蒸发器功率系统技术方案

一种系统，包括转换器，该转换器配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件。转换器可以进一步被配置为从电源接收第一电压并且向加热元件提供第二电压。该转换器可以是直流‑直流转换器。被配置为电耦合到加热元件的功率监控器测量通过加热元件的电流、测量加热元件上的电压、计算功率和/或电阻并向转换器输出控制信号。转换器可以被配置为由控制信号控制以改变第二电压以维持加热元件上的目标功率或目标温度。还描述了相关的装置、系统、技术和物品。

Evaporator power system

【技术实现步骤摘要】
蒸发器功率系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年10月19日提交的专利技术名称为“PoweringVaporAtomizer”的美国临时专利申请第62/748,203号的优先权，并要求于2019年10月15日提交的专利技术名称为“PoweringVaporAtomizer”的美国临时专利申请第62/915,294号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本文描述的主题涉及利用直流-直流转换器为蒸发器雾化器供电。
技术介绍
蒸发器装置，其也可以被称为蒸发器、电子蒸发器装置或e-蒸发器装置，可以用于通过蒸发装置的用户吸入包含一种或多种活性成分的气雾剂而输送气雾剂(例如，悬浮在静止或运动的空气或某种其他气体载体中的气相和/或冷凝相材料)。例如，电子尼古丁输送系统(ENDS)包括一类由电池供电的蒸发器装置，可用于模拟吸烟的体验，但不会燃烧烟草或其他物质。蒸发器在输送药物的规范性医疗用途以及烟草、尼古丁和其他植物性材料的消费中都越来越受欢迎。蒸发器装置可以是便携式的、独立的和/或使用方便。在使用蒸发器装置时，用户吸入俗称“蒸气”的气雾剂，其可以由使可蒸发材料蒸发(例如，使液体或固体至少部分地转变成气相)的加热元件产生，可蒸发材料可以是液体，溶液，固体，糊剂，蜡和/或与特定蒸发器装置兼容的任何其他形式。与蒸发器一起使用的可蒸发材料可以设置在料盒内，料盒例如是包含可蒸发材料的蒸发器装置的可分离部分，包括用于用户吸入气雾剂的出口(例如吸嘴)。为了接收由蒸发器装置产生的可吸入的气雾剂，在某些示例中，用户可以通过抽吸、通过按下按钮和/或通过其他方法来激活蒸发器装置。本文所用的抽吸指的是用户以某种方式吸入，该方式导致一定体积的空气被吸入蒸发器装置，从而通过蒸发后的可蒸发材料与一定体积的空气的结合而产生可吸入的气雾剂。蒸发器装置从可蒸发材料产生可吸入气雾剂的方法涉及在蒸发器雾化器或蒸发室(例如，加热器室)中加热可蒸发材料，以使可蒸发材料转化为气体(或蒸气)相。蒸发器雾化器或蒸发室可以指蒸发器装置中热源(例如，传导、对流和/或辐射热源)引起加热可蒸发材料以产生空气和可蒸发材料的混合物以形成用于由蒸发装置的用户吸入可蒸发材料的蒸气的区域或体积。蒸发器雾化器可用于将液体蒸发成气雾剂，并且可能需要控制加热元件(例如电阻丝线圈)的功率和温度，以产生稳定的蒸气并防止液体因暴露于高温而降解。通常，可以控制的与加热有关的两个参数包括加热元件的电功率和加热元件的温度。在典型的蒸发器雾化器中，加热器线圈可以由具有正电阻温度系数(TCR)的导体构成，因此其电阻随其本体温度的增加而增加。控制回路测量从环境到高温的电阻的增加，并调节加热器的功率，以维持目标工作温度以获得一致的蒸气。加热器功率控制可以通过脉宽调制(PWM)来实现，其中加热元件的电流快速打开和关闭以控制加热元件中作为热量散发的功率。尽管这种PWM方法可以控制加热元件，但实现方式可能不容许加热器和舱触头电阻的大变化，可能需要中断电源以测量加热器电阻，可能导致电池运行时间缩短，可能导致在较低温度下运行时间缩短，可能导致更快的电池老化，可能导致有限的系统集成，可能导致有限的TCR，并可能导致测量加热器电阻的部件数量和成本增加。
技术实现思路
在当前主题的某些方面，可以通过包括本文描述的一个或多个特征或本领域普通技术人员将理解的相当/等同方法来解决与给蒸发器装置供电相关的挑战。当前主题的方面涉及用于为蒸发器装置的加热元件供电的方法和系统。本文所述的主题的一个或多个变型的细节在附图和以下描述中阐明。从说明书和附图以及从权利要求书中，本文描述的主题的其他特征和优点将是显而易见的。本公开之后的权利要求旨在限定受保护主题的范围。在一些变型中，以下特征中的一个或多个可以可选地包括在任何可行的组合中。在一个方面，一种系统包括转换器，该转换器被配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件。转换器可以进一步被配置为从电源接收第一电压并且向加热元件提供第二电压。该转换器可以是直流-直流转换器。功率监控器可以被配置为电耦合至加热元件，测量通过加热元件的电流，测量加热元件上的电压，计算功率和/或电阻，并且向转换器输出控制信号。转换器可以被配置为由控制信号控制以改变第二电压以维持加热元件上的目标功率或目标温度。以下特征中的一个或多个可以被包括在任何可行的组合中。例如，转换器可以包括升压和/或降压转换器。转换器可以包括能量存储装置。能量存储装置可以包括处于开关电容器拓扑或电荷泵拓扑中的电容器。能量存储装置可以包括电感器。功率监控器可以包括形成闭环控制的模拟电路。功率监控器可以包括：模拟前端电路，其被配置为测量通过加热元件的电流和加热元件上的电压；以及数字转换器，其包括电路，其被配置为基于通过加热元件的所测量电流和加热元件上的所测量电压来提供控制信号。该数字转换器可以被配置为提供控制信号作为脉宽调制信号，数模转换信号或内置集成电路/集成电路间(集成电路总线)格式的信号。功率监控器可以包括4线连接，以测量加热元件上的电压。替换地，功率监控器也可以包括3线连接，以测量加热元件上的电压。在不中断加热元件功率的情况下，功率监控器可以连续测量电流和电压。在转换器和加热元件之间可以包括微控制器和开关。开关可以电耦合到微控制器。可以将微控制器配置为将脉宽调制信号施加到开关的栅极。转换器可以被配置为以第一功率水平操作，并且微控制器可以被配置为基于通过加热元件的所测量电流和在加热元件上的所测量电压来确定第二功率水平并且修改脉宽调制信号以控制开关修改第二电压。转换器可以被配置为在加热循环期间不间断地向加热元件提供功率。功率监控器可以被配置为基于所测量的电流的变化来确定转换器与加热元件之间的触头的触头电阻的变化。该系统可以进一步包括配置成耦合到加热元件的电流源，该电流源包括电流源电阻器和电流源开关。该系统可以进一步包括通用串行总线端口，该通用串行总线端口包括通用串行总线功率轨，该转换器被配置为向通用串行总线功率轨输出第三电压。包括转换器的系统还可以包括脉宽调制(PWM)控制电路，该脉宽调制(PWM)控制电路被配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件。脉宽调制控制电路还被配置为向加热元件提供PWM功率。电源可以是电池。在另一方面，一种集成转换器包括在一个单元中的转换器、功率监控器和充电器。转换器可以配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件。转换器可以进一步被配置为从电源接收第一电压并且向加热元件提供第二电压。该转换器是直流-直流转换器。功率监控器可以被配置为电耦合到加热元件，测量通过加热元件的电流，测量加热元件上的电压，计算功率和/或电阻，并且向转换器输出控制信号。充电器可以被配置为电耦合至电源以对电源充电。转换器被配置为由控制信号控制以改变第二电压来维持加热元件上的目标功率或目标温度。转换器和充电器可包括共同的电感器，以为加热元件供电并为电源充电。在另一方面，一种方法包括：测量通过蒸发器雾化器的加热元件的电流；测量加热元件上的电压；计算功率和/或电阻；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n转换器，其被配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件，所述转换器还被配置为从所述电源接收第一电压并将第二电压提供给所述加热元件，所述转换器为直流-直流转换器；和/n功率监控器，其被配置为电耦合到所述加热元件、测量通过所述加热元件的电流、测量所述加热元件上的电压、计算功率和/或电阻并向所述转换器输出控制信号，/n其中，所述转换器被配置为由所述控制信号控制以改变所述第二电压，以维持所述加热元件上的目标功率或目标温度。/n

【技术特征摘要】
20181019 US 62/748,203;20191015 US 62/915,2941.一种系统，包括：
转换器，其被配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件，所述转换器还被配置为从所述电源接收第一电压并将第二电压提供给所述加热元件，所述转换器为直流-直流转换器；和
功率监控器，其被配置为电耦合到所述加热元件、测量通过所述加热元件的电流、测量所述加热元件上的电压、计算功率和/或电阻并向所述转换器输出控制信号，
其中，所述转换器被配置为由所述控制信号控制以改变所述第二电压，以维持所述加热元件上的目标功率或目标温度。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转换器包括升压和/或降压转换器，所述转换器包括能量存储装置。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述能量存储装置包括处于开关电容器拓扑或电荷泵拓扑中的电容器。


4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述能量存储装置包括电感器。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述功率监控器包括形成闭环控制的模拟电路。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述功率监控器包括：
模拟前端电路，其被配置为测量通过所述加热元件的电流和所述加热元件上的电压；和
数字转换器，其包括被配置为基于通过所述加热元件的所测量电流和所述加热元件上的所测量电压提供所述控制信号的电路。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述数字转换器被配置为提供所述控制信号作为脉宽调制信号、数模转换信号或内置集成电路格式信号。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述功率监控器包括：
4线连接，用于测量所述加热元件上的电压。


9.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述功率监控器包括：
3线连接，用于测量所述加热元件上的电压。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述功率监控器连续地测量所述电流和所述电压而不中断对所述加热元件的供电。


11.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，还包括：
微控制器；和
所述转换器和所述加热元件之间的开关，所述开关电耦合至所述微控制器，所述微控制器配置成将脉宽调制信号施加至所述开关的栅极。


12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述转换器被配置为在第一功率水平下操作，并且所述微控制器被配置为基于通过所述加热元件的所测量电流和所述加热元件上的所测量电压来确定第二功率水平并修改所述脉宽调制信号以控制所述开关来修改所述第二电压。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，所述转换器被配置为在加热循环期间向所述加热元件提供不间断的功率。


14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中，所述功率监控器被配置为基于所测量电流的变化来确定所述转换器和所述加热元件之间的触头的触头电阻的变化。


15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，还包括：
电流源，其被配置为耦合到所述加热元件，所述电流源包括电流源电阻器和电流源开关。


16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，还包括：
通用串行总线端口，其包括通用串行总线功率轨，所述转换器被配置为向所述通用串行总线功率轨输出第三电压。


17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，还包括：
脉宽调制(PWM)控制电路，其被配置为电耦合至所述电源和所述蒸发器雾化器的所述加热元件，所述脉宽调制控制电路进一步被配置为向所述加热元件选择性地提供PWM功率。


18.根据权利要求1至17中任一项所述的系统，其中，所述电源是电池。


19.一种集成转换器，包括：
转换器，其被配置为电耦合至电源和蒸发器雾化器的加热元件，所述转换器还被配置为从所述电源接收第一电压并将第二电压提供给所述加热元件，所述转换器为直流-直流转换器，
功率监控器，其被配置为电耦合至所述加热元件、测量通过所述加热元件的电流、测量所述加热元件上的电压、计算功率和/或电阻并向所述转换器输出控制信号，以及
充电器，其被配置为电耦合至所述电源以对所述电源充电，
其中，所述转换器被配置为由所述控制信号控制以改变所述第二电压，以维持所述加热元件上的目标功率或目标温度。


20.根据权利要求19所述的集成转换器，其中，所述转换器和所述充电器包括共同的电感器，以为所述加热元件供电并为所述电源充电。


21.一种方法，包括：
测量通过蒸发器雾化器的加热元件的电流，所述电流由配置为电耦合至电源和所述加热元件的转换器提供，所述转换器还配置为从所述电源接收第一电压并对所述加热元件提供第二电压，所述转换器是直流-直流转换器；
测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·J·哈顿，V·瓦伦丁，
申请(专利权)人：尤尔实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US