RU2020141830A

RU2020141830A - Система питания испарителя

Info

Publication number: RU2020141830A
Application number: RU2020141830A
Authority: RU
Inventors: Николас Дж. ХАТТОН; Вал ВАЛЕНТАЙН
Original assignee: Джуул Лэбз, Инк.
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2022-06-21

Claims

1. Система, содержащая:

преобразователь, выполненный с возможностью электрически соединяться с источником питания и с нагревательным элементом испарительного распылителя, причем преобразователь дополнительно выполнен с возможностью получать первое напряжение от источника питания и подавать второе напряжение на нагревательный элемент, при этом преобразователь является преобразователем постоянного тока в постоянный ток; и

блок наблюдения за мощностью, выполненный с возможностью электрически соединяться с нагревательным элементом, измерять ток через нагревательный элемент, измерять напряжение на нагревательном элементе, вычислять мощность и/или сопротивление и выводить управляющий сигнал в преобразователь,

при этом преобразователь выполнен с возможностью управляться управляющим сигналом для изменения второго напряжения для поддержания целевой мощности или целевой температуры на нагревательном элементе.

2. Система по п.1, в которой преобразователь включает в себя повышающий и/или понижающий преобразователь, при этом преобразователь включает в себя устройство сохранения энергии.

3. Система по п.2, в которой устройство сохранения энергии включает в себя конденсаторы в топологии переключаемых конденсаторов или топологии накачки заряда.

4. Система по п.2, в которой устройство сохранения энергии включает в себя индуктор.

5. Система по п.1, в которой блок наблюдения за мощностью включает в себя аналоговые схемы, формирующие управление в замкнутом контуре.

6. Система по п.1, в которой блок наблюдения за мощностью включает в себя:

схемы аналогового входного каскада, выполненные с возможностью измерять ток через нагревательный элемент и напряжение на нагревательном элементе; и

цифровой преобразователь, включающий в себя схемы, выполненные с возможностью предоставлять управляющий сигнал на основе измеренного тока через нагревательный элемент и измеренного напряжения на нагревательном элементе.

7. Система по п.6, в которой цифровой преобразователь выполнен с возможностью предоставлять управляющий сигнал в качестве сигнала, подвергнутого широтно-импульсной модуляции, сигнала, преобразованного из цифровой формы в аналоговую форму, или сигнала, отформатированного для межсоединения интегральных схем.

8. Система по любому из пп.1-7, в которой блок наблюдения за мощностью включает в себя 4-проводное соединение для измерения напряжения на нагревательном элементе.

9. Система по любому из пп.1-7, в которой блок наблюдения за мощностью включает в себя 3-проводное соединение для измерения напряжения на нагревательном элементе.

10. Система по любому из пп.1-9, в которой блок наблюдения за мощностью измеряет ток и напряжение непрерывно без прерывания питания нагревательного элемента.

11. Система по любому из пп.1-7, дополнительно содержащая:

микроконтроллер; и

коммутатор между преобразователем и нагревательным элементом, при этом коммутатор электрически соединен с микроконтроллером, микроконтроллер выполнен с возможностью подавать подвергнутый широтно-импульсной модуляции сигнал на затвор коммутатора.

12. Система по п.11, в которой преобразователь выполнен с возможностью функционировать при первом уровне мощности, и микроконтроллер выполнен с возможностью определять, на основе измеренного тока через нагревательный элемент и измеренного напряжения на нагревательном элементе, второй уровень мощности и модифицировать сигнал, подвергнутый широтно-импульсной модуляции, для управления коммутатором, с тем чтобы модифицировать второе напряжение.

13. Система по любому из пп.1-12, в которой преобразователь выполнен с возможностью предоставлять непрерывное питание в нагревательный элемент в течение цикла нагрева.

14. Система по любому из пп.1-13, в которой блок наблюдения за мощностью выполнен с возможностью определять, на основе изменений измеренного тока, изменение контактного сопротивления контакта между преобразователем и нагревательным элементом.

15. Система по любому из пп.1-14, дополнительно содержащая источник тока, выполненный с возможностью соединяться с нагревательным элементом, при этом источник тока включает в себя резистор источника тока и коммутатор источника тока.

16. Система по любому из пп.1-15, дополнительно содержащая порт универсальной последовательной шины, включающий в себя шину электропитания универсальной последовательной шины, при этом преобразователь выполнен с возможностью выдавать третье напряжение в шину электропитания универсальной последовательной шины.

17. Система по любому из пп.1-16, дополнительно содержащая схему регулятора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), выполненную с возможностью соединяться с источником питания и с нагревательным элементом испарительного распылителя, при этом схема регулятора с широтно-импульсной модуляцией дополнительно выполнена с возможностью выборочно предоставлять ШИМ-питание в нагревательный элемент.

18. Система по любому из пп.1-17, в которой источник питания является батареей питания.

19. Интегральный преобразователь, содержащий:

преобразователь, выполненный с возможностью электрически соединяться с источником питания и с нагревательным элементом испарительного распылителя, при этом преобразователь дополнительно выполнен с возможностью получать первое напряжение от источника питания и подавать второе напряжение на нагревательный элемент, причем преобразователь является преобразователем постоянного тока в постоянный ток,

блок наблюдения за мощностью, выполненный с возможностью электрически соединяться с нагревательным элементом, измерять ток через нагревательный элемент, измерять напряжение на нагревательном элементе, вычислять мощность и/или сопротивление и выдавать управляющий сигнал в преобразователь, и

зарядное устройство, выполненное с возможностью электрически соединяться с источником питания, чтобы заряжать источник питания,

20. Интегральный преобразователь по п.19, в котором преобразователь и зарядное устройство включают в себя общий индуктор, с тем чтобы питать нагревательный элемент и заряжать источник питания.

21. Способ, содержащий этапы, на которых:

измеряют ток через нагревательный элемент испарительного распылителя, при этом ток подается посредством преобразователя, выполненного с возможностью электрически соединяться с источником питания и с нагревательным элементом, причем преобразователь дополнительно выполнен с возможностью получать первое напряжение от источника питания и подавать второе напряжение на нагревательный элемент, при этом преобразователь является преобразователем постоянного тока в постоянный ток;

измеряют напряжение на нагревательном элементе;

вычисляют мощность и/или сопротивление; и

изменяют второе напряжение, чтобы поддерживать целевую мощность или целевую температуру на нагревательном элементе.

22. Способ по п.21, в котором преобразователь включает в себя повышающий и/или понижающий преобразователь, причем преобразователь включает в себя устройство сохранения энергии.

23. Способ по п.22, в котором устройство сохранения энергии включает в себя конденсаторы в топологии переключаемых конденсаторов или топологии накачки заряда.

24. Способ по п.22, в котором устройство сохранения энергии включает в себя индуктор.

25. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, на котором подают управляющий сигнал в преобразователь в качестве сигнала, подвергнутого широтно-импульсной модуляции, сигнала, преобразованного из цифровой формы в аналоговую форму, или сигнала, отформатированного для межсоединения интегральных схем.

26. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, на котором подают подвергнутый широтно-импульсной модуляции сигнал на затвор коммутатора, подсоединенного между микроконтроллером, преобразователем и нагревательным элементом.

27. Способ по п.26, в котором преобразователь выполнен с возможностью функционировать при первом уровне мощности, и микроконтроллер выполнен с возможностью определять, на основе измеренного тока через нагревательный элемент и измеренного напряжения на нагревательном элементе, второй уровень мощности и модифицировать сигнал, подвергнутый широтно-импульсной модуляции, для управления коммутатором, чтобы модифицировать второе напряжение.

28. Способ по п.21, в котором преобразователь выполнен с возможностью предоставлять непрерывное питание в нагревательный элемент в течение цикла нагрева.

29. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, на котором определяют, на основе изменений измеренного тока, изменение контактного сопротивления контакта между преобразователем и нагревательным элементом.

30. Способ по любому из пп.21-29, в котором при измерении напряжения на нагревательном элементе напряжение на нагревательном элементе измеряют с помощью 4-проводного соединения.

31. Способ по любому из пп.21-29, в котором при измерении напряжения на нагревательном элементе напряжение на нагревательном элементе измеряют с помощью 3-проводного соединения.

32. Способ по любому из пп.21-31, в котором при измерении тока через нагревательный элемент непрерывно измеряют ток через нагревательный элемент без прерывания питания нагревательного элемента.

33. Способ по любому из пп.21-32, в котором при измерении напряжения на нагревательном элементе непрерывно измеряют напряжение на нагревательном элементе без прерывания питания нагревательного элемента.

34. Способ по любому из пп.21-33, в котором источник питания является батареей питания.

35. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

измеряют выходное напряжение источника питания; и

выбирают рабочую схему для питания нагревательного элемента, при этом рабочая схема является схемой ШИМ-регулирования, когда выходное напряжение источника питания больше или равно 4,0 В, и при этом рабочая схема является схемой управления DC-DC-преобразователем, включающей в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда выходное напряжение источника питания меньше 4,0 В.

36. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают рабочую схему для питания нагревательного элемента, при этом рабочая схема является схемой ШИМ-регулирования, когда выходное напряжение источника питания больше или равно 3,8 В, и при этом рабочая схема является схемой управления DC-DC-преобразователем, включающей в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда выходное напряжение источника питания меньше 3,8 В.

37. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают рабочую схему для питания нагревательного элемента, при этом рабочая схема является схемой ШИМ-регулирования, когда выходное напряжение источника питания больше или равно 3,6 В, и при этом рабочая схема является схемой управления DC-DC-преобразователем, включающей в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда выходное напряжение источника питания меньше 3,6 В.

38. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают рабочую схему для питания нагревательного элемента, при этом рабочая схема является схемой ШИМ-регулирования, когда выходное напряжение источника питания больше или равно 3,4 В, и при этом рабочая схема является схемой управления DC-DC-преобразователем, включающей в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда выходное напряжение источника питания меньше 3,4 В.

39. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

измеряют коэффициент заполнения схемы ШИМ-регулирования; и

выбирают схему управления DC-DC преобразователем, включающую в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда коэффициент заполнения больше 85%.

40. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают схему управления DC-DC преобразователем, включающую в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда коэффициент заполнения больше 90%.

41. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают схему управления DC-DC преобразователем, включающую в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда коэффициент заполнения больше 95%.

42. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают схему управления DC-DC преобразователем, включающую в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда коэффициент заполнения больше 98%.

43. Способ по любому из пп.21-34, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выбирают схему управления DC-DC преобразователем, включающую в себя преобразователь постоянного тока в постоянный ток, когда коэффициент заполнения приблизительно равен 100%.