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气溶胶生成装置的电源单元

文献发布时间:2024-04-18 19:58:53


气溶胶生成装置的电源单元

技术领域

本发明涉及气溶胶生成装置的电源单元。

背景技术

在专利文献1中记载了具有转换器的蒸发器装置,该转换器能够从USB电源或电池接收电压,能够将接收到的电压供给到发热体。该转换器被配置为能够通过来自USB电源的电压对电池充电。

专利文献2中记载有一种吸烟系统,其具备:一次装置,包括一次电源及对一次电源进行充电的充电装置;以及二次装置,包括通过一次电源进行充电的二次电源及通过来自二次电源的供电而发热的负载。在该吸烟系统中,能够从一次电源向负载直接供电。

在专利文献3记载了能够将来自充电器的电力向香烟的盒的加热元件供给的电子香烟。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:美国专利公开2020/0120991号

专利文献2:国际公开第2018/167817号

专利文献3:日本特表2015-500647号公报

发明内容

发明要解决的课题

在将充电IC设置于搭载电源的气溶胶生成装置的情况下,考虑利用充电IC的Power Path功能,将来自外部电源或内置电源的电力供给到加热器、控制器等的负载。但是,若与充电IC的输出端子连接的负载增加,则从该输出端子输出的电流增大,需要使用大规模、高成本的充电IC。

本发明的目的在于提供能够实现小型化、低成本化的气溶胶生成装置。

用于解决课题的手段

本发明的一个方面涉及的气溶胶生成装置的电源单元对气溶胶源进行加热而生成气溶胶,其具备:电源;连接器,能够与外部电源电连接;第一负载;充电IC,构成为包括:输入端子,连接于所述连接器;充电端子,连接于所述电源;以及输出端子,连接于所述第一负载,所述充电IC对输入到所述输入端子的电力进行转换并从所述充电端子输出;以及放电路径,不经由所述充电IC而连接所述电源和第二负载,所述充电IC构成为能够将从所述电源向所述充电端子输入的电力经由所述输出端子供给所述第一负载。

发明效果

根据本发明,可以提供能够实现小型化、低成本化的气溶胶生成装置。

附图说明

图1是非燃烧式吸引器的立体图。

图2是示出安装了杆的状态的非燃烧式吸引器的立体图。

图3是非燃烧式吸引器的其他立体图。

图4是非燃烧式吸引器的分解立体图。

图5是非燃烧式吸引器的内部单元的立体图。

图6是图5的内部单元的分解立体图。

图7是取下电源以及底板的内部单元的立体图。

图8是取下电源以及底板的内部单元的其他立体图。

图9是用于说明吸引器的动作模式的示意图。

图10是示出内部单元的电路的概略结构的图。

图11是示出内部单元的电路的概略结构的图。

图12是示出内部单元的电路的概略结构的图。

图13是用于说明休眠模式下的电路的动作的图。

图14是用于说明激活模式下的电路的动作的图。

图15是用于说明加热初始设定模式下的电路的动作的图。

图16是用于说明加热模式下的加热器加热时的电路的动作的图。

图17是用于说明加热模式下的加热器的温度检测时的电路的动作的图。

图18是用于说明充电模式下的电路的动作的图。

图19是用于说明MCU的复位(重新启动)时的电路的动作的图。

图20是充电IC内部的概略结构的示意图。

具体实施方式

下面,参照附图对作为本发明中的气溶胶生成装置的一实施方式的吸引系统进行说明。该吸引系统具备:作为本发明的电源单元的一实施方式的非燃烧式吸引器100(以下,简称为“吸引器100”)、和由吸引器100加热的杆500。在以下的说明中,以吸引器100不能装拆地容纳加热部的结构为例进行说明。然而,也可以相对于吸引器100装拆自如地构成加热部。例如,也可以将杆500和加热部一体化后的构件构成为相对于吸引器100装拆自如的构件。即,气溶胶生成装置的电源单元也可以是不包括加热部作为构成要素的结构。另外,不能装拆是指在所设想的用途的范围内不能进行拆卸的形态。或者,也可以是内置于杆500的基座与设置于吸引器100的感应加热用线圈协动地构成加热部。

图1是示出吸引器100的整体结构的立体图。图2是示出安装了杆500的状态的吸引器100的立体图。图3是吸引器100的其他立体图。图4是吸引器100的分解立体图。此外,在以下的说明中,为了方便,使用将相互正交的三个方向设为前后方向、左右方向、上下方向的三维空间的正交坐标系进行说明。图中,将前方表示为Fr,将后方表示为Rr,将右侧表示为R,将左侧表示为L,将上方表示为U,将下方表示为D。

吸引器100被构成为通过加热作为香味成分生成基材的一例的细长的大致圆柱状的杆500(参照图2)来生成含有香味的气溶胶,该香味成分生成基材具有包含气溶胶源以及香味源的填充物等。

<香味成分生成基材(杆)>

杆500包括填充物,该填充物含有以规定温度被加热而生成气溶胶的气溶胶源。

气溶胶源的种类没有特别限定,能够根据用途选择来自各种天然物的提取物质以及/或者它们的构成成分。气溶胶源既可以是固体,也可以是例如甘油、丙二醇那样的多元醇、水等液体。气溶胶源也可以包含通过加热而释放香味成分的香烟原料或来源于香烟原料的提取物等香味源。附加香味成分的气体不限定于气溶胶,例如也可以生成不可见的蒸气。

杆500的填充物可以含有烟丝作为香味源。烟丝的材料没有特别限定,能够使用叶片、中梗等公知的材料。填充物也可以包含一种或两种以上的香料。该香料的种类没有特别限定,从赋予良好的口味的观点出发,优选为薄荷醇。香味源可以包含烟草以外的植物(例如,薄荷、中药或香草等)。根据用途,杆500也可以不包含香味源。

<非燃烧式吸引器的整体结构>

接着,参照图1~图4对吸引器100的整体结构进行说明。

吸引器100具备大致长方体形状的壳体110,该壳体110具备前表面、后表面,左表面、右表面、上表面以及下表面。壳体110具备:有底筒状的壳体主体112,一体地形成有前表面、后表面、上表面、下表面以及右表面;外部面板115以及内部面板118,封闭壳体主体112的开口部114(参照图4)并构成左表面;以及滑块119。

内部面板118通过螺栓120固定于壳体主体112。外部面板115通过磁铁124以覆盖内部面板118的外表面的方式固定于壳体主体112,该磁铁124保持于被容纳于壳体主体112的后述的底板150(参照图5)。外部面板115由磁铁124固定,由此用户能够根据喜好更换外部面板115。

在内部面板118设置形成为供磁铁124贯通的两个贯通孔126。在内部面板118上,在上下配置的两个贯通孔126之间还设置纵向长的长孔127以及圆形的圆孔128。该长孔127用于使从内置于壳体主体112的八个LED(发光二极管(Light Emitting Diode))L1~L8射出的光透过。内置于壳体主体112的按钮式的操作开关OPS贯通圆孔128。由此,用户能够经由外部面板115的LED窗116检测从八个LED L1~L8射出的光。此外,用户能够经由外部面板115的按压部117按下操作开关OPS。

如图2所示,在壳体主体112的上表面设置能够供杆500插入的开口132。滑块119以能够在关闭开口132的位置(参照图1)和敞开开口132的位置(参照图2)之间沿前后方向移动的方式与壳体主体112结合。

操作开关OPS用于进行吸引器100的各种操作。例如,如图2所示,用户在将杆500插入并安装到开口132中的状态下,经由按压部117对操作开关OPS进行操作。由此,通过加热部170(参照图5)不燃烧地加热杆500。如果杆500被加热,则从杆500中包含的气溶胶源生成气溶胶,杆500中包含的香味源的香味附加于该气溶胶。用户通过衔住从开口132突出的杆500的吸口502进行吸引,能够吸引含有香味的气溶胶。

如图3所示,在壳体主体112的下表面设置充电端子134,该充电端子134用于与插座或移动电池等外部电源电连接而接受电力供给。在本实施方式中,充电端子134设为USB(通用串行总线(Universal Serial Bus))Type-C形状的插座,但不限定于此。以下,将充电端子134也记载为插座RCP。

另外,充电端子134例如也可以被构成为具备受电线圈,能够以非接触方式接受从外部电源输送的电力。该情况下的电力传输(无线电力传输(Wireless Power Transfer))的方式既可以是电磁感应型,也可以是磁共振型,还可以是组合了电磁感应型和磁共振型的方式。作为另一个例子,也可以是充电端子134能够供各种USB端子等连接,并具有上述的受电线圈。

图1~图4所示的吸引器100的结构只不过是一例。吸引器100能够以以下那样的各种方式构成:通过保持杆500并施加例如加热等作用,从杆500生成赋予了香味成分的气体,用户能够吸引所生成的气体。

<非燃烧式吸引器的内部结构>

参照图5~图8对吸引器100的内部单元140进行说明。

图5是吸引器100的内部单元140的立体图。图6是图5的内部单元140的分解立体图。图7是取下电源BAT以及底板150的内部单元140的立体图。图8是取下电源BAT以及底板150的内部单元140的其他立体图。

容纳于壳体110的内部空间的内部单元140具备底板150、电源BAT、电路部160、加热部170、通知部180和各种传感器。

底板150具备:板状的底板主体151,在前后方向上配置在壳体110的内部空间的大致中央,在上下方向且前后方向上延伸设置;板状的前后分割壁152,在前后方向上配置在壳体110的内部空间的大致中央,在上下方向且左右方向上延伸;板状的上下分割壁153,在上下方向上从前后分割壁152的大致中央向前方延伸;板状的底板上壁154,从前后分割壁152以及底板主体151的上缘部向后方延伸;以及板状的底板下壁155,从前后分割壁152以及底板主体151的下缘部向后方延伸。底板主体151的左表面被前述的壳体110的内部面板118以及外部面板115覆盖。

壳体110的内部空间通过底板150在前方上部隔开形成加热部容纳区域142,在前方下部隔开形成基板容纳区域144,在后方遍及上下方向隔开形成电源容纳空间146。

容纳于加热部容纳区域142的加热部170由多个筒状的构件构成,通过将它们配置为同心圆状,作为整体形成筒状体。加热部170具有能够在其内部收纳杆500的一部分的杆容纳部172和从外周或中心加热杆500的加热器HTR(参照图10~图19)。优选杆容纳部172由隔热材料构成,或者通过在杆容纳部172的内部设置隔热材料,杆容纳部172的表面与加热器HTR被隔热。加热器HTR只要是能够加热杆500的元件即可。加热器HTR例如是发热元件。作为发热元件可以举出发热电阻体、陶瓷加热器以及感应加热式的加热器等。作为加热器HTR,例如优选使用具有电阻值随着温度的增加而增加的PTC(正温度系数(PositiveTemperature Coefficient))特性的加热器HTR。代替于此,也可以使用具有电阻值随着温度的增加而降低的NTC(负温度系数(Negative Temperature Coefficient))特性的加热器HTR。加热部170具有划定向杆500供给的空气的流路的功能以及加热杆500的功能。在壳体110形成用于使空气流入的通气口(未图示),被构成为空气能够流入加热部170。

容纳于电源容纳空间146的电源BAT是能够充电的二次电池、双电层电容器等,优选为锂离子二次电池。电源BAT的电解质也可以由凝胶状的电解质、电解液、固体电解质、离子液体中的一种或它们的组合构成。

通知部180通知表示电源BAT的充电状态的SOC(充电状态(State Of Charge))、吸引时的预热时间、能够吸引的期间等各种信息。本实施方式的通知部180包括八个LED L1~L8和振动电动机M。通知部180既可以由LED L1~L8那样的发光元件构成,也可以由振动电动机M那样的振动元件构成,还可以由声音输出元件构成。通知部180也可以是发光元件、振动元件以及声音输出元件中的两个以上的元件的组合。

各种传感器包括:检测用户的抽吸动作(吸引动作)的吸气传感器、检测电源BAT的温度的电源温度传感器、检测加热器HTR的温度的加热器温度传感器、检测壳体110的温度的壳体温度传感器、检测滑块119的位置的盖位置传感器、以及检测外部面板115的装拆的面板检测传感器等。

吸气传感器例如以配置在开口132附近的热敏电阻T2为主体而构成。电源温度传感器例如以配置在电源BAT附近的热敏电阻T1为主体而构成。加热器温度传感器例如以配置在加热器HTR附近的热敏电阻T3为主体而构成。如上所述,杆容纳部172优选与加热器HTR隔热。在该情况下,热敏电阻T3优选在杆容纳部172的内部与加热器HTR接触或接近。在加热器HTR具有PTC特性或NTC特性的情况下,也可以将加热器HTR本身用于加热器温度传感器。壳体温度传感器例如以配置在壳体110的左表面附近的热敏电阻T4为主体而构成。盖位置传感器以包括配置在滑块119附近的霍尔元件的霍尔IC14为主体而构成。面板检测传感器以包括配置在内部面板118的内侧面附近的霍尔元件的霍尔IC13为主体而构成。

电路部160具备四个电路基板、多个IC(集成电路(Integrate Circuit))、多个元件。四个电路基板具备:MCU搭载基板161,主要配置后述的MCU(微控制单元(MicroController Unit))1以及充电IC2;插座搭载基板162,主要配置充电端子134;LED搭载基板163,配置操作开关OPS、LED L1~L8以及后述的通信IC15;以及霍尔IC搭载基板164,配置包括构成盖位置传感器的霍尔元件的后述的霍尔IC14。

MCU搭载基板161以及插座搭载基板162在基板容纳区域144中相互平行配置。具体地进行说明,MCU搭载基板161以及插座搭载基板162各自的元件配置面沿左右方向以及上下方向配置,MCU搭载基板161配置在比插座搭载基板162靠向前方的位置。在MCU搭载基板161以及插座搭载基板162分别设置开口部。MCU搭载基板161以及插座搭载基板162在使圆筒状的间隔件173介于这些开口部的周缘部彼此之间的状态下,利用螺栓136紧固于前后分割壁152的基板固定部156。即,间隔件173固定壳体110的内部的MCU搭载基板161以及插座搭载基板162的位置,并且机械地连接MCU搭载基板161和插座搭载基板162。由此,能够抑制MCU搭载基板161与插座搭载基板162接触而在它们之间产生短路电流。

为了方便,如果将MCU搭载基板161以及插座搭载基板162的朝向前方的面设为各自的主面161a、162a,将主面161a、162a的相反面设为各自的副面161b、162b,则MCU搭载基板161的副面161b与插座搭载基板162的主面162a隔着规定的间隙相对。MCU搭载基板161的主面161a与壳体110的前表面相对,插座搭载基板162的副面162b与底板150的前后分割壁152相对。关于搭载于MCU搭载基板161以及插座搭载基板162的元件以及IC在后面叙述。

LED搭载基板163配置在底板主体151的左侧面且上下配置的两个磁铁124之间。LED搭载基板163的元件配置面沿上下方向以及前后方向配置。换言之,MCU搭载基板161以及插座搭载基板162各自的元件配置面与LED搭载基板163的元件配置面正交。这样,MCU搭载基板161以及插座搭载基板162各自的元件配置面与LED搭载基板163的元件配置面不限于正交,优选交叉(非平行)。另外,与LED L1~L8一起构成通知部180的振动电动机M固定于底板下壁155的下表面并与MCU搭载基板161电连接。

霍尔IC搭载基板164配置在底板上壁154的上表面。

<吸引器的动作模式>

图9是用于说明吸引器100的动作模式的示意图。如图9所示,在吸引器100的动作模式中包括充电模式、休眠模式、激活模式、加热初始设定模式、加热模式以及加热结束模式。

休眠模式是主要停止向加热器HTR的加热控制所需的电子部件的电力供给而实现省电化的模式。

激活模式是除了加热器HTR的加热控制之外的大部分功能成为有效的模式。吸引器100在以休眠模式动作的状态下,如果滑块119被打开,则将动作模式切换为激活模式。吸引器100在以激活模式动作的状态下,如果滑块119被关闭或操作开关OPS的无操作时间达到规定时间,则将动作模式切换为休眠模式。

加热初始设定模式是进行用于开始加热器HTR的加热控制的控制参数等的初始设定的模式。吸引器100在以激活模式动作的状态下,如果检测到操作开关OPS的操作,则将动作模式切换为加热初始设定模式,如果初始设定结束,则将动作模式切换为加热模式。

加热模式是执行加热器HTR的加热控制(用于气溶胶生成的加热控制和用于温度检测的加热控制)的模式。如果动作模式被切换为加热模式,则吸引器100开始加热器HTR的加热控制。

加热结束模式是执行加热器HTR的加热控制的结束处理(加热历史记录的存储处理等)的模式。吸引器100在以加热模式动作的状态下,如果向加热器HTR的通电时间或用户的吸引次数达到上限、或滑块119被关闭,则将动作模式切换为加热结束模式,如果结束处理结束,则将动作模式切换为激活模式。吸引器100在以加热模式动作的状态下,如果进行USB连接,则将动作模式切换为加热结束模式,如果结束处理结束,则将动作模式切换为充电模式。如图9所示,在该情况下,也可以在将动作模式切换为充电模式之前,将动作模式切换为激活模式。换言之,吸引器100也可以在以加热模式动作的状态下,如果进行USB连接,则以加热结束模式、激活模式、充电模式的顺序切换动作模式。

充电模式是通过从与插座RCP连接的外部电源供给的电力来进行电源BAT的充电的模式。吸引器100在以休眠模式或激活模式动作的状态下,如果外部电源与插座RCP连接(USB连接),则将动作模式切换为充电模式。吸引器100在以充电模式动作的状态下,如果电源BAT的充电完成或解除了插座RCP与外部电源的连接,则将动作模式切换为休眠模式。

<内部单元的电路的概略>

图10、图11以及图12是示出内部单元140的电路的概略结构的图。图11除了在图10所示的电路中追加了搭载于MCU搭载基板161的范围161A(由粗虚线包围的范围)和搭载于LED搭载基板163的范围163A(由粗实线包围的范围)这一点之外与图10相同。图12除了在图10所示的电路中追加了搭载于插座搭载基板162的范围162A和搭载于霍尔IC搭载基板164的范围164A这一点之外与图10相同。

在图10中由粗实线表示的布线是与成为内部单元140的基准电位(接地电位)同电位的布线(设置于内部单元140的接地的布线),以下将该布线记载为地线。在图10中,以矩形表示将多个电路元件芯片化的电子部件,在该矩形的内侧记载各种端子的符号。搭载于芯片的电源端子VCC以及电源端子VDD分别表示高电位侧的电源端子。搭载于芯片的电源端子VSS以及接地端子GND分别表示低电位侧(基准电位侧)的电源端子。芯片化的电子部件的高电位侧的电源端子的电位与低电位侧的电源端子的电位的差值成为电源电压。芯片化的电子部件使用该电源电压来执行各种功能。

如图11所示,在MCU搭载基板161(范围161A)上,作为主要电子部件,设置:总体控制吸引器100的整体的MCU1、进行电源BAT的充电控制的充电IC2、组合电容器、电阻器以及晶体管等而构成的负载开关(以下,称为LSW)3、4、5、ROM(只读存储器(Read Only Memory))6、开关驱动器7、升降压DC/DC转换器8(在图中记载为升降压DC/DC8)、运算放大器OP2、运算放大器OP3、触发器(以下,称为FF)16、17、与构成吸气传感器的热敏电阻T2电连接的连接器Cn(t2)(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T2)、与构成加热器温度传感器的热敏电阻T3电连接的连接器Cn(t3)(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T3)、与构成壳体温度传感器的热敏电阻T4电连接的连接器Cn(t4)(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T4)、USB连接检测用的分压电路Pc。

充电IC2、LSW3、LSW4、LSW5、开关驱动器7、升降压DC/DC转换器8、FF16以及FF17各自的接地端子GND与地线连接。ROM6的电源端子VSS与地线连接。运算放大器OP2以及运算放大器OP3各自的负电源端子与地线连接。

如图11所示,在LED搭载基板163(范围163A)上,作为主要电子部件,设置:包括构成面板检测传感器的霍尔元件的霍尔IC13、LED L1~L8、操作开关OPS、通信IC15。通信IC15是用于进行与智能手机等电子设备的通信的通信模块。霍尔IC13的电源端子VSS以及通信IC15的接地端子GND的每一个与地线连接。通信IC15和MCU1被构成为能够通过通信线LN进行通信。操作开关OPS的一端与地线连接,操作开关OPS的另一端与MCU1的端子P4连接。

如图12所示,在插座搭载基板162(范围162A)上,作为主要电子部件,设置:与电源BAT电连接的电源连接器(在图中记载与该电源连接器连接的电源BAT)、与构成电源温度传感器的热敏电阻T1电连接的连接器(在图中记载与该连接器连接的热敏电阻T1)、升压DC/DC转换器9(在图中记载为升压DC/DC9)、保护IC10、过电压保护IC11、余量计IC12、插座RCP、由MOSFET构成的开关S3~开关S6、运算放大器OP1、与加热器HTR电连接的一对(正极侧和负极侧)加热器连接器Cn。

插座RCP的两个接地端子GND、升压DC/DC转换器9的接地端子GND、保护IC10的电源端子VSS、余量计IC12的电源端子VSS、过电压保护IC11的接地端子GND、运算放大器OP1的负电源端子分别与地线连接。

如图12所示,在霍尔IC搭载基板164(范围164A)上设置包括构成盖位置传感器的霍尔元件的霍尔IC14。霍尔IC14的电源端子VSS与地线连接。霍尔IC14的输出端子OUT与MCU1的端子P8连接。MCU1根据输入到端子P8的信号来检测滑块119的开闭。

如图11所示,与振动电动机M电连接的连接器设置于MCU搭载基板161。

<内部单元的电路的详细情况>

以下,参照图10对各电子部件的连接关系等进行说明。

插座RCP的两个电源输入端子V

在过电压保护IC11的输入端子IN上连接由两个电阻器的串联电路构成的分压电路Pa的一端。分压电路Pa的另一端与地线连接。构成分压电路Pa的两个电阻器的连接点与过电压保护IC11的电压检测端子OVLo连接。过电压保护IC11在输入到电压检测端子OVLo的电压小于阈值的状态下,从输出端子OUT输出被输入到输入端子IN的电压。在输入到电压检测端子OVLo的电压成为阈值以上(过电压)的情况下,过电压保护IC11通过停止来自输出端子OUT的电压输出(切断LSW3与插座RCP的电连接),实现比过电压保护IC11靠向下游的电子部件的保护。过电压保护IC11的输出端子OUT与LSW3的输入端子VIN和与MCU1连接的分压电路Pc(两个电阻器的串联电路)的一端连接。分压电路Pc的另一端与地线连接。构成分压电路Pc的两个电阻器的连接点与MCU1的端子P17连接。

在LSW3的输入端子VIN上连接由两个电阻器的串联电路构成的分压电路Pf的一端。分压电路Pf的另一端与地线连接。构成分压电路Pf的两个电阻器的连接点与LSW3的控制端子ON连接。在LSW3的控制端子ON上连接双极晶体管S2的集电极端子。双极晶体管S2的发射极端子与地线连接。双极晶体管S2的基极端子与MCU1的端子P19连接。如果输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW3从输出端子VOUT输出输入到输入端子VIN的电压。LSW3的输出端子VOUT与充电IC2的输入端子VBUS连接。MCU1在未进行USB连接的期间,使双极晶体管S2导通。由此,LSW3的控制端子ON经由双极晶体管S2与地线连接,因此向LSW3的控制端子ON输入低电平的信号。

如果进行USB连接,则与LSW3连接的双极晶体管S2通过MCU1被截止。通过双极晶体管S2截止,由分压电路Pf分压的USB电压V

电源BAT的正极端子与保护IC10的电源端子VDD、升压DC/DC转换器9的输入端子VIN、充电IC2的充电端子bat连接。因此,电源BAT的电源电压V

保护IC10根据输入到电流检测端子CS的电压,取得在电源BAT的充放电时流过电阻器Ra的电流值,在该电流值变得过大的情况下(过电流),进行开关Sa和开关Sb的开闭控制,使电源BAT的充电或放电停止,由此实现电源BAT的保护。更具体而言,在电源BAT的充电时取得了过大的电流值的情况下,保护IC10通过使开关Sb断开,使电源BAT的充电停止。在电源BAT的放电时取得了过大的电流值的情况下,保护IC10通过使开关Sa断开,使电源BAT的放电停止。此外,保护IC10根据输入到电源端子VDD的电压,在电源BAT的电压值变为异常的情况(过充电或过电压的情况)下,进行开关Sa和开关Sb的开闭控制,使电源BAT的充电或放电停止,由此实现电源BAT的保护。更具体而言,在检测到电源BAT的过充电的情况下,保护IC10通过使开关Sb断开,使电源BAT的充电停止。在检测到电源BAT的过放电的情况下,保护IC10通过使开关Sa断开,使电源BAT的放电停止。

在与配置在电源BAT附近的热敏电阻T1连接的连接器上连接电阻器Rt1。电阻器Rt1和热敏电阻T1的串联电路与地线和余量计IC12的调节器端子TREG连接。热敏电阻T1和电阻器Rt1的连接点与余量计IC12的热敏电阻端子THM连接。热敏电阻T1既可以是电阻值随着温度的增加而增大的PTC(正温度系数(Positive Temperature Coefficient))热敏电阻,也可以是电阻值随着温度的增加而减小的NTC(负温度系数(Negative TemperatureCoefficient))热敏电阻。

余量计IC12检测流过电阻器Rb的电流,并基于检测出的电流值,导出电源BAT的剩余容量、表示充电状态的SOC(充电状态(State Of Charge))以及表示健全状态的SOH(健康状态(State Of Health))等电池信息。余量计IC12从与调节器端子TREG连接的内置调节器向热敏电阻T1和电阻器Rt1的分压电路供给电压。余量计IC12从热敏电阻端子THM取得由该分压电路分压的电压,并基于该电压取得与电源BAT的温度相关的温度信息。余量计IC12通过用于进行串行通信的通信线LN与MCU1连接,被构成为能够与MCU1进行通信。余量计IC12根据来自MCU1的请求,将所导出的电池信息、所取得的电源BAT的温度信息发送到MCU1。另外,为了进行串行通信,需要数据发送用的数据线、同步用的时钟线等多个信号线。需要注意的是,在图10-图19中,为了简化,仅图示了一条信号线。

余量计IC12具备通知端子12a。通知端子12a与MCU1的端子P6和后述的二极管D2的阴极连接。如果检测到电源BAT的温度变得过高等异常,则余量计IC12通过从通知端子12a输出低电平的信号,将该异常发生通知给MCU1。该低电平的信号经由二极管D2也被输入到FF17的CLR( ̄)端子。

在升压DC/DC转换器9的开关端子SW上连接电抗器Lc的一端。该电抗器Lc的另一端与升压DC/DC转换器9的输入端子VIN连接。升压DC/DC转换器9通过进行与开关端子SW连接的内置晶体管的导通截止控制,使输入的电压升压并从输出端子VOUT输出。另外,升压DC/DC转换器9的输入端子VIN构成升压DC/DC转换器9的高电位侧的电源端子。升压DC/DC在输入到使能端子EN的信号为高电平的情况下进行升压动作。在USB连接的状态下,输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN的信号也可以通过MCU1被控制为低电平。或者,在USB连接的状态下,也可以通过MCU1不控制输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN的信号,使使能端子EN的电位不确定。

在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT上连接由P沟道型MOSFET构成的开关S4的源极端子。开关S4的栅极端子与MCU1的端子P15连接。在开关S4的漏极端子上连接电阻器Rs的一端。电阻器Rs的另一端与连接于加热器HTR的一端的正极侧的加热器连接器Cn连接。在开关S4和电阻器Rs的连接点连接由两个电阻器构成的分压电路Pb。构成分压电路Pb的两个电阻器的连接点与MCU1的端子P18连接。开关S4和电阻器Rs的连接点还与运算放大器OP1的正电源端子连接。

在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT和开关S4的源极端子的连接线上连接由P沟道型MOSFET构成的开关S3的源极端子。开关S3的栅极端子与MCU1的端子P16连接。开关S3的漏极端子与电阻器Rs和正极侧的加热器连接器Cn的连接线连接。这样,在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT与加热器连接器Cn的正极侧之间并联连接包括开关S3的电路和包括开关S4以及电阻器Rs的电路。包括开关S3的电路不具有电阻器,因此是电阻比包括开关S4以及电阻器Rs的电路低的电路。

运算放大器OP1的同相输入端子与电阻器Rs和正极侧的加热器连接器Cn的连接线连接。运算放大器OP1的反相输入端子与连接于加热器HTR的另一端的负极侧的加热器连接器Cn和由N沟道型MOSFET构成的开关S6的漏极端子连接。开关S6的源极端子与地线连接。开关S6的栅极端子与MCU1的端子P14、二极管D4的阳极、升压DC/DC转换器9的使能端子EN连接。二极管D4的阴极与FF17的Q端子连接。在运算放大器OP1的输出端子上连接电阻器R4的一端。电阻器R4的另一端与MCU1的端子P9和由N沟道型MOSFET构成的开关S5的漏极端子连接。开关S5的源极端子与地线连接。开关S5的栅极端子与电阻器Rs和正极侧的加热器连接器Cn的连接线连接。

充电IC2的输入端子VBUS与LED L1~L8各自的阳极连接。LED L1~L8各自的阴极经由用于电流限制的电阻器与MCU1的控制端子PD1~PD8连接。即,在输入端子VBUS上并联连接LED L1~L8。LED L1~L8被构成为能够通过从与插座RCP连接的USB电缆供给的USB电压V

充电IC2具备基于输入到输入端子VBUS的USB电压V

充电IC2还具备V

充电IC2的输出端子SYS与升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN连接。在充电IC2的开关端子SW上连接电抗器La的一端。电抗器La的另一端与充电IC2的输出端子SYS连接。充电IC2的充电使能端子CE( ̄)经由电阻器与MCU1的端子P22连接。进而,在充电IC2的充电使能端子CE( ̄)上连接双极晶体管S1的集电极端子。双极晶体管S1的发射极端子与后述的LSW4的输出端子VOUT连接。双极晶体管S1的基极端子与FF17的Q端子连接。进而,在充电IC2的充电使能端子CE( ̄)上连接电阻器Rc的一端。电阻器Rc的另一端与LSW4的输出端子VOUT连接。

在升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN和使能端子EN上连接电阻器。通过从充电IC2的输出端子SYS向升降压DC/DC转换器8的输入端子VIN输入系统电源电压Vcc0,输入到升降压DC/DC转换器8的使能端子EN的信号成为高电平,升降压DC/DC转换器8开始升压动作或降压动作。升降压DC/DC转换器8通过与电抗器Lb连接的内置晶体管的开关控制,使输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc0升压或降压,生成系统电源电压Vcc1,并从输出端子VOUT输出。升降压DC/DC转换器8的输出端子VOUT与升降压DC/DC转换器8的反馈端子FB、LSW4的输入端子VIN、开关驱动器7的输入端子VIN、FF16的电源端子VCC以及D端子连接。将供给从升降压DC/DC转换器8的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc1的布线记载为电源线PL1。

如果输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW4从输出端子VOUT输出输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc1。LSW4的控制端子ON和电源线PL1经由电阻器连接。因此,通过向电源线PL1供给系统电源电压Vcc1,向LSW4的控制端子ON输入高电平的信号。如果忽略布线电阻等,则LSW4输出的电压与系统电源电压Vcc1相同,但为了与系统电源电压Vcc1区别,以下将从LSW4的输出端子VOUT输出的电压记载为系统电源电压Vcc2。

LSW4的输出端子VOUT与MCU1的电源端子VDD、LSW5的输入端子VIN、余量计IC12的电源端子VDD、ROM6的电源端子VCC、双极晶体管S1的发射极端子、电阻器Rc、FF17的电源端子VCC连接。将供给从LSW4的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc2的布线记载为电源线PL2。

如果输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW5从输出端子VOUT输出输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc2。LSW5的控制端子ON与MCU1的端子P23连接。如果忽略布线电阻等,则LSW5输出的电压与系统电源电压Vcc2相同,但为了与系统电源电压Vcc2区别,以下将从LSW5的输出端子VOUT输出的电压记载为系统电源电压Vcc3。将供给从LSW5的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc3的布线记载为电源线PL3。

在电源线PL3上连接热敏电阻T2和电阻器Rt2的串联电路,电阻器Rt2与地线连接。热敏电阻T2和电阻器Rt2构成分压电路,它们的连接点与MCU1的端子P21连接。MCU1基于输入到端子P21的电压来检测热敏电阻T2的温度变动(电阻值变动),并基于该温度变动量来判断有无抽吸动作。

在电源线PL3上连接热敏电阻T3和电阻器Rt3的串联电路,电阻器Rt3与地线连接。热敏电阻T3和电阻器Rt3构成分压电路,它们的连接点与MCU1的端子P13和运算放大器OP2的反相输入端子连接。MCU1基于输入到端子P13的电压来检测热敏电阻T3的温度(相当于加热器HTR的温度)。

在电源线PL3上连接热敏电阻T4和电阻器Rt4的串联电路,电阻器Rt4与地线连接。热敏电阻T4和电阻器Rt4构成分压电路,它们的连接点与MCU1的端子P12和运算放大器OP3的反相输入端子连接。MCU1基于输入到端子P12的电压来检测热敏电阻T4的温度(相当于壳体110的温度)。

在电源线PL2上连接由MOSFET构成的开关S7的源极端子。开关S7的栅极端子与MCU1的端子P20连接。开关S7的漏极端子与连接振动电动机M的一对连接器的一者连接。该一对连接器的另一者与地线连接。MCU1通过操作端子P20的电位来控制开关S7的开闭,能够使振动电动机M以特定的模式振动。也可以使用专用的驱动器IC来代替开关S7。

在电源线PL2上连接运算放大器OP2的正电源端子和与运算放大器OP2的同相输入端子连接的分压电路Pd(两个电阻器的串联电路)。构成分压电路Pd的两个电阻器的连接点与运算放大器OP2的同相输入端子连接。运算放大器OP2输出与加热器HTR的温度对应的信号(与热敏电阻T3的电阻值对应的信号)。在本实施方式中,作为热敏电阻T3使用具有NTC特性的热敏电阻,因此加热器HTR的温度(热敏电阻T3的温度)越高,运算放大器OP2的输出电压越低。这是因为,运算放大器OP2的负电源端子与地线连接,如果输入到运算放大器OP2的反相输入端子的电压值(基于热敏电阻T3和电阻器Rt3的分压值)比输入到运算放大器OP2的同相输入端子的电压值(基于分压电路Pd的分压值)高,则运算放大器OP2的输出电压的值与接地电位的值大致相等。即,如果加热器HTR的温度(热敏电阻T3的温度)成为高温,则运算放大器OP2的输出电压成为低电平。

另外,在作为热敏电阻T3使用具有PTC特性的热敏电阻的情况下,只要在运算放大器OP2的同相输入端子上连接热敏电阻T3以及电阻器Rt3的分压电路的输出,在运算放大器OP2的反相输入端子上连接分压电路Pd的输出即可。

在电源线PL2上连接运算放大器OP3的正电源端子和与运算放大器OP3的同相输入端子连接的分压电路Pe(两个电阻器的串联电路)。构成分压电路Pe的两个电阻器的连接点与运算放大器OP3的同相输入端子连接。运算放大器OP3输出与壳体110的温度对应的信号(与热敏电阻T4的电阻值对应的信号)。在本实施方式中,作为热敏电阻T4使用具有NTC特性的热敏电阻,因此壳体110的温度越高,运算放大器OP3的输出电压越低。这是因为,运算放大器OP3的负电源端子与地线连接,如果输入到运算放大器OP3的反相输入端子的电压值(基于热敏电阻T4和电阻器Rt4的分压值)比输入到运算放大器OP3的同相输入端子的电压值(基于分压电路Pe的分压值)高,则运算放大器OP3的输出电压的值与接地电位的值大致相等。即,如果热敏电阻T4的温度成为高温,则运算放大器OP3的输出电压成为低电平。

另外,在作为热敏电阻T4使用具有PTC特性的热敏电阻的情况下,只要在运算放大器OP3的同相输入端子上连接热敏电阻T4以及电阻器Rt4的分压电路的输出,在运算放大器OP3的反相输入端子上连接分压电路Pe的输出即可。

在运算放大器OP2的输出端子上连接电阻器R1。在电阻器R1上连接二极管D1的阴极。二极管D1的阳极与运算放大器OP3的输出端子、FF17的D端子、FF17的CLR( ̄)端子连接。在电阻器R1和二极管D1的连接线上连接与电源线PL1连接的电阻器R2。此外,在该连接线上连接FF16的CLR( ̄)端子。

在二极管D1的阳极以及运算放大器OP3的输出端子的连接点和FF17的D端子的连接线上连接电阻器R3的一端。电阻器R3的另一端与电源线PL2连接。进而,在该连接线上连接与余量计IC12的通知端子12a连接的二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、FF17的CLR( ̄)端子。二极管D3的阴极与MCU1的端子P5连接。

如果加热器HTR的温度变得过高,则FF16从运算放大器OP2输出的信号变小,如果输入到CLR( ̄)端子的信号成为低电平,则从Q( ̄)端子向MCU1的端子P11输入高电平的信号。电源线PL1向FF16的D端子供给高电平的系统电源电压Vcc1。因此,在FF16中,只要输入到以负逻辑动作的CLR( ̄)端子的信号不成为低电平,就从Q( ̄)端子持续输出低电平的信号。

在加热器HTR的温度变得过高的情况、壳体110的温度变得过高的情况、从余量计IC12的通知端子12a输出了表示异常检测的低电平的信号的情况中的任一情况下,输入到FF17的CLR( ̄)端子的信号成为低电平。如果输入到CLR( ̄)端子的信号成为低电平,则FF17从Q端子输出低电平的信号。该低电平的信号分别被输入到MCU1的端子P10、开关S6的栅极端子、升压DC/DC转换器9的使能端子EN、与充电IC2连接的双极晶体管S1的基极端子。如果低电平的信号被输入到开关S6的栅极端子,则构成开关S6的N沟道型MOSFET的栅极-源极间电压低于阈值电压,因此开关S6断开。如果低电平的信号被输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN,则升压DC/DC转换器9的使能端子EN为正逻辑,因此升压动作停止。如果低电平的信号被输入到双极晶体管S1的基极端子,则双极晶体管S1导通(从集电极端子输出放大后的电流)。如果双极晶体管S1导通,则高电平的系统电源电压Vcc2经由双极晶体管S1被输入到充电IC2的CE( ̄)端子。充电IC2的CE( ̄)端子为负逻辑,因此停止电源BAT的充电。由此,停止加热器HTR的加热和电源BAT的充电。另外,即使MCU1从端子P22对充电IC2的充电使能端子CE( ̄)输出低电平的使能信号,如果双极晶体管S1导通,则放大后的电流也从集电极端子被输入到MCU1的端子P22以及充电IC2的充电使能端子CE( ̄)。由此,需要注意的是,高电平的信号被输入到充电IC2的充电使能端子CE( ̄)。

从电源线PL2向FF17的D端子供给高电平的系统电源电压Vcc2。因此,在FF17中,只要输入到以负逻辑动作的CLR( ̄)端子的信号不成为低电平,就从Q端子持续输出高电平的信号。如果从运算放大器OP3的输出端子输出低电平的信号,则与从运算放大器OP2的输出端子输出的信号的电平无关,低电平的信号被输入到FF17的CLR( ̄)端子。需要注意的是,在从运算放大器OP2的输出端子输出高电平的信号的情况下,从运算放大器OP3的输出端子输出的低电平的信号由于二极管D1而不会受到该高电平的信号的影响。此外,在从运算放大器OP2的输出端子输出低电平的信号的情况下,即使从运算放大器OP3的输出端子输出高电平的信号,该高电平的信号也经由二极管D1被置换为低电平的信号。

电源线PL2从MCU搭载基板161向LED搭载基板163以及霍尔IC搭载基板164侧进一步分支。在该分支后的电源线PL2上连接霍尔IC13的电源端子VDD、通信IC15的电源端子VCC、霍尔IC14的电源端子VDD。

霍尔IC13的输出端子OUT与MCU1的端子P3和开关驱动器7的端子SW2连接。如果外部面板115被拆下,则从霍尔IC13的输出端子OUT输出低电平的信号。MCU1根据输入到端子P3的信号来判断外部面板115是否安装。

在LED搭载基板163设置与操作开关OPS连接的串联电路(电阻器和电容器的串联电路)。该串联电路与电源线PL2连接。该串联电路的电阻器和电容器的连接点与MCU1的端子P4、操作开关OPS、开关驱动器7的端子SW1连接。在操作开关OPS未被按下的状态下,操作开关OPS不导通,分别输入到MCU1的端子P4和开关驱动器7的端子SW1的信号通过系统电源电压Vcc2而成为高电平。如果操作开关OPS被按下而操作开关OPS成为导通状态,则分别输入到MCU1的端子P4和开关驱动器7的端子SW1的信号与地线连接而成为低电平。MCU1根据输入到端子P4的信号来检测操作开关OPS的操作。

在开关驱动器7设置复位输入端子RSTB。复位输入端子RSTB与LSW4的控制端子ON连接。在输入到端子SW1和端子SW2的信号的电平均成为低电平的情况(外部面板115被拆下且操作开关OPS被按下的状态)下,开关驱动器7通过从复位输入端子RSTB输出低电平的信号,使LSW4的输出动作停止。即,如果本来经由外部面板115的按压部117被按下的操作开关OPS在外部面板115被拆下的状态下由用户直接按下,则输入到开关驱动器7的端子SW1和端子SW2的信号的电平均成为低电平。

<吸引器的每个动作模式的动作>

以下,参照图13~图19对图10所示的电路的动作进行说明。图13是用于说明休眠模式下的电路的动作的图。图14是用于说明激活模式下的电路的动作的图。图15是用于说明加热初始设定模式下的电路的动作的图。图16是用于说明加热模式下的加热器HTR加热时的电路的动作的图。图17是用于说明加热模式下的加热器HTR的温度检测时的电路的动作的图。图18是用于说明充电模式下的电路的动作的图。图19是用于说明MCU1的复位(重新启动)时的电路的动作的图。在图13~图19的每一个中,被芯片化的电子部件的端子中的由虚线的椭圆包围的端子表示进行电源电压V

在任一动作模式下,电源电压V

<休眠模式:图13>

MCU1使充电IC2的V

LSW4通过向控制端子ON输入系统电源电压Vcc1,将输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc1作为系统电源电压Vcc2从输出端子VOUT输出。从LSW4输出的系统电源电压Vcc2被输入到MCU1的电源端子VDD、LSW5的输入端子VIN、霍尔IC13的电源端子VDD、通信IC15的电源端子VCC、霍尔IC14的电源端子VDD。进而,系统电源电压Vcc2分别被供给到余量计IC12的电源端子VDD、ROM6的电源端子VCC、与充电IC2的充电使能端子CE( ̄)连接的电阻器Rc以及双极晶体管S1、FF17的电源端子VCC、运算放大器OP3的正电源端子、分压电路Pe、运算放大器OP2的正电源端子、分压电路Pd。只要不从FF17的Q端子输出低电平的信号,与充电IC2连接的双极晶体管S1成为截止。因此,由LSW4生成的系统电源电压Vcc2也被输入到充电IC2的充电使能端子CE( ̄)。充电IC2的充电使能端子CE( ̄)为负逻辑,因此在该状态下,基于充电IC2的充电功能关闭。

这样,在休眠模式下,LSW5停止系统电源电压Vcc3的输出,因此停止向与电源线PL3连接的电子部件的电力供给。此外,在休眠模式下,充电IC2的OTG功能停止,因此停止向LED L1~L8的电力供给。

<激活模式:图14>

如果从图13的休眠模式的状态,输入到端子P8的信号变为高电平并检测到滑块119打开,则MCU1从端子P23向LSW5的控制端子ON输入高电平的信号。由此,LSW5将输入到输入端子VIN的系统电源电压Vcc2作为系统电源电压Vcc3从输出端子VOUT输出。从LSW5的输出端子VOUT输出的系统电源电压Vcc3被供给到热敏电阻T2、热敏电阻T3、热敏电阻T4。

进而,如果检测到滑块119打开,则MCU1经由通信线LN使充电IC2的OTG功能有效化。由此,充电IC2从输入端子VBUS输出使从充电端子bat输入的电源电压V

<加热初始设定模式:图15>

如果从图14的状态,输入到端子P4的信号变为低电平(进行操作开关OPS的按下),则MCU1在进行加热所需的各种设定之后,从端子P14向升压DC/DC转换器9的使能端子EN输入高电平的使能信号。由此,升压DC/DC转换器9从输出端子VOUT输出使电源电压V

<加热模式时的加热器加热:图16>

在图15的状态下,MCU1开始与端子P16连接的开关S3的开关控制和与端子P15连接的开关S4的开关控制。这些开关控制既可以在上述的加热初始设定模式完成时自动开始,也可以通过进一步的操作开关OPS的按下而开始。具体而言,MCU1进行加热控制和温度检测控,该加热控制如图16那样使开关S3接通、使开关S4断开,将驱动电压V

如图16所示,在加热控制时,驱动电压V

另外,电阻器R4的电阻值大于开关S5的接通电阻值。即使在加热控制时运算放大器OP1也动作,但在加热控制时开关S5接通。在开关S5接通的状态下,运算放大器OP1的输出电压通过电阻器R4和开关S5的分压电路被分压,并输入到MCU1的端子P9。电阻器R4的电阻值大于开关S5的接通电阻值,由此输入到MCU1的端子P9的电压变得足够小。由此,能够防止从运算放大器OP1对MCU1输入大的电压。

<加热模式时的加热器温度检测:图17>

如图17所示,在温度检测控制时,驱动电压V

此外,在温度检测控制时,驱动电压V

运算放大器OP1的输出信号被输入到MCU1的端子P9。MCU1基于输入到端子P9的信号、基于端子P18的输入电压而取得的基准电压V

另外,即使在使开关S3和开关S4分别断开的期间(没有进行向加热器HTR的通电的期间),MCU1也能够取得加热器HTR的温度。具体而言,MCU1基于输入到端子P13的电压(由热敏电阻T3和电阻器Rt3构成的分压电路的输出电压),取得加热器HTR的温度。

此外,MCU1在任意的定时都能够取得壳体110的温度。具体而言,MCU1基于输入到端子P12的电压(由热敏电阻T4和电阻器Rt4构成的分压电路的输出电压),取得壳体110的温度。

<充电模式:图18>

图18例示了在休眠模式的状态下进行了USB连接的情况。如果进行USB连接,则USB电压V

如果检测到进行了USB连接,则MCU1使与端子P19连接的双极晶体管S2截止。如果向双极晶体管S2的栅极端子输入低电平的信号,则由分压电路Pf分压的USB电压V

如果检测到进行了USB连接,则MCU1进一步从端子P22对充电IC2

 ̄的充电使能端子CE()输出低电平的使能信号。由此,充电IC2使电源BAT的充电功能有效化,开始基于输入到输入端子VBUS的USB电压V

另外,在激活模式的状态下进行了USB连接的情况下,如果检测到进行了USB连接,则MCU1使与端子P19连接的双极晶体管S2截止,进而,从端子P22对充电IC2的充电使能端子CE( ̄)输出低电平的使能信号,进而,通过利用了通信线LN的串行通信,使充电IC2的OTG功能关闭。由此,供给到LED L1~L8的系统电源电压Vcc4从由充电IC2的OTG功能生成的电压(基于电源电压V

<MCU的复位:图19>

如果外部面板115被拆下而霍尔IC13的输出成为低电平,进行操作开关OPS的接通操作而输入到MCU1的端子P4的信号成为低电平,则开关驱动器7的端子SW1和端子SW2都成为低电平。由此,开关驱动器7从复位输入端子RSTB输出低电平的信号。从复位输入端子RSTB输出的低电平的信号被输入到LSW4的控制端子ON。由此,LSW4停止来自输出端子VOUT的系统电源电压Vcc2的输出。通过停止系统电源电压Vcc2的输出,不向MCU1的电源端子VDD输入系统电源电压Vcc2,因此MCU1停止。

如果从复位输入端子RSTB输出低电平的信号的时间达到既定时间,或者输入到端子SW1和端子SW2中的任一个的信号成为高电平,则开关驱动器7使从复位输入端子RSTB输出的信号返回到高电平。由此,LSW4的控制端子ON成为高电平,恢复到系统电源电压Vcc2被供给到各部分的状态。

<充电IC的功能的详情>

图20是表示充电IC2的内部的概略构成的图。充电IC2具备处理器21、栅极驱动器22、由N沟道型MOSFET构成的开关Q1~Q4。

开关Q1的源极端子与输入端子VBUS连接。开关Q1的漏极端子与开关Q2的漏极端子连接。开关Q2的源极端子连接于开关端子SW。开关Q3的漏极端子连接于开关Q2和开关端子SW的连接节点。开关Q3的源极端子与接地端子GND连接。开关Q4的漏极端子与输出端子SYS连接。开关Q4的源极端子与充电端子bat连接。

栅极驱动器22连接于开关Q2的栅极端子和开关Q3的栅极端子,根据处理器21的指令,进行开关Q2、Q3的接通断开控制。

处理器21与栅极驱动器22、开关Q1的栅极端子、开关Q4的栅极端子、充电使能端子CE( ̄)连接。处理器21进行经由栅极驱动器22的开关Q2、Q3的接通断开控制、和开关Q1、Q4的接通断开控制。

充电IC2除了上述的充电功能、V

电源电压V

电源电压V

系统电源电压Vcc1=3.3V

系统电源电压Vcc2=3.3V

系统电源电压Vcc3=3.3V

系统电源电压Vcc4=5.0V

USB电压V

驱动电压V

(充电功能)

处理器21在将开关Q1控制为接通、将开关Q3控制为断开的状态下,进行开关Q2和开关Q4的接通断开控制。开关Q4的接通断开控制是为了调整电源BAT的充电电流而进行的。处理器21进行开关Q2的接通断开控制,以使输出端子SYS的电压与适合于电源BAT的充电的电压相同。由此,输入到输入端子VBUS的USB电压V

(V

例如在电源BAT由于过放电等原因而无法利用的情况下,V

(V

例如,在电源BAT的充电完成且USB连接继续的情况下,V

在V

(V

V

在V

(OTG功能)

OTG功能与V

这样,充电IC2兼具作为将USB电压V

<电路的消耗电力>

在包括吸引器100的吸引系统中,消耗系统中包含的全部负载中最多的电力的负载成为加热器HTR。例如,加热器HTR的消耗电力P

<升降压DC/DC转换器8的优选形式>

从减小升降压DC/DC转换器8的成本、尺寸的观点出发,优选升降压DC/DC转换器8的最大输入电流和最大输出电流中的至少一方比充电IC2的输出端子SYS能够输出的最大电流小。若设为这样的结构,则在充电IC2的输出端子SYS输出了最大电流的情况下,存在对升降压DC/DC转换器8输入过大的电流的可能性。但是,消耗最多的电力的加热器HTR未与升降压DC/DC转换器8的输出端子VOUT连接,所以不会向升降压DC/DC转换器8输入过大的电流。因此,即使是这样的结构,也不会使升降压DC/DC转换器8产生不良情况,能够减小成本、尺寸。

<升压DC/DC转换器9的优选形态>

升压DC/DC转换器9优选为开关调节器。在图20的例子中,升压DC/DC转换器9通过进行PFM(Pulse Frequency Modulation:脉冲调制)控制的PFM模式和进行PWM(PulseWidth Modulation:脉冲宽度调制)控制的PWM模式的任一个进行动作,从而进行升压。更具体而言,在升压DC/DC转换器9中,搭载模式切换用的模式端子MODE,构成为能够根据模式端子MODE的电位进行动作模式的切换。此外,优选升压DC/DC转换器9以PFM模式进行动作时的能够输入到升压DC/DC转换器9的开关端子SW的最大电流比升压DC/DC转换器9以PWM模式进行动作时的能够输入到升压DC/DC转换器9的开关端子SW的最大电流大。

施加于加热器HTR的电压在加热控制时和温度检测控制时较大地不同。即,升压DC/DC转换器9的负载在重负载和轻负载下变动。由于PWM模式的开关频率恒定而与负载无关,因此在轻负载时,开关损失成为支配性,效率降低。另一方面,在PFM模式下,在轻负载时电力的追加并不那么多,所以开关频率变低,开关损耗减少。因此,即使在轻负载时也能够维持高效率。如果负载的程度从轻负载向重负载增加,则该效率的关系反转,PWM模式的效率比PFM模式的效率高。该PWM模式的高效率的负载的程度是有限的范围。因此,在升压DC/DC转换器9的负载因重负载和轻负载而变动的情况下,优选升压DC/DC转换器9以PFM模式进行动作。

即使在以PWM模式和PFM模式的任一模式进行动作的情况下,在能够输入到升压DC/DC转换器9的最大电流或者升压DC/DC转换器9能够输出的最大电流的附近,升压DC/DC转换器9的效率也有降低的倾向。特别是,在以PFM模式进行动作的情况下,具有如上所述的重负载时效率降低的特性,因此在最大电流附近由于双重的原因而导致DC/DC转换器的效率降低。因此,如上所述,使用升压DC/DC转换器9,该升压DC/DC转换器9在PFM模式下动作时的可输入至升压DC/DC转换器9的开关端子SW的最大电流大于在PWM模式下动作时的可输入至升压DC/DC转换器9的开关端子SW的最大电流。由此,即使以PFM模式使升压DC/DC转换器9动作,也能够抑制重负载时的效率的降低。

从上述效率的观点出发,优选模式端子MODE的电位维持在选择PFM模式的电位。在图20的例子中,通过模式端子MODE不与任何部位连接的状态,从而使升压DC/DC转换器9的动作模式固定为PFM模式。由此,能够对升压DC/DC转换器9的开关端子SW输入更大的电流,能够使更大的电流流向加热器HTR。另外,想留意使这样的模式端子MODE的电位不恒定的结构只不过是具体的一个示例。根据升压DC/DC转换器9的规格,有时通过使模式端子MODE的电位为高电平或低电平来选择PFM模式。在这样的情况下,为了选择PFM模式,模式端子MODE的电位维持在适当的电位即可。

<吸引器的效果>

根据吸引器100,不是从电源BAT直接对作为通知部的LED L1~L8供给电压,而是经由充电IC2供给电压。电源BAT的电压发生变动,该变动的电压不直接提供给LED L1~L8,从而能够使LED L1~L8稳定地进行动作。由于LED的亮度依存于被供给的电压,所以如果能够将稳定的电压向LED L1~L8供给,则能够使LED L1~L8的亮度稳定。另外,将电源BAT的充电控制作为主要的功能的充电IC2生成系统电源电压Vcc4并提供给LED L1~L8,因此不需要用于生成系统电源电压Vcc4的专用的IC。因此,能够实现吸引器100的小型化、低成本化。另外,充电IC2使电源电压V

另外,根据吸引器100,不是从电源BAT直接对MCU1供给电力,而是经由充电IC2供给电力。以电源BAT的充电控制为主要功能的充电IC2生成系统电源电压Vcc0并提供给MCU1,因此不需要用于生成系统电源电压Vcc0的专用的IC。因此,能够实现吸引器100的小型化、低成本化。另外,由于在充电IC2和MCU1之间设置升降压DC/DC转换器8,所以能够将一定电力供给到MCU1。由此,能够使MCU1的动作稳定。

另外,根据吸引器100,在进行USB连接而LSW3关闭的状态下,OTG功能不能执行。因此,能够抑制USB连接中的电源BAT的电力消耗,能够增多能够使用的电源BAT的电力量。此外,在刚进行USB连接之后的时刻,由于LSW3打开,所以不会向LED L1~L8供给刚进行USB连接之后的噪声、冲击电流,能够降低LED L1~L8发生故障的可能性。另外,在USB刚连接之后的时刻,能够执行OTG功能。因此,即使在不能将来自刚进行USB连接之后的外部电源的电力供给到LED L1~L8的过渡期,也能够通过OTG功能从电源(BAT)向LED L1~L8供给电力。因此,能够增加使LED L1~L8动作的机会,能够提高吸引器100的商品性。

另外,根据吸引器100,充电IC2也能够向MCU1等负载供给电源BAT的电力,所以不需要用于向这些负载供给电力的专用的IC,能够降低吸引器100的成本。

此外,也可以在充电IC2的输入端子VBUS上进一步连接与LED L1~L8区分的通知部。例如,也可以构成为将充电IC2的输入端子VBUS与振动马达M连接,将系统电源电压Vcc4、USB电压V

另外,吸引器100具有从电源BAT经由充电IC2向MCU1供给电力的第一放电路径和从电源BAT不经由充电IC2而向加热器HTR供给电力的第二放电路径。因此,应流过第一放电路径的电流值(充电IC2的输出端子SYS可输出的最大电流)比应流过第二放电路径的电流值小即可。因此,不需要能够承受大电流的高价且大规模的充电IC2,能够实现吸引器100的小型化、低成本化。MCU1与加热器HTR能够同时动作,但在它们同时动作的情况下,由于存在第一放电路径和第二放电路径,因此不会对充电IC2施加过度的负担,也能够向它们供给充分的电力。

另外,根据吸引器100,供大电流流动的第二放电路径设置在与第一放电路径不同的基板上。具体而言,第一放电路径设置于MCU搭载基板161,第二放电路径设置于插座搭载基板162。因此,能够避免热集中到一个基板,能够提高吸引器100的耐久性。

另外,根据吸引器100,不经由充电IC2而从电源BAT接受电力供给的电子部件全部设置于同一基板(插座搭载基板162)。因此,能够防止电路复杂化。

另外,根据吸引器100,在从电源BAT向加热器HTR放电的放电路径设置升压DC/DC转换器9。因此,不注意充电IC2的输出端子SYS的最大电流,能够通过升压DC/DC转换器9向加热器HTR供给大电力。因此,能够实现吸引器100的低成本化和小型化,并且能够高效地进行利用加热器HTR对杆500的加热。

此外,吸引器100具有在USB连接时不经由充电IC2而向LED L1~L8放电的放电路径(从插座RCP到LED L1~L8的路径)。由此,与设置从外部电源经由充电IC2向LED L1~L8放电的路径的情况相比,不需要可耐受大电流的高价且大规模的充电IC2。因此,能够实现吸引器100的低成本化和小型化。

此外,在吸引器100中,与充电IC2的输入端子VBUS连接的电子部件是LED L1~L8等通知部或者与图示的IC分体的IC。因此,能够防止来自容易混入噪声、浪涌电流的外部电源的电力向MCU1、升降压DC/DC转换器8、ROM6、余量计IC12、保护IC10、升压DC/DC转换器9等精密的电子部件供给,能够提高耐久性。

另外,在吸引器100中,在LSW3与插座RCP之间设置过电压保护IC11。由于存在过电压保护IC11,因此不仅能够通过LSW3,还能够通过过电压保护IC11来阻断在USB连接的瞬间产生的噪声、浪涌电流。由此,能够提高吸引器100的耐久性。

此外,在吸引器100中,LED L1~L8分别是只要不接通MCU1的内置开关就不动作的结构。因此,能够防止紧接着USB连接后的噪声、浪涌电流被提供给LED L1~L8,能够降低LED L1~L8发生故障的可能性。另外,由于开关内置于MCU1中,因此与在MCU1的外部设置开关的情况相比,能够提高开关的耐久性。

作为吸引器100向负载供给的电压中的较大的电压,有系统电源电压Vcc4和驱动电压V

另外,在吸引器100中,与电源BAT连接的电源连接器、与外部电源连接的插座RCP、以及与加热器HTR连接的加热器连接器Cn被设置于同一基板(插座搭载基板162)。由此,能够抑制吸引器100内的各种部位的热的产生,因此吸引器100的耐久性提高。

以上,参照附图对各种实施方式进行了说明,但是本发明当然不限于上述例子。本领域技术人员容易想到在权利要求书所记载的范畴内可以想到各种变更例或修正例,关于这些也当然理解为属于本发明的技术范围。

例如,也可以构成为在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT与接地线之间连接用于与加热器HTR不同的加热器(加热对象与加热器HTR不同)或其他负载连接的连接器。

另外,在图10中,在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT与加热器连接器Cn的正极侧之间连接包括开关S3的电路、和包括开关S4及电阻器Rs的电路的并联电路,但也可以构成为将该并联电路连接在加热器连接器Cn的负极侧与开关S6之间,将升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT与加热器连接器Cn的正极侧直接连接。

在本说明书中至少记载了以下事项。此外,括号内示出了上述的实施方式中对应的构成要素等,但并不限定于此。

(1)一种气溶胶生成装置的电源单元(吸引器100),对气溶胶源(杆500)进行加热而生成气溶胶,具备:

电源(电源BAT);

连接器(插座RCP),能够与外部电源电连接;

第一负载(MCU1);

充电IC(充电IC2),构成为包括:输入端子(输入端子VBUS),连接于所述连接器;充电端子(充电端子bat),连接于所述电源;以及输出端子(输出端子SYS),连接于所述第一负载,所述充电IC对输入到所述输入端子的电力进行转换并从所述充电端子输出;以及

放电路径,不经由所述充电IC而连接所述电源和第二负载(加热器HTR),

所述充电IC构成为能够将从所述电源向所述充电端子输入的电力经由所述输出端子供给所述第一负载。

根据(1),通过不经由充电IC而向第二负载放电的放电路径,能够减少与充电IC的输出端子连接的负载。由此,不需要能够耐受大电流的高价且大规模的充电IC,能够实现气溶胶生成装置的低成本化和小型化。

(2)如(1)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

所述第一负载和所述第二负载同时进行动作。

根据(2),即使两个负载同时动作,充电IC的负担也不会过度。因此,能够向两个负载供给充分的电力,使其充分地动作。

(3)如(2)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,具备:

第一基板(MCU搭载基板161);以及

第二基板(插座搭载基板162),独立于所述第一基板,

所述充电IC和所述第一负载被设置于所述第一基板,

所述放电路径被设置于所述第二基板。

根据(3),从电源经由充电IC到第一负载的路径与从电源到第二负载的路径存在于不同的基板。因此,能够避免热集中到一个基板,能够提高气溶胶生成装置的耐久性。

(4)如(1)~(3)的任一方面所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

所述第一负载的消耗电力比所述第二负载的消耗电力少。

根据(4),也可以不使充电IC向消耗较大的电力的第二负载放电。因此,能够使用更廉价且小规模的充电IC,能够实现气溶胶生成装置的低成本化、小型化。

(5)如(4)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

在所述气溶胶生成装置所具备的负载中,所述第二负载消耗最多的电力。

根据(5),也可以不使充电IC向消耗最多的电力的第二负载放电。因此,能够使用更廉价且小规模的充电IC,能够实现气溶胶生成装置的低成本化、小型化。

(6)如(1)~(5)的任一方面所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

所述放电路径包括升压转换器(升压DC/DC转换器9),所述升压转换器能够使所述电源的输出电压(电源电压V

根据(6),由于必须提高第二负载的动作效率,并且不使升压或升压的大电力通过充电IC,因此能在降低气溶胶生成装置的成本及尺寸的同时,增大第二负载的效果。

(7)如(6)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

具备第三负载(保护IC10),所述第三负载连接于所述放电路径中的所述电源和所述升压转换器之间的节点,且通过从所述节点供给的电力而进行动作。

根据(7),由于存在不经由充电IC而向第三负载放电的放电路径,因此不需要能够耐受大电流那样的昂贵且大规模的充电IC。因此,能够实现气溶胶生成装置的低成本化和小型化。

(8)如(7)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,具备:

电源连接器,与所述电源连接;

第一基板(MCU搭载基板161);以及

第二基板(插座搭载基板162),独立于所述第一基板,

所述充电IC被设置于所述第一基板,

所述放电路径和所述第三负载被设置于所述第二基板。

依照(8),不经由充电IC的放电路径汇集到一个基板。因此,能够抑制基板上的电路复杂化,能够实现气溶胶生成装置的低成本化、小型化。

(9)如(1)~(8)的任一方面所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

具备电压转换器(升降压DC/DC转换器8),所述电压转换器构成为连接于所述输出端子和所述第一负载之间,输出恒定电压。

根据(9),由于能够向第一负载供给恒定电压,因此第一负载的动作稳定。

(10)如(9)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,

所述充电IC能够经由所述输出端子将向所述输入端子输入的电力供给所述第一负载(V

所述电压转换器构成为:

在从所述输出端子输出从所述充电端子被输入的电力的情况下(V

在从所述输出端子输出从所述输入端子被输入的电力的情况下(V

根据(10),即使在利用外部电源和电源中的任一个的情况下,也对第一负载供给恒定电压,因此第一负载的动作稳定。

以上,参照附图对各种实施方式进行了说明,但是本发明当然不限于上述例子。本领域技术人员容易想到在权利要求书所记载的范畴内可以想到各种变更例或修正例,关于这些也当然理解为属于本发明的技术范围。另外,在不脱离发明的主旨的范围内,可以任意组合上述实施方式中的各构成要素。

此外,本申请基于2021年5月10日申请的日本专利申请(日本特愿2021-079870),其内容作为参照援引于本申请中。

附图标记说明

100吸引器;1MCU;HTR加热器;BAT电源;Cn加热器连接器;RCP插座;2充电IC;L1~L8 LED。

技术分类

06120116506647