Испарительное устройство и способ его функционирования
Изобретение относится к испарительным устройствам, таким как, например, переносные персональные испарительные устройства для формирования вдыхаемого аэрозоля из одного или более испаряемых веществ. Предложено испарительное устройство, содержащее схему источника тока, вход электропитания и схемы переключения нагрузки, соединяющие схему источника тока и вход электропитания с выходом, выполненным с возможностью соединения с нагревательным элементом испарителя. Схема источника тока, вход электропитания и схемы переключения нагрузки образуют часть интегральной схемы. Также предложен способ функционирования испарительного устройства. Изобретения направлены на обеспечение схем, которые предоставляют возможность улучшенной работы испарителя, включая улучшенные рабочие характеристики нагревателя и отказоустойчивые признаки, тем самым улучшая испарительное устройство. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 20 ил.
Родственная заявка
[001] По настоящей заявке испрашивается приоритет на основании предварительной патентной заявки США № 62/689,774, зарегистрированной 25 июня 2018 года, полное содержимое которой, таким образом, явно содержится по ссылке в данном документе.
Область техники, к которой относится изобретение
[002] Изобретение, описываемое в данном документе, относится к испарительным устройствам, таким как, например, переносные персональные испарительные устройства для формирования вдыхаемого аэрозоля из одного или более испаряемых веществ.
Уровень техники
[003] Испарительные устройства, которые могут также называться электронными испарительными устройствами или электроиспарительными устройствами, могут быть использованы для подачи аэрозоля (также иногда называемого "паром"), содержащего один или более активных ингредиентов, посредством вдыхания аэрозоля пользователем испарительного устройства. Электронные системы доставки никотина (ENDS) являются классом испарительных устройств, которые типично питаются от аккумулятора, и которые могут быть использованы для имитации ощущения курения сигареты, но без сжигания табака или других веществ. При использовании испарительного устройства пользователь вдыхает аэрозоль, обычно называемый паром, который может быть сформирован посредством нагревательного элемента, который испаряет (что, в целом, называется вынуждением жидкого или твердого вещества, по меньшей мере, частично переходить в газообразную фазу) испаряемое вещество, которое может быть жидкостью, раствором, твердым веществом, воском или любой другой формой, которая может быть совместима с использованием конкретного испарительного устройства.
[004] Чтобы принимать вдыхаемый аэрозоль, формируемый посредством испарительного устройства, пользователь может, в некоторых примерах, активировать испарительное устройство, делая затяжку, нажимая кнопку или посредством некоторого другого подхода. Затяжка, как обычно используемый термин (и также используемый в данном документе), ссылается на вдыхание пользователем способом, который вынуждает объем воздуха втягиваться в испарительное устройство, так что вдыхаемый аэрозоль формируется посредством объединения испарившегося испаряемого вещества с воздухом. Типичный подход, посредством которого испарительное устройство формирует вдыхаемый аэрозоль из испаряемого вещества, подразумевает нагрев испаряемого вещества в испарительной камере (также иногда называемой камерой нагревателя), чтобы вынуждать испаряемое вещество преобразовываться в газообразную (парообразную) фазу. Испарительная камера, в целом, ссылается на область или объем в испарительном устройстве, в котором источник тепла (например, токопроводящий, конвекционный и/или излучающий) вызывает нагрев испаряемого вещества, чтобы производить смесь воздуха и испаряемого вещества в некотором равновесии между газообразной и конденсированной (например, жидкой и/или твердой) фазами.
[005] Некоторые компоненты газообразного испаряемого вещества могут конденсироваться после испарения вследствие охлаждения и/или изменений в давлении, чтобы, таким образом, формировать аэрозоль, который включает в себя частицы конденсированной фазы (например, жидкости и/или твердого вещества), взвешенные, по меньшей мере, в некоторой части воздуха, втягиваемого в испарительное устройство посредством затяжки. Если испаряемое вещество включает в себя труднолетучий состав (например, такой состав как никотин, который имеет относительно низкое давление пара при температурах и давлении вдыхания), вдыхаемый аэрозоль может включать в себя этот труднолетучий состав в некотором локальном равновесии между газообразной и конденсированной фазами.
Сведения уровня техники об аналогах настоящего изобретения могут быть найдены в US 2016/0360786 A1, US 2017/0294804 A1, US 2017/0119052 A1.
Сущность изобретения
[006] Согласно аспекту, система включает в себя схему источника тока; вход электропитания системы; и схемы переключения нагрузки, соединяющую схему источника тока и вход электропитания системы с выходом, выполненным с возможностью соединения с нагревательным элементом испарителя. Схема источника тока, вход электропитания системы и схемы переключения нагрузки формируют часть интегральной схемы.
[007] Один или более следующих признаков могут содержаться в любом возможном сочетании. Например, система может включать в себя схемы защиты, выполненные с возможностью сравнения рабочего параметра испарительного устройства с предварительно определенным условием и, в ответ на определение того, что рабочий параметр удовлетворяет условию, вывода сигнала предупреждения. Схемы защиты могут формировать часть интегральной схемы. Рабочий параметр может включать в себя напряжение, ток, температуру, ограничение по току и короткое замыкание. Предварительно определенное условие может включать в себя предварительно определенное пороговое значение, система дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один регистр, хранящий предварительно определенное пороговое значение. Схемы защиты могут включать в себя схему компаратора, выполненную с возможностью сравнивать рабочий параметр испарительного устройства и предварительно определенное пороговое значение, схема компаратора выполнена с возможностью выводить сигнал, указывающий сравнение. Схемы защиты могут быть выполнены с возможностью обнаруживать таймаут нагревателя, температуру подсистем в испарительном устройстве, защиту от перенапряжения (OVP), защиту от сверхтока (OCP), блокировку питания при пониженном напряжении (UVLO), электрические замыкания, ток, превышающий предельное значение, многоуровневое дросселирование, провал напряжения и/или сигнал запрета остановки нагревателя. Схемы защиты могут включать в себя схему сторожевого таймера и/или резервный источник тактовых сигналов.
[008] Система может включать в себя управляющую логику, соединенную со схемами защиты и выполненную с возможностью принимать сигнал предупреждения и, в ответ на прием сигнала предупреждения, вызывать модификацию работы испарительного устройства, включающую в себя отсоединение, по меньшей мере, одной схемы в испарительном устройстве от источника питания, модификацию скорости тактовых сигналов, по меньшей мере, одной схемы и/или модификацию напряжения шины электропитания, по меньшей мере, одной схемы.
[009] Система может включать в себя монитор (средство мониторинга) тока, соединенный с первым выходом и выполнен с возможностью соединения с нагревательным элементом испарителя, монитор тока выполнен с возможностью измерять ток на первом выходе; монитор напряжения, соединенный со вторым выходом, выполнен с возможностью соединения с нагревательным элементом испарителя, монитор напряжения выполнен с возможностью измерять напряжение на концах нагревательного элемента испарителя; и управляющую логику, соединенную с монитором тока и монитором напряжения, управляющая логика выполнена с возможностью принимать данные, характеризующие измеренный ток на первом выходе, измеренное напряжение на концах нагревательного элемента испарителя и регулировать работу схем переключения нагрузки для регулирования температуры нагревательного элемента испарителя, регулировка основывается на принятых данных.
[0010] Система может включать в себя интегрированный повышающий преобразователь, выполненный с возможностью предоставлять более высокое напряжение схемам переключения нагрузки. Система может включать в себя схемы блока управления мощностью, включающие в себя, по меньшей мере, один регулятор малого падения напряжения, выпрямитель постоянного тока и коммутирующий понижающий преобразователь с пошаговым понижением; аналого-цифровой преобразователь; формирователь светоизлучающего диода; и схемы ввода-вывода.
[0011] Система может включать в себя основную часть испарительного устройства, включающую в себя испарительную камеру, и мундштук; источник питания, присоединенный к схемам блока управления мощностью; контроллер, присоединенный к схемам блока управления мощностью; антенну; память; датчик окружающего давления; и акселерометр.
[0012] Система может включать в себя схемы, выполненные с возможностью изменять рабочий цикл сигнала на выходе на основе профиля втягивания и/или парового профиля, профиль втягивания характеризует рабочий цикл и силу втягивания, паровой профиль характеризует рабочий цикл и формирование пара. Система может включать в себя мультиплексор, включающий в себя, по меньшей мере, один переключатель, мультиплексор выполнен с возможностью переключать вход между схемами переключения нагрузки и монитором напряжения. Система может включать в себя мультиплексор, включающий в себя первый вход, соединенный со схемами переключения нагрузки, второй вход, соединенный с монитором напряжения, третий вход, соединенный с монитором напряжения, четвертый вход, соединенный с опорным узлом, и четыре выхода, по меньшей мере, один из четырех выходов соединен с выводом.
[0013] Системы и способы, согласующиеся с этим подходом, описываются, также как и изделия, которые содержат материально осуществленный машиночитаемый носитель, приспособленный для инструктирования одной или более машинам (например, компьютерам, микроконтроллерам или т.п., которые могут включать в себя процессоры общего и/или специального назначения или схемы и т.д.) приводить в результате к операциям, описанным в данном документе. Аналогично, также описываются компьютерные системы, которые могут включать в себя процессор и память, присоединенную к процессору. Память может включать в себя одну или более программ, которые инструктируют процессору выполнять одну или более операций, описанных в данном документе.
[0014] Подробности одной или более вариаций изобретения, описанного в данном документе, изложены на прилагаемых чертежах и в нижеприведенном описании. Другие признаки и преимущества изобретения, описанного в данном документе, должны становиться очевидными из описания и чертежей и из формулы изобретения.
Описание чертежей
[0015] Прилагаемые чертежи, которые включены в и составляют часть этого описания изобретения, показывают конкретные аспекты изобретения, раскрытого в данном документе, и вместе с описанием, помогают пояснять некоторые принципы, ассоциированные с раскрытыми реализациями. На чертежах,
[0016] Фиг. 1A показывает схематичный чертеж, иллюстрирующий отличительные признаки испарительного устройства, имеющего картридж и основную часть испарительного устройства, согласующуюся с некоторыми реализациями настоящего изобретения;
[0017] Фиг. 1B показывает схему, предоставляющую вид сверху испарительного устройства с картриджем, отделенным от держателя картриджа на основной части испарительного устройства, согласующейся с реализациями настоящего изобретения;
[0018] Фиг. 1C показывает схему, предоставляющую вид сверху испарительного устройства с картриджем, вставленным в держатель картриджа на основной части испарительного устройства, согласующейся с некоторыми реализациями настоящего изобретения;
[0019] Фиг. 1D показывает схему, предоставляющую изометрический вид сверху в перспективе испарительного устройства с картриджем, вставленным в держатель картриджа на основной части испарительного устройства, согласующейся с некоторыми реализациями настоящего изобретения;
[0020] Фиг. 1E показывает схему, предоставляющую изометрический вид сверху в перспективе от конца мундштука картриджа, подходящего для использования с основной частью испарительного устройства, согласующейся с некоторыми реализациями настоящего изобретения;
[0021] Фиг. 1F показывает схему, предоставляющую изометрический вид сверху в перспективе от противоположного конца картриджа, подходящего для использования с основной частью испарительного устройства, согласующейся с некоторыми реализациями настоящего изобретения;
[0022] Фиг. 2A показывает схематичный чертеж, иллюстрирующий отличительные признаки бескартриджного испарительного устройства, согласующегося с некоторыми реализациями настоящего изобретения;
[0023] Фиг. 2B показывает схему, предоставляющую изометрический вид сбоку в перспективе для примерного бескартриджного испарительного устройства;
[0024] Фиг. 2C показывает схему, предоставляющую изометрический вид снизу в перспективе для примерного бескартриджного испарительного устройства;
[0025] Фиг. 3 является блок-схемой системы примерного испарительного устройства, которое может включать в себя интегрированное управление мощностью и/или нагревателем согласно некоторым аспектам настоящего изобретения;
[0026] Фиг. 4 является блок-схемой системы примерного интегрированного блока управления мощностью согласно некоторым аспектам настоящего изобретения;
[0027] Фиг. 5 - блок-схема системы, иллюстрирующая примерный регулятор нагревателя согласно некоторым реализациям настоящего изобретения;
[0028] Фиг. 6 - блок-схема системы, иллюстрирующая примерные схемы механизма защиты более подробно;
[0029] Фиг. 7 - блок-схема системы, иллюстрирующая другой пример регулятора нагревателя согласно некоторым реализациям настоящего изобретения;
[0030] Фиг. 8 - блок-схема системы, иллюстрирующая другой пример регулятора нагревателя согласно некоторым реализациям настоящего изобретения;
[0031] Фиг. 9 - блок-схема системы согласно некоторым реализациям настоящего изобретения;
[0032] Фиг. 10 иллюстрирует пример формирования переменного пара;
[0033] Фиг. 11 - это блок-схема, иллюстрирующая схемы идентификатора стыкуемого модуля согласно некоторым реализациям; и
[0034] Фиг. 12 иллюстрирует примерный блок управления мощностью согласно некоторым примерным реализациям настоящего изобретения.
[0035] Если уместно, аналогичные ссылки с номерами обозначают аналогичные структуры, признаки или элементы.
Подробное описание изобретения
[0036] Некоторые аспекты настоящего изобретения относятся к интегрированным схемам управления мощностью и управления нагревателем для испарительных устройств. Настоящим изобретением могут обеспечиваться схемы, которые предоставляют возможность улучшенной работы испарителя, включая улучшенные рабочие характеристики нагревателя и отказоустойчивые признаки, тем самым улучшая испарительное устройство. Некоторые реализации настоящего изобретения могут включать в себя интегрированный блок управления мощностью, включающий в себя схемы управления нагревателем, реализованные как интегральная схема (например, на кристалле, таком как специализированная интегральная схема (ASIC)). Посредством реализации некоторых аспектов настоящего изобретения в качестве специализированной интегральной схемы некоторые аспекты настоящего изобретения могут улучшать управление электропитанием, уменьшать требования по мощности, обеспечивать гибкое управление нагревателем, снижать число дискретных компонентов, тем самым, уменьшая вариативность в рабочей характеристике, и т.п. Другие преимущества являются возможными.
[0037] Примеры испарительных устройств, согласующихся с реализациями настоящего изобретения, включают в себя электронные испарители, ENDS и т.п. Как отмечено выше, такие испарители являются типично карманными устройствами, которые нагревают (посредством конвекции, проведения тока, излучения или некоторого их сочетания) испаряемое вещество, чтобы предоставлять пригодную для вдыхания дозу вещества. Испаряемое вещество, используемое с испарителем, может, в некоторых примерах, быть предоставлено в картридже (который может называться частью испарителя, которая содержит испаряемое вещество в резервуаре или другом контейнере, и который может быть повторно заполняемым, когда пустой, или выбрасываемым в пользу нового картриджа, содержащим дополнительное испаряемое вещество того же или другого типа). В некоторых реализациях испарительное устройство может быть любым картриджным испарительным устройством, бескартриджным испарительным устройством или испарительным устройством многократного использования, приспособленным для использования с или без картриджа. Например, испарительное устройство многократного использования может включать в себя нагревательную камеру (например, термокамеру), выполненную с возможностью принимать испаряемое вещество непосредственно в нагревательной камере, а также принимать картридж, имеющий резервуар или т.п. для удерживания испаряемого вещества. В различных реализациях испаритель может быть выполнен с возможностью использования с жидким испаряемым веществом (например, несущим раствором, в котором активные и/или неактивные ингредиент(ы) являются взвешенными или удерживаются в растворе или жидкой форме самого испаряемого вещества) или твердым испаряемым веществом. Твердое испаряемое вещество может включать в себя растительное или нерастительное вещество, которое испускает некоторую часть твердого испаряемого вещества в качестве испаряемого вещества (например, так, что некоторая часть вещества остается в качестве отходов, после того как испаряемое вещество испускается для вдыхания пользователем) или, в необязательном порядке, может быть твердой формой самого испаряемого вещества, так что все твердое вещество может, в конечном счете, быть испарено для вдыхания. Жидкое испаряемое вещество может аналогично допускать полное испарение или может включать в себя некоторую часть жидкого вещества, которая остается после того, как все вещество, подходящее для вдыхания, употреблено.
[0038] Термин "испарительное устройство", когда используется в данном документе, согласуется с настоящим изобретением, в целом, ссылается на переносные, самостоятельные устройства, которые являются удобными для персонального использования. Типично, такие устройства управляются посредством одного или более переключателей, кнопок, чувствительных к касанию устройств или другой функциональности пользовательского ввода или т.п. (которые могут называться, в целом, элементами управления) на испарителе, хотя множество устройств, которые могут беспроводным образом связываться с внешним контроллером (например, смартфон, умные часы, другие носимые электронные устройства и т.д.), недавно стали доступными. Управление, в этом контексте, ссылается, в целом, на способность влиять на один или более из многообразия рабочих параметров, которые могут включать в себя без ограничения любое из инструктирования нагревателю включаться и/или выключаться, регулирования минимальной и/или максимальной температуры, до которой нагреватель нагревается во время работы, различные игры или другие интерактивные признаки, к которым пользователь может иметь доступ на устройстве, и/или другие операции.
[0039] Фиг. 3 является блок-схемой системы примерного испарительного устройства 300, которое может включать в себя интегрированный регулятор мощности и/или нагревателя согласно некоторым аспектам настоящего изобретения. Примерное испарительное устройство 300 включает в себя контроллер 305 с беспроводной (например, Bluetooth) системой поддержки на кристалле (SOC), соединенной с системой 310 регулирования пара, системой 315 электропитания и аккумулятора, пользовательским интерфейсом 320, дополнительными датчиками 325, антенной 330, памятью 335 и соединителем 340. Примерное испарительное устройство 300 дополнительно включает в себя источник 350 мощности (такой как литиевый аккумулятор) и соединитель 345 стыкуемого модуля для соединения со стыкуемым модулем, который может включать в себя нагревательный элемент (например, электрически смоделированный как резистор), и который содержит испаряемое вещество.
[0040] Система 310 регулирования пара может включать функциональность испарения устройства и включает в себя схему 312 измерения сопротивления стыкуемого модуля, полевой транзистор (FET) 313 для переключения нагревателя стыкуемого модуля и датчик 314 давления стыкуемого модуля. Схема 312 измерения сопротивления стыкуемого модуля и FET 313 для переключения нагревателя стыкуемого модуля могут работать, чтобы измерять температуру нагревательного элемента стыкуемого модуля (например, кратко и периодически прерывая протекание тока к нагревательному элементу, измеряя сопротивление нагревательного элемента в течение этих коротких прерываний и используя коэффициент термического сопротивления для получения температуры из измеренного сопротивления). Датчик 314 давления стыкуемого модуля может наблюдать давление, чтобы обнаруживать что-либо из начала, окончания или продолжения затяжки.
[0041] Система 315 питания и аккумулятора работает, чтобы снабжать другие системы устройства мощностью от источника 350 мощности. Система 315 питания и аккумулятора может включать в себя зарядное устройство 316, указатель 317 уровня заряда, защиту 318 аккумулятора и регулятор 319 малого падения напряжения (LDO). Зарядное устройство 316 может включать в себя зарядную схему, которая может управляться посредством контроллера 305, и в некоторых реализациях может включать в себя индуктивное зарядное устройство и/или подключаемое зарядное устройство. Например, соединение по универсальной последовательно шине (USB) может быть использовано для заряда испарительного устройства 300 и/или чтобы предоставлять возможность связи по проводному соединению между вычислительным устройством и контроллером 305. Зарядное устройство 316 может заряжать источник 350 мощности. Уровень указателя заряда 317 может наблюдать за информацией аккумулятора, такой как напряжение, ток, расчетное состояние заряда, расчетная емкость, количество циклов, аутентификация аккумулятора и т.п. Указатель 317 уровня заряда может предоставлять эту информацию контроллеру 305 для использования, например, чтобы указывать состояние аккумулятора через пользовательский интерфейс 320. Защита 318 аккумулятора может включать в себя переключатели для переключения элементов (таких как литиевые элементы, или другие элементы, дискретные блоки накопления мощности и т.п. источника 350 мощности) в и из цепи для защиты устройства 300 от перезаряда, переразряда, слишком быстрого разряда и т.п. LDO-регулятор 319 может регулировать выходное напряжение литиевого аккумулятора 350 для того, чтобы предоставлять мощность остальной части испарительного устройства 300.
[0042] Пользовательский интерфейс 320 включает в себя зуммер 322 (также называемый динамиком), формирователь 323 светоизлучающего диода (LED) и множество LED 324. Зуммер 322 может обеспечивать звуковую и/или тактильную обратную связь (например, вибрацию), а LED-формирователь 323 и множество LED 324 могут обеспечивать визуальную обратную связь пользователю.
[0043] Дополнительные датчики 325 включают в себя датчик 327 окружающего давления и акселерометр 328. Акселерометр 328 может предоставлять возможность обнаружения быстрого перемещения (такого как встряхивающее движение) испарительного устройства 300, которое может быть интерпретировано контроллером 305 (например, посредством приема сигнала от акселерометра 328) в качестве пользовательской команды для начала связи с пользовательским устройством, которое является частью системы испарителя и которое может быть использовано для управления одной или более операциями и/или параметрами испарительного устройства 300. Дополнительно или альтернативно, обнаружение быстрого перемещения (такого как встряхивающее движение) испарительного устройства 300 может быть интерпретировано контроллером 305 как пользовательская команда циклического перехода по множеству настроек температуры, до которой испаряемое вещество, удерживаемое в картридже, должно быть нагрето посредством действия системы 310 регулирования пара.
[0044] Фиг. 4 является блок-схемой системы примерного интегрированного блока 400 управления мощностью согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, который может улучшать управление электропитанием, уменьшать требования к мощности, обеспечивать гибкое управление нагревателем, снижать число дискретных компонентов, тем самым, уменьшая вариативность в рабочей характеристике, и т.п. Примерный интегрированный блок 400 управления мощностью может выполнять функциональность системы 310 регулирования пара; системы 315 питания и аккумулятора; и пользовательского интерфейса 320. Примерный интегрированный блок 400 управления мощностью может взаимодействовать с микроконтроллером 305 и объединяет аналоговые и силовые подсистемы на главной плате и гибкий провод высокой мощности.
[0045] Примерный интегрированный блок 400 управления мощностью включает в себя регулятор 405 нагревателя, измерительную схему 410, DC-выпрямитель 415, зарядное устройство 420, шины электропитания системы (не показаны), LED-формирователь 425, формирователь 430 зуммера и подсистемы манометра 435. В некоторых реализациях примерный интегрированный блок 400 управления мощностью не объединяет датчики (акселерометр, датчики давления) и дополнительные поддерживающие компоненты, такие как соединитель 345 стыкуемого модуля, антенна 330, соединитель 340 и память 335.
[0046] Интегрированный блок 400 управления мощностью может включать в себя LDO-регуляторы 440, переключающий понижающий преобразователь 445 с постепенным понижением (например, понижающий напряжение) и повышающий преобразователь 450. Интегрированный блок 400 управления мощностью может включать в себя аналого-цифровой преобразователь (ADC) 455 для наблюдения напряжений системы и токов, которые предоставляются блоком 400 управления мощностью. ADC 455 может наблюдать температуры кристалла и удаленного NTC, наблюдать температуры системы для того, чтобы реализовывать механизмы защиты, как описано более полно ниже.
[0047] Интегрированный блок 400 управления мощностью может включать в себя устройство ввода/вывода (I/O) и устройство 460 управления системой, которое предоставляет возможность контроллеру 305 модифицировать работу (например, конфигурировать) интегрированного блока 400 управления мощностью. IO и устройство 460 управления системой могут включать в себя внутренний осциллятор, также как и соединения для внешнего осциллятора для формирования тактовых сигналов системы.
[0048] Регулятор 405 нагревателя может предусматривать интегрированный путь теплового потока и источник тока для нагрева нагревательного элемента 480 стыкуемого модуля (также называемого нагрузкой стыкуемого модуля), который находится в стыкуемом модуле. Фиг. 5 - это блок-схема системы, иллюстрирующая примерный регулятор 405 нагревателя согласно некоторым реализациям настоящего изобретения. Регулятор 405 нагревателя может включать в себя путь теплового потока, который может включать в себя переключатели 505 нагрузки (например, переключатели, которые иллюстрированы, полумостовую топологию, и т.п.), которые управляют приложением источника 510 тока или внешнего напряжения 515 (обозначенного VSYS/VBST) к нагрузке 480 подключаемого модуля через линию управления (обозначенную как out+). Переключатели 505 нагрузки могут иметь неперекрывающиеся схемы, чтобы гарантировать синхронизацию по времени (например, без риска обратной запитки). Переключатели нагрузки могут управляться посредством управляющей логики 520, которая может быть запрограммирована и/или выполнена с возможностью регулирования переключателей 505 нагрузки, чтобы нагревать нагреватель 480 стыкуемого модуля для нагрева испаряемого вещества, содержащегося в стыкуемом модуле. Управляющая логика 520 может включать в себя одну или более входных клемм 525 или штырьковых выводов, которые могут принимать сигналы от контроллера 305 устройства или другой системы в испарительном устройстве или интегрированном регуляторе 405 нагревателя. Аналогично, источник 510 тока может быть программируемым и управляться посредством управляющей логики 520. Переключатели 505 нагрузки могут также управляться посредством схем 530 механизма защиты, описанных более полно ниже.
[0049] В некоторых реализациях переключатели 505 нагрузки могут быть реализованы как полумостовая топология, в которой напряжение DC-аккумулятора преобразуется в форму волны в диапазоне от 0 В до напряжения аккумулятора посредством изменения частоты широтно-импульсной модуляции. Эта переменная форма волны напряжения/мощности может быть использована для приведения в действие нагревателя 480 стыкуемого модуля. Полумостовая реализация может предоставлять возможность более высоких индуктивных нагрузок, поскольку ток протекает вхолостую в течение времени выключения.
[0050] Интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя интегрированный монитор 535 напряжения и монитор 540 тока, соединенный с управляющей логикой 520 через блок 545 прореживания. Интегрированный монитор 535 напряжения может включать в себя ADC 537 и аналоговый входной блок 539, который может соединяться со стыкуемым модулем через соединения sense+ и sense-, чтобы измерять напряжение на концах нагревательного элемента 480 стыкуемого модуля. Интегрированный монитор 540 тока может включать в себя ADC 542, аналоговый входной блок 543 и переключатель 544, присоединенный к линии управления (out+) для измерения тока по линии управления (out+). Переключатель 544 может быть выполнен с возможностью соединять интегрированный монитор 540 тока либо с источником 510 тока, либо с внешним напряжением 515, согласно режиму работы устройства. Монитор 535 напряжения и монитор 540 тока могут предоставлять свои соответствующие показатели измерений, через блок 545 прореживания, управляющей логике 520 для обработки и анализа. С помощью интегрированного монитора 535 напряжения и интегрированного монитора 540 тока, которые могут обеспечивать в реальном времени и синхронное измерение напряжения и тока, более быстрое время реакции контура управления и более точное регулирование температуры могут быть возможными. Согласование сигнала и фильтрация через аналоговые входные блоки 538, 543 предоставляют более низкие показатели измерения уровня шума.
[0051] В некоторых реализациях гарантированная рабочая характеристика может быть возможной (например, абсолютная точность, непостоянство коэффициента усиления, групповая задержка и т.п.). В некоторых реализациях специализированный порт для соединения интегральных схем (I2C) может содержаться для непрерывного запроса данных (например, 8 кГц) для контроллера 305.
[0052] В некоторых реализациях интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя интегрированный повышающий преобразователь 550. Повышающий преобразователь 550 может предоставлять необязательный источник переключателям 505 нагрузки нагревателя и может быть отключен/шунтирован. Включение в состав повышающего преобразователя 550 может предоставлять возможность гибких диапазонов подаваемой мощности для различных сопротивлений стыкуемого модуля с высокой эффективностью. В некоторых реализациях повышающий преобразователь 550 может поддерживать программируемые пределы выходного напряжения и тока.
[0053] В некоторых реализациях интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя дистанционное измерение напряжения с помощью 4-проводного измерения, которое компенсирует потери, вызванные паразитными сопротивлениями и контактными сопротивлениями стыкуемого модуля. Такой подход может обеспечивать точные и согласующиеся измерения стыкуемого модуля для более высокоточного регулирования температуры. В некоторых реализациях мультиплексор (mux) может быть включен в состав для переключения одной линии монитора 535 напряжения между одним или более из четырех соединений стыкуемого модуля. Например, мультиплексор может быть реализован так, что может переключать первое соединение монитора 535 напряжения между sense+ и out+.
[0054] Интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя одну или более схем 530 механизмов защиты. Фиг. 6 - это блок-схема системы, иллюстрирующая примерные схемы 530 механизма защиты более подробно. Механизмы защиты могут также называться схемами отказоустойчивости и механизма безопасности. Схемы 530 механизмов защиты могут быть функционально соединены с тактовым генератором системы, управляющей логикой 520 и могут включать в себя конфигурируемые защитные компараторы 605, которые сравнивают предварительно определенные пороговые значения (например, сохраненные в регистрах) с рабочими параметрами испарительного устройства. Эти рабочие параметры могут включать в себя напряжение (например, на входе стыкуемого модуля, на выходе стыкуемого модуля, повышение напряжения), ток (например, на входе стыкуемого модуля, на выходе стыкуемого модуля), температуру (например, кристалла, резисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)), ограничение по току (например, повышающего преобразователя, зарядного устройства) и короткое замыкание (например, на выходе). Во время работы испарительного устройства рабочие параметры, которые могут быть получены посредством одного или более датчиков или измеряющих схем, могут быть сравнены с их соответствующими пороговыми значениями, чтобы определять, находится ли рабочий параметр выше или ниже порогового значения. Если рабочий параметр определяется как ненормальный (например, выше верхнего порогового значения или ниже нижнего порогового значения), механизмы защиты могут сигнализировать о тревоге управляющей логике 520. В ответ на прием предупредительного сигнала от схем 530 механизма защиты управляющая логика 520 может модифицировать работу устройства, например, может отсекать некоторые подсистемы от питания (например, отсоединять схемы или детали испарительного устройства). Например, если температура стыкуемого модуля определяется как слишком высокая, и схемы 530 механизма защиты формируют предупреждение, управляющая логика 520 может отсоединять путь протекания тепла (например, источник 510 тока, переключатели 505 нагрузки) от предоставления тока нагревателю 480 стыкуемого модуля.
[0055] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивости) может включать в себя таймаут нагревателя. Схемы 530 механизма защиты могут включать в себя аппаратный таймер, который может отключать непрерывный нагрев нагревательного элемента 480 стыкуемого модуля (например, катушки) для защиты от зависания микропрограммного обеспечения или датчика. В некоторых реализациях продолжительности таймаута могут быть программируемыми (например, 5 с, 10 с, 20 с, 40 с и т.п.).
[0056] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя защиту от избыточной температуры. Схемы 530 механизма защиты могут реализовывать схему термической защиты, которая использует различные термодатчики в испарительном устройстве, чтобы дросселировать и/или отключать различные подсистемы. Эти термодатчики могут включать в себя резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), которые предоставляют возможность наблюдения за температурой в различных местах системы для дросселирования признака и защиты, специализированный NTC аккумулятора для заряда на основе дросселирования и защиты, наблюдения за температурой на кристалле, чтобы предотвращать повреждение кремния, и т.п. В случае, когда схемы 530 механизмов защиты определяют, что показатель температуры в испарительном устройстве является слишком высоким, управляющая логика 520 может изменять работу испарительного устройства, чтобы уменьшать формирование тепла. Уменьшение формирования тепла может быть выполнено, например, посредством изменения скорости тактового генератора; уровней напряжения питания; отключения электропитания некоторых подсистем или фрагментов устройства и/или схем; и т.п.
[0057] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя защиту от сверхнапряжения/тока (OVP/OCP) и блокировку питания при пониженном напряжении (UVLO). Схемы 530 механизма защиты могут отключать подсистему и функциональность, если напряжение и токи находятся за пределами ожидаемого рабочего диапазона (например, когда обнаруживаются посредством защитных компараторов 605, которые могут включать в себя триггеры на основе быстрореагирующего компаратора). В некоторых реализациях OVP/OCP и UVLO могут быть реализованы на пути сигналов нагревателя и подсистем высокой мощности.
[0058] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя защиту от короткого замыкания. Схемы 530 механизма защиты могут отключать выводы различных подсистем, когда электрические замыкания обнаруживаются (например, потребление тока может увеличиваться, и короткое замыкание может быть обнаружено посредством защитного компаратора 605). В некоторых реализациях защита от короткого замыкания может быть реализована для выходных шин электропитания для зарядного устройства, DCDC-преобразователей, LED-формирователя, динамика (например, зуммера), усилителя и т.п. В некоторых реализациях защита от короткого замыкания может быть реализована для выхода нагревателя 480 стыкуемого модуля с помощью программируемых пороговых значений сопротивления.
[0059] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя пределы по току. Схемы 530 механизма защиты и защитные компараторы 605 могут обнаруживать максимальное пороговое значение тока (например, максимальный предел) для того, чтобы предотвращать превышение номиналов внешних устройств/компонентов. В некоторых реализациях эти предельные пороговые значения тока могут быть программируемыми.
[0060] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя многоуровневое дросселирование и защиту от провала напряжения питания. Схемы 530 механизма защиты и защитные компараторы 605 могут выполнять наблюдение в реальном времени за напряжениями и температурами системы. Управляющая логика 520 может, в ответ на определение схемой 530 механизма защиты того, что тревожное оповещение инициируется, запрещать функциональность различных подсистем испарительного устройства в зависимости от условий системы (например, отключать нагрев на холоде, отключать зарядку в жару и т.п.). В некоторых реализациях эти пороговые значения и режимы работы могут быть программируемыми.
[0061] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя резервный источник тактовых сигналов. Схемы 530 механизма защиты могут включать в себя внутренний RCO и, в необязательном порядке, внешний 32 кГц XTAL. Такой резервный источник тактовых сигналов может гарантировать функциональность генератора импульсов реального времени (RTC), который управляет признаком безопасности таймаута нагревателя, так что RTC не зависит от внешнего компонента, который может быть более подвержен отказам.
[0062] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя аппаратный сторожевой таймер. Схемы 530 механизма защиты могут включать в себя штырьковый вывод 610 внешней синхронизации, требуемый для сохранения функционирующей способности пути теплового потока. Такой аппаратный сторожевой таймер может защищать от фиксирований состояния микропрограммных или аппаратных средств (например, датчика) (например, зависаний, приостановок и т.п.). В некоторых реализациях пороговые значения синхронизации тактовых сигналов могут быть программируемыми.
[0063] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя штырьковый вывод 615 запрета остановки нагревателя. Схемы 530 механизма защиты могут включать в себя архитектуру с открытым стоком, которые предоставляют возможность другим подсистемам (например, контроллеру 305) отключать нагреватель (например, отказ датчика). В некоторых реализациях отключение нагревателя включает в себя программируемое время задержки.
[0064] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя UVLO-вывод 620. Схемы 530 механизма защиты могут включать в себя дополнительный штырьковый UVLO-вывод 620, чтобы уведомлять систему о низком напряжении, которое может предоставлять возможность другим внешним подсистемам независимо обрабатывать условия низкого напряжения.
[0065] Другой примерный механизм защиты (например, отказоустойчивый) может включать в себя быстрый и изящный режим выключения. Схемы 530 механизма защиты могут инструктировать режим отключения, вызванный условиями неисправности или механизмами защиты, обрабатываемыми изящно в аппаратных средствах без необходимости микропрограммного управления. Например, что касается OVP, OCP, защиты от короткого замыкания, превышения температуры, нагреватель и/или подсистемы высокой мощности могут быть немедленно отключены (например, в течение 10-100 мкс) способом, который не полагается на ADC-дискретизацию, чтобы определять условия неисправности. В некоторых реализациях каждая подсистема может иметь соответствующий механизм отключения и/или схемы. Например, отказы в регуляторе 405 нагревателя могут отключать блок нагревателя, а не другие фрагменты системы.
[0066] В некоторых реализациях один или более параметров, настроек или значений могут быть сконфигурированы как однократно программируемые (OTP). Различные описываемые признаки таймаута и безопасности могут быть жестко запрограммированы через OTP производителя или потребителя. Желаемые настройки, которые являются OTP, могут быть указаны однократно и затем не могут быть перепрограммированы или переконфигурированы впоследствии. OTP может предотвращать неправильное конфигурирование или пользовательскую ошибку, и центральные отказоустойчивые связанные значения не подвержены нежелательной модификации (например, после модификации рынка).
[0067] В некоторых реализациях интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя дополнительные штырьковые выводы, соединенные с управляющей логикой 520 для инструктирования работы интегрированного регулятора 405 нагревателя. Например, эти штырьковые выводы могут включать в себя штырьковый вывод 625 выбора нагрева, штырьковый вывод 630 широтно-импульсной модуляции (PWM) нагрева, штырьковый вывод 635 готовности нагревателя, штырьковый вывод 640 линии синхронизации (SCL) и штырьковый вывод 645 линии передачи данных (SDA). Штырьковый вывод 625 выбора нагрева может включать выбор между источником тока и переключателем нагрузки, чтобы приводить в действие стыкуемый модуль. PWM 630 нагрева может включать переключатель нагрузки, чтобы изменять мощность, подаваемую к нагревателю 480 стыкуемого модуля для регулирования температуры. Штырьковый вывод 635 готовности нагрева может включать в себя включающий вывод для регулятора 405 нагревателя. Штырьковый вывод останова нагревателя может включать в себя запрещающий вывод, чтобы выключать регулятор 405 нагревателя. SCL-вывод 640 и SDA-вывод 645 могут включать специализированную I2C-шину, чтобы запрашивать данные напряжения нагревателя и измерения тока.
[0068] В некоторых реализациях, и как отмечено выше, интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя регистры для конфигурирования рабочих параметров (включающих в себя параметры производительности и безопасности), таких как защита от перенапряжения (OVP), защита от сверхтока (OCP), пределы по току, аппаратные таймауты и т.п.
[0069] В некоторых реализациях интегрированный регулятор 405 нагревателя может предоставлять множество технических преимуществ. Например, интегрированный регулятор 405 нагревателя может уменьшать число дискретных внешних компонентов, требуемых в испарительном устройстве, что может уменьшать вариативность в рабочих характеристиках устройства вследствие допуска и несоответствия компонентов. Дополнительно, интегрированный регулятор 405 нагревателя может включать в себя быстрый запуск из режима сна (например, 5 мс) и быстрые времена установления измерения (например, < 100 мкс).
[0070] Обращаясь снова к фиг. 4, в некоторых реализациях, интегрированный блок 400 управления мощностью включает в себя защитные механизмы 470. Защитные механизмы 470 могут быть реализованы в регуляторе 405 нагревателя, как описано относительно фиг. 5, или в блоке 400 управления мощностью как логический блок, отдельный от регулятора 405 нагревателя. Защитные механизмы могут воздействовать на все блоки независимо и могут реагировать аналогичным образом, например, выполнять отключение при обнаружении короткого замыкания.
[0071] В некоторых реализациях интегрированный блок 400 управления мощностью может включать в себя ID 465 стыкуемого модуля. ID 465 стыкуемого модуля может хранить калибровочные данные и информацию о стыкуемом модуле, которая может предоставляться для лучшего пользовательского восприятия через более детализированную и точную информацию об использовании (какое устройство стыкуемого модуля было просмотрено, журнал потребления никотина, оценки уровня заполнения стыкуемого модуля и т.п.). В некоторых реализациях идентификатор стыкуемого модуля программируется на производстве и предотвращает подделку. Связь может быть беспроводной, передачей сигнала по линии питания или передачей сигнала по проводному интерфейсу.
[0072] Некоторые реализации настоящего изобретения могут предоставлять электрические улучшения для испарительных устройств. Например, некоторые реализации настоящего изобретения могут включать в себя линейное зарядное устройство для паритета признаков (например, можно добиваться паритета признаков для характеристики заряда с точки зрения времени заряда и эффективности) или переключающее зарядное устройство для более быстрых скоростей заряда и меньшего количества горячих точек. Некоторые реализации могут включать в себя интегрированное наблюдение напряжения и/или тока на линиях xBUS/xBAT/xSYS, которые могут быть измерениями напряжения и тока USB-порта, аккумулятора и системы; аппаратно регулируемое ограничение по току (ILIM), зарядный ток, оконечное напряжение и т.п.; соответствие стандарту Японской Ассоциации электроники и индустрии информационных технологий (JEITA); может включать в себя удаленное наблюдение за температурой множества NTC; и может включать в себя интегрированный входной DC-выпрямитель;
[0073] В некоторых реализациях LED-формировать подходит для возбуждения 6 LED с повышенной производительностью по сравнению с дискретным формирователем. Некоторые реализации LED-формирователя могут возбуждать ток в диапазоне от 50 мкА до 25 мА, включая 11-битное разрешение шага тока с помощью PWM-ослабления без требования CP. В некоторых реализациях LED-формировать может обнаруживать, когда LED закорачивается и/или размыкается, когда LED имеет сверхнапряжение и избыточный ток. В некоторых реализациях рабочая характеристика Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) может удовлетворять или превышать известные системы.
[0074] В некоторых реализациях формирователь динамика/зуммера может включать в себя полную H-образную мостовую топологию, предоставляющую возможность зуммеру двигаться вперед и назад. Частоты дискретизации могут включать в себя 8 кГц или 16 кГц с 8-битным или 12-битным разрешением. Формирователь динамика/зуммера может включать в себя вход импульсно-плотностной модуляции (PDM), защиту от короткого замыкания и внутреннее RAM, в которую загружена форма волны и функциональная возможность поддержки организации циклов.
[0075] Некоторые реализации настоящего изобретения предоставляют возможность более низкого потребления мощности. Например, интегрированный SoC/PMU может обеспечивать полное управление состоянием электропитания по всем подсистемам. Состояния электропитания могут быть конфигурируемыми посредством SoC или источников пробуждения. Источник пробуждения с ID стыкуемого модуля может быть использован, чтобы удерживать устройство в наименьшем возможном состоянии электропитания без стыкуемого модуля, так что устройство работает в режиме сверхнизкой мощности (например, гибернации), когда стыкуемый модуль не присоединен. В некоторых реализациях режим гибернации может потреблять 1,1 мкА, режим сна может потреблять 5 мкА (различные режимы сна/обнаружения стыкуемого модуля и без BLE), и режим BLE-объявления может потреблять 1,7 мА, который может питать устройство в течение ~1 недели в некоторых реализациях.
[0076] Некоторые реализации настоящего изобретения включают в себя внутренние ADC для всех внутренних шин электропитания, которые могут предоставлять возможность полного и обширного поточного заводского испытания и могут предоставлять возможность полного наблюдения за системой во время использования. Самотестирование может уменьшать необходимость в сложных узлах испытательных стендов и процедурах испытаний. Уменьшается время испытания, и увеличиваются единицы измерения в час (UPH). Некоторые реализации могут включать в себя упрощенный узел установки на поверхность (SMA) с меньшим числом IC, дискретных компонентов и умений.
[0077] Некоторые реализации настоящего изобретения могут включать в себя корпус с размерами однокристального модуля (CSP), который может заменять 16 или более дискретных IC; уменьшают число точек отказа; снижают число внешних пассивных компонентов; и могут быть реализованы с шагом 0,35 мм (или другого размера).
[0078] Обращаясь снова к фиг. 3, некоторые реализации настоящего изобретения могут включать в себя испарительное устройство, которое использует отдельный регулятор нагревателя, такой как или аналогичный регулятору 405 нагревателя, описанному со ссылкой на фиг. 4-6, вместо дискретной системы 310 регулирования пара без замены системы 315 электропитания и аккумулятора или пользовательского интерфейса 320 интегральной схемой. Некоторые реализации настоящего изобретения могут включать в себя испарительное устройство, которое использует интегрированный блок управления питанием, такой как или аналогичный интегрированному блоку 400 управления мощностью, описанному со ссылкой на фиг. 3-6, вместо дискретной системы 315 электропитания и аккумулятора, пользовательского интерфейса 320 и системы 310 регулирования пара. Другие реализации и разновидности являются возможными.
[0079] Фиг. 7 - это блок-схема системы, иллюстрирующая другой пример регулятора 700 нагревателя согласно некоторым реализациям настоящего изобретения. Иллюстрированный пример включает в себя интегрированный выходной мультиплексор 705 для переключения линии возбуждения (out+) и измерения (sense+, sense-), которое может выполняться для измерения и компенсации плохих контактов стыкуемого модуля. Мультиплексор 705 может принимать линии out+, sense+, sense- и четвертую линию (например, заземление) и предоставлять четыре выходные линии (out1+, out2+, out1- и out2-). Мультиплексор 705 может предоставлять возможность нагрева на обоих контактах или выполнения дистанционного 4-точечного измерения напряжения на обоих сочетаниях контактов. Например, если мультиплексор 705 соединяет линию sense+ с out2+, и определяется, что контакт, ассоциированный с линией out2+, является неисправным, мультиплексор 705 может переключать линию sense+ (например, монитор напряжения) на линию out1+ для того, чтобы продолжать работу. Примерный мультиплексор 705, иллюстрированный на фиг. 7, включает в себя четыре переключателя (707a, 707b, 707c и 707d), два мультиплексирующих out+ и sense+ (707a, 707b); и два переключателя, мультиплексирующих sens- и заземление (707c, 707d).
[0080] Фиг. 8 - это блок-схема системы, иллюстрирующая другой пример регулятора нагревателя согласно некоторым реализациям настоящего изобретения. Мультиплексор 805 в иллюстрированном примере включает в себя три переключателя, мультиплексирующих out+ и sense+ (807a, 807b и 807c); и три переключателя, мультиплексирующих sens- и заземление (807d, 807e, 807f). Пример, иллюстрированный на фиг. 8, может быть полезным в том, что он может предоставлять возможность выполнения измерения напряжения по обоим сочетаниям контактов.
[0081] В некоторых реализациях интегрированный выходной мультиплексор предоставляет возможность выполнения дистанционного 4-проводного измерения напряжения по той или другой паре выходных линий для компенсации сопротивления плохого контакта со стыкуемым модулем и может предоставлять возможность локального 2-проводнго измерения напряжения для компенсации паразитного сопротивления трассировки.
[0082] Фиг. 9 - это блок-схема системы согласно некоторым реализациям настоящего изобретения. В примере на фиг. 9 логика 905 регулирования нагрева и температуры может включать в себя и/или предоставлять возможность дополнительной функциональности, включающей в себя программируемые пользователем параметры катушки и системы, такие как использование параметров 910 катушки, профили 915 нагрева и профили 920 потребления. Примерный регулятор нагревателя может предоставлять возможность интегрированного и настраиваемого управления с замкнутым контуром. Логика 905 управления нагревом и температурой может принимать показатели измерений, полученные посредством мониторов напряжения и тока, выполнять вычисление сопротивления, преобразование температуры, адаптивный PID и возбуждение нагревателя, чтобы управлять переключателями нагрузки на пути теплового потока.
[0083] Логика 905 управления нагревом и температурой может использовать параметры 910 катушки, которые связывают сопротивление катушки с температурой (таким образом, температура катушки (например, нагревательного элемента 480 стыкуемого модуля) не может быть непосредственно измерена, а определяется из измеренного напряжения и тока). Логика 905 управления нагревом и температурой может использовать профиль 915 нагрева, который может характеризовать температуру катушки с течением времени. Профиль 915 нагрева может предоставлять возможность логике 905 управления нагревом и температурой соответствующим образом возбуждать нагреватель 480 стыкуемого модуля (например, катушку) для того, чтобы добиваться целевой температуры. Логика 905 управления нагревом и температурой может использовать профиль 920 втягивания, который может характеризовать объем пара (например, переменный рабочий цикл пара) для формирования на основе силы втягивания затяжки. Профиль 920 втягивания может быть использован для реализации динамического и/или переменного производства пара.
[0084] В некоторых реализациях логика 905 управления нагревом и температурой может включать в себя программируемые пользователем параметры катушки. Эти программируемые пользователем параметры катушки могут включать в себя целевое сопротивление катушки (TCP), которое может предоставлять возможность точного расчета температуры катушки для широкого диапазона стыкуемых модулей (который может быть реализован в форме таблицы поиска, как математическая функция и т.п.); целевую температуру регулирования для испарения; и минимальный и максимальный ожидаемый диапазон сопротивления катушки для проверки отказов и для оптимизации диапазона измерения.
[0085] В некоторых реализациях логика 905 управления нагревом и температурой может включать в себя программируемые пользователем параметры системы. Они могут включать в себя профиль 915 нагрева, который предоставляет возможность более согласующегося восприятия пара; профиль 920 втягивания, который предоставляет возможность для более настраиваемого и реалистичного восприятия пара; минимальный и максимальный рабочий цикл для привязки режима работы аппаратных средств в различных (например, всех) рабочих условиях; максимальную мощность, которая может обеспечивать более согласующийся профиль нагрева и может защищать систему в различных (например, всех) рабочих условиях; и PID-коэффициенты для настройки алгоритма замкнутого контура.
[0086] В некоторых реализациях логика управления нагревом и температурой может включать в себя однократно программируемые настройки и механизмы защиты/дросселирования, которые могут гарантировать безопасную работу независимо от режима работы контура управления; выходной сигнал блока управления температурой замкнутого контура может регулировать блок нагревателя до соответствующего уровня возбуждения; входной сигнал для блока управления температурой замкнутого контура может быть получен для параметров катушки/системы и специализированных мониторов измерения напряжения катушки и тока; и могут включать в себя гибкие триггерные источники, такие как вариант предоставления фиксированного уровня втягивания/формирования пара и/или вариант предоставления зависящего от уровня триггера, что может обеспечивать переменное производство пара на основе силы втягивания.
[0087] Фиг. 10 иллюстрирует пример формирования переменного пара. Профиль 1005 втягивания (который может связывать силу втягивания и рабочий цикл) и паровой профиль 1010 (который может связывать формирование пара и рабочий цикл) могут быть использованы для создания формирования переменного пара. В формировании переменного пара рабочий цикл нагревателя может быть изменен, чтобы регулировать температуру катушки, чтобы добиваться целевой температуры по времени. Это может включать в себя времена нагрева, которые будут добиваться целевой температуры во время включения (например, время, в которое стыкуемый модуль находится при температуре испарения) и время выключения (например, время, в которое стыкуемый модуль имеет температуру ниже температуры испарения), так что множество периодов включения и выключения могут происходить в течение одной затяжки. При наличии переменной продолжительности периодов включения-выключения объем формируемого пара может регулироваться. С помощью этого подхода пользователь может указывать некоторые объемы пара (например, убавлять или прибавлять), которые будут создаваться в течение затяжки.
[0088] В некоторых реализациях переменное формирование пара может обеспечивать пользователя более персонифицируемым и/или реалистичным паровым профилем. Переменный пар может быть сформирован посредством рабочего цикла времени, в котором температура катушки регулируется до температуры испарения. Объем формируемого пара может быть зафиксирован через пользовательское приложение или динамически изменяться в реальном времени на основе силы втягивания. Профиль втягивания (например, рабочий цикл для данной силы втягивания) и паровой профиль (формирование пара в течение данного рабочего цикла) могут быть использованы для создания этого переменного парового профиля. Частота переменного парового рабочего цикла может быть достаточно высокой, чтобы не вызывать заметных промежутков в испарении, и достаточно низкой, так что PWM нагрева имеет достаточно циклов для регулирования до температуры испарения.
[0089] Фиг. 11 - это блок-схема, иллюстрирующая схемы 1105 идентификатора стыкуемого модуля согласно некоторым реализациям. Стыкуемый модуль 1110 может содержать нагревательную катушку 1115 и интегральную схему идентификатора стыкуемого модуля (PIC) 1105. Две примерные реализации PIC иллюстрируются по ссылкам 1105a и 1105b.
[0090] PIC 1105 может включать в себя 2-штырьковое устройство, один штырьковый вывод для заземления, а второй для питания и данных. Питание и передача данных PIC 1105 через однопроводную схему могут быть гибкими, пока главная IC на стороне устройства использует такой же протокол. В некоторых реализациях PIC 1105 может содержать 1 кВ OTP для сортировки информации, внутреннюю логику для считывания/записи в OTP и внутренний источник питания для надлежащего питания внутренней логики с учетом однопроводной схемы питания/передачи данных. OTP-хранилище информации PIC 1105 может быть определено пользователем и гибким по структуре. OTP для PIC 1105 может быть спроектировано программируемым на производственной линии стыкуемого модуля и не может быть модифицировано/перезаписано после программирования. Хранилище одноразового программирования PIC 1105 может быть предназначено для хранения особой информации стыкуемого модуля, такой как серийный номер, аромат, сопротивление катушки и другие различные параметры стыкуемого модуля. Такая информация может быть использована системой для дополнительного улучшения рабочих характеристик (например, согласованности нагрева) и безопасности посредством аутентификации стыкуемого модуля.
[0091] Фиг. 12 иллюстрирует примерный блок 1200 управления мощностью согласно некоторым реализациям. Блок 1200 управления мощностью может включать в себя мостовой выпрямитель и специализированные схемы защиты от перенапряжения (OVP) и защиты от избыточной температуры (OTP). Кроме того, блок 1200 управления мощностью может включать в себя управление режимом связи, чтобы включать функциональность передачи данных по линии электропитания. Блок 1200 управления мощностью соединяется с внешним соединением, таким как контакты, выполненные с возможностью соединения с USB-соединением, и включает функциональность зарядки и передачи данных. Блок 1200 управления мощностью может служить для защиты других компонентов схем от чрезмерного напряжения и/или температуры, вызванных зарядкой. Дополнительно, включая функциональность передачи данных по линии электропитания, блок 1200 управления мощностью может уменьшать число требуемых контактов (например, штырьковых выводов) с четырех (два для питания и два для передачи данных) до двух (и питание и передача данных совместно используют одни и те же два контакта).
[0092] Как отмечено выше, некоторые аспекты настоящего изобретения относятся к объединенному регулятору мощности и нагревателя. В некоторых реализациях интегрированный блок 400 управления мощностью может быть сформирован как единственная интегральная схема или множество интегральных схем, работающих вместе. Следующее описание относится к примерным испарительным устройствам, в которых один или более признаков настоящего изобретения могут быть реализованы. Эти примерные испарительные устройства описываются для предоставления контекста к описаниям признаков, предоставленных настоящим изобретением.
[0093] Фиг. 1A-2C иллюстрируют примерные испарительные устройства 100, 200 и признаки, которые могут быть включены в них, согласующиеся с реализациями настоящего изобретения. Фиг. 1A показывает схематичный вид испарительного устройства 100, который включает в себя картридж 114, а фиг. 1B-1E показывают виды примерного испарительного устройства 100 с основной частью 101 испарительного устройства и картриджем 114. Фиг. 1B и 1C показывают виды сверху перед и после присоединения картриджа 114 к основной части 101 испарительного устройства. Фиг. 1D показывает изометрический вид в перспективе испарительного устройства 100, которое включает в себя основную часть 101 испарительного устройства, объединенную с картриджем 114, а фиг. 1E показывает изометрический вид в перспективе одной разновидности картриджа 114, хранящего жидкое испаряемое вещество. В целом, когда испарительное устройство включает в себя картридж (такой как картридж 114), картридж 114 может включать в себя один или более резервуаров 120, выполненных с возможностью содержать испаряемое вещество. Любое соответствующее испаряемое вещество может содержаться в резервуаре 120 картриджа 114, включая в себя растворы никотина или другие органические вещества, также как соединения, которые могут включать в себя один или более чистых (например, нерастворенных в растворителе) химических составов, смесей, препаратов и т.д.
[0094] Как отмечено выше, испарительное устройство 100, показанное на фиг. 1, включает в себя основную часть 101 испарительного устройства. Как показано на фиг. 1, основная часть 101 испарительного устройства, согласующаяся с реализациями настоящего изобретения, может включать в себя источник 103 мощности (например, устройство или систему, которая хранит электрическую энергию для использования по требованию), который может быть аккумулятором, конденсатором, их сочетанием, или т.п., и который может быть перезаряжаемым или неперезаряжаемым. Контроллер 105, который может включать в себя процессор (например, программируемый процессор, специализированные схемы, или т.п.), может также быть включен как часть основной части 101 испарительного устройства. Основная часть 101 испарительного устройства может включать в себя корпус, который окружает один или более компонентов основной части испарителя, такие как источник 103 мощности, контроллер 105 и/или любой из других компонентов, описанных в данном документе, который является частью такого устройства. В различных реализациях испарительного устройства, которое включает в себя основную часть 101 испарительного устройства и картридж 114, картридж 114 может быть присоединен на, в или частично в основной части 101 испарительного устройства. Например, основная часть 101 испарительного устройства может включать в себя держатель 152 картриджа, в который картридж 114 может быть вставляемым образом принят.
[0095] Процессор контроллера 105 может включать в себя схему, чтобы управлять работой нагревателя 118, который, в необязательном порядке, может включать в себя один или более нагревательных элементов для испарения испаряемого вещества, содержащегося в картридже 114, например, в резервуаре или контейнере, который составляет часть картриджа 114. В различных реализациях, нагреватель 118 может присутствовать в основной части 101 испарительного устройства или в картридже 114 (как показано на фиг. 1A) либо и в том, и в другом. Схема контроллера может включать в себя один или более тактовых генераторов (осцилляторов), зарядную схему, контроллеры ввода-вывода, запоминающее устройство и т.д. Альтернативно или помимо этого, схема контроллера может включать в себя схему для одного или более режимов беспроводной связи, включающих в себя Bluetooth, связь ближнего радиуса действия (NFC), Wi-Fi, ультразвук, ZigBee, RFID и т.д. Основная часть 101 испарительного устройства также может включать в себя память 125, которая может составлять часть контроллера 105 или иным образом поддерживать обмен данными с контроллером. Память 125 может включать в себя энергозависимую (например, оперативное запоминающее устройство) и/или энергонезависимую (например, постоянное запоминающее устройство, флэш-память, полупроводниковое устройство хранения данных, жесткий диск, другое магнитное устройство хранения данных и т.д.) память или устройство хранения данных.
[0096] Дополнительно со ссылкой на фиг. 1, испарительное устройство 100 может включать в себя зарядное устройство 133 (и зарядную схему, которая может управляться посредством контроллера 105), в необязательном порядке включающее в себя индуктивное зарядное устройство и/или подключаемое внешнее зарядное устройство. Например, соединение по универсальной последовательно шине (USB) может быть использовано для заряда испарительного устройства 100 и/или чтобы предоставлять возможность связи по проводному соединению между вычислительным устройством и контроллером 105. Зарядное устройство 133 может заряжать встроенный источник 103 мощности. Испарительное устройство 100, согласующееся с реализациями настоящего изобретения, может также включать в себя одно или более устройств 117 ввода, таких как кнопки, дисковые регуляторы или т.п., датчик 137, который может включать в себя один или более датчиков, таких как акселерометры или другие датчики движения, датчики давления (например, датчики относительного и/или абсолютного давления, которые могут быть емкостными, полупроводниковыми и т.д.), расходомеры или т.п. Один или более таких датчиков 137 могут быть использованы испарительным устройством 100 для обнаружения пользовательского манипулирования и взаимодействия. Например, обнаружение быстрого перемещения (такого как встряхивающее движение) испарительного устройства 100 может быть интерпретировано контроллером 105 (например, посредством приема сигнала от одного или более датчиков 137) как пользовательская команда, чтобы начинать обмен данными с пользовательским устройством, которое является частью системы испарителя, и которое может быть использовано для управления одной или более операциями и/или параметрами испарительного устройства 100, как описано более подробно ниже. Дополнительно или альтернативно, обнаружение быстрого перемещения (к примеру, встряхивающего движения) испарительного устройства 100 может интерпретироваться посредством контроллера 105 (например, через прием сигнала из одного или более датчиков 137) в качестве пользовательской команды, чтобы циклически проходить через множество температурных настроек, согласно которым испаряемое вещество, удерживаемое в картридже 114, должно нагреваться посредством действия нагревателя 118. В некоторых необязательных вариациях, обнаружение вынимания картриджа 114 посредством контроллера 105 (например, через прием сигнала из одного или более датчиков 137) во время циклического прохождения через множество температурных настроек может действовать с возможностью устанавливать температуру (например, когда цикл выполняется при требуемой температуре, пользователь может вынимать картридж 114, чтобы задавать требуемую температуру). Картридж 114 затем может повторно зацепляться с основной частью 101 испарительного устройства пользователем, чтобы обеспечивать возможность использования испарительного устройства 100 с нагревателем, управляемым посредством контроллера 105, в соответствии с выбранной температурной настройкой. Множество температурных настроек могут указываться через один или более индикаторов на основной части 101 испарительного устройства. Датчик давления может, как отмечено выше, быть использован в обнаружении чего-либо из начала, окончания или продолжения затяжки.
[0097] Испарительное устройство 100 в соответствии с реализациями настоящего изобретения также может включать в себя один или более выводов 115. Выводы 115 при использовании в данном документе могут означать любые из оптических (например, светодиоды, дисплеи и т.д.), тактильных (например, вибрационный и т.д.) или звуковых (например, пьезоэлектрический и т.д.) компонентов обратной связи и т.п. либо некоторую комбинацию вышеозначенного.
[0098] Испарительное устройство 100, согласующееся с реализациями настоящего изобретения, которое включает в себя картридж 114, может включать в себя один или более электрических контактов (например, штырьков, пластин, гнезд, сопрягаемых разъемов или других признаков для электрического соединения с другими контактами, и т.д.), таких как электрические контакты 109, 111, 113 основной части испарительного устройства, показанные на фиг. 1A) на или в основной части 101 испарительного устройства, которые могут зацеплять взаимодополняющим образом контакты 119, 121, 123 картриджа (например, штырьки, пластины, гнезда, сопрягаемые разъемы или другие признаки для электрического соединения с другими контактами, и т.д.) на картридже 114, когда картридж зацепляется с основной частью 101 испарительного устройства. Контакты на основной части 101 испарителя, в целом, называются в данном документе "контактами основной части испарителя", а контакты на картридже 114, в целом, называются в данном документе "контактами картриджа". Эти контакты могут использоваться для того, чтобы предоставлять энергию из источника 103 мощности в нагреватель 118 в реализациях настоящего изобретения, в которых нагреватель 118 включен в картридж 114. Например, когда контакты картриджа и контакты основной части испарителя, соответственно, зацепляются посредством соединения картриджа 114 с основной частью 101 испарительного устройства, схема подачи электрической мощности может формироваться с предоставлением возможности управления потоком мощности из источника 103 мощности в основной части 101 испарительного устройства в нагреватель 118 в картридже 114. Контроллер 105 в основной части 101 испарительного устройства может регулировать этот поток мощности, чтобы управлять температурой, при которой нагреватель 118 нагревает испаряемое вещество, содержащееся в картридже 114.
[0099] В то время как три контакта 109, 111, 113 основной части испарительного устройства и три контакта 119, 121, 123 картриджа показаны, некоторые реализации настоящего изобретения могут использовать только два каждых типа контактов, чтобы заканчивать электрическую схему, которая может быть использована для подачи мощности от источника 103 мощности к нагревателю 118 и, в необязательном порядке, также для измерения температуры нагревательного элемента в нагревателе (например, посредством краткого и периодического прерывания протекания тока к нагревательному элементу, измерения сопротивления нагревательного элемента во время этих коротких прерываний и использования коэффициента термического сопротивления для получения температуры из измеренного сопротивления) и/или передачи данных между необязательным устройством 138 идентификации и контроллером 105. Альтернативно или в дополнение, дополнительные контакты (например, необязательные контакты 113 и 123) могут содержаться для передачи данных, показателей измерений температуры, показателей измерений датчика давления (например, если датчик давления включен в картридж, в то время как контроллер 105 находится в основной части 101 испарительного устройства).
[00100] Путь воздушного потока (150 на фиг. 1E) может направлять воздух к нагревателю, где воздух объединяется с испарившимся испаряемым веществом из резервуара 120, так что вдыхаемый аэрозоль формируется для доставки пользователю через мундштук 144, который может также быть частью картриджа 114. Путь 150 воздушного потока может, в некоторых примерах, проходить между внешней поверхностью картриджа 114 и внутренней поверхностью держателя картриджа на основной части 101 испарительного устройства, как описано дополнительно ниже.
[00101] Может использоваться любой совместимый электрический контакт, включающий в себя штырьковые выводы (например, пружинные штырьковые выводы), пластины и т.п. Кроме того, как описано ниже, в некоторых реализациях настоящего изобретения односторонняя или двухсторонняя связь обеспечивается между основной частью 101 испарительного устройства и картриджем 114 через один или более электрических контактов, которые могут включать в себя электрические контакты, используемые для предоставления энергии от источника 103 мощности нагревателю 118, который может включать в себя нагревательный элемент, такой как резистивный нагревательный элемент. Картридж 114 и основная часть 101 испарительного устройства могут быть разъемным образом соединены вместе, например, посредством зацепления фрагмента корпуса картриджа 114 с основной частью 101 испарительного устройства и/или корпусом испарителя в механическом соединении (например, защелкивание и/или фрикционная посадка). Альтернативно или дополнительно, картридж 114 и основная часть 101 испарительного устройства могут соединяться магнитно либо через некоторый другой соединительный или зацепляющий механизм. Другие типы соединения также находятся в рамках настоящего изобретения, поскольку существуют сочетания двух или более типов соединения.
[00102] Фиг. 1B-1F иллюстрируют пример испарителя 100 с основной частью 101 испарительного устройства и картриджем 114. Оба показаны разъединенными на фиг. 1B и соединенными на фиг. 1C. Фиг. 1D показывает изометрический вид в перспективе объединенной основной части 101 испарительного устройства и картриджа 114, а фиг. 1E и фиг. 1F показывают отдельный картридж 114 с двух различных видов. Фиг. 1B-1F в сочетании иллюстрируют примерное испарительное устройство на основе картриджа, включающее в себя многие из признаков, в целом, показанных на фиг. 1A. Другие конфигурации, включающие в себя некоторые или все признаки, описанные в данном документе, также находятся в рамках настоящего изобретения. Фиг. 1D показывает испарительное устройство 100, имеющее картридж 114, присоединенный в держатель 152 картриджа основной части 101 испарительного устройства. В некоторых реализациях настоящего изобретения резервуар 120 может быть сформирован целиком или частично из полупрозрачного материала, так что уровень испаряемого вещества является видимым из окна 158. Картридж 114 и основная часть 101 испарительного устройства могут быть сконфигурированы так, что окно 158 остается видимым, когда картридж 114 вставляемым образом принимается держателем 152 картриджа. Например, в одной примерной конфигурации окно 158 может быть расположено между нижним краем мундштука 144 и верхним краем основной части 101 испарительного устройства, когда картридж 114 соединен с держателем 152 картриджа.
[00103] Фиг. 1E иллюстрирует пример пути 150 воздушного потока для воздуха, который должен втягиваться посредством затяжки пользователя снаружи картриджа 114 мимо нагревателя 118 (например, через испарительную камеру, которая включает в себя или содержит нагреватель 118, и к мундштуку 144 для доставки вдыхаемого аэрозоля. Мундштук может в необязательном порядке иметь множество отверстий, через которые вдыхаемый аэрозоль доставляется. Например, держатель 152 картриджа может присутствовать на одном конце основной части 101 испарительного устройства, так что вставляемый конец 154 картриджа 114 может быть вставляемым образом принят в держатель 152 картриджа. Когда вставляемый конец 154 картриджа полностью вставлен в держатель 152 картриджа, внутренняя поверхность держателя 152 картриджа формирует одну поверхность части пути 150 воздушного потока, а внешняя поверхность вставляемого конца 154 картриджа формирует другую поверхность этой части пути протекания воздушного потока.
[00104] Как показано на фиг. 1E, эта конфигурация вынуждает воздух стекать вокруг вставляемого конца 154 картриджа в держатель 152 картриджа и затем обратно в противоположном направлении после прохождения вокруг вставляемого конца (например, конца, противоположного концу, который включает в себя мундштук 144) картриджа 114, когда он поступает в основную часть картриджа по направлению к испарительной камере и нагревателю 118. Путь 150 воздушного потока затем проходит через внутренность картриджа 114, например, через одну или более трубок или внутренних каналов к одному или более выпускным отверстиям 156, сформированным в мундштуке 144. Для картриджа, имеющего нецилиндрическую форму 144, мундштук 114 может аналогично быть нецилиндрическим, и в мундштуке могут быть сформированы более одного выпускного отверстия 156, которые, в необязательном порядке, размещаются в ряд вдоль более длинной из двух поперечных осей картриджа 114, где продольная ось картриджа ориентируется в направлении, в котором картридж 114 перемещается для приема вставляемым образом или иного присоединения к основной части 101 испарительного устройства, и две поперечные оси являются перпендикулярными друг другу и продольной оси.
[00105] Фиг. 1F показывает дополнительные признаки, которые могут быть включены в картридж 114, согласующийся с настоящим изобретением. Например, картридж 114 может включать в себя два контакта 119, 121 картриджа, расположенных на вставляемом конце 154, который конфигурируется, чтобы вставляться в держатель 152 картриджа основной части 101 испарительного устройства. Эти контакты 119, 121 картриджа могут необязательно, каждый, быть частью единой металлической детали, которая формирует токопроводящую структуру 159, 161, соединенную с одним из двух концов резистивного нагревательного элемента. Две токопроводящие структуры могут в необязательном порядке формировать противоположные стороны нагревательной камеры и могут также действовать как тепловые экраны и/или теплоотводы, чтобы уменьшать передачу тепла внешним стенкам картриджа 114. Фиг. 1F также показывает центральную трубку 162 в картридже 114, которая определяет часть пути 150 протекания воздушного потока между нагревательной камерой, сформированной между двумя токопроводящими структурами 159, 161, и мундштуком 144.
[00106] Как упомянуто выше, картридж 114 и, в необязательном порядке, основная часть 101 испарительного устройства могут необязательно быть некруглыми в поперечном сечении, с различными продолговатыми (например, одна из двух поперечных осей, которые являются ортогональными продольной оси испарительного устройства 100, является более длинной по сравнению с другой) рассматриваемыми формами поперечного сечения, включающими в себя приблизительно прямоугольную, приблизительно ромбовидную, приблизительно треугольную или трапециевидную, приблизительно овальную по форме и т.д. Обычному специалисту в области техники будет хорошо понятно, что использование слова "приблизительно" в этом контексте предполагает, что любые вершины формы поперечного сечения не должны быть острыми, но могут вместо этого иметь ненулевой радиус кривизны, и что любые поверхности между такими вершинами не должны быть полностью плоскими, но могут вместо этого иметь небесконечный радиус кривизны.
[00107] Фиг. 2A-2C относятся к примерной реализации настоящего изобретения, в которой испарительное устройство не основывается на картридже. Фиг. 2A показывает схематичный чертеж испарительного устройства 200, которое не использует картридж (но может все еще в необязательном порядке принимать картридж), но может взамен (или дополнительно) быть выполнено с возможностью использования с рассыпным-листовым веществом или некоторым другим испаряемым веществом (например, твердым, воском, и т.д.). Испарительное устройство 200 на фиг. 2A может быть выполнено с возможностью принимать, в термокамере 220 (например, испарительной камере), испаряемое вещество, такое как рассыпное испаряемое вещество, воск и/или некоторое другое жидкое или твердое испаряемое вещество. Множество элементов, аналогичных элементам, присутствующим в испарительном устройстве 100, использующем картридж 114, показанном на фиг. 1A-1E, может также быть включено как часть испарительного устройства 200, которое не требует использования картриджей. Например, испарительное устройство 200 может включать в себя, в одном корпусе, управляющую схему 105, которая может включать в себя схему регулирования мощности, и/или схему 207 беспроводной связи и/или память 125. Источник 103 мощности (например, аккумулятор, конденсатор и т.д.) в корпусе может заряжаться посредством зарядного устройства 133 (и может включать в себя схему управления зарядкой, не показана). Испарительное устройство 200 может также включать в себя одно или более устройств 115 вывода, и одно или более устройство 117 ввода с датчиками 137, которые могут включать в себя один или более датчиков, обсужденных выше в отношении испарительного устройства 100 на основе картриджа. Кроме того, испарительное устройство 200 может включать в себя один или более нагревателей 118, которые нагревают испарительную камеру, которая может быть термокамерой 220 или другой нагревательной камерой. Нагреватель 118 может управляться с использованием сопротивления нагревателя 118, чтобы определять температуру нагревателя, например, посредством использования температурного коэффициента удельного сопротивления для нагревателя. Мундштук 144 может также быть включен в такое испарительное устройство 200 для доставки сформированного вдыхаемого аэрозоля пользователю. Фиг. 2B показывает боковой изометрический вид в перспективе примерного испарительного устройства 200 с основной частью 201 испарительного устройства. В изометрическом виде в перспективе снизу на фиг. 2C крышка 230 показана снятой с основной части 201 испарителя, раскрывая термическую/испарительную камеру 220.
[00108] Один или более аспектов или признаков изобретения, описанного в данном документе, могут реализовываться в цифровой электронной схеме, интегральной схеме, специально разработанных специализированных интегральных схем (ASIC), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), компьютерных аппаратных средств, микропрограммного обеспечения, программного обеспечения и/или в комбинации вышеозначенного. Эти различные аспекты или признаки могут включать в себя реализацию в одной или более компьютерных программ, которые могут выполняться и/или интерпретироваться для программируемой системы, включающей в себя, по меньшей мере, один программируемый процессор, который может быть специального назначения или общего назначения, соединенный с возможностью принимать данные и инструкции из и передавать данные и инструкции в систему хранения данных, по меньшей мере, одно устройство ввода и, по меньшей мере, одно устройство вывода.
[00109] Эти компьютерные программы, которые также могут называться "программами", "программным обеспечением", "приложениями", "приложениями", "компонентами" или "кодом", включают в себя машинные инструкции для программируемого процессора и могут реализовываться на высокоуровневом процедурном языке, объектно-ориентированном языке программирования, языке функционального программирования, языке логического программирования и/или на ассемблере/машинном языке. При использовании в данном документе, термин "машиночитаемый носитель" означает любой компьютерный программный продукт, оборудование и/или устройство, такое как, например, магнитные диски, оптические диски, запоминающее устройство и программируемые логические устройства (PLD), используемые для того, чтобы предоставлять машинные инструкции и/или данные в программируемый процессор, включающий в себя машиночитаемый носитель, который принимает машинные инструкции в качестве машиночитаемого сигнала. Выражение "машиночитаемый сигнал" ссылается на любой сигнал, используемый, чтобы предоставлять машинные инструкции и/или данные программируемому процессору. Машиночитаемый носитель может энергонезависимо сохранять такие машинные инструкции, к примеру, аналогично энергонезависимому полупроводниковому запоминающему устройству или магнитному жесткому диску, или любому эквивалентному носителю хранения данных. Машиночитаемый носитель альтернативно или дополнительно может энергозависимо сохранять такие машинные инструкции, к примеру, аналогично процессорному кэшу или другому оперативному запоминающему устройству, ассоциированному с одним или более физических ядер процессора.
[00110] Чтобы предоставлять взаимодействие с пользователем, один или более аспектов или признаков изобретения, описанного в данном документе, могут реализовываться на компьютере, имеющем устройство отображения, такое как, например, электронно-лучевая трубка (CRT) или жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей), или монитор на светоизлучающих диодах (на светодиодах) для отображения информации пользователю, и клавиатуру и указательное устройство, такое как, например, мышь или шаровой манипулятор, посредством которого пользователь может предоставлять ввод в компьютер. Другие виды устройств также могут использоваться для того, чтобы предусматривать взаимодействие с пользователем. Например, обратная связь, присланная пользователю, может представлять собой любую форму сенсорной обратной связи, такую как, например, визуальная обратная связь, акустическая обратная связь или тактильная обратная связь; и ввод от пользователя может приниматься в любой форме, включающей в себя, но не только, акустический, речевой или тактильный ввод. Другие возможные устройства ввода включают в себя, но не только, сенсорные экраны или другие сенсорные устройства, такие как, одно- или многоточечные резистивные или емкостные сенсорные панели, аппаратные средства и программное обеспечение для распознавания речи, оптические сканеры, оптические указатели, устройства захвата цифровых изображений и ассоциированное программное обеспечение интерпретации и т.п. Компьютер, удаленный от анализатора, может быть связан с анализатором по проводной или беспроводной сети, чтобы предоставлять возможность обмена данными между анализатором и удаленным компьютером (например, приема данных на удаленном компьютере от анализатора и передачи информации, такой как калибровочные данные, рабочие параметры, модернизации или обновления программного обеспечения и т.п.), также как дистанционного управления, диагностики и т.д. анализатора.
[00111] В вышеприведенных описаниях и в формуле изобретения, такие фразы, как "по меньшей мере, один из" или "один или более из" могут возникать с последующим конъюнктивным списком элементов или признаков. Термин "и/или" также может возникать в списке из двух или более элементов или признаков. Если иное неявно или явно не противоречит контексту, в котором оно используется, такая фраза не имеет намерение означать любой из перечисленных элементов или признаков отдельно либо любой из изложенных элементов или признаков в комбинации с любым из других изложенных элементов или признаков. Например, фразы "по меньшей мере, один из A и B"; "один или более из A и B"; и "A и/или B" имеют намерение означать "только A, только B либо A и B вместе". Аналогичная интерпретация также предназначается для списков, включающих в себя три или более элементов. Например, фразы "по меньшей мере, один из A, B и C"; "один или более из A, B и C"; и "A, B и/или C" предназначаются, чтобы означать "только A, только B, только C, A и B вместе, A и C вместе, B и C вместе или A и B и C вместе". Использование термина "на основе" выше и в формуле изобретения имеет намерение означать "по меньшей мере, частично на основе", так что неизложенный признак или элемент также является допустимым.
[00112] Изобретение, описанное в данном документе, может быть осуществлено в системах, оборудовании, способах и/или изделиях в зависимости от требуемой конфигурации. Реализации, изложенные в вышеприведенном описании, не представляют все реализации в соответствии с изобретением, описанным в данном документе. Вместо этого, они представляют собой просто некоторые примеры в соответствии с аспектами, связанными с описанным изобретением. Хотя выше подробно описываются несколько варьирований, другие модификации или добавления являются возможными. В частности, дополнительные признаки и/или варьирования могут предоставляться в дополнение к признакам и/или варьированиям, изложенным в данном документе. Например, реализации, описанные выше, могут быть направлены на различные комбинации и субкомбинации раскрытых признаков и/или на комбинации и субкомбинации нескольких дополнительных признаков, раскрытых выше. Помимо этого, логические последовательности операций, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах и/или описанные в данном документе, не обязательно требуют конкретного показанного порядка или последовательного порядка для того, чтобы достигать требуемых результатов. Другие реализации могут находиться в пределах объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения.
1. Испарительное устройство, содержащее:
схему источника тока;
вход электропитания; и
схемы переключения нагрузки, соединяющие схему источника тока и вход электропитания с выходом, выполненным с возможностью соединения с нагревательным элементом испарителя,
при этом схема источника тока, вход электропитания и схемы переключения нагрузки образуют часть интегральной схемы.
2. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее схемы защиты, выполненные с возможностью сравнивать рабочий параметр испарительного устройства с предварительно определенным условием и, в ответ на определение того, что рабочий параметр удовлетворяет этому условию, выводить сигнал предупреждения, при этом схемы защиты образуют часть упомянутой интегральной схемы.
3. Испарительное устройство по п.2, при этом упомянутый рабочий параметр включает в себя напряжение, ток, температуру, ограничение по току и короткое замыкание.
4. Испарительное устройство по п.2, при этом упомянутое предварительно определенное условие включает в себя предварительно определенное пороговое значение, причем испарительное устройство дополнительно включает в себя по меньшей мере один регистр, хранящий это предварительно определенное пороговое значение.
5. Испарительное устройство по п.4, в которой схемы защиты включают в себя схему компаратора, выполненную с возможностью сравнивать рабочий параметр испарительного устройства и упомянутое предварительно определенное пороговое значение, при этом схема компаратора выполнена с возможностью выводить сигнал, указывающий данное сравнение.
6. Испарительное устройство по п.2, в которой схемы защиты выполнены с возможностью обнаруживать таймаут нагревателя, температуру подсистем в испарительном устройстве, защиту от перенапряжения (OVP), защиту от сверхтока (OCP), блокировку питания при пониженном напряжении (UVLO), короткие замыкания, ток, превышающий предельное значение, многоуровневое дросселирование, провал напряжения и/или сигнал запрета остановки нагревателя.
7. Испарительное устройство по п.2, в котором схемы защиты включают в себя схему сторожевого таймера и/или резервный источник тактовых сигналов.
8. Испарительное устройство по п.2, дополнительно содержащее: управляющую логику, соединенную со схемами защиты и выполненную с возможностью принимать сигнал предупреждения и, в ответ на прием сигнала предупреждения, вызывать модификацию работы испарительного устройства, включающую в себя отсоединение по меньшей мере одной схемы в испарительном устройстве от источника мощности, модификацию скорости тактовых сигналов этой по меньшей мере одной схемы и/или модификацию напряжения шины электропитания данной по меньшей мере одной схемы.
9. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее:
монитор тока, соединенный с первым выходом и выполненный с возможностью подсоединения к нагревательному элементу испарителя, при этом монитор тока выполнен с возможностью измерять ток на первом выходе;
монитор напряжения, присоединенный ко второму выходу, выполненному с возможностью подсоединения к нагревательному элементу испарителя, при этом монитор напряжения выполнен с возможностью измерять напряжение на концах нагревательного элемента испарителя; и
управляющую логику, присоединенную к монитору тока и монитору напряжения, при этом управляющая логика выполнена с возможностью принимать данные, характеризующие измеренный ток на первом выходе, измеренное напряжение на концах нагревательного элемента испарителя, и регулировать работу схемы переключения нагрузки, чтобы регулировать температуру нагревательного элемента испарителя, причем данная регулировка основывается на принятых данных.
10. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее интегрированный повышающий преобразователь, выполненный с возможностью обеспечивать направление схемам переключения нагрузки.
11. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее:
схемы блока управления мощностью, включающие в себя по меньшей мере один регулятор малого падения напряжения, выпрямитель постоянного тока и понижающий преобразователь;
аналого-цифровой преобразователь;
формирователь светоизлучающего диода;
схемы ввода-вывода.
12. Испарительное устройство по п.11, дополнительно содержащее:
основную часть испарительного устройства, включающую в себя испарительную камеру и мундштук;
источник мощности, соединенный со схемами блока управления мощностью;
контроллер, соединенный со схемами блока управления мощностью;
антенну;
память;
датчик окружающего давления; и
акселерометр.
13. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее схемы, выполненные с возможностью изменять рабочий цикл сигнала на выходе на основе профиля втягивания и/или парового профиля, при этом профиль втягивания характеризует рабочий цикл и силу втягивания, паровой профиль характеризует рабочий цикл и формирование пара.
14. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее мультиплексор, включающий в себя по меньшей мере один переключатель, при этом мультиплексор выполнен с возможностью переключать вход между схемами переключения нагрузки и монитором напряжения.
15. Испарительное устройство по п.1, дополнительно содержащее мультиплексор, включающий в себя первый вход, соединенный со схемами переключения нагрузки, второй вход, соединенный с монитором напряжения, третий вход, соединенный с монитором напряжения, четвертый вход, соединенный с опорным узлом, и четыре выхода, причем по меньшей мере один из этих четырех выходов соединен с упомянутым выходом.
16. Способ функционирования испарительного устройства, содержащего схему источника тока, вход электропитания и схемы переключения нагрузки, при этом способ содержит этапы, на которых:
переключают схемы переключения нагрузки, соединяющие схему источника тока и вход электропитания с выходом, выполненным с возможностью подсоединения к нагревательному элементу испарителя, между схемой источника тока и входом электропитания;
при этом схема источника тока, вход электропитания и схемы переключения нагрузки образуют часть интегральной схемы.
17. Способ по п.16, дополнительно содержащий этапы, на которых:
сравнивают, посредством схем защиты, рабочий параметр испарительного устройства с предварительно определенным условием и
выводят сигнал предупреждения в ответ на определение того, что рабочий параметр удовлетворяет данному условию,
при этом схемы защиты образуют часть упомянутой интегральной схемы.
18. Способ по п.17, в котором упомянутый рабочий параметр включает в себя напряжение, ток, температуру, ограничение по току и короткое замыкание.
19. Способ по п.17, в котором упомянутое предварительно определенное условие включает в себя предварительно определенное пороговое значение, при этом испарительное устройство дополнительно включает в себя по меньшей мере один регистр, хранящий это предварительно определенное пороговое значение.
20. Способ по п.18, в котором схемы защиты включают в себя схему компаратора, выполненную с возможностью сравнивать рабочий параметр испарительного устройства и упомянутое предварительно определенное пороговое значение, причем схема компаратора выполнена с возможностью выводить сигнал, указывающий данное сравнение.
21. Способ по п.17, в котором схемы защиты выполнены с возможностью обнаруживать таймаут нагревателя, температуру подсистем в испарительном устройстве, защиту от перенапряжения (OVP), защиту от сверхтока (OCP), блокировку питания при пониженном напряжении (UVLO), короткие замыкания, ток, превышающий предельное значение, многоуровневое дросселирование, провал напряжения и/или сигнал запрета остановки нагревателя.
22. Способ по п.17, в котором схемы защиты включают в себя схему сторожевого таймера и/или резервный источник тактовых сигналов.
23. Способ по п.17, в котором интегральная схема дополнительно содержит управляющую логику, соединенную со схемами защиты и выполненную с возможностью принимать сигнал предупреждения и, в ответ на прием сигнала предупреждения, вызывать модификацию работы испарительного устройства, включающую в себя отсоединение по меньшей мере одной схемы в испарительном устройстве от источника мощности, модификацию скорости тактовых сигналов этой по меньшей мере одной схемы и/или модификацию напряжения шины электропитания данной по меньшей мере одной схемы.
24. Способ по п.16, в котором интегральная схема дополнительно содержит:
монитор тока, соединенный с первым выходом и выполненный с возможностью подсоединения к нагревательному элементу испарителя, при этом монитор тока выполнен с возможностью измерять ток на первом выходе;
монитор напряжения, подсоединенный ко второму выходу, выполненному с возможностью подсоединения к нагревательному элементу испарителя, при этом монитор напряжения выполнен с возможностью измерять напряжение на концах нагревательного элемента испарителя; и
управляющую логику, подсоединенную к монитору тока и монитору напряжения, при этом управляющая логика выполнена с возможностью принимать данные, характеризующие измеренный ток на первом выходе, измеренное напряжение на концах нагревательного элемента испарителя, и регулировать работу схем переключения нагрузки, чтобы регулировать температуру нагревательного элемента испарителя, причем данная регулировка основывается на принятых данных.
25. Способ по п.16, в котором интегральная схема дополнительно содержит интегрированный повышающий преобразователь, выполненный с возможностью предоставлять источник для схем переключения нагрузки.
26. Способ по п.16, в котором интегральная схема дополнительно содержит:
схемы блока управления мощностью, включающие в себя по меньшей мере один регулятор малого падения напряжения, выпрямитель постоянного тока и понижающий преобразователь;
аналого-цифровой преобразователь;
формирователь светоизлучающего диода;
схемы ввода-вывода.
27. Способ по п.26, в котором испарительное устройство дополнительно содержит основную часть испарительного устройства, включающую в себя испарительную камеру и мундштук; и
интегральная схема дополнительно содержит:
источник мощности, соединенный со схемами блока управления мощностью;
контроллер, соединенный со схемами блока управления мощностью;
антенну;
память;
датчик окружающего давления; и
акселерометр.
28. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, на котором изменяют рабочий цикл сигнала на выходе на основе профиля втягивания и/или парового профиля, при этом профиль втягивания характеризует рабочий цикл и силу втягивания, причем паровой профиль характеризует рабочий цикл и формирование пара.
29. Способ по п.16, в котором интегральная схема дополнительно содержит мультиплексор, включающий в себя по меньшей мере один переключатель, при этом мультиплексор выполнен с возможностью переключать вход между схемами переключения нагрузки и монитором напряжения.
30. Способ по п.16, в котором интегральная схема дополнительно содержит мультиплексор, включающий в себя первый вход, соединенный со схемами переключения нагрузки, второй вход, соединенный с монитором напряжения, третий вход, соединенный с монитором напряжения, четвертый вход, соединенный с опорным узлом, и четыре выхода, причем по меньшей мере один из этих четырех выходов соединен с упомянутым выходом.
