KR102197837B1 - Non-contacting heating apparatus for cigarette type electronic tabacco - Google Patents
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Abstract
궐련형 전자담배 비접촉 발열장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치는, 궐련형 전자담배를 삽입하기 위한 삽입구를 가지는 금속 실린더와, 금속 실린더에 감기는 코일의 유도 전류에 의해 간접적으로 금속 실린더를 발열시키는 전자회로를 포함한다.Disclosed is a cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device. The cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device according to an embodiment includes a metal cylinder having an insertion hole for inserting the cigarette-type electronic cigarette, and an electronic circuit that indirectly heats the metal cylinder by an induced current of a coil wound around the metal cylinder. Include.
Description
본 발명은 궐련형 전자담배를 발열시키는 전자장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device that generates heat for a cigarette type electronic cigarette.
도 1은 일반적인 궐련형 전자담배를 발열시키는 전자장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an electronic device that generates heat for a general cigarette-type electronic cigarette.
도 1을 참조하면, 일반적인 궐련형 전자담배(10)를 발열시키는 전자장치(1)는 궐련형 전자담배(10)를 고열로 가열하여 니코틴 증기를 흡입하는 방식이다. 궐련형 전자담배(10)는 종이로 담뱃잎을 말아서 만든 담배이다. 전자장치(1)는 열을 발생하는 히팅 블레이드(Heating blade)(12)를 마련하여 히팅 블레이드(12)에 궐련형 전자담배(10)를 삽입하고 히팅 블레이드(12)에 전류를 흘려 열을 발생시킴에 따라 궐련형 전자담배(12)의 담뱃잎을 가열한다. 흡연 시, 히팅 블레이드(12)의 온도는 대략 250 ~ 350도까지 상승을 하게 되는데, 이로 인해 담뱃재가 히팅 블레이드(12)에 눌러붙는 현상이 자주 발생한다.Referring to FIG. 1, an
히팅 블레이드(12)는 담배의 구조상 작은 크기의 소자로, 궐련형 전자담배(10)를 삽입 또는 제거하는 과정에서 손상이 발생할 수도 있기 때문에 삽입 또는 제거시 주의가 필요하다. 히팅 블레이드(12)를 가열하기 위해서는 전류를 공급해야 하므로 전극이 필요하다. 따라서, 접촉 부위에 수분이 닿는 것은 전자회로를 손상시킬 수 있으므로 히팅 블레이드의 이물질을 물로 씻어 제거하는 것은 기존의 구조로는 어렵다.The
일 실시 예에 따라, 열을 발생시키는 히팅 블레이드가 손상되는 문제와 담배 이물질 청소가 어려운 문제를 해결할 수 있는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치를 제안한다.According to an embodiment, a cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device is proposed that can solve a problem in which a heating blade generating heat is damaged and it is difficult to clean foreign substances in a cigarette.
일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치는, 궐련형 전자담배를 삽입하기 위한 삽입구를 가지는 금속 실린더와, 금속 실린더에 감기는 코일의 유도 전류에 의해 간접적으로 금속 실린더를 발열시키는 전자회로를 포함한다.The cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device according to an embodiment includes a metal cylinder having an insertion hole for inserting the cigarette-type electronic cigarette, and an electronic circuit that indirectly heats the metal cylinder by an induced current of a coil wound around the metal cylinder. Include.
궐련형 전자담배 비접촉 발열장치는, 금속 실린더 및 코일 사이에 위치하여 금속 실린더에 열은 통하게 하고 전기는 통하지 않게 하는 절연체를 더 포함할 수 있다.The cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device may further include an insulator positioned between the metal cylinder and the coil to allow heat to pass through the metal cylinder and not to pass electricity.
궐련형 전자담배 비접촉 발열장치는, 금속 실린더의 발열량을 일정하게 유지하기 위해 코일의 온도를 감지함에 따라 금속 실린더의 온도를 비접촉식으로 감지하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.The cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device may further include a temperature sensor for non-contact sensing the temperature of the metal cylinder by sensing the temperature of the coil in order to keep the heating value of the metal cylinder constant.
전자회로는, 코일 및 공진 커패시터를 포함하는 공진기와, 스위치를 포함하며, 스위치의 스위칭 동작에 의해 유기된 전류를 공진기에 공급하는 전력 증폭기와, 코일의 온도, 코일의 전압 및 코일의 전류 중 적어도 하나에 기반하여 스위칭 파형 제어신호를 생성하고 이를 전력 증폭기에 인가함에 따라 전력 증폭기의 스위칭 파형을 제어하여 코일에 공급되는 에너지를 조정하는 제어기를 포함할 수 있다.The electronic circuit includes a resonator including a coil and a resonant capacitor, a power amplifier that supplies a current induced by a switching operation of the switch to the resonator, and at least one of a temperature of the coil, a voltage of the coil, and a current of the coil. It may include a controller that generates a switching waveform control signal based on one and controls the switching waveform of the power amplifier as it is applied to the power amplifier to adjust energy supplied to the coil.
전자회로는 전력 증폭기의 출력전류를 감지하는 전류 감지회로를 더 포함하며, 제어기는 전류 감지회로를 통해 감지된 전력 증폭기의 출력전류를 코일의 출력전류로 사용하고, 전류 감지회로를 통해 감지된 전력 증폭기의 전류 값에 따라 전력 증폭기 내 스위치의 스위칭 파형을 제어할 수 있다.The electronic circuit further includes a current detection circuit that senses the output current of the power amplifier, and the controller uses the output current of the power amplifier detected through the current detection circuit as the output current of the coil, and the power sensed through the current detection circuit. The switching waveform of the switch in the power amplifier can be controlled according to the current value of the amplifier.
전자회로는 코일의 출력전압을 감지하는 전압 감지회로를 더 포함하며, 제어기는 전압 감지회로를 통해 감지된 코일의 전압 값에 따라 전력 증폭기 내 스위치의 스위칭 파형을 제어할 수 있다.The electronic circuit further includes a voltage sensing circuit for sensing the output voltage of the coil, and the controller may control the switching waveform of the switch in the power amplifier according to the voltage value of the coil sensed through the voltage sensing circuit.
전자회로는 코일의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하며, 제어기는 온도 센서를 통해 감지된 코일의 온도에 따라 전력 증폭기 내 스위치의 스위칭 파형을 제어할 수 있다.The electronic circuit further includes a temperature sensor for sensing the temperature of the coil, and the controller may control the switching waveform of the switch in the power amplifier according to the temperature of the coil sensed through the temperature sensor.
제어기는 전력 증폭기로부터 공진기에 공급하는 전류신호의 주파수를 변경함에 따라 코일에 공급되는 에너지를 조정할 수 있다.The controller may adjust the energy supplied to the coil by changing the frequency of the current signal supplied from the power amplifier to the resonator.
제어기는 전력 증폭기 내 스위치를 구동하는 스위칭 신호의 듀티 비를 변경함에 따라 코일에 공급되는 에너지를 조정할 수 있다.The controller may adjust the energy supplied to the coil by changing the duty ratio of the switching signal driving the switch in the power amplifier.
전자회로는, 코일 및 공진 커패시터를 포함하는 공진기와, 스위치의 스위칭 동작에 의해 유기된 전류를 공진기에 공급하는 전력 증폭기와, 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 전력 증폭기를 구동하기 위한 구동전압을 전력 증폭기에 인가하는 DC-DC 컨버터와, 코일의 온도, 코일의 전압 및 코일의 전류 중 적어도 하나에 기반하여 DC-DC 컨버터의 구동전압을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.The electronic circuit includes a resonator including a coil and a resonant capacitor, a power amplifier supplying a current induced by a switching operation of a switch to the resonator, and a power amplifier with a driving voltage for driving the power amplifier by boosting or stepping down the battery voltage. A DC-DC converter applied to the DC-DC converter may include a controller that controls a driving voltage of the DC-DC converter based on at least one of a temperature of the coil, a voltage of the coil, and a current of the coil.
제어기는, DC-DC 컨버터의 출력전압 제어신호를 DC-DC 컨버터에 인가하여 DC-DC 컨버터의 출력전압을 변경함에 따라 변경된 DC-DC 컨버터의 출력전압에 비례하여 코일에 공급되는 에너지를 조정할 수 있다.The controller can adjust the energy supplied to the coil in proportion to the changed output voltage of the DC-DC converter as it changes the output voltage of the DC-DC converter by applying the output voltage control signal of the DC-DC converter to the DC-DC converter. have.
일 실시 예에 따르면, 궐련형 전자담배의 발열장치를 비접촉식으로 개선하여 기존의 전자담배에서 열을 발생하는 히팅 블레이드가 손상되는 문제와 담배 이물질 청소가 어려운 점을 개선하였다. 예를 들어, 전기적 접촉이 필요한 부분이 완전히 사라지기 때문에 물청소가 가능하고, 히팅 블레이드가 필요 없으므로 담뱃재가 히팅 블레이드에 묻는 문제가 사라진다. 나아가, 히팅 블레이드 자체가 없으므로 히팅 블레이드 손상에 대해 고민할 필요가 없게 된다.According to an embodiment, the heating device of the cigarette type e-cigarette has been improved in a non-contact manner to improve the problem of damage to the heating blade that generates heat in the existing e-cigarette and difficulty in cleaning foreign substances in cigarettes. For example, since the parts requiring electrical contact completely disappear, water cleaning is possible, and there is no need for a heating blade, so the problem of tobacco ash on the heating blade disappears. Furthermore, since there is no heating blade itself, there is no need to worry about damage to the heating blade.
도 1은 일반적인 궐련형 전자담배를 발열시키는 전자장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 전자회로를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기를 이용하여 코일에 전달되는 에너지를 제어하는 방법을 설명하기 위해 공진기에 공급되는 전류신호의 주파수에 따른 공진기에 전달되는 전력 그래프를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 증폭기의 스위치를 구동하는 스위칭 신호의 듀티 사이클(duty cycle) 제어를 통해 코일에 전달되는 에너지를 제어하는 방법을 설명하기 위한 스위칭 파형 제어신호의 파형을 도시한 도면이다.1 is a configuration diagram of an electronic device that generates heat for a general cigarette-type electronic cigarette;
2 is a view showing the configuration of a cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing the configuration of a cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device according to another embodiment of the present invention;
4 is a view showing an electronic circuit of the non-contact heating device for the cigarette type electronic cigarette according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a view showing a graph of power delivered to the resonator according to the frequency of a current signal supplied to the resonator to explain a method of controlling energy delivered to the coil using the resonator according to an embodiment of the present invention;
6 is a waveform of a switching waveform control signal for explaining a method of controlling energy delivered to a coil through duty cycle control of a switching signal driving a switch of a power amplifier according to an embodiment of the present invention. It is a drawing shown.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted, and terms to be described later are in the embodiments of the present invention. These terms are defined in consideration of the function of the user and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.Combinations of each block of the attached block diagram and each step of the flowchart may be executed by computer program instructions (execution engine), and these computer program instructions are executed on a processor of a general purpose computer, special purpose computer or other programmable data processing equipment. As it may be mounted, its instructions executed by the processor of a computer or other programmable data processing equipment generate means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flowchart.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions may also be stored in computer-usable or computer-readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, so that the computer-usable or computer-readable memory It is also possible to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow chart.
그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.In addition, since computer program instructions can be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, a series of operation steps are performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executable process. It is also possible for the instructions to perform the data processing equipment to provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flowchart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or each step may represent a module, segment, or part of code containing one or more executable instructions for executing specified logical functions, and in some alternative embodiments mentioned in the blocks or steps. It should be noted that it is also possible for functions to occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously, and the blocks or steps may be performed in the reverse order of a corresponding function as necessary.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention exemplified below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 구성을 도시한 도면이다.2 is a view showing the configuration of a cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치(1)는 금속 소재의 실린더(metal cylinder)(이하, '금속 실린더'라 칭함)(20)와, 코일(21)의 유도 전류에 의해 간접적으로 금속 실린더(20)를 발열시키는 전자회로를 포함한다. 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치(1)는 금속 실린더(20)를 발열시키기 위해 유도 발열 방식을 사용한다. 금속 실린더(20)는 속이 빈 원통 모양으로 궐련형 전자담배를 삽입하기 위한 삽입구(200)를 가지며, 금속 실린더(20)의 외곽에 코일(21)이 감긴다. 전류원(AC source)(22)이 코일(21)에 AC 전류를 흘리면 코일(21)은 자기력선(magnetic flux)을 생성한다. 이 자기력선이 금속 실린더(20)에 와전류(eddy current)를 유발하게 된다. 이러한 와전류에 의해 금속 실린더(20)에 열이 발생하고, 이 열에 의해 궐련형 전자담배의 담뱃잎을 찌는 구조이다. 코일(21)의 AC 전류에 의해 간접적으로 금속 실린더(20)를 발열시키므로 비접촉 발열장치라 할 수 있다.Referring to FIG. 2, a cigarette-type electronic cigarette non-contact
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a view showing the configuration of a cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 궐련형 전자담배는 궐련 필터부(26)와 담뱃잎(25)을 포함하며, 담뱃잎(25)이 금속 실린더(20)에 삽입된다. 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치(1)는 금속 실린더(20)와 코일(21) 사이에 위치하여 금속 실린더(20)에 열은 통하게 하고 전기는 통하지 않게 하는 절연체(24)를 더 포함한다. 절연체(24)는 예를 들어, 플라스틱 재질의 케이스(plastic case)이다. 절연체(24)는 전기적으로 절연되어 있더라도 코일(21)에서 발생한 자기력선이 금속 실린더(20)를 가열할 수 있게 한다.Referring to FIG. 3, the cigarette type electronic cigarette includes a
이와 같은 비접촉 유도 발열 구조를 선택함으로써 전기적 접촉이 필요한 부분이 완전히 사라지기 때문에 물청소가 가능하고, 히팅 블레이드가 필요 없으므로 담뱃재가 히팅 블레이드에 묻는 문제가 사라지며, 히팅 블레이드 자체가 없으므로 히팅 블레이드 손상에 대해 고민할 필요가 없게 된다.By selecting such a non-contact induction heating structure, water cleaning is possible because the parts requiring electrical contact are completely disappeared, and the problem of tobacco ash on the heating blade disappears because the heating blade is not required, and the heating blade itself does not have a heating blade. You don't have to worry about it.
단, 이러한 비접촉 방식으로 금속 실린더(20)를 발열시킬 경우, 금속 실린더(20)의 발열을 일정한 수준으로 유지하기 위해서 코일(21) 근처에 온도 센서(27)를 두어 코일(21) 온도를 감지함에 따라 금속 실린더(20)의 온도를 비접촉식으로 감지하여 제어할 수 있다.However, in the case of heating the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 전자회로를 도시한 도면이다.4 is a view showing an electronic circuit of the non-contact heating device for the cigarette type electronic cigarette according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치의 전자회로(4)는 공진기(40), 전력 증폭기(41), 제어기(42), 배터리(43) 및 DC-DC 컨버터(44)를 포함한다.3 and 4, the
공진기(40)는 코일(21) 및 공진 커패시터(C)(400)를 포함하며, 코일(21)을 이용하여 금속 실린더(20)를 비접촉식으로 발열시킨다. 코일(21)은 인덕터(L)로 등가화할 수 있다. 이 코일(21)에 공진 커패시터(400)를 연결하여 공진기(40)를 형성한다. 공진 커패시터(400)는 코일(21)과 함께 공진기(40)를 구성하여 공진 주파수를 결정한다.The resonator 40 includes a
전력 증폭기(41)는 스위치 드라이버(410) 및 스위치 M1, M2(411, 412)를 포함한다. 스위치 M1, M2(411, 412)는 온오프(on/off)를 교번하며 역상 파형을 가진다. 전력 증폭기(41)는 스위치 M1, M2(411, 412)의 스위칭 동작에 의해 유기된 전류를 공진기(40)에 공급한다. 이때, 전력 증폭기(41)는 공진기(40)의 공진 주파수에 해당하는 주파수를 가진 교류 전압/전류를 출력하여 공진기(40)를 구동하게 된다. 도 4에서는 class-D 전력 증폭기를 도시하고 있으나, 전력 증폭기(41)는 class-AB 전력 증폭기, class-E 증폭기 등일 수 있다. 스위치 M1, M2(411, 412)는 MOSFET 트랜지스터일 수 있다. 그러나 스위치 M1, M2(411, 412)는 스위칭 동작이 가능한 능동소자, 예를 들어 BJT, SiC FET, GaN FET 등의 소자로 대체하여도 동일한 기능을 수행할 수 있다. 스위치 드라이버(410)는 제어기(42)로부터 스위칭 파형 제어신호를 인가받아 스위치 M1, M2(411, 412)를 구동하는 스위칭 신호를 발생하여 이를 스위치 M1, M2(411, 412)에 인가한다.The
DC-DC 컨버터(DC-DC converter)(44)는 배터리(43)의 전압 VBAT을 승압 또는 강압하여 전력 증폭기(41)를 구동하기 위한 구동전압 PVIN을 생성하고 이를 전력 증폭기(41)에 인가한다.The DC-
제어기(42)는 전력 증폭기(41)의 스위칭 파형을 제어하거나, DC-DC 컨버터(44)의 전압을 제어하거나 또는 둘 모두를 제어하여 코일(21)에 공급되는 에너지를 관리한다. 예를 들어, 제어기(42)는 전력 증폭기(41)의 스위치 M1, M2(411, 412)에 대한 스위칭 파형 제어신호를 발생하여 전력 증폭기(41)에 인가하고, DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 제어하는 신호를 발생하여 DC-DC 컨버터(44)에 인가한다. 제어기(42)는 코일(21)의 온도, 코일(21)의 전압, 코일(21)의 전류 등을 이용하여 전력 증폭기(41)의 스위칭 파형을 제어하거나, DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 제어하거나 또는 둘 모두를 제어하여 코일(21)에 공급되는 에너지를 관리하게 된다. 코일(21)의 전류는 전력 증폭기(41)의 전류와 거의 동일하기 때문에, 전력 증폭기(41)의 전류를 검출하여 이를 코일(21)의 전류로 사용할 수 있다.The
일 실시 예에 따른 제어기(42)는 공진기(40) 내 코일(21)의 온도, 코일(21)의 전압 및 코일(21)의 전류 중 적어도 하나에 기반하여 스위칭 파형 제어신호를 생성하고 이를 전력 증폭기(41)에 인가함에 따라 전력 증폭기(41)의 스위칭 파형을 제어하여 코일(21)에 공급되는 에너지를 조정한다. 이를 위해, 전류 감지회로(414)는 전력 증폭기(41)의 출력전류를 감지한다. 코일(21)의 전류는 측정하기 어려우므로, 제어기(42)는 전류 감지회로(414)를 통해 감지된 전력 증폭기(41)의 출력전류를 코일(21)의 출력전류로 대체할 수 있다. 제어기(42)는 감지된 전력 증폭기(41)의 출력전류가 미리 설정된 값보다 낮으면 이를 높이기 위한 스위칭 파형 제어신호를 생성하여 전력 증폭기(41)에 제공하고, 미리 설정된 값보다 높으면 이를 낮추기 위한 스위칭 파형 제어신호를 생성하여 전력 증폭기(41)에 제공할 수 있다.The
전압 감지회로(402)는 코일(21)의 출력전압을 감지한다. 이때, 제어기(42)는 전압 감지회로(402)를 통해 감지된 코일(21)의 전압을 이용하여 전력 증폭기(41) 내 스위치 M1, M2(411, 412)의 스위칭 파형을 제어한다. 예를 들어, 제어기(42)는 감지된 코일(21)의 전압 값이 미리 설정된 값보다 낮으면 이를 높이기 위한 스위칭 파형 제어신호를 생성하여 전력 증폭기(41)에 제공하고, 미리 설정된 값보다 높으면 이를 낮추기 위한 스위칭 파형 제어신호를 생성하여 전력 증폭기(41)에 제공할 수 있다.The
온도 센서(27)는 코일(21)의 온도를 감지한다. 이때, 제어기(42)는 온도 센서(27)를 통해 감지된 코일(21)의 온도를 이용하여 전력 증폭기(41) 내 스위치 M1, M2(411, 412)의 스위칭 파형을 제어한다. 예를 들어, 제어기(42)는 감지된 코일(21)의 온도가 미리 설정된 값보다 낮으면 이를 높이기 위한 스위칭 파형 제어신호를 생성하여 전력 증폭기(41)에 제공하고, 미리 설정된 값보다 높으면 이를 낮추기 위한 스위칭 파형 제어신호를 생성하여 전력 증폭기(41)에 제공할 수 있다.The
일 실시 예에 따른 제어기(42)는 출력전압 제어신호를 DC-DC 컨버터(44)에 인가하여 DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 변경함에 따라 변경된 DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN에 비례하여 코일(21)에 공급되는 에너지를 조정한다.The
전자담배를 흡연하는 동안 흡연에 적합한 금속 실린더(20)의 온도를 제어하기 위해서는 코일(21)에 전달되는 에너지를 제어할 필요가 있다. 코일(21)에 전달되는 에너지는 3가지 방식으로 제어 가능하다. 즉, 전력 증폭기(41)로부터 공진기(40)에 공급하는 전류신호의 주파수를 변경하는 방식, 전력 증폭기(41) 내 스위치 M1, M2(411, 412)를 구동하는 스위칭 신호의 듀티 비(duty ratio)를 변경하는 방식, DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 제어신호를 DC-DC 컨버터(44)에 인가하여 DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 변경하는 방식이 있다. 이하, 후술되는 도면들을 참조로 하여 코일(21)에 전달되는 에너지를 제어하는 방법에 대해 설명한다.While smoking the electronic cigarette, it is necessary to control the energy delivered to the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기를 이용하여 코일에 전달되는 에너지를 제어하는 방법을 설명하기 위해 공진기에 공급되는 전류신호의 주파수에 따른 공진기에 전달되는 전력 그래프를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a graph of power delivered to the resonator according to the frequency of a current signal supplied to the resonator in order to explain a method of controlling energy delivered to the coil using the resonator according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 코일(21)에 전달되는 에너지를 제어하는 첫 번째 방법은 공진기(40)의 공진 특성을 이용하는 것이다. AC 전류를 코일(21)과 공진 커패시터(400)에 의한 공진기(40)에 공급하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 공진 주파수 f0에서 최대의 전력이 공급될 수 있다. 공진 주파수 f0 이상 및 이하에서는 공급되는 전력이 감소하게 된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 주파수 f1에서 주파수 f2로 공진기(40)에 공급되는 전류의 주파수를 변경(500)하면, 코일(21)의 에너지가 감소하게 되고 금속 실린더(20)의 발열이 감소하게 된다. 공진 주파수는 수학식 1과 같이 표현할 수 있다. 주파수가 f0 보다 낮은 부분에서도 유사한 방법으로 에너지를 제어할 수 있으나, 일반적으로 f0보다 높은 지점에서 제어를 하는 것이 좋다.4 and 5, the first method of controlling the energy transmitted to the
..... (수학식 1) ..... (Equation 1)
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 증폭기의 스위치를 구동하는 스위칭 신호의 듀티 사이클(duty cycle) 제어를 통해 코일에 전달되는 에너지를 제어하는 방법을 설명하기 위한 스위칭 파형 제어신호의 파형을 도시한 도면이다.6 is a waveform of a switching waveform control signal for explaining a method of controlling energy delivered to a coil through duty cycle control of a switching signal driving a switch of a power amplifier according to an embodiment of the present invention. It is a drawing shown.
도 4 및 도 6을 참조하면, 코일(21)에 전달되는 에너지를 제어하는 두 번째 방법은 전력 증폭기(41)의 스위치 M1, M2(411, 412)를 구동하는 스위칭 신호의 듀티 비(duty ratio)를 변경하는 것이다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 듀티 비를 50%로 스위치 M1(411)을 제어하고, 스위치 M2(412)를 구동하는 스위칭 신호를 스위치 M1(411)을 구동하는 스위칭 신호의 역상으로 제어하면(높은 듀티)(600), 최대 전력을 공진기(40)에 전달할 수 있다. 스위치 M1, M2(411, 412)을 구동하는 스위칭 신호의 듀티 비를 줄이면(낮은 듀티)(610), 공진기(40)에 전달되는 에너지를 낮출 수 있다.4 and 6, the second method of controlling the energy delivered to the
해당 방식은 코일(21)에 전달되는 에너지를 조정하기 위해 스위치의 스위칭 주파수를 변경하는 방식이 아니라, 스위치의 듀티 비를 제어하는 방식이다. 듀티 비는 펄스 점유율 U로서, 주기 펄스 열에서 임의 펄스의 펄스 폭(TD)과 펄스 반복 주기(Tp)의 비. 즉 펄스 점유율 U는 TD/Tp이다. 듀티 비는 0~100% 사이의 값을 가진다.This method is not a method of changing the switching frequency of the switch to adjust the energy transmitted to the
코일(21)에 전달되는 에너지를 제어하는 세 번째 방법은 DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 조절하는 방식으로, 코일(21)에 공급되는 에너지는 DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN에 비례하여 변경된다. 즉, DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 높이면 코일(21)에 전달되는 에너지를 높일 수 있고, DC-DC 컨버터(44)의 출력전압 PVIN을 낮추면 코일(21)에 전달되는 에너지를 낮출 수 있다.The third method of controlling the energy delivered to the
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around the embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
Claims (11)
금속 실린더에 감기는 코일의 유도 전류에 의해 간접적으로 금속 실린더를 발열시키되, 코일의 온도, 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 전력 증폭기의 스위칭 파형을 제어하거나 DC-DC 컨버터의 구동전압을 제어하여 코일에 공급되는 에너지를 조정함에 따라 실린더 온도를 제어하는 전자회로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.A metal cylinder having an insertion hole for inserting a cigarette-type electronic cigarette; And
The metal cylinder is indirectly heated by the induction current of the coil wound around the metal cylinder, but the coil by controlling the switching waveform of the power amplifier or controlling the driving voltage of the DC-DC converter according to at least one of the coil temperature, voltage, and current. An electronic circuit for controlling the cylinder temperature by adjusting the energy supplied to the cylinder;
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device comprising a.
금속 실린더 및 코일 사이에 위치하여 금속 실린더에 열은 통하게 하고 전기는 통하지 않게 하는 절연체;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 1, wherein the cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device
An insulator positioned between the metal cylinder and the coil to allow heat to pass through the metal cylinder and not to pass electricity;
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device, characterized in that it further comprises.
금속 실린더의 발열량을 일정하게 유지하기 위해 코일의 온도를 감지함에 따라 금속 실린더의 온도를 비접촉식으로 감지하는 온도 센서;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 1, wherein the cigarette-type electronic cigarette non-contact heating device
A temperature sensor for non-contact sensing of the temperature of the metal cylinder as the temperature of the coil is sensed in order to keep the heating value of the metal cylinder constant;
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device, characterized in that it further comprises.
코일 및 공진 커패시터를 포함하는 공진기;
스위치를 포함하며, 스위치의 스위칭 동작에 의해 유기된 전류를 공진기에 공급하는 전력 증폭기; 및
코일의 온도, 코일의 전압 및 코일의 전류 중 적어도 하나에 기반하여 스위칭 파형 제어신호를 생성하고 이를 전력 증폭기에 인가함에 따라 전력 증폭기의 스위칭 파형을 제어하여 코일에 공급되는 에너지를 조정하는 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 1, wherein the electronic circuit
A resonator including a coil and a resonant capacitor;
A power amplifier including a switch and supplying a current induced by a switching operation of the switch to the resonator; And
A controller that generates a switching waveform control signal based on at least one of a temperature of a coil, a voltage of the coil, and a current of the coil, and controls a switching waveform of the power amplifier by applying it to the power amplifier to adjust energy supplied to the coil;
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device comprising a.
전력 증폭기의 출력전류를 감지하는 전류 감지회로; 를 더 포함하며,
제어기는 전류 감지회로를 통해 감지된 전력 증폭기의 출력전류를 코일의 출력전류로 사용하고, 전류 감지회로를 통해 감지된 전력 증폭기의 전류 값에 따라 전력 증폭기 내 스위치의 스위칭 파형을 제어하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 4, wherein the electronic circuit
A current sensing circuit for sensing the output current of the power amplifier; It further includes,
The controller uses the output current of the power amplifier sensed through the current sensing circuit as the output current of the coil, and controls the switching waveform of the switch in the power amplifier according to the current value of the power amplifier sensed through the current sensing circuit. Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device.
코일의 출력전압을 감지하는 전압 감지회로; 를 더 포함하며,
제어기는 전압 감지회로를 통해 감지된 코일의 전압 값에 따라 전력 증폭기 내 스위치의 스위칭 파형을 제어하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 4, wherein the electronic circuit
A voltage sensing circuit for sensing the output voltage of the coil; It further includes,
The controller controls the switching waveform of the switch in the power amplifier according to the voltage value of the coil sensed through the voltage sensing circuit.
코일의 온도를 감지하는 온도 센서; 를 더 포함하며,
제어기는 온도 센서를 통해 감지된 코일의 온도에 따라 전력 증폭기 내 스위치의 스위칭 파형을 제어하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 4, wherein the electronic circuit
A temperature sensor for sensing the temperature of the coil; It further includes,
The controller controls the switching waveform of the switch in the power amplifier according to the temperature of the coil sensed through the temperature sensor.
전력 증폭기로부터 공진기에 공급하는 전류신호의 주파수를 변경함에 따라 코일에 공급되는 에너지를 조정하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 4, wherein the controller
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device, characterized in that the energy supplied to the coil is adjusted by changing the frequency of the current signal supplied from the power amplifier to the resonator.
전력 증폭기 내 스위치를 구동하는 스위칭 신호의 듀티 비를 변경함에 따라 코일에 공급되는 에너지를 조정하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 4, wherein the controller
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device, characterized in that adjusting the energy supplied to the coil by changing the duty ratio of the switching signal driving the switch in the power amplifier.
코일 및 공진 커패시터를 포함하는 공진기;
스위치의 스위칭 동작에 의해 유기된 전류를 공진기에 공급하는 전력 증폭기;
배터리 전압을 승압 또는 강압하여 전력 증폭기를 구동하기 위한 구동전압을 전력 증폭기에 인가하는 DC-DC 컨버터; 및
코일의 온도, 코일의 전압 및 코일의 전류 중 적어도 하나에 기반하여 DC-DC 컨버터의 구동전압을 제어하는 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 1, wherein the electronic circuit
A resonator including a coil and a resonant capacitor;
A power amplifier supplying a current induced by the switching operation of the switch to the resonator;
A DC-DC converter for applying a driving voltage for driving the power amplifier to the power amplifier by boosting or stepping down the battery voltage; And
A controller controlling a driving voltage of the DC-DC converter based on at least one of a temperature of a coil, a voltage of the coil, and a current of the coil;
Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device comprising a.
DC-DC 컨버터의 출력전압 제어신호를 DC-DC 컨버터에 인가하여 DC-DC 컨버터의 출력전압을 변경함에 따라 변경된 DC-DC 컨버터의 출력전압에 비례하여 코일에 공급되는 에너지를 조정하는 것을 특징으로 하는 궐련형 전자담배 비접촉 발열장치.The method of claim 10, wherein the controller
It is characterized by adjusting the energy supplied to the coil in proportion to the changed output voltage of the DC-DC converter as the output voltage of the DC-DC converter is changed by applying the output voltage control signal of the DC-DC converter to the DC-DC converter. Cigarette type electronic cigarette non-contact heating device.
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