KR102459824B1 - 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로 및 에어로졸 생성 디바이스 - Google Patents

에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로 및 에어로졸 생성 디바이스 Download PDF

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Abstract

에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로가 개시된다. 유도 엘리먼트는 사용 시에 에어로졸 생성 재료(116)를 가열하기 위한 서셉터(110)의 유도성 가열을 위한 것이다. 회로는 입력 직류 전류로부터, 사용 시에 유도 엘리먼트를 구동하기 위한 교류 전류를 제공하도록 배열된 드라이버 어레인지먼트(204')를 포함한다. 드라이버 어레인지먼트는 H-브리지 구성으로 배열된 복수의 트랜지스터들(Q1-4)을 포함한다. H-브리지 구성은 하이 측 쌍의 트랜지스터들(304) 및 로우 측 쌍의 트랜지스터들(306)을 포함하고, 하이 측 쌍은 사용 시에 로우 측 쌍이 연결되는 제2 전위(206)보다 높은 제1 전위(202)에 연결된다. 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이다. 에어로졸 생성 디바이스가 또한 개시된다.

Description

에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로 및 에어로졸 생성 디바이스
본 발명은 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로에 관한 것이며, 이 유도 엘리먼트는 사용 시에 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위한 서셉터의 유도성 가열을 위한 것이다.
시가렛들, 시가들 등과 같은 흡연 물품들은 담배 연기를 생성하기 위해 사용 동안 담배를 태운다. 연소 없이 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써 이러한 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도가 있었다. 이러한 제품들의 예들은, 재료를 태우는 것이 아니라 가열함으로써 화합물들을 방출하는 소위 "태우지 않고 가열하는(heat not burn)" 제품들 또는 담배 가열 디바이스들 또는 제품들이다. 재료는 예컨대, 니코틴을 함유할 수 있거나 함유하지 않을 수 있는 담배 또는 다른 비-담배 제품들일 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 특허문헌에 개시되어 있습니다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-0385395호(2003.08.30.)
본 발명의 제1 양상에 따라, 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로가 제공되며, 이 유도 엘리먼트는 사용 시에 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위한 서셉터의 유도성 가열을 위한 것이고, 이 회로는, 입력 직류 전류로부터, 사용 시에 유도 엘리먼트를 구동하기 위한 교류 전류를 제공하도록 배열된 드라이버 어레인지먼트를 포함하고, 드라이버 어레인지먼트는 H-브리지 구성으로 배열된 복수의 트랜지스터들을 포함하고; H-브리지 구성은 하이 측 쌍의 트랜지스터들 및 로우 측 쌍의 트랜지스터들을 포함하고, 하이 측 쌍은 사용 시에 로우 측 쌍이 연결되는 제2 전위보다 높은 제1 전위에 연결되고; 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이다.
선택적으로, 하이 측 쌍의 트랜지스터들 둘 모두는 p-채널 전계 효과 트랜지스터들이다.
선택적으로, 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나 또는 둘 모두는 p-채널 전계 효과 트랜지스터들 이외의 트랜지스터들이다.
선택적으로, 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나 또는 둘 모두는 n-채널 전계 효과 트랜지스터들이다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 하이 측 쌍의 트랜지스터들 사이의 제1 지점과 로우 측 쌍의 트랜지스터들 사이의 제2 지점 양단에 DC 전원을 연결하도록 배열된다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나와 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나 사이의 제3 지점 및 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 남은 하나와 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 남은 하나 사이의 제4 지점 양단에 유도 엘리먼트를 연결하도록 배열된다.
선택적으로, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 사용 시에 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 하도록 스위칭 전위에 의해 제어 가능하다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터로의 스위칭 전위의 공급을 제어하도록 배열된 드라이버 제어기를 포함한다.
선택적으로, 사용 시에 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 제어 가능하게 하는 스위칭 전위는 제1 전위와 제2 전위 사이에 있다.
선택적으로, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는, 스위칭 전위가 p-채널 전계 효과 트랜지스터에 제공될 때, p-채널 전계 효과 트랜지스터가 실질적으로 전류가 통과하도록 허용하고, 스위칭 전위가 p-채널 전계 효과 트랜지스터에 제공되지 않을 때, p-채널 전계 효과 트랜지스터가 실질적으로 전류가 통과하는 것을 방지하도록, 배열된다.
선택적으로, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 소스, 드레인 및 게이트를 포함하고, 사용 시에, 스위칭 전위는 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 제공된다.
선택적으로, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 p-채널 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터이다.
선택적으로, 하이 측 쌍의 제1 트랜지스터는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 로우 측 쌍의 제2 트랜지스터는 n-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 제2 트랜지스터는 제1 트랜지스터에 전기적으로 인접하다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위 또는 상기 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제1 공급 연결부를 포함한다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는, 제1 트랜지스터; 제2 트랜지스터; 및 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터가 제공되는 제1 바디를 포함하는 제1 하프-브리지 디바이스를 포함한다.
선택적으로, 하이 측 쌍의 제3 트랜지스터는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 로우 측 쌍의 제4 트랜지스터는 n-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 제4 트랜지스터는 제3 트랜지스터에 전기적으로 인접하다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위 또는 상기 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제2 공급 연결부를 포함한다.
선택적으로, 회로는 드라이버 제어기 또는 상기 드라이버 제어기를 포함하고, 드라이버 제어기는 제1 공급 연결부 및 제2 공급 연결부로의 스위칭 전위의 공급을 교호적으로 제어하고, 그리하여 사용 시에 교류 전류를 제공하도록 배열된다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는, 제3 트랜지스터; 제4 트랜지스터; 및 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터가 제공되는 제2 바디를 포함하는 제2 하프-브리지 디바이스를 포함한다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 입력 직류 전류를 제공하기 위해 DC 전원 또는 상기 DC 전원에 연결되도록 배열된다.
선택적으로, 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 스위칭 전위를 제공하기 위해 DC 전원에 연결되도록 구성된다.
본 발명의 제2 양상에 따라, 에어로졸 생성 디바이스가 제공되며, 이 디바이스는 제1 양상에 따른 회로를 포함한다.
선택적으로, 에어로졸 생성 디바이스는, DC 전원 또는 상기 DC 전원을 더 포함하며, DC 전원은 사용 시에 입력 직류 전류 및/또는 사용 시에 스위칭 전위 또는 상기 스위칭 전위를 제공하도록 배열된다.
선택적으로, 에어로졸 생성 디바이스는 유도 엘리먼트를 더 포함하며; 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 유도 엘리먼트에 교류 전류를 제공하도록 배열된다.
선택적으로, 에어로졸 생성 디바이스는 유도 엘리먼트를 포함하는 LC 회로를 포함하며, 사용 시에 교류 전류가 LC 회로에 제공된다.
선택적으로, 에어로졸 생성 디바이스는 서셉터를 더 포함하며; 서셉터는 사용 시에 유도 엘리먼트에 의해 유도적으로 가열되도록 배열된다.
선택적으로, 디바이스는 에어로졸 생성 재료를 더 포함하며; 에어로졸 생성 재료는 사용 시에 서셉터에 의해 가열되고 그리하여 사용 시에 에어로졸을 생성하도록 배열된다.
선택적으로, 에어로졸 생성 재료는 담배이거나 담배를 포함한다.
도 1은 일 예에 따른 에어로졸 생성 디바이스를 개략적으로 예시한다.
도 2는 일 예에 따라, 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트와 함께 사용하기 위한 회로를 개략적으로 예시한다.
도 3a는 제1 예에 따라, 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트와 함께 사용하기 위한 회로의 일부를 예시한다.
도 3b는 제2 예에 따라, 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트와 함께 사용하기 위한 회로의 일부를 예시한다.
유도 가열은 전자기 유도에 의해 전기 전도성 객체(또는 서셉터)를 가열하는 프로세스이다. 유도 가열기는 전자석과 같은 유도 엘리먼트, 및 전자석을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시키기 위한 회로를 포함할 수 있다. 전자석의 가변 전류는 가변 자기장을 생성한다. 가변 자기장은 전자석에 대해 적합하게 포지셔닝된 서셉터를 관통하여, 서셉터 내부에 와상 전류(eddy current)들을 생성한다. 서셉터는 와상 전류들에 대한 전기 저항을 갖고, 이에 따라 이 저항에 대한 와상 전류들의 흐름은 서셉터가 줄 가열(Joule heating)에 의해 가열되게 한다. 서셉터가 철, 니켈 또는 코발트와 같은 강자성 재료를 포함하는 경우들에, 열은 또한 서셉터에서의 자기 히스테리시스 손실들에 의해, 즉 가변 자기장과의 자기 쌍극자들의 정렬 결과로서 자성 재료에서 자기 쌍극자들의 가변 배향에 의해 생성될 수 있다.
유도성 가열에서, 예컨대 전도에 의한 가열과 비교하여, 서셉터 내부에서 열이 생성되어, 신속한 가열을 허용한다. 또한, 유도성 가열기와 서셉터 사이에 어떠한 물리적 접촉도 필요 없어, 구조 및 적용에 있어 향상된 자유도를 허용한다.
유도 가열기는, 직렬로 연결되는, 저항기에 의해 제공된 저항(R), 유도 엘리먼트에 의해 제공되는 인덕턴스(L), 예컨대 서셉터를 유도적으로 가열하도록 배열될 수 있는 전자석, 및 커패시터에 의해 제공되는 커패시턴스(C)를 포함하는 RLC 회로를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 저항은 인덕터 및 커패시터를 연결하는 회로의 부분들의 옴 저항에 의해 제공되고, 이에 따라 RLC 회로는 반드시 그런 저항기를 포함할 필요는 없다. 이러한 회로는 예컨대, LC 회로로서 지칭될 수 있다. 이러한 회로들은 전기 공진을 나타낼 수 있는데, 이는 임피던스들의 가상 부분들 또는 회로 엘리먼트들의 어드미턴스(admittance)들이 서로 상쇄될 때 특정 공진 주파수에서 발생한다. 인덕터의 감쇄 자기장(collapsing magnetic field)은 인덕터의 권선들에서 커패시터를 충전하는 전류를 생성하는 반면, 방전 커패시터는 인덕터에서 자기장을 형성하는 전류를 제공하기 때문에, 공진은 RLC 또는 LC 회로에서 발생한다. 회로가 공진 주파수로 구동될 때, 인덕터 및 커패시터의 직렬 임피던스는 최소가 되고 회로 전류는 최대가 된다. 따라서, 공진 주파수에서 또는 공진 주파수 근처에서 RLC 또는 LC 회로를 구동하는 것은 효과적인 및/또는 효율적인 유도성 가열을 제공할 수 있다.
트랜지스터는 전자 신호들을 스위칭하기 위한 반도체 디바이스이다. 트랜지스터는 통상적으로 전자 회로에 대한 연결을 위해 적어도 3개의 단자들을 포함한다.
전계 효과 트랜지스터(FET; field effect transistor)는 인가된 전기장의 효과가 트랜지스터의 유효 컨덕턴스를 변동시키는 데 사용될 수 있는 트랜지스터이다. 전계 효과 트랜지스터는 바디(B), 소스 단자(S), 드레인 단자(D) 및 게이트 단자(G)를 포함할 수 있다. 전계 효과 트랜지스터는 반도체를 포함하는 활성 채널을 포함하며, 이를 통해 전하 캐리어들, 전자들 또는 정공들이 소스(S)와 드레인(D) 사이를 흐를 수 있다. 채널의 전도율, 즉 드레인(D)과 소스(S) 단자들 사이의 전도율은 예컨대 게이트 단자(G)에 인가된 전위에 의해 생성되는, 게이트(G)와 소스(S) 단자들 사이의 전위차의 함수이다. 향상 모드 FET들에서, FET는, 게이트(G)-소스(S) 전압이 실질적으로 제로일 때 오프가 될 수 있고(즉, 전류가 통과하는 것을 실질적으로 방지함), 게이트(G)-소스 전압이 실질적으로 비-제로일 때 턴 온될 수 있다(즉, 전류가 통과하도록 실질적으로 허용함).
n-채널(또는 n-형) 전계 효과 트랜지스터(n-FET)는, 채널이, 전자들이 다수 캐리어들이고 정공들이 소수 캐리어들인 n-형 반도체를 포함하는 전계 효과 트랜지스터이다. 예컨대, n-형 반도체들은 (예컨대, 인(phosphorus)과 같은) 도너 불순물들로 도핑된 (예컨대, 실리콘과 같은) 진성 반도체를 포함할 수 있다. n-채널 FET들에서, 드레인 단자(D)는 소스 단자(S)보다 높은 전위로 배치된다(즉, 양의 드레인-소스 전압 또는 환언하면, 음의 소스-드레인 전압이 존재함). n-채널 FET를 턴 "온"하기 위해(즉, 전류가 통과할 수 있게 하기 위해), 소스 단자(S)에서의 전위보다 높은 스위칭 전위가 게이트 단자(G)에 인가된다.
p-채널(또는 p-형) 전계 효과 트랜지스터(p-FET)는, 채널이, 정공들이 다수 캐리어들이고 전자들이 소수 캐리어들인 p-형 반도체를 포함하는 전계 효과 트랜지스터이다. 예컨대, p-형 반도체들은 (예컨대, 붕소와 같은) 억셉터 불순물들로 도핑된 (예컨대, 실리콘과 같은) 진성 반도체를 포함할 수 있다. p-채널 FET들에서, 소스 단자(S)는 드레인 단자(D)보다 높은 전위로 배치된다(즉, 음의 드레인-소스 전압 또는 환언하면, 양의 소스-드레인 전압이 존재함). p-채널 FET를 턴 "온"하기 위해(즉, 전류가 통과할 수 있게 하기 위해), 소스 단자(S)에서의 전위보다 낮은(그리고 예컨대, 드레인 단자(D)에서의 전위보다 높을 수 있음) 스위칭 전위가 게이트 단자(G)에 인가된다.
금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET; metal-oxide-semiconductor field effect transistor)는 게이트 단자(G)가 절연 층에 의해 반도체 채널로부터 전기적으로 절연되는 전계 효과 트랜지스터이다. 일부 예들에서, 게이트 단자(G)는 금속일 수 있고, 절연 층은 (예컨대, 실리콘 이산화물과 같은) 산화물일 수 있고, 따라서 "금속-산화물 반도체(metal-oxide-semiconductor)"이다. 그러나, 다른 예들에서, 게이트는 금속 이외의 다른 재료들, 예컨대 폴리실리콘으로 그리고/또는 절연 층은 산화물 이외의 다른 재료들, 예컨대 다른 유전체 재료들로부터 유래할 수 있다. 그럼에도, 이러한 디바이스들은 통상적으로 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)들로서 지칭되며, 본원에서 사용되는 바와 같은 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터들 또는 MOSFET들이라는 용어는 그러한 디바이스들을 포함하는 것으로 해석되는 것으로 이해될 것이다.
MOSFET는 반도체가 n-형인 경우 n-채널(또는 n-형) MOSFET일 수 있다. n-채널 MOSFET(n-MOSFET)는 n-채널 FET에 대해 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 동작될 수 있다. 다른 예로서, MOSFET는 p-채널(또는 p-형) MOSFET일 수 있으며, 여기서 반도체가 p-형이다. p-채널 MOSFET(p-MOSFET)는 p-채널 FET에 대해 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 동작될 수 있다. n-MOSFET는 통상적으로 p-MOSFET의 것보다 낮은 소스-드레인 저항을 갖는다. 따라서, "온" 상태(즉, 전류가 통과하는 경우)에서, n-MOSFET들은 p-MOSFET들에 비해 더 적은 열을 생성하고, 이에 따라 동작 시에 p-MOSFET들보다 적은 에너지를 낭비할 수 있다. 또한, n-MOSFET들은 통상적으로 p-MOSFET들에 비해 더 짧은 스위칭 시간들(즉, 게이트 단자(G)에 제공되는 스위칭 전위를 변경하는 것으로부터 전류가 통과할지 여부를 MOSFET가 변경하는 것까지의 특성 응답 시간)을 갖는다. 이는 더 높은 스위칭 레이트들 및 개선된 스위칭 제어를 허용할 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 디바이스(100)를 개략적으로 예시한다. 디바이스(100)는 에어로졸 생성 디바이스(100)이다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 DC 전원(104)(이 예에서는, 배터리(104)), 회로(106), 유도 엘리먼트(108), 서셉터(110) 및 에어로졸 생성 재료(116)를 포함한다. DC 전원(104)은 회로(106)에 전기적으로 연결된다. DC 전원(104)은 회로(106)에 DC 전력을 제공하도록 배열된다. 회로(106)는 유도 엘리먼트(108)에 전기적으로 연결된다. 유도 엘리먼트(108)는 예컨대 전자석, 예컨대 코일 또는 솔레노이드일 수 있으며, 이는 예컨대 평면형일 수 있고, 예컨대 구리로 형성될 수 있다. 회로(106)는 DC 전원(104)으로부터의 입력 DC 전류를 가변, 예컨대 교류 전류로 변환하도록 배열된다. 회로(106)는 유도 엘리먼트(108)를 통해 교류 전류를 구동하도록 배열된다.
서셉터(110)는 유도 엘리먼트(108)로부터 서셉터(110)로의 유도성 에너지 전달을 위해 유도 엘리먼트(108)에 대해 배열된다. 서셉터는 강자성 부분을 포함할 수 있으며, 이는 철, 니켈 및 코발트와 같은 예시적인 금속들 중 하나 또는 그의 결합을 포함할 수 있다. 교류 전류가 구동되는 유도 엘리먼트(108)는, 위에서 설명된 바와 같이, 서셉터(110)가 줄 가열 및/또는 자기 히스테리시스 가열에 의해 가열되게 한다. 서셉터(110)는 예컨대 전도, 대류 및/또는 복사 가열에 의해 에어로졸 생성 재료(116)를 가열하여 사용 시에 에어로졸을 생성하도록 배열된다. 일부 예들에서, 서셉터(110) 및 에어로졸 생성 재료(116)는, 에어로졸 생성 디바이스(100)에 삽입되고 그리고/또는 그로부터 제거될 수 있고 일회용일 수 있는 일체형 유닛을 형성한다. 일부 예들에서, 유도 엘리먼트(108)는 예컨대 교체를 위해 디바이스(100)로부터 제거 가능할 수 있다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 핸드-헬드형(hand-held)일 수 있다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 에어로졸 생성 재료(116)를 가열하여 사용자에 의한 흡입을 위한 에어로졸을 생성하도록 배열될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "에어로졸 생성 재료"란 용어는 가열 시에 통상적으로 증기 또는 에어로졸의 형태의 휘발 컴포넌트들을 제공하는 재료들을 포함한다는 것에 주의한다. 에어로졸 생성 재료는 비-담배-함유 재료 또는 담배-함유 재료일 수 있다. 예컨대, 에어로졸 생성 재료는 담배이거나 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 예컨대 담배 그 자체, 담배 파생물들, 확장된 담배, 재구성된 담배, 담배 추출물, 균질화된 담배 또는 담배 대체물들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 분쇄 담배, 잘게 썬 담배(cut rag tobacco), 압출된 담배, 재구성된 담배, 재구성된 재료, 액체, 겔, 겔화된 시트, 분말 또는 덩어리들 등의 형태일 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 또한, 제품에 의존하여 니코틴을 함유하거나 함유하지 않을 수 있는 다른 비-담배 제품들을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜과 같은 하나 이상의 습윤제들을 포함할 수 있다.
도 1로 돌아가면, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 배터리(104), 제어 회로(106), 유도 엘리먼트(108), 서셉터(110) 및 에어로졸 생성 재료(116)를 하우징하는 외부 바디(112)를 포함한다. 외부 바디(112)는 사용 시에 생성되는 에어로졸이 디바이스(100)를 빠져나갈 수 있게 하는 마우스피스(114)를 포함한다.
사용 시에, 사용자는 예컨대, 그 자체가 알려진 퍼프 검출기(도시되지 않음) 또는 버튼(도시되지 않음)을 통해 회로(106)를 활성화하여 교류 전류가 유도 엘리먼트(108)를 통해 구동되게 하고, 그리하여 서셉터(116)를 유도적으로 가열할 수 있으며, 이 서셉터는 차례로, 에어로졸 생성 재료(116)를 가열하고, 이로써 에어로졸 생성 재료(116)가 에어로졸을 생성하게 한다. 에어로졸은 공기 유입구(도시되지 않음)로부터 디바이스(100) 내로 흡인된 공기에 생성되고, 그리하여 에어로졸이 디바이스(100)를 빠져나가는 마우스피스(114)로 전달된다.
회로(106), 유도 엘리먼트(108), 서셉터(110) 및/또는 디바이스(100)는 전체적으로, 다양한 온도들로 에어로졸 생성 재료(116)를 가열하여 에어로졸 생성 재료(116)를 연소시키지 않고 에어로졸 생성 재료의 적어도 하나의 컴포넌트를 휘발시키도록 배열될 수 있다. 예컨대, 온도 범위는 약 50 ℃ 내지 약 350 ℃, 이를테면, 약 50 ℃ 내지 약 250 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 80 ℃, 또는 약 60 ℃ 내지 약 70 ℃일 수 있다. 일부 예들에서, 온도 범위는 약 170 ℃ 내지 약 220 ℃이다. 일부 예들에서, 온도 범위는 이 범위 이외의 범위일 수 있으며, 온도 범위의 상한은 300 ℃보다 클 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 일 예에 따라, 에어로졸 생성 디바이스(100)를 위한 유도 엘리먼트(108)에 대한 회로(106)가 보다 상세하게 개략적으로 예시되어 있다.
회로(106)는 드라이버 어레인지먼트(204)를 포함한다. 드라이버 어레인지먼트(204)는 배터리(104)에 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 드라이버 어레인지먼트(204)는, 비교적 높은 전위 +v(202)를 제공하는 배터리(104)의 양의 단자에 그리고 비교적 낮거나 전위가 없거나 음의 전위 GND(206)를 제공하는 배터리의 음의 단자 또는 접지에 연결된다. 그러므로, 전압이 드라이버 어레인지먼트(204)에 걸리게 설정된다.
드라이버 어레인지먼트(204)는 LC 회로(205)에 전기적으로 연결되며, LC 회로(205)는, 직렬로 연결되는, 인덕턴스(L)를 갖는 유도 엘리먼트(108) 및 커패시턴스(C)를 갖는 커패시터(210)를 포함한다.
드라이버 어레인지먼트(106)는 배터리(104)로부터의 입력 직류 전류로부터, 사용 시에 유도 엘리먼트(108)를 구동하기 위한 교류 전류를 LC 회로(205)에 제공하도록 배열된다. 드라이버 어레인지먼트(204)는 예컨대, 로직 회로를 포함하는 드라이버 제어기(208)에 전기적으로 연결된다. 드라이버 제어기(208)는 입력 직류 전류로부터의 출력 교류 전류를 제공하기 위해, 드라이버 어레인지먼트(204) 또는 그의 컴포넌트들을 제어하도록 배열된다. 구체적으로, 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 드라이버 제어기(208)는 드라이버 어레인지먼트(204)가 교류 전류를 생성하게 하도록 가변 시간들에 드라이버 어레인지먼트(204)의 트랜지스터들로의 스위칭 전위의 제공을 제어하도록 배열될 수 있다. 드라이버 제어기(208)는 스위칭 전위가 유도될 수 있는 배터리(104)에 전기적으로 연결된다. 예컨대, 스위칭 전위는 예컨대, 배터리의 음의 단자 또는 GND(206)에 대해 배터리(104)의 양의 단자에 의해 제공되는 전위 +v(202)와 동일할 수 있다(또는 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 그 반대의 경우도 마찬가지임). DC 전원 또는 배터리(104)는 사용 시에 입력 직류 전류를 제공할 수 있고 사용 시에 스위칭 전위를 또한 제공할 수 있다.
드라이버 제어기(208)는 LC 회로(205)에 제공되는 교류 전류의 주파수 및 그에 따라 유도 엘리먼트(108)를 통해 구동되는 교류 전류의 주파수를 제어하도록 배열될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, LC 회로들은 공진을 나타낼 수 있다. 드라이버 제어기(208)는 LC 회로를 통해 구동되는 교류 전류의 주파수(구동 주파수)가 LC 회로(205)의 공진 주파수 또는 그 근처에 있게 되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 구동 주파수는 MHz 범위, 예컨대 0.5 내지 1.5 MHz의 범위, 예컨대 1 MHz일 수 있다. 예컨대, 사용된 서셉터(110) 및/또는 특정 LC 회로(205)(및/또는 그의 컴포넌트들)에 의존하여 다른 주파수들이 사용될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 예컨대, LC 회로(205)의 공진 주파수는 회로(205)의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의존할 수 있으며, 이는 결국 사용된 서셉터(110), 커패시터(210) 및 인덕터(108)에 의존할 수 있다는 것이 인지될 것이다.
사용 시에, 드라이버 제어기(208)가 예컨대, 사용자에 의해 활성화될 때, 드라이버 제어기(208)는 LC 회로(205)를 통해 그리고 이에 따라 유도 엘리먼트(108)를 통해 교류 전류를 구동하도록 드라이버 어레인지먼트(204)를 제어하고, 그리하여 서셉터(116)를 유도적으로 가열할 수 있다(이 서셉터는 그 후, 에어로졸 생성 재료(도 2에 도시되지 않음)를 가열하여 예컨대 사용자에 의한 흡입을 위한 에어로졸을 생성할 수 있음).
이제 도 3을 참조하면, 제1 예에 따른 드라이버 어레인지먼트(204)가 보다 상세하게 개략적으로 예시되어 있다. 드라이버 어레인지먼트(204)는 H-브리지 구성으로 배열된 복수의 트랜지스터들, 이 예에서 4개의 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)을 포함한다(H-브리지 구성으로 배열되거나 연결된 트랜지스터들은 H-브리지로서 지칭될 수 있다는 것에 주의함). H-브리지 구성은 하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들(Q1, Q2) 및 로우 측 쌍(306)의 트랜지스터들(Q3, Q4)을 포함한다. 하이 측 쌍(304)의 제1 트랜지스터(Q1)는 로우 측 쌍(306)의 제3 트랜지스터(Q3)에 전기적으로 인접하고, 하이 측 쌍(304)의 제2 트랜지스터(Q2)는 로우 측 쌍(314)의 제4 트랜지스터에 전기적으로 인접하다. 하이 측 쌍(304)은 로우 측 쌍(306)이 연결되는 제2 전위(GND)(206)보다 높은 제1 전위 +v(202)에 연결된다. 이 예에서, 드라이버 어레인지먼트(204)는 하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들(Q1, Q2) 사이의 제1 지점(322)과 로우 측 쌍(306)의 트랜지스터들(Q3, Q4) 사이의 제2 지점(320) 양단의 DC 전원(104)(도 3a에 도시되지 않음)의 연결을 위해 배열된다. 구체적으로, 제1 지점(322)은 배터리(도시되지 않음)의 양의 단자에 연결하기 위한 것이고, 제2 지점(320)은 배터리(도시되지 않음)의 음의 단자 또는 접지에 연결하기 위한 것이다. 따라서, 사용 시에, 제1 지점(322)과 제2 지점(320) 사이에 전위차가 설정된다.
도 2에서와 마찬가지로, 도 3에 예시된 드라이버 어레인지먼트(204)는 유도 엘리먼트(도 3에 도시되지 않음)를 포함하는 LC 회로(208)에 전기적으로 연결되고 이를 구동하도록 배열된다. 구체적으로, (LC 회로(208)의 부분으로서) 유도 엘리먼트는 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나(Q2)와 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나(Q4) 사이의 제3 지점(324) 및 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 남은 하나(Q1)와 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 남은 하나(Q3) 사이의 제4 지점(326) 양단에 연결된다.
각각의 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)은 사용 시에 실질적으로 전류가 통과할 수 있도록 스위칭 전위에 의해 제어 가능하다. 각각의 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)는 소스(S), 드레인(D) 및 게이트(G)를 포함한다. 스위칭 전위는 각각의 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 제공되며, 이는 위에서 설명된 바와 같이, 전류가 각각의 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3 Q4)의 소스(S)와 드레인(D) 사이를 통과할 수 있게 할 수 있다. 따라서, 각각의 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)는, 스위칭 전위가 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)에 제공될 때, 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)는 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 하고, 스위칭 전위가 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)에 제공되지 않을 때, 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)는 실질적으로 전류가 통과하는 것을 방지하도록 배열된다. 도 3a에 예시된 예에서, 각각의 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)는 그에 스위칭 전압을 전달하기 위해 연관된 스위칭 전압 라인(311, 312, 313, 314)을 (각각) 갖는다.
드라이버 제어기(도 3a에서 도시되지 않았지만, 도 2의 드라이버 제어기(208)를 참조함)는 각각의 전계 효과 트랜지스터로의 스위칭 전위의 공급을 제어하도록 배열된다. 구체적으로, 이 예에서, 드라이버 제어기는 각각의 공급 라인(311, 312, 313, 314)으로의 스위칭 전위의 공급을 독립적으로 제어하고, 그리하여 각각의 개개의 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)가 "온" 모드(즉, 전류가 통과하는 저 저항 모드) 또는 "오프" 모드(즉, 실질적으로 어떠한 전류도 통과하지 않는 고 저항 모드)에 있는지를 독립적으로 제어하도록 배열된다.
개개의 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)로의 스위칭 전위의 제공의 타이밍을 제어함으로써, 드라이버 제어기(208)는 교류 전류가 LC 회로(205)에 제공되게 하고 이에 따라 교류 전류가 그의 유도 엘리먼트(도 3a에 도시되지 않음)에 제공되게 할 수 있다. 예컨대, 제1 시간에, 드라이버 제어기(208)는, 스위칭 전위가 제1 및 제4 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q4)에 제공되지만 제2 및 제3 전계 효과 트랜지스터들(Q2, Q3)에 제공되지 않는 제1 스위칭 상태에 있을 수 있다. 따라서, 제1 및 제4 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q4)은 저 저항 모드에 있게 될 것인 반면에, 제2 및 제3 전계 효과 트랜지스터들(Q2, Q3)은 고 저항 모드에 있게 될 것이다. 따라서, 이 제1 시간에, 전류는 드라이버 어레인지먼트(204)의 제1 지점(322)으로부터, 제1 전계 효과 트랜지스터(Q1)를 통해, LC 회로(205)를 통해 제1 방향(도 3a의 견지에서 좌-우)으로, 그리고 제4 전계 효과 트랜지스터(Q4)를 통해, 드라이버 어레인지먼트(204)의 제2 지점(320)으로 흐를 것이다. 그러나, 제2 시간에, 드라이버 제어기(208)는, 스위칭 전위가 제2 및 제3 전계 효과 트랜지스터들(Q2, Q3)에 제공되지만 제1 및 제4 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q4)에 제공되지 않는 제2 스위칭 상태에 있을 수 있다. 따라서, 제2 및 제3 전계 효과 트랜지스터들(Q2, Q3)은 저 저항 모드에 있게 될 것인 반면에, 제1 및 제4 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q4)은 고 저항 모드에 있게 될 것이다. 따라서, 이 제2 시간에, 전류는 드라이버 어레인지먼트(204)의 제1 지점(322)으로부터, 제2 전계 효과 트랜지스터(Q2)를 통해, LC 회로(205)를 통해 제1 방향과 반대의 제2 방향(즉, 도 3a의 견지에서 우-좌)으로, 그리고 제3 전계 효과 트랜지스터(Q3)를 통해, 드라이버 어레인지먼트(204)의 제2 지점(320)으로 흐를 것이다. 따라서, 제1 및 제2 스위칭 상태 사이에서 교호함으로써, 드라이버 제어기(208)는 LC 회로(205)를 통해 그리고 이에 따라 유도 엘리먼트(108)를 통해 교류 전류를 제공(즉, 구동)하도록 드라이버 어레인지먼트(204)를 제어할 수 있다.
하이 측 쌍의 트랜지스터들(Q1, Q2) 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터, 예컨대 향상 모드 p-채널 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터이다. 구체적으로, 이 예에서, 하이 측 쌍의 트랜지스터들(Q1, Q2) 둘 모두는 p-채널 전계 효과 트랜지스터들이다. 로우 측 쌍의 트랜지스터들(Q3, Q4) 중 하나 또는 둘 모두는 p-채널 전계 효과 트랜지스터들 이외의 트랜지스터들이다. 구체적으로, 이 예에서, 로우 측 쌍의 트랜지스터들(Q3, Q4) 둘 모두는 n-채널 전계 효과 트랜지스터들, 예컨대 향상 모드 n-채널 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터들이다.
또한, 위에서 설명된 바와 같이, n-채널 FET들에 대해, 드레인 단자(D)는 소스 단자(S)보다 높은 전위로 배치되고(즉, 양의 드레인-소스 전압, 또는 환언하면 음의 소스-드레인 전압이 존재함), n-채널 FET를 턴 "온"하기 위해(즉, 전류가 통과할 수 있게 하기 위해), 게이트 단자(G)에 인가된 스위칭 전위는 소스 단자(S)에서의 전위보다 높게 될 필요가 있다. 하이 측 쌍의 트랜지스터들(Q1, Q2)이 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 가상의 예에서, 특정 시간들에, 이들 트랜지스터들의 소스 단자(S)에서 경험되는 전위는 +v(202)일 것이다. 그러므로, 이 가상의 예에서, 이들 트랜지스터들을 턴온하기 위해 이들 트랜지스터들의 게이트들에 제공될 필요가 있는 스위칭 전위는 +v(202)보다 높게(즉, DC 전원(104)의 양의 단자에 의해 제공된 전위보다 높게) 될 필요가 있을 것이다. 따라서, 이 가상의 예는 하이 측 n-채널 전계 효과 트랜지스터들을 동작시키기 위해 (예컨대, 배터리(104)에 추가하여) 별개의 DC 전원을 요구할 수 있으며, 이는 회로 비용을 증가시키고 복잡하게 할 수 있다.
그러나, 위에서 언급된 바와 같이, p-채널 FET들에 대해, 소스 단자(S)는 드레인 단자(D)보다 높은 전위로 배치되고(즉, 음의 드레인-소스 전압, 또는 환언하면 양의 소스-드레인 전압이 존재함), p-채널 FET를 턴 "온"하기 위해(즉, 전류가 통과할 수 있게 하기 위해), 소스 단자(S)에서의 전위보다 낮은 스위칭 전위가 게이트 단자(G)에 인가된다. 본 발명자들은, 하이 측 쌍의 트랜지스터들(Q1, Q2)이 (도 3a의 예에 따라) p-채널 전계 효과 트랜지스터들인 경우, 이들 트랜지스터를 턴온하기 위해 이들 트랜지스터들의 게이트들(G)에 제공된 스위칭 전위는 +v(202)보다 높게 될 필요는 없고, 예컨대 GND(206)일 수 있다는 것을 인지하였다. 이 경우에, +v(202)보다 높은 전위를 제공할 필요가 없고, 이에 따라 예컨대 배터리(104)와 별개의 DC 전원을 제공할 필요가 없으므로, 회로(106)의 복잡성 및 비용은 이에 따라 감소될 수 있다 .
위에서 언급된 바와 같이, 하이-측 쌍의 p-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2)이 사용 시에 제어 가능한 스위칭 전위는 +v(202)와 GND(206) 사이일 수 있다. 예컨대, +v(202)의 전위가 p-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2)의 게이트 단자에 제공될 때, 트랜지스터들은 실질적으로 어떠한 전류도 통과하지 않는 오프 상태에 있을 수 있고, +v(202) 미만과 GND(206) 사이의 전위, 예컨대 GND(206)가 p-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2)의 게이트 단자에 인가될 때, 트랜지스터(Q1, Q2)는 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 한다. 로우 측 쌍(306)의 전계 효과 트랜지스터들은 드레인 단자(D)가 소스 단자(S)보다 높은 전위로 배치되는 n-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q3, Q4)이다. 따라서, 이들 트랜지스터들의 소스 단자(S)는 GND(206)를 경험하고, 이에 따라 이들 트랜지스터들을 턴온하기 위해, 게이트 단자(G)에 인가된 스위칭 전위는 단지 GND(206)보다 더 높게, 예컨대 +v(202)가 될 필요가 있다. 예컨대, GND(206)의 전위가 n-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q3, Q4)의 게이트 단자에 제공될 때, 트랜지스터들은 실질적으로 어떠한 전류도 통과하지 않는 오프 상태에 있을 수 있고, GND(206) 초과와 +V(202) 사이의 전위, 예컨대 +v(202)가 n-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q3, Q4)의 게이트 단자에 인가될 때, 트랜지스터(Q3, Q4)는 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 한다. 따라서, n-채널 전계 효과 트랜지스터들로서 로우 측 쌍(306)의 트랜지스터들(Q3, Q4)을 제공하는 것 그리고 p-채널 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2)로서 하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들을 제공하는 것은, +v(202) 내지 GND(206)의 범위, 즉 입력 DC 전류를 구동 어레인지먼트(204)에 제공하도록 배열된 배터리(104)에 의해 제공되는 전위들의 범위에서 전위들을 스위칭함으로써 드라이버 어레인지먼트(204)가 제어될 수 있게 한다. 따라서, 구동 어레인지먼트(204)에 대한 입력 전류를 제공하는 기능 및 구동 어레인지먼트(204)를 제어하기 위한 스위칭 전위들을 제공하는 기능 둘 모두를 제공하기 위해 단 하나의 DC 전원(예컨대, 배터리(104))만이 제공될 필요가 있다. 따라서, 회로의 복잡성 및 이에 따른 비용이 감소될 수 있다.
전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)은 예컨대 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터들일 수 있다. 예컨대, 하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들(Q1, Q2) p-채널 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들 등일 수 있고, 로우 측 쌍(206)의 트랜지스터들(Q3, Q4)은 n-채널 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들 등일 수 있다.
이제 도 3b를 참조하면, 제2 예에 따른 드라이버 어레인지먼트(204')가 개략적으로 예시되어 있다. 이 제2 예에 따른 드라이버 어레인지먼트(204')는 예컨대, 도 2의 회로(106)의 드라이버 어레인지먼트(204) 대신에 사용될 수 있다. 도 3b에 예시된 이 제2 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204')는, 이러한 제2 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204')에서, 제1 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204)의 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)에 공급하는 별개의 스위칭 전위 공급 라인들(311, 313) 대신에 제1 공통 스위칭 전위 공급 라인(330)이 존재하고, 제1 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204)의 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)에 공급하는 별개의 스위칭 전위 공급 라인들(312, 314) 대신에 제2 공통 스위칭 전위 공급 라인(332)이 존재한다는 점을 제외하면, 도 3a에 예시된 제1 예의 드라이버 어레인지먼트(204)와 실질적으로 동일하다. 제2 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204')의 다른 컴포넌트들은 제1 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204)의 것들과 동일하며, 따라서 유사한 참조 번호들이 주어지며 재차 상세히 설명되진 않을 것이다.
위에서 언급된 바와 같이, 드라이버 어레인지먼트(204')는, 드라이버 어레인지먼트(204')의 제1 트랜지스터(Q1)(하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들의 제1 p-채널 전계 효과 트랜지스터임) 및 제3 트랜지스터(Q3)(로우 측 쌍(306)의 트랜지스터들의 제1 n-채널 전계 효과 트랜지스터임) 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제1 공급 라인 또는 연결(330); 및 제2 트랜지스터(Q2)(하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들의 제2 p-채널 전계 효과 트랜지스터임) 및 제4 트랜지스터(Q4)(로우 측 쌍(306)의 트랜지스터들의 제2 n-채널 전계 효과 트랜지스터임) 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제2 공급 라인 또는 연결(322)을 포함한다. 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)은 H-브리지 구성의 제1 하프-브리지로서 지칭될 수 있고, 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)은 H-브리지 구성의 제2 하프-브리지로서 지칭될 수 있다.
이 예에서, 드라이버 제어기(도 3b에 도시되지 않았지만, 예컨대 도 2의 드라이버 제어기(208) 참조)는 제1 공급 연결부(330) 및 제2 공급 연결부(332)에 스위칭 전위의 공급을 교호적으로 제어하도록 배열되고, 그리하여 사용 시에 유도 엘리먼트(도 3b에 도시되지 않음)를 포함하는 LC 회로(205)로의 드라이버 어레인지먼트(204')에 의한 교류 전류의 제공을 제어한다.
예컨대, 제1 시간에, 드라이버 제어기(208)는 GND(206)의 전위가 제1 공급 연결부(330)에 제공되고 +v(202)의 전위가 제2 공급 연결부(332)에 제공되는 제1 스위칭 상태에 있을 수 있다. 따라서, 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)의 게이트 단자들에는 GND(206)의 전위가 인가될 것이고, 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)의 게이트 단자들에는 +v(202)의 전위가 인가될 것이다. 따라서, 제1 트랜지스터(Q1)(하이 측(304) 상의 p-채널 FET임) 및 제4 트랜지스터(Q4)(로우 측(306) 상의 n-채널 FET임)는 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 하는 온 상태에 있을 것인 반면, 제2 트랜지스터(Q2)(하이 측(304) 상의 p-채널 FET임) 및 제3 트랜지스터(Q3)(로우 측(306) 상의 n-채널 FET임)는 실질적으로 전류가 통과하는 것을 방지하는 오프 상태에 있을 것이다. 따라서, 전류는 LC 회로(205)를 통해 그리고 이에 따라 유도 엘리먼트(도시되지 않음)를 통해 제1 방향으로(도 3b의 견지에서 좌-우) 흐를 것이다. 그러나, 제2 시간에, 드라이버 제어기(208)는 +v(202)의 전위가 제1 공급 연결부(330)에 제공되고 GND(206)의 전위가 제2 공급 연결부(332)에 제공되는 제2 스위칭 상태에 있을 수 있다. 따라서, 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)의 게이트 단자들에는 +v(202)의 전위가 인가될 것이고, 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)의 게이트 단자들에는 GND(206)의 전위가 인가될 것이다. 따라서, 제1 트랜지스터(Q1) 및 제4 트랜지스터(Q4)는 실질적으로 전류가 통과하는 것을 방지하는 오프 상태에 있을 것인 반면, 제2 트랜지스터(Q2) 및 제3 트랜지스터(Q3)는 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 하는 온 상태에 있을 것이다. 따라서, 전류는 LC 회로(205)를 통해 그리고 이에 따라 유도 엘리먼트(도시되지 않음)를 통해 제1 방향과 반대의 제2 방향으로(도 3b의 견지에서 우-좌) 흐를 것이다. 따라서, 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태를 교호함으로써, 드라이버 제어기(208)는 LC 회로(205)를 통해 그리고 이에 따라 유도 엘리먼트(108)를 통해 교류 전류를 제공(즉, 구동)하도록 드라이버 어레인지먼트(204')를 제어할 수 있다. 이 예에서, 드라이버 제어기(208)는 2개의 전위들만을 제어할 필요가 있기 때문에, 제어기(208)는 더 간단한 로직 회로를 이용할 수 있고, 이에 따라 드라이버 제어기(208)와 연관된 복잡성 및 이에 따른 비용을 감소시킬 수 있다.
위의 제1 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204) 및 제2 예시적인 드라이버 어레인지먼트(204') 중 어느 하나에서, 드라이버 어레인지먼트(204, 204')는 하나 이상의 하프-브리지 디바이스들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 예컨대, 드라이버 어레인지먼트는 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)을 포함하는 제1 하프-브리지 디바이스 및/또는 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)을 포함하는 제2 하프-브리지 디바이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 하프-브리지 디바이스(도시되지 않음)는 제1 트랜지스터(Q1)(p-채널 전계 효과 트랜지스터임, 예컨대 p-MOSFET) 및 제3 트랜지스터(Q3)(n-채널 전계 효과 트랜지스터임, 예컨대, n-MOSFET), 및 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)이 제공되는 제1 바디(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 바디(도시되지 않음)는 제1 및 제3 트랜지스터들(Q1, Q3)이 통합되는 성형 플라스틱 또는 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 유사하게, 제2 하프-브리지 디바이스(도시되지 않음)는 제2 트랜지스터(Q2)(p-채널 전계 효과 트랜지스터임, 예컨대 p-MOSFET) 및 제4 트랜지스터(Q4)(n-채널 전계 효과 트랜지스터임, 예컨대, n-MOSFET), 및 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)이 제공되는 제2 바디(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 바디(도시되지 않음)는 제2 및 제4 트랜지스터들(Q2, Q4)이 통합되는 성형 플라스틱 또는 다른 적합한 재료일 수 있다. 제1 및/또는 제2 하프 브리지 디바이스는 예컨대, Diodes Incorporated®로부터의 DMC1017UPD일 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, p-MOSFET는 통상적으로 n-MOSFET보다 높은 소스-드레인 저항을 갖고, 이에 따라 p-MOSFET는 사용 시에 n-MOSFET보다 더 많은 열을 생성할 수 있다. 이는 드라이버 어레인지먼트(204, 204')의 동작의 일관성에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 2개의 트랜지스터들이 제공되는 바디를 포함하는 하프-브리지 디바이스에 제공되는 p-MOSFET 및 n-MOSFET는 과도한 열이 디바이스에 걸쳐 분배될 수 있게 하고 이에 따라 보다 일관된 동작을 허용할 수 있으며, p-MOSFET이 가열되는 정도를 방지하는데 도움이 될 수 있고, 이에 따라 효율을 개선할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 하프 브리지 디바이스들을 포함하는 드라이버 어레인지먼트(204, 204')는 H-브리지의 p-MOSFET들에 의해 생성된 열이 제1 및 제2 하프-브리지 디바이스들 사이에서 실질적으로 균등하게 공유될 수 있게 한다. 이는 드라이버 어레인지먼트(204, 204')의 동작의 일관성을 개선할 수 있고 p-MOSFET들이 가열되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있고, 이에 따라 효율을 개선할 수 있다.
위의 예들에서, 드라이버 어레인지먼트(204, 204')에서, 하이 측 쌍(304)의 트랜지스터들(Q1, Q2)은 둘 모두 p-채널 전계 효과 트랜지스터들, 구체적으로 p-MOSFET들이고, 로우 측 쌍의 트랜지스터들(Q3, Q4)은 둘 모두 n-채널 전계 효과 트랜지스터들, 구체적으로 n-MOSFET들이다. 그러나, 이것은 반드시 그럴 필요는 없으며, 일부 예들에서, 하이 측 쌍의 트랜지스터들(Q1, Q2) 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 하이 측 쌍의 다른 트랜지스터(Q1, Q2)는 p-채널 전계 효과 트랜지스터 이외의 것일 수 있고, 그리고/또는 로우 측 쌍의 전계 효과 트랜지스터들(Q3, Q4) 중 하나 또는 둘 모두는 n-채널 전계 효과 트랜지스터들 이외의 것일 수 있다는 것이 인지될 것이다. 하이 측 쌍 상의 적어도 하나의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 +v(202)와 GND(206) 사이의 스위칭 전위를 사용하여 제어될 수 있고, 따라서 배터리(104) 이외의 수단에 의해 스위칭 전위를 제공하는 것은 요구되지 않고, 이에 따라 회로(106)의 복잡성 및 비용을 감소시킨다.
위의 예들에서, 드라이버 어레인지먼트(204, 204')는 H-브리지 구성으로 배열된 4개의 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)을 포함하지만, 다른 예들에서, 드라이버 어레인지먼트(204, 204')는 H-브리지 구성의 부분일 수 있거나 부분이 아닐 수 있는 트랜지스터들을 더 포함할 수 있다는 것이 인지될 것이다.
위의 예들에서, 전계 효과 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)은 공핍 모드 금속-산화물 전계 효과 트랜지스터들이었지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 다른 예들에서, 다른 유형들의 전계 효과 트랜지스터들이 사용될 수 있다는 것이 인지될 것이다.
위의 예들은 본 발명의 예시적인 예들로서 이해될 것이다. 임의의 하나의 예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 단독으로 또는 설명된 다른 특징들과 결합하여 사용될 수 있고, 예들 중 임의의 다른 것의 하나 이상의 특징들 또는 다른 예들 중 임의의 다른 특징들의 임의의 결합과 결합하여 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 위에서 설명되지 않은 등가물 및 수정들은 또한 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

Claims (28)

  1. 에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로로서,
    상기 유도 엘리먼트는 사용 시에 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위한 서셉터의 유도성 가열을 위한 것이며, 상기 회로는,
    입력 직류 전류로부터, 사용 시에 상기 유도 엘리먼트를 구동하기 위한 교류 전류를 제공하도록 배열된 드라이버 어레인지먼트를 포함하고,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 H-브리지 구성으로 배열된 복수의 트랜지스터들을 포함하고; 상기 H-브리지 구성은 하이 측 쌍의 트랜지스터들 및 로우 측 쌍의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 하이 측 쌍은 사용 시에 상기 로우 측 쌍이 연결되는 제2 전위보다 높은 제1 전위에 연결되고; 상기 하이 측 쌍의 제1 트랜지스터는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 로우 측 쌍의 제2 트랜지스터는 n-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 트랜지스터에 전기적으로 인접하며,
    상기 드라이버 어레인지먼트는, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 및 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터가 제공되는 제1 바디를 포함하는 제1 하프-브리지 디바이스를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하이 측 쌍의 트랜지스터들 둘 모두는 p-채널 전계 효과 트랜지스터들인,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 로우 측 쌍의 트랜지스터들 둘 모두는 n-채널 전계 효과 트랜지스터들인,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 하이 측 쌍의 트랜지스터들 사이의 제1 지점과 상기 로우 측 쌍의 트랜지스터들 사이의 제2 지점 양단에 DC 전원을 연결하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나와 상기 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 하나 사이의 제3 지점 및 상기 하이 측 쌍의 트랜지스터들 중 남은 하나와 상기 로우 측 쌍의 트랜지스터들 중 남은 하나 사이의 제4 지점 양단에 상기 유도 엘리먼트를 연결하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 사용 시에 실질적으로 전류가 통과할 수 있게 하도록 스위칭 전위에 의해 제어 가능한,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터로의 상기 스위칭 전위의 공급을 제어하도록 배열된 드라이버 제어기를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  9. 제7 항에 있어서,
    사용 시에 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 제어 가능하게 하는 상기 스위칭 전위는 상기 제1 전위와 상기 제2 전위 사이에 있는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는, 상기 스위칭 전위가 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터에 제공될 때, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터가 실질적으로 전류가 통과하도록 허용하고, 상기 스위칭 전위가 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터에 제공되지 않을 때, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 실질적으로 전류가 통과하는 것을 방지하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 소스, 드레인 및 게이트를 포함하고, 사용 시에, 상기 스위칭 전위는 상기 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 제공되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터 또는 각각의 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 p-채널 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터인,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  13. 삭제
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제1 공급 연결부(supply connection)를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  15. 삭제
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 하이 측 쌍의 제3 트랜지스터는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 로우 측 쌍의 제4 트랜지스터는 n-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 제3 트랜지스터에 전기적으로 인접하는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제2 공급 연결부를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 하이 측 쌍의 제3 트랜지스터는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 로우 측 쌍의 제4 트랜지스터는 n-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 제3 트랜지스터에 전기적으로 인접하고,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터 둘 모두에 공통으로 스위칭 전위를 공급하도록 배열된 제2 공급 연결부를 포함하며,
    상기 회로는 드라이버 제어기를 포함하고, 상기 드라이버 제어기는 상기 제1 공급 연결부 및 상기 제2 공급 연결부로의 상기 스위칭 전위의 공급을 교호적으로 제어하고, 그리하여 사용 시에 교류 전류를 제공하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는, 상기 제3 트랜지스터; 상기 제4 트랜지스터; 및 상기 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터가 제공되는 제2 바디를 포함하는 제2 하프-브리지 디바이스를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 입력 직류 전류를 제공하기 위해 DC 전원에 연결되도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  21. 제7 항에 있어서,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 입력 직류 전류를 제공하기 위해 DC 전원에 연결되도록 배열되며,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 스위칭 전위를 제공하기 위해 상기 DC 전원에 연결되도록 구성되는,
    에어로졸 생성 디바이스에 대한 유도 엘리먼트를 위한 회로.
  22. 에어로졸 생성 디바이스로서,
    제1 항, 제2 항, 제4 항 내지 제12 항, 제14항, 및 제16항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 따른 회로를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 디바이스는,
    DC 전원을 더 포함하고,
    상기 DC 전원은 상기 입력 직류 전류 또는 스위칭 전위 중 적어도 하나를 사용 시에 제공하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스.
  24. 제22 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 디바이스는,
    상기 유도 엘리먼트를 더 포함하고,
    상기 드라이버 어레인지먼트는 사용 시에 상기 유도 엘리먼트에 교류 전류를 제공하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 디바이스는 상기 유도 엘리먼트를 포함하는 LC 회로를 포함하며, 사용 시에 상기 교류 전류가 상기 LC 회로에 제공되는,
    에어로졸 생성 디바이스.
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 디바이스는,
    상기 서셉터를 더 포함하고,
    상기 서셉터는 사용 시에 상기 유도 엘리먼트에 의해 유도적으로 가열되도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 디바이스는,
    상기 에어로졸 생성 재료를 더 포함하고,
    상기 에어로졸 생성 재료는, 사용 시에 상기 서셉터에 의해 가열되고 그리하여 사용 시에 에어로졸을 생성하도록 배열되는,
    에어로졸 생성 디바이스.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 재료는 담배이거나 담배를 포함하는,
    에어로졸 생성 디바이스.
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