TW202017275A - 蒸發器裝置之加熱器控制 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種系統，其包括一電流源電路、一系統電力輸入及負載開關電路，該負載開關電路將該電流源電路及該系統電力輸入耦接至一輸出，該輸出經組態以耦接至一蒸發器加熱元件。該電流源電路、該系統電力輸入及該負載開關電路形成一積體電路之部分。亦描述相關設備、系統、技術及物品。

Description

蒸發器裝置之加熱器控制
本文所描述之主題係關於蒸發器裝置，諸如(例如)用於自一或多個可蒸發材料產生可吸入氣溶膠之攜帶型個人蒸發器裝置。
蒸發器裝置，其亦可稱為電子蒸發器裝置或e蒸發器裝置，可用於藉由蒸發裝置之使用者吸入氣溶膠來遞送含有一或多種活性成分之氣溶膠(有時亦稱為「蒸氣」)。電子菸鹼遞送系統(ENDS)為一類別之蒸發器裝置，其典型由電池供電且可用於模擬吸菸之體驗，但不燃燒菸草或其他物質。在蒸發器裝置之使用中，使用者吸入通常稱為蒸氣之氣溶膠，其可由加熱元件來產生，該加熱元件蒸發(通常係指導致液體或固體至少部分地轉變為氣相)可蒸發材料，該可蒸發材料可為液體、溶液、固體、蠟或任何其他可與特定蒸發器裝置之使用兼容的形式。
為接收由蒸發器裝置產生之可吸入氣溶膠，在某些實例中，使用者可藉由抽吸、藉由按壓按鈕或藉由一些其他方法來激活蒸發器裝置。如通常使用的(且亦本文中所使用的)術語，抽吸係指由使用者以使得一定體積之空氣經吸入至蒸發器裝置的方式吸入，使得合併蒸發之可蒸發材料與空氣來產生可吸入氣溶膠。蒸發器裝置自可蒸發材料產生可吸入氣溶膠之典型方法涉及在蒸發室(有時亦稱為加熱器室)中加熱該可蒸發材料，以使得該可蒸發材料轉化成氣(蒸氣)相。蒸發室通常係指蒸發器裝置中之區域或體積，在該區域或體積內，(例如導電的、對流的及/或輻射的)熱源使得可蒸發材料之加熱產生空氣之混合物，且可蒸發材料在氣相與冷凝相(例如液體及/或固體)之間處於某種均衡。
氣相可蒸發材料之某些組分在蒸發之後由於冷卻及/或壓力改變而可冷凝，從而形成氣溶膠，該氣溶膠包括懸浮於經由抽吸而吸入至蒸發器裝置之至少一些空氣中之冷凝相(例如液體及/或固體)的顆粒。若可蒸發材料包括半揮發性化合物(例如，諸如菸鹼之化合物，其在吸入溫度及壓力下具有相對低的蒸氣壓)，則可吸入氣溶膠可包括處於氣相與冷凝相之間的某種局部均衡的半揮發性化合物。
在一態樣中，一種系統包括一電流源電路、一系統電力輸入及負載開關電路，該負載開關電路將該電流源電路及該系統電力輸入耦接至一輸出，該輸出經組態以耦接至一蒸發器加熱元件。該電流源電路、該系統電力輸入及該負載開關電路形成一積體電路之部分。
以下特徵中之一或多者可包含於任何可實行的組合中。舉例而言，該系統可包括保護電路，該保護電路經組態以比較一蒸發器裝置之一操作參數與一預定條件，且回應於判定該操作參數滿足該條件而輸出一警報信號。該保護電路可形成該積體電路之部分。該操作參數可包括電壓、電流、溫度、電流限制及電短路。該預定條件可包括一預定臨限值，該系統進一步包括儲存該預定臨限值之至少一個暫存器。該保護電路可包括一比較器電路，該比較器電路經組態以比較該蒸發器裝置之該操作參數與該預定臨限值，該比較器電路經組態以輸出指示比較之一信號。該保護電路可經組態以偵測加熱器逾時、該蒸發器裝置內之子系統之溫度、過電壓(OVP)保護、過電流保護(OCP)、欠壓鎖定(UVLO)、電短路、超限電流、多級節流、電壓過低及/或一加熱器停止禁止信號。該保護電路可包括一監視計時器(watchdog timer)電路及/或一冗餘時脈脈衝源。
該系統可包括控制邏輯，其耦接至該保護電路且經組態以接收該警報信號，且回應於接收該警報信號而引起該蒸發器裝置之操作之修改，該蒸發器裝置之操作之修改包括將該蒸發器裝置內之至少一個電路與一電力供應器斷開連接，修改該至少一個電路之一時脈速度，且/或修改該至少一個電路之一電力軌電壓。
該系統可包括：一電流監測器，其耦接至第一輸出且經組態以耦接至該蒸發器加熱元件，該電流監測器經組態以感測該第一輸出處之一電流；一電壓監測器，其耦接至一第二輸出，該第二輸出經組態以耦接至該蒸發器加熱元件，該電壓監測器經組態以感測該蒸發器加熱元件上之一電壓；及控制邏輯，其耦接至該電流監測器及該電壓監測器，該控制邏輯經組態以接收表徵該第一輸出處之感測電流、該蒸發器加熱元件上之感測電壓之資料，且調整該負載開關電路之操作以調整該蒸發器加熱元件之一溫度，該調整係基於所接收之資料。
該系統可包括一整合式升壓轉換器，該整合式升壓轉換器經組態以將較高電壓提供至該負載開關電路。該系統可包括：電力管理單元電路，其包括至少一個低壓差調節器、一直流整流器及一開關降壓降壓轉換器；一類比轉數位轉換器；一發光二極體驅動器；以及輸入-輸出電路。
該系統可包括：一蒸發器裝置主體，其包括一蒸發室及一承嘴件；一電源，其耦接至該電力管理單元電路；一控制器，其耦接至該電力管理單元電路；一天線；記憶體；一環境壓力感測器；以及一加速度計。
該系統可包括電路，該電路經組態以基於一汲取量變曲線及/或一蒸氣量變曲線改變該輸出處之一信號之一工作循環，該汲取量變曲線表徵工作循環及汲取強度，該蒸氣量變曲線表徵工作循環及蒸氣產量。該系統可包括一多工器，該多工器包括至少一個開關，該多工器經組態以在該負載開關電路與一電壓監測器之間切換一輸入。該系統可包括一多工器，該多工器包括連接至該負載開關電路之一第一輸入、連接至一電壓監測器之一第二輸入、連接至該電壓監測器之一第三輸入、連接至一參考節點之一第四輸入，及四個輸出，該四個輸出中之至少一者連接至該輸出。
描述與此方法一致之系統及方法，以及包含有形地體現機器可讀媒體之物品，該機器可讀媒體可經操作以使得一或多個機器(例如電腦、微控制器或類似者，其可包括通用及/或特殊用途處理器或電路等)產生本文所描述之操作。類似地，亦描述電腦系統，該等電腦系統可包括處理器及耦接至該處理器之記憶體。記憶體可包括一或多個程式，該等程式使得處理器執行本文所描述之操作中之一或多者。
本文所描述之主題之一或多個變體之細節闡述於隨附圖式及以下描述中。本文所描述之主題之其他特徵及優點將自以下描述及圖式且自申請專利範圍而顯而易見。
相關申請
本申請案根據35 U.S.C. §119主張2018年6月25日申請之美國臨時專利申請案第62/689,774號的優先權，其全部內容以引用之方式明確地併入本文中。
當前主題之一些態樣係關於蒸發器裝置之整合電力管理及加熱器控制電路。當前主題可提供實現改良的蒸發器操作之電路，該改良的蒸發器操作包括改良的加熱器性能及故障安全特徵，從而改良蒸發器裝置。當前主題之一些實施方式可包括整合電力管理單元，該電力管理單元包括實施為(例如，在諸如特殊應用積體電路(ASIC)的晶片上的)積體電路的加熱器控制電路。藉由將當前主題之一些態樣實施為特殊應用積體電路，當前主題之一些態樣可改良電力供應器管理、降低電力要求、提供可撓性加熱器控制、減少離散組件之數目從而減少性能變化，及類似者。其他優勢為可能的。
與當前主題之實施方式一致之蒸發器裝置之實例包括電子蒸發器、ENDS及類似者。如上所指出，此類蒸發器通常為手持裝置，該等手持裝置加熱(由對流、導電、輻射或其某一組合)可蒸發材料以提供可吸入劑量之材料。在一些實例中，與蒸發器一起使用之可蒸發材料可設置於濾芯內(該濾芯可指蒸發器之一部分，該部分在儲集器或其他容器中含有可蒸發材料且當為空的或可拋棄式的以支持含有相同或不同類型之額外可蒸發材料之新濾芯時可為可再填充的)。在一些實施方式中，蒸發器裝置可為以下中之任一者：基於濾芯之蒸發器裝置、無濾芯之蒸發器裝置，或能夠與濾芯一起使用或不與濾芯一起使用之多用途蒸發器裝置。舉例而言，多用途蒸發器裝置可包括加熱室(例如烘箱)，該加熱室經組態以直接在加熱室中接收可蒸發材料，且亦接收具有用於保存該可蒸發材料之儲集器或類似者的濾芯。在各種實施方式中，蒸發器可經組態以用於液體可蒸發材料(例如活性及/或非活性成分懸浮或保持於溶液中之載體溶液，或可蒸發材料自身之液態形式)或固體可蒸發材料。固體可蒸發材料可包括植物基或非植物基材料，該植物基或非植物基材料將固體可蒸發材料之一些部分作為可蒸發材料排出(例如，使得材料之一些部分在可蒸發材料經排出以用於由使用者吸入之後作為廢料保留)，或視情況可為該可蒸發材料自身之固態形式，以使得所有固體材料最終可經蒸發以用於吸入。液體可蒸發材料可同樣能夠完全蒸發或可包括在已消耗所有適用於吸入之材料之後剩餘的液體材料之一些部分。
如本文中與當前主題一致所使用之術語蒸發器裝置通常係指便於個人使用之攜帶型獨立裝置。典型地，儘管可與外部控制器(例如智慧型電話、智慧型手錶、其他可穿戴式電子裝置等)無線地通信的數目個裝置最近已變得可用，但此類裝置由蒸發器上之一或多個開關、按鈕、觸敏式裝置或其他使用者輸入功能或類似者(通常可稱為控制)來控制。在此上下文中，控制通常係指影響多種操作參數中之一或多者之能力，該等多種操作參數可包括(不限於)以下中之任一者：使得加熱器開啟及/或關閉；調整最低及/或最高溫度，在操作期間將加熱器加熱至該最低及/或最高溫度；各種遊戲或其他交互特徵，使用者可在裝置上存取該等各種遊戲或該等其他交互特徵；及/或其他操作。
圖3為根據當前主題之一些態樣之可包括整合電力及/或加熱器控制之實例蒸發器裝置300的系統方塊圖。實例蒸發器裝置300包括控制器305，該控制器具有無線(例如藍芽)支持系統單晶片(SOC)，其耦接至蒸氣控制系統310、電力及電池系統315、使用者介面320、額外感測器325、天線330、記憶體335及連接器340。實例蒸發器裝置300進一步包括電源350 (諸如鋰電池)及用於與莢艙連接之莢艙連接器345，該莢艙可包括加熱元件(例如電建模為電阻)且含有可蒸發材料。
蒸氣控制系統310可實現裝置之蒸發功能，且包括莢艙電阻量測電路312、莢艙加熱器開關場效應電晶體(FET) 313及莢艙壓力感測器314。莢艙電阻量測電路312及莢艙加熱器開關FET 313可操作以量測莢艙之加熱元件之溫度(例如藉由短暫及間歇地中斷至加熱元件之電流，在此等短暫中斷期間量測加熱元件之電阻，以及使用熱阻係數自所量測電阻獲得溫度)。莢艙壓力感測器314可監視壓力以偵測抽吸之開始、結束或繼續中之任一者。
電力及電池系統315操作以向裝置之其他系統提供自電源350之電力。電力及電池系統315可包括充電器316、燃料錶317、電池保護318及低壓差(LDO)調節器319。充電器316可包括可由控制器305控制之充電電路，且在一些實施方式中可包括感應充電器及/或插入式充電器。舉例而言，通用串列匯流排(USB)連接可用於為蒸發器裝置300充電且/或允許經由計算裝置與控制器305之間的有線連接進行通信。充電器316可為電源350充電。燃料錶317可監視電池訊息，諸如電壓、電流、估計充電狀態、估計容量、循環計數、電池驗證及類似者。燃料錶317可將此訊息提供至控制器305，以用於例如經由使用者介面320指示電池狀態。電池保護318可包括開關，以將電池(諸如鋰電池，或電源350之其他電池、離散電力儲存單位及類似者)切換進入及離開電路，從而保護裝置300免於過度充電、過度放電、過度快速放電及類似者。LDO調節器319可調節鋰電池350之輸出電壓，以便將電力提供至蒸發器裝置300之剩餘部分。
使用者介面320包括蜂鳴器322 (亦稱為揚聲器)、發光二極體(LED)驅動器323及LED 324。蜂鳴器322可提供音波及/或觸覺回饋(例如振動)，且LED驅動器323及LED 324可將視覺回饋提供至使用者。
額外感測器325包括環境壓力感測器327及加速度計328。加速度計328可實現蒸發器裝置300之快速移動(諸如搖動運動)之偵測，該快速移動可由該控制器305(例如經由接收自加速度計328之信號)解釋為使用者命令以開始與使用者裝置通信，該使用者裝置為蒸發器系統之部分且可用於控制蒸發器裝置300之一或多個操作及/或參數。另外地或可替代地，蒸發器裝置300之快速移動(諸如搖動運動)之偵測可由控制器305解釋為使用者命令以經由複數個溫度設置進行循環，容納於濾芯內之可蒸發材料待藉由蒸氣控制系統310之作用加熱至該複數個溫度設置。
圖4為根據當前主題之一些態樣之實例整合電力管理單元400的系統方塊圖，該等當前主題之一些態樣可改良電力供應器管理、降低電力要求、提供可撓性加熱器控制、減少離散組件之數目從而減少性能變化，及類似者。實例整合電力管理單元400可執行蒸氣控制系統310、電力及電池系統315及使用者介面320之功能。實例整合電力管理單元400可與微控制器305介接，且將類比及電力子系統整合在主板及高功率撓曲件上。
實例整合電力管理單元400包括加熱器控制405、量測電路410、DC整流器415、充電器420、系統電力軌(未展示)、LED驅動器425、蜂鳴器驅動器430及氣量錶435子系統。在一些實施方式中，實例整合電力管理單元400不整合感測器(加速度計、壓力感測器)及額外支持組件，諸如莢艙連接器345、天線330、連接器340及記憶體335。
整合電力管理單元400可包括LDO調節器440、開關降壓降壓轉換器445 (例如降壓)及升壓轉換器450。整合電力管理單元400可包括類比轉數位轉換器(ADC) 455以用於監視由電力管理單元400提供之系統電壓及電流。ADC 455可監視晶粒且遠程NTC溫度監視系統溫度，以便實施保護機制，如以下更充分描述。
整合電力管理單元400可包括輸入/輸出(IO)裝置及系統控制460，其使得控制器305能夠修改(例如組態)整合電力管理單元400之操作。IO及系統控制460可包括內部振盪器以及用於驅動系統時脈之外部振盪器的連接。
加熱器控制405可提供整合加熱路徑及電流源，以加熱位於莢艙中之莢艙加熱元件480 (亦稱為莢艙負載)。圖5為說明根據當前主題之一些實施方式之實例加熱器控制405的系統方塊圖。加熱器控制405可包括加熱路徑，該加熱路徑可包括負載開關505 (例如所說明之開關、半橋拓樸及類似者)，該等負載開關控制電流源510或外部電壓515 (表示為VSYS/VBST)經由驅動線(表示為out+)施加至莢艙負載480。負載開關505可具有非重疊電路以確保時序(例如無反向供電之風險)。負載開關可由控制邏輯520控制，該控制邏輯可經程式化且/或經組態以調整負載開關505以加熱莢艙加熱器480，從而加熱含有於莢艙中之可蒸發材料。控制邏輯520可包括一或多個輸入端子525或接針，該等輸入端子或接針可自蒸發器裝置或整合加熱器控制405內之裝置控制器305或其他系統接收信號。類似地，電流源510可經程式化且由控制邏輯520控制。負載開關505亦可由保護機制電路530控制，以下更充分描述。
在一些實施方式中，負載開關505可實施為半橋拓樸，其中藉由改變脈寬調變頻率，DC電池電壓變為自0伏至電池電壓之波形範圍。此可變電壓/電力波形可用於驅動莢艙加熱器480。由於在斷開時間內電流續流，因此半橋實施方式可允許較高電感負載。
整合加熱器控制405可包括經由整數倍降低取樣塊545耦接至控制邏輯520之整合電壓監測器535及電流監測器540。整合電壓監測器535可包括ADC 537及類比前端539，該類比前端可經由sense+及sense-連接來連接至莢艙，以量測莢艙加熱元件480上之電壓。整合電流監測器540可包括ADC 542、類比前端543及開關544，該開關耦接至驅動線(out+)以量測經過驅動線(out+)之電流。根據裝置之操作模式，開關544可經組態以將整合電流監測器540連接至電流源510或外部電壓515。電壓監測器535及電流監測器540可經由整數倍降低取樣塊545將其各別量測提供至控制邏輯520以用於處理及分析。藉由利用可提供即時及同步電壓以及電流感測之整合電壓監測器535及整合電流監測器540，更快控制迴路回應時間及更高準確度溫度控制為可能的。經由類比前端538、543之信號調節及濾波提供較低雜訊量測。
在一些實施方式中，確保性能為可能的(例如絕對準確度、增益差異、群延遲及類似者)。在一些實施方式中，可包括專用積體間電路(I2C)埠，以用於對控制器305進行不間斷的資料輪詢(例如8 kHz)。
在一些實施方式中，整合加熱器控制405可包括整合式升壓轉換器550。升壓轉換器550可將可選源提供至加熱器負載開關505且可禁用/旁路。包括升壓轉換器550可允許高效地為不同莢艙電阻提供可撓性電力遞送範圍。在一些實施方式中，升壓轉換器550可支持可程式化輸出電壓及電流限制。
在一些實施方式中，整合加熱器控制405可包括利用4線感測之遠程電壓感測，該4線感測補償由寄生電阻及莢艙接觸電阻所引起之損失。此方法可針對更高準確度溫度控制提供精確及一致之莢艙量測。在一些實施方式中，可包括多工器(mux)以在四個莢艙連接中之一或多者之間切換電壓監測器535之一條線。舉例而言，可實施多工器，該多工器可在sense+與out+之間切換電壓監測器535之第一連接。
整合加熱器控制405可包括一或多個保護機制電路530。圖6為更詳細說明實例保護機制電路530的系統方塊圖。保護機制亦可稱為故障安全及安全性機制電路。保護機制電路530可以操作方式與系統時脈、控制邏輯520耦接，且可包括可組態之保護比較器605，該保護比較器比較(例如儲存於暫存器中之)預定臨限值與蒸發器裝置之操作參數。此等操作參數可包括電壓(例如莢艙輸入、莢艙輸出、升壓)、電流(例如莢艙輸入、莢艙輸出)、溫度(例如晶粒、負溫度係數電阻器(NTC))、電流限制(例如升壓、充電器)及短路(例如輸出)。在蒸發器裝置之操作期間，可比較可經由一或多個感測器或感測電路獲得之操作參數與其各別臨限值，以判定操作參數係高於或係低於臨限值。若操作參數經判定為異常(例如高於高臨限值或低於低臨限值)，則保護機制可將警報信號傳送至控制邏輯520。回應於自保護機制電路530接收警報信號，控制邏輯520可修改裝置之操作，例如可切斷某些子系統之電力(例如斷開連接蒸發器裝置之電路或特徵)。舉例而言，若莢艙之溫度經判定為過高且保護機制電路530產生警報，則邏輯控制520可斷開連接加熱路徑(例如電流源510、負載開關505)，不提供電流至莢艙加熱器480。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括加熱器逾時。保護機制電路530可包括硬體計時器，該硬體計時器可禁用莢艙加熱元件480 (例如線圈)之連續加熱，以保護韌體或感測器免於停止作用。在一些實施方式中，逾時持續時間可為程式化的(例如5s、10s、20s、40s及類似者)。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括過溫保護。保護機制電路530可實施基於熱之保護方案，該保護方案利用蒸發器裝置中之各種熱感測器來節流及/或禁用各種子系統。此等熱感測器可包括負溫度係數電阻器(NTC)，其允許用於特徵節流及保護之不同系統位置處之溫度監視、用於基於充電之節流及保護之專用電池NTC、用以防止矽損壞之晶粒溫度監視及類似者。在保護機制電路530判定蒸發器裝置內之溫度讀數過高的情況下，控制邏輯520可更改蒸發器裝置之操作以減少熱量產生。舉例而言，可藉由變更時脈速度、電力電壓位準、斷電裝置及/或電路之某些子系統或部分及類似者來執行減少熱量產生。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括過電壓/電流保護(OVP/OCP)及欠壓鎖定(UVLO)。若電壓及電流超出預期操作範圍(例如由保護比較器605所偵測，該保護比較器可包括基於快速反應比較器之觸發器)，則保護機制電路530可禁用子系統及功能。在一些實施方式中，OVP/OCP及UVLO可實施於加熱器路徑信號及高電力子系統上。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括短路保護。當偵測到電短路(例如電流汲取可增加且短路可由保護比較器605偵測)時，保護機制電路530可禁用不同子系統之輸出。在一些實施方式中，可針對充電器、DCDC轉換器、LED驅動器、揚聲器(例如蜂鳴器)放大器及類似者之輸出電力軌實施短路保護。在一些實施方式中，可用可程式化電阻臨限值針對莢艙加熱器480輸出實施短路保護。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括電流限制。保護機制電路530及保護比較器605可偵測最大電流臨限值(例如cap)，以便防止超出外部裝置/組件之定額。在一些實施方式中，此等電流限制臨限值可為可程式化的。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括多級節流及電壓過低保護。保護機制電路530及保護比較器605可執行系統電壓及溫度之即時監視。回應於保護機制電路530判定警報經觸發，控制邏輯520可取決於系統條件而禁止蒸發器裝置之不同子系統之功能(例如禁用冷時加熱、禁用熱時充電及類似者)。在一些實施方式中，此等臨限值及特性可為可程式化的。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括冗餘時脈脈衝源。保護機制電路530可包括內部RCO及可選外部32 kHz XTAL。此冗余時脈脈衝源可確保即時時鐘(RTC)之功能，該即時時鐘控制加熱器逾時安全特徵，使得RTC不取決於外部組件，該外部組件可更容易發生故障。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括硬體監視計時器。保護機制電路530可包括保持熱路徑功能所需的外部計時接針610。此硬體監視計時器可防止韌體或硬體(例如感測器)鎖定(例如，停止作用、凍結及類似者)。在一些實施方式中，時脈速率時序臨限值可為可程式化的。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括加熱器停止禁止接針615。保護機制電路530可包括允許其他子系統(例如控制器305)禁用加熱器(例如自感測器之故障)之開漏架構。在一些實施方式中，禁用加熱器包括可程式化延遲時間。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括UVLO接針620。保護機制電路530可包括額外UVLO輸出接針620，以告知系統低電壓，其可允許其他外部子系統獨立地處理低電壓條件。
另一實例保護機制(例如故障安全)可包括快速及平穩關機行為。保護機制電路530可在不需要韌體控制之情況下引起由硬體中之平穩操控之故障條件或保護機制所引起的關機行為。舉例而言，對於OVP、OCP、過溫短路偵測，加熱器及/或高電力子系統可以不依賴於ADC取樣以判定故障條件的方式立即關閉(例如在10 µs至100 µs內)。在一些實施方式中，每一子系統可具有各別關機機制及/或電路。舉例而言，加熱器控制405上之故障可禁用加熱器塊而不禁用系統之其他部分。
在一些實施方式中，一或多個參數、設置或值可經組態為一次可程式化(OTP)。各種所描述之逾時及安全特徵可經由製造商或客戶OTP而硬程式化。作為OTP之所需設置可經指定一次，且之後無法再經程式化或重新組態。OTP可防止錯誤組態或使用者誤差，且核心故障安全相關值不易受非所需修改(例如市場修改之後)影響。
在一些實施方式中，整合加熱器控制405可包括連接至控制邏輯520之額外接針，以用於引起整合加熱器控制405之操作。舉例而言，此等接針可包括熱選擇接針625、熱脈寬調變(PWM)接針630、加熱器就緒接針635、時脈線(SCL)接針640及資料線(SDA)接針645。熱選擇接針625可使得電流源與負載開關之間的選擇能夠驅動莢艙。熱PWM 630可使得負載開關能夠改變遞送至莢艙加熱器480之電力以用於溫度控制。熱就緒接針635可包括用於加熱器控制405之使能接針。加熱器停止接針可包括禁止接針，以禁用加熱器控制405。SCL接針640及SDA接針645可使得專用I2C匯流排能夠輪詢加熱器電壓及電流感測資料。
在一些實施方式中，且如上所指出，整合加熱器控制405可包括用於組態操作參數(包括性能及安全參數)之暫存器，該等操作參數諸如過電壓保護(OVP)、過電流保護(OCP)、電流限制、硬體逾時及類似者。
在一些實施方式中，整合加熱器控制405可提供諸多技術優勢。舉例而言，整合加熱器控制405可減少蒸發器裝置中所需的離散外部組件之數目，其可減少由於組件容限及不匹配而導致之裝置性能的變化。此外，整合加熱器控制405可包括自睡眠快速啟動(例如5 ms)及快速量測穩定時間(例如＜100 µs)。
再次參考圖4，在一些實施方式中，整合電力管理單元400包括保護機制470。保護機制470可實施於加熱器控制405中，如相對於圖5所描述，或在電力管理單元400內實施為與加熱器控制405分離之邏輯塊。保護機制可獨立地對所有塊起作用，且可類似地回應，例如對短路偵測的關機。
在一些實施方式中，整合電力管理單元400可包括莢艙ID 465。莢艙ID 465可儲存校準資料及莢艙訊息，該校準資料及莢艙訊息可經由更詳細及更精確使用訊息(莢艙裝置已見之訊息、菸鹼消耗日誌、莢艙填充量估計及類似者)提供更佳使用者體驗。在一些實施方式中，莢艙之識別器經工廠程式化且防止偽造。通信可為無線、經電力之信號或信號線介面。
當前主題之一些實施方式可為蒸發器裝置提供電氣改良。舉例而言，當前主題之一些實施方式可包括用於特徵奇偶校驗之線性充電器(例如可在充電時間及效率方面實現用於充電性能之特徵奇偶校驗)，或用於更快充電速率及更低熱點之開關充電器。一些實施方式可包括：xBUS/xBAT/xSYS線上之整合電壓及/或電流監測，其可為USB埠、電池及系統之電壓及電流量測；硬體可調節的電流限制(ILIM)、充電電流、端電壓及類似者；符合日本電子情報技術產業協會(Japanese Electronics and Information Technology Industries Association；JEITA)；可包括遠程NTC溫度監視；且可包括整合輸入DC整流器。
在一些實施方式中，當與離散驅動器進行比較時，LED驅動器適合於以增加的性能驅動6個LED。LED驅動器之一些實施方式可驅動在50 uA至25 mA範圍內之電流，包括11位電流步階解析度與PWM調光，而不需要CP。在一些實施方式中，當LED過電壓及過電流時，可在LED短路及/或斷開時偵測LED驅動器。在一些實施方式中，藍芽低能量(BLE)性能可滿足或超出已知系統。
在一些實施方式中，揚聲器/蜂鳴器驅動器可包括全H橋拓樸，該全H橋拓樸使得該蜂鳴器能夠向前及向後運行。取樣速率可包括8 kHz或16 kHz，具有8位或12位解析度。揚聲器/蜂鳴器驅動器可包括脈衝密度調變(PDM)輸入、短路保護及裝載有波形且支持循環能力之內部ram。
當前主題之一些實施方式實現較低電力消耗。舉例而言，整合SoC/PMU可為所有子系統提供全電力狀態控制。電力狀態可由SoC或喚醒源組態。莢艙ID喚醒源可在無莢艙的情況下用於保持裝置處於最低可能電力狀態，使得裝置在未連接莢艙時在超低電力(例如休眠)模式中操作。在一些實施方式中，休眠模式汲取1.1 uA，睡眠模式可汲取5 uA (各種睡眠/莢艙偵測模式且不需BLE)，且BLE公告模式可汲取1.7 mA，其在一些實施方式中可為裝置供電約1週。
當前主題之一些實施方式包括用於所有內部電力軌之內部ADC，該等內部電力軌能夠實現全面及廣泛線內工廠測試且可在使用期間能夠實現全系統監視。自測試可降低對複雜測試夾具組件及測試過程之需求。減少測試時間並增加每單位小時(UPH)。一些實施方式能夠以更少IC、離散組件及被動元件實現簡化表面安裝組件(SMA)。
當前主題之一些實施方式可包括單個封裝晶片尺度封裝(CSP)，該單個封裝晶片尺度封裝可取代16個或更多個離散IC；減少故障點之數目；降低外部被動元件組件數目；且可以0.35 mm (或其他尺寸)間距實施。
再次參考圖3，當前主題之一些實施方式可包括蒸發器裝置，該蒸發器裝置利用獨立加熱器控制，諸如或類似於參考圖4至圖6所描述之加熱器控制405，代替離散蒸氣控制系統310而無需用積體電路取代電力及電池系統315或使用者介面320。當前主題之一些實施方式可包括蒸發器裝置，該蒸發器裝置利用整合電力管理單元，諸如或類似於參考圖3至圖6所描述之整合電力管理單元400，代替離散電力及電池系統315、使用者介面320及蒸氣控制系統310。其他實施方式及變體為可能的。
圖7為說明根據當前主題之一些實施方式之另一實例加熱器控制700的系統方塊圖。所說明之實例包括用於切換驅動(out+)及感測(sense+、sense-)之整合輸出多工器705，該切換可經執行以量測且補償不良莢艙觸點。多工器705可接收out+、sense+、sense-及第四線(例如接地)且提供四個輸出(out1+、out2+、out1-及out2-)。多工器705可允許在兩個觸點上加熱或在兩個觸點組合上進行遠程4個點電壓量測。舉例而言，若多工器705將sense+線連接至out2+且判定與out2+線相關聯之觸點為有故障的，則該多工器705可將sense+(例如電壓監測器)切換至out1+線以便繼續操作。圖7中所說明之實例多工器705包括四個開關(707a、707b、707c及707d)，多工out+及sense+的兩個(707a、707b)，以及多工sense-及接地的兩個開關(707c、707d)。
圖8為說明根據當前主題之一些實施方式之另一實例加熱器控制的系統方塊圖。所說明之實例中之多工器805包括多工out+及sense+的三個開關(807a、807b及807c)，以及多工sense-及接地的三個開關(807d、807e、807f)。圖8中所說明之實例可為有利的，因為其可允許在兩個觸點組合上進行電壓量測。
在一些實施方式中，整合輸出多工實現對對任一對輸出線執行之遠程4線電壓感測以補償對莢艙之不良接觸電阻，且能夠實現局部2線電壓感測以補償寄生佈線電阻。
圖9為根據當前主題之一些實施方式的系統方塊圖。在圖9之實例中，加熱及溫度控制邏輯905可包括及/或啟用額外功能，該功能包括使用者可程式化線圈及系統參數，諸如線圈參數910、加熱量變曲線915及汲取量變曲線920之使用。實例加熱器控制可實現整合且可調的閉合迴路控制。加熱溫度及控制邏輯905可接收由電壓及電流監測器獲得之量測，執行電阻計算、溫度轉換、自適應PID及加熱器驅動以控制加熱路徑中之負載開關。
加熱及溫度控制邏輯905可利用線圈參數910，該線圈參數使線圈電阻與溫度相關聯(因此線圈之溫度(例如莢艙加熱元件480)可不直接經量測，而根據所量測電壓及電流來判定)。加熱及溫度控制邏輯905可利用加熱量變曲線915，該加熱量變曲線可表徵隨時間推移的線圈溫度。加熱量變曲線915可使得加熱及溫度控制邏輯905能夠恰當地驅動莢艙加熱器480 (例如線圈)以便達成目標溫度。加熱及溫度控制邏輯905可利用汲取量變曲線920，該汲取量變曲線可表徵基於抽吸之汲取強度而產生之蒸氣量(例如可變蒸氣工作循環)。汲取量變曲線920可用於實施動態及/或可變蒸氣產量。
在一些實施方式中，加熱及溫度控制邏輯905可包括使用者可程式化線圈參數。此等使用者可程式化線圈參數可包括目標線圈電阻(TCR)，該目標線圈電阻可允許針對廣泛範圍之莢艙精確線圈溫度估計(其可實施於查找表(如數學函數)及類似者中)，蒸發之目標調節溫度，以及用於故障檢查及用於量測範圍最佳化之最小及最大預期線圈電阻範圍。
在一些實施方式中，加熱及溫度控制邏輯905可包括使用者可程式化系統參數。此等可包括：允許更一致蒸氣體驗之加熱量變曲線915；允許更可定製及真實的蒸氣體驗之汲取量變曲線920；跨不同(例如所有)操作條件約束硬體行為之最小及最大工作循環；可提供更一致加熱量變曲線且可跨不同(例如所有)操作條件保護系統的最大電力；以及用於閉合迴路算法之調諧的PID係數。
在一些實施方式中，加熱及溫度控制邏輯可包括一次可程式化設置及保護/節流機制，其可確保獨立於控制迴路行為之安全操作；閉合迴路溫度控制塊之輸出可將加熱器塊調整至適當驅動位準；用於閉合迴路溫度控制塊之輸入可用於線圈/系統參數及專用線圈電壓及電流感測監測器；且可包括可撓性觸發源，諸如提供固定汲取/蒸氣產量位準之選項及/或提供位準相關觸發之選項，該觸發可基於汲取強度提供可變蒸氣產量。
圖10說明可變蒸氣產量之實例。汲取量變曲線(其可使汲取強度與工作循環相關) 1005及蒸氣量變曲線1010 (其可使蒸氣產量與工作循環相關)可用於形成可變蒸氣產量。在可變蒸氣產量中，可改變加熱器之工作循環來控制線圈溫度以按時達至目標溫度。此可包括加熱時間，該加熱時間將按時(例如莢艙處於蒸發溫度之時間)及延時(例如莢艙低於蒸發溫度之時間)達至目標溫度，使得在單個抽吸內可出現多個開啟及關閉週期。藉由具有可變長度開-關週期，可控制蒸氣產生之量。利用此方法，使用者可指定將在抽吸期間產生之特定蒸氣量(例如調低或調高)。
在一些實施方式中，可變蒸氣產量可為使用者提供更可定製及/或真實的蒸氣量變曲線。可變蒸氣可藉由在線圈溫度調節至蒸發溫度之時間進行工作循環來產生。產生之蒸氣之量可經由使用者應用程式固定或基於汲取強度即時動態更換。汲取量變曲線(例如給定汲取強度之工作循環)及蒸氣量變曲線(給定工作循環之蒸氣產量)可用於形成此可變蒸氣量變曲線。可變蒸氣工作循環之頻率可足夠高以不在蒸發中引起可辨別的間隔，且足夠低以使得熱PWM具有足夠循環來調節蒸發溫度。
圖11為說明根據一些實施方式之莢艙識別器電路1105的方塊圖。莢艙1110可含有加熱線圈1115及莢艙識別器積體電路(PIC) 1105。PIC之兩個實例實施在1105a及1105b處說明。
PIC 1105可包括2個接針裝置，一個接針用於接地及第二個用於電力及資料。只要裝置側上之主機IC使用同一協定，單線方案上之PIC 1105電力及資料可為可撓性的。在一些實施方式中，PIC 1105可含有用於分類訊息之1kB OTP、用於讀取/寫入OTP之內部邏輯及在給定單線電力/資料方案之情況下適當地提供內部邏輯之內部電力供應器。訊息之PIC 1105 OTP儲存可為使用者定義的且結構具有可撓性。PIC 1105 OTP可經設計以在莢艙製造線上經程式化且無法在程式化之後修改/覆寫。PIC 1105一次程式化儲存可意欲儲存莢艙特定訊息，諸如序列號、特點、線圈電阻及其他各種莢艙參數。此類訊息可由系統利用，以經由莢艙驗證來進一步增強性能(例如熱一致性)及安全性。
如上所指出，當前主題之一些態樣係關於整合電力管理及加熱器控制。在一些實施方式中，整合電力管理單元400可形成為單個積體電路或同時工作的多個積體電路。以下描述係關於實例蒸發器裝置，在該蒸發器裝置內可實施當前主題之一或多個特徵。描述此等實例蒸發器裝置以提供當前主題提供之特徵之描述的上下文。
圖1A至圖2C說明與當前主題之實施方式一致之實例蒸發器裝置100、200及可包含於其中的特徵。圖1A展示包括濾芯114之蒸發器裝置100之示意圖，且圖1B至圖1E展示具有蒸發器裝置主體101及濾芯114之例示性蒸發器裝置100之圖。圖1B及圖1C展示將濾芯114連接至蒸發器裝置主體101之前及之後的俯視圖。圖1D展示包括與濾芯114結合之蒸發器裝置主體101之蒸發器裝置100的等距透視圖，且圖1E展示保存液體可蒸發材料之濾芯114之一種變體的等距透視圖。大體而言，當蒸發器裝置包括濾芯(諸如濾芯114)時，該濾芯114可包括一或多個經組態以含有可蒸發材料的儲集器120。任何適當之可蒸發材料可含有於濾芯114之儲集器120內，包括菸鹼或其他有機材料之溶液，以及可包括一或多個純(例如不溶解於溶劑中)化學化合物、混合物、調配物等的組合物。
如上所指出，圖1中所展示之蒸發器裝置100包括蒸發器裝置主體101。如圖1中所展示，與當前主題之實施方式一致之蒸發器裝置主體101可包括電源103 (例如儲存電能以用於按需使用的裝置或系統)，該電源可為電池、電容器、其組合或類似者，且可為可充電的或不可充電的。可包括處理器(例如可程式化處理器、特殊用途電路或類似者)之控制器105亦可包括為該蒸發器裝置主體101之部分。蒸發器裝置主體101可包括外殼，該外殼包圍蒸發器主體之組件中之一或多者，諸如電源103、控制器105及/或本文中描述為此裝置之部分的其他組件中之任一者。在包括蒸發器裝置主體101及濾芯114之蒸發器裝置之各種實施方式中，濾芯114可附接於蒸發器裝置主體101上、中或部分附接於其中。舉例而言，蒸發器裝置主體101可包括濾芯容器152，濾芯114可插入於該濾芯容器中。
控制器105之處理器可包括電路以控制加熱器118之操作，該加熱器可視情況包括一或多個加熱元件以用於蒸發含有於濾芯114內(例如作為濾芯114之部分的儲集器或容器內)的可蒸發材料。在各種實施方式中，加熱器118可存在於蒸發器裝置主體101中或在濾芯114內(如圖1A中所示)或兩者。控制器電路可包括一或多個時脈(振盪器)、充電電路、I/O控制器、記憶體等。替代地或另外，控制器電路可包括用於一或多個無線通信模式的電路，該一或多個無線通信模式包括藍芽、近場通信(NFC)、Wi-Fi、超音波、紫蜂(ZigBee)、RFID等。蒸發器裝置主體101亦可包括記憶體125，該記憶體可為控制器105之部分或以其他方式與控制器資料通信。記憶體125可包括揮發性(例如隨機存取記憶體)及/或非揮發性(例如唯讀記憶體、快閃記憶體、固態儲存、硬盤驅動器、其他磁性儲存等)記憶體或資料儲存器。
進一步參看圖1，蒸發器裝置100可包括充電器133 (及可由控制器105控制之充電電路)，視情況包括感應充電器及/或插入式充電器。舉例而言，通用串列匯流排(USB)連接可用於為蒸發器裝置100充電且/或允許經由計算裝置與控制器105之間的有線連接進行通信。充電器133可為車載電源103充電。與當前主題之實施方式一致之蒸發器裝置100亦可包括：一或多個輸入117，諸如按鈕、撥號盤或類似者；感測器137，其可包括一或多個感測器，諸如加速度計或其他運動感測器、壓力感測器(例如相對及/或絕對壓力感測器，其可為電容的、基於半導體的等)、流量感測器或類似者。另一此類感測器137可由蒸發器裝置100使用以偵測使用者操作及交互。舉例而言，蒸發器裝置100之快速移動(諸如搖動運動)之偵測可由控制器105 (例如經由自感測器137中之一或多者接收信號)解釋為使用者命令以開始與使用者裝置通信，該使用者裝置為蒸發器系統之部分且可用於控制蒸發器裝置100之一或多個操作及/或參數，如下文更詳細地描述。另外地或可替代地，蒸發器裝置100之快速移動(諸如搖動運動)之偵測可由該控制器105 (例如經由自感測器137中之一或多者接收信號)解釋為使用者命令以經由複數個溫度設置進行循環，容納於濾芯114內之可蒸發材料待藉由加熱器118之作用加熱至該複數個溫度設置。在一些可選變體中，在複數個溫度設置之循環通過期間，由控制器105對濾芯114之移除偵測(例如經由自感測器137中之一或多者接收信號)可用來創立溫度(例如當循環處於所需溫度時，使用者可移除濾芯114以設置所需溫度)。濾芯114隨後可藉由使用者來與蒸發器裝置主體101再嚙合，以允許蒸發器裝置100與由與所選溫度設置一致之控制器105控制的加熱器一起使用。該複數個溫度設置可經由蒸發器裝置主體101上的一或多個指示器來指示。如上所指出，壓力感測器可用於偵測抽吸之開始、結束或繼續中之任一者。
與當前主題之實施方式一致之蒸發器裝置100亦可包括一或多個輸出115。如本文所使用之輸出115可以指以下中之任一者：光學(例如LED、顯示器等)、觸覺(例如振動等)或音波(例如壓電等)回饋組件或類似者或其某一組合。
包括濾芯114之與當前主題之實施方式一致之蒸發器裝置100可包括一或多個電觸點(例如接針、板、插座、匹配容器或用於與其他觸點電耦接之其他特徵等)，諸如蒸發器裝置主體101上或內之蒸發器裝置主體電觸點109、111、113 (圖1A中所展示)，當濾芯與蒸發器裝置主體101嚙合時，該等蒸發器裝置主體電觸點可與濾芯114上的互補濾芯觸點119、121、123 (例如接針、板、插座、匹配容器或用於與其他觸點電耦接之其他特徵等)嚙合。蒸發器主體101上之觸點通常在本文中稱為「蒸發器主體觸點」，且濾芯114上之觸點通常在本文中稱為「濾芯觸點」。此等觸點在加熱器118包含於濾芯114中之當前主題之實施方式中可用於將能量自電源103提供至加熱器118。舉例而言，當濾芯觸點及蒸發器主體觸點藉由濾芯114與蒸發器裝置主體101之耦接而分別嚙合時，可形成電路，從而允許控制自蒸發器裝置主體101中之電源103至濾芯114中之加熱器118之電力流。蒸發器裝置主體101中之控制器105可調節此電力流，從而控制加熱器118加熱含有於濾芯114中之可蒸發材料的溫度。
雖然展示三個蒸發器裝置主體觸點109、111、113及三個濾芯觸點119、121、123，但當前主題之某些實施方式可僅使用每種類型觸點中之兩者來完成電路，該電路可用於自電源103至加熱器118之電力傳遞，且視情況亦用於量測加熱器中加熱元件之溫度(例如藉由短暫及間歇地中斷至加熱元件之電流、在此等短暫中斷期間量測加熱元件之電阻，以及使用熱阻係數自所量測電阻獲得溫度)及/或在可選識別器138與控制器105之間傳輸資料。替代地或另外，可包括額外觸點(例如可選觸點113及123)，以用於資料傳遞、溫度量測、壓力感測器量測(例如在壓力感測器包括在濾芯上而控制器105處於蒸發器裝置主體101中的情況下)。
空氣流路徑(圖1E中之150)可將空氣引導至加熱器，其中空氣與來自儲集器120之蒸發的可蒸發材料結合，使得產生可吸入氣溶膠以用於經由承嘴件144遞送至使用者，該承嘴件亦可為濾芯114之部分。在一些實例中，空氣流路徑150在濾芯114之外表面與蒸發器裝置主體101上之濾芯容器之內表面之間穿過，如下文進一步描述。
可使用任何兼容電觸點，包括接針(例如彈簧式接針)、板及類似者。此外，如下所描述，在當前主題之一些實施方式中，經由一或多個電觸點在蒸發器裝置主體101與濾芯114之間提供單向或雙向通信，該等電觸點可包括用於自電源103向加熱器118提供能量之電觸點，該加熱器可包括諸如電阻加熱元件之加熱元件。濾芯114及蒸發器裝置主體101可以可移除方式耦接至一起，例如藉由以機械連接(例如鎖扣及/或摩擦配合)將濾芯114之外殼之一部分與蒸發器裝置主體101及/或蒸發器外殼嚙合。替代地或另外，濾芯114及蒸發器裝置主體101可磁性或經由一些其他耦接或嚙合機制耦接。其他連接類型亦在當前主題之範疇內，如兩個或更多個連接類型之組合。
圖1B至圖1F說明具有蒸發器裝置主體101及濾芯114之蒸發器100之實例。該兩者在圖1B中展示為不連接的，且在圖1C中展示為連接的。圖1D展示組合的蒸發器裝置主體101及濾芯114之等距透視圖，且圖1E及圖1F展示自兩個不同視圖之單個濾芯114。圖1B至圖1F組合地說明實例基於濾芯之蒸發器裝置，其包括通常在圖1A中展示之諸多特徵。包括本文所描述之特徵之一些或所有的其他組態亦在當前主題之範疇內。圖1D展示蒸發器裝置100，該蒸發器裝置具有耦接至蒸發器裝置主體101之濾芯容器152之濾芯114。在當前主題之一些實施方式中，儲集器120可全部或部分由半透明的材料形成，使得自窗158可見可蒸發材料之位準。濾芯114及/或蒸發器裝置主體101可經組態，使得當濾芯114藉由濾芯容器152可插入地接收時，窗158仍可見。舉例而言，在例示性組態中，當濾芯114與濾芯容器152耦接時，窗158可安置於承嘴件144之底部邊緣與蒸發器裝置主體101之頂部邊緣之間。
圖1E說明空氣流路徑150之實例，該空氣流路徑用於由使用者自濾芯114之外部經過加熱器118 (例如經由包括或含有加熱器118之蒸發室，且達至承嘴件144以遞送可吸入氣溶膠)抽吸空氣。承嘴件可視情況具有多個開口，經由該等開口遞送可吸入氣溶膠。舉例而言，濾芯容器152可存在於蒸發器裝置主體101之一端，使得濾芯114之可插入端154可插入地接收至濾芯容器152中。當濾芯可插入端154充分插入至濾芯容器152中時，濾芯容器152之內表面形成空氣流路徑150之部分之一個表面，且濾芯可插入端154之外表面形成空氣流路徑之彼部分之另一表面。
如圖1E中所展示，當空氣朝向蒸發室及加熱器118進入濾芯主體時，此組態使得空氣圍繞濾芯可插入端154向下流動至濾芯容器152中，且隨後在圍繞濾芯114之插入端(例如與包括承嘴件144之一端相對的一端)穿過之後以相反方向返回。空氣流路徑150隨後例如經由一或多個管或內部通道濾芯114之內部行進至形成於承嘴件144中之一或多個出口156。對於具有非圓筒形形狀144之濾芯，承嘴件114同樣地可為非圓筒形，且超過一個出口156可形成於該承嘴件中，視情況沿濾芯114之兩個橫向軸線中之更長者配置於線上，其中濾芯之縱向軸線沿濾芯114移動之方向取向，以可插入地接收或以其他方式耦接至蒸發器裝置主體101且兩個橫向軸線彼此垂直且垂直於縱向軸線。
圖1F展示可包含在與當前主題一致之濾芯114中之額外特徵。舉例而言，濾芯114可包括安置在可插入端154上之兩個濾芯觸點119、121，該可插入端經組態以插入至蒸發器裝置主體101之濾芯容器152中。此等濾芯觸點119、121可視情況各自為單塊金屬之部分，該金屬塊形成連接至電阻加熱元件之兩個端中之一者的導電結構159、161。兩個導電結構可視情況形成加熱室之相對側，且可亦用作遮熱板及/或散熱片以減少至濾芯114之外壁之熱傳遞。圖1F亦展示濾芯114內之中心管162，該中心管定義形成於兩個導電結構159、161之間的加熱室與承嘴件144之間的空氣流路徑150之部分。
如上所描述，濾芯114及可選的蒸發器裝置主體101之橫截面可視情況為非圓形的，其中各種長橢圓形(例如與蒸發器裝置100之縱向軸線正交之兩個橫向軸線中之一者長於另一個)之橫截面形狀為預期的，包括近似矩形、近似菱形、近似三角形或梯形、近似橢圓形等。一般熟習此項技術者應更好瞭解，在此上下文中使用之「近似」預期橫截面形狀之任何頂點不必為尖銳的，而實際上可具有非零曲率半徑，且此類頂點之間的任何表面不必為完全平坦的，而實際上可具有非無限曲率半徑。
圖2A至圖2C係關於當前主題之實例實施方式，其中蒸發器裝置並非基於濾芯。圖2A展示蒸發器裝置200之示意圖，該蒸發器裝置不使用濾芯(但仍可視情況接受濾芯)，但可替代地(或此外)經組態與活葉材料或一些其他可蒸發材料(例如固體、蠟等)一起使用。圖2A中之蒸發器裝置200可經組態以在烘箱220 (例如蒸發室)中接收可蒸發材料，諸如鬆散可蒸發材料、蠟及/或一些其他液體或固體可蒸發材料。類似於使用圖1A至圖1E中作展示之濾芯114之蒸發器裝置100中存在的諸多元件亦可包括為蒸發器裝置不需要使用濾芯之蒸發器裝置200的部分。舉例而言，蒸發器裝置200可在一個外殼中包括控制電路105，該控制電路可包括電力控制電路及/或無線電路107及/或記憶體125。外殼內之電源103 (例如電池、電容器等)可由充電器133充電(且可包括充電控制電路，未圖示)。蒸發器裝置200亦可包括一或多個輸出115及一或多個具有感測器137之輸入117，該等感測器可包括如上文相對於基於濾芯之蒸發器裝置100所論述之感測器中之一或多者。此外，蒸發器裝置200可包括一或多個加熱蒸發室之加熱器118，該蒸發室可為烘箱220或其他加熱室。可使用加熱器118之電阻控制加熱器118以例如藉由使用加熱器之電阻率溫度係數來判定加熱器的溫度。承嘴件144亦可包含於此蒸發器裝置200中以用於將產生的可吸入氣溶膠遞送至使用者。圖2B展示具有蒸發器裝置主體201之例示性蒸發器裝置200之側面等距透視圖。在圖2C之底部等距透視圖中，蓋230經展示為自蒸發器主體201移除，從而暴露烘箱/蒸發室220。
本文所描述之主題之一或多個態樣或特徵可實現於數位電子電路、積體電路、專門設計特定應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)電腦硬體、韌體、軟體及/或其組合。此等各種態樣或特徵可包括在一或多個在包括至少一個可程式化處理器之可程式化系統上可執行及/或可解譯的電腦程式中實施，該可程式化處理器可為專用或通用，其經耦接以接收來自以下之資料及指令並且將資料及指令傳輸至以下：儲存系統、至少一個輸入裝置及至少一個輸出裝置。
亦可稱為程式、軟體、軟體應用程式、應用程式、組件或代碼之此等電腦程式包括用於可程式化處理器之機器指令，且可實施於高階程序語言、物件導向程式設計語言、功能程式設計語言、邏輯程式設計語言及/或組件/機器語言中。如本文所使用，術語「機器可讀媒體」係指任何電腦程式產品、設備及/或裝置，諸如(例如)磁碟、光碟、記憶體及可程式化邏輯裝置(PLD)，用於將機器指令及/或資料提供至可程式化處理器，包括接收機器指令作為機器可讀信號的機器可讀媒體。術語「機器可讀信號」係指用以向可程式化處理器提供機器指令及/或資料之任何信號。機器可讀媒體可非瞬態地儲存此類機器指令，諸如(例如)非瞬態固態記憶體或磁硬盤驅動器或任何等效儲存媒體。機器可讀媒體可替代地或另外以瞬態方式儲存此類機器指令，諸如(例如)處理器快取或其他與一或多個實體處理器核心相關聯之隨機存取記憶體。
為提供與使用者之交互，本文所描述之主題之一或多個態樣或特徵可實施於電腦上，該電腦具有：顯示裝置，諸如(例如)陰極光線套管(CRT)或液晶顯示器(LCD)或發光二極體(LED)監測器，以用於向使用者顯示訊息；及鍵盤及指示裝置，諸如(例如)鼠標或軌跡球，使用者可藉由其將輸入提供至電腦。其他類型的裝置同樣可用於提供與使用者之交互。舉例而言，提供至使用者之回饋可為任何形式之感測回饋，諸如(例如)視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋；且可以任何形式接收自使用者之輸入，包括(但不限於)聲音、語音或觸覺輸入。其他可能輸入裝置包括(但不限於)觸控式螢幕或其他觸敏裝置，諸如單個或多個點電阻或電容觸控板、話音辨識硬體及軟體、光學掃描器、光學指標、數位影像俘獲裝置及相關聯解譯軟體及類似者。遠離分析器之電腦可經由有線或無線網路連接至該分析器，以實現該分析器與遠端電腦之間的資料交換(例如在遠端電腦處自分析器接收資料且傳輸諸如校準資料、操作參數、軟體升級或更新及類似者之訊息)，以及分析器之遠程控制、診斷等。
在以上描述及申請專利範圍中，諸如「中之至少一者」或「中之一或多者」之片語可出現在元件或特徵之結合清單之後。術語「及/或」亦可出現在兩個或更多個元件或特徵之清單中。除非與其使用的上下文有含蓄或明確矛盾，否則此片語欲意謂單獨地表示所列元件或特徵中之任一者或所述元件或特徵中之任一者以及其他所述元件或特徵中之任一者。舉例而言，片語「A及B中之至少一者」、「A及B中之一或多者」及「A及/或B」各自欲意謂「僅A、僅B或A及B一起」。類似解釋亦意圖用於列舉包括三個或更多個物品。舉例而言，片語「A、B及C中之至少一者」、「A、B及C中之一或多者」及「A、B及/或C」各自欲意謂「僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起或A及B及C一起」。在上文及申請專利範圍中使用術語「基於」欲意謂「至少部分地基於」，使得未列出之特徵或元件亦為可容許的。
取決於所需組態，本文所描述之主題可體現於系統、設備、方法及/或物品中。闡述於前述描述中之實施方式不表示與本文所描述之主題一致的所有實施方式。實情為，該等實施方案僅為與所描述之主題相關之態樣一致的一些實例。儘管上文已經詳細地描述若干變體，但其他修改或添加為可能的。特定而言，除了本文中所闡述的彼等，亦可提供其他特徵及/或變體。舉例而言，上文所描述之實施方式可係關於所揭示之特徵之各種組合及子組合及/或上述所揭示的若干其他特徵之組合及子組合。此外，隨附圖式中所描繪之及/或本文所描述之邏輯流程不一定需要所展示的特定次序或依序次序來達成所期望的結果。其他實施方式可處於以下申請專利範圍之範疇內。
100:蒸發器裝置 101:蒸發器裝置主體 103:電源 105:控制器 107:無線電路 109:蒸發器裝置主體電觸點 111:蒸發器裝置主體電觸點 113:蒸發器裝置主體電觸點 114:濾芯 115:輸出 117:輸入 118:加熱器 119:互補濾芯觸點 120:儲集器 121:互補濾芯觸點 123:互補濾芯觸點 125:記憶體 133:充電器 137:感測器 138:識別器 144:承嘴件 150:空氣流路徑 152:濾芯容器 154:可插入端 156:出口 158:窗 159:導電結構 161:導電結構 162:中心管 200:蒸發器裝置 201:蒸發器裝置主體 220:烘箱 230:蓋 300:蒸發器裝置 305:控制器 310:蒸氣控制系統 312:莢艙電阻量測電路 313:莢艙加熱器開關場效應電晶體 314:莢艙壓力感測器 315:電力及電池系統 316:充電器 317:燃料錶 318:電池保護 319:低壓差調節器 320:使用者介面 322:蜂鳴器 323:發光二極體驅動器 324:LED 325:額外感測器 327:環境壓力感測器 328:加速度計 330:天線 335:記憶體 340:連接器 345:莢艙連接器 350:電源 400:整合電力管理單元 405:加熱器控制 410:量測電路 415:DC整流器 420:充電器 425:LED驅動器 430:蜂鳴器驅動器 435:氣量錶 440:LDO調節器 445:開關降壓降壓轉換器 450:升壓轉換器 455:類比轉數位轉換器 460:輸入/輸出裝置及系統控制 465:莢艙ID 470:保護機制 480:莢艙加熱元件 505:負載開關 510:電流源 515:外部電壓 520:控制邏輯 525:輸入端子 530:保護機制電路 535:整合電壓監測器 537:ADC 538:類比前端 539:類比前端 540:電流監測器 542:ADC 543:類比前端 544:開關 545:整數倍降低取樣塊 550:整合式升壓轉換器 605:保護比較器 610:外部計時接針 615:加熱器停止禁止接針 620:UVLO接針 625:熱選擇接針 630:熱脈寬調變接針 635:加熱器就緒接針 640:時脈線接針 645:資料線接針 700:加熱器控制 705:整合輸出多工器 707a:開關 707b:開關 707c:開關 707d:開關 805:多工器 807a:開關 807b:開關 807c:開關 807d:開關 807e:開關 807f:開關 905:加熱及溫度控制邏輯 910:線圈參數 915:加熱量變曲線 920:汲取量變曲線 1005:汲取量變曲線 1010:蒸氣量變曲線 1105:莢艙識別器電路 1105a:塊 1105b:塊 1110:莢艙 1115:加熱線圈 out+:驅動線 out1+:輸出 out2+:輸出 out1-:輸出 out2-:輸出 sense+:感測線 sense-:感測線
結合在本說明書中且構成其之一部分之隨附圖式展示本文揭示之主題的某些態樣，且與描述一起，有助於闡明與所揭示實施方式相關聯之一些原理。在圖式中，
圖1A展示說明與當前主題之一些實施方式一致之具有濾芯及蒸發器裝置主體之蒸發器裝置之特徵的示意圖；
圖1B展示提供與當前主題之一些實施方式一致之具有與蒸發器裝置主體上之濾芯容器分離之濾芯的蒸發器裝置之俯視圖的圖；
圖1C展示提供與當前主題之一些實施方式一致之具有插入至蒸發器裝置主體上之濾芯容器中之濾芯的蒸發器裝置之俯視圖的圖；
圖1D展示提供與當前主題之一些實施方式一致之具有插入至蒸發器裝置主體上之濾芯容器中之濾芯的蒸發器裝置之頂部等距透視圖的圖；
圖1E展示提供與當前主題之一些實施方式一致之自適合於與蒸發器裝置主體一起使用之濾芯之承嘴件末端的頂部等距透視圖的圖；
圖1F展示提供與當前主題之一些實施方式一致之自適合於與蒸發器裝置主體一起使用之濾芯之相對末端的頂部等距透視圖的圖；
圖2A展示說明與當前主題之一些實施方式一致之非基於濾芯之蒸發器裝置之特徵的示意圖；
圖2B展示提供實例非基於濾芯之蒸發器裝置之側面等距透視圖的圖；
圖2C展示提供實例非基於濾芯之蒸發器裝置之底部等距透視圖的圖；
圖3為根據當前主題之一些態樣之可包括整合電力及/或加熱器控制之實例蒸發器裝置的系統方塊圖；
圖4為根據當前主題之一些態樣之實例整合電力管理單元的系統方塊圖；
圖5為說明根據當前主題之一些實施方式之實例加熱器控制的系統方塊圖；
圖6為更詳細說明實例保護機制電路的系統方塊圖；
圖7為說明根據當前主題之一些實施方式之另一實例加熱器控制的系統方塊圖；
圖8為說明根據當前主題之一些實施方式之另一實例加熱器控制的系統方塊圖；
圖9為根據當前主題之一些實施方式的系統方塊圖；
圖10說明可變蒸氣產量之實例；及
圖11為說明根據一些實施方式之莢艙識別器電路的方塊圖；
當實踐時，類似參考標號指代類似結構、特徵或元件；
100:蒸發器裝置
101:蒸發器裝置主體
103:電源
105:控制器
107:無線電路
109:蒸發器裝置主體電觸點
111:蒸發器裝置主體電觸點
113:蒸發器裝置主體電觸點
114:濾芯
115:輸出
117:輸入
118:加熱器
119:互補濾芯觸點
120:儲集器
121:互補濾芯觸點
123:互補濾芯觸點
125:記憶體
133:充電器
137:感測器
138:識別器
144:承嘴件

Claims (30)

  1. 一種系統，其包含： 一電流源電路； 一系統電力輸入；及 負載開關電路，其將該電流源電路及該系統電力輸入耦接至一輸出，該輸出經組態以耦接至一蒸發器加熱元件， 其中該電流源電路、該系統電力輸入及該負載開關電路形成一積體電路之部分。
  2. 如請求項1之系統，其進一步包含： 保護電路，其經組態以比較一蒸發器裝置之一操作參數與一預定條件，且回應於判定該操作參數滿足該條件而輸出一警報信號， 其中該保護電路形成該積體電路之部分。
  3. 如請求項2之系統，其中該操作參數包括電壓、電流、溫度、電流限制及電短路。
  4. 如請求項2之系統，其中該預定條件包括一預定臨限值，該系統進一步包括儲存該預定臨限值之至少一個暫存器。
  5. 如請求項4之系統，其中該保護電路包括一比較器電路，該比較器電路經組態以比較該蒸發器裝置之該操作參數與該預定臨限值，該比較器電路經組態以輸出指示該比較之一信號。
  6. 如請求項2之系統，其中該保護電路經組態以偵測加熱器逾時、該蒸發器裝置內之子系統之溫度、過電壓(OVP)保護、過電流保護(OCP)、欠壓鎖定(UVLO)、電短路、超限電流、多級節流、電壓過低及/或一加熱器停止禁止信號。
  7. 如請求項2之系統，其中該保護電路包括一監視計時器電路及/或一冗餘時脈脈衝源。
  8. 如請求項2之系統，其進一步包含： 控制邏輯，其耦接至該保護電路且經組態以接收該警報信號，且回應於接收該警報信號而引起該蒸發器裝置之操作之修改，該蒸發器裝置之操作之修改包括將該蒸發器裝置內之至少一個電路與一電力供應器斷開連接，修改該至少一個電路之一時脈速度，且/或修改該至少一個電路之一電力軌電壓。
  9. 如請求項1之系統，其進一步包含： 一電流監測器，其耦接至第一輸出且經組態以耦接至該蒸發器加熱元件，該電流監測器經組態以感測該第一輸出處之一電流； 一電壓監測器，其耦接至一第二輸出，該第二輸出經組態以耦接至該蒸發器加熱元件，該電壓監測器經組態以感測該蒸發器加熱元件上之一電壓；及 控制邏輯，其耦接至該電流監測器及該電壓監測器，該控制邏輯經組態以接收表徵該第一輸出處之感測電流、該蒸發器加熱元件上之感測電壓之資料，且調整該負載開關電路之操作以調整該蒸發器加熱元件之一溫度，該調整係基於所接收之資料。
  10. 如請求項1之系統，其進一步包含一整合式升壓轉換器，該整合式升壓轉換器經組態以將一行程提供至該負載開關電路。
  11. 如請求項1之系統，其進一步包含： 電力管理單元電路，其包括至少一個低壓差調節器、一直流整流器及一降壓轉換器； 一類比轉數位轉換器； 一發光二極體驅動器； 輸入-輸出電路。
  12. 如請求項11之系統，其進一步包含： 一蒸發器裝置主體，其包括一蒸發室及一承嘴件； 一電源，其耦接至該電力管理單元電路； 一控制器，其耦接至該電力管理單元電路； 一天線； 記憶體； 一環境壓力感測器；及 一加速度計。
  13. 如請求項1之系統，其進一步包含： 電路，其經組態以基於一汲取量變曲線及/或一蒸氣量變曲線改變該輸出處之一信號之一工作循環，該汲取量變曲線表徵工作循環及汲取強度，該蒸氣量變曲線表徵工作循環及蒸氣產量。
  14. 如請求項1之系統，其進一步包含： 一多工器，其包括至少一個開關，該多工器經組態以在該負載開關電路與一電壓監測器之間切換一輸入。
  15. 如請求項1之系統，其進一步包含： 一多工器，其包括連接至該負載開關電路之一第一輸入、連接至一電壓監測器之一第二輸入、連接至該電壓監測器之一第三輸入、連接至一參考節點之一第四輸入，及四個輸出，該四個輸出中之至少一者連接至該輸出。
  16. 一種方法，其包含： 在一電流源電路與一系統電力輸入之間切換，負載開關電路將該電流源電路及該系統電力輸入耦接至一輸出，該輸出經組態以耦接至一蒸發器加熱元件； 其中該電流源電路、該系統電力輸入及該負載開關電路形成一積體電路之部分。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含： 由保護電路比較一蒸發器裝置之一操作參數與一預定條件，且 回應於判定該操作參數滿足該條件而輸出一警報信號， 其中該保護電路形成該積體電路之部分。
  18. 如請求項17之方法，其中該操作參數包括電壓、電流、溫度、電流限制及電短路。
  19. 如請求項17之方法，其中該預定條件包括一預定臨限值，該系統進一步包括儲存該預定臨限值之至少一個暫存器。
  20. 如請求項18之方法，其中該保護電路包括一比較器電路，該比較器電路經組態以比較該蒸發器裝置之該操作參數與該預定臨限值，該比較器電路經組態以輸出指示該比較之一信號。
  21. 如請求項17之方法，其中該保護電路經組態以偵測加熱器逾時、該蒸發器裝置內之子系統之溫度、過電壓(OVP)保護、過電流保護(OCP)、欠壓鎖定(UVLO)、電短路、超限電流、多級節流、電壓過低及/或一加熱器停止禁止信號。
  22. 如請求項17之方法，其中該保護電路包括一監視計時器電路，及/或一冗餘時脈脈衝源。
  23. 如請求項17之方法，該積體電路進一步包含： 控制邏輯，其耦接至該保護電路且經組態以接收該警報信號，且回應於接收該警報信號而引起該蒸發器裝置之操作之修改，該蒸發器裝置之操作之修改包括將該蒸發器裝置內之至少一個電路與一電力供應器斷開連接，修改該至少一個電路之一時脈速度，且/或修改該至少一個電路之一電力軌電壓。
  24. 如請求項16之方法，該積體電路進一步包含： 一電流監測器，其耦接至第一輸出且經組態以耦接至該蒸發器加熱元件，該電流監測器經組態以感測該第一輸出處之一電流； 一電壓監測器，其耦接至一第二輸出，該第二輸出經組態以耦接至該蒸發器加熱元件，該電壓監測器經組態以感測該蒸發器加熱元件上之一電壓；及 控制邏輯，其耦接至該電流監測器及該電壓監測器，該控制邏輯經組態以接收表徵該第一輸出處之感測電流、該蒸發器加熱元件上之感測電壓之資料，且調整該負載開關電路之操作以調整該蒸發器加熱元件之一溫度，該調整係基於所接收之資料。
  25. 如請求項16之方法，該積體電路進一步包含一整合式升壓轉換器，該整合式升壓轉換器經組態以將一源提供至該負載開關電路。
  26. 如請求項16之方法，該積體電路進一步包含： 電力管理單元電路，其包括至少一個低壓差調節器、一直流整流器及一降壓轉換器； 一類比轉數位轉換器； 一發光二極體驅動器； 輸入-輸出電路。
  27. 如請求項26之方法，該積體電路進一步包含： 一蒸發器裝置主體，其包括一蒸發室及一承嘴件； 一電源，其耦接至該電力管理單元電路； 一控制器，其耦接至該電力管理單元電路； 一天線； 記憶體； 一環境壓力感測器；及 一加速度計。
  28. 如請求項16之方法，其進一步包含： 基於一汲取量變曲線及/或一蒸氣量變曲線改變該輸出處之一信號之一工作循環，該汲取量變曲線表徵工作循環及汲取強度，該蒸氣量變曲線表徵工作循環及蒸氣產量。
  29. 如請求項16之方法，該積體電路進一步包含： 一多工器，其包括至少一個開關，該多工器經組態以在該負載開關電路與一電壓監測器之間切換一輸入。
  30. 如請求項16之方法，該積體電路進一步包含： 一多工器，其包括連接至該負載開關電路之一第一輸入、連接至一電壓監測器之一第二輸入、連接至該電壓監測器之一第三輸入、連接至一參考節點之一第四輸入，及四個輸出，該四個輸出中之至少一者連接至該輸出。
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