CN117279528A - 气溶胶生成装置的电源单元 - Google Patents

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CN117279528A CN202280032257.8A CN202280032257A CN117279528A CN 117279528 A CN117279528 A CN 117279528A CN 202280032257 A CN202280032257 A CN 202280032257A CN 117279528 A CN117279528 A CN 117279528A
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Abstract

本发明提供高性能的气溶胶生成装置。吸引器(100)具备:加热器连接器Cn,连接消耗从电源BAT供给的电力来加热杆(500)的加热器HTR;第一正侧电路,包括与正极侧的加热器连接器Cn连接的开关S4和电阻器Rs;第二正侧电路,包括与正极侧的加热器连接器Cn连接的开关S3,并与第一正侧电路并联连接;开关S6,与负极侧的加热器连接器Cn连接;以及MCU1,被构成为基于在开关S4和开关S6接通(ON)时施加于加热器连接器Cn的电压来执行规定的控制,开关S3、开关S4、开关S6分别不同。

Description

气溶胶生成装置的电源单元
技术领域
本发明涉及气溶胶生成装置的电源单元。
背景技术
在专利文献1中记载了一种气溶胶吸引(抽吸)器用的控制装置,包括:运算放大器,进行与施加于负载的电压对应的输出,该负载对气溶胶源进行加热且温度和电阻值具有相关性;控制部,被构成为进行基于与上述输出对应的电压的处理;以及第一电路及第二电路,并联地电连接在电源与上述负载之间,第一电路以及第二电路分别包括第一开闭器以及第二开闭器。该控制装置被构成为在第二开闭器为接通(ON)状态的期间,取得与运算放大器的输出对应的电压。
在专利文献2中记载了一种非燃烧式吸引器,具备:加热元件,具有规定的电阻值;电源,向所述加热元件供给电力;多个电阻,与所述加热元件并联连接;控制部;第一开关,控制所述加热元件的接通/断开;第二开关,连接在所述电源与所述多个电阻之间;以及第三开关,连接在所述多个电阻间的布线与所述控制部之间,在测量所述加热元件的电阻值时,所述控制部被构成为执行使所述第二开关和所述第三开关接通(ON)、使所述第一开关断开(OFF)的开关控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6613008号公报
专利文献2:国际公开第2020/217949号
发明内容
发明要解决的课题
在构成为能够吸引气溶胶的气溶胶生成装置中,在从电源向加热器的放电的控制中,使用双极晶体管以及MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor))等开关元件。然而,在开关元件中存在多种多样的开关元件,为了提高气溶胶生成装置的性能,存在研究哪种开关元件适合的余地。
本发明的目的在于提供高性能的气溶胶生成装置。
用于解决课题的手段
本发明的一方式的气溶胶生成装置的电源单元具备:电源;加热器连接器,包括+极和-极,消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器与所述+极和所述-极连接;第一正侧电路,包括一端与所述+极连接的第一正侧开关和固定电阻器;第二正侧电路,包括一端与所述+极连接的第二正侧开关,并与所述第一正侧电路并联连接;负侧开关,与所述-极连接;以及控制器,被构成为基于在所述第一正侧开关以及所述负侧开关接通(ON)时施加于所述固定电阻器或所述加热器连接器的电压来执行规定的控制,满足所述第一正侧开关与所述第二正侧开关和所述负侧开关的至少一者不同的第一条件、和所述第二正侧开关与所述负侧开关不同的第二条件的一者或两者。
本发明的一方式的气溶胶生成装置的电源单元具备:电源;加热器连接器,包括+极和-极,消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器与所述+极和所述-极连接;第一正侧电路,包括一端与所述+极连接的第一正侧开关和固定电阻器;以及第二正侧电路,包括一端与所述+极连接的第二正侧开关,并与所述第一正侧电路并联连接;以及控制器,被构成为基于在所述第一正侧开关接通(ON)时施加于所述固定电阻器或所述加热器连接器的电压来执行规定的控制,所述第一正侧开关与所述第二正侧开关不同。
发明效果
根据本发明,能够提供高性能的气溶胶生成装置。
附图说明
图1是非燃烧式吸引器的立体图。
图2是示出安装了杆的状态的非燃烧式吸引器的立体图。
图3是非燃烧式吸引器的其他立体图。
图4是非燃烧式吸引器的分解立体图。
图5是非燃烧式吸引器的内部单元的立体图。
图6是图5的内部单元的分解立体图。
图7是取下电源以及底座的内部单元的立体图。
图8是取下电源以及底座的内部单元的其他立体图。
图9是用于说明吸引器的动作模式的示意图。
图10是示出内部单元的电路的概略结构的图。
图11是示出内部单元的电路的概略结构的图。
图12是示出内部单元的电路的概略结构的图。
图13是用于说明休眠模式下的电路的动作的图。
图14是用于说明激活模式下的电路的动作的图。
图15是用于说明加热初始设定模式下的电路的动作的图。
图16是用于说明加热模式下的加热器加热时的电路的动作的图。
图17是用于说明加热模式下的加热器的温度检测时的电路的动作的图。
图18是用于说明充电模式下的电路的动作的图。
图19是用于说明MCU的复位(重新启动)时的电路的动作的图。
图20是抽出图10所示的电路中的用于加热器的加热和温度检测的主要电子部件而示出的主要部分电路图。
图21是示出加热模式下的输入到开关S3以及开关S4的栅极端子的电压变化的一例的图。
图22是示出了加热模式的加热控制时的电流的流动的图。
图23是示出了加热模式的温度检测控制时的电流的流动的图。
图24是示出了图21的驱动例EX2中的开关S3和开关S4都接通时的电流的流动的图。
图25是从主面侧观察插口搭载基板的俯视图。
图26是从副面侧观察插口搭载基板的俯视图。
图27是图25所示的范围H的放大图。
具体实施方式
下面,参照附图对作为本发明中的气溶胶生成装置的一实施方式的吸引系统进行说明。该吸引系统具备:作为本发明的电源单元的一实施方式的非燃烧式吸引器100(以下,简称为“吸引器100”)、和由吸引器100加热的杆500。在以下的说明中,以吸引器100不能装拆地容纳加热部的结构为例进行说明。然而,也可以相对于吸引器100装拆自如地构成加热部。例如,也可以将杆500和加热部一体化后的构件构成为相对于吸引器100装拆自如的构件。即,气溶胶生成装置的电源单元也可以是不包括加热部作为构成要素的结构。另外,不能装拆是指在所设想的用途的范围内不能进行拆卸的形态。或者,也可以是内置于杆500的基座与设置于吸引器100的感应加热用线圈协动地构成加热部。
图1是示出吸引器100的整体结构的立体图。图2是示出安装了杆500的状态的吸引器100的立体图。图3是吸引器100的其他立体图。图4是吸引器100的分解立体图。此外,在以下的说明中,为了方便,使用将相互正交的三个方向设为前后方向、左右方向、上下方向的三维空间的正交坐标系进行说明。图中,将前方表示为Fr,将后方表示为Rr,将右侧表示为R,将左侧表示为L,将上方表示为U,将下方表示为D。
吸引器100被构成为通过加热作为香味成分生成基材的一例的细长的大致圆柱状的杆500(参照图2)来生成含有香味的气溶胶,该香味成分生成基材具有包含气溶胶源以及香味源的填充物等。
<香味成分生成基材(杆)>
杆500包括填充物,该填充物含有以规定温度被加热而生成气溶胶的气溶胶源。
气溶胶源的种类没有特别限定,能够根据用途选择来自各种天然物的提取物质以及/或者它们的构成成分。气溶胶源既可以是固体,也可以是例如甘油、丙二醇那样的多元醇、水等液体。气溶胶源也可以包含通过加热而释放香味成分的香烟原料或来源于香烟原料的提取物等香味源。附加香味成分的气体不限定于气溶胶,例如也可以生成不可见的蒸气。
杆500的填充物可以含有烟丝作为香味源。烟丝的材料没有特别限定,能够使用叶片、中梗等公知的材料。填充物也可以包含一种或两种以上的香料。该香料的种类没有特别限定,从赋予良好的口味的观点出发,优选为薄荷醇。香味源可以包含烟草以外的植物(例如,薄荷、中药或香草等)。根据用途,杆500也可以不包含香味源。
<非燃烧式吸引器的整体结构>
接着,参照图1~图4对吸引器100的整体结构进行说明。
吸引器100具备大致长方体形状的壳体110,该壳体110具备前表面、后表面,左表面、右表面、上表面以及下表面。壳体110具备:有底筒状的壳体主体112,一体地形成有前表面、后表面、上表面、下表面以及右表面;外部面板115以及内部面板118,封闭壳体主体112的开口部114(参照图4)并构成左表面;以及滑块119。
内部面板118通过螺栓120固定于壳体主体112。外部面板115通过磁铁124以覆盖内部面板118的外表面的方式固定于壳体主体112,该磁铁124保持于被容纳于壳体主体112的后述的底座150(参照图5)。外部面板115由磁铁124固定,由此用户能够根据喜好更换外部面板115。
在内部面板118设置形成为供磁铁124贯通的两个贯通孔126。在内部面板118上,在上下配置的两个贯通孔126之间还设置纵向长的长孔127以及圆形的圆孔128。该长孔127用于使从内置于壳体主体112的八个LED(发光二极管(Light Emitting Diode))L1~L8射出的光透过。内置于壳体主体112的按钮式的操作开关OPS贯通圆孔128。由此,用户能够经由外部面板115的LED窗116检测从八个LED L1~L8射出的光。此外,用户能够经由外部面板115的按压部117按下操作开关OPS。
如图2所示,在壳体主体112的上表面设置能够供杆500插入的开口132。滑块119以能够在关闭开口132的位置(参照图1)和敞开开口132的位置(参照图2)之间沿前后方向移动的方式与壳体主体112结合。
操作开关OPS用于进行吸引器100的各种操作。例如,如图2所示,用户在将杆500插入并安装到开口132中的状态下,经由按压部117对操作开关OPS进行操作。由此,通过加热部170(参照图5)不燃烧地加热杆500。如果杆500被加热,则从杆500中包含的气溶胶源生成气溶胶,杆500中包含的香味源的香味附加于该气溶胶。用户通过衔住从开口132突出的杆500的吸口502进行吸引,能够吸引含有香味的气溶胶。
如图3所示,在壳体主体112的下表面设置充电端子134,该充电端子134用于与插座或移动电池等外部电源电连接而接受电力供给。在本实施方式中,充电端子134设为USB(通用串行总线(Universal Serial Bus))Type-C形状的插口,但不限定于此。以下,将充电端子134也记载为插口RCP。
另外,充电端子134例如也可以被构成为具备受电线圈,能够以非接触方式接受从外部电源输送的电力。该情况下的电力传输(无线电力传输(Wireless Power Transfer))的方式既可以是电磁感应型,也可以是磁共振型,还可以是组合了电磁感应型和磁共振型的方式。作为另一个例子,也可以是充电端子134能够供各种USB端子等连接,并具有上述的受电线圈。
图1~图4所示的吸引器100的结构只不过是一例。吸引器100能够以以下那样的各种方式构成:通过保持杆500并施加例如加热等作用,从杆500生成赋予了香味成分的气体,用户能够吸引所生成的气体。
<非燃烧式吸引器的内部结构>
参照图5~图8对吸引器100的内部单元140进行说明。
图5是吸引器100的内部单元140的立体图。图6是图5的内部单元140的分解立体图。图7是取下电源BAT以及底座150的内部单元140的立体图。图8是取下电源BAT以及底座150的内部单元140的其他立体图。
容纳于壳体110的内部空间的内部单元140具备底座150、电源BAT、电路部160、加热部170、通知部180和各种传感器。
底座150具备:板状的底座主体151,在前后方向上配置在壳体110的内部空间的大致中央,在上下方向且前后方向上延伸设置;板状的前后分割壁152,在前后方向上配置在壳体110的内部空间的大致中央,在上下方向且左右方向上延伸;板状的上下分割壁153,在上下方向上从前后分割壁152的大致中央向前方延伸;板状的底座上壁154,从前后分割壁152以及底座主体151的上缘部向后方延伸;以及板状的底座下壁155,从前后分割壁152以及底座主体151的下缘部向后方延伸。底座主体151的左表面被前述的壳体110的内部面板118以及外部面板115覆盖。
壳体110的内部空间通过底座150在前方上部隔开形成加热部容纳区域142,在前方下部隔开形成基板容纳区域144,在后方遍及上下方向隔开形成电源容纳空间146。
容纳于加热部容纳区域142的加热部170由多个筒状的构件构成,通过将它们配置为同心圆状,作为整体形成筒状体。加热部170具有能够在其内部收纳杆500的一部分的杆容纳部172和从外周或中心加热杆500的加热器HTR(参照图10~图19)。优选杆容纳部172由隔热材料构成,或者通过在杆容纳部172的内部设置隔热材料,杆容纳部172的表面与加热器HTR被隔热。加热器HTR只要是能够加热杆500的元件即可。加热器HTR例如是发热元件。作为发热元件可以举出发热电阻体、陶瓷加热器以及感应加热式的加热器等。作为加热器HTR,例如优选使用具有电阻值随着温度的增加而增加的PTC(正温度系数(PositiveTemperature Coefficient))特性的加热器HTR。代替于此,也可以使用具有电阻值随着温度的增加而降低的NTC(负温度系数(Negative Temperature Coefficient))特性的加热器HTR。加热部170具有划定向杆500供给的空气的流路的功能以及加热杆500的功能。在壳体110形成用于使空气流入的通气口(未图示),被构成为空气能够流入加热部170。
容纳于电源容纳空间146的电源BAT是能够充电的二次电池、双电层电容器等,优选为锂离子二次电池。电源BAT的电解质也可以由凝胶状的电解质、电解液、固体电解质、离子液体中的一种或它们的组合构成。
通知部180通知表示电源BAT的充电状态的SOC(充电状态(State Of Charge))、吸引时的预热时间、能够吸引的期间等各种信息。本实施方式的通知部180包括八个LED L1~L8和振动电动机M。通知部180既可以由LED L1~L8那样的发光元件构成,也可以由振动电动机M那样的振动元件构成,还可以由声音输出元件构成。通知部180也可以是发光元件、振动元件以及声音输出元件中的两个以上的元件的组合。
各种传感器包括:检测用户的抽吸动作(吸引动作)的吸气传感器、检测电源BAT的温度的电源温度传感器、检测加热器HTR的温度的加热器温度传感器、检测壳体110的温度的壳体温度传感器、检测滑块119的位置的盖位置传感器、以及检测外部面板115的装拆的面板检测传感器等。
吸气传感器例如以配置在开口132附近的热敏电阻T2为主体而构成。电源温度传感器例如以配置在电源BAT附近的热敏电阻T1为主体而构成。加热器温度传感器例如以配置在加热器HTR附近的热敏电阻T3为主体而构成。如上所述,杆容纳部172优选与加热器HTR隔热。在该情况下,热敏电阻T3优选在杆容纳部172的内部与加热器HTR接触或接近。在加热器HTR具有PTC特性或NTC特性的情况下,也可以将加热器HTR本身用于加热器温度传感器。壳体温度传感器例如以配置在壳体110的左表面附近的热敏电阻T4为主体而构成。盖位置传感器以包括配置在滑块119附近的霍尔元件的霍尔IC14为主体而构成。面板检测传感器以包括配置在内部面板118的内侧面附近的霍尔元件的霍尔IC13为主体而构成。
电路部160具备四个电路基板、多个IC(集成电路(Integrate Circuit))、多个元件。四个电路基板具备:MCU搭载基板161,主要配置后述的MCU(微控制单元(MicroController Unit))1以及充电IC2;插口搭载基板162,主要配置充电端子134;LED搭载基板163,配置操作开关OPS、LED L1~L8以及后述的通信IC15;以及霍尔IC搭载基板164,配置包括构成盖位置传感器的霍尔元件的后述的霍尔IC14。
MCU搭载基板161以及插口搭载基板162在基板容纳区域144中相互平行配置。具体地进行说明,MCU搭载基板161以及插口搭载基板162各自的元件配置面沿左右方向以及上下方向配置,MCU搭载基板161配置在比插口搭载基板162靠向前方的位置。在MCU搭载基板161以及插口搭载基板162分别设置开口部。MCU搭载基板161以及插口搭载基板162在使圆筒状的间隔件173介于这些开口部的周缘部彼此之间的状态下,利用螺栓136紧固于前后分割壁152的基板固定部156。即,间隔件173固定壳体110的内部的MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的位置,并且机械地连接MCU搭载基板161和插口搭载基板162。由此,能够抑制MCU搭载基板161与插口搭载基板162接触而在它们之间产生短路电流。
为了方便,如果将MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的朝向前方的面设为各自的主面161a、162a,将主面161a、162a的相反面设为各自的副面161b、162b,则MCU搭载基板161的副面161b与插口搭载基板162的主面162a隔着规定的间隙相对。MCU搭载基板161的主面161a与壳体110的前表面相对,插口搭载基板162的副面162b与底座150的前后分割壁152相对。关于搭载于MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的元件以及IC在后面叙述。
LED搭载基板163配置在底座主体151的左侧面且上下配置的两个磁铁124之间。LED搭载基板163的元件配置面沿上下方向以及前后方向配置。换言之,MCU搭载基板161以及插口搭载基板162各自的元件配置面与LED搭载基板163的元件配置面正交。这样,MCU搭载基板161以及插口搭载基板162各自的元件配置面与LED搭载基板163的元件配置面不限于正交,优选交叉(非平行)。另外,与LED L1~L8一起构成通知部180的振动电动机M固定于底座下壁155的下表面并与MCU搭载基板161电连接。
霍尔IC搭载基板164配置在底座上壁154的上表面。
<吸引器的动作模式>
图9是用于说明吸引器100的动作模式的示意图。如图9所示,在吸引器100的动作模式中包括充电模式、休眠模式、激活模式、加热初始设定模式、加热模式以及加热结束模式。
休眠模式是主要停止向加热器HTR的加热控制所需的电子部件的电力供给而实现省电化的模式。
激活模式是除了加热器HTR的加热控制之外的大部分功能成为有效的模式。吸引器100在以休眠模式动作的状态下,如果滑块119被打开,则将动作模式切换为激活模式。吸引器100在以激活模式动作的状态下,如果滑块119被关闭或操作开关OPS的无操作时间达到规定时间,则将动作模式切换为休眠模式。
加热初始设定模式是进行用于开始加热器HTR的加热控制的控制参数等的初始设定的模式。吸引器100在以激活模式动作的状态下,如果检测到操作开关OPS的操作,则将动作模式切换为加热初始设定模式,如果初始设定结束,则将动作模式切换为加热模式。
加热模式是执行加热器HTR的加热控制(用于气溶胶生成的加热控制和用于温度检测的加热控制)的模式。如果动作模式被切换为加热模式,则吸引器100开始加热器HTR的加热控制。
加热结束模式是执行加热器HTR的加热控制的结束处理(加热历史记录的存储处理等)的模式。吸引器100在以加热模式动作的状态下,如果向加热器HTR的通电时间或用户的吸引次数达到上限、或滑块119被关闭,则将动作模式切换为加热结束模式,如果结束处理结束,则将动作模式切换为激活模式。吸引器100在以加热模式动作的状态下,如果进行USB连接,则将动作模式切换为加热结束模式,如果结束处理结束,则将动作模式切换为充电模式。如图9所示,在该情况下,也可以在将动作模式切换为充电模式之前,将动作模式切换为激活模式。换言之,吸引器100也可以在以加热模式动作的状态下,如果进行USB连接,则以加热结束模式、激活模式、充电模式的顺序切换动作模式。
充电模式是通过从与插口RCP连接的外部电源供给的电力来进行电源BAT的充电的模式。吸引器100在以休眠模式或激活模式动作的状态下,如果外部电源与插口RCP连接(USB连接),则将动作模式切换为充电模式。吸引器100在以充电模式动作的状态下,如果电源BAT的充电完成或解除了插口RCP与外部电源的连接,则将动作模式切换为休眠模式。
<内部单元的电路的概略>
图10、图11以及图12是示出内部单元140的电路的概略结构的图。图11除了在图10所示的电路中追加了搭载于MCU搭载基板161的范围161A(由粗虚线包围的范围)和搭载于LED搭载基板163的范围163A(由粗实线包围的范围)这一点之外与图10相同。图12除了在图10所示的电路中追加了搭载于插口搭载基板162的范围162A和搭载于霍尔IC搭载基板164的范围164A这一点之外与图10相同。
在图10中由粗实线表示的布线是与成为内部单元140的基准电位(接地电位)同电位的布线(设置于内部单元140的接地的布线),以下将该布线记载为地线。在图10中,以矩形表示将多个电路元件芯片化的电子部件,在该矩形的内侧记载各种端子的符号。搭载于芯片的电源端子VCC以及电源端子VDD分别表示高电位侧的电源端子。搭载于芯片的电源端子VSS以及接地端子GND分别表示低电位侧(基准电位侧)的电源端子。芯片化的电子部件的高电位侧的电源端子的电位与低电位侧的电源端子的电位的差值成为电源电压。芯片化的电子部件使用该电源电压来执行各种功能。
如图11所示,在MCU搭载基板161(范围161A)上,作为主要电子部件,设置:总体控制吸引器100的整体的MCU1、进行电源BAT的充电控制的充电IC2、组合电容器、电阻器以及晶体管等而构成的负载开关(以下,称为LSW)3、4、5、ROM(只读存储器(Read Only Memory))6、开关驱动器7、升降压DC/DC转换器8(在图中记载为升降压DC/DC8)、运算放大器OP2、运算放大器OP3、触发器(以下,称为FF)16、17、与构成吸气传感器的热敏电阻T2电连接的连接器Cn(t2)(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T2)、与构成加热器温度传感器的热敏电阻T3电连接的连接器Cn(t3)(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T3)、与构成壳体温度传感器的热敏电阻T4电连接的连接器Cn(t4)(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T4)、USB连接检测用的分压电路Pc。
充电IC2、LSW3、LSW4、LSW5、开关驱动器7、升降压DC/DC转换器8、FF16以及FF17各自的接地端子GND与地线连接。ROM6的电源端子VSS与地线连接。运算放大器OP2以及运算放大器OP3各自的负电源端子与地线连接。
如图11所示,在LED搭载基板163(范围163A)上,作为主要电子部件,设置:包括构成面板检测传感器的霍尔元件的霍尔IC13、LED L1~L8、操作开关OPS、通信IC15。通信IC15是用于进行与智能手机等电子设备的通信的通信模块。霍尔IC13的电源端子VSS以及通信IC15的接地端子GND的每一个与地线连接。通信IC15和MCU1被构成为能够通过通信线LN进行通信。操作开关OPS的一端与地线连接,操作开关OPS的另一端与MCU1的端子P4连接。
如图12所示,在插口搭载基板162(范围162A)上,作为主要电子部件,设置:与电源BAT电连接的电源连接器(在图中记载与该电源连接器连接的电源BAT)、与构成电源温度传感器的热敏电阻T1电连接的连接器(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T1)、升压DC/DC转换器9(在图中记载为升压DC/DC9)、保护IC10、过电压保护IC11、余量计IC12、插口RCP、由MOSFET构成的开关S3~开关S6、运算放大器OP1、与加热器HTR电连接的一对(正极侧和负极侧)加热器连接器Cn。
插口RCP的两个接地端子GND、升压DC/DC转换器9的接地端子GND、保护IC10的电源端子VSS、余量计IC12的电源端子VSS、过电压保护IC11的接地端子GND、运算放大器OP1的负电源端子分别与地线连接。
如图12所示,在霍尔IC搭载基板164(范围164A)上设置包括构成盖位置传感器的霍尔元件的霍尔IC14。霍尔IC14的电源端子VSS与地线连接。霍尔IC14的输出端子OUT与MCU1的端子P8连接。MCU1根据输入到端子P8的信号来检测滑块119的开闭。
如图11所示,与振动电动机M电连接的连接器设置于MCU搭载基板161。
<内部单元的电路的详细情况>
以下,参照图10对各电子部件的连接关系等进行说明。
插口RCP的两个电源输入端子VBUS分别经由熔丝Fs与过电压保护IC11的输入端子IN连接。如果USB插头与插口RCP连接、且包括该USB插头的USB电缆与外部电源连接,则向插口RCP的两个电源输入端子VBUS供给USB电压VUSB
在过电压保护IC11的输入端子IN上连接由两个电阻器的串联电路构成的分压电路Pa的一端。分压电路Pa的另一端与地线连接。构成分压电路Pa的两个电阻器的连接点与过电压保护IC11的电压检测端子OVLo连接。过电压保护IC11在输入到电压检测端子OVLo的电压小于阈值的状态下,从输出端子OUT输出被输入到输入端子IN的电压。在输入到电压检测端子OVLo的电压成为阈值以上(过电压)的情况下,过电压保护IC11通过停止来自输出端子OUT的电压输出(切断LSW3与插口RCP的电连接),实现比过电压保护IC11靠向下游的电子部件的保护。过电压保护IC11的输出端子OUT与LSW3的输入端子VIN和与MCU1连接的分压电路Pc(两个电阻器的串联电路)的一端连接。分压电路Pc的另一端与地线连接。构成分压电路Pc的两个电阻器的连接点与MCU1的端子P17连接。
在LSW3的输入端子VIN上连接由两个电阻器的串联电路构成的分压电路Pf的一端。分压电路Pf的另一端与地线连接。构成分压电路Pf的两个电阻器的连接点与LSW3的控制端子ON连接。在LSW3的控制端子ON上连接双极晶体管S2的集电极端子。双极晶体管S2的发射极端子与地线连接。双极晶体管S2的基极端子与MCU1的端子P19连接。如果输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW3从输出端子VOUT输出输入到输入端子VIN的电压。LSW3的输出端子VOUT与充电IC2的输入端子VBUS连接。MCU1在未进行USB连接的期间,使双极晶体管S2导通。由此,LSW3的控制端子ON经由双极晶体管S2与地线连接,因此向LSW3的控制端子ON输入低电平的信号。
如果进行USB连接,则与LSW3连接的双极晶体管S2通过MCU1被截止。通过双极晶体管S2截止,由分压电路Pf分压的USB电压VUSB被输入到LSW3的控制端子ON。因此,如果进行USB连接且双极晶体管S2截止,则向LSW3的控制端子ON输入高电平的信号。由此,LSW3从输出端子VOUT输出从USB电缆供给的USB电压VUSB。另外,即使在双极晶体管S2未截止的状态下进行USB连接,LSW3的控制端子ON也经由双极晶S2与地线连接。因此,需要注意的是,只要MCU1不使双极晶体管S2截止,就继续向LSW3的控制端子ON输入低电平的信号。
电源BAT的正极端子与保护IC10的电源端子VDD、升压DC/DC转换器9的输入端子VIN、充电IC2的充电端子bat连接。因此,电源BAT的电源电压VBAT被供给到保护IC10、充电IC2、升压DC/DC转换器9。在电源BAT的负极端子上依次串联连接电阻器Ra、由MOSFET构成的开关Sa、由MOSFET构成的开关Sb、电阻器Rb。在电阻器Ra和开关Sa的连接点连接保护IC10的电流检测端子CS。开关Sa和开关Sb各自的控制端子与保护IC10连接。电阻器Rb的两端与余量计IC12连接。
保护IC10根据输入到电流检测端子CS的电压,取得在电源BAT的充放电时流过电阻器Ra的电流值,在该电流值变得过大的情况下(过电流),进行开关Sa和开关Sb的开闭控制,使电源BAT的充电或放电停止,由此实现电源BAT的保护。更具体而言,在电源BAT的充电时取得了过大的电流值的情况下,保护IC10通过使开关Sb断开,使电源BAT的充电停止。在电源BAT的放电时取得了过大的电流值的情况下,保护IC10通过使开关Sa断开,使电源BAT的放电停止。此外,保护IC10根据输入到电源端子VDD的电压,在电源BAT的电压值变为异常的情况(过充电或过电压的情况)下,进行开关Sa和开关Sb的开闭控制,使电源BAT的充电或放电停止,由此实现电源BAT的保护。更具体而言,在检测到电源BAT的过充电的情况下,保护IC10通过使开关Sb断开,使电源BAT的充电停止。在检测到电源BAT的过放电的情况下,保护IC10通过使开关Sa断开,使电源BAT的放电停止。
在与配置在电源BAT附近的热敏电阻T1连接的连接器上连接电阻器Rt1。电阻器Rt1和热敏电阻T1的串联电路与地线和余量计IC12的调节器端子TREG连接。热敏电阻T1和电阻器Rt1的连接点与余量计IC12的热敏电阻端子THM连接。热敏电阻T1既可以是电阻值随着温度的增加而增大的PTC(正温度系数(Positive Temperature Coefficient))热敏电阻,也可以是电阻值随着温度的增加而减小的NTC(负温度系数(Negative TemperatureCoefficient))热敏电阻。
余量计IC12检测流过电阻器Rb的电流,并基于检测出的电流值,导出电源BAT的剩余容量、表示充电状态的SOC(充电状态(State Of Charge))以及表示健全状态的SOH(健康状态(State Of Health))等电池信息。余量计IC12从与调节器端子TREG连接的内置调节器向热敏电阻T1和电阻器Rt1的分压电路供给电压。余量计IC12从热敏电阻端子THM取得由该分压电路分压的电压,并基于该电压取得与电源BAT的温度相关的温度信息。余量计IC12通过用于进行串行通信的通信线LN与MCU1连接,被构成为能够与MCU1进行通信。余量计IC12根据来自MCU1的请求,将所导出的电池信息、所取得的电源BAT的温度信息发送到MCU1。另外,为了进行串行通信,需要数据发送用的数据线、同步用的时钟线等多个信号线。需要注意的是,在图10-图19中,为了简化,仅图示了一条信号线。
余量计IC12具备通知端子12a。通知端子12a与MCU1的端子P6和后述的二极管D2的阴极连接。如果检测到电源BAT的温度变得过高等异常,则余量计IC12通过从通知端子12a输出低电平的信号,将该异常发生通知给MCU1。该低电平的信号经由二极管D2也被输入到FF17的CLR( ̄)端子。
在升压DC/DC转换器9的开关端子SW上连接电抗器Lc的一端。该电抗器Lc的另一端与升压DC/DC转换器9的输入端子VIN连接。升压DC/DC转换器9通过进行与开关端子SW连接的内置晶体管的导通截止控制,使输入的电压升压并从输出端子VOUT输出。另外,升压DC/DC转换器9的输入端子VIN构成升压DC/DC转换器9的高电位侧的电源端子。升压DC/DC在输入到使能端子EN的信号为高电平的情况下进行升压动作。在USB连接的状态下,输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN的信号也可以通过MCU1被控制为低电平。或者,在USB连接的状态下,也可以通过MCU1不控制输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN的信号,使使能端子EN的电位不确定。
在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT上连接由P沟道型MOSFET构成的开关S4的源极端子。开关S4的栅极端子与MCU1的端子P15连接。在开关S4的漏极端子上连接电阻器Rs的一端。电阻器Rs的另一端与连接于加热器HTR的一端的正极侧的加热器连接器Cn连接。在开关S4和电阻器Rs的连接点连接由两个电阻器构成的分压电路Pb。构成分压电路Pb的两个电阻器的连接点与MCU1的端子P18连接。开关S4和电阻器Rs的连接点还与运算放大器OP1的正电源端子连接。
在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT和开关S4的源极端子的连接线上连接由P沟道型MOSFET构成的开关S3的源极端子。开关S3的栅极端子与MCU1的端子P16连接。开关S3的漏极端子与电阻器Rs和正极侧的加热器连接器Cn的连接线连接。这样,在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT与加热器连接器Cn的正极侧之间并联连接包括开关S3的电路和包括开关S4以及电阻器Rs的电路。包括开关S3的电路不具有电阻器,因此是电阻比包括开关S4以及电阻器Rs的电路低的电路。
运算放大器OP1的同相输入端子与电阻器Rs和正极侧的加热器连接器Cn的连接线连接。运算放大器OP1的反相输入端子与连接于加热器HTR的另一端的负极侧的加热器连接器Cn和由N沟道型MOSFET构成的开关S6的漏极端子连接。开关S6的源极端子与地线连接。开关S6的栅极端子与MCU1的端子P14、二极管D4的阳极、升压DC/DC转换器9的使能端子EN连接。二极管D4的阴极与FF17的Q端子连接。在运算放大器OP1的输出端子上连接电阻器R4的一端。电阻器R4的另一端与MCU1的端子P9和由N沟道型MOSFET构成的开关S5的漏极端子连接。开关S5的源极端子与地线连接。开关S5的栅极端子与电阻器Rs和正极侧的加热器连接器Cn的连接线连接。
充电IC2的输入端子VBUS与LED L1~L8各自的阳极连接。LED L1~L8各自的阴极经由用于电流限制的电阻器与MCU1的控制端子PD1~PD8连接。即,在输入端子VBUS上并联连接LED L1~L8。LED L1~L8被构成为能够通过从与插口RCP连接的USB电缆供给的USB电压VUSB和从电源BAT经由充电IC2供给的电压的每一个而动作。在MCU1中内置与控制端子PD1~控制端子PD8的每一个和接地端子GND连接的晶体管(开关元件)。MCU1通过使与控制端子PD1连接的晶体管导通来对LED L1通电而使其点亮,通过使与控制端子PD1连接的晶体管截止而使LED L1熄灭。通过高速切换与控制端子PD1连接的晶体管的导通和截止,能够动态地控制LED L1的亮度、发光模式。LED L2~L8也同样地由MCU1进行点亮控制。
充电IC2具备基于输入到输入端子VBUS的USB电压VUSB对电源BAT进行充电的充电功能。充电IC2从未图示的端子、布线取得电源BAT的充电电流、充电电压,并基于它们进行电源BAT的充电控制(从充电端子bat向电源BAT的电力供给控制)。此外,充电IC2也可以通过利用了通信线LN的串行通信,从MCU1取得从余量计IC12发送到MCU1的电源BAT的温度信息,并用于充电控制。
充电IC2还具备VBAT功率路径功能和OTG功能。VBAT功率路径功能是如下功能:从输出端子SYS输出与输入到充电端子bat的电源电压VBAT大致一致的系统电源电压Vcc0。OTG功能是如下功能:从输入端子VBUS输出使输入到充电端子bat的电源电压VBAT升压而得到的系统电源电压Vcc4。充电IC2的OTG功能的开启关闭通过利用了通信线LN的串行通信,由MCU1控制。另外,在OTG功能中,也可以从输入端子VBUS直接输出输入到充电端子bat的电源电压VBAT。在该情况下,电源电压VBAT与系统电源电压Vcc4大致一致。
充电IC2的输出端子SYS与升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN连接。在充电IC2的开关端子SW上连接电抗器La的一端。电抗器La的另一端与充电IC2的输出端子SYS连接。充电IC2的充电使能端子CE( ̄)经由电阻器与MCU1的端子P22连接。进而,在充电IC2的充电使能端子CE( ̄)上连接双极晶体管S1的集电极端子。双极晶体管S1的发射极端子与后述的LSW4的输出端子VOUT连接。双极晶体管S1的基极端子与FF17的Q端子连接。进而,在充电IC2的充电使能端子CE( ̄)上连接电阻器Rc的一端。电阻器Rc的另一端与LSW4的输出端子VOUT连接。
在升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN和使能端子EN上连接电阻器。通过从充电IC2的输出端子SYS向升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN输入系统电源电压Vcc0,输入到升降压DC/DC转换器8的使能端子EN的信号成为高电平,升降压DC/DC转换器8开始升压动作或降压动作。升降压DC/DC转换器8通过与电抗器Lb连接的内置晶体管的开关控制,使输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc0升压或降压,生成系统电源电压Vcc1,并从输出端子VOUT输出。升降压DC/DC转换器8的输出端子VOUT与升降压DC/DC转换器8的反馈端子FB、LSW4的输入端子VIN、开关驱动器7的输入端子VIN、FF16的电源端子VCC以及D端子连接。将供给从升降压DC/DC转换器8的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc1的布线记载为电源线PL1。
如果输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW4从输出端子VOUT输出输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc1。LSW4的控制端子ON和电源线PL1经由电阻器连接。因此,通过向电源线PL1供给系统电源电压Vcc1,向LSW4的控制端子ON输入高电平的信号。如果忽略布线电阻等,则LSW4输出的电压与系统电源电压Vcc1相同,但为了与系统电源电压Vcc1区别,以下将从LSW4的输出端子VOUT输出的电压记载为系统电源电压Vcc2。
LSW4的输出端子VOUT与MCU1的电源端子VDD、LSW5的输入端子VIN、余量计IC12的电源端子VDD、ROM6的电源端子VCC、双极晶体管S1的发射极端子、电阻器Rc、FF17的电源端子VCC连接。将供给从LSW4的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc2的布线记载为电源线PL2。
如果输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW5从输出端子VOUT输出输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc2。LSW5的控制端子ON与MCU1的端子P23连接。如果忽略布线电阻等,则LSW5输出的电压与系统电源电压Vcc2相同,但为了与系统电源电压Vcc2区别,以下将从LSW5的输出端子VOUT输出的电压记载为系统电源电压Vcc3。将供给从LSW5的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc3的布线记载为电源线PL3。
在电源线PL3上连接热敏电阻T2和电阻器Rt2的串联电路,电阻器Rt2与地线连接。热敏电阻T2和电阻器Rt2构成分压电路,它们的连接点与MCU1的端子P21连接。MCU1基于输入到端子P21的电压来检测热敏电阻T2的温度变动(电阻值变动),并基于该温度变动量来判断有无抽吸动作。
在电源线PL3上连接热敏电阻T3和电阻器Rt3的串联电路,电阻器Rt3与地线连接。热敏电阻T3和电阻器Rt3构成分压电路,它们的连接点与MCU1的端子P13和运算放大器OP2的反相输入端子连接。MCU1基于输入到端子P13的电压来检测热敏电阻T3的温度(相当于加热器HTR的温度)。
在电源线PL3上连接热敏电阻T4和电阻器Rt4的串联电路,电阻器Rt4与地线连接。热敏电阻T4和电阻器Rt4构成分压电路,它们的连接点与MCU1的端子P12和运算放大器OP3的反相输入端子连接。MCU1基于输入到端子P12的电压来检测热敏电阻T4的温度(相当于壳体110的温度)。
在电源线PL2上连接由MOSFET构成的开关S7的源极端子。开关S7的栅极端子与MCU1的端子P20连接。开关S7的漏极端子与连接振动电动机M的一对连接器的一者连接。该一对连接器的另一者与地线连接。MCU1通过操作端子P20的电位来控制开关S7的开闭,能够使振动电动机M以特定的模式振动。也可以使用专用的驱动器IC来代替开关S7。
在电源线PL2上连接运算放大器OP2的正电源端子和与运算放大器OP2的同相输入端子连接的分压电路Pd(两个电阻器的串联电路)。构成分压电路Pd的两个电阻器的连接点与运算放大器OP2的同相输入端子连接。运算放大器OP2输出与加热器HTR的温度对应的信号(与热敏电阻T3的电阻值对应的信号)。在本实施方式中,作为热敏电阻T3使用具有NTC特性的热敏电阻,因此加热器HTR的温度(热敏电阻T3的温度)越高,运算放大器OP2的输出电压越低。这是因为,运算放大器OP2的负电源端子与地线连接,如果输入到运算放大器OP2的反相输入端子的电压值(基于热敏电阻T3和电阻器Rt3的分压值)比输入到运算放大器OP2的同相输入端子的电压值(基于分压电路Pd的分压值)高,则运算放大器OP2的输出电压的值与接地电位的值大致相等。即,如果加热器HTR的温度(热敏电阻T3的温度)成为高温,则运算放大器OP2的输出电压成为低电平。
另外,在作为热敏电阻T3使用具有PTC特性的热敏电阻的情况下,只要在运算放大器OP2的同相输入端子上连接热敏电阻T3以及电阻器Rt3的分压电路的输出,在运算放大器OP2的反相输入端子上连接分压电路Pd的输出即可。
在电源线PL2上连接运算放大器OP3的正电源端子和与运算放大器OP3的同相输入端子连接的分压电路Pe(两个电阻器的串联电路)。构成分压电路Pe的两个电阻器的连接点与运算放大器OP3的同相输入端子连接。运算放大器OP3输出与壳体110的温度对应的信号(与热敏电阻T4的电阻值对应的信号)。在本实施方式中,作为热敏电阻T4使用具有NTC特性的热敏电阻,因此壳体110的温度越高,运算放大器OP3的输出电压越低。这是因为,运算放大器OP3的负电源端子与地线连接,如果输入到运算放大器OP3的反相输入端子的电压值(基于热敏电阻T4和电阻器Rt4的分压值)比输入到运算放大器OP3的同相输入端子的电压值(基于分压电路Pe的分压值)高,则运算放大器OP3的输出电压的值与接地电位的值大致相等。即,如果热敏电阻T4的温度成为高温,则运算放大器OP3的输出电压成为低电平。
另外,在作为热敏电阻T4使用具有PTC特性的热敏电阻的情况下,只要在运算放大器OP3的同相输入端子上连接热敏电阻T4以及电阻器Rt4的分压电路的输出,在运算放大器OP3的反相输入端子上连接分压电路Pe的输出即可。
在运算放大器OP2的输出端子上连接电阻器R1。在电阻器R1上连接二极管D1的阴极。二极管D1的阳极与运算放大器OP3的输出端子、FF17的D端子、FF17的CLR( ̄)端子连接。在电阻器R1和二极管D1的连接线上连接与电源线PL1连接的电阻器R2。此外,在该连接线上连接FF16的CLR( ̄)端子。
在二极管D1的阳极以及运算放大器OP3的输出端子的连接点和FF17的D端子的连接线上连接电阻器R3的一端。电阻器R3的另一端与电源线PL2连接。进而,在该连接线上连接与余量计IC12的通知端子12a连接的二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、FF17的CLR( ̄)端子。二极管D3的阴极与MCU1的端子P5连接。
如果加热器HTR的温度变得过高,则FF16从运算放大器OP2输出的信号变小,如果输入到CLR( ̄)端子的信号成为低电平,则从Q( ̄)端子向MCU1的端子P11输入高电平的信号。电源线PL1向FF16的D端子供给高电平的系统电源电压Vcc1。因此,在FF16中,只要输入到以负逻辑动作的CLR( ̄)端子的信号不成为低电平,就从Q( ̄)端子持续输出低电平的信号。
在加热器HTR的温度变得过高的情况、壳体110的温度变得过高的情况、从余量计IC12的通知端子12a输出了表示异常检测的低电平的信号的情况中的任一情况下,输入到FF17的CLR( ̄)端子的信号成为低电平。如果输入到CLR( ̄)端子的信号成为低电平,则FF17从Q端子输出低电平的信号。该低电平的信号分别被输入到MCU1的端子P10、开关S6的栅极端子、升压DC/DC转换器9的使能端子EN、与充电IC2连接的双极晶体管S1的基极端子。如果低电平的信号被输入到开关S6的栅极端子,则构成开关S6的N沟道型MOSFET的栅极-源极间电压低于阈值电压,因此开关S6断开。如果低电平的信号被输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN,则升压DC/DC转换器9的使能端子EN为正逻辑,因此升压动作停止。如果低电平的信号被输入到双极晶体管S1的基极端子,则双极晶体管S1导通(从集电极端子输出放大后的电流)。如果双极晶体管S1导通,则高电平的系统电源电压Vcc2经由双极晶体管S1被输入到充电IC2的CE( ̄)端子。充电IC2的CE( ̄)端子为负逻辑,因此停止电源BAT的充电。由此,停止加热器HTR的加热和电源BAT的充电。另外,即使MCU1从端子P22对充电IC2的充电使能端子CE( ̄)输出低电平的使能信号,如果双极晶体管S1导通,则放大后的电流也从集电极端子被输入到MCU1的端子P22以及充电IC2的充电使能端子CE( ̄)。由此,需要注意的是,高电平的信号被输入到充电IC2的充电使能端子CE( ̄)。
从电源线PL2向FF17的D端子供给高电平的系统电源电压Vcc2。因此,在FF17中,只要输入到以负逻辑动作的CLR( ̄)端子的信号不成为低电平,就从Q端子持续输出高电平的信号。如果从运算放大器OP3的输出端子输出低电平的信号,则与从运算放大器OP2的输出端子输出的信号的电平无关,低电平的信号被输入到FF17的CLR( ̄)端子。需要注意的是,在从运算放大器OP2的输出端子输出高电平的信号的情况下,从运算放大器OP3的输出端子输出的低电平的信号由于二极管D1而不会受到该高电平的信号的影响。此外,在从运算放大器OP2的输出端子输出低电平的信号的情况下,即使从运算放大器OP3的输出端子输出高电平的信号,该高电平的信号也经由二极管D1被置换为低电平的信号。
电源线PL2从MCU搭载基板161向LED搭载基板163以及霍尔IC搭载基板164侧进一步分支。在该分支后的电源线PL2上连接霍尔IC13的电源端子VDD、通信IC15的电源端子VCC、霍尔IC14的电源端子VDD。
霍尔IC13的输出端子OUT与MCU1的端子P3和开关驱动器7的端子SW2连接。如果外部面板115被拆下,则从霍尔IC13的输出端子OUT输出低电平的信号。MCU1根据输入到端子P3的信号来判断外部面板115是否安装。
在LED搭载基板163设置与操作开关OPS连接的串联电路(电阻器和电容器的串联电路)。该串联电路与电源线PL2连接。该串联电路的电阻器和电容器的连接点与MCU1的端子P4、操作开关OPS、开关驱动器7的端子SW1连接。在操作开关OPS未被按下的状态下,操作开关OPS不导通,分别输入到MCU1的端子P4和开关驱动器7的端子SW1的信号通过系统电源电压Vcc2而成为高电平。如果操作开关OPS被按下而操作开关OPS成为导通状态,则分别输入到MCU1的端子P4和开关驱动器7的端子SW1的信号与地线连接而成为低电平。MCU1根据输入到端子P4的信号来检测操作开关OPS的操作。
在开关驱动器7设置复位输入端子RSTB。复位输入端子RSTB与LSW4的控制端子ON连接。在输入到端子SW1和端子SW2的信号的电平均成为低电平的情况(外部面板115被拆下且操作开关OPS被按下的状态)下,开关驱动器7通过从复位输入端子RSTB输出低电平的信号,使LSW4的输出动作停止。即,如果本来经由外部面板115的按压部117被按下的操作开关OPS在外部面板115被拆下的状态下由用户直接按下,则输入到开关驱动器7的端子SW1和端子SW2的信号的电平均成为低电平。
<吸引器的每个动作模式的动作>
以下,参照图13~图19对图10所示的电路的动作进行说明。图13是用于说明休眠模式下的电路的动作的图。图14是用于说明激活模式下的电路的动作的图。图15是用于说明加热初始设定模式下的电路的动作的图。图16是用于说明加热模式下的加热器HTR加热时的电路的动作的图。图17是用于说明加热模式下的加热器HTR的温度检测时的电路的动作的图。图18是用于说明充电模式下的电路的动作的图。图19是用于说明MCU1的复位(重新启动)时的电路的动作的图。在图13~图19的每一个中,被芯片化的电子部件的端子中的由虚线的椭圆包围的端子表示进行电源电压VBAT、USB电压VUSB以及系统电源电压等的输入或输出的端子。
在任一动作模式下,电源电压VBAT都被输入到保护IC10的电源端子VDD、升压DC/DC转换器9的输入端子VIN、充电IC2的充电端子bat。
<休眠模式:图13>
MCU1使充电IC2的VBAT功率路径功能有效,使OTG功能和充电功能无效。通过不向充电IC2的输入端子VBUS输入USB电压VUSB,充电IC2的VBAT功率路径功能有效。用于从通信线LN使OTG功能有效的信号不从MCU1输出到充电IC2,因此OTG功能无效。因此,充电IC2根据输入到充电端子bat的电源电压VBAT来生成系统电源电压Vcc0,并从输出端子SYS输出。从输出端子SYS输出的系统电源电压Vcc0被输入到升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN以及使能端子EN。升降压DC/DC转换器8通过向作为正逻辑的使能端子EN输入高电平的系统电源电压Vcc0而成为使能,根据系统电源电压Vcc0来生成系统电源电压Vcc1,并从输出端子VOUT输出。从升降压DC/DC转换器8的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc1分别被供给到LSW4的输入端子VIN、LSW4的控制端子ON、开关驱动器7的输入端子VIN、FF16的电源端子VCC以及D端子。
LSW4通过向控制端子ON输入系统电源电压Vcc1,将输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc1作为系统电源电压Vcc2从输出端子VOUT输出。从LSW4输出的系统电源电压Vcc2被输入到MCU1的电源端子VDD、LSW5的输入端子VIN、霍尔IC13的电源端子VDD、通信IC15的电源端子VCC、霍尔IC14的电源端子VDD。进而,系统电源电压Vcc2分别被供给到余量计IC12的电源端子VDD、ROM6的电源端子VCC、与充电IC2的充电使能端子CE( ̄)连接的电阻器Rc以及双极晶体管S1、FF17的电源端子VCC、运算放大器OP3的正电源端子、分压电路Pe、运算放大器OP2的正电源端子、分压电路Pd。只要不从FF17的Q端子输出低电平的信号,与充电IC2连接的双极晶体管S1成为截止。因此,由LSW4生成的系统电源电压Vcc2也被输入到充电IC2的充电使能端子CE( ̄)。充电IC2的充电使能端子CE( ̄)为负逻辑,因此在该状态下,基于充电IC2的充电功能关闭。
这样,在休眠模式下,LSW5停止系统电源电压Vcc3的输出,因此停止向与电源线PL3连接的电子部件的电力供给。此外,在休眠模式下,充电IC2的OTG功能停止,因此停止向LED L1~L8的电力供给。
<激活模式:图14>
如果从图13的休眠模式的状态,输入到端子P8的信号变为高电平并检测到滑块119打开,则MCU1从端子P23向LSW5的控制端子ON输入高电平的信号。由此,LSW5将输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc2作为系统电源电压Vcc3从输出端子VOUT输出。从LSW5的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc3被供给到热敏电阻T2、热敏电阻T3、热敏电阻T4。
进而,如果检测到滑块119打开,则MCU1经由通信线LN使充电IC2的OTG功能有效化。由此,充电IC2从输入端子VBUS输出使从充电端子bat输入的电源电压VBAT升压而得到的系统电源电压Vcc4。从输入端子VBUS输出的系统电源电压Vcc4被供给到LED L1~L8。
<加热初始设定模式:图15>
如果从图14的状态,输入到端子P4的信号变为低电平(进行操作开关OPS的按下),则MCU1在进行加热所需的各种设定之后,从端子P14向升压DC/DC转换器9的使能端子EN输入高电平的使能信号。由此,升压DC/DC转换器9从输出端子VOUT输出使电源电压VBAT升压而得到的驱动电压Vbst。驱动电压Vbst被供给到开关S3和开关S4。在该状态下,开关S3和开关S4断开。此外,开关S6通过从端子P14输出的高电平的使能信号而被接通。由此,如果加热器HTR的负极侧端子与地线连接而接通(ON)开关S3,则使加热器HTR成为能够加热的状态。在从MCU1的端子P14输出高电平的信号的使能信号之后,转移至加热模式。
<加热模式时的加热器加热:图16>
在图15的状态下,MCU1开始与端子P16连接的开关S3的开关控制和与端子P15连接的开关S4的开关控制。这些开关控制既可以在上述的加热初始设定模式完成时自动开始,也可以通过进一步的操作开关OPS的按下而开始。具体而言,MCU1进行加热控制和温度检测控,该加热控制如图16那样使开关S3接通、使开关S4断开,将驱动电压Vbst供给到加热器HTR,进行用于气溶胶生成的加热器HTR的加热,该温度检测控制如图17那样使开关S3断开、使开关S4接通,检测加热器HTR的温度。
如图16所示,在加热控制时,驱动电压Vbst也被供给到开关S5的栅极,开关S5接通。此外,在加热控制时,通过了开关S3的驱动电压Vbst经由电阻器Rs也被输入到运算放大器OP1的正电源端子。电阻器Rs的电阻值与运算放大器OP1的内部电阻值相比小到能够忽视的程度。因此,在加热控制时,输入到运算放大器OP1的正电源端子的电压与驱动电压Vbst大致同等。
另外,电阻器R4的电阻值大于开关S5的接通电阻值。即使在加热控制时运算放大器OP1也动作,但在加热控制时开关S5接通。在开关S5接通的状态下,运算放大器OP1的输出电压通过电阻器R4和开关S5的分压电路被分压,并输入到MCU1的端子P9。电阻器R4的电阻值大于开关S5的接通电阻值,由此输入到MCU1的端子P9的电压变得足够小。由此,能够防止从运算放大器OP1对MCU1输入大的电压。
<加热模式时的加热器温度检测:图17>
如图17所示,在温度检测控制时,驱动电压Vbst被输入到运算放大器OP1的正电源端子,并被输入到分压电路Pb。由分压电路Pb分压的电压被输入到MCU1的端子P18。MCU1基于输入到端子P18的电压,取得温度检测控制时的施加于电阻器Rs和加热器HTR的串联电路的基准电压Vtemp
此外,在温度检测控制时,驱动电压Vbst(基准电压Vtemp)被供给到电阻器Rs和加热器HTR的串联电路。然后,通过电阻器Rs和加热器HTR对该驱动电压Vbst(基准电压Vtemp)进行了分压的电压Vheat被输入到运算放大器OP1的同相输入端子。电阻器Rs的电阻值与加热器HTR的电阻值相比足够大,因此电压Vheat是与驱动电压Vbst相比足够低的值。在温度检测控制时,该低的电压Vheat也被供给到开关S5的栅极端子,由此开关S5断开。运算放大器OP1将输入到反相输入端子的电压与输入到同相输入端子的电压Vheat之差放大并输出。
运算放大器OP1的输出信号被输入到MCU1的端子P9。MCU1基于输入到端子P9的信号、基于端子P18的输入电压而取得的基准电压Vtemp、已知的电阻器Rs的电阻值,取得加热器HTR的温度。MCU1基于所取得的加热器HTR的温度,进行加热器HTR的加热控制(例如加热器HTR的温度成为目标温度的控制)。
另外,即使在使开关S3和开关S4分别断开的期间(没有进行向加热器HTR的通电的期间),MCU1也能够取得加热器HTR的温度。具体而言,MCU1基于输入到端子P13的电压(由热敏电阻T3和电阻器Rt3构成的分压电路的输出电压),取得加热器HTR的温度。
此外,MCU1在任意的定时都能够取得壳体110的温度。具体而言,MCU1基于输入到端子P12的电压(由热敏电阻T4和电阻器Rt4构成的分压电路的输出电压),取得壳体110的温度。
<充电模式:图18>
图18例示了在休眠模式的状态下进行了USB连接的情况。如果进行USB连接,则USB电压VUSB经由过电压保护IC11被输入到LSW3的输入端子VIN。USB电压VUSB也被供给到与LSW3的输入端子VIN连接的分压电路Pf。在刚进行USB连接之后的时间点,双极晶体管S2导通,因此输入到LSW3的控制端子ON的信号成为低电平的状态。USB电压VUSB也被供给到与MCU1的端子P17连接的分压电路Pc,由该分压电路Pc分压的电压被输入到端子P17。MCU1基于被输入到端子P17的电压,检测到进行了USB连接。
如果检测到进行了USB连接,则MCU1使与端子P19连接的双极晶体管S2截止。如果向双极晶体管S2的栅极端子输入低电平的信号,则由分压电路Pf分压的USB电压VUSB被输入到LSW3的控制端子ON。由此,高电平的信号被输入到LSW3的控制端子ON,LSW3从输出端子VOUT输出USB电压VUSB。从LSW3输出的USB电压VUSB被输入到充电IC2的输入端子VBUS。此外,从LSW3输出的USB电压VUSB直接作为系统电源电压Vcc4被供给到LED L1~L8。
如果检测到进行了USB连接,则MCU1进一步从端子P22对充电IC2的充电使能端子CE( ̄)输出低电平的使能信号。由此,充电IC2使电源BAT的充电功能有效化,开始基于输入到输入端子VBUS的USB电压VUSB的电源BAT的充电。
另外,在激活模式的状态下进行了USB连接的情况下,如果检测到进行了USB连接,则MCU1使与端子P19连接的双极晶体管S2截止,进而,从端子P22对充电IC2的充电使能端子CE( ̄)输出低电平的使能信号,进而,通过利用了通信线LN的串行通信,使充电IC2的OTG功能关闭。由此,供给到LED L1~L8的系统电源电压Vcc4从由充电IC2的OTG功能生成的电压(基于电源电压VBAT的电压)被切换到从LSW3输出的USB电压VUSB。只要不由MCU1进行内置晶体管的导通控制,LED L1~L8就不动作。因此,防止了OTG功能的从开启到关闭的过渡期的不稳定的电压被供给到LED L1~L8。
<MCU的复位:图19>
如果外部面板115被拆下而霍尔IC13的输出成为低电平,进行操作开关OPS的接通操作而输入到MCU1的端子P4的信号成为低电平,则开关驱动器7的端子SW1和端子SW2都成为低电平。由此,开关驱动器7从复位输入端子RSTB输出低电平的信号。从复位输入端子RSTB输出的低电平的信号被输入到LSW4的控制端子ON。由此,LSW4停止来自输出端子VOUT的系统电源电压Vcc2的输出。通过停止系统电源电压Vcc2的输出,不向MCU1的电源端子VDD输入系统电源电压Vcc2,因此MCU1停止。
如果从复位输入端子RSTB输出低电平的信号的时间达到既定时间,或者输入到端子SW1和端子SW2中的任一个的信号成为高电平,则开关驱动器7使从复位输入端子RSTB输出的信号返回到高电平。由此,LSW4的控制端子ON成为高电平,恢复到系统电源电压Vcc2被供给到各部分的状态。
<加热控制和温度检测控制的详细情况>
图20是抽出图10所示的电路中的用于加热器HTR的加热和温度检测的主要电子部件而示出的主要部分电路图。在图20中,作为在图10中省略了图示或符号的电子部件、节点,示出了电抗器Ld、电阻器RS4、npn型双极晶体管TS4、构成分压电路Pb的电阻器RPb1以及电阻器RPb2、开关S5的寄生二极管D5、节点N1~N8、内置于MCU1的运算放大器OP4、运算放大器OP5、ADC(模拟数字转换器)1a以及ADC1b。图20所示的各种电阻器(电阻器RS4、电阻器Rs、电阻器RPb1、电阻器RPb2以及电阻器R4)是具有既定的电阻值的固定电阻器。
电阻器RS4的一端与开关S4的栅极端子连接。电阻器RS4的另一端与双极晶体管TS4的集电极端子连接。双极晶体管TS4的发射极端子接地。双极晶体管TS4的基极端子与MCU1的端子P15连接。
电抗器Ld是以降低从升压DC/DC转换器9输出的驱动电压Vbst的噪声为目的而设置的。电抗器Ld连接在开关S4的源极端子与升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT之间。另外,除了电抗器Ld之外,也可以在开关S4与电阻器Rs之间设置其他噪声降低用的第一电抗器,在电阻器Rs与正极侧的加热器连接器Cn(+)之间进一步设置其他噪声降低用的第二电抗器。也可以省略这些电抗器Ld、第一电抗器以及第二电抗器中的任一个,或省略任两个。此外,这些噪声降低用的电抗器不是必须的,可以省略。
节点N1连接开关S3的源极端子和电抗器Ld的一端。节点N1与升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT连接。
节点N7连接正极侧(+极)的加热器连接器Cn(+)和运算放大器OP1的同相输入端子。
节点N2连接开关S3的漏极端子和节点N7。
节点N4连接节点N2和电阻器Rs。节点N4与开关S5的栅极端子连接。
节点N5连接电阻器R4中的运算放大器OP1侧的相反侧端和开关S5的漏极端子。节点N5与MCU1的端子P9连接。
节点N3连接开关S4的漏极端子和电阻器Rs的节点N4侧的相反端。节点N3与运算放大器OP1的正电源端子和电阻器RPb1的一端连接。
节点N6连接电阻器RPb1的另一端和电阻器RPb2的一端。节点N6与MCU1的端子P18连接。电阻器RPb2的另一端接地。
节点N8连接负极侧(-极)的加热器连接器Cn(-)和开关S6的漏极端子。节点N8与运算放大器OP1的反相输入端子连接。
寄生二极管D5是如下结构:阳极与开关S5的源极端子连接,阴极与开关S5的漏极端子连接。
在图20所示的电路中,使开关S4接通时的流程如下。首先,在从升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT输出驱动电压Vbst的状态下,MCU1使双极晶体管TS4接通(从双极晶体管TS4的发射极端子输出放大后的电流)。由此,开关S4的栅极端子经由电阻器RS4、双极晶体管TS4的集电极端子以及双极晶体管TS4的发射极端子接地。其结果,开关S4的栅极电压成为接近接地电位(在本实施方式中设为0V)的值,开关S4的栅极/源极间电压的绝对值大于开关S4的阈值电压的绝对值,开关S4接通。如果使双极晶体管TS4截止,则开关S4的栅极/源极间电压的绝对值成为开关S4的阈值电压的绝对值以下,因此开关S4断开。
栅极/源极间电压是指施加于栅极端子与源极端子之间的电压。本实施方式中的开关S4为P沟道型MOSFET,因此如果要使开关S4接通,则需要负值的栅极/源极间电压。换言之,如果源极端子的电位从栅极端子的电位变为低于阈值电压,则开关S4接通。例如,在将开关S4的阈值电压设为-4.5V的情况下,如果将源极电位设为4.9V,将栅极电位设为0V,则栅极/源极间电压成为-4.9V。-4.9V比作为阈值电压的-4.5V低,因此开关S4接通。另一方面,如果将源极电位设为4.9V,将栅极电位设为3.3V,则栅极/源极间电压成为-1.6V。-1.6V比作为阈值电压的-4.5V高,因此开关S4断开。
在本说明书中为了容易理解,将P沟道型MOSFET的栅极/源极间电压和阈值电压作为忽略了符号的绝对值进行说明。
另外,前述的系统电源电压Vcc2(输入到MCU1的电源端子VDD的MCU1的电源电压)和驱动电压Vbst优选为下述所示的值。
系统电源电压Vcc2=3.3V
驱动电压Vbst=4.9V
接着,参照图21至图24对加热器HTR的加热控制和加热器HTR的温度检测控制的动作进行说明。
图21是示出加热模式下的输入到开关S3以及开关S4的栅极端子的电压变化的一例的图。在本实施方式中,需要注意的是,开关S3以及开关S4是P沟道型MOSFET,因此在输入到栅极端子的电压为低电平时,开关S3以及开关S4接通。图21示出了驱动例EX1和驱动例EX2。在图21的驱动例EX1中,MCU1交替反复进行开关S3以及开关S4各自的接通和断开。即,在驱动例EX1中,MCU1在使开关S3接通的期间使开关S4断开,在使开关S3断开的期间使开关S4接通。换言之,在驱动例EX1中,输入到开关S3的栅极端子的电压为低电平的期间与输入到开关S4的栅极端子的电压为低电平的期间不重复。驱动例EX2与驱动例EX1的不同点在于,使接通开关S3的期间与接通开关S4的期间一部分重复。换言之,在驱动例EX2中,输入到开关S3的栅极端子的电压为低电平的期间与输入到开关S4的栅极端子的电压为低电平的期间重复。
在图21中示出了MCU1的控制周期Tc。MCU1在该控制周期Tc中,将接通开关S4的时间设为固定,控制接通开关S3的时间。即,MCU1在加热控制时,通过PWM(脉宽调制)控制,进行向加热器HTR的电力供给。该控制周期Tc中的除了接通开关S4的一定时间之外的时间是接通开关S3的时间的最大值。接通开关S4的一定时间与接通开关S3的时间的最大值相比足够小,例如,是其最大值的十分之一以下。另外,也可以在控制周期Tc中多次接通开关S3。在该情况下,如果由PWM控制计算出的占空比小于100%,则在控制周期Tc中的除了接通开关S4的一定时间之外的时间,开关S3间歇地接通。
在驱动例EX1中,MCU1进行控制,以使在开关S3从接通切换为断开的定时,开关S4从断开切换为接通。即,MCU1将断开开关S3的定时设为固定,控制接通开关S3的定时,由此变更开关S3的接通时间。另外,MCU1也可以通过PFM(脉冲频率调制)控制进行向加热器HTR的电力供给。
图22是示出了加热模式的加热控制时的电流的流动的图。在加热控制时,开关S3接通且开关S4断开。在该状态下,形成:第一加热放电路径HR1,电流以节点N1、开关S3、节点N2、节点N7、加热器HTR、节点N8、开关S6以及地的顺序流动;第二加热放电路径HR2,电流以节点N1、开关S3、节点N2、节点N4以及开关S5的栅极端子的顺序流动;以及第三加热放电路径HR3,电流以节点N1、开关S3、节点N2、节点N4、电阻器Rs、节点N3以及运算放大器OP1的正电源端子的顺序流动。
由于第三加热放电路径HR3的存在,向运算放大器OP1的正电源端子供给比驱动电压Vbst低的电压(由驱动电压Vbst的电阻器Rs降压后的电压),运算放大器OP1能够动作。即,在加热控制时,由于第三加热放电路径HR3的存在,施加于运算放大器OP1的正电源端子与负电源端子之间的电压成为比驱动电压Vbst低的值(但是,比作为MCU1的电源电压的系统电源电压Vcc2高的值)。在该状态下,如果运算放大器OP1的差动输入值比驱动电压Vbst高,则运算放大器OP1的输出电压贴附于施加于运算放大器OP1的正电源端子的电压。该电压比MCU1的电源电压高,因此如果该电压被输入到MCU1,则MCU1有可能无法正常动作。因此,由于第二加热放电路径HR2的存在,开关S5接通。由此,运算放大器OP1的输出电压由电阻器R4和开关S5的接通电阻分压并被输入到MCU1的端子P9。开关S5的接通电阻值与电阻器R4的电阻值相比足够小。因此,由电阻器R4和开关S5分压的电压值变得微小。因此,开关S5接通,由此能够视为将运算放大器OP1的输出电压箝位到接地电平。
图23是示出了加热模式的温度检测控制时的电流的流动的图。在温度检测控制时,开关S3断开且开关S4接通。在该状态下,形成:第一检测放电路径MR1,电流以节点N1、电抗器Ld、开关S4、电阻器Rs、节点N2、节点N7、加热器HTR、节点N8、开关S6以及地的顺序流动;第二检测放电路径MR2,电流以节点N1、电抗器Ld、开关S4、电阻器Rs、节点N4以及开关S5的栅极端子的顺序流动;以及第三检测放电路径MR3,电流以节点N1、电抗器Ld、开关S4、节点N3以及运算放大器OP1的正电源端子的顺序流动。
电抗器Ld的电阻值和开关S4的接通电阻值足够小。因此,由于第三检测放电路径MR3的存在,向运算放大器OP1的正电源端子供给与驱动电压Vbst大致相同的电压(基准电压Vtemp),运算放大器OP1能够动作。这样,在温度检测控制时,运算放大器OP1的电源电压比加热控制时大,因此能够增大运算放大器OP1的差动输入值的上限值。
在温度检测控制时,向运算放大器OP1的同相输入端子输入通过电阻器Rs和加热器HTR对节点N3的电压(基准电压Vtemp)进行了分压的电压Vheat。另外,如果忽略布线电阻,则节点N7与节点N4的电位一致。因此,输入到开关S5的栅极端子的电压也与电压Vheat相同。电压Vheat为开关S5的阈值电压以下,因此在图23的状态下,开关S5断开。这样,优选确定电阻器Rs的电阻值,以使电压Vheat成为开关S5的阈值电压以下。通过开关S5断开,运算放大器OP1的输出电压VOUT不会被分压而输入到MCU1的端子P9。另外,在开关S5断开的状态下,寄生二极管D5如齐纳二极管那样动作。因此,即使在运算放大器OP1的输出电压VOUT由于某种原因而变得过大的情况下,也能够防止输入到MCU1的端子P9的电压变高。在本实施方式中,在图23的状态下,确定电阻器R4、电阻器Rs的电阻值,以使输入到MCU1的端子P9的电压成为MCU1的动作电压(系统电源电压Vcc2)以下。
如果将运算放大器OP1的放大率设为A,将加热器HTR的电阻值设为RHTR,将电阻器Rs的电阻值设为RRS,将输入到运算放大器OP1的反相输入端子的电压设为0V,则运算放大器OP1的输出电压VOUT由以下的式(1)表示。式(1)的右边的除去放大率A的项相当于电压Vheat
[式1]
如果对电阻值RHTR求解式(1),则得到以下的式(2)。
[式2]
在温度检测控制时,MCU1通过内置的运算放大器OP5放大输入到端子P9的输出电压VOUT与接地电位(=0V)之差,并通过内置的ADC1b将放大后的电压转换为数字值(记载为ADC_VOUT)。此外,MCU1通过内置的运算放大器OP4放大输入到端子P18的基准电压Vtemp的分压值(由分压电路Pb分压的值)与接地电位(=0V)之差,并通过内置的ADC1a将放大后的电压转换为数字值(记载为ADC_Vtemp)。运算放大器OP4以及/或者运算放大器OP5的反相输入端子也可以不一定与接地电位连接,也可以与其他基准电位连接。在该基准电位足够高的情况下,也可以是基准电位与同相输入端子连接,输出电压VOUT、基准电压Vtemp的分压值与反相输入端子连接。另外,ADC1a以及运算放大器OP4的输出产生由MCU1内部的温度的影响引起的温度漂移误差ε1,ADC1b以及运算放大器OP5的输出产生由MCU1内部的温度的影响引起的温度漂移误差ε2。即,从ADC1a输出的数字值严格来说是ADC_Vtemp(1+ε1),从ADC1b输出的数字值严格来说是ADC_VOUT(1+ε2)。
将数字值ADC_Vtemp(1+ε1)代入式(2)的Vtemp,将数字值ADC_VOUT(1+ε2)代入式(2)的VOUT后的式子是式(3)。ADC1a以及运算放大器OP4和ADC1b以及运算放大器OP5分别设置在MCU1内部。因此,温度漂移误差ε1和温度漂移误差ε2视为大致相同。即,式(3)中的(1+ε1)和(1+ε2)为相同的值。因此,在式(3)中,温度漂移误差被抵消。MCU1通过该式(3)的运算,导出加热器HTR的电阻值RHTR。加热器HTR具有电阻值根据温度而变化的特性,因此通过导出电阻值RHTR,能够取得加热器HTR的温度。
[式3]
这样,通过式(3)的运算,能够抵消在输出电压VOUT中可能产生的温度漂移误差(准确地说,在取得与输出电压VOUT相当的信息所需的电子部件(运算放大器OP5以及ADC1b)的输出中可能产生的温度漂移误差)和在基准电压Vtemp中可能产生的温度漂移误差(准确地说,在取得与基准电压Vtemp相当的信息所需的电子部件(运算放大器OP4以及ADC1a)的输出中可能产生的温度漂移误差),能够更高精度地导出加热器HTR的电阻值RHTR。换言之,在不受MCU1的温度的影响的情况下,容易导出加热器HTR的电阻值RHTR
在图20的例子中,在MCU1内部分别设置运算放大器OP5以及ADC1b和运算放大器OP4以及ADC1a。然而,它们也可以共用化。即,也可以使用于取得输出电压VOUT的信息的运算放大器以及ADC和用于取得基准电压Vtemp的信息的运算放大器以及ADC共用化,以时分方式得到数字值ADC_Vtemp(1+ε1)和数字值ADC_VOUT(1+ε2)。根据该结构,能够使在这些两个数字值中产生的温度漂移误差更一致,能够更高精度地导出加热器HTR的电阻值RHTR
另外,开关S4接通时的节点N3的电位与节点N1的电位大致相同。因此,MCU1也可以在开关S3断开且开关S4接通时,取得节点N1的电位作为基准电压Vtemp,并用于导出加热器HTR的电阻值。此外,如果向运算放大器OP1的正电源端子始终供给电压而容许电力消耗增加,则也可以将运算放大器OP1的正电源端子不与节点N3连接而与节点N1连接,连接节点N1和分压电路Pb。
图24是示出了图21的驱动例EX2中的开关S3和开关S4都接通时的电流的流动的图。在图24的状态下,形成:第一加热放电路径HR1,电流以节点N1、开关S3、节点N2、节点N7、加热器HTR、节点N8、开关S6以及地的顺序流动;第二加热放电路径HR2,电流以节点N1、开关S3、节点N2、节点N4以及开关S5的栅极端子的顺序流动;以及第三检测放电路径MR3,电流以节点N1、电抗器Ld、开关S4、节点N3以及运算放大器OP1的正电源端子的顺序流动。
在图24的状态下,节点N3和节点N4为大致同电位,因此电流几乎不流过电阻器Rs。因此,运算放大器OP1的电源电压成为驱动电压Vbst。即,在该状态下,运算放大器OP1的差动输入值的上限值与驱动电压Vbst相等。因此,运算放大器OP1的输出电压比图22的状态大。然而,在本实施方式中,在图24的状态下,确定电阻器R4与开关S5的接通电阻的电阻比,以使输入到MCU1的端子P9的电压成为MCU1的动作电压(系统电源电压Vcc2)以下。因此,不会向MCU1的端子P9输入动作电压以上的大的电压。即,MCU1的动作稳定。
这样,在吸引器100中,如图22所示,在开关S3接通且开关S4断开的期间,能够通过第三加热放电路径HR3,供给比驱动电压Vbst小的电压作为运算放大器OP1的电源电压。此外,如图23所示,在开关S4接通且开关S3断开的期间,能够通过第三检测放电路径MR3,供给与驱动电压Vbst同等的电压作为运算放大器OP1的电源电压。因此,如图21所示,在开始加热器HTR的加热并结束该加热,并且到结束加热器HTR的温度检测为止的期间(从开关S3的栅极电压下降开始到紧接其后的开关S4的上升为止的期间),能够向运算放大器OP1连续地供给电源电压。因此,与在开关S3的接通期间(加热器HTR的加热期间)不向运算放大器OP1供给电源电压的参考例相比,在温度检测控制时,不需要等待至运算放大器OP1的电源电压充分上升,能够有效地执行加热控制和温度检测控制。
特别是,根据驱动例EX2,能够一边进行加热控制、一边供给温度检测控制时所需的运算放大器OP1的电源电压。因此,在加热控制结束的定时,能够使运算放大器OP1的电源电压成为充分上升的状态,与驱动例EX1相比,能够在加热器HTR的加热结束后,在更早的定时,高精度地检测加热器HTR的电阻值。
另外,在图21所示的驱动例EX1以及驱动例EX2的任一个中,在开关S4断开后到下一次接通开关S3为止的期间,有时不向运算放大器OP1供给电源电压。然而,在紧接着该期间之后进行的是加热控制,运算放大器OP1的动作不是必须的。因此,即使在该期间不向运算放大器OP1供给电源电压也没有问题。而且,在该期间能够消除运算放大器OP1的电力消耗,因此有助于吸引器100整体的省电化。
在以上述方式构成的吸引器100中,图20所示的开关S3、开关S4以及开关S6分别具有优选的结构。以下,对各开关的优选例进行说明。
<开关S3的优选结构>
在对加热器HTR进行加热时,为了使更多的电流流过加热器HTR,开关S3优选接通电阻值小(换言之,芯片尺寸)的结构。以下,在比较开关S3、开关S4以及开关S6各自的接通电阻值的情况下,设为在温度以及流动的电流相同的条件下进行比较。
在对加热器HTR进行加热时,开关S3通过PWM控制或PFM控制等高速地接通断开。因此,优选能够瞬间输出的最大电流值(能够以脉冲状输出的最大电流值)大。此外,从使较多的电流流过加热器HTR的观点和接通时间比开关S4长的观点出发,优选开关S3能够连续输出的最大电流值大于开关S4。以下,在比较开关S3、开关S4以及开关S6的每一个能够输出的最大电流值的情况下,设为在温度相同的条件下进行比较。
如图20例示的那样,开关S3优选为P沟道型MOSFET。开关S3也能够由N沟道型MOSFET构成。然而,在由N沟道型MOSFET构成开关S3的情况下,为了接通开关S3,需要使从MCU1的端子P16供给到开关S3的栅极端子的电压成为比驱动电压Vbst大的值,需要提高MCU1的电源电压。与此相对,如果由P沟道型MOSFET构成开关S3,则能够使MCU1的电源电压比驱动电压Vbst低,因此能够抑制MCU1的功耗。
<开关S4的优选结构>
开关S4优选减小接通电阻值,以使能够向电阻器Rs和加热器HTR的串联电路施加足够大小的电压。但是,如果过度减小接通电阻值,则尺寸变大,因此为了削减电路面积,优选开关S4的接通电阻值大于开关S3的接通电阻值。为了使用于检测加热器HTR的电阻值的电流不使加热器HTR的温度变化,优选开关S4的接通电阻值不过小。具体而言,开关S4的接通电阻值优选为小于电阻器Rs的电阻值、且大于开关S3的接通电阻值的值。
如图21例示的那样,加热器HTR的电阻值的检测需要在比加热器HTR的加热短的时间内进行。此外,开关S6在加热模式下始终接通,因此响应性也可以不高。因此,开关S4的响应性优选比开关S3以及开关S6的响应性高。作为表示晶体管的响应性的指标,具有导通时间ton、导通延迟时间td(on)、上升时间tr、截止时间toff、截止延迟时间td(off)以及下降时间tf
导通延迟时间td(on)是在导通时从栅极/源极间电压达到设定值的10%起到漏极/源极间电压达到设定值的90%为止所需的时间。
上升时间tr是在导通时漏极/源极间电压从设定值的90%达到10%所需的时间。
导通时间ton是导通延迟时间td(on)和上升时间tr的合计值。
截止延迟时间td(off)是在截止时从栅极/源极间电压达到设定值的90%起到漏极/源极间电压达到设定值的10%为止所需的时间。
下降时间tf是在截止时漏极/源极间电压从设定值的10%达到90%所需的时间。
截止时间toff是截止延迟时间td(off)和下降时间tf的合计值。
加热器HTR的电阻值的检测需要在比加热器HTR的加热短的时间内进行。因此,开关S4的导通延迟时间或上升时间优选比开关S3以及开关S6各自的导通延迟时间或上升时间短。同样,开关S4的截止延迟时间或下降时间优选比开关S3以及开关S6各自的截止延迟时间或下降时间短。
如图20例示的那样,开关S4优选为P沟道型MOSFET。开关S4也能够由N沟道型MOSFET构成。然而,在由N沟道型MOSFET构成开关S4的情况下,为了接通开关S4,需要使从MCU1的端子P15供给到开关S4的栅极端子的电压成为比驱动电压Vbst大的值,MCU1的电源电压变高。与此相对,如果由P沟道型MOSFET构成开关S4,则能够使MCU1的电源电压比驱动电压Vbst低,因此能够抑制MCU1的功耗。
<开关S6的优选结构>
在对加热器HTR进行加热时,为了使较多的电流流过加热器HTR,开关S6优选接通电阻值小(换言之,芯片尺寸大)的结构。具体而言,开关S6的接通电阻值优选与开关S3的接通电阻值同等。
开关S6需要在加热模式下持续地流过电流。因此,优选开关S6能够连续输出的最大电流值大于开关S4以及开关S3。另一方面,开关S6在加热模式下始终接通,因此优选开关S6能够瞬间输出(能够以脉冲状输出)的最大电流值小于反复接通断开的开关S3。如果对于开关S6的用途而使能够瞬间输出(能够以脉冲状输出)的最大电流值过大,则开关S6的芯片尺寸、成本有可能增大。
此外,开关S3与电路上的高电位的部位连接,因此从安全性的观点出发,与开关S6相比难以提高响应性。因此,使开关S6的响应性比开关S3高,在提高电路整体的响应性的方面是有效的。具体而言,优选开关S6的截止延迟时间或下降时间比开关S3的截止延迟时间或下降时间短。同样地,优选开关S6的导通延迟时间或上升时间比开关S3的导通延迟时间或上升时间短。
如图20例示的那样,开关S6优选为N沟道型MOSFET。开关S6也能够由P沟道型MOSFET构成。然而,在由P沟道型MOSFET构成开关S6的情况下,为了接通开关S6,需要使从MCU1的端子P14供给到开关S6的栅极端子的电压成为比接地电平小的值。如果要生成比接地电平小的电压,则需要负电源、分幅器电路等专用电路。与此相对,如果由N沟道型MOSFET构成开关S6,则MCU1如果将自身的电源电压相当的电压输入到栅极端子,则能够接通开关S6,因此能够抑制电路变得复杂。此外,如果由N沟道型MOSFET构成开关S6,则在接通开关S6的同时,能够向升压DC/DC转换器9的使能端子EN输入高电平的信号,并从升压DC/DC转换器9输出驱动电压Vbst。在由P沟道型MOSFET构成开关S6的情况下,需要在升压DC/DC转换器9的使能端子EN与开关S6的栅极端子之间连接逻辑反转用的反相器。然而,通过由N沟道型MOSFET构成开关S6,可以不需要这样的反相器,能够实现电路规模的削减、制造成本的削减。
这样,开关S3、开关S4以及开关S6优选为分别不同的结构。在本说明书中,包括晶体管而构成的开关的结构不同是指满足晶体管的种类不同、晶体管的规格(导通电阻值以及响应性等)不同中的至少一者。通过设为这样的结构,与三个开关全部为相同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的种类以及规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高吸引器100的性能。
另外,在图20所示的电路中,也可以设为省略开关S6而将节点N8直接接地的结构。在该情况下,通过使开关S3和开关S4为不同的结构,与两个开关全部为相同种类以及相同规格的情况相比,也能够使各开关的种类以及规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高吸引器100的性能。
<电子部件的优选配置>
接着,说明图20所示的电路中的主要电子部件的插口搭载基板162中的设置部位的优选例。
图25是从主面162a侧观察插口搭载基板162的俯视图。图26是从副面162b侧观察插口搭载基板162的俯视图。如图25所示,在插口搭载基板162的主面162a设置图20所示的电子部件中的电抗器Lc、电阻器Rs、开关S4、开关S6以及加热器连接器Cn。如图26所示,在插口搭载基板162的副面162b设置图20所示的电子部件中的升压DC/DC转换器9、开关S3、电阻器RPb1以及电阻器RPb2
在副面162b中,电阻器RPb1和电阻器RPb2接近配置。电阻器RPb1和电阻器RPb2构成对节点N3的电位进行分压的分压电路Pb。如果电阻器RPb1和电阻器RPb2的温度产生差异,则分压电路Pb的分压比变动,导出加热器HTR的电阻值所需的节点N3的电位的取得精度降低。如图26所示,电阻器RPb1和电阻器RPb2安装于插口搭载基板162的同一面,进而,通过接近配置,能够防止电阻器RPb1和电阻器RPb2的温度产生差异。为了提高该效果,优选将安装于插口搭载基板162的电子部件中的最接近电阻器RPb1的电子部件设为电阻器RPb2
作为图25以及图26所示的电子部件中的可能成为热源或噪声源的电子部件,可以举出开关S3、升压DC/DC转换器9、电抗器Lc以及加热器连接器Cn。它们中的发热量最大的是开关S3,发热量第二大的是升压DC/DC转换器9。在图25以及图26的例子中,发热量大的开关S3以及升压DC/DC转换器9和开关S4、开关S6以及电阻器Rs安装于相同基板的不同面。换言之,开关S3以及升压DC/DC转换器9搭载于副面162b,开关S4、开关S6以及电阻器Rs搭载于主面162a。通过这种方式,能够抑制开关S4、开关S6以及电阻器Rs受到来自开关S3以及升压DC/DC转换器9的热或噪声的影响。
此外,在图25所示的例子中,在与插口搭载基板162的元件搭载面(主面162a以及副面162b)正交的方向上观察的状态下,开关S3以及升压DC/DC转换器9和开关S4、开关S6以及电阻器Rs配置成不重叠。通过这种方式,在开关S3以及升压DC/DC转换器9中产生的热或噪声不易经由基板向开关S4、开关S6以及电阻器Rs传递。即,能够更强地抑制开关S4、开关S6以及电阻器Rs受到来自开关S3以及升压DC/DC转换器9的热或噪声的影响。
另外,在图25以及图26所示的例子中,例如,也可以设为将开关S4或开关S6安装于副面162b的结构。通过这种方式,也能够防止开关S4和开关S6中的任一个受到来自开关S3以及升压DC/DC转换器9的热或噪声的影响。
此外,也可以设为图20所示的电路的电子部件中的开关S4和开关S6的至少一者安装于与插口搭载基板162不同的基板(例如,MCU搭载基板161等)的结构。通过这种方式,也能够防止开关S4和开关S6的至少一者受到来自开关S3以及升压DC/DC转换器9的热或噪声的影响。
在图25中示出了在主面162a中安装电阻器Rs的安装区域与在主面162a中安装电抗器Lc的安装区域之间的距离DS4(以最短距离连接两个安装区域的直线的长度)。此外,在图25中示出了在主面162a中安装开关S4的安装区域与在主面162a中安装电抗器Lc的安装区域之间的距离DS5(以最短距离连接两个安装区域的直线的长度)。并且,距离DS4比距离DS5短。
电阻器Rs的电阻值与开关S4的接通电阻值相比,不易受到由温度引起的变动的影响。因此,通过将不易受到温度变化的影响的电阻器Rs配置在比开关S4更靠近电抗器Lc的位置,能够有效利用基板面积。
进而,在图25的例子中,在开关S4与电抗器Lc之间安装电阻器Rs。即,电阻器Rs的安装区域存在于连接开关S4的安装区域和电抗器Lc的安装区域的直线上。通过这种方式,电阻器Rs成为保护开关S4不受由电抗器Lc产生的热的影响的物理屏障。其结果,能够强烈地抑制开关S4的温度发生变化。如果开关S4的接通电阻值变动,则会影响加热器HTR的电阻值的计测精度。因此,抑制开关S4的温度变化是特别重要的。
图27是图25所示的范围H的放大图。如图27所示,在插口搭载基板162的主面162a中,开关S4的安装区域与加热器连接器Cn的安装区域分离,但在它们之间安装图20所示的电路中的电阻器RS4以及双极晶体管TS4。换言之,在连接开关S4的安装区域和加热器连接器Cn的安装区域的直线DL1以及直线DL2的每一个上安装电阻器RS4和双极晶体管TS4。根据该结构,电阻器RS4和双极晶体管TS4成为保护开关S4不受由加热器连接器Cn产生的热的影响的物理屏障。其结果,能够强烈地抑制开关S4的温度发生变化。
此外,如图25以及图27所示,开关S4配置在插口搭载基板162的主面162a中的外缘附近。具体而言,在插口搭载基板162的主面162a中,开关S4的安装区域与主面162a右方向的边缘162e中的最接近开关S4的安装区域的边缘即最接近边缘162em之间的距离DS1比插口搭载基板162的主面162a中的左右方向的中心与开关S4的安装区域之间的距离DS2短。这样,开关S4配置在插口搭载基板162的边缘附近,由此不易受到其他电子部件产生的热的影响。特别是,如图27所示,在最接近边缘162em与开关S4之间不存在其他电子部件,换言之,将在插口搭载基板162上最靠近最接近边缘162em的电子部件设为开关S4,由此能够进一步抑制开关S4的温度变化。
此外,在图27所示的例子中,插口搭载基板162的主面162a中的电阻器Rs的安装区域与边缘162e中的最接近电阻器Rs的安装区域的边缘162en之间的距离DS3大于距离DS1。如前述那样,电阻器Rs与开关S4相比不易受到温度变化的影响。因此,通过将电阻器Rs靠近插口搭载基板162的中央配置,能够有效利用基板面积。
<开关S4的优选方式>
开关S4优选将在接通时施加于栅极/源极间的电压VGS(绝对值)设为尽可能高的值。即,在开关S4为P沟道型MOSFET的情况下,优选将在接通时施加于栅极/源极间的电压VGS尽可能地设为大的-值。这是因为,通过这种方式,能够降低开关S4的接通电阻值,减少接通时的焦耳热,能够抑制开关S4的温度变动。具体而言,如果将能够施加于开关S4的栅极/源极间的电压的最大额定值(绝对值)设为电压VGSS,将开关S4的栅极/源极间的电压的阈值(绝对值)设为电压Vth,则MCU1优选控制施加于开关S4的栅极端子的电压,以使电压VGS(绝对值)成为电压VGSS和电压Vth中的接近电压VGSS的值。换言之,优选控制施加于开关S4的栅极端子的电压,以使电压VGSS与电压VGS(绝对值)之差的绝对值小于电压Vth与电压VGS(绝对值)之差的绝对值。
这样,为了使电压VGS(绝对值)成为高的值,优选在开关S4的栅极端子与源极端子之间设置变阻器等过电压保护二极管。由于存在该过电压保护二极管,即使在由升压DC/DC转换器9中的开关可能产生的浪涌电压施加于开关S4的情况下,也能够使该值为最大额定值以下。其结果,开关S4不易发生故障,能够提高吸引器100的耐久性。
在本说明书中至少记载了以下事项。另外,在括号内表示了在上述的实施方式中对应的构成要素等,但不限定于此。
(1)一种气溶胶生成装置的电源单元,具备:
电源(电源BAT);
加热器连接器(加热器连接器Cn),包括+极和-极,消耗从上述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器(加热器HTR)与上述+极和上述-极连接;
第一正侧电路(包括电抗器Ld、开关S4以及电阻器Rs的串联电路和连接该串联电路和节点N1以及节点N2的布线的电路),包括一端与上述+极连接的第一正侧开关(开关S4)和固定电阻器(电阻器Rs);
第二正侧电路(包括连接开关S3和节点N1以及节点N2的布线的电路),包括一端与上述+极连接的第二正侧开关(开关S3),并与上述第一正侧电路并联连接;
负侧开关(开关S6),与上述-极连接;以及
控制器(MCU1),被构成为基于在上述第一正侧开关以及上述负侧开关接通(ON)时施加于上述固定电阻器或上述加热器连接器的电压来执行规定的控制,
满足上述第一正侧开关与上述第二正侧开关和上述负侧开关的至少一者不同的第一条件、和上述第二正侧开关与上述负侧开关不同的第二条件的一者或两者。
根据(1),与三个开关全部为相同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的种类以及规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
(2)如(1)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关包括P沟道型MOSFET,
上述第二正侧开关包括P沟道型MOSFET,
上述负侧开关包括N沟道型MOSFET。
根据(2),在+侧配置适合于高电位(正控制)的P沟道型MOSFET,在负侧配置适合于低电位(负控制)的N沟道型MOSFET。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
(3)如(2)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述气溶胶生成装置的电源单元具备:
升压转换器(升压DC/DC转换器9),输出端子与上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子和上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子连接;以及
控制器(MCU1),与上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的栅极端子和上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的栅极端子连接,
输入到上述控制器的电源端子(电源端子VDD)的电压(系统电源电压Vcc2)比从上述升压转换器的输出端子(VOUT)输出的电压(驱动电压Vbst)低。
根据(3),能够通过升压转换器将气溶胶的生成效率优异的高电压施加于加热器。此外,即使是以低电压动作的省电型的控制器,也能够容易地使第一正侧开关和第二正侧开关各自的栅极/源极间的电压成为用于使开关接通(ON)的值。其结果,能够同时实现气溶胶生成装置的高性能化和省电化。
(4)如(2)或(3)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述气溶胶生成装置的电源单元具备升压转换器(升压DC/DC转换器9),上述升压转换器的输出端子(输出端子VOUT)与上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子以及上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子连接,并且上述升压转换器包括在被输入规定电平的信号时从上述输出端子输出电压的有效化端子(使能端子EN),
上述升压转换器的有效化端子与上述负侧开关中包含的N沟道型MOSFET的栅极端子连接。
根据(4),能够同时进行负侧开关的接通(ON)和升压转换器的启动。因此,向加热器放电所需的工序减少,能够提高气溶胶生成的响应性。
(5)如(4)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述规定电平是高电平。
根据(5),能够以同一信号进行负侧开关的接通(ON)和升压转换器的启动。换言之,不需要在升压转换器的有效化端子上连接逻辑反转用的反相器。因此,能够降低气溶胶生成装置的成本,并且提高气溶胶生成的响应性。
(6)如(1)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第二正侧开关包括晶体管,
上述负侧开关包括晶体管,
上述第二正侧开关中包含的晶体管与上述负侧开关中包含的晶体管具有沟道的型以外的不同点。
根据(6),与第二正侧开关和负侧开关为不同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
(7)如(6)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述负侧开关中包含的晶体管能够连续输出的最大电流值大于上述第二正侧开关中包含的晶体管能够连续输出的最大电流值。
根据(7),即使两个正侧开关由于某种原因而同时接通(ON),从并联连接的两个正侧电路的两者向负侧开关供给电流,负侧开关也不易破损。因此,气溶胶生成装置的耐久性提高。
(8)如(6)或(7)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述控制器被构成为在上述负侧开关中包含的晶体管导通(ON)的期间,反复切换上述第二正侧开关中包含的晶体管的导通(ON)和截止(OFF),
上述负侧开关中包含的晶体管能够以脉冲状输出的最大电流值小于上述第二正侧开关中包含的晶体管能够以脉冲状输出的最大电流值。
根据(8),通过反复进行第二正侧开关的开关,即使产生浪涌电流,第二正侧开关也不易破损。因此,能够使气溶胶生成装置稳定地动作。
(9)如(6)至(8)中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第二正侧开关中包含的晶体管的截止延迟时间比上述负侧开关中包含的晶体管的截止延迟时间长,
以及/或者,
上述第二正侧开关中包含的晶体管的下降时间比上述负侧开关中包含的晶体管的下降时间。
正侧的晶体管与电路上的高电位的部位连接,因此从安全性的观点出发,难以提高响应性。根据(9),由于负侧的晶体管的响应性比正侧高,所以能够提高作为气溶胶生成装置整体的与气溶胶生成相关的响应性。
(10)如(6)至(9)中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第二正侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间比上述负侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间长,
以及/或者,
上述第二正侧开关中包含的晶体管的上升时间比上述负侧开关中包含的晶体管的上升时间长。
正侧的晶体管与电路上的高电位部位连接,因此从安全性的观点出发,难以提高响应性。根据(10),由于负侧的晶体管的响应性比正侧高,所以能够提高作为气溶胶生成装置整体的与气溶胶生成相关的响应性。
(11)如(1)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关包括P沟道型MOSFET,
上述第二正侧开关包括P沟道型MOSFET,
上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET与上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET不同。
根据(11),与两个正侧开关为相同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
(12)如(11)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET能够连续输出的最大电流值大于上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET能够连续输出的最大电流值。
根据(12),在生成气溶胶时,能够将更多的电流经由第二正侧开关供给到加热器。因此,生成的气溶胶的量增加,能够提高气溶胶生成装置的商品性。
(13)如(11)或(12)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通(ON)电阻值比上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通(ON)电阻值低。
根据(13),不仅能够减少第二正侧开关中损失,并且能够以低损失向加热器供给气溶胶生成用的电力,而且能够减小第一正侧开关的尺寸。因此,能够提高气溶胶生成装置的气溶胶生成效率,并且实现其小型化。
(14)如(13)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通(ON)电阻值比上述固定电阻器的电阻值低。
根据(14),通过具有高电阻值的固定电阻,能够进一步减小流过第一正侧开关的电流。因此,能够使第一正侧开关的小型化,从而能够实现气溶胶生成装置的进一步的小型化。
(15)如(11)至(14)中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通延迟时间比上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通延迟时间短,
以及/或者,
上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的上升时间比上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的上升时间短。
根据(15),在执行规定的控制时,能够更快地取得施加于加热器连接器或固定电阻器的电压。因此,能够响应性良好地执行规定的控制。
(16)如(1)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关包括晶体管,
上述负侧开关包括晶体管,
上述第一正侧开关中包含的晶体管与上述负侧开关中包含的晶体管具有沟道的型以外的不同点。
根据(16),与第一正侧开关和负侧开关为相同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
(17)如(16)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间比上述负侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间短,
以及/或者,
上述第一正侧开关中包含的晶体管的上升时间比上述负侧开关中包含的晶体管的上升时间短。
根据(17),能够提高与负型开关不同、不流过大电流的第一正侧开关的响应性。因此,能够提高执行作为气溶胶生成装置整体的规定的控制的响应性。
(18)一种气溶胶生成装置的电源单元,具备:
电源(电源BAT);
加热器连接器(加热器连接器Cn),包括+极和-极,消耗从上述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器(加热器HTR)与上述+极和上述-极连接;
第一正侧电路(包括电抗器Ld、开关S4以及电阻器Rs的串联电路和连接该串联电路和节点N1以及节点N2的布线的电路),包括一端与上述+极连接的第一正侧开关(开关S4)和固定电阻器(电阻器Rs);
第二正侧电路(包括连接开关S3和节点N1以及节点N2的布线的电路),包括一端与上述+极连接的第二正侧开关(开关S3),并与上述第一正侧电路并联连接;
控制器(MCU1),被构成为基于在上述第一正侧开关接通(ON)时施加于上述固定电阻器或上述加热器连接器的电压来执行规定的控制,
上述第一正侧开关与上述第二正侧开关不同。
根据(18),与两个开关为相同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的种类以及规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
(19)如(18)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
上述第一正侧开关包括P沟道型MOSFET,
上述第二正侧开关包括P沟道型MOSFET,
上述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET与上述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET不同。
根据(19),与两个开关为不同种类以及相同规格的情况相比,能够使各开关的规格对应于各自连接的部位。因此,能够提高气溶胶生成装置的性能。
以上,参照附图对各种实施方式进行了说明,但本发明当然不限于上述例子。本领域技术人员应当理解,能够在权利要求书所记载的范围内想到各种变更例或修正例是显而易见的,这些当然属于本发明的技术范围。此外,在不脱离发明的宗旨的范围内,也可以任意组合上述实施方式中各构成要素。
另外,本申请基于2021年5月10日申请的日本专利申请(特愿2021-079879),该内容作为参照以引用方式并入本申请中。
附图标记说明
100吸引器;1MCU;9升压DC/DC转换器;OP1运算放大器;Lc、Ld电抗器;HTR加热器;BAT电源;Cn加热器连接器;S3、S4、S5、S6开关;Rs、R4、RPb1、RPb2电阻器;D5寄生二极管;N1~N8节点;HR1第一加热放电路径;HR2第二加热放电路径;HR3第三加热放电路径;MR1第一检测放电路径;MR2第二检测放电路径;MR3第三检测放电路径。

Claims (19)

1.一种气溶胶生成装置的电源单元,具备:
电源;
加热器连接器,包括+极和-极,消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器与所述+极和所述-极连接;
第一正侧电路,包括一端与所述+极连接的第一正侧开关和固定电阻器;
第二正侧电路,包括一端与所述+极连接的第二正侧开关,并与所述第一正侧电路并联连接;
负侧开关,与所述-极连接;以及
控制器,被构成为基于在所述第一正侧开关以及所述负侧开关接通时施加于所述固定电阻器或所述加热器连接器的电压来执行规定的控制,
满足所述第一正侧开关与所述第二正侧开关和所述负侧开关的至少一者不同的第一条件、和所述第二正侧开关与所述负侧开关不同的第二条件的一者或两者。
2.如权利要求1所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关包括P沟道型MOSFET,
所述第二正侧开关包括P沟道型MOSFET,
所述负侧开关包括N沟道型MOSFET。
3.如权利要求2所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元具备:
升压转换器,输出端子与所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子和所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子连接;以及
控制器,与所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的栅极端子和所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的栅极端子连接,
输入到所述控制器的电源端子的电压比从所述升压转换器的输出端子输出的电压低。
4.如权利要求2或3所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元具备升压转换器,所述升压转换器的输出端子与所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子以及所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的源极端子连接,并且所述升压转换器包括在被输入规定电平的信号时从所述输出端子输出电压的有效化端子,
所述升压转换器的有效化端子与所述负侧开关中包含的N沟道型MOSFET的栅极端子连接。
5.如权利要求4所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述规定电平是高电平。
6.如权利要求1所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二正侧开关包括晶体管,
所述负侧开关包括晶体管,
所述第二正侧开关中包含的晶体管与所述负侧开关中包含的晶体管具有沟道的型以外的不同点。
7.如权利要求6所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述负侧开关中包含的晶体管能够连续输出的最大电流值大于所述第二正侧开关中包含的晶体管能够连续输出的最大电流值。
8.如权利要求6或7所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述控制器被构成为在所述负侧开关中包含的晶体管导通的期间,反复切换所述第二正侧开关中包含的晶体管的导通和截止,
所述负侧开关中包含的晶体管能够以脉冲状输出的最大电流值小于所述第二正侧开关中包含的晶体管能够以脉冲状输出的最大电流值。
9.如权利要求6至8中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二正侧开关中包含的晶体管的截止延迟时间比所述负侧开关中包含的晶体管的截止延迟时间长,
以及/或者,
所述第二正侧开关中包含的晶体管的下降时间比所述负侧开关中包含的晶体管的下降时间长。
10.如权利要求6至9中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二正侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间比所述负侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间长,
以及/或者,
所述第二正侧开关中包含的晶体管的上升时间比所述负侧开关中包含的晶体管的上升时间长。
11.如权利要求1所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关包括P沟道型MOSFET,
所述第二正侧开关包括P沟道型MOSFET,
所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET与所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET不同。
12.如权利要求11所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET能够连续输出的最大电流值大于所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET能够连续输出的最大电流值。
13.如权利要求11或12所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通电阻值比所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通电阻值低。
14.如权利要求13所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通电阻值比所述固定电阻器的电阻值低。
15.如权利要求11至14中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通延迟时间比所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的导通延迟时间短,
以及/或者,
所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的上升时间比所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET的上升时间短。
16.如权利要求1所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关包括晶体管,
所述负侧开关包括晶体管,
所述第一正侧开关中包含的晶体管与所述负侧开关中包含的晶体管具有沟道的型以外的不同点。
17.如权利要求16所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间比所述负侧开关中包含的晶体管的导通延迟时间短,
以及/或者,
所述第一正侧开关中包含的晶体管的上升时间比所述负侧开关中包含的晶体管的上升时间短。
18.一种气溶胶生成装置的电源单元,具备:
电源;
加热器连接器,包括+极和-极,消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器与所述+极和所述-极连接;
第一正侧电路,包括一端与所述+极连接的第一正侧开关和固定电阻器;
第二正侧电路,包括一端与所述+极连接的第二正侧开关,并与所述第一正侧电路并联连接;以及
控制器,被构成为基于在所述第一正侧开关接通时施加于所述固定电阻器或所述加热器连接器的电压来执行规定的控制,
所述第一正侧开关与所述第二正侧开关不同。
19.如权利要求18所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一正侧开关包括P沟道型MOSFET,
所述第二正侧开关包括P沟道型MOSFET,
所述第一正侧开关中包含的P沟道型MOSFET与所述第二正侧开关中包含的P沟道型MOSFET不同。
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