KR20240013208A - 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛 - Google Patents

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KR20240013208A
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미노루 키타하라
슈지로 타나카
야스히로 오노
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니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
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Abstract

에어로졸 흡인기(1)의 전원 유닛(10)은, 전원(BAT)과, 전원(BAT)으로부터 공급되는 전력을 소비하여 에어로졸원(22)으로부터 에어로졸을 생성하는 히터(21), 또는, 부하에 대해 전자 유도에 의해 송전하는 코일이 접속되는 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)와, 양극측 방전 단자(41a)가 실장(室裝)되는 주면(主面)(7a), 및 음극측 방전 단자(41b)가 실장되는 부면(副面)(7b)을 포함하는 MCU 탑재 기판(7)을 구비한다.

Description

에어로졸 생성 장치의 전원 유닛
본 발명은, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛에 관한 것이다.
특허문헌 1, 2에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛에서는, 히터에 접속되는 방전 단자가, 배선을 통하여 간접적으로 회로 기판에 접속되어 있다.
특허문헌 1: 중국 특허출원공개 제111096480호 명세서 특허문헌 2: 일본국 특허 제6633788호 공보
그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛에서는, 방전 단자가 배선을 통하여 회로 기판에 접속되어 있기 때문에, 소형화의 장애가 되어 있었다.
본 발명은, 소형화 가능한 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛을 제공한다.
본 발명의 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛은,
전원과,
상기 전원으로부터 공급되는 전력을 소비하여 에어로졸원으로부터 에어로졸을 생성하는 부하, 또는, 상기 부하에 대해 전자 유도에 의해 송전하는 코일이 접속되는 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자와,
상기 양극측 방전 단자가 실장(室裝)되는 제1 면, 및 상기 제1 면의 이면(裏面)이며 또한 상기 음극측 방전 단자가 실장되는 제2 면을 포함하는 회로 기판을 구비한다.
본 발명에 의하면, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자가 회로 기판에 실장되므로, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛을 소형화할 수 있다.
[도 1] 에어로졸 흡인기(1)의 사시도이다.
[도 2] 에어로졸 흡인기(1)의 다른 사시도이다.
[도 3] 에어로졸 흡인기(1)의 단면도이다.
[도 4] 전원 유닛(10)의 사시도이다.
[도 5] 전원 유닛(10)의 분해 사시도이다.
[도 6] 전원 유닛(10)의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
[도 7] 케이스(11)를 분리한 전원 유닛(10)의 사시도이다.
[도 8] MCU 탑재 기판(7)의 주면(主面)측 표면층(71a)을 나타내는 도면이다.
[도 9] MCU 탑재 기판(7)의 제2 배선층(74a)을 나타내는 도면이다.
[도 10] MCU 탑재 기판(7)의 부면(副面)측 표면층(71b)을 나타내는 도면이다.
[도 11] MCU 탑재 기판(7)의 제4 배선층(74b)을 나타내는 도면이다.
[도 12] MCU 탑재 기판(7)과 방전 단자(41)의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
[도 13] MCU 탑재 기판(7)의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태의 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛에 대해 설명하지만, 먼저, 전원 유닛이 장착된 에어로졸 생성 장치(이하, 에어로졸 흡인기라고 칭한다)에 대하여, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
(에어로졸 흡인기)
에어로졸 흡인기(1)는, 연소를 수반하지 않고 향미가 부가된 에어로졸을 흡인하기 위한 기구이며, 소정 방향(이하, X 방향이라고 칭한다)을 따라 연장되는 봉(棒) 형상을 가진다. 에어로졸 흡인기(1)는, 도 1 및 도 2에 나타내듯이, X 방향을 따라 전원 유닛(10)과, 제1 카트리지(20)와, 제2 카트리지(30)가 이 순으로 설치되어 있다. 제1 카트리지(20)는, 전원 유닛(10)에 대하여 착탈 가능으로 해도 되고, 제2 카트리지(30)는, 제1 카트리지(20)에 대하여 착탈 가능하다. 바꾸어 말하면, 전원 유닛(10)에 대하여, 제1 카트리지(20) 및 제2 카트리지(30)는, 각각 교환 가능하다. 제2 카트리지(30)는, 제1 카트리지(20)에 대하여, 교환 가능하기도 하다. 또한, 제1 카트리지(20)는, 전원 유닛(10)에 대하여 감합(嵌合)시켜 고정하고, 유저가 용이하게 착탈할 수 없는 구성으로 해도 된다.
(전원 유닛)
본 실시 형태의 전원 유닛(10)은, 도 3 내지 도 5, 도 7에 나타내듯이, 원통형의 케이스(11)의 내부에, 배터리 팩(BP), MCU(Micro Controller Unit)(50), MCU 탑재 기판(7), 리셉터클 탑재 기판(8) 등을 수용하여 구성된다.
배터리 팩(BP)에 수용되는 전원(BAT)은, 충전 가능한 이차 전지, 전기 이중층 캐패시터 등이며, 바람직하게는, 리튬이온 이차 전지이다. 전원(BAT)의 전해질은, 겔상의 전해질, 전해액, 고체 전해질, 이온 액체 중 하나 또는 이들의 조합으로 구성되어 있어도 된다.
케이스(11)의 X 방향의 일단(一端)측(제1 카트리지(20)측)에 위치하는 꼭대기(top)부(11a)에는, 방전 단자(41)가 설치된다. 방전 단자(41)는, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)로 구성된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「양극측」이란, 「음극측」보다도 고전위측인 것을 의미한다. 환언하면, 「음극측」이란, 「양극측」보다도 저전위측인 것을 의미한다. 따라서, 이하의 설명에 있어서의 「양극측」이라고 하는 용어를 「고전위측」, 「음극측」이라고 하는 용어를 「저전위측」이라고 각각 바꿔 읽어도 된다.
양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)는, 꼭대기부(11a)로부터 제1 카트리지(20)를 향하여 돌출하도록 설치되고, 제1 카트리지(20)의 히터(21)와 전기적으로 접속 가능하게 구성된다. 또한, 꼭대기부(11a)의 주위에는, 꼭대기부(11a)보다도 높이가 낮은 저상(低床)부(11b)가 설치되어 있다.
케이스(11)의 X 방향의 타단(他端)측(제1 카트리지(20)와 반대측)에 위치하는 바닥(bottom)부(11c)측의 주벽부(周壁部)에는, 충전 단자(42)로의 액세스를 허용하는 충전용 개구(開口)(43)(도 2 참조)가 설치된다. 충전 단자(42)는, 콘센트나 모바일 배터리 등의 외부 전원과 전기적으로 접속하여 전력 공급을 받는 것이며, 본 실시 형태에서는 USB(Universal Serial Bus) Type-C 형상의 리셉터클로 하고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 충전용 개구(43)는, 바닥부(11c)측의 주벽부가 아니라, 바닥부(11c)측의 저면에 설치되어도 된다.
또한, 충전 단자(42)는, 예를 들면, 수전 코일을 구비하여, 외부 전원으로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전 가능하게 구성되어도 된다. 이 경우의 전력 전송(Wireless Power Transfer)의 방식은, 전자 유도형이어도 되고, 자기(磁氣) 공명형이어도 되고, 전자 유도형과 자기 공명형을 조합한 것이어도 된다. 또한, 다른 일례로서, 충전 단자(42)는, 각종 USB 단자 등이 접속 가능하고, 또한 상기의 수전 코일을 가지고 있어도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 전원(BAT)의 충전 기회를 증대시킬 수 있다.
또한, 케이스(11)에는, 유저가 조작 가능한 조작부(14)가, 꼭대기부(11a)의 주벽부에 충전용 개구(43)와는 반대측을 향하도록 설치된다. 조작부(14)는, 버튼식의 스위치로 구성되고, 유저의 사용 의사를 반영하여 MCU(50) 및 각종 센서를 기동/차단할 때 등에 이용된다. 조작부(14)는, 터치 패널 등으로 구성되어도 된다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에는, 각종 정보를 알리는 알림부가 설치되어 있다. 알림부는, 발광 소자에 의해 구성되어 있어도 되고, 진동 소자에 의해 구성되어 있어도 되고, 음(音) 출력 소자에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 알림부는, 발광 소자, 진동 소자 및 음 출력 소자 중, 2 이상의 소자의 조합이어도 된다. 알림부는, 전원 유닛(10), 제1 카트리지(20), 및 제2 카트리지(30)의 어느 하나에 설치되어도 되지만, 전원(BAT)으로부터의 도선(즉 배선 거리)을 짧게 하기 위해 전원 유닛(10)에 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 알림부는, 조작부(14)의 주위에 설치된 LED 창(窓)(13), 및 후술하는 LED_L1, LED_L2(도 6, 도 8 참조)에 의해 구성된다. 전원 유닛(10)의 내부 구성에 대해서는 후술한다.
(제1 카트리지)
제1 카트리지(20)는, 도 3에 나타내듯이, 원통형의 카트리지 케이스(27)의 내부에, 에어로졸원(22)을 저류(貯留)하는 리저버(23)와, 에어로졸원(22)을 무화(霧化) 및/또는 기화(이하, 단지 무화라고 한다)하는 히터(21)와, 리저버(23)로부터 히터(21)로 에어로졸원을 끌어들이는 위크(24)와, 에어로졸원(22)이 무화됨으로써 발생한 에어로졸이 제2 카트리지(30)를 향하여 흐르는 에어로졸 유로(25)와, 제2 카트리지(30)의 일부를 수용하는 엔드 캡(26)을 구비한다.
리저버(23)는, 에어로졸 유로(25)의 주위를 둘러싸도록 구획 형성되어, 에어로졸원(22)을 저류한다. 리저버(23)에는, 수지 웹이나 면(綿) 등의 다공체가 수용되고, 또한, 에어로졸원(22)이 다공체에 함침되어 있어도 된다. 리저버(23)에는, 수지 웹 또는 면상의 다공질체가 수용되지 않고, 에어로졸원(22)만이 저류되어 있어도 된다. 에어로졸원(22)은, 글라이세린, 프로필렌글라이콜, 물 등의 액체를 포함한다. 리저버(23)에 있어서의 에어로졸원(22)의 저류량은, 제1 카트리지(20)에 설치된 잔량 확인 창(28)(도 1, 2 참조)으로부터 시인(視認) 가능하게 되어 있다. 잔량 확인 창(28)과 카트리지 케이스(27)의 사이에는 공기 취입구가 되는 간극(도시하지 않음)이 형성되고, 이 간극으로부터 외기(外氣)를 카트리지 케이스(27)의 내부로 빨아들인다. 또한, 공기 취입구는, 반드시 잔량 확인 창(28)의 주위에 설치되어 있을 필요는 없다. 예를 들면, 전원 유닛에 설치된 조작부(14)와 LED 창(13)의 사이에 간극을 형성하고, 그 간극으로부터 외기를 케이스(11)의 내부로 빨아들여도 되고, 충전용 개구(43)를 이용해도 된다. 또한, 카트리지 케이스(27)나 케이스(11)의 벽면에 내부와 외부를 연통(連通)하는 연통 구멍이 설치되고 있어도 된다.
위크(24)는, 리저버(23)로부터 모세관 현상을 이용하여 에어로졸원(22)을 히터(21)로 끌어들이는 액(液) 보지(保持, 보유 지지) 부재이며, 예를 들면, 유리 섬유나 다공질 세라믹 등에 의해 구성된다.
히터(21)는, 전원(BAT)으로부터 방전 단자(41)를 통하여 공급되는 전력에 의해 연소를 수반하지 않고 에어로졸원(22)을 무화한다. 히터(21)는, 소정 피치로 감기는 전열선(코일)에 의해 구성되어 있다. 또한, 히터(21)는, 에어로졸원(22)을 무화하여 에어로졸을 발생 가능한 부하의 예시이며, 부하는, 예를 들면, 발열 소자, 또는 초음파 발생기이다. 발열 소자로서는, 발열 저항체, 세라믹 히터, 및 유도 가열식의 히터 등을 들 수 있다.
에어로졸 유로(25)는, 히터(21)의 하류측으로서, 전원 유닛(10)(케이스(11))의 중심선(L)상에 설치된다. 또한, 이 중심선(L)은, 전원 유닛(10)(케이스(11))을 X 방향에 직교하는 면으로 절단했을 때의 전원 유닛(10)(케이스(11))의 중심점을 X 방향으로 연속하여 연결한 선이다.
엔드 캡(26)은, 제2 카트리지(30)의 일부를 수용하는 카트리지 수용부(26a)와, 에어로졸 유로(25)와 카트리지 수용부(26a)를 연통시키는 연통로(26b)를 구비한다.
(제2 카트리지)
제2 카트리지(30)는, 향미원(31)을 저류한다. 제2 카트리지(30)는, 제1 카트리지(20)의 엔드 캡(26)에 설치된 카트리지 수용부(26a)에 착탈 가능하게 수용된다. 제2 카트리지(30)는, 제1 카트리지(20)측과는 반대측의 단부(端部)가, 유저의 흡구(吸口)(32)로 되어 있다. 또한, 흡구(32)는, 제2 카트리지(30)와 일체 불가분으로 구성되는 경우에 한하지 않고, 제2 카트리지(30)와 착탈 가능하게 구성되어도 된다. 이와 같이 흡구(32)를 전원 유닛(10)과 제1 카트리지(20)와는 별체(別體)로 구성함으로써, 흡구(32)를 위생적으로 유지할 수 있다.
제2 카트리지(30)는, 히터(21)에 의해 에어로졸원(22)이 무화됨으로써 발생한 에어로졸을 향미원(31)에 통과시킴으로써 에어로졸에 향미를 부여한다. 향미원(31)을 구성하는 원료편으로서는, 살담배, 담배 원료를 입상(粒狀)으로 성형한 성형체를 사용할 수 있다. 향미원(31)은, 담배 이외의 식물(예를 들면, 민트, 한방(漢方), 허브 등)에 의해 구성되어도 된다. 향미원(31)에는, 멘톨 등의 향료가 부여되어 있어도 된다.
본 실시 형태의 에어로졸 흡인기(1)에서는, 에어로졸원(22)과 향미원(31)과 히터(21)에 의해, 향미가 부가된 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 즉, 에어로졸원(22)과 향미원(31)은, 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 생성원이라고 할 수 있다.
에어로졸 흡인기(1)에 사용되는 에어로졸 생성원의 구성은, 에어로졸원(22)과 향미원(31)이 별체로 되어 있는 구성의 외에, 에어로졸원(22)과 향미원(31)이 일체적으로 형성되어 있는 구성, 향미원(31)이 생략되어 향미원(31)에 포함될 수 있는 물질이 에어로졸원(22)에 부가된 구성, 향미원(31) 대신에 약제 등이 에어로졸원(22)에 부가된 구성 등이어도 된다.
이와 같이 구성된 에어로졸 흡인기(1)에서는, 히터(21)는, 위크(24)에 의해 리저버(23)로부터 끌어들인 또는 이동된 에어로졸원(22)을 무화한다. 무화되어 발생한 에어로졸은, 잔량 확인 창(28)과 카트리지 케이스(27)의 사이에 형성된 공기 취입구가 되는 간극(도시하지 않음)으로부터 유입된 공기와 함께 에어로졸 유로(25)를 흐르고, 연통로(26b)를 통하여 제2 카트리지(30)에 공급된다. 제2 카트리지(30)에 공급된 에어로졸은, 향미원(31)을 통과함으로써 향미가 부여되고, 흡구(32)에 공급된다.
(전원 유닛(10)의 회로 구성)
이어서, 전원 유닛(10)의 회로 구성에 대해 도 6을 참조하면서 설명한다.
도 6에 있어서, 일점 쇄선으로 둘러싼 범위 내에 도시된 전자 부품은, 리셉터클 탑재 기판(8)에 실장된 전자 부품이다. 즉, 리셉터클 탑재 기판(8)은, 주요한 전자 부품으로서 USB Type-C의 플러그(이하, 단지 USB 플러그라고도 한다)를 삽입 가능한 리셉터클인 충전 단자(42)와, 리셉터클 탑재 기판(8)과 MCU 탑재 기판(7)을 접속하는 기판 접속 케이블(Cb1)의 일단이 접속되는 리셉터클 탑재 기판측 커넥터(Cn1)를 구비한다. 본 실시 형태에서는, 기판 접속 케이블(Cb1)을, 6개의 프린트 배선을 가지는 FPC(Flexible Printed Circuit) 케이블로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 6에 있어서, 이점(二點) 쇄선으로 둘러싼 범위 내에 도시된 전자 부품은, MCU 탑재 기판(7)에 실장된 전자 부품이다. 즉, MCU 탑재 기판(7)은, 주요한 전자 부품으로서, 기판 접속 케이블(Cb1)의 타단(他端)이 접속되는 MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)와, 전원 유닛(10)을 포함하는 에어로졸 흡인기(1) 전체를 통괄 제어하는 MCU(50)와, 전원(BAT)의 충전 등을 실시하는 충전 IC(Integrated Circuit)(55)와, 충전 IC(55)를 보호하는 보호 IC(61)와, MCU(50) 등에 대하여 소정의 전압을 공급하는 LDO(Low Dropout) 레귤레이터(62)와, 유저의 퍼프(흡인) 동작을 검출하기 위한 흡인 센서(15)와, 히터(21)가 접속되는 방전 단자(41)(41a, 41b)와, 방전 단자(41)에 전력을 공급 가능한 DC/DC 컨버터(63)와, 전원(BAT)을 포함하는 배터리 팩(BP)과 MCU 탑재 기판(7)을 접속하는 배터리 접속 케이블(Cb2)이 접속되는 배터리 커넥터(Cn3)를 구비한다.
MCU(50), 충전 IC(55), 보호 IC(61), LDO 레귤레이터(62), 흡인 센서(15), 및 DC/DC 컨버터(63)는, 예를 들면, 복수의 회로 소자를 칩화하여 구성되고, 자기장치(自裝置)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 단자로서의 핀을 구비한다. 이들 칩화된 각 전자 부품이 구비하는 핀의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 본 명세서 등에서는, 이들 칩화된 각 전자 부품이 구비하는 핀 중 주요한 핀만을 기재하고 있는 점에 유의바란다.
배터리 팩(BP)은, 전원(BAT)과, 전원(BAT)의 양극 단자에 접속되는 퓨즈(FS)와, 전원(BAT)의 음극 단자에 접속되고 또한 전원(BAT)에 근접 배치된 서미스터(TH)를 구비한다. 서미스터(TH)는, NTC(Negative Temperature Coefficient: 음의 저항 온도 계수) 특성 혹은 PTC(Positive Temperature Coefficient: 양의 저항 온도 계수) 특성을 가지는 소자, 즉, 전기 저항값과 온도에 상관을 가지는 소자를 주체로 구성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 배터리 팩(BP)과 MCU 탑재 기판(7)을 접속하는 배터리 접속 케이블(Cb2)을, 3개의 프린트 패턴을 가지는 FPC 케이블로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리 접속 케이블(Cb2)은 3개의 와이어로 접속되어 있어도 된다.
도 6에 있어서, 굵은 실선으로 나타내는 배선은, 전원 유닛(10)에 설치된 그라운드에 접속된 배선(예를 들면, 후술하는 도 9 및 도 11에 나타나는 그라운드 패턴(78) 등에 의해 구성되는 배선)이다. 즉, 이 배선은, 전원 유닛(10)에 있어서 기준이 되는 전위(그라운드 전위)와 동일 전위가 되는 배선이며, 이하, 그라운드 라인이라고도 한다.
또한, 전원 유닛(10)에는, 그라운드 라인 이외의 주요한 배선으로서, VBUS 라인(Ln1)과, VBAT 라인(Ln2)과, D+ 라인(Ln3a)과, D- 라인(Ln3b)과, 파워 패스(Power-Path) 라인(Ln4)과, VSYS 라인(Ln5)과, VHEAT 라인(Ln6)이 설치된다. 이들 각 라인(배선)은, MCU 탑재 기판(7)에 형성된 도전 패턴을 주체로 구성된다. 이들 각 라인에 접속되는 전자 부품에 대해서는 후술한다.
또한, 이하에서는, 리셉터클 탑재 기판(8)과 MCU 탑재 기판(7)을 접속하는 전자 부품인, 기판 접속 케이블(Cb1)과, 리셉터클 탑재 기판측 커넥터(Cn1)와, MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)를 합쳐, 기판 접속부(CN)라고도 칭한다.
(충전 단자 및 보호 IC)
충전 단자(42)는, 삽입된 USB 플러그의 A1 핀, A4 핀, A5 핀, A6 핀, A7 핀, A8 핀, A9 핀, A12 핀, B1 핀, B4 핀, B5 핀, B6 핀, B7 핀, B8 핀, B9 핀, 및 B12 핀의 각 핀에 각각 접속되는 핀(단자)을 구비한다. 본 명세서 등에서는, USB 플러그의 An 핀(단 n=1~12)에 대응하는 충전 단자(42)의 핀을, 충전 단자(42)의 An 핀이라고도 한다. 동일하게, USB 플러그의 Bn 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 핀을, 충전 단자(42)의 Bn 핀이라고도 한다.
USB 플러그의 GND(그라운드) 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 A1 핀, A12 핀, B1 핀, 및 B12 핀은, 그라운드 라인에 접속된다.
USB 플러그의 VBUS 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 및 B9 핀은, 기판 접속부(CN), VBUS 라인(Ln1), 및 보호 IC(61)를 통하여, 충전 IC(55)의 고전위측의 전원 단자인 VBUS 핀에 접속된다. 이에 의해, 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 혹은 B9 핀을 통하여 전원 유닛(10)에 입력된 외부 전원으로부터의 전력(예를 들면 USB 버스 파워)을 충전 IC(55)에 공급할 수 있으며, 이 전력을 이용한 충전 IC(55)에 의한 전원(BAT)의 충전이나 MCU(50)로의 전력 공급을 가능하게 한다.
충전 단자(42)와 충전 IC(55)의 사이에 설치되는 보호 IC(61)에 대해 상술하면, 보호 IC(61)는, 고전위측의 전원 단자인 IN 핀과, 저전위측의 전원 단자인 VSS 핀과, 그라운드 되는 GND 핀과, 후술의 제1 시스템 전압(Vs1)이 출력되는 출력 단자인 OUT 핀과, 보호 IC(61)의 동작을 온으로 하거나 오프로 하거나 하기(이하, 온/오프한다고도 한다) 위한 CE 핀과, 전원(BAT)의 접속 상태를 검지하기 위한 VBAT 핀을 구비한다.
충전 단자(42)의 A4 핀 및 B9 핀과, A9 핀 및 B4 핀은, 기판 접속부(CN) 및 VBUS 라인(Ln1)을 통하여, 보호 IC(61)의 IN 핀에 대하여 병렬로 접속된다. 환언하면, 보호 IC(61)의 IN 핀은, 충전 단자(42)의 A4 핀 및 B9 핀과, A9 핀 및 B4 핀의 각각에 접속된다. 보호 IC(61)의 VSS 핀, GND 핀, 및 CE 핀은, 그라운드 라인에 접속된다. 보호 IC(61)의 OUT 핀은, 충전 IC(55)의 VBUS 핀에 접속된다. 보호 IC(61)의 VBAT 핀은, VBAT 라인(Ln2), 배터리 커넥터(Cn3), 배터리 접속 케이블(Cb2), 및 퓨즈(FS)를 통하여, 전원(BAT)의 양극 단자(즉 고전위측)에 접속된다. 또한, 전원(BAT)의 음극 단자(즉 저전위측)는, 배터리 접속 케이블(Cb2) 및 배터리 커넥터(Cn3)를 통하여, 그라운드 라인에 접속된다.
보호 IC(61)는, IN 핀의 전위와 VSS 핀의 전위의 차분(差分)에 의해 전원 전압이 공급되고, 또한 CE 핀으로의 입력이 로우 레벨일 때 동작하여, 소정의 제1 시스템 전압(Vs1)을 OUT 핀으로부터 출력하거나, VBAT 핀으로의 입력 전압에 근거하여 전원(BAT)이 접속되어 있는지 아닌지를 검지하거나 한다. 본 실시 형태에 있어서의 충전 IC(55)는, CE 핀으로 로우 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 점에서, 음논리 동작이다. 이를 대신하여, CE 핀으로 하이 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 양논리 동작의 보호 IC(61)를 사용해도 된다. 이 경우, CE 핀에 하이 레벨이 입력되도록, CE 핀은 IN 핀에 접속되는 것이 바람직하다.
보다 상세하게 설명하면, 충전 단자(42)에 USB 플러그가 삽입되고, 또한, 이 USB 플러그를 포함하는 USB 케이블이 외부 전원에 접속되면, 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 및 B9 핀에는, 외부 전원으로부터 소정의 USB 전압(예를 들면 5[V])이 공급된다. 이에 의해, 이 USB 전압이 전원 전압으로서 보호 IC(61)에 공급된다. 또한, 보호 IC(61)의 CE 핀은 그라운드되어 있기 때문에, 이 CE 핀으로의 입력 전압은 항상 로우 레벨이 된다. 따라서, 보호 IC(61)는, 충전 단자(42)를 통하여 외부 전원으로부터 USB 전압이 공급된 것에 따라, 제1 시스템 전압(Vs1)을 충전 IC(55)에 대하여 출력한다.
보호 IC(61)가 출력하는 제1 시스템 전압(Vs1)은, 충전 IC(55)의 추천 입력 전압의 범위(예를 들면 4.35~6.4[V]의 범위)에 포함되는 전압값을 가진다.
예를 들면, 보호 IC(61)는, IN 핀으로의 입력 전압(환언하면 IN 핀의 전위)이 충전 IC(55)의 추천 입력 전압의 범위에 포함되는 경우에는, IN 핀으로의 입력 전압을 제1 시스템 전압(Vs1)으로서 그대로 OUT 핀으로부터 출력한다. 한편, 보호 IC(61)는, IN 핀으로의 입력 전압이 충전 IC(55)의 추천 입력 전압의 최대값을 상회하는 경우에는, IN 핀으로의 입력 전압으로부터 충전 IC(55)의 추천 입력 전압의 범위에 포함되는 소정의 전압(예를 들면 5.5±0.2[V])으로 변환하고, 변환한 전압을 제1 시스템 전압(Vs1)으로서 OUT 핀으로부터 출력한다. 이에 의해, 충전 IC(55)의 추천 입력 전압의 최대값을 상회하는 고전압이 보호 IC(61)에 입력되었다고 해도, 이 고전압이 보호 IC(61)로부터 충전 IC(55)에 출력되는 것을 회피하여, 이 고전압으로부터 충전 IC(55)를 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 보호 IC(61)는, 충전 IC(55)의 추천 입력 전압의 최대값을 상회하는 고전압이 IN 핀에 입력된 경우에는, IN 핀과 OUT 핀을 접속하는 보호 IC(61) 내의 회로(미도시)를 엶으로써, IN 핀에 입력된 고전압이 OUT 핀으로부터 출력되지 않도록 해도 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 보호 IC(61)는, VBAT 핀으로의 입력 전압에 근거하여 전원(BAT)이 접속되어 있는지 아닌지를 검지하는 것이 가능하다. 보호 IC(61)는, 전원(BAT)이 접속되어 있는지 아닌지의 검지 결과를, 자기장치에서 이용해도 되고, 자기장치의 외부(예를 들면 MCU(50) 혹은 충전 IC(55))로 출력해도 된다. 또한, 보호 IC(61)는, 전술한 충전 IC(55)를 보호하는 기능 외에, 예를 들면 과전류 검지 기능이나 과전압 검지 기능 등, 전원 유닛(10)의 전기 회로를 보호하기 위한 각종 보호 기능을 가지고 있어도 된다.
또한, 도 6에 나타내듯이, VBUS 라인(Ln1)에는, 보호 IC(61)의 IN 핀으로의 입력을 안정화(평활화)하기 위한 콘덴서(평활 콘덴서 혹은 바이패스 콘덴서라고도 불린다)(Cd1)가 필요에 따라서 적절히 접속된다. 동일하게, 보호 IC(61)의 OUT 핀과 충전 IC(55)의 VBUS 핀의 사이에는, 충전 IC(55)의 VBUS 핀으로의 입력(즉 보호 IC(61)로부터 출력된 제1 시스템 전압(Vs1))을 안정화하기 위한 콘덴서(Cd2)가 필요에 따라서 적절히 접속된다.
그런데, 보호 IC(61)의 IN 핀과 접속되는 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 및 B9 핀은, 배리스터(Variable Resistor: 비직선성 저항 소자)(VR1)를 통하여, 그라운드 라인과도 접속된다. 이와 같이, 배리스터(VR1)를 통하여, 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 및 B9 핀을 그라운드 라인과 접속해 둠으로써, 충전 단자(42)로의 USB 플러그 삽입시에 이들이 스치거나 하여 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 혹은 B9 핀에 정전기가 발생해도, 이 정전기를, 배리스터(VR1)를 통하여 그라운드 라인으로 빼낼 수 있다. 따라서, 충전 단자(42)의 A4 핀, A9 핀, B4 핀, 혹은 B9 핀에 발생한 정전기로부터 보호 IC(61)를 보호하는 것이 가능해진다.
USB 플러그의 Dp(D+라고도 한다)1 핀 혹은 Dp2 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 A6 핀 및 B6 핀은, 기판 접속부(CN) 및 D+ 라인(Ln3a)을 통하여, MCU(50)의 PA11 핀에 접속된다. 또한, USB 플러그의 Dn(D-라고도 한다)1 핀 혹은 Dp2 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 A7 핀 및 B7 핀은, 기판 접속부(CN) 및 D- 라인(Ln3b)을 통하여, MCU(50)의 PA12 핀에 접속된다. 이에 의해, 충전 단자(42)에 삽입된 USB 플러그를 포함하는 USB 케이블이 접속된 외부 기기(이하, 단지, 외부 기기라고도 한다)와 MCU(50)의 사이에서, 예를 들면, D+ 라인(Ln3a) 및 D- 라인(Ln3b)의 2개의 신호선을 이용한 시리얼 통신을 실시하는 것을 가능하게 한다. 또한, 외부 기기와 MCU(50)의 사이의 통신에는, 시리얼 통신 이외의 통신 방식을 채용해도 된다.
또한, MCU(50)의 PA11 핀과 접속되는 충전 단자(42)의 A6 핀 및 B6 핀은, 배리스터(VR2)를 통하여, 그라운드 라인과도 접속된다. 이에 의해, 충전 단자(42)의 A6 핀 혹은 B6 핀에 정전기가 발생해도, 이 정전기를, 배리스터(VR2)를 통하여 그라운드 라인으로 빼낼 수 있다. 따라서, 충전 단자(42)의 A6 혹은 B6 핀에 발생한 정전기로부터 MCU(50)를 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 도 6에 나타내듯이, 충전 단자(42)의 A6 핀 및 B6 핀과, MCU(50)의 PA11 핀의 사이에 저항기(R11)를 설치하면, MCU(50)의 PA11 핀에 대전류가 입력되는 것을 저항기(R11)에 의해서도 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 본 명세서 등에 있어서, 저항기란, 저항 소자나 트랜지스터 등에 의해 구성된 소정의 전기 저항값을 가지는 소자이다.
또한, MCU(50)의 PA12 핀과 접속되는 충전 단자(42)의 A7 핀 및 B7 핀은, 배리스터(VR3)를 통하여, 그라운드 라인과도 접속된다. 이에 의해, 충전 단자(42)의 A7 핀 혹은 B7 핀에 정전기가 발생해도, 이 정전기를, 배리스터(VR3)를 통하여 그라운드 라인으로 빼낼 수 있다. 따라서, 충전 단자(42)의 A7 핀 혹은 B7 핀에 발생한 정전기로부터 MCU(50)를 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 도 6에 나타내듯이, 충전 단자(42)의 A7 핀 및 B7 핀과, MCU(50)의 PA12 핀의 사이에 저항기(R12)를 설치하면, MCU(50)의 PA12 핀에 대전류가 입력되는 것을 저항기(R12)에 의해서도 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 전원 유닛(10)에서는, USB 플러그가 충전 단자(42)에 업 사이드 업의 방향으로 삽입되었는지 업 사이드 다운의 방향으로 삽입되었는지를, MCU(50)가 인식하지 않아도 문제는 발생하지 않는다. 이 때문에, USB 플러그의 CC1 핀 혹은 CC2 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 A5 핀 및 B5 핀은, 그라운드 라인에 접속된다. 또한, USB 플러그의 SBU1 핀 혹은 SBU2 핀에 대응하는 충전 단자(42)의 A8 핀 및 B8 핀에 있어서는, 전원 유닛(10)의 전기 회로와 접속되어 있지 않다. 즉, 이들 충전 단자(42)의 핀은, 전원 유닛(10)에 있어서 이용되고 있지 않기 때문에, 적절히 생략하는 것도 가능하다. 이와 같이 함으로써, 전원 유닛(10)의 회로 구성이 복잡화하는 것을 억제할 수 있다.
(충전 IC)
충전 IC(55)는, 고전위측의 전원 단자의 하나인 VBUS 핀과, 저전위측의 전원 단자인 GND 핀과, 충전 IC(55)와 전원(BAT)의 사이의 전력 수수(授受)에 사용되는 입출력 단자인 BAT_1 핀 및 BAT_2 핀과, 전원(BAT)으로의 입력 혹은 전원(BAT)으로부터의 출력을 검출하는 검출 단자로서의 BAT_SNS 핀과, 후술하는 제2 시스템 전압(Vs2)이 출력되는 출력 단자인 SYS_1, SYS_2 핀, SW_1 핀, 및 SW_2 핀과, 충전 IC(55)의 동작을 온/오프하기 위한 CE 핀을 포함하여 구성된다. 또한, BAT_1 핀 및 BAT_2 핀도, 충전 IC(55)에 있어서의 고전위측의 전원 단자로서 기능할 수 있다.
충전 IC(55)의 VBUS 핀은, 전술한 바와 같이, 보호 IC(61)의 OUT 핀에 접속된다. 충전 IC(55)의 BAT_1 핀, BAT_2 핀, 및 BAT_SNS 핀은, VBAT 라인(Ln2), 배터리 커넥터(Cn3), 배터리 접속 케이블(Cb2), 및 퓨즈(FS)를 통하여, 전원(BAT)의 양극 단자에 접속된다. 충전 IC(55)의 SYS_1 핀, SYS_2 핀, SW_1 핀, 및 SW_2 핀은, 파워 패스 라인(Ln4)을 통하여, LDO 레귤레이터(62)의 고전위측의 전원 단자인 IN 핀과, DC/DC 컨버터(63)의 고전위측의 전원 단자인 VIN 핀에 접속된다. 또한, SW_1 핀 및 SW_2 핀은, 리액터(Rc1)를 통하여, 파워 패스 라인(Ln4)에 접속된다. 또한, 충전 IC(55)의 CE 핀은, MCU(50)의 PB14 핀에 접속된다.
충전 IC(55)는, VBUS 핀, BAT_1 핀, 혹은 BAT_2 핀의 전위와 GND 핀의 전위의 차분에 의해 전원 전압이 공급되고, 또한 CE 핀으로의 입력이 하이 레벨일 때에 동작하고, 전원(BAT)의 충전을 실시하거나, 전원(BAT)으로부터 방전된 전력을 LDO 레귤레이터(62)나 DC/DC 컨버터(63) 등에 공급하거나 한다. 본 실시 형태에 있어서의 충전 IC(55)는, CE 핀으로 하이 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 점에서, 양논리 동작이다. 이를 대신하여, CE 핀으로 로우 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 음논리 동작의 충전 IC(55)를 사용해도 된다.
보다 상세하게 설명하면, 충전 IC(55)는, VBUS 핀에 제1 시스템 전압(Vs1)이 입력되면, BAT_1 핀 및 BAT_2 핀으로부터 전원(BAT)에 대하여 전원(BAT)을 충전하기 위한 전압(예를 들면 제1 시스템 전압(Vs1))을 출력한다. 한편, 전원(BAT)의 방전시에는, 전원(BAT)의 출력 전압(단자 전압)이 BAT_1 핀 및 BAT_2 핀에 입력된다. 이 경우, 충전 IC(55)는, BAT_1 핀 및 BAT_2 핀으로의 입력 전압에 따른 제2 시스템 전압(Vs2)을, SYS_1 핀, SYS_2 핀, SW_1 핀, 및 SW_2 핀으로부터, LDO 레귤레이터(62)나 DC/DC 컨버터(63) 등에 대하여 출력한다. 제2 시스템 전압(Vs2)은, 예를 들면, 전원(BAT)의 출력 전압 그 자체이며, 구체적으로는 3~4[V] 정도의 전압으로 할 수 있다.
또한, 충전 IC(55)는, MCU(50)의 PB8 핀에 접속되는 SCL 핀과, MCU(50)의 PB9 핀에 접속되는 SDA 핀을 더 구비한다. 이에 의해, 충전 IC(55)와 MCU(50)의 사이에서, 예를 들면 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신을 실시하는 것이 가능하다. 이 통신을 이용하여, 충전 IC(55)는, 예를 들면, 전원(BAT)에 관한 배터리 정보를 MCU(50)에 송신한다. 여기서, 배터리 정보는, 예를 들면, 충전 IC(55)에 의한 전원(BAT)의 충전 상태(예를 들면 충전 중 혹은 충전 정지 중)나, 전원(BAT)의 잔량(SOC: State Of Charge) 등을 나타내는 정보이다. 또한, 충전 IC(55)와 MCU(50)의 사이의 통신에는, I2C 통신 이외의 통신 방식을 채용해도 된다.
또한, 도 6에 나타내듯이, 충전 IC(55)는, ISET 핀, ILIM 핀, TS 핀 등을 더 구비해도 된다. 충전 IC(55)가 ISET 핀을 구비하는 경우, 이 ISET 핀과 그라운드 라인의 사이에 접속되는 저항기의 전기 저항값에 의해, 충전 IC(55)로부터 전원(BAT)에 대하여 출력되는 전류값을 설정 가능하다. 충전 IC(55)가 ILIM 핀을 구비하는 경우, 이 ILIM 핀과 그라운드 라인의 사이에 접속되는 저항기의 전기 저항값에 의해, 충전 IC(55)로부터 LDO 레귤레이터(62)나 DC/DC 컨버터(63) 등에 대하여 출력되는 전류값의 상한을 설정 가능하다. 충전 IC(55)가 TS 핀을 구비하는 경우, 충전 IC(55)는, 이 TS 핀으로의 입력 전압에 근거하여, TS 핀에 접속된 저항기의 전기 저항값이나 온도를 검출 가능하다.
또한, 도 6에 나타내듯이, VBAT 라인(Ln2)에는, 충전 IC(55)의 BAT_SNS 핀으로의 입력 등을 안정화하기 위한 콘덴서(Cd3)가 필요에 따라서 적절히 접속된다. 또한, 파워 패스 라인(Ln4)에는, 충전 IC(55)로부터 출력된 제2 시스템 전압(Vs2)을 안정화하기 위한 콘덴서(Cd4), LDO 레귤레이터(62)의 IN 핀으로의 입력을 안정화하기 위한 콘덴서(Cd5)가 필요에 따라서 적절히 접속된다.
(LED 회로)
충전 IC(55)로부터 출력된 제2 시스템 전압(Vs2)이 공급되는 파워 패스 라인(Ln4)에는, 또한, LED_L1를 작동(예를 들면 점등)시키기 위한 제1 LED 회로(Cc1)와, LED_L2를 작동시키기 위한 제2 LED 회로(Cc2)가 접속된다.
제1 LED 회로(Cc1)는, LED_L1와, 제1 LED 회로(Cc1)의 도통 및 차단을 전환하는 스위치(Sw1)를 직렬로 접속하여 구성된다. 제1 LED 회로(Cc1)의 일단은 파워 패스 라인(Ln4)에 접속되고, 타단은 그라운드 라인에 접속된다. 또한, 제1 LED 회로(Cc1)의 스위치(Sw1)는, MCU(50)로부터의 온 지령에 따라 온이 되고, MCU(50)로부터의 오프 지령에 따라 오프가 된다. 스위치(Sw1)가 온이 되면, 제1 LED 회로(Cc1)가 도통한 상태가 되고, 충전 IC(55)로부터 출력된 제2 시스템 전압(Vs2)이 LED_L1에 공급되어, LED_L1가 점등한다.
스위치(Sw1)로서는, 예를 들면, MOSFET에 의해 구성되는 스위치를 채용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 스위치(Sw1)를 구성하는 MOSFET의 게이트 단자가 MCU(50)의 PA0 핀에 접속되어 있으며, MCU(50)가 PA0 핀으로부터의 출력을 제어함으로써, 스위치(Sw1)의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압을 변화시켜, 스위치(Sw1)를 온으로 하거나 오프로 하거나 한다. 또한, 스위치(Sw1)는, MOSFET에 한하지 않고, MCU(50)의 제어에 따라 온/오프되는 스위치이면 된다.
또한, 제2 LED 회로(Cc2)는, LED_L2와, 제2 LED 회로(Cc2)의 도통 및 차단을 전환하는 스위치(Sw2)를 직렬로 접속하여 구성된다. 제2 LED 회로(Cc2)의 일단은 파워 패스 라인(Ln4)에 접속되고, 타단은 그라운드 라인에 접속된다. 또한, 제2 LED 회로(Cc2)의 스위치(Sw2)는, MCU(50)로부터의 온 지령에 따라 온이 되고, MCU(50)로부터의 오프 지령에 따라 오프가 된다. 스위치(Sw2)가 온이 되면, 제2 LED 회로(Cc2)가 도통한 상태가 되고, 충전 IC(55)로부터 출력된 제2 시스템 전압(Vs2)이 LED_L2에 공급되어, LED_L2가 점등한다.
스위치(Sw1)와 동일하게, 스위치(Sw2)로서는, 예를 들면, MOSFET에 의해 구성되는 스위치를 채용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 스위치(Sw2)를 구성하는 MOSFET의 게이트 단자가 MCU(50)의 PB3 핀에 접속되어 있으며, MCU(50)가 PB3 핀으로부터의 출력을 제어함으로써, 스위치(Sw2)의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압을 변화시켜, 스위치(Sw2)를 온으로 하거나 오프로 하거나 한다. 또한, 스위치(Sw2)는, MOSFET에 한하지 않고, MCU(50)의 제어에 따라 온/오프되는 스위치이면 된다.
(LDO 레귤레이터)
LDO 레귤레이터(62)는, 고전위측의 전원 단자인 IN 핀과, 저전위측의 전원 단자인 GND 핀과, 후술하는 제3 시스템 전압(Vs3)이 출력되는 출력 단자인 OUT 핀과, LDO 레귤레이터(62)의 동작을 온/오프하기 위한 EN 핀을 구비한다.
LDO 레귤레이터(62)의 IN 핀은, 전술한 바와 같이, 파워 패스 라인(Ln4)을 통하여, 충전 IC(55)의 SYS_1 핀, SYS_2 핀 등에 접속된다. LDO 레귤레이터(62)의 GND 핀은, 그라운드 라인에 접속된다. LDO 레귤레이터(62)의 OUT 핀은, VSYS 라인(Ln5)을 통하여, MCU(50)의 고전위측의 전원 단자인 VDD 핀과, 흡인 센서(15)의 고전위측의 전원 단자인 VDD 핀에 접속된다. LDO 레귤레이터(62)의 EN 핀은, 파워 패스 라인(Ln4)에 접속된다.
LDO 레귤레이터(62)는, IN 핀의 전위와 GND 핀의 전위의 차분에 의해 전원 전압이 공급되고, 또한 EN 핀으로의 입력 전압이 하이 레벨일 때에 동작하고, 소정의 제3 시스템 전압(Vs3)을 생성하여 OUT 핀으로부터 출력한다. 본 실시 형태에 있어서의 LDO 레귤레이터(62)는, EN 핀으로 하이 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 점에서, 양논리 동작이다. 이를 대신하여, EN 핀에 로우 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 양논리 동작의 LDO 레귤레이터(62)를 사용해도 된다. 이 경우, EN 핀에 로우 레벨이 항상 입력되도록, EN 핀은 그라운드 라인에 접속되는 것이 바람직하다.
보다 상세하게 설명하면, 충전 IC(55)로부터 제2 시스템 전압(Vs2)이 출력된 것에 따라, LDO 레귤레이터(62)에는, 제2 시스템 전압(Vs2)이 전원 전압으로서 공급된다. 또한, 충전 IC(55)로부터 제2 시스템 전압(Vs2)이 출력되고 있을 때에는, LDO 레귤레이터(62)의 EN 핀으로의 입력 전압은 제2 시스템 전압(Vs2)(즉 하이 레벨)이 된다. 따라서, LDO 레귤레이터(62)는, 충전 IC(55)로부터 제2 시스템 전압(Vs2)이 출력되면, 제3 시스템 전압(Vs3)을 생성하고, 생성한 제3 시스템 전압(Vs3)을 MCU(50)나 흡인 센서(15) 등에 대하여 출력한다.
LDO 레귤레이터(62)가 출력하는 제3 시스템 전압(Vs3)은, MCU(50)나 흡인 센서(15) 등을 동작시키는데 적합한 전압값을 가진다. 구체적으로, 제3 시스템 전압(Vs3)은, 제2 시스템 전압(Vs2)보다도 낮은 전압이며, 예를 들면 2.5[V]로 할 수 있다.
(조작 스위치 회로)
LDO 레귤레이터(62)로부터 출력된 제3 시스템 전압(Vs3)이 공급되는 VSYS 라인(Ln5)에는, 또한, 조작 스위치(OPS)에 대한 유저의 조작을 검출하기 위한 조작 스위치 회로(Cc3)와, 전원(BAT)의 온도를 검출하기 위한 전원 온도 검출 회로(Cc4)가 접속된다.
조작 스위치 회로(Cc3)는, 저항기(R1)와, 저항기(R2)와, 저항기(R3)와, 조작 스위치(OPS)에 의해 구성된다. 저항기(R1)는, 일단이 VSYS 라인(Ln5)에 접속되고, 타단이 저항기(R2) 및 저항기(R3)의 각각의 일단에 접속된다. 또한, 저항기(R2)의 타단은 MCU(50)의 PC4 핀에 접속되고, 저항기(R3)의 타단은 조작 스위치(OPS)의 일단에 접속된다. 그리고, 조작 스위치(OPS)의 타단은 그라운드 라인에 접속된다.
조작 스위치(OPS)가 유저에 의해 조작되고 있지 않을 때에, MCU(50)의 PC4 핀에는, VSYS 라인(Ln5)에 공급되는 제3 시스템 전압(Vs3)을 저항기(R1)와 저항기(R2)에 의해 강압한 전압이 입력된다. 한편, 조작 스위치(OPS)가 유저에 의해 조작되고 있을 때에, MCU(50)의 PC4 핀에는, VSYS 라인(Ln5)에 공급되는 제3 시스템 전압(Vs3)을 저항기(R1)와 저항기(R3)에 의해 분압한 후에 저항기(R2)에 의해 강압한 전압이 입력된다. 따라서, MCU(50)는, PC4 핀으로의 입력 전압에 근거하여 조작 스위치(OPS)에 대한 유저의 조작 유무를 검출할 수 있다.
(전원 온도 검출 회로)
전원 온도 검출 회로(Cc4)는, 서미스터(TH)와, 저항기(R4)와, 전원 온도 검출 회로(Cc4)의 도통 및 차단을 전환하는 스위치(Sw3)를 직렬로 접속하여 구성된다. 전원 온도 검출 회로(Cc4)에 있어서의 스위치(Sw3)측의 일단은 VSYS 라인(Ln5)에 접속되고, 전원 온도 검출 회로(Cc4)에 있어서의 서미스터(TH)측의 타단은 그라운드 라인에 접속된다. 또한, MCU(50)의 PC1 핀은, 전원 온도 검출 회로(Cc4)에 있어서 저항기(R4)와 서미스터(TH)의 사이가 되는 접속점(CP)에 접속된다.
전원 온도 검출 회로(Cc4)의 스위치(Sw3)는, MCU(50)로부터의 온 지령에 따라 온이 되고, MCU(50)로부터의 오프 지령에 따라 오프가 된다. 스위치(Sw3)가 온이 되면, 전원 온도 검출 회로(Cc4)가 도통한 상태가 되고, VSYS 라인(Ln5)에 공급되는 제3 시스템 전압(Vs3)을 저항기(R4)의 전기 저항값과 서미스터(TH)의 전기 저항값에 의해 분압한 전압이 MCU(50)의 PC1 핀에 입력된다. 전술한 바와 같이, 서미스터(TH)는 전기 저항값과 온도에 상관성을 가지는 것이기 때문에, 스위치(Sw3)를 온으로 했을 때의 PC1 핀으로의 입력 전압은 서미스터(TH)의 온도에 의해 변화한다. 따라서, MCU(50)는, 스위치(Sw3)를 온으로 했을 때의 PC1 핀으로의 입력 전압에 근거하여 서미스터(TH)의 온도(즉 전원(BAT)의 온도)를 검출 가능하다.
또한, 스위치(Sw1) 등과 동일하게, 스위치(Sw3)로서는, 예를 들면, MOSFET에 의해 구성되는 스위치를 채용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 스위치(Sw3)를 구성하는 MOSFET의 게이트 단자가 MCU(50)의 PA8 핀에 접속되어 있으며, MCU(50)가 PA8 핀으로부터의 출력을 제어함으로써, 스위치(Sw3)의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압을 변화시켜, 스위치(Sw3)를 온으로 하거나 오프로 하거나 한다. 또한, 스위치(Sw3)는, MOSFET에 한하지 않고, MCU(50)의 제어에 따라 온/오프되는 스위치이면 된다.
(DC/DC 컨버터)
DC/DC 컨버터(63)는, 고전위측의 전원 단자인 VIN 핀과, 저전위측의 전원 단자인 GND 핀과, 전압이 입력되는 SW 핀과, 후술하는 제4 시스템 전압(Vs4)이 출력되는 출력 단자인 VOUT 핀과, DC/DC 컨버터(63)의 동작을 온/오프하기 위한 EN 핀과, DC/DC 컨버터(63)의 동작 모드를 설정하기 위한 MODE 핀을 구비한다.
DC/DC 컨버터(63)의 VIN 핀은, 전술한 바와 같이, 파워 패스 라인(Ln4)을 통하여, 충전 IC(55)의 SYS_1 핀, SYS_2 핀 등에 접속된다. DC/DC 컨버터(63)의 GND 핀은, 그라운드 라인에 접속된다. DC/DC 컨버터(63)의 SW 핀은, 리액터(Rc2)를 통하여, 파워 패스 라인(Ln4)에 접속된다. DC/DC 컨버터(63)의 VOUT 핀은, VHEAT 라인(Ln6)을 통하여, 방전 단자(41)의 양극 단자(즉 고전위측)인 양극측 방전 단자(41a)에 접속된다. DC/DC 컨버터(63)의 EN 핀은, MCU(50)의 PB2 핀에 접속된다. DC/DC 컨버터(63)의 MODE 핀은, 파워 패스 라인(Ln4)에 접속된다. 또한, 방전 단자(41)의 음극 단자(즉 저전위측)인 음극측 방전 단자(41b)는, 그라운드 라인에 접속된다.
DC/DC 컨버터(63)는, VIN 핀의 전위와 GND 핀의 전위의 차분에 의해 전원 전압이 공급되고, 또한 EN 핀으로의 입력 전압이 하이 레벨일 때에 동작하고, 입력된 전압을 승압하여 VOUT 핀으로부터 출력한다. 본 실시 형태에 있어서의 DC/DC 컨버터(63)는, EN 핀으로 하이 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 점에서, 양논리 동작이다. 이를 대신하여, EN 핀으로 로우 레벨이 입력됨으로써 이네이블되는 음논리 동작의 DC/DC 컨버터(63)를 사용해도 된다.
보다 상세하게 설명하면, 충전 IC(55)로부터 제2 시스템 전압(Vs2)이 출력된 것에 따라, DC/DC 컨버터(63)에는, 제2 시스템 전압(Vs2)이 전원 전압으로서 공급된다. 또한, MCU(50)는, 에어로졸의 생성 요구 등에 따라 히터(21)를 가열한다고 판단했을 때에, DC/DC 컨버터(63)의 EN 핀에 하이 레벨의 전압 신호를 입력한다. 이에 의해, DC/DC 컨버터(63)는, DC/DC 컨버터(63)에 입력된 전압을 승압하여 얻을 수 있는 제4 시스템 전압(Vs4)을 방전 단자(41)(즉 히터(21))에 대하여 출력한다.
DC/DC 컨버터(63)가 출력하는 제4 시스템 전압(Vs4)은, 히터(21)를 가열하는데 적합한 전압값을 가진다. 구체적으로, 제4 시스템 전압(Vs4)은, 제3 시스템 전압(Vs3)보다도 높은 전압이며, 예를 들면 4.2[V] 정도의 전압으로 할 수 있다.
또한, DC/DC 컨버터(63)는, 예를 들면 스위칭레귤레이터이며, 동작 모드로서 펄스 폭 변조 모드(이하, PWM 모드라고도 한다)와, 펄스 주파수 변조 모드(이하, PFM 모드라고도 한다)를 취할 수 있다. 본 실시 형태에서는, DC/DC 컨버터(63)의 MODE 핀을 파워 패스 라인(Ln4)에 접속함으로써, DC/DC 컨버터(63)가 동작할 수 있을 때의 MODE 핀으로의 입력 전압이 하이 레벨이 되도록 하여, DC/DC 컨버터(63)를 PWM 모드로 동작시키도록 하고 있다.
또한, 도 6에 나타내듯이, VHEAT 라인(Ln6)에는, VHEAT 라인(Ln6)의 도통 및 차단을 전환하는 스위치(Sw4)가 설치된다. 스위치(Sw4)는, MCU(50)로부터의 온 지령에 따라 온이 되고, MCU(50)로부터의 오프 지령에 따라 오프가 된다. 스위치(Sw4)가 온이 되면, VHEAT 라인(Ln6)이 도통한 상태가 되고, DC/DC 컨버터(63)로부터 출력된 제4 시스템 전압(Vs4)이 방전 단자(41)(구체적으로는 양극측 방전 단자(41a))에 공급되어, 히터(21)가 가열된다. 이에 의해, 에어로졸원이 무화 혹은 기화되어, 에어로졸을 생성하는 것이 가능하게 되어 있다.
스위치(Sw4)로서는, 예를 들면 MOSFET에 의해 구성되는 스위치를 채용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 스위치(Sw4)는, 스위칭 속도가 고속인 파워 MOSFET인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 스위치(Sw4)를 구성하는 MOSFET의 게이트 단자가 MCU(50)의 PB4 핀에 접속되어 있고, MCU(50)가 PB4 핀으로부터의 출력을 제어함으로써, 스위치(Sw4)의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압을 변화시켜, 스위치(Sw4)를 온으로 하거나 오프로 하거나 한다.
(VHEAT 라인(Ln6)에 접속되는 다른 전자 부품)
방전 단자(41)에 공급되는 전압이 불안정하게 되면, 히터(21)에 의해 생성되는 에어로졸의 양이 불규칙하게 되어 향끽미의 악화로 이어질 우려가 있다. 그래서, 도 6에 나타내듯이, VHEAT 라인(Ln6)에는, DC/DC 컨버터(63)로부터 출력된 제4 시스템 전압(Vs4)을 안정화하기 위한 콘덴서가 접속된다.
보다 상세하게 설명하면, 전원 유닛(10)에서는, DC/DC 컨버터(63)로부터 출력된 제4 시스템 전압(Vs4)을 안정화하기 위한 콘덴서로서, 콘덴서(Cd61), 콘덴서(Cd62), 및 콘덴서(Cd63)의 3개의 콘덴서를 병렬로 설치하고 있다. 이와 같이, 복수의 콘덴서에 의해 전압의 안정화(평활화)를 실시하도록 함으로써, 전압의 안정화에 따른 발열을 복수의 콘덴서로 분산할 수 있다. 따라서, 1개의 콘덴서에 의해 전압의 안정화를 실시하도록 한 경우에 비하여, 콘덴서가 고온이 되는 것을 회피하여, 콘덴서의 열화(劣化)나 고장을 억제하는 것이 가능해진다.
특히, 히터(21)에 의해 생성되는 에어로졸의 양을 확보하는 관점에서, 제4 시스템 전압(Vs4)에는 높은 전압값이 요구된다. 만일, 이러한 고전압의 안정화를 하나의 콘덴서에 의해 실시하도록 하면, 이 콘덴서가 매우 고온이 되는 것이 상정된다. 그 결과, 고온이 된 콘덴서가 현저하게 열화할 뿐만 아니라, 이 콘덴서의 주변에 배치된 다른 전자 부품에도 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제4 시스템 전압(Vs4)의 안정화는, 복수의 콘덴서에 의해 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 콘덴서(Cd61), 콘덴서(Cd62), 및 콘덴서(Cd63) 중, 콘덴서(Cd61)는, 정전 용량이 비교적 작고, 이에 따라 물리적인 사이즈도 비교적 작은 콘덴서로 되어 있다. 한편, 콘덴서(Cd62) 및 콘덴서(Cd63)는, 정전 용량이 비교적 크고, 이에 따라 물리적인 사이즈도 비교적 큰 콘덴서로 되어 있다. 구체적 일례로서, 콘덴서(Cd61)의 정전 용량은 0.1[μF]로 할 수 있고, 콘덴서(Cd62) 및 콘덴서(Cd63)의 정전 용량은 50[μF]로 할 수 있다. 이와 같이, 정전 용량이 서로 상이한 복수의 콘덴서를 사용함으로써, 제4 시스템 전압(Vs4)에 다양한 맥동 성분(리플)이 포함되어 있어도, 이들을 제거할 수 있다.
또한, 도 6에 나타내듯이, 본 실시 형태에서는, VHEAT 라인(Ln6)에 있어서, 방전 단자(41)와 스위치(Sw4)의 사이에는, 배리스터(VR4)를 설치하고 있다. 보다 상세하게, 배리스터(VR4)의 일단은 VHEAT 라인(Ln6)에 접속되고, 타단은 그라운드 라인에 접속된다. 이러한 배리스터(VR4)를 설치함으로써, 예를 들면 제1 카트리지(20)의 탈착에 의해 방전 단자(41)에 정전기의 노이즈가 발생해도, 이 노이즈를, 배리스터(VR4)를 통하여 그라운드 라인으로 빼낼 수 있다. 따라서, 방전 단자(41)에 발생한 정전기 등의 노이즈로부터, 스위치(Sw4)나 DC/DC 컨버터(63) 등의 전원 유닛(10)의 시스템을 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 도 6에 나타내듯이, VHEAT 라인(Ln6)에 있어서, 방전 단자(41)와 스위치(Sw4)의 사이에는, 스위치(Sw4)를 통하여 방전 단자(41)에 공급되는 전압을 안정화하기 위한 콘덴서(Cd7)도 접속된다. 또한, 이 콘덴서(Cd7)는, 방전 단자(41)에 발생한 정전기 등의 노이즈로부터, 스위치(Sw4)나 DC/DC 컨버터(63) 등의 전원 유닛(10)의 시스템을 보호하는 보호 부품으로서도 기능할 수 있다. 따라서, 콘덴서(Cd7)에 의해서도, 방전 단자(41)에 발생한 정전기 등의 노이즈로부터, 스위치(Sw4)나 DC/DC 컨버터(63) 등의 전원 유닛(10)의 시스템을 보호하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 제1 카트리지(20)의 탈착시 이외에도, 유저가 방전 단자(41)에 접촉했을 때나, 방전 단자(41)에 응력이 가해졌을 때에도, 방전 단자(41)에 있어서 정전기 등의 노이즈가 발생할 수 있다.
(흡인 센서)
흡인 센서(15)는, 고전위측의 전원 단자인 VDD 핀과, 저전위측의 전원 단자인 GND 핀과, 출력 단자인 OUT 핀을 구비한다.
흡인 센서(15)의 VDD 핀은, 전술한 바와 같이, VSYS 라인(Ln5)을 통하여, LDO 레귤레이터(62)의 OUT 핀에 접속된다. 흡인 센서(15)의 GND 핀은, 그라운드 라인에 접속된다. 흡인 센서(15)의 OUT 핀은, MCU(50)의 PC5 핀에 접속된다.
흡인 센서(15)는, VDD 핀의 전위와 GND 핀의 전위의 차분에 의해 전원 전압이 공급되면 동작한다. 구체적으로, 흡인 센서(15)에는, LDO 레귤레이터(62)로부터 출력된 제3 시스템 전압(Vs3)이 전원 전압으로서 공급됨으로써 동작하고, 유저의 퍼프 동작을 검출하는 센서 장치로서 기능한다. 예를 들면, 흡인 센서(15)는, 콘덴서 마이크로폰이나 압력 센서를 주체(主體)로 구성되고, 유저의 흡인에 의해 발생한 전원 유닛(10) 내의 압력(내압) 변화의 값을 검출 결과로서 나타내는 신호를, OUT 핀으로부터 MCU(50)에 대하여 출력한다. 또한, 흡인 센서(15)에는, 콘덴서 마이크로폰 혹은 압력 센서 이외의 센서 장치를 채용해도 된다.
(MCU)
MCU(50)는, 고전위측의 전원 단자인 VDD 핀과, 저전위측의 전원 단자인 VSS 핀과, 입력 단자 혹은 출력 단자로서 기능하는 복수의 핀(이하, 입출력 핀이라고도 한다)을 구비한다. MCU(50)는, VDD 핀의 전위와 VSS 핀의 전위의 차분에 의해 전원 전압이 공급됨으로써 동작한다.
MCU(50)는, 입출력 핀으로서 전술한 PA11 핀 및 PA12 핀을 구비하기 때문에, 이들 핀을 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있으며, 예를 들면 펌웨어의 갱신 데이터 등을 외부 기기로부터 취득할 수 있다. 또한, MCU(50)는, 입출력 핀으로서, 전술한 PB8 핀 및 PB9 핀을 구비하기 때문에, 이들 핀을 이용하여 충전 IC(55)와 통신할 수 있으며, 전술한 배터리 정보 등을 충전 IC(55)로부터 취득할 수 있다.
또한, MCU(50)는, 입출력 핀으로서, 전술한 PB14 핀 및 PB2 핀을 구비하기 때문에, PB14 핀으로부터의 출력에 의해 충전 IC(55)의 온/오프를, PB2 핀으로부터의 출력에 의해 DC/DC 컨버터(63)의 온/오프를, 각각 제어할 수 있다.
또한, MCU(50)는, 입출력 핀으로서, 전술한 PA0 핀, PB3 핀, PA8 핀, 및 PB4 핀을 구비하기 때문에, PA0 핀으로부터의 출력에 의해 스위치(Sw1)를, PB3 핀으로부터의 출력에 의해 스위치(Sw2)를, PA8 핀으로부터의 출력에 의해 스위치(Sw3)를, PB4 핀으로부터의 출력에 의해 스위치(Sw4)를, 각각 온/오프 할 수 있다.
그리고, MCU(50)는, 입출력 핀으로서, 전술한 PC5 핀, PC4 핀, 및 PC1 핀을 구비하기 때문에, PC5 핀으로의 입력에 근거하여 유저의 퍼프 동작을, PC4 핀으로의 입력에 근거하여 조작 스위치(OPS)에 대한 유저의 조작을, 스위치(Sw3)를 온으로 했을 때의 PC1 핀으로의 입력에 근거하여 서미스터(TH)의 온도(즉 전원(BAT)의 온도)를, 각각 검출할 수 있다.
(전원 유닛의 내부 구성)
이어서, 전원 유닛(10)의 내부 구성에 대해 도 5, 및 도 7 내지 도 12를 참조하면서 설명한다.
케이스(11)의 내부 공간에는 절연성의 새시(12)가 설치되고, 충전 단자(42)(도 3 참조), 리셉터클 탑재 기판(8), 전원(BAT)을 포함하는 배터리 팩(BP), 및 MCU 탑재 기판(7)이, 바닥부(11c)로부터 꼭대기부(11a)를 향하여 이 순서로 새시(12)에 보지된다. 케이스(11)에는, 충전 단자(42)로의 액세스를 허용하는 전술한 충전용 개구(43), 조작부(14)를 외부에 노출시키는 조작용 개구, 및 방전 단자(41)를 꼭대기부(11a)로부터 외부에 노출시키는 한 쌍의 방전용 개구가 설치되어 있다.
(MCU 탑재 기판)
MCU 탑재 기판(7)에는, 전원 유닛(10)의 회로 구성(도 6 등을 참조)에서 설명한 복수의 전자 부품이 실장되어 있다. MCU 탑재 기판(7)은, 복수의 층이 적층되어 구성된 다층 기판으로서, 대략 직사각형 형상을 가진다. MCU 탑재 기판(7)은, 긴 방향이 케이스(11)의 중심선(L)의 연신(延伸) 방향(X 방향)을 따르도록, 또한, 일방(一方)측의 소자 실장면이 조작부(14)에 대향(對向)하도록 배치된다. 또한, 이하의 설명에서는, X 방향을 긴 방향이라고 칭하는 경우가 있으며, X 방향에 있어서, 꼭대기부(11a)측을 X1 방향, 바닥부(11c)측을 X2 방향이라고 칭한다. 또한, MCU 탑재 기판(7)상에 있어서, 긴 방향(X)에 직교하는 방향을 짧은 방향(Y)으로 칭해, 짧은 방향(Y)에 있어서, 일방측(도 7의 좌방(左方)으로서, 도 8, 9의 상방이면서 도 10, 11의 하방)을 Y1 방향, 타방(他方)측(도 7의 우방(右方)으로서, 도 8, 9의 하방이면서 도 10, 11의 상방)을 Y2 방향이라고 칭한다. MCU 탑재 기판(7)의 중심선은, 전원 유닛(10)(케이스(11))의 X 방향으로 연장되는 중심선(L)과 일치한다. 또한, MCU 탑재 기판(7)의 중심선은, MCU 탑재 기판(7)을 긴 방향(X)에 직교하는 면으로 절단했을 때의 MCU 탑재 기판(7)의 폭 방향(짧은 방향) 및 두께 방향의 중심점을 긴 방향(X)으로 연속하여 연결한 선이다.
MCU 탑재 기판(7)은, 도 7에 나타내듯이, MCU 탑재 기판(7)의 대부분을 점유하는 직사각형부(81)와, 직사각형부(81)로부터 X1 방향으로 돌출된 돌출부(82)로 구성된다. 돌출부(82)는, 짧은 방향(Y)의 양단부(兩端部)가 절결(切缺)되어 있으며, 돌출부(82)의 X1 방향 단부가 케이스(11)의 꼭대기부(11a)에 대향하고, 돌출부(82)가 설치되지 않은 직사각형부(81)의 X1 방향 단부가 케이스(11)의 저상부(11b)에 대향한다.
MCU 탑재 기판(7)의 조작부(14)측의 면을 주면(7a), 반대측의 면을 부면(7b)으로 하면, MCU 탑재 기판(7)은, 주면(7a) 및 부면(7b)의 양쪽에 전자 부품이 실장되는 양면 실장 기판이다.
주면(7a)의 주면측 표면층(71a)(이하, 단지 주면(7a)이라고 칭한다)에는, 도 8에 나타내듯이, 배터리 커넥터(Cn3), MCU(50), 조작 스위치(OPS), LED_L1, LED_L2, DC/DC 컨버터(63), DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2), 스위치(Sw4), 및 양극측 방전 단자(41a) 등이 실장된다.
보다 구체적으로 설명하면, 주면(7a)의 대략 중앙에는, 조작부(14)와 대향하도록, 버튼식의 조작 스위치(OPS)가 실장된다. 이에 의해, 유저는, 케이스(11)의 조작부(14)를 통하여 조작 스위치(OPS)를 누를 수 있다. 또한, 조작 스위치(OPS)의 근방에는, 짧은 방향(Y)에 있어서 조작 스위치(OPS)를 끼우도록 한 쌍의 LED_L1, LED_L2가 실장된다. 이에 의해, 유저는, LED_L1 및 LED_L2로부터 출사(出射)된 빛을, 조작부(14)의 주위에 설치된 LED 창(13)을 통하여 시인할 수 있다.
또한, 주면(7a)에는, X2 방향의 단부에 배터리 커넥터(Cn3)가 실장되고, X1 방향의 단부인 돌출부(82)에 양극측 방전 단자(41a)가 실장된다. X2 방향의 단부는, 전원(BAT)에 가까운 위치이며, 도 7에 나타내듯이, 배터리 커넥터(Cn3)에는 전원(BAT)으로부터 연장되는 배터리 접속 케이블(Cb2)이 접속된다. X1 방향의 단부는, 제1 카트리지(20)에 가까운 위치이며, 양극측 방전 단자(41a)에는 히터(21)가 접속된다.
양극측 방전 단자(41a)는, 돌출부(82)에 있어서 중심선(L)을 사이에 두고 Y2 방향측에 실장된다. 돌출부(82)에 있어서 중심선(L)을 사이에 두고 Y1 방향측에는, 스위치(Sw4)가 실장된다. 또한, 주면(7a)에는, X 방향에 있어서, 조작 스위치(OPS)와 스위치(Sw4)의 사이에, DC/DC 컨버터(63), 및 DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)가 실장되어 있다.
부면(7b)의 부면측 표면층(71b)(이하, 단지 부면(7b)이라고 칭한다)에는, 도 10에 나타내듯이, 충전 IC(55), 충전 IC(55)의 리액터(Rc1), 보호 IC(61), MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2), 흡인 센서(15), 및 음극측 방전 단자(41b) 등이 실장된다.
보다 구체적으로 설명하면, 부면(7b)의 대략 중앙에는, MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)가 실장되고, MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)에는 충전 단자(42)를 실장한 리셉터클 탑재 기판(8)으로부터 연장되는 기판 접속 케이블(Cb1)이 접속된다.
또한, 부면(7b)에는, MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)의 X2 방향측에 충전 IC(55)가 실장되고, X 방향에 있어서 충전 IC(55)와 MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)의 사이로서, Y 방향에 있어서 Y1 방향측에는 충전 IC(55)의 리액터(Rc1)가 실장되고, Y2 방향측에는 보호 IC(61)가 실장되어 있다. 또한 부면(7b)에는, MCU 탑재 기판측 커넥터(Cn2)의 X1 방향측에 흡인 센서(15)가 실장되고, X1 방향의 단부인 돌출부(82)에 음극측 방전 단자(41b)가 실장된다. 전술한 바와 같이 X1 방향의 단부는, 제1 카트리지(20)에 가까운 위치이며, 음극측 방전 단자(41b)에는 히터(21)가 접속된다.
음극측 방전 단자(41b)는, 돌출부(82)에 있어서 중심선(L)을 사이에 두고 Y1 방향측에 배치된다. 이와 같이 MCU 탑재 기판(7)에는, 주면(7a)에 양극측 방전 단자(41a)가 실장되고, 부면(7b)에 음극측 방전 단자(41b)가 실장된다. 또한, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)의 배치에 대한 상세는 후술한다.
MCU 탑재 기판(7)은, 도 13에 나타내듯이, 베이스층(70)으로부터 주면측 표면층(71a)을 향하여, 제1 배선층(72a), 주면측 절연층(73a), 제2 배선층(74a)이 이 순으로 설치되고, 또한 베이스층(70)으로부터 부면측 표면층(71b)을 향하여, 제3 배선층(72b), 부면측 절연층(73b), 제4 배선층(74b)이 이 순으로 설치되어 있다. 또한, MCU 탑재 기판(7)은, 이에 한하지 않고, 여러 가지의 구성을 채용할 수 있다. 예를 들면, 제2 배선층(74a) 및/또는 제4 배선층(74b)이 복수 설치되어 있어도 되고, 제1 배선층(72a) 및 제3 배선층 중 어느 한쪽만이 설치되어 있어도 된다.
제2 배선층(74a) 및 제4 배선층(74b)에는, 구리박 등으로 형성되는 도전 패턴이 설치되어 있다. 여기서, 전원 라인 및 신호 라인을 구성하는 도전 패턴을 배선 패턴(77)이라고 칭하고, 그라운드 라인을 구성하는 도전 패턴을 그라운드 패턴(78)이라고 칭하면, 도 9 및 도 11에 나타내듯이, 그라운드 패턴(78)은 배선 패턴(77)을 둘러싸도록 설치되어 있다. 도 9는, MCU 탑재 기판(7)의 제2 배선층(74a)을 나타내는 도면이며, 도 11은 MCU 탑재 기판(7)의 제4 배선층(74b)을 나타내는 도면이다. 또한, 도 9 및 도 11에서는, 사선의 해칭으로 나타낸 부분이 배선 패턴(77)이며, 점의 해칭으로 나타낸 부분이 그라운드 패턴(78)이다. 도 9 및 도 11에서는, 복수의 배선 패턴 중 일부의 배선 패턴만을 나타내고 있는 점에 유의바란다.
도 13에 나타내듯이, 비아(V1)는 제2 배선층(74a)으로부터 제4 배선층(74b)까지 관통하는 도전체로 구성되고, 제1 배선층(72a), 제2 배선층(74a), 제3 배선층(72b), 제4 배선층(74b)에 형성되는 도전 패턴 중 비아(V1)와 전기적으로 접속되는 도전 패턴을 동일 전위로 한다. 예를 들면 제2 배선층(74a)의 배선 패턴(77) 및 제4 배선층(74b)의 배선 패턴(77)은 비아(V1)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다. 비아(V2)는 제2 배선층(74a)으로부터 제1 배선층(72a)까지 관통하는 도전체로 구성되고, 제1 배선층(72a), 제2 배선층(74a)에 형성되는 도전 패턴 중 비아(V2)와 전기적으로 접속되는 도전 패턴을 동일 전위로 한다. 비아(V3)는 제3 배선층(72b)으로부터 제4 배선층(74b)까지 관통하는 도전체로 구성되고, 제3 배선층(72b), 제4 배선층(74b)에 형성되는 도전 패턴 중 비아(V3)와 전기적으로 접속되는 도전 패턴을 동일 전위로 한다. 예를 들면, 제2 배선층(74a)의 그라운드 패턴(78) 및 제1 배선층(72a)의 일부의 도전 패턴은 비아(V2)를 통하여 서로 전기적으로 접속되고, 제4 배선층(74b)의 그라운드 패턴(78) 및 제3 배선층(72b)의 일부의 도전 패턴은 비아(V3)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 비아(V4)는 제1 배선층(72a)으로부터 제3 배선층(72b)까지 관통하는 도전체로 구성되고, 제1 배선층(72a), 제3 배선층(72b)에 형성되는 도전 패턴 중 비아(V4)와 전기적으로 접속되는 배선을 동일 전위로 한다. 예를 들면, 제1 배선층(72a)의 일부의 도전 패턴 및 제3 배선층(72b)의 일부의 도전 패턴은 비아(V4)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다. 이에 의해, 제1 배선층(72a)의 일부의 도전 패턴 및 제3 배선층(72b)의 일부의 도전 패턴과, 이들에 접속되는 제2 배선층(74a)의 그라운드 패턴(78) 및 제4 배선층(74b)의 그라운드 패턴(78)을, 공통의 기준 전위를 가지는 그라운드 라인으로 할 수 있다.
주면측 표면층(71a) 및 부면측 표면층(71b)은, 레지스트막으로 구성되고, 제2 배선층(74a) 및 제4 배선층(74b)을 덮어, 배선 패턴(77)끼리가 단락(短絡)하지 않도록, 또한, 배선 패턴(77)과 그라운드 패턴(78)이 단락하지 않도록 보호한다. 베이스층(70), 주면측 절연층(73a) 및 부면측 절연층(73b)은, 예를 들면 유리나 에폭시 수지를 포함하는 절연물로 구성되고, 상하의 층의 단락을 방지하면서 접착한다.
(양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자)
전술한 바와 같이, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)는, MCU 탑재 기판(7)에 직접 실장된다. 따라서, 지금까지와 같이 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)를 배선으로 MCU 탑재 기판(7)에 형성된 히터 커넥터에 접속할 필요가 없고, 전원 유닛(10)을 소형화할 수 있다.
또한, 양극측 방전 단자(41a)는, MCU 탑재 기판(7)의 주면(7a)에 실장되고, 음극측 방전 단자(41b)는, 주면(7a)의 반대면인 MCU 탑재 기판(7)의 부면(7b)에 실장된다. 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)가 주면(7a)과 부면(7b)으로 나누어 실장되므로, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)를 MCU 탑재 기판(7)의 편면(片面)에만 실장하는 경우에 비하여, MCU 탑재 기판(7)의 양면에 충분한 스페이스를 확보할 수 있다. 즉, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)의 양쪽을 MCU 탑재 기판(7)의 예를 들면 주면(7a)에 실장한 경우, 부면(7b)에는 넓은 스페이스를 확보할 수 있지만, 주면(7a)의 스페이스가 좁아져, 양면에 균형있게 전자 부품을 배치할 수 없게 되어 버린다. 본 실시 형태에 의하면, MCU 탑재 기판(7)의 양면에, 많은 전자 부품을 실장할 수 있다.
또한, 도 7에 나타내듯이, MCU 탑재 기판(7)은, 긴 방향이 케이스(11)의 중심선(L)의 연신 방향을 따르도록 케이스(11)에 수용되므로, MCU 탑재 기판(7)의 면적을 넓게 확보할 수 있다. 또한, 도 12에 나타내듯이, 중심선(L)의 연신 방향으로부터 보아, MCU 탑재 기판(7)은 케이스(11)의 중심선(L)을 통과하므로, MCU 탑재 기판(7)과 케이스(11)의 사이에 형성되는 스페이스를 MCU 탑재 기판(7)의 양면에서 넓게 확보할 수 있다.
특히, 본 실시 형태와 같이 케이스(11)가 원통형인 경우, MCU 탑재 기판(7)은 케이스(11)의 중심선(L)을 통과함으로써, MCU 탑재 기판(7)의 폭(Y 방향 길이)을 길게 확보하는 것이 가능해진다. 또한, MCU 탑재 기판(7)의 양면에 높이 방향의 여유가 생기므로, 주면(7a)에는 양극측 방전 단자(41a)보다 높이가 높은 전자 부품을 배치하는 것이 가능해지고, 부면(7b)에는 음극측 방전 단자(41b)보다 높이가 높은 전자 부품을 배치하는 것이 가능해진다. 본 실시 형태에서는, 높이가 높은 전자 부품으로서, 조작부(14), 흡인 센서(15), DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)를 들 수 있다. 조작부(14)는, 조작 스위치(OPS)와 조합하여 사용되고, 조작 스위치(OPS)에 대하여 접촉하는 근접 위치와, 조작 스위치(OPS)에 대하여 접촉하지 않는 이간 위치를 이동하기 때문에 스페이스가 필요하다. 흡인 센서(15)는, 그 내부에 유저의 흡인에 의해 진동하는 다이어프램을 가지고 있기 때문에 대형화하기 쉽다. DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)는, 히터(21)에 승압된 대전류를 공급할 수 있도록 대형화하기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 주면(7a)에, 조작 스위치(OPS)가 실장됨과 함께 조작 스위치(OPS)와 대향하도록 조작부(14)가 실장되고, DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)가 더 실장된다. 한편, 부면(7b)에는, 흡인 센서(15)가 실장된다.
이와 같이, MCU 탑재 기판(7)의 양면에 확보된 스페이스에 각각 키가 큰 전자 부품을 실장할 수 있으므로, 전원 유닛(10)을 고기능화할 수 있다. 특히, 조작부(14)와 흡인 센서(15)는 기판상의 전유 면적이 크기 때문에, 조작부(14)와 흡인 센서(15)를 상이한 면에 실장함으로써, 전원 유닛(10)의 사이즈 또는 코스트의 증대를 억제하면서, 전원 유닛(10)을 고기능화할 수 있다. DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)도 동일하게 키가 크고 기판상의 전유 면적이 크기 때문에, 흡인 센서(15)와 상이한 면에 실장된다. DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)는, 조작부(14)와도 상이한 면에 실장되는 것이 바람직하지만, 조작부(14)와 흡인 센서(15)의 어느 한쪽과 동일한 면에 실장될 필요가 있기 때문에, 스위치(Sw4)가 실장되는 주면(7a)에 실장되어 있다. 이에 의해, 양극측 방전 단자(41a)에 접속되는 고전압계의 배선 패턴(77), DC/DC 컨버터(63), 및 DC/DC 컨버터(63)의 리액터(Rc2)를 주면(7a)에 집약하여 실장할 수 있다. 따라서, MCU 탑재 기판(7)의 코스트 또는 사이즈의 증대를 초래하는 일 없이 배선 패턴(77)을 굵게 할 수 있으므로, 대전류를 양극측 방전 단자(41a)에 공급해도 열이나 노이즈가 발생하기 어려워진다.
여기서, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)는, 케이스(11)의 꼭대기부(11a)로부터 노출되는 선단(先端)부에 가는 침상(針狀)의 프로브를 가진다. 도 12에 나타내듯이, 케이스(11)의 중심선(L)의 연신 방향(X 방향)으로부터 보아, 양극측 방전 단자(41a)의 프로브의 중심(Pa)과 음극측 방전 단자(41b)의 프로브의 중심(Pb)를 잇는 가상선(P)은, 중심선(L)을 통과하도록 배치된다. 바꾸어 말하면, 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)는, 양극측 방전 단자(41a)의 중심(Pa)과 음극측 방전 단자(41b)의 Pb가 중심선(L)을 중심으로 하는 원(Q)상에 위치하도록 실장된다. 이에 의해, 양극측 방전 단자(41a)와 음극측 방전 단자(41b)의 사이에 적절한 간극을 설치할 수 있으므로, 전원 유닛(10)의 사이즈를 크게 하지 않고, 양극측 방전 단자(41a)와 음극측 방전 단자(41b)의 의도하지 않은 단락을 억제할 수 있다.
도 8 및 도 10에 나타내듯이, 주면(7a)에 실장된 양극측 방전 단자(41a)와, 부면(7b)에 실장된 음극측 방전 단자(41b)는, MCU 탑재 기판(7)의 면(7a, 7b)에 직교하는 방향으로부터 보아, 겹치지 않도록 배치된다. 주면(7a)에 실장된 양극측 방전 단자(41a)를 부면(7b)에 투영한 영역을 양극측 방전 단자 투영 영역(41az), 부면(7b)에 실장된 음극측 방전 단자(41b)를 주면(7a)에 투영한 영역을 음극측 방전 단자 투영 영역(41bz)으로 칭하면, 주면(7a)에 있어서 양극측 방전 단자(41a)와 음극측 방전 단자 투영 영역(41bz)은 겹치지 않고, 부면(7b)에 있어서 음극측 방전 단자(41b)와 양극측 방전 단자 투영 영역(41az)은 겹치지 않는다. 따라서, 전원 유닛(10)의 사이즈를 크게 하지 않고, 양극측 방전 단자(41a)와 음극측 방전 단자(41b)의 사이에 의해 적절한 간극을 설치할 수 있으므로, 양극측 방전 단자(41a)와 음극측 방전 단자(41b)의 의도하지 않는 단락을 보다 한층 억제할 수 있다.
한편, 도 8에 나타내듯이, 주면(7a)에는, 음극측 방전 단자 투영 영역(41bz)과 적어도 일부가 겹치도록 스위치(Sw4)가 실장된다. 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b)를 MCU 탑재 기판(7)의 양면으로 나누어 실장함으로써 발생한 영역에 스위치(Sw4) 등의 전자 부품을 실장함으로써, MCU 탑재 기판(7)의 면적을 보다 유효하게 활용할 수 있다. 이에 의해, MCU 탑재 기판(7)의 사이즈가 커지지 않게 되어, 전원 유닛(10)의 사이즈 또는 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 부면(7b)의 양극측 방전 단자 투영 영역(41az)에도, 전자 부품을 배치해도 된다. 음극측 방전 단자 투영 영역(41bz) 또는 양극측 방전 단자 투영 영역(41az)에 배치되는 전자 부품은, 특별히 제한되는 것은 아니며, 또한 하나에 한하지 않고 2개 이상의 전자 부품이 배치되어도 된다.
스위치(Sw4)는, 전술한 바와 같이 DC/DC 컨버터(63)의 VOUT 핀과 양극측 방전 단자(41a)를 잇는 VHEAT 라인(Ln6)상에 배치된다. 양극측 방전 단자(41a)에 연결되는 배선 패턴(77)에는, 대전류가 흐른다. 이러한 대전류가 흘러도, 배선 패턴(77)에서 발생하는 열이나 노이즈를 저감할 수 있도록, 배선 패턴(77)은 굵은 것이 바람직하다. 그러나, 이 배선 패턴(77)을 MCU 탑재 기판(7)의 양면에 걸치도록 구성해 버리면, 면끼리를 전기적으로 접속하는 비아를 다용해야 하고, MCU 탑재 기판(7)의 코스트나 사이즈의 증대를 초래할 우려가 있다. 그래서, 스위치(Sw4)를 양극측 방전 단자(41a)와 동일한 주면(7a)에 배치함으로써, 이 배선 패턴(77)을 주면(7a)측에 집중하여 설치할 수 있고, MCU 탑재 기판(7)의 코스트 또는 사이즈의 증대를 초래하는 일 없이, 대전류를 양극측 방전 단자(41a)에 공급해도 열이나 노이즈가 발생하기 어려워진다.
또한, 스위치(Sw4)를 그라운드와 음극측 방전 단자(41b)를 잇는 그라운드 라인상에 배치하고, 부면(7b)의 양극측 방전 단자 투영 영역(41az)에 실장해도 된다. 이 경우도, 양극측 방전 단자(41a)에 연결되는 배선 패턴(77)을 주면(7a)측에 집중하여 설치할 수 있으므로, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 도면을 참조하면서 각종의 실시의 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있음은 분명하고, 그들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시의 형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 된다.
예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, 전원(BAT)으로부터 공급되는 전력을 소비하여 에어로졸원으로부터 에어로졸을 생성하는 가열부를 히터(21)로 하고, 전원 유닛(10)의 방전 단자(41)로부터 히터(21)에 전력을 공급하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 에어로졸을 생성하는 가열부를, 제1 카트리지(20) 등에 내장되는 서셉터와, 이 서셉터에 전자 유도에 의해 송전하는 유도 가열용 코일에 의해 구성할 수도 있다. 서셉터 및 유도 가열용 코일에 의해 가열부를 구성한 경우에는, 전원 유닛(10)의 방전 단자(41)는, 유도 가열용 코일에 접속되고, 유도 가열용 코일에 전력을 공급한다.
본 명세서에는 적어도 이하의 사항이 기재되어 있다. 또한, 괄호 내에는, 상기한 실시 형태에 있어서 대응하는 구성 요소 등을 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
(1) 전원(전원(BAT))과,
상기 전원으로부터 공급되는 전력을 소비하여 에어로졸원(에어로졸원(22))으로부터 에어로졸을 생성하는 부하(히터(21)), 또는, 상기 부하로 전자 유도에 의해 송전하는 코일이 접속되는 양극측 방전 단자(양극측 방전 단자(41a)) 및 음극측 방전 단자(음극측 방전 단자(41b))와,
상기 양극측 방전 단자가 실장되는 제1 면(주면(7a)), 및 상기 제1 면의 이면이며 또한 상기 음극측 방전 단자가 실장되는 제2 면(부면(7b))을 포함하는 회로 기판(MCU 탑재 기판(7))을 구비하는,
에어로졸 생성 장치(에어로졸 흡인기(1))의 전원 유닛(전원 유닛(10)).
(1)에 의하면, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자가 회로 기판에 실장되므로, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자가 회로 기판에 실장되지 않는 경우에 비하여, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛을 소형화할 수 있다. 또한, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자가 회로 기판의 제1 면과 제2 면으로 나누어 실장됨으로써, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자를 회로 기판의 편면에 실장하는 경우에 비하여, 회로 기판의 양면에 충분한 스페이스를 확보할 수 있다. 이에 의해, 회로 기판에 많은 전자 부품을 실장할 수 있다.
(2) (1)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 전원 및 상기 회로 기판을 수용하고, 통 형상의 하우징(케이스(11))과,
상기 양극측 방전 단자와는 별체이며, 또한, 상기 제1 면에 실장되는 제1 전자 부품과,
상기 음극측 방전 단자와는 별체이며, 또한, 상기 제2 면에 실장되는 제2 전자 부품을 구비하고,
상기 회로 기판은, 긴 방향이 상기 하우징의 중심선(중심선(L))의 연신 방향을 따르도록 배치되고,
상기 연신 방향으로부터 보아, 상기 회로 기판은, 상기 중심선을 통과하는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(2)에 의하면, 회로 기판의 긴 방향이 하우징의 중심선의 연신 방향을 따르므로, 회로 기판의 면적을 넓게 확보할 수 있다. 또한, 연신 방향으로부터 보아, 회로 기판은 하우징의 중심선을 통과하므로, 회로 기판과 케이스의 사이에 형성되는 스페이스를 회로 기판의 양면에서 넓게 확보할 수 있다. 이에 의해, 회로 기판에 의해 많은 전자 부품을 실장할 수 있다.
(3) (2)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 양극측 방전 단자의 중심(중심(Pa))과 상기 음극측 방전 단자의 중심(중심(Pb))을 잇는 가상선(가상선(P))은, 상기 중심선을 통과하는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(3)에 의하면, 양극측 방전 단자와 음극측 방전 단자의 사이에 적절한 간극을 설치할 수 있으므로, 전원 유닛의 사이즈를 크게 하지 않고, 양극측 방전 단자와 음극측 방전 단자의 의도하지 않는 단락을 억제할 수 있다.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 제1 면에 직교하는 방향으로부터 보아, 상기 양극측 방전 단자 및 상기 음극측 방전 단자는, 겹치지 않도록 상기 회로 기판에 배치되는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(4)에 의하면, 전원 유닛의 사이즈를 크게 하지 않고, 양극측 방전 단자와 음극측 방전 단자의 사이에 적절한 간극을 설치할 수 있으므로, 양극측 방전 단자와 음극측 방전 단자의 의도하지 않는 단락을 보다 한층 억제할 수 있다.
(5) (4)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 회로 기판에는, 전자 부품(스위치(Sw4))이 실장되고,
상기 전자 부품은, 상기 회로 기판 중, 상기 제1 면에 직교하는 방향으로부터 보아, 상기 양극측 방전 단자가 투영된 상기 제2 면의 양극측 방전 단자 투영 영역, 또는, 상기 음극측 방전 단자가 투영된 상기 제1 면의 음극측 방전 단자 투영 영역에 실장되는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(5)에 의하면, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자를 회로 기판의 제1 면과 제2 면으로 나누어 실장함으로써 발생한 영역에 전자 부품을 실장함으로써, 회로 기판의 면적을 보다 유효하게 활용할 수 있다. 이에 의해, 회로 기판의 사이즈가 커지지 않게 되고, 에어로졸 생성 장치의 사이즈 또는 코스트를 저감할 수 있다.
(6) (5)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 전자 부품은, 상기 전원과 상기 양극측 방전 단자의 전력 전달 경로상에 배치되는 스위치(스위치(Sw4))이며, 또한, 상기 제1 면의 상기 음극측 방전 단자 투영 영역에 실장되는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(6)에 의하면, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자를 회로 기판의 제1 면과 제2 면으로 나누어 실장함으로써 발생한 제1 면의 음극측 방전 단자 투영 영역에 스위치를 실장함으로써, 회로 기판의 면적을 보다 유효하게 활용할 수 있다. 이에 의해, 회로 기판의 사이즈가 커지지 않게 되고, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛의 사이즈 또는 코스트를 저감할 수 있다.
(7) (6)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
입력 단자(VIN 핀)가 상기 전원에 접속되고, 출력 단자(VOUT 핀)가 상기 양극측 방전 단자에 접속되고, 상기 제1 면에 실장되는 전압 변환기(DC/DC 컨버터(63))를 더 구비하고,
상기 스위치는, 상기 전압 변환기의 상기 출력 단자와 상기 양극측 방전 단자의 전력 전달 경로상에 배치되는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
양극측 방전 단자에 연결되는 도전 패턴에는, 대전류가 흐른다. 이러한 대전류가 흘러도, 도전 패턴에서 발생하는 열이나 노이즈를 저감할 수 있도록, 도전 패턴은 굵은 것이 바람직하다. 그러나, 이 도전 패턴을 회로 기판의 양면에 걸치도록 구성해 버리면, 면끼리를 전기적으로 접속하는 비아를 다용해야 하고, 회로 기판의 코스트나 사이즈의 증대를 초래할 우려가 있다. (7)에 의하면, 이 도전 패턴을 제1 면에 집중하여 설치할 수 있기 때문에, 회로 기판의 코스트 또는 사이즈의 증대를 초래하는 일 없이, 대전류를 양극측 방전 단자에 공급해도 열이나 노이즈가 발생하기 어려워진다.
(8) (5)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
그라운드를 구비하고,
상기 전자 부품은, 상기 그라운드와 상기 음극측 방전 단자의 사이에 접속되는 스위치이고, 또한, 상기 제2 면의 상기 양극측 방전 단자 투영 영역에 실장되는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(8)에 의하면, 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자를 회로 기판의 제1 면과 제2 면으로 나누어 실장함으로써 발생한 제2 면의 양극측 방전 단자 투영 영역에 스위치를 실장함으로써, 회로 기판의 면적을 보다 유효하게 활용할 수 있다. 이에 의해, 회로 기판의 사이즈가 커지지 않게 되고, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛의 사이즈 또는 코스트를 저감할 수 있다.
(9) (1)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 양극측 방전 단자보다 높고, 또한, 상기 제1 면에 실장되는 제1 전자 부품(조작부(14), 흡인 센서(15))과,
상기 음극측 방전 단자보다 높고, 또한, 상기 제2 면에 실장되는 제2 전자 부품(조작부(14), 흡인 센서(15))을 구비하는,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(9)에 의하면, 회로 기판의 양면에 확보된 스페이스에 각각 키가 큰 전자 부품을 실장할 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛을 고기능화할 수 있다.
(10) (9)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
유저의 흡인을 검지 가능한 흡인 센서(흡인 센서(15))와,
유저가 조작 가능한 버튼(조작부(14))을 더 구비하고,
상기 제1 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 버튼의 일방이고,
상기 제2 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 버튼의 타방인,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(10)에 의하면, 회로 기판의 양면에 확보된 스페이스에, 키가 크고 또한 기판상의 점유 면적이 큰 흡인 센서 및 버튼을 회로 기판의 상이한 면에 실장할 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛의 사이즈 또는 코스트의 증대를 억제하면서, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛을 고기능화할 수 있다.
(11) (9)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
유저의 흡인을 검지 가능한 흡인 센서(흡인 센서(15))와,
입력 단자(VIN 핀)가 상기 전원에 접속되고, 출력 단자(VOUT 핀)가 상기 양극측 방전 단자에 접속되는 전압 변환기(DC/DC 컨버터(63))와,
상기 전압 변환기에 접속되는 리액터(리액터(Rc2))를 구비하고,
상기 제1 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 리액터의 일방이고,
상기 제2 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 리액터의 타방인,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(11)에 의하면, 회로 기판의 양면에 확보된 스페이스에, 키가 크고 또한 기판상의 점유 면적이 큰 흡인 센서와 리액터를 회로 기판의 상이한 면에 실장할 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛의 사이즈 또는 코스트의 증대를 억제하면서, 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛을 고기능화할 수 있다.
(12) (11)에 기재된 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛으로서,
상기 전압 변환기는, 상기 제1 면에 실장되고,
상기 제1 전자 부품은, 상기 리액터이고,
상기 제2 전자 부품은, 상기 흡인 센서인,
에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
(12)에 의하면, 양극측 방전 단자에 접속되는 도전 패턴, 전압 변환 장치, 및 전압 변환 장치의 리액터를 제1 면에 집약하여 실장할 수 있다. 이에 의해, 회로 기판의 코스트 또는 사이즈의 증대를 초래하는 일 없이, 양극측 방전 단자에 접속되는 도전 패턴을 굵게 할 수 있으므로, 대전류를 양극측 방전 단자에 공급해도 열이나 노이즈가 발생하기 어려워진다.
1 에어로졸 흡인기(에어로졸 생성 장치)
7 MCU 탑재 기판(회로 기판)
7a 주면(제1 면)
7b 부면(제2 면)
10 전원 유닛
11 케이스(하우징)
14 조작부(제1 전자 부품, 제2 전자 부품, 버튼)
15 흡인 센서(제1 전자 부품, 제2 전자 부품)
21 히터(부하)
22 에어로졸원
41a 양극측 방전 단자
41b 음극측 방전 단자
BAT 전원
63 DC/DC 컨버터(전압 변환기)
P 가상선
Pa 중심(양극측 방전 단자의 중심)
Pb 중심(음극측 방전 단자의 중심)
VIN 핀 입력 단자
VOUT 핀 출력 단자
Sw4 스위치(전자 부품)
L 중심선

Claims (12)

  1. 전원과,
    상기 전원으로부터 공급되는 전력을 소비하여 에어로졸원으로부터 에어로졸을 생성하는 부하(負荷), 또는, 상기 부하로 전자 유도에 의해 송전하는 코일이 접속되는 양극측 방전 단자 및 음극측 방전 단자와,
    상기 양극측 방전 단자가 실장(室裝)되는 제1 면, 및 상기 제1 면의 이면(裏面)이며 또한 상기 음극측 방전 단자가 실장되는 제2 면을 포함하는 회로 기판을 구비하는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 및 상기 회로 기판을 수용하고, 통(筒) 형상의 하우징과,
    상기 양극측 방전 단자와는 별체(別體)이며, 또한, 상기 제1 면에 실장되는 제1 전자 부품과,
    상기 음극측 방전 단자와는 별체이며, 또한, 상기 제2 면에 실장되는 제2 전자 부품을 구비하고,
    상기 회로 기판은, 긴 방향이 상기 하우징의 중심선의 연신(延伸) 방향을 따르도록 배치되고,
    상기 연신 방향으로부터 보아, 상기 회로 기판은, 상기 중심선을 통과하는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 양극측 방전 단자의 중심과 상기 음극측 방전 단자의 중심을 잇는 가상선은, 상기 중심선을 통과하는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 면에 직교하는 방향으로부터 보아, 상기 양극측 방전 단자 및 상기 음극측 방전 단자는, 겹치지 않도록 상기 회로 기판에 배치되는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회로 기판에는, 전자 부품이 실장되고,
    상기 전자 부품은, 상기 회로 기판 중, 상기 제1 면에 직교하는 방향으로부터 보아, 상기 양극측 방전 단자가 투영된 상기 제2 면의 양극측 방전 단자 투영 영역, 또는, 상기 음극측 방전 단자가 투영된 상기 제1 면의 음극측 방전 단자 투영 영역에 실장되는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전자 부품은, 상기 전원과 상기 양극측 방전 단자의 전력 전달 경로상에 배치되는 스위치이며, 또한, 상기 제1 면의 상기 음극측 방전 단자 투영 영역에 실장되는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    입력 단자가 상기 전원에 접속되고, 출력 단자가 상기 양극측 방전 단자에 접속되고, 상기 제1 면에 실장되는 전압 변환기를 더 구비하고,
    상기 스위치는, 상기 전압 변환기의 상기 출력 단자와 상기 양극측 방전 단자의 전력 전달 경로상에 배치되는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  8. 청구항 5에 있어서,
    그라운드를 구비하고,
    상기 전자 부품은, 상기 그라운드와 상기 음극측 방전 단자의 사이에 접속되는 스위치이고, 또한, 상기 제2 면의 상기 양극측 방전 단자 투영 영역에 실장되는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극측 방전 단자보다 높고, 또한, 상기 제1 면에 실장되는 제1 전자 부품과,
    상기 음극측 방전 단자보다 높고, 또한, 상기 제2 면에 실장되는 제2 전자 부품을 구비하는,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  10. 청구항 9에 있어서,
    유저의 흡인을 검지 가능한 흡인 센서와,
    유저가 조작 가능한 버튼을 더 구비하고,
    상기 제1 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 버튼의 일방(一方)이고,
    상기 제2 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 버튼의 타방(他方)인,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  11. 청구항 9에 있어서,
    유저의 흡인을 검지 가능한 흡인 센서와,
    입력 단자가 상기 전원에 접속되고, 출력 단자가 상기 양극측 방전 단자에 접속되는 전압 변환기와,
    상기 전압 변환기에 접속되는 리액터를 구비하고,
    상기 제1 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 리액터의 일방이고,
    상기 제2 전자 부품은, 상기 흡인 센서와 상기 리액터의 타방인,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전압 변환기는, 상기 제1 면에 실장되고,
    상기 제1 전자 부품은, 상기 리액터이고,
    상기 제2 전자 부품은, 상기 흡인 센서인,
    에어로졸 생성 장치의 전원 유닛.
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