KR102329515B1 - 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛 - Google Patents

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KR102329515B1
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타카오 아라다치
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니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛이 외부 기기와의 통신을 위한 통신 단자를 가지는 것에 기인하는 문제의 발생을 저감한다.
[해결 수단] 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛은, 에어로졸원을 가열하기 위한 히터에 공급되는 전력을 보지하기 위한 내부 전원과, 외부 기기에 접속 가능하며, 제1 통신 단자를 가지는 제1 커넥터와, 내부 전원으로부터 히터로의 전력 공급을 제어하고, 제2 통신 단자를 가지는 컨트롤러와, 제1 커넥터의 제1 통신 단자와, 컨트롤러의 제2 통신 단자와의 사이의 제1 통신 경로와, 제1 통신 경로 상에 위치하며, 제1 통신 경로를 도통 상태 또는 절단 상태로 하는 개폐기를 구비한다.

Description

에어로졸 생성 장치의 전원 유닛{POWER SUPPLY UNIT FOR AEROSOL GENERATION DEVICE}
본 발명은, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛에 관한 것이다.
전자 담배 등의 에어로졸 생성 장치는 배터리 등의 내부 전원을 가지고 있으며, 이 내부 전원으로부터 히터에 전력이 공급된다. 에어로졸 생성 장치에는, 내부 전원을 충전하기 위해, 외부의 충전기에 접속되는 것도 있다. 특허문헌 1은, 충전기가 에어로졸 생성 장치의 컨트롤러와 통신하고, 통신 결과에 근거하여 전력 공급을 개시하는 기술을 제안한다.
[특허문헌 1] 일본 특표2019-511909호 공보
외부 기기와 통신 가능한 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛은, 외부 기기와 통신하기 위한 통신 단자를 가진다. 전원 유닛이 외부 기기에 접속되어 있지 않은 동안에, 통신 단자에 정전기(靜電氣)가 인가되거나 통신 단자가 쇼트하거나 하면, 전원 유닛 내의 회로에 예기치 않은 전류가 흐를 가능성이 있다. 이러한 전류는, 고장이나 오동작, 쓸데없는 전력 소비 등과 같은 문제의 원인이 될 수 있다. 본 발명의 하나의 측면은, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛이 외부 기기와의 통신을 위한 통신 단자를 가지는 것에 기인하는 문제의 발생을 저감(低減)하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제에 비추어, 제1 태양(態樣)에 따르면,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
에어로졸원(源)을 가열하기 위한 히터에 공급되는 전력을 보지(保持, 유지)하기 위한 내부 전원과,
외부 기기에 접속 가능하며, 제1 통신 단자를 가지는 제1 커넥터와,
상기 내부 전원으로부터 상기 히터로의 전력 공급을 제어하고, 제2 통신 단자를 가지는 컨트롤러와,
상기 제1 커넥터의 상기 제1 통신 단자와, 상기 컨트롤러의 상기 제2 통신 단자와의 사이의 제1 통신 경로와,
상기 제1 통신 경로 상에 위치하고, 상기 제1 통신 경로를 도통(導通) 상태 또는 절단 상태로 하는 개폐기(開閉器),
를 구비하는 전원 유닛이 제공된다.
제2 태양에 따르면,
상기 전원 유닛은,
제3 통신 단자를 가지는 집적(集積) 회로와,
상기 컨트롤러의 상기 제2 통신 단자와, 상기 집적 회로의 상기 제3 통신 단자와의 사이의 제2 통신 경로를 더 구비하고,
상기 제1 통신 경로가 도통 상태인 경우와 절단 상태인 경우의 각각에서, 상기 제2 통신 경로는 도통 상태인, 제2 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제3 태양에 따르면, 상기 제1 커넥터는, 제4 통신 단자를 더 가지며,
상기 제1 커넥터의 상기 제4 통신 단자는, 상기 제1 통신 경로 중, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 통신 단자와 상기 개폐기와의 사이의 노드에 접속되고,
상기 외부 기기는, 제5 통신 단자를 가지는 제2 커넥터를 가지며,
상기 제1 커넥터가 제1 방향에서 상기 외부 기기의 상기 제2 커넥터에 접속되었을 경우에, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 통신 단자가 상기 제2 커넥터의 상기 제5 통신 단자에 접속되고,
상기 제1 커넥터가 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향에서 상기 외부 기기의 상기 제2 커넥터에 접속되었을 경우에, 상기 제1 커넥터의 상기 제4 통신 단자가 상기 제2 커넥터의 상기 제5 통신 단자에 접속되는, 제1 또는 2 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제4 태양에 따르면,
상기 개폐기는, 상기 제1 커넥터에 상기 외부 기기가 접속되어 있지 않을 경우에, 상기 제1 통신 경로를 절단 상태로 하는, 제1 내지 3 태양 중 어느 하나에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제5 태양에 따르면,
상기 외부 기기는, 상기 전원 유닛에 전력을 공급하는 외부 전원으로서 기능하고,
상기 제1 커넥터는, 상기 외부 기기로부터 전원 전위(電位)의 공급을 받기 위한 제1 전원 단자를 더 가지는, 제1 내지 4 태양 중 어느 하나에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제6 태양에 따르면,
상기 개폐기는,
이네이블(enable) 단자를 가지며,
상기 이네이블 단자에 하이 레벨의 신호가 입력된 것에 따라 상기 제1 통신 경로를 도통 상태로 하고,
상기 개폐기의 상기 이네이블 단자는, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 전원 단자에 상기 외부 기기로부터 상기 전원 전위가 공급되었을 경우에 하이 레벨이 되는, 제5 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제7 태양에 따르면,
상기 전원 유닛은, 상기 외부 기기로부터 상기 내부 전원에 전력을 공급하기 위한 제1 급전 경로를 더 구비하며,
상기 개폐기의 상기 이네이블 단자는, 상기 제1 급전 경로에 접속되어 있는, 제6 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제8 태양에 따르면,
상기 개폐기는, 동작 전력의 공급을 받기 위한 제2 전원 단자를 더 가지며,
상기 전원 유닛은, 상기 내부 전원으로부터 상기 개폐기의 상기 제2 전원 단자에 동작 전력을 공급하기 위한 제2 급전 경로를 더 구비하는, 제6 또는 7 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제9 태양에 따르면,
상기 개폐기는, 동작 전력의 공급을 받기 위한 제2 전원 단자를 더 가지며,
상기 전원 유닛은, 상기 외부 기기로부터 상기 개폐기의 상기 제2 전원 단자에 동작 전력을 공급하기 위한 제3 급전 경로를 더 구비하는, 제5 내지 8 태양 중 어느 하나에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제10 태양에 따르면,
상기 전원 유닛은, 상기 제3 급전 경로 상에 레귤레이터를 더 구비하며,
상기 외부 기기로부터 상기 레귤레이터의 입력 단자에 전력이 공급되고, 상기 레귤레이터의 출력 단자로부터 상기 개폐기의 상기 제2 전원 단자에 동작 전력이 공급되는, 제9 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
제11 태양에 따르면,
상기 전원 유닛은, 상기 제3 급전 경로 중, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 전원 단자와 상기 레귤레이터와의 사이의 부분에, 상기 제1 커넥터의 제1 전원 단자로부터 상기 레귤레이터로 향하는 방향이 순방향(順方向)이 되는 다이오드를 더 구비하는, 제10 태양에 기재된 전원 유닛이 제공된다.
상기 수단에 의해, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛이 외부 기기와의 통신을 위한 통신 단자를 가지는 것에 기인하는 문제의 발생이 저감된다.
[도 1] 본 발명의 실시 형태의 에어로졸 생성 장치의 구성예를 설명하는 도면.
[도 2] 본 발명의 실시 형태의 전원 유닛의 회로 구성예를 설명하는 도면.
[도 3] 본 발명의 실시 형태의 내부 전원의 충전시의 전류를 설명하는 도면.
[도 4] 본 발명의 실시 형태의 내부 전원의 방전시의 전류를 설명하는 도면.
[도 5] 본 발명의 실시 형태의 커넥터 및 극성(極性) 통일(統一) 회로의 상세(詳細)를 설명하는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 상세히 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 특허 청구 범위에 관계되는 발명을 한정하는 것이 아니며, 또한 실시 형태에서 설명되고 있는 특징의 조합의 모두가 발명에 필수인 것이라고는 할 수 없다. 실시 형태에서 설명되고 있는 복수의 특징 중 둘 이상의 특징이 임의로 조합되어도 된다. 또한, 동일 혹은 마찬가지인 구성에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.
도 1에는, 일 실시 형태의 에어로졸 생성 장치(100)의 구성이 모식적(模式的)으로 나타나 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는, 사용자에 의한 흡인(吸引) 동작 등의 에어로졸을 요구하는 동작(이하, 에어로졸 요구 동작이라고도 한다)에 따라, 에어로졸을 포함하는 기체, 또는, 에어로졸 및 향미(香味) 물질을 포함하는 기체 또는, 에어로졸, 또는, 향미 물질을 포함하는 에어로졸을, 흡구부(吸口部)(130)를 통해 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는, 전원 유닛(102)과, 무화기(霧化器)(104)를 구비할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는, 무화기(104)를 분리 가능한 상태로 보지(保持, 보유지지)하는 보지부(103)를 구비할 수 있다. 전원 유닛(102)은, 흡인기용 컨트롤러로서 이해되어도 된다. 무화기(104)는, 에어로졸원을 무화하도록 구성될 수 있다. 에어로졸원은, 예를 들면, 글리세린 또는 프로필렌글리콜 등의 다가(多價) 알코올 등의 액체일 수 있다. 혹은, 에어로졸원은, 약제를 포함해도 된다. 에어로졸원은, 액체여도 되고, 고체여도 되고, 액체 및 고체의 혼합물이어도 된다. 에어로졸원 대신에, 물 등의 증기원(蒸氣源)이 이용되어도 된다.
에어로졸 생성 장치(100)는, 향미원(香味源)(131)을 포함하는 캡슐(106)을 더 구비해도 되며, 무화기(104)는, 캡슐(106)을 분리 가능한 상태로 보지하는 캡슐 홀더(105)를 포함할 수 있다. 향미원(131)은, 예를 들면, 담배 재료를 성형한 성형체일 수 있다. 혹은, 향미원(131)은, 담배 이외의 식물(예를 들면, 민트, 허브, 한방(漢方), 커피콩 등)에 의해 구성되어도 된다. 향미원에는, 멘톨 등의 향료가 부여되어 있어도 된다. 향미원(131)은, 에어로졸원에 첨가되어도 된다. 또한, 캡슐 홀더(105)는, 무화기(104)가 아니라 전원 유닛(102)에 설치되어 있어도 된다. 흡인기(100) 또는 무화기(104)가 캡슐 홀더(105)를 포함하는 구성 대신에, 무화기(104)와 캡슐 홀더(105)를 일체로 해도 된다.
전원 유닛(102)은, 전기(電氣) 부품(110)을 포함할 수 있다. 전기 부품(110)은, 유저 인터페이스(116)를 포함할 수 있다. 혹은, 전원 유닛(102)은, 전기 부품(110) 및 유저 인터페이스(116)를 포함하는 것으로서 이해되어도 된다. 유저 인터페이스(116)는, 예를 들면, 표시부(DISP)(예를 들면, LED(Light Emitting Diode) 등의 발광 소자, 및/또는, LCD 등의 화상 표시기), 및/또는, 조작부(OP)(예를 들면, 버튼스위치 등의 스위치, 및/또는, 터치 디스플레이)를 포함할 수 있다.
전원 유닛(102)의 보지부(103)는, 전기(電氣) 접점(C1) 및 전기 접점(C2)을 포함할 수 있다. 보지부(保持部)(103)에 의해 무화기(104)가 보지된 상태에서, 보지부(103)의 전기 접점(C1)은, 무화기(104)의 전기 접점(C3)에 접하고, 또한, 보지부(103)의 전기 접점(C2)은, 무화기(104)의 전기 접점(C4)에 접할 수 있다. 전원 유닛(102)은, 전기 접점(C1) 및 전기 접점(C2)을 통해 무화기(104)에 전력을 공급할 수 있다.
무화기(104)는, 전술(前述)한 전기 접점(C3) 및 전기 접점(C4)을 포함할 수 있다. 또한, 무화기(104)는, 에어로졸원을 가열하는 히터(HT)와, 액체 에어로졸원을 보지하는 용기(125)와, 용기(125)에 의해 보지된 에어로졸원을 히터(HT)에 의한 가열 영역으로 수송하고 또한 해당 가열 영역에서 에어로졸원을 보지하는 수송부(126)를 포함할 수 있다. 수송부(126)는, 윅(심지)으로도 불릴 수 있다. 히터(HT)의 가열 영역의 적어도 일부는, 무화기(104) 내에 설치된 유로(流路)(128)에 배치될 수 있다. 전기 접점(C1), 전기 접점(C3), 히터(HT), 전기 접점(C4) 및 전기 접점(C2)은, 히터(HT)에 전류를 흐르게 하기 위한 전류 경로를 형성한다. 수송부(126)는, 예를 들면, 유리 섬유와 같은 섬유 소재 또는 세라믹과 같은 다공질(多孔質) 소재 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 용기(125)에 보지된 에어로졸원을 가열 영역으로 수송하는 수단은 윅에 한하지 않고, 스프레이와 같은 분무(噴霧) 장치나 펌프와 같은 수송 수단을 대신에 사용해도 된다.
무화기(104)는, 전술한 바와 같이, 캡슐(106)을 분리 가능하게 보지하는 캡슐 홀더(105)를 포함할 수 있다. 캡슐 홀더(105)는, 일례에서, 캡슐(106)의 일부를 캡슐 홀더(105) 내 또는 무화기(104) 내에 수용하고, 다른 일부를 노출시키도록 캡슐(106)을 보지할 수 있다. 사용자는, 흡구부(130)를 입에 물고, 에어로졸을 함유하는 기체를 흡인할 수 있다. 분리 가능한 캡슐(106)이 흡구부(130)를 구비함으로써, 에어로졸 생성 장치(100)를 청결하게 유지할 수 있다.
사용자가 흡구부(130)를 물고 흡인 동작을 행하면, 화살표로 예시되는 바와 같이, 무화기(104)의 유로(128)에 공기가 유입하고, 히터(HT)가 에어로졸원을 가열하는 것에 의해 증기화 및/또는 에어로졸화된 에어로졸원이 그 공기에 의해 흡구부(130)로 향해 수송된다. 흡구부(130)로 향해 수송되는 과정에서, 증기화 및/또는 에어로졸화된 에어로졸원이 냉각되어 미소한 액적(液滴)이 형성됨으로써, 에어로졸화가 촉진된다. 그리고 향미원(131)이 배치되어 있는 구성에서는, 그 에어로졸에 향미원(131)이 발생하는 향미 물질이 첨가되어 흡구부(130)로 수송되며, 사용자의 입으로 빨려들어간다. 향미원(131)이 발생하는 향미 물질은 에어로졸에 첨가되기 때문에, 사용자의 구강 내에 머물지 않고, 사용자의 폐까지 효율적으로 향미 물질을 수송할 수 있다.
전원 유닛(102)은, 외부 기기(도 1에서는 미도시)와 접속하기 위한 커넥터(PG)를 더 가진다. 전원 유닛(102)에 접속되는 외부 기기는, 예를 들면 전원 유닛(102)의 충전기여도 된다. 이 경우에, 외부 기기는, 전원 유닛(102)에 전력을 공급하는 외부 전원으로서 기능한다. 외부 기기는, 커넥터(PG)를 통해, 전원 유닛(102)과 통신해도 된다.
도 1의 예에서는, 전원 유닛(102)으로부터 분리 가능한 무화기(104)가 히터(HT)를 가진다. 이것 대신에, 히터(HT)는, 무화기(104)가 아니고 전원 유닛(102)에 장착되어 있어도 된다. 이 경우에, 에어로졸원을 보지하는 에어로졸 기재(基材)와, 필터를 가지는 에어로졸 발생 물품이 전원 유닛(102)에 교환 가능하게 장착되어도 된다. 에어로졸 발생 물품은, 전원 유닛(102)의 히터(HT)에 끼워 넣어지며, 이에 의해 히터(HT)가 에어로졸 기재 내의 에어로졸원을 가열 가능한 상태가 된다. 사용이 끝난 에어로졸 발생 물품은, 히터(HT)가 전원 유닛(102)에 결합한 상태에서 전원 유닛(102)으로부터 분리 가능하다.
도 2는, 전원 유닛(102)의 전체적인 회로 구성의 예를 나타낸다. 일부의 실시 형태에서, 전원 유닛(102)은, 도 2에 나타내는 바와 같은 복수의 회로 부품을 가진다. 도 2를 참조하여 각 회로 부품의 구성의 개요에 대해 설명하고, 일부의 회로 부품의 구성의 상세에 대해서는 다른 도면을 참조하여 후술한다.
컨트롤러(14)는, 전원 유닛(102)의 전체적인 동작을 제어한다. 컨트롤러(14)는, 예를 들면 집적 회로(IC : Integrated Circuit)로 구성된 마이크로컨트롤러 유닛이어도 된다. 구체적으로, 컨트롤러(14)는, 전원 유닛(102) 내의 각 회로 부품에 제어 신호를 공급하는 것에 의해, 각 회로 부품의 동작을 제어한다. 또한, 컨트롤러(14)는, 내부 전원(BAT)으로부터 히터(HT)로의 전력 공급을 제어한다.
내부 전원(BAT)은, 에어로졸원을 가열하기 위한 히터(HT)에 공급되는 전력을 보지(保持, 유지)하기 위한 전원이다. 내부 전원(BAT)은, 건전지 등의 1차 전지로 구성되어도 되고, 리튬이온 배터리 등의 2차 전지로 구성되어도 되고, 전기(電氣) 이중층 커패시터 등의 커패시터로 구성되어도 된다. 이하의 설명에서는, 특별한 기재가 없는 한, 내부 전원(BAT)이 2차 전지로 구성되었을 경우에 대해 설명한다.
커넥터(23)는, 외부 기기(CG)에 접속 가능한 커넥터이다. 외부 기기(CG)는 커넥터(24)를 가진다. 전원 유닛(102)의 커넥터(23)와 외부 기기(CG)의 커넥터(24)가 서로 물리적으로 접속(결합)하는 것에 의해, 전원 유닛(102)과 외부 기기(CG)가 서로 전기적으로 접속된다. 커넥터(23)와 커넥터(24)는, 복수의 다른 방향에서 접속 가능해도 된다.
외부 기기(CG)는, 커넥터(23, 24)를 통해, 내부 전원(BAT)에 전력을 공급 가능해도 된다. 또한, 외부 기기(CG)는, 전원 유닛(102) 내의 회로 부품과 통신 가능해도 된다. 도 2의 예에서, 외부 기기(CG)와 전원 유닛(102)은, 시리얼 통신 방식의 일종인 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신을 행한다. 그 때문에, 전원 유닛 내의 통신을 행하는 각 회로 부품은, 클록 신호를 송수신하기 위한 통신 단자(도 2의 「SCL」)와, 데이터 신호를 송수신하기 위한 통신 단자(도 2의 「SDA」)를 가진다. 또한, 각 회로 부품의 클록 신호용의 통신 단자는 상호 접속되어 있으며, 각 회로 부품의 데이터 신호용의 통신 단자는 상호 접속되어 있다. 도 2의 예에서는, I2C 통신이 행해지지만, 이것 대신에 다른 시리얼 통신 방식, 예를 들면 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)나 SPI(Serial Peripheral Interface)가 사용되어도 된다. 외부 기기(CG)는, 컨트롤러(14)의 기입(
Figure 112021095991459-pat00001
) 단자(도 2의 「WRT」)에 데이터를 송신 가능해도 된다.
내부 전원(BAT)이 1차 전지로 구성될 경우에, 외부 기기(CG)는 충전 기능을 가지지 않고, 통신 기능만을 가져도 된다. 또한, 외부 기기(CG)는 통신 기능을 가지지 않고 충전 기능만을 가져도 되고, 통신 기능과 충전 기능의 양쪽 모두를 가져도 된다. 외부 기기(CG)가 충전 기능을 가지는 경우에, 외부 기기(CG)는 외부 전원으로 불러도 된다. 이하의 설명에서는, 특별한 기재가 없는 한, 외부 기기(CG)가 충전 기능과 통신 기능의 양쪽 모두를 가지는 경우에 대해 설명한다.
극성(極性) 통일 회로(BC)는, 커넥터(23)의 극성을 통일하기 위한 회로 부품이다. 극성 통일 회로(BC)는, 커넥터(23)의 2개의 전원 단자에 접속되어 있다. 극성 통일 회로(BC)는, 커넥터(23)의 2개의 전원 단자에 공급된 전위(電位) 중, 높은 쪽의 전위(예를 들면, 외부 기기(CG)의 전원 전위 VBUS)를 내부 전원(BAT)의 정극(正極, 양극)에 (다른 전기 부품을 통해) 접속하고, 낮은 쪽의 전위(예를 들면, 외부 기기(CG)의 그라운드 전위)를 내부 전원(BAT)의 부극(負極, 음극)에 (다른 전기 부품을 통해) 접속한다. 극성 통일 회로(BC)와 커넥터(23)의 사이에 퓨즈(FS)가 배치되어 있다. 극성 통일 회로(BC)와 커넥터(23)와의 사이에 흐르는 전류가 역치(
Figure 112021095991459-pat00002
, 임계값)를 초과했을 경우에 퓨즈(FS)가 절단된다. 이에 의해, 외부 기기(CG)로부터 전원 유닛(102)으로의 전력 공급이 정지한다.
보호 IC(16)는, 전원 유닛(102) 내의 회로 부품을 과잉 전류로부터 보호하기 위한 회로 부품이다. 보호 IC(16)는, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 전력을 공급하기 위한 급전(給電) 경로 상에 위치한다. 보호 IC(16)는, 자신을 통과하는 전류가 역치를 소정 기간 이상 초과했을 경우에, 자신을 통과하는 급전 경로를 절단 상태로 한다. 이에 의해, 외부 기기(CG)로부터 전원 유닛(102)으로의 전력 공급이 정지하고, 후속(後續) 회로(트랜지스터(Q3) 등)가 보호된다. 보호 IC(16)는, 전원 유닛(102)의 그라운드선(線)(GL)에 접속되어 있다. 그라운드선(GL)은, 전원 유닛(102)의 각 회로 부품(예를 들면, 컨트롤러(14))이 실장(實裝)된 회로 기판의 그라운드에 접속되어 있다. 구체적 일례로서, 회로 기판의 그라운드는 금속판으로 구성된다.
트랜지스터(Q4)는, 내부 전원(BAT)으로부터 히터(HT)로의 전력 공급 중에 커넥터(23)로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 회로 부품이다. 트랜지스터(Q4)는, FET(전계 효과 트랜지스터)나 IGBT(절연 게이트형(型) 바이폴라·트랜지스터)여도 된다. 트랜지스터(Q4)는, N 채널 MOS 트랜지스터여도 된다. 후술하는 다른 트랜지스터에 대해서도 마찬가지이다. 트랜지스터(Q4)는, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 전력을 공급하기 위한 급전 경로 상에 위치한다. 트랜지스터(Q4)는, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 향하는 방향이 트랜지스터(Q4)의 기생(寄生) 다이오드의 순방향이 되도록 배치되어 있다. 트랜지스터(Q4)의 게이트는 컨트롤러(14)에 접속되어 있다.
트랜지스터(Q3)는, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 공급되는 전력의 양을 조정하기 위한 회로 부품이다. 보호 IC(16)는, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 전력을 공급하기 위한 급전 경로 상에 위치한다. 트랜지스터(Q3)는, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 향하는 방향이 트랜지스터(Q3)의 기생 다이오드의 역방향이 되도록 배치되어 있다. 트랜지스터(Q3)의 게이트는 컨트롤러(14)에 접속되어 있다. 트랜지스터(Q3)에 병렬로 쇼트키 다이오드(SD)가 접속되어 있다. 구체적으로, 쇼트키 다이오드(SD)의 캐소드는 트랜지스터(Q3)의 소스에 접속되고, 쇼트키 다이오드(SD)의 애노드는 트랜지스터(Q3)의 드레인에 접속되어 있다.
보호 IC(17)는, 내부 전원(BAT)을 과잉 전류로부터 보호하기 위한 회로 부품이다. 구체적으로, 보호 IC(17)는, 내부 전원(BAT)의 부극에 접속된 저항기(抵抗器)(RP)의 양단의 전압을 측정하고, 이 저항기(RP)에 흐르는 전류를 결정한다. 이 전류가 역치를 초과했을 경우에, 보호 IC(17)는, 트랜지스터 페어(SP)를 조작하는 것에 의해, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 또는 부극으로 유입하는 전류를 정지한다.
전압 컨버터(13)는, 내부 전원(BAT)으로부터 공급되는 전원 전압을 히터 구동 전압으로 변환하는 회로 부품이다. 전압 컨버터(13)의 입력 단자(도 2의 「VIN」)에 내부 전원(BAT)으로부터 전원 전압이 공급되고, 전압 컨버터(13)의 출력 단자(도 2의 「VOUT」)로부터 히터 구동 전압이 출력된다. 전압 컨버터(13)의 이네이블 단자(도 2 「EN」)에 컨트롤러(14)의 제어 단자(도 2의 「EN2」)로부터 이네이블 신호가 공급된다. 전압 컨버터(13)의 그라운드 단자(도 2의 「GND」)는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 전압 컨버터(13)는, I2C 통신에 의해 컨트롤러(14)와 통신 가능하다. 바람직하게는, 전압 컨버터(13)는, DC/DC 컨버터에 의해 구성된다. 더 바람직하게는, 전압 컨버터(13)는, 승강압(昇降壓) DC/DC 컨버터에 의해 구성된다.
전압 컨버터(13)의 출력 단자는, 트랜지스터(Q1)를 통해 히터(HT)에 접속되어 있다. 트랜지스터(Q1)의 게이트는 컨트롤러(14)에 접속되어 있다. 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q1)의 게이트로 공급하는 제어 신호의 레벨을 전환하는 것에 의해, 트랜지스터(Q1)의 온·오프를 전환한다. 트랜지스터(Q1)가 온인 동안에, 히터(HT)에 히터 구동 전압이 인가되고, 이에 의해 히터(HT)가 가열된다.
레귤레이터(12)는, 내부 전원(BAT)으로부터 공급되는 전원 전압을 오피 앰프(15)의 전원 전압으로 변환하는 회로 부품이다. 오피 앰프(15)의 전원 전압은, 히터(HT)의 저항값을 측정하기 위해서도 사용된다. 레귤레이터(12)는, 리니어 레귤레이터, 구체적으로 저(低)드롭아웃(LDO) 레귤레이터여도 된다. 레귤레이터(12)의 입력 단자(도 2의 「IN」)에 내부 전원(BAT)으로부터 전원 전압이 공급되며, 레귤레이터(12)의 출력 단자(도 2의 「OUT」)로부터 오피 앰프(15)의 전원 전압이 출력된다. 레귤레이터(12)의 이네이블 단자(도 2 「EN」)에 컨트롤러(14)의 제어 단자(도 2의 「EN2」)로부터 이네이블 신호가 공급된다. 레귤레이터(12)의 그라운드 단자(도 2의 「GND」)는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 전압 컨버터(13)의 이네이블 단자와 레귤레이터(12)의 이네이블 단자는, 모두 동일한 컨트롤러(14)의 제어 단자(도 2의 「EN2」)로 접속된다. 이 대신에, 컨트롤러(14)는, 전압 컨버터(13)의 이네이블 단자로 접속되는 제어 단자와, 레귤레이터(12)의 이네이블 단자로 접속되는 제어 단자를 개별적으로 가지고 있어도 된다. 바람직하게는, 레귤레이터(12)의 출력 단자로부터 출력되는 전압은 일정하게 유지된다.
레귤레이터(12)의 출력 단자는, 다이오드(BE), 트랜지스터(Q2) 및 저항기(Rs)를 통해 히터(HT)에 접속되어 있다. 다이오드(BE)는, 트랜지스터(Q2)로부터 레귤레이터(12)로의 전류의 역류를 방지한다. 트랜지스터(Q2)의 게이트는 컨트롤러(14)에 접속되어 있다. 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q2)의 게이트로 공급하는 제어 신호의 레벨을 전환하는 것에 의해, 트랜지스터(Q2)의 온·오프를 전환한다. 트랜지스터(Q2)가 온인 동안에, 레귤레이터(12)의 출력 전압이 히터(HT)에 인가된다. 트랜지스터(Q2)와 저항기(Rs)와의 사이의 노드는, 저항기(R2) 및 저항기(R1)를 통해 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 컨트롤러(14)는, 저항기(R2)와 저항기(R1)와의 사이의 노드에 접속되어 있다.
오피 앰프(15)의 비반전(非反轉) 입력 단자는, 히터(HT)의 일단(一端)에 접속되어 있다. 오피 앰프(15)의 반전(反轉) 입력 단자는, 히터(HT)의 다른 일단에 접속되어 있다. 오피 앰프(15)의 출력 단자는, 컨트롤러(14)에 접속되어 있다. 오피 앰프(15)는, 히터(HT)에 인가되어 있는 전압을 컨트롤러(14)에 공급한다. 저항값이 자신의 온도에 따라 변화하는 정(正, 양) 또는 부(負, 음)의 온도 계수 특성을 히터(HT)가 가지고 있을 경우, 히터(HT)에 인가되어 있는 전압은, 히터(HT)의 온도와 강한 상관(相關)을 가진다. 컨트롤러(14)는, 이 전압에 근거하여 히터(HT)의 온도를 추정하고, 이 추정 온도에 근거하여 히터(HT)에 공급하는 전력의 양을 조정하며, 그에 의해 히터(HT)의 온도를 제어한다. 본 실시 형태에서는, 오피 앰프(15)의 비반전 입력 단자에는, 레귤레이터(12)가 출력하는 일정 전압을 저항기(Rs)와 히터(HT)로 분압(分壓)한 전압이 입력된다. 이 분압된 전압은, 히터(HT)의 온도와 강한 상관을 가지기 때문에, 컨트롤러(14)는, 오피 앰프(15)의 출력 단자로부터 출력되는 전압(신호)으로부터, 히터(HT)의 온도를 높은 정밀도로 추정할 수 있다.
레귤레이터(11)는, 외부 전원(CG) 또는 내부 전원(BAT)으로부터 공급되는 전압을 개폐기(20), 퍼프 센서(21) 및 터치 센서(22)의 각각의 전원 전압으로 변환하는 회로 부품이다. 레귤레이터(11)가 출력하는 전압은, I2C 통신의 전원 전압으로서도 사용된다. 레귤레이터(11)는, 리니어 레귤레이터여도 된다. 레귤레이터(11)의 입력 단자에 외부 전원(CG) 또는 내부 전원(BAT)으로부터 전원 전압이 공급되며, 레귤레이터(11)의 출력 단자로부터 상술한 각 회로 부품의 전원 전압이 출력된다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 LED 드라이버(18)와 LED(19)의 전원 전압은, 레귤레이터(11)의 출력 단자로부터 공급되지 않는다. 본 실시 형태 대신에, LED 드라이버(18)와 LED(19)의 전원 전압은, 레귤레이터(11)의 출력 단자로부터 공급되어도 된다. 레귤레이터(11)의 이네이블 단자에 컨트롤러(14)의 제어 단자(도 2의 「EN1」)로부터 이네이블 신호가 공급된다. 레귤레이터(11)의 그라운드 단자는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 레귤레이터(11)는, 외부 기기(CG)로부터의 전력의 공급 중과, 전원(BAT)의 방전 중 어느 쪽에서도 사용된다. 한편, 레귤레이터(12)는, 외부 기기(CG)로부터의 전력의 공급 중에 사용되지 않고, 내부 전원(BAT)의 방전 중(구체적으로, 사용자에 의한 흡인 동작 중)에 사용된다. 그 때문에, 레귤레이터(11)는, 레귤레이터(12)보다 전력 절약인 것이어도 된다. 레귤레이터(12)는, 오피 앰프(15)의 동작 전압을 생성한다. 오피 앰프(15)의 동작 전압은, 컨트롤러(14)에 의한 히터(HT)의 온도 추정의 정밀도나 속도에 영향을 준다. 그 때문에, 레귤레이터(12)는, 레귤레이터(11)보다 응답성이 뛰어난 것이어도 된다.
LED 드라이버(18)는, LED(19)의 동작을 제어하는 회로 부품이다. LED(19)는, 도 1의 표시부(DISP)에 상당한다. LED 드라이버(18)의 전원 단자에 외부 전원(CG) 또는 내부 전원(BAT)으로부터 전원 전압이 공급된다. LED 드라이버(18)의 그라운드 단자는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. LED 드라이버(18)는, I2C 통신에 의해 컨트롤러(14)와 통신 가능하다. LED 드라이버(18)는 LED(19)의 점등 상태를 전환하는 것에 의해, 에어로졸 생성 장치(100)의 상태를 사용자에게 통지(通知)할 수 있다. 더 구체적으로는, LED(19)의 점등·소등·점멸을 전환해도 되고, LED(19)가 복수의 LED일 경우에는 동작시키는 LED의 수를 증감시켜도 된다.
개폐기(20)는, 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 I2C 통신의 통신 경로를 절단 상태와 도통 상태로 전환하기 위한 회로 부품이다. 개폐기(20)의 전원 단자에 레귤레이터(11)로부터 전원 전압이 공급된다. 개폐기(20)의 그라운드 단자는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 개폐기(20)의 이네이블 단자(도 2의 「EN」)는, 저항기(R4)와 저항기(R3) 사이의 노드에 접속되어 있다. 저항기(R4) 및 저항기(R3)는, 외부 전원(CG)으로부터 전원 전압이 공급되는 라인과, 그라운드선(GL)과의 사이에 직렬로 접속되어 있다. 그 때문에, 저항기(R4)와 저항기(R3) 사이의 노드는, 외부 전원(CG)으로부터 전원 전압이 공급되고 있을 동안에 하이 레벨이 된다. 이 노드는, 컨트롤러(14)의 검출(檢出) 단자(도 2의 「VBUS」)에도 접속되어 있다. 컨트롤러(14)는, 검출 단자의 전위를 측정하는 것에 의해, 외부 전원(CG)으로부터 전원 전압이 공급되고 있는 것을 검출할 수 있다. 개폐기(20)는, 이네이블 단자에 인가된 전압이 하이 레벨일 경우에 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 I2C 통신의 통신 경로를 도통 상태로 한다. 한편, 개폐기(20)는, 이네이블 단자에 인가된 전압이 로우 레벨일 경우에 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 I2C 통신의 통신 경로를 절단 상태로 한다. 이에 의해, 커넥터(23)의 통신 단자에 정전기(靜電氣)가 인가되거나 통신 단자가 쇼트하거나 해도, 전원 유닛(102) 내의 회로 부품에 예기치 않은 전류가 흐르는 일은 없다. 그 때문에, 전원 유닛(102)의 안전성이 향상된다.
퍼프 센서(21)는, 사용자에 의한 흡인 동작을 검출하기 위한 회로 부품이다. 구체적 일례로서, 퍼프 센서(21)는, 마이크로폰 콘덴서, 유량(流量) 센서, 하나 또는 복수의 압력 센서 등으로 구성된다. 퍼프 센서(21)의 전원 단자에 레귤레이터(11)로부터 전원 전압이 공급된다. 퍼프 센서(21)의 그라운드 단자는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 퍼프 센서(21)는, I2C 통신에 의해 컨트롤러(14)와 통신 가능하다.
터치 센서(22)는, 사용자에 의한 터치 동작을 검출하기 위한 회로 부품이다. 터치 센서(22)의 전원 단자에 레귤레이터(11)로부터 전원 전압이 공급된다. 터치 센서(22)의 그라운드 단자는 그라운드선(GL)에 접속되어 있다. 터치 센서(22)는, 터치 동작의 검출 결과를 컨트롤러(14)로 통지한다.
온도 센서(TM)는, 내부 전원(BAT)의 부근의 온도를 측정하기 위한 회로 부품이다. 온도 센서(TM)는, 서미스터, 열전대(熱電對), 측온(測溫) 저항대(抵抗帶), IC 온도 센서 등이어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(14)는, 출력 단자(도 2의 「VO」)로부터 온도 센서(TM)에 전압을 인가한다. 이 전압은, 저항기(R5)와 온도 센서(TM)로 분압된 후, 컨트롤러(14)의 입력 단자(도 2의 「VI」)로 입력된다. 컨트롤러(14)는, 입력 단자의 전위를 측정하는 것에 의해 온도 센서(TM)의 저항값을 결정하고, 이 저항값에 근거하여 온도 센서(TM)의 온도를 결정한다. 온도 센서(TM)를 내부 전원(BAT)의 표면 또는 근방에 설치하면, 온도 센서(TM)의 온도는, 내부 전원(BAT)의 온도로서 이용할 수 있다.
컨트롤러(14)는, 내부 전원(BAT)의 부극에 접속된 저항기(RD)의 양단의 전압을 측정하고, 이 저항기(RD)에 흐르는 전류를 결정한다. 이 전류가 역치를 초과했을 경우에, 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q3) 또는 전압 컨버터(13)를 조작하는 것에 의해, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 또는 부극으로 유입하는 전류를 정지한다. 또한, 컨트롤러(14)의 내부에서의 처리에 의해, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 전류와 내부 전원(BAT)의 부극으로 유입하는 전류는 모두 정(正, 양)의 값을 나타내는 것으로 한다. 따라서, 컨트롤러(14)는, 전류가 역치를 초과할 경우에 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 또는 부극으로 유입하는 전류를 정지하면, 에어로졸 생성 장치(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q1)를 조작하는 것에 의해 내부 전원(BAT)의 부극으로 유입하는 전류를 정지해도 되고, 전압 컨버터(13)와 트랜지스터(Q1)를 조작하는 것에 의해 내부 전원(BAT)의 부극으로 유입하는 전류를 정지해도 된다.
도 3을 참조하여, 외부 전원(CG)으로부터 전원 유닛(102)으로 전원 전압을 공급 중인 전류의 흐름에 대해 설명한다. 전원 유닛(102)의 커넥터(23)에 외부 기기(CG)의 커넥터(24)가 접속되면, 외부 기기(CG)는, 전원 유닛(102)의 커넥터(23)의 2개의 전원 단자 중 한쪽에 전원 전위 VBUS를 공급하고, 다른 쪽에 그라운드 전위를 공급한다. 해당 그라운드 전위는, 외부 기기(CG)에 설치된 미도시의 그라운드로부터 주어진다. 커넥터(23)의 고전위측(高電位側)의 전원 단자로부터 유입한 전류는, 극성 통일 회로(BC) 및 보호 IC(16)을 통해 노드(N1)의 전위를 하이 레벨로 한다. 노드(N1)는, 보호 IC(16)와, 트랜지스터(Q4)의 드레인과, 저항기(R4)에 접속된 노드이다. 노드(N1)가 하이 레벨이 되면, 트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드를 순방향으로 전류가 흐르고, 노드(N2)도 하이 레벨이 된다. 노드(N2)는, 트랜지스터(Q4)의 소스와, 트랜지스터(Q3)의 소스와, 쇼트키 다이오드(SD)의 캐소드에 접속된 노드이다. 이 단계에서는 트랜지스터(Q3)가 오프이기 때문에, 트랜지스터(Q3)를 넘어 전류는 흐르지 않는다. 환언하면, 이 단계에서는 내부 전원(BAT)은 충전되지 않는다.
노드(N1)의 전위가 하이 레벨이 된 것에 따라, 노드(N1)로부터 저항기(R4) 및 저항기(R3)를 통해 그라운드선(GL)에 전류가 흐르고, 그에 의해 노드(N3)도 하이 레벨이 된다. 노드(N3)는, 저항기(R4)와, 저항기(R3)와, 개폐기(20)의 이네이블 단자와, 컨트롤러(14)의 검출 단자에 접속된 노드이다. 노드(N3)가 하이 레벨이 되면, 개폐기(20)의 이네이블 단자와, 컨트롤러(14)의 검출단자에 하이 레벨의 신호(전압 신호)가 동시에 공급된다. 즉, 개폐기(20)의 이네이블 단자는, 커넥터(23)의 전원 단자에 외부 기기(CG)로부터 전원 전위가 공급되었을 경우에 자동적으로 하이 레벨이 된다.
노드(N2)는, 컨트롤러(14)의 전원 단자와, 레귤레이터(11)의 입력 단자와, LED 드라이버(18)의 전원 단자와, LED(19)의 전원 단자에도 접속되어 있다. 따라서, 노드(N2)가 하이 레벨이 되는 것에 의해, 컨트롤러(14)와, LED 드라이버(18)와, LED(19)에 동작 전력이 공급되며, 이들 회로 부품이 기동(起動)한다. 기동된 컨트롤러(14)는, 레귤레이터(11)의 이네이블 단자에 하이 레벨의 신호를 공급한다. 이에 의해, 레귤레이터(11)는, 개폐기(20)의 전원 단자, 퍼프 센서(21)의 전원 단자 및 터치 센서(22)의 전원 단자에 동작 전력을 공급한다.
개폐기(20)는, 동작 전력이 공급되면, 이네이블 단자의 레벨이 하이 레벨이므로, 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 통신 경로를 도통 상태로 한다. 이에 의해, 컨트롤러(14)는 외부 기기(CG)와 통신 가능하게 된다. 커넥터(23)와 컨트롤러 사이의 통신 경로는 필요한 경우만 도통 상태가 되기 때문에, 이 통신 경로를 통한 이상(異常)의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 컨트롤러(14)는, LED 드라이버(18) 및 퍼프 센서(21)와도 통신 가능하다.
컨트롤러(14)가 트랜지스터(Q3)를 온으로 하면, 노드(N3)로부터 내부 전원(BAT)의 정극(正極, 양극)으로 전류가 흐른다. 이 전류에 의해, 내부 전원(BAT)이 충전된다. 구체적으로, 커넥터(23)로부터 내부 전원(BAT)의 정극으로 향해, 퓨즈(FS), 극성 통일 회로(BC), 보호 IC(16), 트랜지스터(Q4), 및 트랜지스터(Q3)를 이 순번으로 통과하는 급전 경로(301)를 통해, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로 전력이 공급된다. 내부 전원(BAT)의 부극(負極, 음극)으로부터 유출한 전류는, 급전 경로(302)를 통해 커넥터(23)의 저전위측(低電位側)의 전원 단자로부터 외부 기기(CG)의 그라운드로 유출한다. 급전 경로(302)는, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 커넥터(23)로 향하여, 저항기(RP), 트랜지스터 페어(SP), 저항기(RD), 및 극성 통일 회로(BC)를 이 순번으로 통과한다.
급전 경로(301)에서, 커넥터(23)로부터의 전류가 트랜지스터(Q3)의 소스로 공급되고, 트랜지스터(Q3)의 드레인으로부터의 전류가 내부 전원(BAT)의 정극으로 공급된다. 그 때문에, 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q3)의 게이트의 전압을 제어하는 것에 의해, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)에 공급되는 전력을 공급할 수 있다. 이와 같이, 트랜지스터(Q3)는, 드롭퍼 방식(시리즈 방식이나 레귤레이터 방식으로도 불린다)에 의해 내부 전원(BAT)의 충전을 제어하기 위해서 사용되기 때문에, 충전 트랜지스터라고 불러도 된다. 드롭퍼 방식으로 제어되는 트랜지스터(Q3)는, 커넥터(23)로부터 공급되는 전력의 불필요한 부분을 열로 버림으로써, 내부 전원(BAT)의 충전에 이용하는 전압이나 전류를 생성한다. 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q3)로부터 공급되는 전류나 전압을 취득 가능하게 구성되어 있어도 된다. 컨트롤러(14)는, 취득한 전류나 전압과 내부 전원(BAT)의 충전에 이용해야 할 전압이나 전류의 차분(差分)을, 드롭퍼 방식의 제어로 피드백함으로써, 내부 전원(BAT)의 충전의 정밀도를 향상시켜도 된다. 트랜지스터(Q3)로 충전을 제어하는 것에 의해, 충전용의 집적 회로가 불필요해지기 때문에, 회로 규모를 저감할 수 있다.
컨트롤러(14)는, 내부 전원(BAT)의 상태를 취득 가능해도 된다. 내부 전원(BAT)의 상태는, 내부 전원(BAT)의 온도와, 내부 전원(BAT)의 건전(健全) 상태(SOH : State Of Health)와의 적어도 한쪽을 포함해도 된다. 내부 전원(BAT)의 온도 및 내부 전원(BAT)의 건전 상태는, 온도 센서(TM)의 온도나 충전에 필요한 시간에 근거해서 결정되어도 된다. 내부 전원(BAT)의 온도 및 내부 전원(BAT)의 건전 상태는, 전용(專用)의 IC에 의해 취득되며, 이 전용의 IC로부터 I2C 통신에 의해 컨트롤러(14)가 취득해도 된다. 컨트롤러(14)는, 내부 전원(BAT)의 상태에 근거하여 트랜지스터(Q3)의 드레인 전류와 드레인 전압 중 적어도 한쪽을 변경하는 것에 의해, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)에 공급되는 전력을 조정해도 된다. 이에 의해, 컨트롤러(14)는, 큰 자유도로 내부 전원(BAT)의 충전을 제어할 수 있게 된다.
트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드는, 극성 통일 회로(BC)와, 내부 전원(BAT)의 정극과의 사이의 경로 상에 배치되어 있다. 트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드의 순방향은, 극성 통일 회로(BC)로부터 내부 전원(BAT)의 정극으로 향하는 방향이다. 그 때문에, 노드(N1)의 전위(즉, 전원 전위 VBUS)는, 트랜지스터(Q4)(의 기생 다이오드)의 순방향 전압만큼 저감되어 트랜지스터(Q3)에 공급된다. 전술한 바와 같이, 드롭퍼 방식으로 제어되는 트랜지스터(Q3)는, 공급되는 전력의 불필요한 부분을 열로 버림으로써, 내부 전원(BAT)의 충전에 이용하는 전압이나 전류를 생성한다. 즉, 트랜지스터(Q4)(의 기생 다이오드)에 의해 적절히 저감된 전력을 트랜지스터(Q3)에 공급할 수 있으면, 트랜지스터(Q3)가 내부 전원(BAT)을 충전하기 위한 전압을 생성할 때에 발생하는 열을 저감할 수 있다. 또한, 전원 유닛(102) 내에서 충전시에 발생하는 열을, 트랜지스터(Q3)와 트랜지스터(Q4)에 분산할 수 있기 때문에, 트랜지스터(Q3) 및 전원 유닛(102)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 트랜지스터(Q4) 대신에, 다이오드를 사용해도 된다. 트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드의 순방향 전압은 다이오드의 순방향 전압보다 크기 때문에, 트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드를 이용하는 것에 의해, 트랜지스터(Q3)에 공급되는 전위를 효율적으로 저감할 수 있다.
내부 전원(BAT)의 부극(負極)은, 그라운드선(GL)(즉, 전원 유닛(102)의 그라운드)에 접속되지 않는다. 따라서, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터의 전류는, 커넥터(23)를 통해 외부 기기(CG)의 그라운드로 흐른다. 급전 경로(302) 상에, 저항기(RP) 및 저항기(RD)가 직렬 접속되어 있다. 내부 전원(BAT)의 충전시에 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 전류는, 저항기(RP) 및 저항기(RD)를 각각 통과한다. 보호 IC(17)는, 저항기(RP)의 양단의 전압을 측정하고, 이 전압에 근거하여 저항기(RP)를 흐르는 전류값을 결정한다. 컨트롤러(14)와 마찬가지로, 보호 IC(17)의 내부에서의 처리에 의해, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 전류와 내부 전원(BAT)의 부극으로 유입하는 전류는 모두 정(正)의 값을 나타내는 것으로 한다. 보호 IC(17)는, 이 전류값에 근거하여, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로의 전력의 공급을 정지한다. 예를 들면, 보호 IC(17)는, 이 전류값이 역치를 상회(上回)했을 경우에, 트랜지스터 페어(SP)의 양쪽 또는 한쪽의 트랜지스터를 오프로 하는 것에 의해, 급전 경로(302)를 흐르는 전류를 차단해도 된다.
컨트롤러(14)는, 저항기(RD)의 양단의 전압을 측정하고, 이 전압에 근거하여 저항기(RD)를 흐르는 전류값을 결정한다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(14)의 내부에서의 처리에 의해, 내부 전원(BAT)의 부극으로부터 유출하는 전류와 내부 전원(BAT)의 부극으로 유입하는 전류는 모두 정(正)의 값을 나타내는 것으로 한다. 컨트롤러(14)는, 이 전류값에 근거하여, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)으로의 전력의 공급을 정지한다. 예를 들면, 컨트롤러(14)는, 이 전류값이 역치를 상회했을 경우에, 트랜지스터(Q3)를 오프로 하는 것에 의해, 급전 경로(301)를 흐르는 전류를 차단해도 된다. 이와 같이, 보호 IC와 컨트롤러의 양쪽 모두에서 급전 경로(302)를 흐르는 전류를 감시하는 것에 의해, 전원 유닛(102)의 안전성이 한층 향상한다. 이 대신에, 저항기(RP)와 저항기(RD)의 한쪽만이 급전 경로(302) 상에 배치되어 있어도 된다.
내부 전원(BAT)으로의 충전이 종료하면, 컨트롤러(14)는, I2C 통신에 의해, 외부 기기(CG)에 전원 전위의 공급을 정지하도록 지시한다. 내부 전원(BAT)의 과방전(過放電)시에, 컨트롤러(14)는, 외부 기기(CG)로부터 전원 전위가 공급되었다고 해도, 트랜지스터(Q3)를 오프인 채로 한다. 또한, 구체적 일례로서, 내부 전원(BAT)의 과방전시란, 내부 전원(BAT)의 전압이 방전 종지(終止) 전압을 밑돌아(下回), 컨트롤러(14)의 전원 단자로 컨트롤러(14)를 동작하기 위한 전압을 공급할 수 없을 때를 나타낸다. 환언하면, 내부 전원(BAT)의 과방전시에는, 내부 전원(BAT)이 공급하는 전력만으로는, 컨트롤러(14)는 동작할 수 없다. 트랜지스터(Q3)가 오프여도, 외부 기기(CG)로부터 컨트롤러(14)로 급전 경로(305)를 통해 동작 전력이 공급된다. 급전 경로(305)는, 커넥터(23)로부터, 퓨즈(FS), 극성 통일 회로(BC), 보호 IC(16), 트랜지스터(Q4)를 이 순번으로 통과하는 경로이며, 트랜지스터(Q3)를 통과하지 않는다. 또한, 트랜지스터(Q3)가 오프여도, 외부 기기(CG)로부터 개폐기(20)의 전원 단자로 급전 경로(304)를 통해 동작 전력이 공급된다. 더 상술하면, 내부 전원(BAT)의 과방전시에 컨트롤러(14)는 동작할 수 없기 때문에, 레귤레이터(11)의 이네이블 단자(도 2의 「EN」)에 컨트롤러(14)의 제어 단자(도 2의 「EN1」)로부터 이네이블 신호가 공급되지 않는다. 이에 의해, 레귤레이터(11)는 동작을 정지하기 때문에, 개폐기(20)의 전원 단자로 동작 전력이 공급되지 않는다. 그러나 외부 기기(CG)로부터 컨트롤러(14)로 급전 경로(305)를 통해 동작 전력이 공급되면, 컨트롤러(14)는, 제어 단자로부터 레귤레이터(11)의 이네이블 단자로 이네이블 신호를 공급할 수 있다. 또한, 외부 기기(CG)로부터 레귤레이터(11)의 입력 단자로도 급전 경로(304)를 통해 동작 전력이 공급된다. 이에 의해, 개폐기(20)의 전원 단자로, 레귤레이터(11)로부터 동작 전력이 공급된다. 급전 경로(304)는, 커넥터(23)로부터, 퓨즈(FS), 극성 통일 회로(BC), 보호 IC(16), 트랜지스터(Q4), 레귤레이터(11)를 이 순번으로 통과하는 경로이며, 트랜지스터(Q3)를 통과하지 않는다. 또한, 개폐기(20)의 이네이블 단자에 하이 레벨의 신호가 공급된다. 따라서, 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q3)가 오프여도 외부 기기(CG)와 통신할 수 있고, 예를 들면 에러 상태를 송신할 수 있다. 또한, 트랜지스터(Q3)가 오프여도, 레귤레이터(11)로부터 LED 드라이버(18)에 전력이 공급되기 때문에, 컨트롤러(14)는 LED(19)를 사용하여 사용자에게 에러를 통지할 수 있다.
송신된 에러 상태가 경미한 것이었을 경우에는, 컨트롤러(14)는, 외부 기기(CG)로부터 공급되는 동작 전력으로 동작하면서, 트랜지스터(Q3)를 제어함으로써 전원(BAT)을 과방전으로부터 복구시키는 것도 가능하게 된다. 이 경우에서도, 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q3)를 드롭퍼 방식으로 제어하면 된다. 단, 적어도 전원(BAT)의 전압이 방전 종지 전압 이상이 되기 전까지는, 통상시(通常時)보다 전원(BAT)으로 공급되는 전압이나 전류가 작은 것이 되도록, 컨트롤러(14)는, 트랜지스터(Q3)를 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 구체적 일례로서, 통상시란, 전원(BAT)의 전압이 방전 종지 전압 이상일 때를 가리킨다.
도 4를 참조하여, 외부 기기(CG)로부터 전원 유닛(102)으로 전원 전위가 공급되고 있지 않을 경우의 전류의 흐름에 대해 설명한다. 컨트롤러(14)가 외부 기기(CG)에 전원 전위를 공급하지 않도록 지시한 경우나, 외부 기기(CG)가 전원 유닛(102)에 접속되어 있지 않을 경우에, 외부 기기(CG)로부터 전원 유닛(102)으로 전원 전위가 공급되고 있지 않다.
내부 전원(BAT)의 정극(正極, 양극)으로부터 유출한 전류는, 노드(N4), 쇼트키 다이오드(SD), 및 노드(N2)를 통과하는 급전 경로(403)를 통해, 컨트롤러(14)의 전원 단자에 공급된다. 이 전류에 의해, 컨트롤러(14)는 동작 전력이 공급된다. 쇼트키 다이오드(SD)의 순방향 저항은 트랜지스터(Q3)의 순방향 저항보다 낮기 때문에, 노드(N4)로부터 노드(N2)에 걸쳐, 전류는 주로 쇼트키 다이오드(SD)를 흐른다. 이와 같이 쇼트키 다이오드(SD)를 설치하는 것에 의해, 트랜지스터(Q3)의 기생 다이오드로 전류를 흘리는 경우보다, 고효율(즉, 저손실)로 컨트롤러에 전력을 공급할 수 있다.
노드(N2)는, 레귤레이터(11)의 입력 단자와, LED 드라이버(18)의 전원 단자와, LED(19)의 전원 단자에도 접속되어 있다. 따라서, 노드(N2)가 하이 레벨이 되는 것에 의해, LED 드라이버(18)와, LED(19)에 동작 전력이 공급된다. 컨트롤러(14)는, 레귤레이터(11)의 이네이블 단자에 하이 레벨의 신호를 공급한다. 이에 의해, 레귤레이터(11)는, 개폐기(20)의 전원 단자, 퍼프 센서(21)의 전원 단자 및 터치 센서(22)의 전원 단자에 동작 전력을 공급한다.
트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드는, 노드(N2)와 커넥터(23) 사이의 경로 상에 배치되어 있다. 트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드의 역방향은, 노드(N2)로부터 커넥터(23)로 향하는 방향이다. 그 때문에, 노드(N2)로부터 커넥터(23)로 전류가 흐르지 않는다. 이와 같이, 트랜지스터(Q4)의 기생 다이오드는, 역류 방지 소자로서 기능한다. 즉, 트랜지스터(Q4)는, 역류 방지 소자이며, 충전시에서의 트랜지스터(Q3)의 발열을 억제하는 소자이기도 하며, 충전시에서의 전원 유닛(102) 내의 열의 집중을 억제하는 소자이기도 하다. 노드(N2)로부터 노드(N1)로 전류가 흐르지 않으므로, 외부 기기(CG)로부터 전원 유닛(102)으로 전원 전위가 공급되고 있지 않을 경우에, 노드(N1)의 전위는 로우 레벨이 되며, 따라서 개폐기(20)의 이네이블 단자에 로우 레벨의 신호가 공급된다. 그래서, 개폐기(20)는, 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 통신 경로를 절단 상태로 한다. 이에 의해, 커넥터(23)의 통신 단자는, 컨트롤러(14)의 통신 단자나, 다른 회로 부품(예를 들면, 퍼프 센서(21))의 통신 단자로부터 절단된 상태가 된다. 그 때문에, 커넥터(23)의 통신 단자에 정전기가 인가되거나 통신 단자가 쇼트하거나 해도, 전원 유닛(102) 내의 회로 부품에 예기치 않은 전류가 흐르는 일은 없다. 그 때문에, 전원 유닛(102)의 안전성이 향상한다.
커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 통신 경로가 절단 상태여도, 컨트롤러(14)는, 전원 유닛(102) 내의 다른 회로 부품(예를 들면, 퍼프 센서(21))과 통신 가능하다. 즉, 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 통신 경로가 도통 상태일 경우와 절단 상태일 경우의 각각에서, 컨트롤러(14)의 통신 단자와, 다른 집적 회로(예를 들면, 퍼프 센서(21))의 통신 단자와의 사이의 통신 경로는 도통 상태이다. 또한, 컨트롤러(14)와 다른 집적 회로와 통신 경로에, 별도의 개폐기를 설치하여, 커넥터(23)와 컨트롤러(14) 사이의 통신 경로와는 별개로 상태가 전환되어도 된다.
컨트롤러(14)는, 히터(HT)를 가열할 경우에, 트랜지스터(Q1)를 온으로 한다. 이에 의해, 급전 경로(401)를 통해, 내부 전원(BAT)의 정극으로부터 히터(HT)로 전류가 흐른다. 급전 경로(401)는, 내부 전원(BAT)의 정극으로부터, 전압 컨버터(13)를 통과하여 전기 접점(C1)까지 이르는 경로이다. 급전 경로(401)는, 트랜지스터(Q3)를 통과하지 않는다. 이에 의해, 내부 전원(BAT)으로부터 히터(HT)에 공급되는 전력의 저하를 억제할 수 있으므로, 고효율의 에어로졸 생성이 가능하게 된다. 특히, 전압 컨버터(13)를 승압 DC/DC 컨버터 또는 승강압 DC/DC 컨버터에 의해 구성할 경우, 더 높은 전압을 히터(HT)에 공급할 수 있기 때문에, 생성되는 에어로졸의 양도 향상시킬 수 있다.
히터(HT)를 통과한 전류는, 급전 경로(402)를 통해 내부 전원(BAT)의 부극에 유입한다. 급전 경로(402)는, 전기 접점(C2)으로부터, 저항기(RD), 트랜지스터 페어(SP), 저항기(RP)를 통해 내부 전원(BAT)의 부극까지 이르는 경로이다. 내부 전원(BAT)의 부극은 그라운드선(GL)에 접속되어 있지 않기 때문에, 히터(HT)를 통과한 전류는, 이와 같이 저항기(RD) 및 저항기(RP)를 통과한다.
그래서, 보호 IC(17)는, 저항기(RP)의 양단의 전압을 측정하고, 이 전압에 근거하여 저항기(RP)를 흐르는 전류값을 결정한다. 보호 IC(17)는, 이 전류값에 근거하여, 내부 전원(BAT)으로부터 히터(HT)로의 전력의 공급을 정지한다. 예를 들면, 보호 IC(17)는, 이 전류값이 역치를 상회했을 경우에, 트랜지스터 페어(SP)의 양쪽의 트랜지스터를 오프로 하는 것에 의해, 급전 경로(402)를 흐르는 전류를 차단해도 된다.
컨트롤러(14)는, 저항기(RD)의 양단의 전압을 측정하고, 이 전압에 근거하여 저항기(RD)를 흐르는 전류값을 결정한다. 컨트롤러(14)는, 이 전류값에 근거하여, 내부 전원(BAT)으로부터 히터(HT)로의 전력의 공급을 정지한다. 예를 들면, 컨트롤러(14)는, 이 전류값이 역치를 상회했을 경우에, 트랜지스터(Q1)를 오프로 하는 것 및/또는 제어 단자(도 2 속의 「EN2」)로부터 전압 컨버터(13)의 이네이블 단자(도 2 속의 「EN」)로 이네이블 신호를 공급하지 않는 것에 의해, 급전 경로(401)를 흐르는 전류를 차단해도 된다. 이와 같이, 보호 IC와 컨트롤러의 양쪽 모두에서 급전 경로(302)를 흐르는 전류를 감시하는 것에 의해, 전원 유닛(102)의 안전성이 한층 향상한다. 이 대신에, 저항기(RP)와 저항기(RD)의 한쪽만이 급전 경로(402) 상에 배치되어 있어도 된다.
상술한 실시 형태에서, 저항기(RP) 및 저항기(RD)는, 급전 경로(302)와 급전 경로(402)의 공통부분에 배치되어 있다. 이 대신에, 저항기(RP) 및 저항기(RD)의 적어도 한쪽은, 급전 경로(302)와 급전 경로(402)의 한쪽만을 통과하도록 배치되어도 된다. 또한, 전원 유닛(102)은 저항기(RP) 및 저항기(RD)를 통과하는 전류의 감시를 행하지 않아도 된다. 혹은, 저항기(RP) 또는 저항기(RD)는, 급전 경로(401)에 배치되어도 된다. 한편, 도 2에 나타내는 실시 형태와 같이, 저항기(RP) 및 저항기(RD)를 급전 경로(302)와 급전 경로(402)의 공통부분에 배치하면, 오피 앰프의 커먼 모드 전압을 낮게 또는 0으로 할 수 있다. 커먼 모드 전압이 낮으면 차동(差動) 증폭기의 선택지가 넓어지기 때문에, 비용 관점에서 유리하다. 본 실시 형태에서, 보호 IC(17)와 컨트롤러(14)는, 각각 저항기(RP)와 저항기(RD)에 인가되는 전압을 취득하기 위한 오피 앰프를 탑재하고 있어도 된다.
상술한 실시 형태에서, 트랜지스터(Q4)는 다른 위치에 있어도 된다. 예를 들면, 트랜지스터(Q4)는, 극성 통일 회로(BC)와 보호 IC(16) 사이에 있어도 된다. 또한, 보호 IC(16)는 다른 위치에 있어도 된다. 예를 들면, 보호 IC(16)는, 노드(N1)와 트랜지스터(Q4) 사이에 있어도 된다.
도 5를 참조하여, 극성 통일 회로(BC) 및 커넥터(23)의 상세에 대해 설명한다. 도 5에서는, 도 2의 일부의 회로 부품을 생략한다. 전원 유닛(102)의 커넥터(23)는, 외부 기기(CG)(구체적으로, 그 커넥터(24))에 접속 가능하다. 커넥터(23)는, 기입 단자(501)와, 2개의 전원 단자(502, 503)와, 4개의 통신 단자(504∼507)를 가진다. 기입 단자(501)는, 외부 기기(CG)가 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)에 데이터를 기입하기 위해 사용되는 단자이다. 전원 단자(502, 503)는, 전원 유닛(102)이 외부 기기(CG)로부터 전력의 공급을 받기 위한 단자이다. 통신 단자(504∼507)는, 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)가 외부 기기(CG)와 통신하기 위해 사용되는 단자이다. 상술한 바와 같이, 일부의 실시 형태에서, 전원 유닛(102)과 외부 기기(CG) 사이의 통신은 I2C 통신에 의해 행해진다. 통신 단자(504, 505)는, I2C 통신의 클록 신호를 통신하기 위해 사용된다. 통신 단자(506, 507)는, I2C 통신의 데이터 신호를 통신하기 위해 사용된다.
커넥터(23)의 기입 단자(501)는, 컨트롤러(14)의 기입 단자(553)에 접속되어 있다. 커넥터(23)의 전원 단자(502, 503)는 모두 극성 통일 회로(BC)에 접속되어 있다. 커넥터(23)의 통신 단자(504, 505)는 모두 개폐기(20)의 단자(541)에 접속되어 있다. 커넥터(24)의 통신 단자(506, 507)는 모두 개폐기(20)의 단자(542)에 접속되어 있다.
개폐기(20)의 단자(543)는, 컨트롤러(14)의 통신 단자(551)에 접속되어 있다. 개폐기(20)의 단자(544)는, 컨트롤러(14)의 통신 단자(552)에 접속되어 있다. 개폐기(20)는, 단자(541)와 단자(543) 사이에 접속된 스위치(546)와, 단자(542)와 단자(544) 사이에 접속된 스위치(547)를 가진다. 스위치(546)가 온일 경우에, 단자(541)와 단자(543) 사이의 경로가 도통 상태가 되고, 스위치(546)가 오프일 경우에, 단자(541)와 단자(543) 사이의 경로가 절단 상태가 된다. 스위치(547)가 온일 경우에, 단자(542)와 단자(544) 사이의 경로가 도통 상태가 되고, 스위치(547)가 오프일 경우에, 단자(542)와 단자(544) 사이의 경로가 절단 상태가 된다. 개폐기(20)는, 이네이블 단자(EN)에 하이 레벨의 신호가 입력된 것에 따라 스위치(546, 547)를 각각 온으로 한다. 개폐기(20)는, 이네이블 단자(EN)에 로우 레벨의 신호가 입력된 것에 따라 스위치(546, 547)를 각각 오프로 한다.
커넥터(23)의 통신 단자(504)와 컨트롤러(14)의 통신 단자(551) 사이에, 클록 신호를 통신하기 위한 통신 경로(571)가 형성된다. 이 통신 경로(571) 상에 스위치(546)가 위치해 있기 때문에, 스위치(546)가 온이 되면 통신 경로(571)가 도통 상태가 되고, 스위치(546)가 오프가 되면 통신 경로(571)가 절단 상태가 된다. 커넥터(23)의 통신 단자(505)는, 통신 경로(571) 중, 커넥터(23)의 통신 단자(504)와 스위치(546) 사이의 노드(536)에 접속되어 있다. 따라서, 컨트롤러(14)의 통신 단자(551)로부터 송신된 클록 신호는, 커넥터(23)의 통신 단자(504)와 통신 단자(505)의 양쪽 모두로부터 외부 기기(CG)로 출력된다.
커넥터(23)의 통신 단자(506)와 컨트롤러(14)의 통신 단자(552) 사이에, 데이터 신호를 통신하기 위한 통신 경로(572)가 형성된다. 이 통신 경로(572) 상에 스위치(547)가 위치해 있기 때문에, 스위치(547)가 온이 되면 통신 경로(572)가 도통 상태가 되고, 스위치(547)가 오프가 되면 통신 경로(572)가 절단 상태가 된다. 커넥터(23)의 통신 단자(507)는, 통신 경로(572) 중, 커넥터(23)의 통신 단자(506)와 스위치(547) 사이의 노드(535)에 접속되어 있다. 따라서, 컨트롤러(14)의 통신 단자(552)로부터 송신된 데이터 신호는, 커넥터(23)의 통신 단자(506)와 통신 단자(507)의 양쪽으로부터 외부 기기(CG)로 출력된다.
외부 기기(CG)의 커넥터(24)는, 기입 단자(511)와, 2개의 전원 단자(512, 513)와, 4개의 통신 단자(514∼517)를 가진다. 기입 단자(511)는, 외부 기기(CG)가 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)에 데이터를 기입하기 위해 사용되는 단자이다. 기입 단자(511)는, 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)의 기입 단자(583)에 접속되어 있다. 전원 단자(512, 513)는, 외부 기기(CG)가 전원 유닛(102)으로 전력을 공급하기 위한 단자이다. 외부 기기(CG)(구체적으로, 그 전압 생성 회로(590))는, 전원 단자(512)에 전원 전위를 공급한다. 전원 단자(513)는, 외부 기기(CG)의 그라운드에 접속되어 있다. 통신 단자(514∼517)는, 외부 기기(CG)가 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)와 통신하기 위해 사용되는 단자이다. 통신 단자(514, 515)는, I2C 통신의 클록 신호를 통신하기 위해 사용된다. 통신 단자(516, 517)는, I2C 통신의 데이터 신호를 통신하기 위해 사용된다. 커넥터(24)의 통신 단자(514, 515)는 모두 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)의 통신 단자(581)에 접속되어 있다. 커넥터(24)의 통신 단자(516, 517)는 모두 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)의 통신 단자(582)에 접속되어 있다.
커넥터(23)와 커넥터(24)는, 2개의 서로 다른 방향으로 접속 가능하다. 구체적으로, 커넥터(23)와 커넥터(24)는, 도 5 (A)에 나타내는 방향과, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 접속 가능하다. 도 5 (B)의 커넥터(24)의 방향은, 도 5 (A)의 커넥터(24)의 방향에 대해 180° 회전한 방향이다.
도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되었을 경우에, 도 5 (A)의 파선(破線)으로 나타내는 바와 같이 양 커넥터의 각 단자가 접속된다. 구체적으로, 기입 단자(501)와 기입 단자(511)가 접속되고, 전원 단자(502)와 전원 단자(512)가 접속되며, 전원 단자(503)와 전원 단자(513)가 접속되고, 통신 단자(504)와 통신 단자(514)가 접속되며, 통신 단자(505)와 통신 단자(515)가 접속되고, 통신 단자(506)와 통신 단자(516)가 접속되며, 통신 단자(507)와 통신 단자(517)가 접속된다. 이 경우에, 커넥터(23)의 전원 단자(502)에 전원 전위가 공급되며, 커넥터(23)의 전원 단자(503)에 그라운드 전위가 공급된다.
도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되었을 경우에, 도 5 (B)의 파선으로 나타내는 바와 같이 양 커넥터의 각 단자가 접속된다. 구체적으로, 기입 단자(501)와 기입 단자(511)가 접속되고, 전원 단자(502)와 전원 단자(513)가 접속되며, 전원 단자(503)와 전원 단자(512)가 접속되고, 통신 단자(504)와 통신 단자(515)가 접속되며, 통신 단자(505)와 통신 단자(514)가 접속되고, 통신 단자(506)와 통신 단자(517)가 접속되며, 통신 단자(507)와 통신 단자(516)가 접속된다. 이 경우에, 커넥터(23)의 전원 단자(503)에 전원 전위가 공급되며, 커넥터(23)의 전원 단자(502)에 그라운드 전위가 공급된다.
기입 단자(501)가 커넥터(23)의 중앙에 위치하고, 기입 단자(511)가 커넥터(24)의 중앙에 위치하기 때문에, 커넥터(23)와 커넥터(24)가 어느 방향으로 접속되어도, 기입 단자(501)와 기입 단자(511)가 접속된다. 그 때문에, 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)의 기입 단자(511)로부터 출력된 데이터는, 커넥터(23)와 커넥터(24)가 어느 방향으로 접속되어도, 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)의 기입 단자(553)에 기입된다. 이와 같이 커넥터(23, 24)의 중심에 단자를 배치하는 것에 의해, 복수의 방향으로 접속 가능하게 하기 위해 필요한 단자의 갯수를 저감할 수 있다.
커넥터(23)의 통신 단자(504, 505)와, 커넥터(24)의 통신 단자(514, 515)는, 모두 클록 신호의 통신에 사용된다. 따라서, 커넥터(23)와 커넥터(24)가 어느 방향으로 접속되어도, 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)의 통신 단자(581)와 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)의 통신 단자(551)와의 사이에서, 클록 신호를 통신 가능하다. 커넥터(23)의 통신 단자(506, 507)와, 커넥터(24)의 통신 단자(516, 517)는, 모두 데이터 신호의 통신에 사용된다. 따라서, 커넥터(23)와 커넥터(24)가 어느 방향으로 접속되어도, 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)의 통신 단자(582)와 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14)의 통신 단자(552)와의 사이에서, 데이터 신호를 통신 가능하다.
본 실시 형태에서는, 커넥터(23)와 커넥터(24)가, 각각 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자와 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자를 2개씩 가진다. 이 대신에, 커넥터(23)와 커넥터(24) 어느 한쪽은, 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자 및/또는 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자를 하나씩 가져도 된다.
커넥터(23)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(504)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(504)는 통신 단자(514)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(504)는 통신 단자(515)에 접속된다. 커넥터(23)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(505)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(505)는 통신 단자(515)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(505)는 통신 단자(514)에 접속된다. 커넥터(23)가 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(506)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(506)는 통신 단자(516)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(506)는 통신 단자(517)에 접속된다. 커넥터(23)가 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(507)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(506)는 통신 단자(517)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(507)는 통신 단자(516)에 접속된다. 이와 같이, 커넥터(23)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자 및/또는 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자를 하나씩 가져도, 커넥터(24)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자 및/또는 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자를 2개씩 가지고 있으면, 커넥터(23)와 커넥터(24)가 어느 방향으로 접속되어도, 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)와 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14) 사이에서, 통신 가능하다.
커넥터(24)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(514)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(514)는 통신 단자(504)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(514)는 통신 단자(505)에 접속된다. 커넥터(23)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(515)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(515)는 통신 단자(505)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(515)는 통신 단자(504)에 접속된다. 커넥터(23)가 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(516)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(516)는 통신 단자(506)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(516)는 통신 단자(507)에 접속된다. 커넥터(23)가 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자로서 통신 단자(517)만 가지는 경우, 도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(517)는 통신 단자(507)에 접속되고, 도 5 (B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면 통신 단자(517)는 통신 단자(506)에 접속된다. 이와 같이, 커넥터(24)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자 및/또는 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자를 하나씩 가져도, 커넥터(23)가 클록 신호의 통신에 이용되는 통신 단자 및/또는 데이터 신호의 통신에 이용되는 통신 단자를 2개씩 가지고 있으면, 커넥터(23)와 커넥터(24)가 어느 방향으로 접속되어도, 외부 기기(CG)의 컨트롤러(580)와 전원 유닛(102)의 컨트롤러(14) 사이에서, 통신 가능하다.
극성 통일 회로(BC)는, 4개의 다이오드(521∼524)와, 4개의 노드(531∼534)를 가진다. 노드(531)는, 다이오드(521)의 캐소드 및 다이오드(522)의 캐소드에 접속되어 있다. 노드(534)는, 다이오드(523)의 애노드 및 다이오드(524)의 애노드에 접속되어 있다. 노드(532)는, 커넥터(23)의 전원 단자(502), 다이오드(521)의 애노드 및 다이오드(523)의 캐소드에 접속되어 있다. 노드(533)는, 커넥터(23)의 전원 단자(503), 다이오드(522)의 애노드 및 다이오드(524)의 캐소드에 접속되어 있다.
도 5 (A)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되었을 경우에, 외부 기기(CG)의 커넥터(24)의 전원 단자(512)로부터 다이오드(521) 및 노드(531)를 통해(즉, 급전 경로(301)로) 내부 전원(BAT)의 정극(561)에 전류가 흐르고, 내부 전원(BAT)의 부극(562)으로부터 노드(534) 및 다이오드(524)를 통해(즉, 급전 경로(302)로) 외부 전원(CG)의 커넥터(24)의 전원 단자(513)에 전류가 흐른다. 도 5(B)에 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되었을 경우에, 외부 기기(CG)의 커넥터(24)의 전원 단자(512)로부터 다이오드(522) 및 노드(531)를 통해(즉, 급전 경로(301)로) 내부 전원(BAT)의 정극(561)에 전류가 흐르고, 내부 전원(BAT)의 부극(562)으로부터 노드(534) 및 다이오드(523)를 통해(즉, 급전 경로(302)로) 외부 전원(CG)의 커넥터(24)의 전원 단자(513)에 전류가 흐른다. 이와 같이, 어느 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되어도, 외부 기기(CG)로부터 내부 전원(BAT)에 전력을 공급 가능하다. 또한, 급전 경로(302)의 일부가 외부 기기(CG)의 그라운드와 같은 전위가 될 경우, 커넥터(24)의 전원 단자(512)로부터 유출한 전류는, 외부 기기(CG)의 그라운드에 흘러들지 않고, 외부 기기(CG)의 그라운드와 같은 전위가 되는 급전 경로(302)의 일부에 흘러든다. 이것은 도 3에 나타낸 전류의 흐름에서도 마찬가지이다.
본 실시 형태에서, 전원 유닛(102)은, 노드(532)와 전원 단자(502) 사이의 경로 상에 퓨즈(FS)를 가진다. 그 때문에, 급전 경로(301)(도 5 (A)의 경우) 또는 급전 경로(302)(도 5 (B)의 경우)에 과도한 전류가 흘렀을 경우에, 퓨즈(FS)가 절단되고, 전원 공급이 정지한다. 이에 의해, 전원 유닛(102)의 안전성이 향상한다. 노드(532)와 전원 단자(502) 사이의 경로 상의 퓨즈(FS)에 더해, 또는 이 대신에, 노드(533)와 전원 단자(503) 사이의 경로 상에 퓨즈가 배치되어도 된다. 노드(532)와 전원 단자(502) 사이의 경로 상과, 노드(533)와 전원 단자(503) 사이의 경로 상과의 양쪽 모두에 퓨즈를 배치하는 것에 의해, 전원 유닛(102)의 안전성이 한층 향상한다. 한편, 노드(532)와 전원 단자(502) 사이의 경로 상과, 노드(533)와 전원 단자(503) 사이의 경로 상의 한쪽에만 퓨즈를 배치하는 것에 의해, 전원 유닛(102)의 안전성을 향상하면서, 비용을 저감할 수 있다. 본 실시 형태에서, 퓨즈(FS)는, 노드(532)와 전원 단자(502) 사이의 경로 상에 배치되었다. 이 대신에, 퓨즈(FS)는, 급전 경로(301) 및 급전 경로(302)의 어느 위치에 배치되어도 된다. 어느 위치에 있어도, 과도한 전류를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 커넥터(24)의 전원 단자(512)로부터 공급되는 전류가, 전원 단자(502)와 노드(532)를 잇는 경로와 전원 단자(503)와 노드(533)를 접속하는 경로 중 어느 쪽을 먼저 통과하는가는, 커넥터(23)와 커넥터(24)를 접속하는 방향에 의존한다. 즉, 도 5 (A)에서 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면, 커넥터(24)의 전원 단자(512)로부터 공급되는 전류는 최초에 전원 단자(502)와 노드(532)를 잇는 경로를 흐른다. 도 5 (B)에서 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되면, 커넥터(24)의 전원 단자(512)로부터 공급되는 전류는 최초에 전원 단자(503)와 노드(533)를 잇는 경로를 흐른다. 도 5 (A)에서 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되고, 또한, 전원 단자(502)와 노드(532)를 잇는 경로 상에 퓨즈(FS)가 배치될 경우는, 급전 경로(301) 및 급전 경로(302)에 존재하는 다른 소자를 과도한 전류로부터 적절히 보호할 수 있다. 그러나 도 5 (B)에서 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되고, 또한, 전원 단자(503)와 노드(533)를 잇는 경로 상에만 퓨즈(FS)가 배치될 경우는, 퓨즈(FS)가 절단될 때까지 급전 경로(301) 및 급전 경로(302)에 존재하는 다른 소자로 전류가 흐를 수 있다. 도 5 (A)에서 나타내는 방향으로 커넥터(23)가 커넥터(24)에 접속되고, 또한, 전원 단자(503)와 노드(533)를 잇는 경로 상에만 퓨즈(FS)가 배치될 경우에도 마찬가지 사상(事象)이 생길 수 있다. 전원 단자(502)와 노드(532)를 잇는 경로 상 및 전원 단자(503)와 노드(533)를 잇는 경로 상 각각에 퓨즈(FS)를 가지면, 이 사상을 억제할 수 있다. 그러나 복수의 퓨즈를 가지는 것은, 전원 유닛(102)의 체적을 증대시키는 것에 이어질지도 모른다.
그래서, 복수의 퓨즈를 가지는 대신에, 도 2에 나타나는 바와 같이 극성 통일 회로(BC)와 노드(N2) 사이에 보호 IC(16)가 있으면, 커넥터(23)와 커넥터(24)를 접속하는 방향에 의하지 않고, 보호 IC(16)의 출력측에 접속되는 소자를 보호할 수 있다. 또한, 보호 IC(16)와 퓨즈(FS)를 가짐으로써, 보호 IC(16)에 어떤 문제가 생겼을 경우에도, 과도한 전류를 억제할 수 있다. 또한, 극성 통일 회로(BC)로부터 공급되는 전류의 흐름에서 보아, 트랜지스터(Q4)는 보호 IC(16)보다 하류측에 있음으로써, 내부 전원(BAT)으로부터 공급되는 전력이 보호 IC(16)로 유입하는 것이 억제된다. 이에 의해, 보호 IC(16)가 동작하거나 고장나거나 하는 것을 억제할 수 있다.
퓨즈(FS)와 보호 IC(16)와 트랜지스터(Q4)로 구성된 일군(一群)의 보호 소자는, 도 2에서 나타나는 바와 같이, 퓨즈(FS)는 커넥터(23)와 극성 통일 회로(BC) 사이에, 보호 IC(16)와 트랜지스터(Q4)는 극성 통일 회로(BC)와 노드(N2) 사이에 각각 있는 것이 바람직하다. 또한, 극성 통일 회로(BC)로부터 공급되는 전류의 흐름에서 보아, 트랜지스터(Q4)는 보호 IC(16)보다 하류측에 있는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 전원 유닛(102)이 상술한 바와 같은 커넥터(23)의 구성 및 극성 통일 회로(BC)의 구성을 가지는 것에 의해, 전원 유닛(102)의 커넥터(23)를 외부 기기(CG)의 커넥터(24)의 2가지 방향의 어느 쪽이라도 접속하는 것이 가능하게 되며, 사용자의 편리성이 향상한다.
발명은 상기 실시 형태로 제한되는 것이 아니라, 발명 요지의 범위 내에서, 여러 가지 변형·변경이 가능하다.
100 에어로졸 생성 장치
110 전원 유닛
CG 외부 기기

Claims (11)

  1. 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
    에어로졸원을 가열하기 위한 히터에 공급되는 전력을 보지(保持)하기 위한 내부 전원과,
    외부 기기에 접속 가능하며, 제1 통신 단자를 가지는 제1 커넥터와,
    상기 내부 전원으로부터 상기 히터로의 전력 공급을 제어하고, 제2 통신 단자를 가지는 컨트롤러와,
    상기 제1 커넥터의 상기 제1 통신 단자와, 상기 컨트롤러의 상기 제2 통신 단자와의 사이의 제1 통신 경로와,
    상기 제1 통신 경로 상에 위치하고, 상기 제1 통신 경로를 도통(導通) 상태 또는 절단 상태로 하는 개폐기,
    를 구비하는 전원 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 유닛은,
    제3 통신 단자를 가지는 집적(集積) 회로와,
    상기 컨트롤러의 상기 제2 통신 단자와, 상기 집적 회로의 상기 제3 통신 단자와의 사이의 제2 통신 경로를 더 구비하며,
    상기 제1 통신 경로가 도통 상태인 경우와 절단 상태인 경우의 각각에서, 상기 제2 통신 경로는 도통 상태인, 전원 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 커넥터는, 제4 통신 단자를 더 가지며,
    상기 제1 커넥터의 상기 제4 통신 단자는, 상기 제1 통신 경로 중, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 통신 단자와 상기 개폐기와의 사이의 노드에 접속되고,
    상기 외부 기기는, 제5 통신 단자를 가지는 제2 커넥터를 가지며,
    상기 제1 커넥터가 제1 방향에서 상기 외부 기기의 상기 제2 커넥터에 접속되었을 경우에, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 통신 단자가 상기 제2 커넥터의 상기 제5 통신 단자에 접속되고,
    상기 제1 커넥터가 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향에서 상기 외부 기기의 상기 제2 커넥터에 접속되었을 경우에, 상기 제1 커넥터의 상기 제4 통신 단자가 상기 제2 커넥터의 상기 제5 통신 단자에 접속되는, 전원 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐기는, 상기 제1 커넥터에 상기 외부 기기가 접속되어 있지 않을 경우에, 상기 제1 통신 경로를 절단 상태로 하는, 전원 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 기기는, 상기 전원 유닛에 전력을 공급하는 외부 전원으로서 기능하며,
    상기 제1 커넥터는, 상기 외부 기기로부터 전원 전위(電位)의 공급을 받기 위한 제1 전원 단자를 더 가지는, 전원 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 개폐기는,
    이네이블(enable) 단자를 가지며,
    상기 이네이블 단자에 하이 레벨의 신호가 입력된 것에 따라 상기 제1 통신 경로를 도통 상태로 하고,
    상기 개폐기의 상기 이네이블 단자는, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 전원 단자에 상기 외부 기기로부터 상기 전원 전위가 공급되었을 경우에 하이 레벨이 되는, 전원 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전원 유닛은, 상기 외부 기기로부터 상기 내부 전원에 전력을 공급하기 위한 제1 급전(給電) 경로를 더 구비하며,
    상기 개폐기의 상기 이네이블 단자는, 상기 제1 급전 경로에 접속되어 있는, 전원 유닛.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 개폐기는, 동작 전력의 공급을 받기 위한 제2 전원 단자를 더 가지며,
    상기 전원 유닛은, 상기 내부 전원으로부터 상기 개폐기의 상기 제2 전원 단자에 동작 전력을 공급하기 위한 제2 급전 경로를 더 구비하는, 전원 유닛.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 개폐기는, 동작 전력의 공급을 받기 위한 제2 전원 단자를 더 가지며,
    상기 전원 유닛은, 상기 외부 기기로부터 상기 개폐기의 상기 제2 전원 단자에 동작 전력을 공급하기 위한 제3 급전 경로를 더 구비하는, 전원 유닛.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전원 유닛은, 상기 제3 급전 경로 상에 레귤레이터를 더 구비하며,
    상기 외부 기기로부터 상기 레귤레이터의 입력 단자에 전력이 공급되고, 상기 레귤레이터의 출력 단자로부터 상기 개폐기의 상기 제2 전원 단자에 동작 전력이 공급되는, 전원 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전원 유닛은, 상기 제3 급전 경로 중, 상기 제1 커넥터의 상기 제1 전원 단자와 상기 레귤레이터와의 사이의 부분에, 상기 제1 커넥터의 제1 전원 단자로부터 상기 레귤레이터로 향하는 방향이 순방향(順方向)이 되는 다이오드를 더 구비하는, 전원 유닛.
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