CN113950263B - 用于气溶胶生成装置的设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于不可燃气溶胶生成装置的设备，该设备包括：谐振电路(51)，包括一个或多个感应元件(43)，用于感应加热感受器布置(16)以加热气溶胶生成材料，从而生成气溶胶，其中感应元件安装在基底(53)的第一外表面(54)上；切换布置(52)，用于使得交流电能够从电压源(11)生成并流过所述感应元件中的一个或多个，以导致感受器布置的感应加热，其中切换布置包括安装到基底的第二外表面(55)的多个晶体管；以及散热器(61)，其中谐振电路的感应元件和切换布置的晶体管经由连接件(62，63)热连接到散热器。

Description

用于气溶胶生成装置的设备
技术领域
本说明书涉及一种用于气溶胶生成装置的设备。
背景技术
吸烟制品，例如香烟、雪茄等，在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来提供这些制品的替代品。例如，烟草加热装置通过加热但不燃烧气溶胶生成基底(例如烟草)来加热该基底以形成气溶胶。
发明内容
在第一方面中，本说明书描述了一种用于气溶胶生成装置的设备，包括：谐振电路(例如LC谐振电路)，包括一个或多个感应元件(例如，一个或多个感应线圈)，用于感应加热感受器布置以加热气溶胶生成材料，从而生成气溶胶，其中感应元件安装在基底的第一外表面上；切换布置(例如桥接电路)，用于使得交流电能够从电压源(例如DC电压源)生成并且流过所述感应元件中的一个或多个以导致感受器布置的感应加热，其中切换布置包括安装到基底的第二外表面的多个晶体管；以及散热器，其中，谐振电路的感应元件和切换布置的晶体管热连接到散热器。
切换布置的晶体管可以使用一个或多个扁平无引线封装件(flat no-leadpackage)(例如双扁平无引线封装件，四扁平无引线封装件或类似技术)来实现。
散热器可以至少部分地形成在基底的第一外表面上。替代地或附加地，散热器至少部分地形成在基底的第二外表面上。
散热器可以是铜储热器。
散热器可以是接地平面。
基底可以是印刷电路板，例如多层印刷电路板。散热器可以例如至少部分地形成在多层印刷电路板的内层上。
基底的第一外表面可以是多层印刷电路板的顶层，并且基底的第二外表面可以是多层印刷电路板的底层。
谐振电路还可以包括电容器。
切换布置可以配置成提供用于向谐振电路施加脉冲的脉冲生成电路，其中，所施加的脉冲引起脉冲响应。
在第二方面中，本说明书描述了一种不可燃气溶胶生成装置，其包括如上文参考第一方面描述的设备。所述设备可以包括烟草加热系统。气溶胶生成装置可以配置成接收包括气溶胶生成材料的可移除制品。气溶胶生成材料可以例如包括气溶胶生成基底和气溶胶形成材料。可移除制品可以包括所述感受器布置。
在第三方面中，本说明书描述了一种包括用于不可燃气溶胶生成系统的制品的成套零件，其中，不可燃气溶胶生成系统包括具有上述第一方面的任何特征的设备或具有上述第二方面的任何特征的气溶胶生成装置。该制品可以例如是包括气溶胶生成材料的可移除制品。
附图说明
现在将参考以下示意图仅通过实例的方式描述实例实施方式，在附图中：
图1是根据实例实施方式的系统的框图；
图2示出了根据实例实施方式的不可燃气溶胶供应装置；
图3是根据实例实施方式的不可燃气溶胶供应装置的视图；
图4是根据实例实施方式的用于与不可燃气溶胶供应装置一起使用的制品的视图；
图5是根据实例实施方式的电路的框图；
图6至图15是根据实例实施方式的系统的框图；
图16是示出了根据实例实施方式的算法的流程图；
图17和图18是展示了实例实施方式的实例使用的曲线图；
图19是示出了根据实例实施方式的算法的流程图；
图20是根据实例实施方式的电路切换布置的框图；
图21是根据实例实施方式的电路切换布置的框图；以及
图22和图23是示出了根据实例实施方式的算法的流程图。
具体实施方式
如本文使用的，术语“输送系统”旨在涵盖将物质输送到用户的系统，并且包括：
可燃气溶胶供应系统，例如香烟，小雪茄，雪茄，以及用于烟斗或用于自己卷制或用于自己制作的香烟(无论是基于烟草，烟草衍生物，膨胀烟草，再造烟草，烟草替代品或其他可抽吸材料)的烟草；
不可燃气溶胶供应系统，其从可气溶胶化材料中释放化合物而不燃烧可气溶胶化材料，例如电子香烟，烟草加热产品，以及使用可气溶胶化材料的组合生成气溶胶的混合系统；
包括可气溶胶化材料并配置成用在这些不可燃气溶胶供应系统中的一个中的制品；以及
不含气溶胶的输送系统，例如锭剂，口香糖，贴片，包括可吸入粉末的制品，以及无烟烟草产品，例如湿鼻烟和鼻烟，其将材料输送到用户而不形成气溶胶，其中，该材料可以包含或可以不包含尼古丁。
根据本公开，“可燃”气溶胶供应系统是其中气溶胶供应系统(或其部件)的组成可气溶胶化材料燃烧或点燃以便促进输送到用户的气溶胶供应系统。
根据本公开，“不可燃”气溶胶供应系统是其中气溶胶供应系统(或其部件)的组成可气溶胶化材料不燃烧或点燃以便促进输送到用户的气溶胶供应系统。在本文所述的实施方式中，输送系统是不可燃气溶胶供应系统，例如，动力不可燃气溶胶供应系统。
在一个实施方式中，不可燃气溶胶供应系统是电子香烟，也称为蒸汽烟装置或电子尼古丁输送系统(END)，但是应注意，可气溶胶化材料中尼古丁的存在不是必需的。
在一个实施方式中，不可燃气溶胶供应系统是烟草加热系统，也称为加热不燃烧系统。
在一个实施方式中，不可燃气溶胶供应系统是使用可气溶胶化材料的组合来生成气溶胶的混合系统，其中该可气溶胶化材料中的一种或多种可以被加热。每一种可气溶胶化材料可以是例如固体，液体或凝胶形式，并且可以含有或可以不含有尼古丁。在一个实施方式中，混合系统包括液体或凝胶可气溶胶化材料和固体可气溶胶化材料。固体可气溶胶化材料可以包括例如烟草或非烟草产品。
通常，不可燃气溶胶供应系统可以包括不可燃气溶胶供应装置和与不可燃气溶胶供应系统一起使用的制品。然而，可以设想，本身包括用于给气溶胶生成部件提供动力的装置的制品本身可以形成不可燃气溶胶供应系统。
在一个实施方式中，不可燃气溶胶供应装置可以包括电源和控制器。该电源可以是电力电源或放热电源。在一个实施方式中，放热电源包括碳基体，其可以通电以便以热量的形式将能量分配到放热电源附近的可气溶胶化材料或传热材料。在一个实施方式中，诸如放热电源的电源设置在制品中以便形成不可燃气溶胶供应装置。
在一个实施方式中，用于与不可燃气溶胶供应装置一起使用的制品可以包括可气溶胶化材料，气溶胶生成部件，气溶胶生成区域，烟嘴，和/或用于接收可气溶胶化材料的区域。
在一个实施方式中，气溶胶生成部件是加热器，该加热器能够与可气溶胶化材料相互作用，以便从可气溶胶化材料释放一种或多种挥发物，从而形成气溶胶。在一个实施方式中，气溶胶生成部件能够在不加热的情况下从可气溶胶化材料生成气溶胶。例如，气溶胶生成部件能够在不向可气溶胶化材料施加热量的情况下例如经由振动，机械，加压或静电方式中的一种或多种从可气溶胶化材料生成气溶胶。
在一个实施方式中，可气溶胶化材料可以包括活性材料，气溶胶形成材料和可选地一种或多种功能材料。该活性材料可以包括尼古丁(可选地包含在烟草或烟草衍生物中)或者一种或多种其他非嗅觉生理活性材料。非嗅觉生理活性材料是包含在可气溶胶化材料中以便实现除了嗅觉之外的生理反应的材料。
气溶胶形成材料可以包括甘油，丙三醇，丙二醇，二甘醇，三甘醇，四甘醇，1,3-丁二醇，赤藓醇，内消旋赤藓醇，香草酸乙酯，月桂酸乙酯，辛二酸二乙酯，柠檬酸三乙酯，三醋精，二醋精混合物，苯甲酸苄酯，乙酸苄基苯基酯，三丁酸甘油酯，乙酸月桂酯，月桂酸，肉豆蔻酸和碳酸丙烯酯中的一种或多种。
该一种或多种功能材料可以包括调味剂，载体，pH调节剂，稳定剂和/或抗氧化剂中的一种或多种。
在一个实施方式中，用于与不可燃气溶胶供应装置一起使用的制品可以包括可气溶胶化材料或用于接收可气溶胶化材料的区域。在一个实施方式中，用于与不可燃气溶胶供应装置一起使用的制品可以包括烟嘴。用于接收可气溶胶化材料的区域可以是用于储存可气溶胶化材料的储存区域。例如，该储存区域可以是储存器。在一个实施方式中，用于接收可气溶胶化材料的区域可以与气溶胶生成区域分开或组合。
可气溶胶化材料，本文也可以称为气溶胶生成材料，是例如当以任何其他方式加热，辐射或激励时能够生成气溶胶的材料。可气溶胶化材料可以是例如固体，液体或凝胶的形式，其可以含有或可以不含有尼古丁和/或香料。在一些实施方式中，可气溶胶化材料可以包括“无定形固体”，其可以替代地被称为“整体固体”(即非纤维的)。在一些实施方式中，无定形固体可以是干燥的凝胶。无定形固体是可以在内部保留一些流体(例如液体)的固体材料。
可气溶胶化材料可以存在于基底上。该基底例如可以是或包括纸，卡片，纸板，硬纸板，再造可气溶胶化材料，塑料材料，陶瓷材料，复合材料，玻璃，金属或金属合金。
图1是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记10指示。系统10包括直流(DC)电压源11形式的电源，切换布置13，谐振电路14，感受器布置16，以及控制电路18。切换布置13和谐振电路14可以在感应加热布置12中耦合在一起。
谐振电路14可以包括电容器和一个或多个感应元件，该一个或多个感应元件用于感应加热感受器布置16以加热气溶胶生成材料。从而，加热气溶胶生成材料可以生成气溶胶。
切换布置13可以使得能够从直流电压源11生成交流电。该交流电可以流过该一个或多个感应元件，并且可以导致感受器布置的加热。切换布置可以包括多个晶体管。实例DC-AC转换器包括H桥或逆变器电路，其实例在下面讨论。应注意，提供从其生成伪AC信号的DC电压源11不是必要特征；例如，可以提供可控AC电源或AC-AC转换器。因此，可提供AC输入(例如来自主电源或逆变器)。
在图5至图14中更详细地讨论切换布置13和谐振电路14的实例布置。
图2和图3示出了根据实例实施方式的不可燃气溶胶供应装置，其总体上由附图标记20指示。图2是具有外罩的气溶胶供应装置20A的透视图。气溶胶供应装置20A可以包括可替换制品21，该制品可以插入在气溶胶供应装置20A中以使得能够加热包含在制品21内(或设置在别处)的感受器。气溶胶供应装置20A还可以包括启动开关22，该启动开关可以用于接通或断开气溶胶供应装置20A。图3中示出了气溶胶供应装置20的其他元件。
图3描绘了外罩被移除的气溶胶供应装置20B。气溶胶供应装置20B包括制品21，启动开关22，多个感应元件23a，23b和23c，以及一个或多个空气管扩展器24和25。该一个或多个空气管扩展器24和25可以是可选的。
该多个感应元件23a，23b和23c可以各自形成谐振电路的一部分，例如谐振电路14。感应元件23a可以包括螺旋感应器线圈。在一个实例中，螺旋感应器线圈由以螺旋方式缠绕的绞合线/电缆制成，以提供螺旋感应器线圈。许多替代的感应器结构是可能的，例如形成在印刷电路板内的感应器。感应元件23b和23c可以与感应元件23a类似。三个感应元件23a，23b和23c的使用对于所有实例实施方式不是必需的。因此，气溶胶生成装置20可以包括一个或多个感应元件。
感受器可以作为制品21的一部分而提供。在实例实施方式中，当制品21插入在气溶胶生成装置中时，气溶胶生成装置20可以由于制品21的插入而打开。这可以是由于使用适当的传感器(例如光传感器)检测到气溶胶生成装置中制品21的存在，或者在感受器形成制品21的一部分的情况下，例如通过使用谐振电路14检测到感受器的存在。当气溶胶生成装置20打开时，感应元件23可以导致制品21通过感受器感应加热。在替代实施方式中，感受器可以作为气溶胶生成装置20的一部分(例如，作为用于接收制品21的保持器的一部分)而提供。
图4是根据实例实施方式的用于与不可燃气溶胶供应装置一起使用的制品的视图，其总体上由附图标记30指示。制品30是上面参考图2和图3描述的可替换制品21的实例。
制品30包括烟嘴31和连接到烟嘴31的柱形杆的气溶胶生成材料33(在本情况中为烟草材料)。气溶胶生成材料33当例如在不可燃气溶胶生成装置(例如气溶胶生成装置20)内加热时提供气溶胶，如本文所述。气溶胶生成材料33包裹在包装材料32中。包装材料32可以是例如纸或纸背衬的箔包装材料。包装材料32可以基本上不透气。
在一个实施方式中，包装材料32包括铝箔。已经发现铝箔在增强气溶胶生成材料33内的气溶胶形成方面特别有效。在一个实例中，铝箔具有厚度为大约6μm的金属层。铝箔可以具有纸背衬。然而，在替代布置中，铝箔可具有其他厚度，例如厚度在4μm和16μm之间。铝箔也不需要具有纸背衬，而是可具有由其他材料形成的背衬，例如以帮助为箔提供适当的拉伸强度，或者其可以不具有背衬材料。也可使用除了铝以外的金属层或金属箔。此外，不是必需将这种金属层作为制品30的一部分提供；例如，这种金属层可以作为设备20的一部分而提供。
气溶胶生成材料33，在本文中也称为气溶胶生成基底33，包括至少一种气溶胶形成材料。在本实例中，气溶胶形成材料是甘油。在替代实例中，气溶胶形成材料可以是如本文所述的另一种材料或其组合。已经发现，气溶胶形成材料通过帮助将化合物(例如调味化合物)从气溶胶生成材料转移到消费者来改进制品的感官性能。
如图4所示，制品30的烟嘴31包括邻近气溶胶生成基底33的上游端31a和远离气溶胶生成基底33的下游端31b。气溶胶生成基底可以包括烟草，但是替代方式也是可能的。
在本实例中，烟嘴31包括位于中空管状元件34上游的材料主体36，在此实例中，该材料主体与中空管状元件34相邻并成邻接关系。材料主体36和中空管状元件34各自限定基本上柱形的总体外形并且共用共同的纵向轴线。材料主体36被包裹在第一成型纸(plugwrap)37中。第一成型纸37的基重可以小于50gsm，例如在大约20gsm和40gsm之间。
在本实例中，中空管状元件34是第一中空管状元件34，并且烟嘴包括在第一中空管状元件34上游的第二中空管状元件38，也称为冷却元件。在本实例中，第二中空管状元件38在材料主体36的上游，与该材料主体相邻并成邻接关系。材料主体36和第二中空管状元件38各自限定基本上柱形的总体外形并且共用共同的纵向轴线。第二中空管状元件38由多层纸形成，这些纸平行缠绕，具有对接接缝，以形成管状元件38。在本实例中，第一纸层和第二纸层设置成双层管，但是在其他实例中，可使用3个，4个或更多个纸层，以形成3层，4层或更多层管。可使用其他构造，例如螺旋缠绕的纸层，硬纸管，使用纸型(papier-maché)类型过程形成的管，模制或挤出的塑料管等。第二中空管状元件38也可使用硬的成型纸和/或接装纸作为本文描述的第二成型纸39和/或接装纸35来形成，这意味着不需要单独的管状元件。
第二中空管状元件38围绕烟嘴31定位并且在烟嘴内部限定用作冷却段的空气间隙。该空气间隙提供了由气溶胶生成材料33生成的加热的挥发成分可以流动通过的腔室。第二中空管状元件38是中空的，以提供用于气溶胶积聚的腔室，同时还具有足够的刚性以承受在制造期间和制品21使用时可能产生的轴向压缩力和弯曲力矩。第二中空管状元件38在气溶胶生成材料33和材料主体36之间提供物理移位。由第二中空管状元件38提供的物理移位将在第二中空管状元件38的长度上提供热梯度。
当然，制品30仅以实例的方式提供。本领域技术人员将意识到可在本文所述的系统中使用的这种制品的许多替代布置。
图5是根据实例实施方式的电路的框图，其总体上由附图标记40指示。电路40包括正端子47和负(接地)端子48(其是上述系统10的DC电压源11的实例实现方式)。电路40包括切换布置44(实现上述切换布置13)，其中切换布置44包括桥接电路(例如H桥电路，例如FETH桥电路)。切换布置44包括第一电路分支44a和第二电路分支44b，其中第一电路分支44a和第二电路分支44b可以通过谐振电路49(实现上述谐振电路14)耦合。第一电路分支44a包括开关45a和45b，并且第二电路分支44b包括开关45c和45d。开关45a，45b，45c和45d可以是晶体管，例如场效应晶体管(FET)，并且可以接收来自控制器的输入，例如系统10的控制电路18。谐振电路49包括电容器46和感应元件43，使得谐振电路49可以是LC谐振电路。电路40还示出了感受器等效电路42(从而实现感受器布置16)。感受器等效电路42包括指示实例感受器布置16的电效应的电阻和感应元件。当感受器存在时，感受器布置42和感应元件43可以用作变压器41。变压器41可以产生变化的磁场，使得当电路40接收功率时加热感受器。在其中感受器布置16被感应布置加热的加热操作期间，切换布置44被驱动(例如，通过控制电路18)，使得第一分支和第二分支中的每一个依次耦合，使得交流电通过谐振电路14。谐振电路14将具有部分地基于感受器布置16的谐振频率，并且控制电路18可以配置成控制切换布置44以在谐振频率或接近谐振频率的频率处切换。在谐振或接近谐振处驱动切换电路有助于提高效率并减少损耗到切换元件的能量(其导致切换元件的不必要加热)。在其中包括铝箔的制品21将被加热的实例中，切换布置44可以以大约2.5MHz的频率被驱动。然而，在其他实现方式中，该频率可以例如是500kHz和4MHz之间的任何值。
感受器是一种可通过用变化的磁场(例如交变磁场)穿透而加热的材料。加热材料可以是导电材料，使得其用变化的磁场穿透导致加热材料的感应加热。加热材料可以是磁性材料，使得其用变化的磁场穿透导致加热材料的磁滞加热。加热材料可以是导电的和磁性的，使得加热材料可通过两种加热机制加热。
感应加热是一种通过用变化的磁场穿透物体来加热导电物体的过程。该过程由法拉第电磁感应定律和欧姆定律描述。感应加热器可以包括电磁体和用于使变化的电流(例如交流电)通过电磁体的装置。当电磁体和待加热物体适当地相对定位，使得由电磁体产生的合成变化磁场穿透物体时，在物体内部产生一个或多个涡流。该物体具有对电流流动的电阻。因此，当在物体中产生这种涡流时，其抵抗物体的电阻的流动导致物体被加热。此过程被称为焦耳，欧姆或电阻加热。能够被感应加热的物体被称为感受器。
在一个实施方式中，感受器是闭合电路的形式。在一些实施方式中，已经发现，当感受器是闭合电路的形式时，感受器和电磁体之间的磁耦合在使用中被增强，这导致更大或改进的焦耳加热。
磁滞加热是一种通过用变化的磁场穿透由磁性材料制成的物体来加热该物体的过程。磁性材料可以被认为包括许多原子级磁体或磁偶极子。当磁场穿透这种材料时，磁偶极子与磁场对准。因此，当变化的磁场(例如由电磁体产生的交变磁场)穿透磁性材料时，磁偶极子的定向随着所施加的变化的磁场而改变。这种磁偶极子的重新定向导致在磁性材料中产生热量。
当物体既导电又是磁性的时，用变化的磁场穿透物体可在物体中导致焦耳加热和磁滞加热。此外，磁性材料的使用可增强磁场，这可强化焦耳加热。
在上述过程中的每一个中，由于热量在物体自身内部生成，而不是通过热传导由外部热源生成，所以可实现物体中的快速温度升高和更均匀的热量分布，特别是通过选择合适的物体材料和几何形状，以及相对于物体合适的变化磁场大小和定向。此外，由于感应加热和磁滞加热不需要在变化的磁场源和物体之间提供物理连接，所以设计自由度和对加热分布的控制可以更大，并且成本可以更低。
图6是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记50指示。系统50包括谐振电路51(类似于谐振电路14)，切换布置52(类似于切换布置13)和基底53。如上文关于图5所讨论的，谐振电路51可以包括一个或多个感应元件，并且切换布置52可以包括多个晶体管。该一个或多个感应元件可以安装在基底53的第一外表面54上。该多个晶体管可以安装在基底53的第二外表面55上。基底53可以是印刷电路板(PCB)。谐振电路51可以包括电容器，尽管如下所述，该电容器可以设置在系统50中的其他地方。
谐振电路51和切换布置52可以生成热量，该热量可以导致系统50的整体温度升高。将谐振电路51(或其至少一个或多个感应元件)安装在第一表面54上并且将切换布置52安装在第二表面55上，使得谐振电路51和切换布置52可以通过基底53至少部分地彼此热隔离可能是有益的。
图7是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记60A指示。系统60A(示出了截面)包括基底53，安装在基底53的第一外表面54上的谐振电路51的一个或多个感应元件，安装在基底53的第二外表面55上的切换布置52的多个晶体管，以及散热器61。谐振电路51的该一个或多个感应元件经由连接件62热连接到散热器61，并且切换布置52的该多个晶体管经由连接件63热连接到散热器61。
在实例实施方式中，切换布置52可以使用一个或多个集成电路来实现。集成电路可以设置在保护材料(例如塑料)内，该保护材料对由于处理等而对集成电路造成的损坏提供一些保护。这种布置通常被称为封装件(或者有时称为电气封装件)。虽然封装件为嵌入在保护材料内(或被保护材料覆盖)的集成电路提供保护，但是散热可能受到负面影响。切换布置52的该多个晶体管可以使用一个或多个扁平无引线封装件来实现。扁平无引线封装件可以是双扁平无引线(DFN)封装件，四扁平无引线(QFN)封装件或类似封装件。
DFN或QFN封装件的使用可以使得能够改进从切换布置52到其上可以安装DFN/QFN封装件的基底53的散热。DFN和QFN封装件通常包括暴露的热垫(thermal pad)(即，诸如金属元件的元件，其具有至少一个未被保护材料覆盖的暴露表面)，其可以改进散热。改进的散热可以使得切换布置52能够在生成比利用不使用DFN或QFN封装件的其他形式的集成电路所能实现的更大热量的负载下运行。
散热器61可以提供增加的散热，从而可以允许将印刷电路板的温度保持在阈值温度以下。散热器61可以形成在基底53的第一外表面54上。散热器61(以及本文所述的其他散热器)可以例如为铜块(例如，铜平面)的形式，以吸收、扩散和耗散热量。本领域技术人员将意识到替代的布置。
散热器61可以布置成使得谐振电路51可以仅经由连接件62热连接到散热器61。这样，散热器61的其余表面可以利用诸如空气的流体或任何其他冷却介质与谐振电路51的表面隔离。
在使用一个或多个扁平无引线封装件实现切换布置52的实现方式中，连接件63可以从热垫延伸到散热器61。连接件63可以例如以通孔的形式穿过基底63。
图8是根据实例实施方式的系统60A的顶视图，其总体上由附图标记60B指示。如顶视图60B所示，散热器61和谐振电路51(或至少其感应元件)可以由间隙64或其他电绝缘材料隔离，例如以防止短路。
图9是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记70指示。系统70包括基底53，安装在基底53的第一外表面54上的谐振电路51的一个或多个感应元件，安装在基底53的第二外表面55上的切换布置52的多个晶体管，以及散热器71。谐振电路51的该一个或多个感应元件经由连接件72热连接到散热器71，并且切换布置52的多个晶体管经由连接件73热连接到散热器71。散热器71可以形成在基底53的第二外表面55上。
散热器71可以布置成使得切换布置52可以仅经由连接件73热连接到散热器71。这样，散热器71的其余表面可以利用诸如空气的流体或任何其他冷却介质与切换布置52的表面隔离。
在使用一个或多个扁平无引线封装件实现切换布置52的实现方式中，热垫可以直接连接到散热器71。热垫与集成电路电隔离。
图10是根据实例实施方式的系统70A的底视图，其总体上由参考标号70B指示。如底视图70B所示，散热器71和切换布置52可以由间隙74或其他电绝缘材料隔离，例如以防止短路。
在实例实施方式中，散热器61和/或71可以是铜储热器。可替代地，散热器61和/或71可以是铝储热器。在实例实施方式中，散热器61和/或71可以是接地平面。
散热器，例如散热器61和71，将热能从更高温度的装置传递到更低温度的流体介质。该流体介质通常是空气，但是也可以是水，制冷剂或油。如果流体介质是水，则散热器通常被称为冷板。散热器可以是能够吸收任意量的热量而不显著改变温度的储热器。
图11是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记80指示。系统80包括谐振电路51，切换布置52，以及基底81。基底81可以是印刷电路板。该印刷电路板可以是包括多个层82的多层印刷电路板。
图12是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记90指示。系统90包括谐振电路51，切换布置52，基底92，以及散热器91。基底92可以是多层印刷电路板。散热器91可以至少部分地形成在基底92的内层上，该基底92是多层印刷电路板。谐振电路51可以经由连接件93热连接到散热器91，并且切换布置52可以经由连接件94热连接到散热器91。
图13是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记100指示。系统100包括谐振电路51，切换布置52，基底101，以及多个层102，103和104。这些层包括形成在基底101的第一外表面上的层103，形成在基底101的内层上的层102，以及形成在基底101的第二外表面上的层104。所述层102至104中的一个或多个可用作散热器。此外，所述层中的一个或多个可用于一些其他目的(例如，电信号的递送)。
作为示例，谐振电路51可以热连接和/或电连接到层102至104中的一个或多个(例如分别经由连接件109，105和108)。类似地，切换布置52可以热连接或电连接到层102至104中的一个或多个(例如分别经由连接件110，107和106)。
在上述实例布置中的一些中，已经在基底(例如，印刷电路板)的第一外表面上设置了谐振电路，并且在基底的第二外表面上设置了切换布置，其中谐振电路包括一个或多个感应元件和至少一个电容器。这不是所有实施方式所必需的。例如，图14是系统的框图，其总体上由附图标记110指示，包括一个或多个感应元件111，切换布置112和至少一个电容元件113。感应元件和电容元件形成一个或多个谐振电路。该一个或多个感应元件安装在基底114的第一外表面115上。切换布置(例如，如上所述的多个晶体管)安装在基底114的第二外表面116上。在实例系统110中，电容器也安装在基底的第二外表面116上。
图15是根据实例实施方式的系统的框图，其总体上由附图标记200指示。系统200包括上述系统10的谐振电路14和感受器16。系统200还包括脉冲生成电路202和脉冲响应处理器204。脉冲生成电路202和脉冲响应处理器204可以实现为系统10的控制电路18的一部分。
脉冲生成电路202可以使用第一切换布置(例如H桥电路)来实现，以通过在正电压源和负电压源之间切换来生成脉冲。例如，可以使用上面参考图5描述的切换布置44。如下面进一步描述的，脉冲生成电路202可以通过将切换布置44的FET的开关状态从开关45b和45d都接通(使得切换布置接地)并且开关45a和45b断开的状况改变到第一电路分支44a和第二电路分支44b中的一者的开关状态被反转的状态来生成脉冲。脉冲生成电路202可以替代地使用脉冲宽度调制(PWM)电路来提供。其他脉冲生成装置也是可能的。
脉冲响应处理器204可以基于脉冲响应来确定谐振电路14和感受器16的一个或多个性能度量(或特性)。这种性能度量包括制品(例如可移除制品21)的性质，这种制品的存在或不存在，制品的类型，操作温度等。
图16是示出了根据实例实施方式的算法的流程图，其总体上由附图标记210指示。算法210示出了系统200的实例使用。
算法210开始于操作212，在该操作，将脉冲(由脉冲生成电路202生成)施加到谐振电路14。图17是总体上由附图标记220指示的曲线图，示出了可以在操作212中施加的实例脉冲。
该脉冲可以施加到谐振电路14。可替代地，在具有多个感应元件(例如上面参考图2和图3描述的不可燃气溶胶布置20)的系统中，脉冲生成电路202可以选择多个谐振电路中的一个，每个谐振电路包括用于感应加热感受器的感应元件和电容器，其中，施加的脉冲在所选择的谐振电路的感应元件和电容器之间引起脉冲响应。
在操作214，(由脉冲响应处理器204)基于响应于在操作212中施加的脉冲而生成的脉冲响应来生成输出。图18是总体上由附图标记225指示的曲线图，示出了可以响应于脉冲220在脉冲响应处理器204处接收的的实例脉冲响应。如图18所示，脉冲响应可以采取振铃谐振(ringing resonance)的形式。脉冲响应是谐振电路14的感应器和电容器之间的电荷反弹的结果。在一种布置中，结果是不会引起感受器的加热。即，感受器的温度保持基本上恒定(例如，在施加脉冲之前的温度的±1℃或±0.1℃内)。
脉冲响应的至少一些特性(例如脉冲响应的频率和/或衰减率)提供关于脉冲所施加的系统的信息。因此，系统200可用于确定脉冲所施加的系统的一个或多个性质。例如，可基于从脉冲响应导出的输出信号来确定一个或多个性能性质，例如故障状况，插入的制品21的性质，这种制品的存在或不存在，制品21是否是真的，操作温度等。系统200可以使用系统10的所确定的一个或多个性质来使用该系统执行进一步的动作(或如果需要，防止进一步的动作)，例如以便执行感受器布置16的加热。例如，基于所确定的操作温度，系统200可选择什么水平的功率将被供应到感应布置以导致感受器布置的进一步加热，或者根本是否应供应功率。对于一些性能性质，例如故障状况或确定制品21是否是真的，可将系统的测量性质(如使用脉冲响应测量的)与该性质的预期值或值的范围进行比较，并且基于该比较执行系统200所采取的动作。
图19是示出了根据实例实施方式的算法的流程图，其总体上由附图标记230指示。在算法230的操作232，由脉冲生成电路202向谐振电路14施加脉冲。因此，操作232与上述操作212相同。
在算法230的操作234，由脉冲响应处理器204确定响应于所施加的脉冲而引起的脉冲响应的周期。最后，在操作236，生成输出(基于所确定的脉冲响应的周期)。
图20是根据实例实施方式的电路切换布置的框图，该电路切换布置总体上由附图标记380指示。切换布置380示出了电路40在第一状态和第二状态下的开关位置，第一状态总体上由附图标记382指示，第二状态总体上由附图标记383指示。
在第一状态382中，电路40的开关45a和45c断开(即，打开)，并且开关45b和45d接通(即，闭合)。在第二状态383中，开关45a和45d接通(即闭合)，并且开关45b和45c断开。因此，在第一状态382中，谐振电路49的两侧都接地。在第二状态383中，将电压脉冲(即脉冲)施加到谐振电路。
图21是根据实例实施方式的电路切换布置的框图，该电路切换布置总体上由附图标记390指示。切换布置390示出了电路40在第一状态和第二状态下的开关位置，第一状态总体上由附图标记392指示，第二状态总体上由附图标记393指示。
在第一状态392中，开关45b接通(即闭合)，并且开关45a，45c和45d断开(即打开)。因此，谐振电路49的一侧接地。在第二状态393中，将电压脉冲(即脉冲)施加到谐振电路。
在切换布置380的第二状态382中，电流能够流过第一开关45a，谐振电路49和开关45d。此电流流动可导致电源(例如电池)的发热和放电。在切换布置390的第二状态393中，电流将不流过开关45d。因此，可以减少发热和电源放电。此外，可以在每个脉冲的生成时减少噪声生成。
图22是示出了根据实例实施方式的算法的流程图，该算法总体上由附图标记400指示。算法400示出了本文所述系统的实例使用。
算法400从测量操作401开始。测量操作401可以例如包括温度测量。接下来，在操作402，执行加热操作。加热操作402的实现可以取决于测量操作401的输出。一旦加热操作402完成，算法400就返回到操作401，在此处重复测量操作。
操作401可以由系统200实现，其中脉冲生成电路202施加脉冲，并且基于脉冲响应处理器204的输出确定测量结果(例如，温度测量)。如上所述，温度测量可以基于例如衰减率，脉冲响应时间，脉冲响应周期等。
操作402可以通过控制感应加热布置12来实现，以便加热系统10的感受器16。感应加热布置12可以在谐振电路的谐振频率或接近谐振频率处被驱动，以便导致高效加热过程。谐振频率可以基于操作401的输出来确定。
在算法400的一个实现方式中，进行第一时间段的测量操作，进行第二时间段的加热操作402，然后重复该过程。例如，第一时间段可以是10ms，第二时间段可以是250ms，但是其他时间段也是可能的。换句话说，测量操作可以在连续加热操作之间执行。还应注意，进行第二时间段的加热操作402不是必须意味着在第二时间段的整个持续时间内向感应线圈供应功率。例如，可以仅在第二时间段的一部分中供应功率。
在替代实施方式中，算法400可以用加热操作402实现，该加热操作具有取决于所需加热水平的持续时间(如果需要更多加热，则增加加热持续时间，如果需要更少加热，则减少加热持续时间)。在这种算法中，当不进行加热时，可以仅执行测量操作401，使得为了进行测量操作401，不需要中断加热操作402。这种交错的加热布置可以被称为加热控制的脉冲宽度调制方法。作为实例，可以以100Hz的量级的频率提供脉冲宽度调制方案，其中每个周期被划分为(可变长度的)加热部分和测量部分。
图23是示出了根据实例实施方式的算法的流程图，总体上由附图标记410指示。算法410可以使用上述系统200来实现。
算法410开始于操作411，在该操作，通过切换电路13将脉冲施加到谐振电路14(例如电路40)。在操作413，使用脉冲响应(例如，使用脉冲响应处理器204检测)来确定要加热的系统中是否存在制品(例如制品21)。如上所述，制品21的存在以可被检测到的方式影响脉冲响应。
如果在操作413检测到制品，则算法410移动到操作415；否则，算法在操作419结束。
在操作415，实现测量和加热操作。作为实例，操作415可以使用上述算法400来实现。当然，可提供替代的测量和加热布置。
一旦已经进行了多个加热测量和加热循环，算法400就移动到操作417，在该操作，确定是否应当停止加热(例如，如果加热周期已经期满，或者响应于用户输入)。如果是，则算法在操作419结束；否则算法400返回到操作411。
应理解，用于确定感应布置或感受器布置的一个或多个性质的上述技术可应用于单独的感应元件。对于包括多个感应元件的系统，例如包括三个感应元件23a，23b和23c的系统20，系统可以配置成使得可使用上述技术来确定每个感应元件的该一个或多个参数，例如温度。在一些实现方式中，系统对每个感应元件使用单独测量来操作可能是有益的。在其他实现方式中，系统对多个感应元件仅使用单个测量来操作(例如，在确定制品21是否存在的情况下)可能是有益的。在此类情况下，系统可以配置成确定与从每个感应元件获得的测量结果相对应的平均测量结果。在其他情况下，该多个感应元件中的仅一个可以用于确定该一个或多个性质。
本文描述的各种实施方式仅用于帮助理解和教导所要求保护的特征。这些实施方式仅作为实施方式的代表性样本而提供，并且不是穷举的和/或排他的。应理解，本文所述的优点，实施方式，实例，功能，特征，结构和/或其他方面不应被认为是对由权利要求限定的本发明的范围的限制或对权利要求的等同物的限制，并且，可以利用其他实施方式并且可以在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下进行修改。本发明的各种实施方式可以适当地包括所公开的元件，部件，特征，部分，步骤，装置等的适当组合，由其组成，或基本上由其组成，而不是本文具体描述的那些。另外，本公开可以包括目前未要求保护但将来可能要求保护的其他发明。

Claims (22)

1.一种用于气溶胶生成装置的设备，包括：
谐振电路，包括一个或多个感应元件，用于感应加热感受器布置以加热气溶胶生成材料，从而生成气溶胶，其中所述感应元件安装在基底的第一外表面上；
切换布置，用于使得交流电能够从电压源生成并流过所述感应元件中的一个或多个，以导致所述感受器布置的感应加热，其中所述切换布置包括安装到所述基底的第二外表面的多个晶体管；以及
散热器，其中所述谐振电路的所述感应元件和所述切换布置的所述晶体管热连接到所述散热器，
其中，所述散热器至少部分地形成在所述基底的所述第二外表面上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述切换布置的所述晶体管使用一个或多个扁平无引线封装件来实现。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述扁平无引线封装件是双扁平无引线封装件或四扁平无引线封装件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述散热器至少部分地形成在所述基底的所述第一外表面上。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述散热器是铜储热器。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述散热器是接地平面。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述基底是印刷电路板。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述印刷电路板是多层印刷电路板。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述散热器至少部分地形成在所述多层印刷电路板的内层上。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述基底的所述第一外表面是所述多层印刷电路板的顶层，并且所述基底的所述第二外表面是所述多层印刷电路板的底层。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述切换布置包括桥接电路。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述感应元件是感应线圈。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述谐振电路还包括电容器。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述切换布置配置成提供用于向所述谐振电路施加脉冲的脉冲生成电路，其中所施加的脉冲引起脉冲响应。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述电压源是DC电压源。
16.一种不可燃气溶胶生成装置，包括根据权利要求1至15中任一项所述的设备。
17.根据权利要求16所述的不可燃气溶胶生成装置，其中，所述气溶胶生成装置配置成接收包括气溶胶生成材料的可移除制品。
18.根据权利要求17所述的不可燃气溶胶生成装置，其中，所述气溶胶生成材料包括气溶胶生成基底和气溶胶形成材料。
19.根据权利要求17或18所述的不可燃气溶胶生成装置，其中，所述可移除制品包括所述感受器布置。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的不可燃气溶胶生成装置，其中，所述设备包括烟草加热系统。
21.一种包括用于不可燃气溶胶生成系统的制品的成套零件，其中，所述不可燃气溶胶生成系统包括根据权利要求1至15中任一项所述的设备或根据权利要求16至20中任一项所述的气溶胶生成装置。
22.根据权利要求21所述的成套零件，其中，所述制品是包括气溶胶生成材料的可移除制品。
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