求7所述的谐振电路，其中，所述第一二极管和/或所述第二二极管是肖特基二极管。
9.根据权利要求7或8所述的谐振电路，其中，所述切换器件被配置为使得当所述第二晶体管的所述第二端子处的电压等于或低于所述第一晶体管的切换阈值电压加上所述第一二极管的偏置电压时，所述第一晶体管适于从导通切换到关断。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的谐振电路，其中，所述切换器件被配置为使得当所述第一晶体管的所述第二端子处的电压等于或低于所述第二晶体管的切换阈值电压加上所述第二二极管的偏置电压时，所述第二晶体管适于从导通切换到关断。
11.根据权利要求4所述的谐振电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的每个包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子用于导通和关断所述晶体管，并且其中，所述电路还包括第三晶体管和第四晶体管，并且其中，所述第一晶体管的所述第一端子经由所述第三晶体管连接到所述第二晶体管的所述第二端子，并且所述第二晶体管的所述第一端子经由所述第四晶体管连接到所述第一晶体管的所述第二端子。
12.根据权利要求11所述的谐振电路，其中，所述第三晶体管和所述第四晶体管中的每个具有用于导通和关断所述晶体管的所述第一端子，并且其中，所述第三晶体管和所述第四晶体管中的每个被配置为当大于或等于阈值电压的电压施加到所述第三晶体管和所述第四晶体管中的每个的相应第一端子时切换为导通，并且所述第三晶体管和所述第四晶体管能够是场效应晶体管。
13.根据权利要求12所述的谐振电路，其中，所述谐振电路被配置为通过向所述第三晶体管和所述第四晶体管两者的所述第一端子施加大于或等于所述阈值电压的电压而被激活，从而使所述第三晶体管和所述第四晶体管导通。
14.根据前述权利要求中任一项所述的谐振电路，其中，所述谐振电路不包括被配置为致动所述切换器件的控制器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的谐振电路，其中，所述谐振电路的所述谐振频率响应于从所述感应元件传递到所述感受器器件的能量而改变。
16.根据权利要求4至15中任一项所述的谐振电路，包括晶体管控制电压，以用于向所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一端子供应控制电压。
17.根据权利要求16所述的谐振电路，包括第一上拉电阻器和第二上拉电阻器，所述第一上拉电阻器串联连接在所述第一晶体管的所述第一端子与所述晶体管控制电压之间，所述第二上拉电阻器串联连接在所述第二晶体管的所述第一端子与所述晶体管控制电压之间。
18.根据权利要求17所述的谐振电路，当引用权利要求11至13中的任一项时，其中，所述第三晶体管连接在控制电压与所述第一晶体管的所述第一端子之间，并且所述第四晶体管连接在所述控制电压与所述第二晶体管之间。
19.根据权利要求4至18中任一项所述的谐振电路，其中，所述第一晶体管和/或所述第二晶体管是场效应晶体管。
20.根据前述权利要求中任一项所述的谐振电路，其中，所述DC电压源的第一端子连接到所述谐振电路中的第一点和第二点，并且其中，所述第一点和所述第二点电气地位于所述感应元件的任一侧。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的谐振电路，其中，所述DC电压源的第一端子连接到所述谐振电路中的第一点，并且其中，所述第一点电连接到所述感应元件的中心点，使得从所述第一点流动的电流能够沿第一方向流过所述感应元件的第一部分并且沿第二方向流过所述感应元件的第二部分。
22.根据前述权利要求中任一项所述的谐振电路，包括至少一个扼流圈电感器，所述扼流圈电感器定位在所述DC电压源与所述感应元件之间。
23.根据权利要求22所述的谐振电路，当引用权利要求20时，所述谐振电路包括第一扼流圈电感器和第二扼流圈电感器，其中，所述第一扼流圈电感器串联连接在第一点与所述感应元件之间，并且所述第二扼流圈串联连接在第二点与所述感应元件之间。
24.根据权利要求22所述的谐振电路，当引用权利要求21时，所述谐振电路包括第一扼流圈电感器，其中，所述第一扼流圈电感器串联连接在所述谐振电路的第一点与所述感应元件的中心点之间。
25.一种气溶胶生成装置，包括根据权利要求1至24中任一项所述的谐振电路。
26.根据权利要求25所述的气溶胶生成装置，其中，所述气溶胶生成装置被配置为容纳具有第一感受器器件的第一消耗品部件，并且其中，所述气溶胶生成装置被配置为容纳具有第二感受器器件的第二消耗品部件，并且其中，当所述第一消耗品部件耦合到所述装置时，变化的电流保持在所述谐振电路的第一谐振频率，并且当所述第二消耗品部件耦合到所述装置时，所述变化的电流保持在所述谐振电路的第二谐振频率。
27.根据权利要求26所述的气溶胶生成装置，其中，所述气溶胶生成装置包括容纳部，所述容纳部被配置为容纳所述第一消耗品部件以及所述第二消耗品部件中的任一个，使得所述第一感受器器件或所述第二感受器器件设置在所述感应元件附近。
28.根据权利要求27所述的气溶胶生成装置，其中，所述感应元件是导电线圈，并且其中，所述装置被配置为将所述第一感受器器件或所述第二感受器器件的至少一部分容纳在所述线圈内。
29.一种系统，包括根据权利要求25至28中任一项所述的气溶胶生成装置、以及感受器器件。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述感受器器件由铝形成。
31.根据权利要求29或30所述的系统，其中，所述感受器器件被布置在消耗品中，所述消耗品包括所述感受器器件和气溶胶生成材料。
32.一种零件的套件，包括第一消耗品部件和第二消耗品部件，所述第一消耗品部件包括第一气溶胶生成材料和第一感受器器件，所述第二消耗品部件包括第二气溶胶生成材料和第二感受器，所述第一消耗品部件和所述第二消耗品部件被配置为与权利要求25至28中任一项所述的气溶胶生成装置一起使用。
33.根据权利要求32所述的零件的套件，其中，与所述第二消耗品部件相比，所述第一消耗品部件具有不同的形状。
34.根据权利要求32或33所述的零件的套件，其中，与所述第二消耗品部件相比，所述第一感受器器件具有不同的形状或者由不同的材料形成。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的零件的套件，其中，所述第一消耗品部件和所述第二消耗品部件选自包括以下项的组：棒、盒、雾化烟弹和平板。
36.根据权利要求32至35中任一项所述的零件的套件，其中，所述第一感受器器件或所述第二感受器器件由铝形成。
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