JP7500874B2 - エアロゾル生成装置の電源ユニット - Google Patents
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Description
電源と、
前記電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、
前記電源から前記ヒータコネクタへの電力の供給を制御可能に構成されるコントローラと、
入力端子と、前記電源へ接続される充電端子と、を含み、前記入力端子へ入力される電力を変換して前記充電端子から出力するように構成される充電ICと、
電源端子と、データ端子と、を含み、外部電源へ電気的に接続可能に構成されるレセプタクルと、
前記電源端子と前記入力端子を接続する電源ラインと、
前記データ端子と前記コントローラを接続するデータラインと、
前記電源ラインに設けられる第1保護部品と、
前記データラインに設けられる第2保護部品と、
グランドと、を備え、
前記第1保護部品の数は、前記第2保護部品の数より多く、
前記第1保護部品は、前記グランドに接続される素子である接地素子と、前記グランドに接続されない非接地素子と、を含み、
前記電源ラインにおいて、前記電源端子、前記非接地素子、前記接地素子、前記入力端子の順に接続される。
また、本発明のエアロゾル生成装置の電源ユニットは、
電源と、
前記電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、
前記電源から前記ヒータコネクタへの電力の供給を制御可能に構成されるコントローラと、
入力端子と、前記電源へ接続される充電端子と、を含み、前記入力端子へ入力される電力を変換して前記充電端子から出力するように構成される充電ICと、
電源端子と、データ端子と、を含み、外部電源へ電気的に接続可能に構成されるレセプタクルと、
前記電源端子と前記入力端子を接続する電源ラインと、
前記データ端子と前記コントローラを接続するデータラインと、
前記電源ラインに設けられる第1保護部品と、
前記データラインに設けられる第2保護部品と、
前記コントローラ及び前記充電ICが配置される第1基板と、
前記レセプタクルが配置され、前記第1基板とは別体の第2基板と、を備え、
前記第1保護部品の数は、前記第2保護部品の数より多く、
前記第1保護部品及び前記第2保護部品は、前記第1基板と前記第2基板のうち前記第2基板のみに配置される。
ロッド500は、所定温度で加熱されてエアロゾルを生成するエアロゾル源を含有する充填物を含む。
続いて、吸引器100の全体構成について、図1~図4を参照しながら説明する。
吸引器100は、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を備える略直方体形状のケース110を備える。ケース110は、前面、後面、上面、下面、及び右面が一体に形成された有底筒状のケース本体112と、ケース本体112の開口部114(図4参照)を封止し左面を構成するアウターパネル115及びインナーパネル118と、スライダ119と、を備える。
吸引器100の内部ユニット140について図5~図8を参照しながら説明する。
図5は、吸引器100の内部ユニット140の斜視図である。図6は、図5の内部ユニット140の分解斜視図である。図7は、電源BAT及びシャーシ150を取り除いた内部ユニット140の斜視図である。図8は、電源BAT及びシャーシ150を取り除いた内部ユニット140の他の斜視図である。
図9は、吸引器100の動作モードを説明するための模式図である。図9に示すように、吸引器100の動作モードには、充電モード、スリープモード、アクティブモード、加熱初期設定モード、加熱モード、及び加熱終了モードが含まれる。
図10は、内部ユニット140の電気回路の概略構成を示す図である。なお、図10では、主要な素子及びICのみを記載する。
以下、図10を参照しながら各電子部品の接続関係等について説明する。
以下、図11~図16を参照して、図10に示す電気回路の動作を説明する。図11は、スリープモードにおける電気回路の動作を説明するための図である。図12は、アクティブモードにおける電気回路の動作を説明するための図である。図13は、加熱初期設定モードにおける電気回路の動作を説明するための図である。図14は、加熱モードにおけるヒータHTRの加熱時の電気回路の動作を説明するための図である。図15は、加熱モードにおけるヒータHTRの温度検出時の電気回路の動作を説明するための図である。図16は、充電モードにおける電気回路の動作を説明するための図である。図11~図16の各々において、チップ化された電子部品の端子のうち、破線の楕円で囲まれた端子は、電源電圧VBAT、USB電圧VUSB、及びシステム電源電圧等の入力又は出力がなされている端子を示している。
MCU1は、充電IC2のVBATパワーパス機能を有効とし、OTG機能と充電機能を無効とする。充電IC2の入力端子VBUSにUSB電圧VUSBが入力されないことで、充電IC2のVBATパワーパス機能は有効になる。通信線LNからOTG機能を有効にするための信号がMCU1から充電IC2へ出力されないため、OTG機能は無効になる。このため、充電IC2は、充電端子batに入力された電源電圧VBATからシステム電源電圧Vcc0を生成して、出力端子SYSから出力する。出力端子SYSから出力されたシステム電源電圧Vcc0は、MCU1の電源端子VDDと、ホールIC13の電源端子VDDと、通信IC15の電源端子VCCと、ホールIC14の電源端子VDDと、に入力される。システム電源電圧Vcc0は、充電時に電源入力端子VBUSに外部電源から入力されるUSB電圧VUSBよりも低くなるように設定される。
MCU1は、図11のスリープモードの状態から、端子P8に入力される信号がハイレベルとなり、スライダ119が開いたことを検出すると、通信線LNを介して、充電IC2のOTG機能を有効化する。これにより、充電IC2は、充電端子batから入力された電源電圧VBATを昇圧して得られるシステム電源電圧Vcc4を、入力端子VBUSから出力する。入力端子VBUSから出力されたシステム電源電圧Vcc4は、LED L1~L8に供給される。
図12の状態から、端子P4に入力される信号がローレベルになる(操作スイッチOPSの押下がなされる)と、MCU1は、加熱に必要な各種の設定を行った後、端子P14から、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENにハイレベルのイネーブル信号を入力する。これにより、昇圧DC/DCコンバータ9は、電源電圧VBATを昇圧して得られる駆動電圧Vbstを出力端子VOUTから出力する。駆動電圧Vbstは、スイッチS3とスイッチS4に供給される。この状態では、スイッチS3とスイッチS4はオフとなっている。その後、加熱モードへ移行する。
図13の状態において、MCU1は、端子P16に接続されたスイッチS3のスイッチング制御と、端子P15に接続されたスイッチS4のスイッチング制御を開始する。これらスイッチング制御は、上述した加熱初期設定モードが完了すれば自動的に開始されてもよいし、さらなる操作スイッチOPSの押下によって開始されてもよい。具体的には、MCU1は、図14のように、スイッチS3をオンし、スイッチS4をオフして、駆動電圧VbstをヒータHTRに供給し、エアロゾル生成のためのヒータHTRの加熱を行う加熱制御と、図15のように、スイッチS3をオフし、スイッチS4をオンして、ヒータHTRの温度を検出する温度検出制御と、を行う。
図15に示すように、温度検出制御時には、駆動電圧VbstがオペアンプOP1の正電源端子に入力されると共に、分圧回路Pbに入力される。分圧回路Pbによって分圧された電圧は、MCU1の端子P18に入力される。MCU1は、端子P18に入力される電圧に基づいて、温度検出制御時におけるオペアンプOP1の正電源端子の電圧を取得する。
図16は、スリープモードの状態でUSB接続がなされた場合を例示している。USB接続がなされると、USB電圧VUSBが過電圧保護IC11を介してLSW3の入力端子VINに入力される。USB電圧VUSBは、LSW3の入力端子VINに接続された分圧回路Pfにも供給される。USB接続がなされた直後の時点では、バイポーラトランジスタS2がオンとなっているため、LSW3の制御端子ONに入力される信号はローレベルのままとなる。USB電圧VUSBは、MCU1の端子P17に接続された分圧回路Pcにも供給され、この分圧回路Pcで分圧された電圧が端子P17に入力される。MCU1は、端子P17に入力された電圧に基づいて、USB接続がなされたことを検出する。分圧回路Pcは、端子P17に入力される電圧を、MCU1の電源端子VDDに入力されるシステム電源電圧Vcc0以下にするように構成される。
レセプタクルRCPは、図10~図17に示すように、挿入されたプラグのピンと電気的に接続される複数のピン(端子)を備える。具体的に説明すると、レセプタクルRCPは、一対のGNDピン(図中の“GND”、以下GNDピン対とも称する)、一対のVBUSピン(図中の“VBUS”、以下VBUSピン対とも称する)、CC1ピン(図中の “CC1”)、CC2ピン(図中の “CC2”)、一対のD-ピン(図中の“D-”、以下D-ピン対とも称する)、一対のD+ピン(図中の“D+”、以下D+ピン対とも称する)、SBU1ピン(図中の“SBU1”)、及びSBU2ピン(図中の“SBU2”)を備える。なお、本実施形態においては、レセプタクルRCPが備えるピンのうち主要なピンのみを記載している点に留意されたい。これらのピンの役割については、後述する。
図17は、レセプタクルRCPから延びる電源ラインPL及びデータラインDL1~DL4とレセプタクルRCPに対する保護部品を示す図である。なお、保護部品は、保護素子(素子部品)、及び保護IC(集積回路)を含む概念である。
ここで、MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162に配置されたIC及び素子の配置について説明する。
前記電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータ(ヒータHTR)が接続されるヒータコネクタ(ヒータコネクタCn)と、
前記電源から前記ヒータコネクタへの電力の供給を制御可能に構成されるコントローラ(MCU1)と、
入力端子(入力端子VBUS)と、前記電源へ接続される充電端子(充電端子bat)と、を含み、前記入力端子へ入力される電力を変換して前記充電端子から出力するように構成される充電IC(充電IC2)と、
電源端子(電源入力端子VBUS)と、データ端子(CC1ピン、CC2ピン、D-ピン、D+ピン)と、を含み、外部電源へ電気的に接続可能に構成されるレセプタクル(レセプタクルRCP)と、
前記電源端子と前記入力端子を接続する電源ライン(電源ラインPL)と、
前記データ端子と前記コントローラを接続するデータライン(データラインDL1~DL4)と、
前記電源ラインに設けられる第1保護部品(電源ライン保護部品205)と、
前記データラインに設けられる第2保護部品(データライン保護部品215)と、を備え、
前記第1保護部品の数は、前記第2保護部品の数より多い、
エアロゾル生成装置の電源ユニット(非燃焼式吸引器100)。
グランドを備え、
前記第1保護部品は、前記グランドに接続される素子である接地素子(EMI除去フィルタ200、ESDサプレッサ202、コンデンサ203、204)と、前記グランドに接続されない非接地素子(ヒューズFs、フェライトビーズFb)と、を含み、
前記第2保護部品は、前記接地素子と前記非接地素子のうちいずれか一方のみを含む、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記第2保護部品は、前記接地素子と前記非接地素子のうち前記接地素子のみを含む、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記電源ラインにおいて、前記電源端子、前記非接地素子、前記接地素子、前記入力端子の順に接続される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記第1保護部品と前記第2保護部品とは、同一の素子を含む、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記第1保護部品と前記第2保護部品とは、同一の素子を含まない、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
第1基板(MCU搭載基板161)と、
前記第1基板とは別体の第2基板(レセプタクル搭載基板162)と、を備え、
前記コントローラ及び前記充電ICは、前記第1基板に配置され、
前記レセプタクルは、前記第2基板に配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記第1保護部品及び前記第2保護部品は、前記第1基板と前記第2基板のうち前記第2基板のみに配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット
前記第2基板は、主面(主面162a)と前記主面の裏面である副面(副面162b)を有し、
前記レセプタクルは、前記主面に配置され、
前記第1保護部品は、前記副面に配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記第1保護部品の少なくても一部は、前記第2基板に直交する方向から前記レセプタクルを投影した領域(レセプタクル投影領域220)に配置されている、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
前記第2保護部品は、前記主面に配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
2 充電IC
100 非燃焼式吸引器(エアロゾル生成装置の電源ユニット)
161 MCU搭載基板(第1基板)
162 レセプタクル搭載基板(第2基板)
162a 主面
162b 副面
205 電源ライン保護部品(第1保護部品)
215 データライン保護部品(第2保護部品)
220 レセプタクル投影領域CC1ピン(データ端子)CC2ピン(データ端子)D-ピン(データ端子)D+ピン(データ端子)
DL1 データライン
DL2 データライン
DL3 データライン
DL4 データライン
BAT 電源
HTR ヒータ
Cn ヒータコネクタ
RCP レセプタクル
PL 電源ライン
VBUS 電源入力端子(電源端子)
VBUS 入力端子(入力端子)
bat 充電端子
Fs ヒューズ(非接地素子)
Fb フェライトビーズ(非接地素子)
200 EMI除去フィルタ(接地素子)
202 ESDサプレッサ(接地素子)
203 コンデンサ(接地素子)
204 コンデンサ(接地素子)
Claims (10)
- 電源と、
前記電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、
前記電源から前記ヒータコネクタへの電力の供給を制御可能に構成されるコントローラと、
入力端子と、前記電源へ接続される充電端子と、を含み、前記入力端子へ入力される電力を変換して前記充電端子から出力するように構成される充電ICと、
電源端子と、データ端子と、を含み、外部電源へ電気的に接続可能に構成されるレセプタクルと、
前記電源端子と前記入力端子を接続する電源ラインと、
前記データ端子と前記コントローラを接続するデータラインと、
前記電源ラインに設けられる第1保護部品と、
前記データラインに設けられる第2保護部品と、
グランドと、を備え、
前記第1保護部品の数は、前記第2保護部品の数より多く、
前記第1保護部品は、前記グランドに接続される素子である接地素子と、前記グランドに接続されない非接地素子と、を含み、
前記電源ラインにおいて、前記電源端子、前記非接地素子、前記接地素子、前記入力端子の順に接続される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第2保護部品は、前記接地素子と前記非接地素子のうちいずれか一方のみを含む、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項2に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第2保護部品は、前記接地素子と前記非接地素子のうち前記接地素子のみを含む、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第1保護部品と前記第2保護部品とは、同一の素子を含む、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第1保護部品と前記第2保護部品とは、同一の素子を含まない、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
第1基板と、
前記第1基板とは別体の第2基板と、を備え、
前記コントローラ及び前記充電ICは、前記第1基板に配置され、
前記レセプタクルは、前記第2基板に配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 電源と、
前記電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、
前記電源から前記ヒータコネクタへの電力の供給を制御可能に構成されるコントローラと、
入力端子と、前記電源へ接続される充電端子と、を含み、前記入力端子へ入力される電力を変換して前記充電端子から出力するように構成される充電ICと、
電源端子と、データ端子と、を含み、外部電源へ電気的に接続可能に構成されるレセプタクルと、
前記電源端子と前記入力端子を接続する電源ラインと、
前記データ端子と前記コントローラを接続するデータラインと、
前記電源ラインに設けられる第1保護部品と、
前記データラインに設けられる第2保護部品と、
前記コントローラ及び前記充電ICが配置される第1基板と、
前記レセプタクルが配置され、前記第1基板とは別体の第2基板と、を備え、
前記第1保護部品の数は、前記第2保護部品の数より多く、
前記第1保護部品及び前記第2保護部品は、前記第1基板と前記第2基板のうち前記第2基板のみに配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項6又は7に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第2基板は、主面と前記主面の裏面である副面を有し、
前記レセプタクルは、前記主面に配置され、
前記第1保護部品は、前記副面に配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項8に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第1保護部品の少なくても一部は、前記第2基板に直交する方向から前記レセプタクルを投影した領域に配置されている、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項8又は9に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記第2保護部品は、前記主面に配置される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
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