CN117377400A - 气溶胶生成装置的电源单元 - Google Patents
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Abstract
非燃烧式吸引器(100)具备:电源(BAT);连接加热器(HTR)的加热器连接器(Cn);充电IC(2);插口(RCP);连接插口(RCP)的电源输入端子(VBUS)和充电IC(2)的输入端子(VBUS)的电源线(PL);设置在电源线(PL)的电源线保护部件(205);MCU搭载基板(161);以及插口搭载基板(162)。充电IC(2)配置于MCU搭载基板(161),插口(RCP)配置于插口搭载基板(162),电源线保护部件(205)仅配置于MCU搭载基板(161)和插口搭载基板(162)中的插口搭载基板(162)。
Description
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1~3中记载了具备USB等插口的气溶胶生成装置的电源单元。
为了将经由USB等从外部电源供给的电力安全地导入到装置内,为了在外部电源紊乱的情况下保护装置内的电子部件不受噪声等的影响,优选设置保护部件。另一方面,随着气溶胶生成装置的高功能化,有时在装置内设置有多个电路基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6633778号公报
专利文献2:中国实用新型第206865186号说明书
专利文献3:中国专利申请公开第104348214号说明书
发明内容
发明要解决的课题
然而,在装置内设置有多个电路基板的情况下,关于如何对多个基板设置这些保护部件,存在研究的余地。
本发明提供对多个基板适当地设置了保护部件的气溶胶生成装置的电源单元。
用于解决课题的手段
本发明的气溶胶生成装置的电源单元具备:
电源;
加热器连接器,连接消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器;
充电IC,构成为包含输入端子和与所述电源连接的充电端子,并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;
插口,能够与外部电源电连接、且包含电源端子;
电源线,连接所述电源端子和所述输入端子;
第一保护部件,设置在所述电源线;
第一基板;以及
与所述第一基板分体的第二基板,
所述充电IC配置于所述第一基板,
所述插口配置于所述第二基板,
所述第一保护部件仅配置于所述第一基板和所述第二基板中的所述第二基板。
此外,本发明的气溶胶生成装置的电源单元具备:
电源;
加热器连接器,连接消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器;
充电IC,构成为包含输入端子和与所述电源连接的充电端子,并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;
插口,能够与外部电源电连接、且包含电源端子;
电源线,连接所述电源端子和所述输入端子;
第一保护部件,设置在所述电源线;
第一基板;以及
与所述第一基板分体的第二基板,
所述充电IC配置于所述第一基板,
所述插口配置于所述第二基板,
配置于所述第二基板的所述第一保护部件的数量多于配置于所述第一基板的所述第一保护部件的数量。
发明的效果
根据本发明,能够对多个基板适当地设置保护部件,在到达配置有充电IC的基板之前,能够通过保护部件从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声。
附图说明
图1是非燃烧式吸引器的立体图。
图2是示出装配有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是去除了电源以及底座(chassis)的内部单元的立体图。
图8是去除了电源以及底座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是用于说明休眠模式下的电路的动作的图。
图12是用于说明激活模式下的电路的动作的图。
图13是用于说明加热初始设定模式下的电路的动作的图。
图14是用于说明加热模式下的加热器的加热时的电路的动作的图。
图15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16是用于说明充电模式下的电路的动作的图。
图17是示出从插口延伸的线和针对插口的保护部件的图。
图18是示出插口搭载基板的主面的图。
图19是示出插口搭载基板的副面的图。
图20是示出MCU搭载基板的主面的图。
图21是示出MCU搭载基板的副面的图。
具体实施方式
以下,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***进行说明。该吸引***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,也简称为“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不能装卸地容纳加热部的结构为例进行说明。但是,加热部也可以相对于吸引器100装卸自如地构成。例如,也可以将杆500和加热部一体化后,相对于吸引器100装卸自如地构成。即,气溶胶生成装置的电源单元也可以是不包含加热部作为构成要素的结构。另外,不能装卸是指在所设想的用途的范围内不能进行拆卸的形态。或者,也可以由设置在吸引器100的感应加热用线圈和内置于杆500的感受器(susceptor)协作而构成加热部。
图1是示出吸引器100的整体结构的立体图。图2是示出装配有杆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来进行说明。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包含填充物,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和/或它们的构成成分。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、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(lamina)、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,但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;以及滑动件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被容纳于壳体主体112的后述的底座150(参照图5)所保持。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设置有形成为由磁铁124贯通的两个贯通孔126。在内部面板118中,在上下配置的两个贯通孔126之间还设置有纵长的长孔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的上表面设置有可***杆500的开口132。滑动件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。在图2中,需要注意的是,为了容易理解,使滑动件119透明,而仅用双点划线示出了滑动件119的外形。
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***到开口132而进行装配的状态下,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)不燃烧杆500而进行加热。若杆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。用户通过叼住从开口132突出的杆500的吸口502进行吸引,从而能够吸引包含香味的气溶胶。
如图3所示,在壳体主体112的下表面设置有充电端子134,该充电端子134用于与插座、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形状的插口,但不限定于此。以下,将充电端子134也记载为插口RCP。
另外,充电端子134例如也可以构成为具备受电线圈,并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。作为另一例,充电端子134也可以能够连接各种USB端子等,并且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是去除了电源BAT以及底座150的内部单元140的立体图。图8是去除了电源BAT以及底座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具备底座150、电源BAT、电路部160、加热部170、通知部180和各种传感器。
底座150具备:板状的底座主体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;板状的底座上壁154,从前后分割壁152以及底座主体151的上缘部向后方延伸;以及板状的底座下壁155,从前后分割壁152以及底座主体151的下缘部向后方延伸。底座主体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的内部空间通过底座150在前方上部划分形成有加热部容纳区域142,在前方下部划分形成有基板容纳区域144,在后方遍及上下方向划分形成有电源容纳空间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,整体上成为筒状体。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和从外周或中心对杆500进行加热的加热器HTR(参照图10~图16)。优选通过杆容纳部172由绝热材料构成、或在杆容纳部172的内部设置绝热材料,从而杆容纳部172的表面与加热器HTR被绝热。加热器HTR只要是能够对杆500进行加热的元件即可。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(Positive Temperature 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对杆500进行加热的功能。在壳体110形成有用于使空气流入的通气口(未图示),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、离子液体中的一个或它们的组合构成。
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、可吸引期间等各种信息。本实施方式的通知部180包含八个LED L1~L8和振动马达M。通知部180既可以由LED L1~L8那样的发光元件构成,也可以由振动马达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。
各种传感器包含检测用户的吸入(puff)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、检测滑动件119的位置的盖位置传感器、以及检测外部面板115的装卸的面板检测传感器等。
吸气传感器例如以配置在开口132的附近的热敏电阻T2为主体而构成。电源温度传感器例如以配置在电源BAT的附近的热敏电阻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的附近的热敏电阻T3为主体而构成。如上所述,杆容纳部172优选与加热器HTR绝热。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相接或接近。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的左表面的附近的热敏电阻T4为主体而构成。盖位置传感器以配置在滑动件119附近的包含霍尔元件的霍尔IC14(参照图10~图16)为主体而构成。面板检测传感器以配置在内部面板118的内侧的面的附近的包含霍尔元件的霍尔IC13(参照图10~图16)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))、和多个元件。四个电路基板具备:MCU搭载基板161,主要配置有后述的MCU(微控制单元(MicroController Unit))1以及充电IC2;插口搭载基板162,主要配置有充电端子134;LED搭载基板163,配置有操作开关OPS、LED L1~L8以及后述的通信IC15;以及霍尔IC搭载基板164,配置有构成盖位置传感器的包含霍尔元件的后述的霍尔IC14。
MCU搭载基板161以及插口搭载基板162在基板容纳区域144中相互平行地配置。具体而言,MCU搭载基板161以及插口搭载基板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比插口搭载基板162靠前方配置。在MCU搭载基板161以及插口搭载基板162分别设置有开口部175、176(参照图18~图21)。MCU搭载基板161以及插口搭载基板162在使圆筒状的间隔件173介于这些开口部175、176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是将壳体110的内部的MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的位置进行固定的固定构件,并机械地连接MCU搭载基板161和插口搭载基板162。由此,能够抑制MCU搭载基板161与插口搭载基板162接触而在它们之间产生短路电流。此外,间隔件173具有导电性,MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的接地经由间隔件173连接。由此,能够使MCU搭载基板161和插口搭载基板162的接地电位一致,能够使MCU搭载基板161与插口搭载基板162之间的充电用电力、动作用电力的供给以及通信稳定。
为了方便,若将MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的朝向前方的面设为各自的主面161a、162a,并将主面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与插口搭载基板162的主面162a隔着规定的间隙而对置。MCU搭载基板161的主面161a与壳体110的前表面对置,插口搭载基板162的副面162b与底座150的前后分割壁152对置。MCU搭载基板161和插口搭载基板162经由柔性布线板165电连接。关于搭载于MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的元件以及IC,将在后面叙述。
LED搭载基板163配置在底座主体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以及插口搭载基板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以及插口搭载基板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的振动马达M固定于底座下壁155的下表面,并与MCU搭载基板161电连接。
霍尔IC搭载基板164配置在底座上壁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的动作模式中包含充电模式、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。
激活模式是将除了加热器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,若滑动件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,若滑动件119被关闭,或者操作开关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,若检测到操作开关OPS的操作,则将动作模式切换为加热初始设定模式,若初始设定结束,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。若动作模式切换为加热模式,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,若向加热器HTR的通电时间或用户的吸引次数达到上限,或者滑动件119被关闭,则将动作模式切换为加热结束模式,若结束处理结束,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,若进行USB连接,则将动作模式切换为加热结束模式,若结束处理结束,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,若进行USB连接,则按加热结束模式、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口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,若外部电源与插口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,若电源BAT的充电完成,或者解除了插口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是示出内部单元140的电路的概略结构的图。另外,在图10中,仅记载主要的元件以及IC。
在图10中用粗实线示出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的与地连接的布线),以下将该布线记载为接地线。在图10中,用矩形来表示将多个电路元件芯片化后的电子部件,在该矩形的内侧记载有各种端子的符号。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。芯片化后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。芯片化后的电子部件使用该电源电压来执行各种功能。
在MCU搭载基板161上,作为主要的电子部件,设置有: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;以及USB连接检测用的分压电路Pc。
充电IC2以及LSW3各自的接地端子GND与接地线连接。
在LED搭载基板163上,作为主要的电子部件,设置有:构成面板检测传感器的包含霍尔元件的霍尔IC13;LED L1~L8;操作开关OPS;以及通信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分别与接地线连接。通信IC15和MCU1构成为能够通过通信线LN进行通信。操作开关OPS的一端与接地线连接,操作开关OPS的另一端与MCU1的端子P4连接。
在插口搭载基板162上,作为主要的电子部件,设置有: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);升压DC/DC转换器(converter)9(在图中,记载为升压DC/DC9);保护IC10;过电压保护IC11;插口RCP;由MOSFET构成的开关S3、S4;运算放大器OP1;以及与加热器HTR电连接的一对(正极侧和负极侧的)加热器连接器Cn。
插口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、过电压保护IC11的接地端子GND和运算放大器OP1的负电源端子分别与接地线连接。
在霍尔IC搭载基板164上设置有构成盖位置传感器的包含霍尔元件的霍尔IC14。霍尔IC14的电源端子VSS与接地线连接。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的信号来检测滑动件119的开闭。
<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。
插口RCP的两个电源输入端子VBUS经由熔丝Fs等后述的保护元件与过电压保护IC11的输入端子IN连接。若USB插头与插口RCP连接,并包含该USB插头的USB电缆与外部电源连接,则向插口RCP的两个电源输入端子VBUS供给USB电压VUSB。
在过电压保护IC11的输入端子IN上连接有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的另一端与接地线连接。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。过电压保护IC11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,停止来自输出端子OUT的电压输出(切断LSW3与插口RCP的电连接),由此实现比过电压保护IC11靠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的另一端与接地线连接。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上连接有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的另一端与接地线连接。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上连接有双极晶体管S2的集电极端子。双极晶体管S2的发射极端子与接地线连接。双极晶体管S2的基极端子与MCU1的端子P19连接。若输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW3从输出端子VOUT输出被输入到输入端子VIN的电压。LSW3的输出端子VOUT与充电IC2的输入端子VBUS、和LED L1~L8各自的阳极连接。
MCU1在未进行USB连接的期间,使双极晶体管S2导通(on)。由此,LSW3的控制端子ON经由双极晶体管S2与接地线连接,因此LSW3的控制端子ON被输入低电平的信号。
若进行USB连接,则与LSW3连接的双极晶体管S2通过MCU1被截止。通过将双极晶体管S2截止,通过分压电路Pf被分压的USB电压VUSB被输入到LSW3的控制端子ON。因此,若进行USB连接且双极晶体管S2被截止,则LSW3的控制端子ON被输入高电平的信号。由此,LSW3从输出端子VOUT输出从USB电缆供给的USB电压VUSB。另外,需要注意的是,在双极晶体管S2没有被截止的状态下即使进行了USB连接,也由于LSW3的控制端子ON经由双极晶体管S2与接地线连接,所以只要MCU1不将双极晶体管S2截止,LSW3的控制端子ON就继续被输入低电平的信号。
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VBAT被供给到保护IC10、充电IC2、升压DC/DC转换器9。在电源BAT的负极端子上依次串联连接有电阻器Ra、由MOSFET构成的开关Sa、由MOSFET构成的开关Sb。在电阻器Ra与开关Sa的连接点连接有保护IC10的电流检测端子CS。开关Sa和开关Sb各自的控制端子与保护IC10连接。
保护IC10根据输入到电流检测端子CS的电压,取得在电源BAT的充电放电时流过电阻器Ra的电流值,在该电流值变得过大的情况(过电流的情况)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,保护IC10在电源BAT的充电时取得了过大的电流值的情况下,通过将开关Sb截止,使电源BAT的充电停止。保护IC10在电源BAT的放电时取得了过大的电流值的情况下,通过将开关Sa截止,使电源BAT的放电停止。此外,根据输入到电源端子VDD的电压,在电源BAT的电压值成为异常的情况(过充电或过电压的情况)下,保护IC10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,保护IC10在检测到电源BAT的过充电的情况下,通过将开关Sb截止,使电源BAT的充电停止。保护IC10在检测到电源BAT的过放电的情况下,通过将开关Sa截止,使电源BAT的放电停止。
在升压DC/DC转换器9的开关端子SW上连接有电抗器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,对输入的电压进行升压,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转换器9在输入到使能端子EN的信号成为高电平的情况下,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,也可以由MCU1不控制输入到升压DC/DC转换器9的使能端子EN的信号,由此使使能端子EN的电位不确定。
在升压DC/DC转换器9的输出端子VOUT上连接有由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的漏极端子上连接有电阻器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与电阻器Rs的连接点连接有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与电阻器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与开关S4的源极端子的连接线上连接有由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有包含开关S3的电路和包含开关S4以及电阻器Rs的电路。包含开关S3的电路不具有电阻器,因此与包含开关S4以及电阻器Rs的电路相比是低电阻的电路。
在升压DC/DC转换器9的使能端子EN上连接有MCU1的端子P14。
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和接地线连接。在运算放大器OP1的输出端子上连接有电阻器R4的一端。电阻器R4的另一端与MCU1的端子P9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上并联连接有LED L1~L8。LED L1~L8构成为能够通过从与插口RCP连接的USB电缆供给的USB电压VUSB和从电源BAT经由充电IC2供给的电压的每一个而动作。在MCU1中内置有与控制端子PD1~控制端子PD8的每一个和接地端子GND连接的晶体管(开关元件)。MCU1通过将与控制端子PD1连接的晶体管导通来对LED L1通电而使其点亮,通过将与控制端子PD1连接的晶体管截止而使LED L1熄灭。通过高速切换与控制端子PD1连接的晶体管的导通和截止,能够动态地控制LED L1的亮度、发光模式。对于LED L2~L8,也同样地通过MCU1来进行点亮控制。
充电IC2具备基于输入到输入端子VBUS的USB电压VUSB对电源BAT进行充电的充电功能。充电IC2从未图示的端子、布线取得电源BAT的充电电流、充电电压,并基于它们进行电源BAT的充电控制(从充电端子bat向电源BAT的电力供给控制)。
充电IC2还具备VBAT电源路径(PowerPath)功能和OTG功能。VBAT电源路径功能是从输出端子SYS输出与输入到充电端子bat的电源电压VBAT大致一致的***电源电压Vcc0的功能。OTG功能是从输入端子VBUS输出对输入到充电端子bat的电源电压VBAT进行升压而得到的***电源电压Vcc4的功能。充电IC2的OTG功能的开启关闭通过利用了通信线LN的串行通信,由MCU1控制。另外,在OTG功能中,也可以从输入端子VBUS直接输出被输入到充电端子bat的电源电压VBAT。在该情况下,电源电压VBAT与***电源电压Vcc4大致一致。需要注意的是,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(clock line)等多个信号线,但为了简化,在图10-图16中仅记载了一条信号线。
充电IC2的输出端子SYS与MCU1的电源端子VDD、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、与操作开关OPS连接的串联电路(电阻器与电容器的串联电路)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。另外,为了使供给到这些电源端子的电压稳定,也可以在充电IC2的输出端子SYS上连接电压调节器。
霍尔IC13的输出端子OUT与MCU1的端子P3连接。若外部面板115脱落,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的信号来判定外部面板115是否装配。
在LED搭载基板163设置有与操作开关OPS连接的串联电路(电阻器与电容器的串联电路)。该串联电路与将充电IC2的输出端子SYS、和MCU1的电源端子VDD、霍尔IC13的电源端子VDD、霍尔IC14的电源端子VDD以及通信IC15的电源端子VCC进行连接的电源线连接。该串联电路的电阻器与电容器的连接点、与MCU1的端子P4和操作开关OPS连接。在操作开关OPS未被按下的状态下,操作开关OPS不导通,而输入到MCU1的端子P4的信号通过从充电IC2的输出端子SYS输出的电压而成为高电平。若操作开关OPS被按下而操作开关OPS成为导通状态,则输入到MCU1的端子P4的信号与接地线连接,因此成为低电平。MCU1根据输入到端子P4的信号来检测操作开关OPS的操作。
<吸引器的每个动作模式的动作>
以下,参照图11~图16,对图10所示的电路的动作进行说明。图11是用于说明休眠模式下的电路的动作的图。图12是用于说明激活模式下的电路的动作的图。图13是用于说明加热初始设定模式下的电路的动作的图。图14是用于说明加热模式下的加热器HTR的加热时的电路的动作的图。图15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16是用于说明充电模式下的电路的动作的图。在图11~图16的每一个中,芯片化后的电子部件的端子中的用虚线的椭圆包围的端子表示进行了电源电压VBAT、USB电压VUSB以及***电源电压等的输入或输出的端子。
无论在哪一个动作模式下,电源电压VBAT都被输入到保护IC10的电源端子VDD、升压DC/DC转换器9的输入端子VIN、和充电IC2的充电端子bat。
<休眠模式:图11>
MCU1使充电IC2的VBAT电源路径功能有效,使OTG功能和充电功能无效。在充电IC2的输入端子VBUS不被输入USB电压VUSB,由此充电IC2的VBAT电源路径功能成为有效。从MCU1不向充电IC2输出用于从通信线LN使OTG功能有效的信号,因此OTG功能成为无效。因此,充电IC2根据输入到充电端子bat的电源电压VBAT来生成***电源电压Vcc0,并从输出端子SYS输出。从输出端子SYS输出的***电源电压Vcc0输入到MCU1的电源端子VDD、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。***电源电压Vcc0被设定为比充电时从外部电源输入到电源输入端子VBUS的USB电压VUSB低。
这样,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12>
若从图11的休眠模式的状态,输入到端子P8的信号成为高电平而检测到滑动件119打开,则MCU1经由通信线LN将充电IC2的OTG功能激活。由此,充电IC2从输入端子VBUS输出对从充电端子bat输入的电源电压VBAT进行升压而得到的***电源电压Vcc4。从输入端子VBUS输出的***电源电压Vcc4被供给到LED L1~L8。
<加热初始设定模式:图13>
若从图12的状态,输入到端子P4的信号成为低电平(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对升压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输出对电源电压VBAT进行升压而得到的驱动电压Vbst。驱动电压Vbst被供给到开关S3和开关S4。在该状态下,开关S3和开关S4截止。然后,转移至加热模式。
<加热模式时的加热器加热:图14>
在图13的状态下,MCU1开始进行与端子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制,该加热控制如下进行,即,如图14那样,将开关S3导通,将开关S4截止,并将驱动电压Vbst供给到加热器HTR,进行用于气溶胶生成的加热器HTR的加热,该温度检测控制如下进行,即,如图15那样,将开关S3截止、将开关S4导通,并检测加热器HTR的温度。
<加热模式时的加热器温度检测:图15>
如图15所示,在温度检测控制时,驱动电压Vbst被输入到运算放大器OP1的正电源端子,并且被输入到分压电路Pb。通过分压电路Pb被分压的电压被输入到MCU1的端子P18。MCU1基于输入到端子P18的电压,取得温度检测控制时的运算放大器OP1的正电源端子的电压。
此外,在温度检测控制时,驱动电压Vbst被供给到电阻器Rs与加热器HTR的串联电路。然后,将该驱动电压Vbst通过电阻器Rs和加热器HTR分压后的电压Vheat被输入到运算放大器OP1的同相输入端子。运算放大器OP1对输入到反相输入端子的电压与输入到同相输入端子的电压Vheat之差进行放大而输出。
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运算放大器OP1的正电源端子的电压、和已知的电阻器Rs的电阻值,取得加热器HTR的温度。
<充电模式:图16>
图16例示了在休眠模式的状态下进行了USB连接的情况。若进行USB连接,则USB电压VUSB经由过电压保护IC11被输入到LSW3的输入端子VIN。USB电压VUSB也被供给到与LSW3的输入端子VIN连接的分压电路Pf。在刚刚进行USB连接之后的时间点,双极晶体管S2导通,因此输入到LSW3的控制端子ON的信号保持低电平的状态。USB电压VUSB也被供给到与MCU1的端子P17连接的分压电路Pc,由该分压电路Pc分压的电压被输入到端子P17。MCU1基于被输入到端子P17的电压,检测到进行了USB连接。分压电路Pc构成为使输入到端子P17的电压变为输入到MCU1的电源端子VDD的***电源电压Vcc0以下。
MCU1若检测到进行了USB连接,则将与端子P19连接的双极晶体管S2截止。若对双极晶体管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VUSB被输入到LSW3的控制端子ON。由此,在LSW3的控制端子ON被输入高电平的信号,LSW3从输出端子VOUT输出USB电压VUSB。从LSW3输出的USB电压VUSB被输入到充电IC2的输入端子VBUS。此外,从LSW3输出的USB电压VUSB直接作为***电源电压Vcc4被供给到LED L1~L8。
MCU1若检测到进行了USB连接,则进一步从端子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将电源BAT的充电功能激活,开始进行基于输入到输入端子VBUS的USB电压VUSB的电源BAT的充电。此时,MCU1在开关S3和开关S4截止的状态下不进行用于气溶胶生成的加热器HTR的加热。换言之,MCU1在基于输入到端子P17的电压而检测到进行了USB连接的情况下,禁止从电源BAT向加热器连接器Cn的电力供给。由此,能够避免充电时的来自电源BAT的电力消耗。
<插口>
如图10~图17所示,插口RCP具备与所***的插头的引脚(pin)电连接的多个引脚(端子)。具体而言,插口RCP具备:一对GND引脚(图中的“GND”,以下也称为GND引脚对);一对VBUS引脚(图中的“VBUS”,以下也称为VBUS引脚对);CC1引脚(图中的“CC1”);CC2引脚(图中的“CC2”);一对D-引脚(图中的“D-”,以下也称为D-引脚对);一对D+引脚(图中的“D+”,以下也称为D+引脚对);SBU1引脚(图中的“SBU1”);以及SBU2引脚(图中的“SBU2”)。另外,需要注意的是,在本实施方式中,仅记载了插口RCP所具备的引脚中的主要引脚。关于这些引脚的作用,将在后面叙述。
<针对插口的保护部件>
图17是示出从插口RCP延伸的电源线PL以及数据线DL1~DL4和针对插口RCP的保护部件的图。另外,保护部件是包含保护元件(元件部件)以及保护IC(集成电路)的概念。
插口RCP的GND引脚对通过接地线接地。插口RCP的VBUS引脚对从***到插口RCP的外部电源的插头接受向吸引器100的电力的输入。例如,若插头***到插口RCP,则从***的插头经由VBUS引脚对向吸引器100供给规定的USB总线电力。此外,也可以从***到插口RCP的外部电源的插头对吸引器100供给与USB PD(USB电力传输(USB Power Delivery))相应的电力。施加于插口RCP的VBUS引脚对与插口RCP的GND引脚对之间的电压用于电源BAT的充电、吸引器100的动作,因此插口RCP的VBUS引脚对作为电源端子发挥功能。因此,将与插口RCP的VBUS引脚对连接的线称为电源线PL。
VBUS引脚对经由电源线PL与过电压保护IC11的IN引脚连接。电源线PL进一步从过电压保护IC11的OUT引脚经由柔性布线板165与LSW3的VIN引脚连接。在VBUS引脚对与过电压保护IC11之间的电源线PL上设置有多个保护部件。具体而言,在电源线PL上,熔丝Fs以及铁氧体珠Fb从VBUS引脚对侧依次配置在VBUS引脚对与过电压保护IC11之间。进而,电源线PL在比铁氧体珠Fb靠过电压保护IC11侧,经由EMI(Electro Magnet气溶胶生成装置Interference)去除滤波器200、ESD(Electro Stat气溶胶生成装置Discharge)抑制器202、电容器203、204与接地线连接。EMI去除滤波器200主要用于消除(去除)电磁干扰。ESD抑制器202主要用于消除(去除)静电放电、电涌。以下,有时将设置在这些电源线PL上的过电压保护IC11、熔丝Fs、铁氧体珠Fb、EMI去除滤波器200、ESD抑制器202以及电容器203、204称为电源线保护部件205。
熔丝Fs是在电源线PL上流过额定以上的大电流时,切断电路的非接地元件。非接地元件是元件的两端不直接与接地线连接的元件。熔丝Fs既可以是根据电力来检测额定以上的大电流的电力熔丝,也可以是根据温度来检测额定以上的大电流的温度熔丝。铁氧体珠Fb是电感器的一种,是在规定的频带将噪声转换为热的非接地元件。也可以使用绕组类型的电感器来代替铁氧体珠Fb。
ESD抑制器202是具有两个端子(电极),并具有若在这些端子之间被施加高电压则电阻值急剧降低的性质的元件。ESD抑制器202是一端与电源线PL连接,另一端与接地线连接的接地元件。接地元件是元件的任一端直接与接地线连接的元件。因此,例如,即使因在将插头***插口RCP时由它们摩擦而在VBUS引脚对中产生静电,也能够将该静电经由ESD抑制器202释放到接地线来保护过电压保护IC11。
电容器CD1、CD2利用电容器的充电作用以及放电作用使输入电压中包含的波动成分(脉动成分)平滑化,使输出电压稳定化。电容器CD1、CD2是分别一端与电源线PL连接,另一端与接地线连接的接地元件。因此,即使在VBUS引脚对中产生噪声、电涌,也能够通过电容器CD1、CD2,保护过电压保护IC11不受该噪声、电涌的影响。
EMI去除滤波器200是将ESD抑制器和电容器并联连接的并联电路的一端与电源线PL连接,另一端与接地线连接的接地元件。因此,例如,即使因在将插头***插口RCP时由它们摩擦而在VBUS引脚对中产生可能引起电磁干扰的噪声,也能够将该噪声经由EMI去除滤波器释放到接地线或保留在电容器中,从而保护过电压保护IC11。
电源线保护部件205仅配置于配置有前述的MCU1以及充电IC2的MCU搭载基板161和配置有插口RCP的插口搭载基板162中的插口搭载基板162。由此,在到达MCU搭载基板161之前,通过电源线保护部件205从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声、电涌,因此能够保护MCU搭载基板161以及配置于MCU搭载基板161的MCU1以及充电IC2。关于电源线保护部件205的具体的配置位置,将在后面叙述。
在本实施方式中,作为电源线保护部件205,例示了过电压保护IC11、熔丝Fs、铁氧体珠Fb、EMI去除滤波器200、ESD抑制器202、电容器203、204,但电源线保护部件的种类以及数量能够任意设定。作为电源线保护部件205,优选包含与接地线连接的元件即接地元件和不与接地线连接的非接地元件这两者。通过在大电流流过的电源线PL上配置接地端子和非接地端子这两者,能够实现可靠的保护。
此外,电源线保护部件的排列顺序也能够任意设定。如本实施方式那样,在电源线PL上,按VBUS引脚对、非接地元件(熔丝Fs、铁氧体珠Fb)、接地元件(EMI去除滤波器200、ESD抑制器202、电容器203、204)、充电IC2的输入端子VBUS的顺序配置,由此能够预先通过非接地元件来降低释放到连接其他电子部件的地的噪声等,因此吸引器100稳定地动作。
此外,也可以将电源线保护部件205的若干个配置于MCU搭载基板161,但优选配置于插口搭载基板162的电源线保护部件205的数量多于配置于MCU搭载基板161的电源线保护部件205的数量。由此,也能够保护MCU搭载基板161以及配置于MCU搭载基板161的充电IC2。
插口RCP的CC1引脚以及CC2引脚是配置通道引脚,是用于检测***到插口RCP的插头的上下的朝向的引脚。即,CC1引脚以及CC2引脚具有作为数据端子的性质。
插口RCP的D-引脚对以及D+引脚对是用于经由***到插口RCP的外部电源的插头与外部电源进行数据传送的引脚。即,D-引脚以及D+引脚具有作为数据端子的性质。
插口RCP的CC1引脚、CC2引脚、D-引脚对以及D+引脚对分别经由数据线DL1~DL4与MCU1连接。在数据线DL1~DL4上分别设置有保护部件。这些保护部件优选仅包含非接地元件和接地元件中的任一者,更优选仅为接地元件。在小电流流过的数据线DL1~DL4中,通过减少保护元件的数量,能够抑制吸引器100的成本和尺寸的增加,并且能够使其动作稳定。特别是,通过在数据线DL1~DL4上设置将噪声等释放到地的接地元件,能够利用较少的保护元件有效地实现保护。
若具体地说明本实施方式,则在CC1引脚的数据线DL1上连接有EMI去除滤波器206的一端,在CC2引脚的数据线DL2上连接有EMI去除滤波器208的一端,在D-引脚对的数据线DL3上连接有ESD抑制器210的一端,在D+引脚对的数据线DL4上连接有ESD抑制器212的一端,EMI去除滤波器206、208以及ESD抑制器210、212的另一端与接地线连接。因此,例如,即使因在将插头***到插口RCP时由它们摩擦而在这些引脚中产生静电、噪声,也能够将该静电、噪声经由EMI去除滤波器206、208或ESD抑制器210、212释放到接地线。由此,能够保护MCU1,或者抑制MCU1的误动作。以下,有时将设置于这些数据线DL1~L4的EMI去除滤波器206、208以及ESD抑制器210、212称为数据线保护部件215。
数据线保护部件215仅配置于MCU搭载基板161和插口搭载基板162中的插口搭载基板162。由此,在到达MCU搭载基板161之前,通过数据线保护部件215从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声,因此能够保护MCU搭载基板161以及配置于MCU搭载基板161的MCU1。
此外,也可以将数据线保护部件215的若干个配置于MCU搭载基板161,但优选配置于插口搭载基板162的数据线保护部件215的数量多于配置于MCU搭载基板161的数据线保护部件215的数量。由此,也能够保护MCU搭载基板161以及配置于MCU搭载基板161的充电IC2。
根据本实施方式,电源线保护部件205以及数据线保护部件215仅配置于MCU搭载基板161和插口搭载基板162中的插口搭载基板162。因此,在到达MCU搭载基板161之前,通过电源线保护部件205以及数据线保护部件215从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声、电涌,因此能够保护MCU搭载基板161以及配置于MCU搭载基板161的充电IC2。
在本实施方式中,作为数据线保护部件215,例示了EMI去除滤波器206、208以及ESD抑制器210、212,但数据线保护部件的种类以及数量能够任意设定。为了更适当地保护数据线DL1~L4,也可以将EMI去除滤波器206、208以及ESD抑制器210、212以外的电子部件用于数据线保护部件215。
数据线保护部件215也可以包含与电源线保护部件205相同的保护元件。通过在电源线PL和数据线DL1~DL4中使用公共的保护元件,能够降低该保护元件的采购成本,能够降低吸引器100的成本。另一方面,数据线保护部件215也可以不包含与电源线保护部件205相同的保护元件。由于能够对电源线PL和数据线DL1~DL4连接适合于各自的保护元件,所以能够使吸引器100的动作更稳定。
在本实施方式中,作为电源线保护部件205,设置有过电压保护IC11、熔丝Fs、铁氧体珠Fb、EMI去除滤波器200、ESD抑制器202以及电容器203、204这七个,并作为数据线保护部件215,设置有EMI去除滤波器206、208以及ESD抑制器210、212这四个。如前述的那样,构成电源线保护部件205的保护部件的数量、种类以及构成数据线保护部件215的保护部件的数量、种类不限定于此,但优选电源线保护部件205比数据线保护部件215的数量多。通过在供给更大的电流的线上配置大量的保护元件,从而能够抑制吸引器100的成本和尺寸的增加,并且能够使其动作稳定。
<基板的详细说明>
这里,对配置于MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的IC以及元件的配置进行说明。
图18是示出插口搭载基板162的主面162a的图。在上下方向上延伸设置的插口搭载基板162的主面162a上,在上侧配置有加热器连接器Cn,在下端部配置有插口RCP,在加热器连接器Cn与插口RCP之间配置有升压DC/DC转换器9的电抗器Lc。在插口RCP与电抗器Lc之间且插口RCP的附近配置有数据线保护部件215中的、配置于CC2引脚的数据线DL2的EMI去除滤波器208、配置于D-引脚对的数据线DL3的ESD抑制器210以及配置于D+引脚对的数据线DL4的ESD抑制器212。数据线保护部件215配置于插口搭载基板162的主面162a,因此能够有效利用基板面积,能够抑制插口搭载基板162的尺寸变大。由此,能够降低吸引器100的成本和尺寸。
此外,在插口RCP的附近,以在左右方向上夹着这些数据线保护部件215的方式,在右侧配置有正极侧的电池连接器222(以下,称为正极侧电池连接器222),在左侧配置有固定间隔件173的开口部176。进而,在升压DC/DC转换器9的电抗器Lc的左侧配置有负极侧的电池连接器224(以下,称为负极侧电池连接器224)以及与构成电源温度传感器的热敏电阻T1连接的电源温度检测用连接器234,相对于负极侧电池连接器224在左右方向上相反侧配置有用于检测加热器HTR的温度的开关S4。在正极侧电池连接器222上连接有从电源BAT的正极端子延伸的正极侧电源母线(busbar)236(参照图7、图8),在负极侧电池连接器224上连接有从电源BAT的负极端子延伸的负极侧电源母线238(参照图7、图8)。
固定间隔件173的插口搭载基板162的开口部176设置在接近配置于下端部的插口RCP的位置、换言之相对于中央比上端部靠下端部侧的位置。在从外部电源供给的电力通过的路径的附近,有可能产生由该电流引起的噪声,但通过将不受噪声的影响的间隔件173设置在该路径的附近,能够有效利用插口搭载基板162的基板面积。
进而,将电源BAT和插口搭载基板162电连接的正极侧电池连接器222设置在接近配置于下端部的插口RCP的位置、换言之相对于中央比上端部靠下端部侧的位置。作为导体的正极侧电池连接器222受到不小的噪声的影响,但由于通过正极侧电池连接器222的电流值大,所以噪声的影响轻微,因此通过在该路径的附近设置正极侧电池连接器222,从而能够有效利用插口RCP的基板面积。通过这些措施,能够抑制插口搭载基板162的尺寸变大,因此能够降低吸引器100的成本和尺寸。
图19是示出插口搭载基板162的副面162b的图。在插口搭载基板162的副面162b上,在开口部176的下方配置有电源线保护部件205。具体而言,构成电源线保护部件205的过电压保护IC11、熔丝Fs、铁氧体珠Fb、EMI去除滤波器200、ESD抑制器202以及电容器203、204配置在插口搭载基板162的副面162b的下端部。这样,通过在与配置有插口RCP的主面162a相反侧的副面162b配置电源线保护部件205,从而与将插口RCP和电源线保护部件205配置在同一面的情况相比,能够有效利用基板面积,能够抑制插口搭载基板162的尺寸变大。由此,能够降低吸引器100的成本和尺寸。
这些过电压保护IC11、熔丝Fs、铁氧体珠Fb、EMI去除滤波器200、ESD抑制器202以及电容器203、204配置于从与插口搭载基板162的元件配置面正交的方向(前后方向)观察与插口RCP重叠的位置、即在前后方向上投影了插口RCP的部分即插口投影区域220。因此,能够将插口RCP的VBUS引脚对与电源线保护部件205之间的距离缩短到极限,能够降低由电源线保护部件205保护前的电力对配置于插口搭载基板162的其他电子部件造成的影响。由此,能够提高吸引器100的耐久性,能够使其动作稳定。另外,不需要将电源线保护部件205全部配置于插口投影区域220,只要至少一部分配置于插口投影区域220即可。
此外,在开口部176的右侧配置有构成数据线保护部件215的EMI去除滤波器206,进而,在其上侧配置有保护IC10、运算放大器OP1、升压DC/DC转换器9以及气溶胶生成用的开关S3。
如前述的那样,除了EMI去除滤波器206之外的数据线保护部件215(EMI去除滤波器208、ESD抑制器210以及ESD抑制器212)配置于插口搭载基板162的主面162a。相对于将电源线保护部件205配置于插口搭载基板162的副面162b,将大量的数据线保护部件215配置于主面162a而改变搭载面,由此能够有效利用基板面积。由此,能够抑制插口搭载基板162的尺寸变大,能够降低吸引器100的成本和尺寸。另外,也可以将包含EMI去除滤波器206在内的全部数据线保护部件215集中配置于插口搭载基板162的主面162a。
图20是示出MCU搭载基板161的主面161a的图。在上下方向上延伸设置的MCU搭载基板161的主面161a上,在上侧配置有充电IC2,在下侧配置有MCU1,在充电IC2与MCU1之间配置有LSW3。在充电IC2的更上侧配置有由构成加热器温度传感器的热敏电阻T3经由导线连接的加热器温度检测用连接器240。在MCU1的斜左下方配置有固定间隔件173的开口部175。此外,在MCU搭载基板161的主面161a上,在MCU1与MCU搭载基板161的右缘部之间配置有作为两个电阻器的串联电路的分压电路Pc。
相对于配置有插口RCP的插口搭载基板162,将MCU1以及充电IC2配置于MCU搭载基板161,由此MCU1以及充电IC2从插口RCP分离,因此不易受到有可能从插口RCP侵入的静电等的影响。由此,能够使吸引器100的动作更稳定。
此外,能够开闭电源线PL、且设置在电源线保护部件205与充电IC2的输入端子VBUS之间的LSW3配置于MCU搭载基板161。因此,通过LSW3进一步防止通过电源线保护部件205去除了噪声等的从外部电源供给的电力突然供给到充电IC2。由此,防止冲击电流、短路电流被输入到充电IC2,因此能够进一步保护充电IC2。
如前述的那样,若经由与MCU1的端子P19连接的双极晶体管S2被输入到控制端子ON的信号成为高电平,则LSW3对充电IC2供给电力。换言之,LSW3不会自动地成为导通(ON),而接受MCU1的指令来首次成为导通(ON)。通过使MCU1的控制介入LSW3,能够抑制LSW3的误动作,因此能够进一步保护充电IC2。
另一方面,MCU1基于从插口RCP的电源输入端子VBUS供给的电压向端子P17的输入,控制从电源BAT向加热器连接器Cn的电力的供给。具体而言,若从电源输入端子VBUS供给的电压被输入到端子P17,则MCU1禁止从电源BAT向加热器连接器Cn的电力的供给。因此,通过被保护为不受从外部电源供给的电力的影响的MCU1,能够执行基于外部电源的检测的控制。由此能够更可靠地执行充电控制,因此吸引器100的性能提高。此外,能够避免来自充电时的电源BAT的电力消耗。
此外,在分压电路Pc中被输入通过电源线保护部件205去除了噪声等的从外部电源供给的电力。由此,分压电路Pc不易破损,能够更可靠地执行基于MCU1的控制,因此吸引器100的性能提高。分压电路Pc防止比***电源电压Vcc0高的电压被输入到MCU1,使吸引器100稳定地动作。
分压电路Pc的两个电阻器配置在MCU1最接近的MCU搭载基板161的边缘即右缘部与MCU1之间。具体而言,分压电路Pc的两个电阻器配置在MCU搭载基板161的右缘部与MCU1的端子P17之间。另外,并非必须将分压电路Pc的两个电阻器这两者配置在作为MCU搭载基板161的边缘的右缘部与MCU1之间,只要配置有至少一者即可。由此,分压电路Pc的至少一部分成为针对从MCU搭载基板161的右缘部侵入的噪声的屏障,由此MCU1不易破损或误动作,因此吸引器100变得稳定地动作。
图21是示出MCU搭载基板161的副面161b的图。在MCU搭载基板161的副面161b上,在开口部175的上侧配置有由振动马达M经由导线连接的马达连接器226,进而在上侧配置有由构成壳体温度传感器的热敏电阻T4经由导线连接的壳体温度检测用连接器228、以及由构成吸气传感器的热敏电阻T2经由导线连接的吸气检测用连接器230。
将MCU搭载基板161和插口搭载基板162电连接的柔性布线板165将MCU搭载基板161以及插口搭载基板162的FPC连接部231、232彼此连接。FPC连接部231、232位于MCU搭载基板161以及插口搭载基板162各自的右端部、且在上下方向上从大致中央部朝向下方到达开口部175、176附近的部位。
如图20所示,在MCU搭载基板161中,LSW3比充电IC2更接近FPC连接部231而配置。即,在从外部电源供给的电力被输入到MCU搭载基板161的部位的最近位置设置有LSW3。由此,能够降低通过LSW3降低冲击电流、短路电流等时产生的噪声对配置于MCU搭载基板161的其他元件、IC造成的影响,因此能够进一步实现MCU搭载基板161的保护。另外,LSW3优选比配置于MCU搭载基板161的任一个IC更接近FPC连接部231而配置。
如图18所示,插口搭载基板162的FPC连接部232设置在接近配置于下端部的插口RCP的位置、换言之相对于中央比上端部靠下端部侧的位置。由此,从外部电源供给的电力不会通过插口搭载基板162整体,能够降低由该电流产生的噪声对配置于插口搭载基板162的其他元件、IC造成的影响。
以上,参照附图对各种实施方式进行了说明,但本发明当然不限定于这样的例子。本领域技术人员应当理解,能够在权利要求书所记载的范围内想到各种变更例或修正例是显而易见的,对于这些也当然属于本发明的技术范围。此外,在不脱离发明的主旨的范围内,也可以任意组合上述实施方式中的各构成要素。
在本说明书中至少记载了以下事项。另外,在括号内表示了在上述的实施方式中对应的构成要素等,但不限定于此。
(1)一种气溶胶生成装置的电源单元(非燃烧式吸引器100),具备:
电源(电源BAT);
加热器连接器(加热器连接器Cn),连接消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器(加热器HTR);
充电IC(充电IC2),构成为包含输入端子(输入端子VBUS)和与所述电源连接的充电端子(充电端子bat),并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;
插口(插口RCP),能够与外部电源电连接、且包含电源端子(电源输入端子VBUS);
电源线(电源线PL),连接所述电源端子和所述输入端子;
第一保护部件(电源线保护部件205),设置在所述电源线;
第一基板(MCU搭载基板161);以及
与所述第一基板分体的第二基板(插口搭载基板162),
所述充电IC配置于所述第一基板,
所述插口配置于所述第二基板,
所述第一保护部件仅配置于所述第一基板和所述第二基板中的所述第二基板。
根据(1),在到达配置有充电IC的第一基板之前,通过第一保护部件从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声、电涌,因此能够保护第一基板以及配置于第一基板的充电IC。
(2)如(1)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二基板具有主面(主面162a)和作为所述主面的背面的副面(副面162b),
所述插口配置于所述主面,
所述第一保护部件配置于所述副面。
根据(2),与将插口和第一保护部件配置于同一面的情况相比,能够有效利用基板面积,由此能够抑制第二基板的尺寸变大。由此,能够降低气溶胶生成装置的电源单元的成本和尺寸。
(3)如(2)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一保护部件的至少一部分配置于从与所述第二基板正交的方向投影了所述插口的区域(插口投影区域220)。
根据(3),能够将插口的电源端子与第一保护部件之间的距离缩短到极限,能够降低由第一保护部件保护前的电力对配置于第二基板的其他电子部件造成的影响。即,不仅能够降低对第一基板和配置于第一基板的电子部件造成的影响,还能够降低对配置于第二基板的其他电子部件造成的影响。由此,能够提高气溶胶生成装置的电源单元的耐久性,使其动作稳定。
(4)如(2)或(3)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述插口包含数据端子(CC1引脚、CC2引脚、D-引脚、D+引脚),
所述电源单元还具备:
控制器(MCU1),构成为能够控制从所述电源向所述加热器连接器的电力的供给;
数据线(数据线DL1~DL4),连接所述数据端子和所述控制器;以及
第二保护部件(数据线保护部件215),设置在所述数据线,
所述第二保护部件配置于所述主面。
根据(4),在到达控制器之前,通过第二保护部件从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声,因此能够保护控制器。进而,第二保护部件配置于第二基板的主面,因此能够有效利用基板面积。由此,能够抑制第二基板的尺寸变大,因此能够降低气溶胶生成装置的电源单元的成本和尺寸。
(5)如(4)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述控制器配置于所述第一基板。
根据(5),在到达配置有控制器的第一基板之前,通过第二保护部件从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声、电涌,因此能够进一步保护第一基板以及控制器。
(6)如(1)至(5)中的任一个所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:开关(LSW3),能够开闭所述电源线、且设置在所述第一保护部件与所述输入端子之间,
所述开关设置于所述第一基板。
根据(6),通过开关进一步防止通过第一保护部件去除了噪声等的从外部电源供给的电力突然供给到充电IC。由此,防止冲击电流、短路电流被输入到充电IC,因此能够进一步保护充电IC。
(7)如(6)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:控制器(MCU1),构成为能够控制从所述电源向所述加热器连接器的电力的供给,
所述控制器构成为能够控制所述开关的开闭。
根据(7),开关不会自动地成为导通(ON),而接受控制器的指令来首次成为导通(ON)。这样通过使控制器介入开关的导通(ON),能够抑制开关的误动作,能够进一步保护充电IC。
(8)如(6)或(7)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述电源线包含连接所述第一基板和所述第二基板的连接线(柔性布线板165),
所述开关比所述充电IC更接近所述连接线和所述第一基板被连接的部位即第一连接部位(FPC连接部231)而配置。
根据(8),在从外部电源供给到第一基板的电力被输入到第一基板的部位的最近位置设置有开关。由此,能够降低通过开关降低冲击电流、短路电流等时产生的噪声对充电IC造成的影响,因此能够进一步实现第一基板的保护。
(9)如(8)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述开关设置在比配置于所述第一基板的任一个IC更接近所述第一连接部位的位置。
根据(9),在从外部电源供给到第一基板的电力被输入到第一基板的部位的最近位置设置有开关。由此,能够降低通过开关降低冲击电流、短路电流等时产生的噪声对配置于第一基板的全部IC造成的影响,因此能够进一步实现第一基板的保护。
(10)如(8)或(9)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二基板在规定方向(上下方向)上延伸设置,
所述插口设置于所述规定方向上的一端(下端部),
所述连接线和所述第二基板被连接的部位即第二连接部位(FPC连接部232)设置在比所述规定方向上的另一端(上端部)更接近所述插口的位置。
根据(10),从外部电源供给的电力不会通过第二基板整体,能够降低由该电流产生的噪声对配置于第二基板的其他元件、IC造成的影响。由此,也能够一并实现第二基板的保护。
(11)如(10)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:
壳体(壳体110),容纳所述电源、所述充电IC、所述电源线、所述第一保护部件、所述第一基板、所述第二基板、所述开关;以及
第一连接器(间隔件173),固定所述壳体的内部的所述第一基板和所述第二基板的位置、且机械地连接所述第一基板和所述第二基板,
所述第一连接器和所述第二基板连接的部位(开口部176)比所述规定方向上的所述另一端更接近所述规定方向上的所述一端。
根据(11),在从外部电源供给的电力通过的路径的附近,有可能产生由该电流引起的噪声。因此,通过将不受噪声的影响的第一连接器设置在该路径的附近,能够有效利用第二基板的基板面积。由此,能够抑制第二基板的尺寸变大,因此能够降低气溶胶生成装置的电源单元的成本和尺寸。并且,能够通过第一连接器固定壳体内部的第一基板和第二基板的位置,因此能够抑制第一基板与第二基板接触而在它们之间产生短路电流。
(12)如(10)或(11)所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:第二连接器(正极侧电源母线236),将所述电源和所述第二基板电连接,
所述第二连接器和所述第二基板连接的部位(电池连接器222)比所述规定方向上的所述另一端更接近所述规定方向上的所述一端。
根据(12),作为导体的第二连接器受到不小的噪声的影响,但由于通过第二连接器的电流值大,所以噪声的影响轻微,因此通过在该路径的附近设置第二连接器,能够有效利用第二基板的基板面积。由此,能够抑制第二基板的尺寸变大,因此能够降低气溶胶生成装置的电源单元的成本和尺寸。
(13)一种气溶胶生成装置的电源单元(非燃烧式吸引器100),具备:
电源(电源BAT);
加热器连接器(加热器连接器Cn),连接消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器(加热器HTR);
充电IC(充电IC2),构成为包含输入端子(输入端子VBUS)和与所述电源连接的充电端子(充电端子bat),并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;
插口(插口RCP),能够与外部电源电连接、且包含电源端子(电源输入端子VBUS);
电源线(电源线PL),连接所述电源端子和所述输入端子;
第一保护部件(电源线保护部件205),设置在所述电源线;
第一基板(MCU搭载基板161);以及
与所述第一基板分体的第二基板(插口搭载基板162),
所述充电IC配置于所述第一基板,
所述插口配置于所述第二基板,
配置于所述第二基板的所述第一保护部件的数量多于配置于所述第一基板的所述第一保护部件的数量。
根据(13),在到达配置有充电IC的第一基板之前,通过第一保护部件从由外部电源供给的电力中充分地去除噪声、电涌,因此能够保护第一基板以及配置于第一基板的充电IC。
另外,本申请基于2021年5月10日申请的日本专利申请(日本特愿2021-079874),将该内容引用于本申请中作为参照。
附图标记说明
1:MCU(控制器)
2:充电IC
100:非燃烧式吸引器(气溶胶生成装置的电源单元)
110:壳体
161:MCU搭载基板(第一基板)
162:插口搭载基板(第二基板)
162a:主面
162b:副面
165:柔性布线板(连接线)
173:间隔件(第一连接器)
176:开口部(第一连接器和第二基板连接的部位)
205:电源线保护部件(第一保护部件)
215:数据线保护部件(第二保护部件)
220:插口投影区域
222:正极侧电池连接器(第二连接器和第二基板连接的部位)
231:FPC连接部(第一连接部位)
232:FPC连接部(第二连接部位)
236:正极侧电源母线(第二连接器)CC1引脚(数据端子)CC2引脚(数据端子)D-引脚(数据端子)D+引脚(数据端子)
DL1:数据线
DL2:数据线
DL3:数据线
DL4:数据线
BAT:电源
HTR:加热器
Cn:加热器连接器
VBUS:输入端子
bat:充电端子LSW3(开关)
RCP:插口
PL:电源线
VBUS:电源输入端子(电源端子)。
Claims (13)
1.一种气溶胶生成装置的电源单元,具备:
电源;
加热器连接器,连接消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器;
充电IC,构成为包含输入端子和与所述电源连接的充电端子,并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;
插口,能够与外部电源电连接、且包含电源端子;
电源线,连接所述电源端子和所述输入端子;
第一保护部件,设置在所述电源线;
第一基板;以及
与所述第一基板分体的第二基板,
所述充电IC配置于所述第一基板,
所述插口配置于所述第二基板,
所述第一保护部件仅配置于所述第一基板和所述第二基板中的所述第二基板。
2.如权利要求1所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二基板具有主面和作为所述主面的背面的副面,
所述插口配置于所述主面,
所述第一保护部件配置于所述副面。
3.如权利要求2所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第一保护部件的至少一部分配置于从与所述第二基板正交的方向投影了所述插口的区域。
4.如权利要求2或3所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述插口包含数据端子,
所述电源单元还具备:
控制器,构成为能够控制从所述电源向所述加热器连接器的电力的供给;
数据线,连接所述数据端子和所述控制器;以及
第二保护部件,设置在所述数据线,
所述第二保护部件配置于所述主面。
5.如权利要求4所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述控制器配置于所述第一基板。
6.如权利要求1至5中任一项所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:开关,能够开闭所述电源线、且设置在所述第一保护部件与所述输入端子之间,
所述开关设置于所述第一基板。
7.如权利要求6所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:控制器,构成为能够控制从所述电源向所述加热器连接器的电力的供给,
所述控制器构成为能够控制所述开关的开闭。
8.如权利要求6或7所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述电源线包含连接所述第一基板和所述第二基板的连接线,
所述开关比所述充电IC更接近所述连接线和所述第一基板被连接的部位即第一连接部位而配置。
9.如权利要求8所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述开关设置在比配置于所述第一基板的任一个IC更接近所述第一连接部位的位置。
10.如权利要求8或9所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述第二基板在规定方向上延伸设置,
所述插口设置于所述规定方向上的一端,
所述连接线和所述第二基板被连接的部位即第二连接部位设置在比所述规定方向上的另一端更接近所述插口的位置。
11.如权利要求10所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:
壳体,容纳所述电源、所述充电IC、所述电源线、所述第一保护部件、所述第一基板、所述第二基板、所述开关;以及
第一连接器,固定所述壳体的内部的所述第一基板和所述第二基板的位置、且机械地连接所述第一基板和所述第二基板,
所述第一连接器和所述第二基板连接的部位比所述规定方向上的所述另一端更接近所述规定方向上的所述一端。
12.如权利要求10或11所述的气溶胶生成装置的电源单元,其中,
所述气溶胶生成装置的电源单元还具备:第二连接器,将所述电源和所述第二基板电连接,
所述第二连接器和所述第二基板连接的部位比所述规定方向上的所述另一端更接近所述规定方向上的所述一端。
13.一种气溶胶生成装置的电源单元,具备:
电源;
加热器连接器,连接消耗从所述电源供给的电力来加热气溶胶源的加热器;
充电IC,构成为包含输入端子和与所述电源连接的充电端子,并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;
插口,能够与外部电源电连接、且包含电源端子;
电源线,连接所述电源端子和所述输入端子;
第一保护部件,设置在所述电源线;
第一基板;以及
与所述第一基板分体的第二基板,
所述充电IC配置于所述第一基板,
所述插口配置于所述第二基板,
配置于所述第二基板的所述第一保护部件的数量多于配置于所述第一基板的所述第一保护部件的数量。
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