CN109527658A - 一种电磁感应式加热电子烟 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁感应式加热电子烟，包括吸入动作感应模块、用于插入烟支的烟具容器、交变磁场发生器模块、磁感应发热体和处理器模块，所述磁感应发热体设置于所述烟具容器中，所述吸入动作感应模块检测用户抽吸动作并反馈给处理器模块，所述处理器模块控制所述交变磁场发生器模块产生交变磁场，使磁感应发热体发热来加热烟具容器中的烟支并产生烟雾，通过交变磁场使磁感应发热体产生涡流迅速升温加热烟草的方式，使烟草受热均匀，烟草散发烟味稳定，口感佳，从而有更好的用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟技术领域，特别涉及一种电磁感应式加热电子烟。
背景技术
目前，加热不燃烧型电子烟越来越受到大家的欢迎，加热不燃烧型电子烟是通过精密的电子芯片加热烟草，而不是像普通香烟燃烧烟草，香烟中的烟草在超过600℃的温度下燃烧，产生含有有害化学物质的烟雾。加热不燃烧型电子烟将烟草加热到低于350℃的温度，而不会燃烧且没有明火。较低的温度加热释放了烟草真正的味道。由于烟草加热而不燃烧，与香烟相比，有害的化学物质显著降低。
市面上的加热不燃烧型电子烟，大多采用陶瓷片或者环形陶瓷发热套筒为发热源，将电能转换成热能加热烟草。但陶瓷发热片发热时，使烟支从中心向四周辐射，其发热不均均匀，烟草加热口感较差。另外，陶瓷发热片比较脆弱、容易折断，而且陶瓷发热片生产难度较高、成本也高，产品生产一致性较差。而环形陶瓷发热套筒通过热辐射方式由外向内辐射，容易将烟支的纸包装烤焦，产生异味。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电磁感应式加热电子烟，能通过交变磁场使磁感应发热体产生涡流迅速升温加热烟草，烟草受热均匀，烟草散发烟味稳定。
为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：
一种电磁感应式加热电子烟，包括吸入动作感应模块、用于插入烟支的烟具容器、交变磁场发生器模块、磁感应发热体和处理器模块，所述磁感应发热体设置于所述烟具容器中，所述吸入动作感应模块检测用户抽吸动作并反馈给处理器模块，所述处理器模块控制所述交变磁场发生器模块产生交变磁场，使磁感应发热体发热来加热烟具容器中的烟支并产生烟雾。
所述的电磁感应式加热电子烟中，所述交变磁场发生器模块包括开关单元和电磁感应单元，所述开关单元的供电端连接电磁感应式加热电子烟的电源模块，所述开关单元的控制端连接处理器模块，开关单元的输出端连接电磁感应单元。
所述的电磁感应式加热电子烟中，所述电磁感应单元包括第一MOS管、第二MOS管、第一电容、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管、交变磁场产生线圈、第一储能电感、第二储能电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一MOS管的栅极连接第一稳压管的负极和第二二极管的正极、并通过第一电阻连接开关单元的输出端、也通过第二电阻连接第一稳压管的正极、第二稳压管的正极、第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极和第三电阻的一端，第一MOS管的漏极连接第一二极管的负极、所述第一电容的一端和交变磁场产生线圈的一端、也通过第二储能电感连接开关单元的输出端和第一储能电感的一端，第一储能电感的另一端连接交变磁场产生线圈的另一端、第一电容的另一端、第二MOS管的源极和第二二极管的负极，所述第二MOS管的栅极连接第二稳压管的负极、第三电阻的另一端和第一二极管的正极、也通过第四电阻连接开关单元的输出端和第一储能电感的一端，所述磁感应发热体插入交变磁场产生线圈中。
所述的电磁感应式加热电子烟中，第一MOS管和第二MOS管P沟道场效应管。
所述的电磁感应式加热电子烟中，所述开关单元包括第三MOS管、第四MOS管、第五电阻、第六电阻、第三二极管和第二电容，所述第三MOS管的源极为开关单元的供电端、其连接电源模块、第三二极管的负极和第二电容的一端、也通过第五电阻连接第三MOS管的栅极和第四MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极为开关单元的输出端、其连接第三二极管的正极、第二电容的另一端、第一储能电感的一端和第一电阻的一端，所述第六电阻的一端为开关单元的控制端、其连接处理器模块，第六电阻的另一端连接第四MOS管的栅极，第四MOS管的源极接地。
所述的电磁感应式加热电子烟中，所述第三MOS管为P沟道场效应管、第四MOS管为N沟道场效应管。
所述的电磁感应式加热电子烟，还包括用于接收用户输入指令的人机交互模块，所述人机交互模块与处理器模块连接。
所述的电磁感应式加热电子烟，所述处理器模块包括微处理器，所述微处理器的I2C_SCL/P04脚、P22脚、P23脚连接吸入动作感应模块，所述微处理器的OSCOUT/P32脚连接人机交互模块，微处理器的P13脚连接开关单元的控制端，微处理器的SPI_SCK/P15脚连接电源模块。
相较于现有技术，本发明提供的电磁感应式加热电子烟，包括吸入动作感应模块、用于插入烟支的烟具容器、交变磁场发生器模块、磁感应发热体和处理器模块，所述磁感应发热体设置于所述烟具容器中，所述吸入动作感应模块检测用户抽吸动作并反馈给处理器模块，所述处理器模块控制所述交变磁场发生器模块产生交变磁场，使磁感应发热体发热来加热烟具容器中的烟支并产生烟雾，通过交变磁场使磁感应发热体产生涡流迅速升温加热烟草的方式，使烟草受热均匀，烟草散发烟味稳定，口感佳，从而有更好的用户体验。
附图说明
图1为本发明提供的电磁感应式加热电子烟的结构框图。
图2为本发明提供的电磁感应式加热电子烟的电磁感应单元的电路图。
图3为本发明提供的电磁感应式加热电子烟的开关单元的电路图。
图4为本发明提供的电磁感应式加热电子烟的处理器模块的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的电磁感应式加热电子烟包括电源模块10、吸入动作感应模块20、烟具容器(图中未示出)、交变磁场发生器模块30、处理器模块40和磁感应发热体50，所述电源模块10连接吸入动作感应模块20、交变磁场发生器模块30、处理器模块40，所述吸入动作感应模块20、烟具容器、交变磁场发生器模块30均与处理器模块40连接，所述磁感应发热体50位于烟具容器30中。
其中，吸入动作感应模块20可以通过气流感应传感器实现，当检测到吸入动作时，向处理器模块40反馈信号。所述电源模块10用于为吸入动作感应模块20、交变磁场发生器模块30和处理器模块40提供工作所需电压，所述吸入动作感应模块20检测用户抽吸动作并反馈给处理器模块40，所述处理器模块40控制所述交变磁场发生器模块30开启，使交变磁场发生器模块产生交变磁场，使磁感应发热体发热来加热烟具容器中存储的烟油将烟油等物质，并使其转化成可以供人吸使的烟雾状态。本发明通过所述处理器模块40控制所述交变磁场发生器模块30产生交变磁场使磁感应发热体50产生涡流迅速升温加热烟具容器中的烟支并产生烟雾，通过交变磁场使磁感应发热体产生涡流迅速升温加热方式，使烟草受热均匀，烟草散发烟味稳定，口感佳，从而有更好的用户体验。
在具体实施时，所述交变磁场发生器模块30可以有多种实现方式，本发明举一应用实施例对交变磁场发生器模块30的电路结构和工作方式进行详细说明，但不应理解为对本实施新型的限制。
请一并参阅图2和图3，在本发明的电磁感应式加热电子烟中，所述交变磁场发生器模块30包括开关单元301和电磁感应单元302，所述开关单元301的供电端连接电源模块10，所述开关单元301的控制端连接处理器模块，开关单元301的输出端连接电磁感应单元302。
所述电磁感应单元302包括所述电磁感应单元包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一电容C1、第一稳压管D1、第二稳压管D2、第一二极管D3、第二二极管D4、交变磁场产生线圈L1、第一储能电感L2、第二储能电感L3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。
第一MOS管Q1和第二MOS管Q2P沟道场效应管，当其栅极为低电平时，MOS管导通。所述磁感应发热体可采用不锈铁片制成磁感应发热体，作为发热芯部件；磁感应发热体也可以是其他金属导体或者其他合金金属导体等。本发明优选为纯铁片或纯铁丝(或其它纯金属)，纯铁片或纯铁丝的电阻很小，产生的涡电流很大，电流的热效应可以使铁(或其它金属)的温度达到很高，甚至是铁(或其它金属)的熔点，使铁熔化，从而只需较低的驱动电压，即可使磁感应发热体产生350℃左右的温度。
所述第一MOS管Q1的栅极连接第一稳压管D1的负极和第二二极管D4的正极、并通过第一电阻R1连接开关单元的输出端、也通过第二电阻R2连接第一稳压管D1的正极、第二稳压管D2的正极、第一MOS管Q1的源极、第二MOS管Q2的漏极和第三电阻R3的一端，第一MOS管Q1的漏极连接第一二极管D3的负极、所述第一电容的一端和交变磁场产生线圈L1的一端、也通过第二储能电感L3连接开关单元的输出端和第一储能电感L2的一端，第一储能电感L2的另一端连接交变磁场产生线圈L1的另一端、第一电容的另一端、第二MOS管Q2的源极和第二二极管D4的负极，所述第二MOS管Q2的栅极连接第二稳压管D2的负极、第三电阻R3的另一端和第一二极管D3的正极、也通过第四电阻R4连接开关单元的输出端和第一储能电感L2的一端，所述磁感应发热体插入交变磁场产生线圈L1中，通过交变磁场产生线圈L1产生交变磁场使磁感应发热体发热。
本实施例中，所述第一电容C1为谐振电容，与交变磁场产生线圈L1组成谐振电路，通过第一电容不断充放电从而使交变磁场产生线圈L1产生变化的磁场，从而使磁感应发热体迅速升温发热。第一储能电感L2和第二储能电感L3作为电能的补充，确保交变磁场产生线圈L1工作稳定可靠。
请参阅图4，所述开关单元301包括第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三二极管D5和第二电容C2。第三MOS管Q3为P沟道场效应管、第四MOS管Q4为N沟道场效应管，当第三MOS管Q3的栅极为低电平时，MOS管导通，当第四MOS管Q4的栅极为高电平时，MOS管导通。
所述第三MOS管Q3的源极为开关单元的供电端、其连接电源模块、第三二极管D5的负极和第二电容C2的一端、也通过第五电阻R5连接第三MOS管Q3的栅极和第四MOS管Q4的漏极，所述第三MOS管Q3的漏极为开关单元的输出端、其连接第三二极管D5的正极、第二电容C2的另一端、第一储能电感L2的一端和第一电阻R1的一端，所述第六电阻R6的一端为开关单元的控制端、其连接处理器模块，第六电阻R6的另一端连接第四MOS管Q4的栅极，第四MOS管Q4的源极接地。
请继续参阅图1，本发明的电磁感应式加热电子烟还包括用于接收用户输入指令的人机交互模块60，所述人机交互模块60与处理器模块40连接。所述人机交互模块60可采用按键，当长按按键时，电磁感应式加热电子烟进入待机模式，当吸入动作感应模块20检测用户抽吸动作时，处理器模块40开始工作。
请一并参阅图4，所述处理器模块40包括微处理器U1，微处理器的NRST/P30脚通过一上拉电阻连接电源模块，所述微处理器U1的I2C_SCL/P04脚、P22脚、P23脚连接吸入动作感应模块20，所述微处理器U1的OSCOUT/P32脚连接人机交互模块60，微处理器U1的P13脚连接开关单元301的控制端，微处理器U1的SPI_SCK/P15脚连接电源模块10。
其中，所述微处理器U1可采用型号为MCU8051的集成芯片，当然处理器模块40也可采用相应功能的其它芯片及其外围电路。微处理器U1内置智能算法，响应输入及输出交互模块的操作。微处理器U1是多模式电子烟的控制核心，其负责数据处理，通过检测按键或其它操作(如抽吸动作的气压)，启动不同的电子烟雾化器工作模式，微处理器U1控制雾化器驱动电流大小，来控制交变磁场发生器模块30生产交变磁场的磁场强度，及交变磁场发生器模块30的工作时间；雾化器单元产生不同浓度的烟雾。
当微处理器U1的P13脚输出高电平信号时，所述第四MOS管Q4导通，使第三MOS管Q3的栅极拉低为低电平而导通，此时开关单元的输出端为低电平，使第一MOS管Q1和第二MOS管Q2导通，此时第一电容C1和交变磁场产生线圈L1构成的谐振电路产生交变的磁场，从而使位于交变磁场产生线圈L1中磁感应发热体产生感应电流(即涡电流)而发热，来加热烟具容器中的烟支/或烟油并产生烟雾。
进一步地，本发明的电磁感应式加热电子烟中，所述烟具容器中可设置有NTC传感器，实时检测磁感应发热体的温度，并反馈给微处理器，由微处理器控制第四MOS管Q4的导通与截止状态。
在本发明的一实施例中，所述交变磁场产生线圈L1可嵌置在烟具容器的侧壁上，使交变磁场产生线圈L1的中部可供插入烟支，所述磁感应发热体也可设置在烟支中，烟支再插入交变磁场产生线圈L1中，同样也使烟支加热产生烟雾，本发明的交变磁场发生器模块的电路结构及磁感应发热体形状和安装位置可以做多种等同的变换，此处不一一举例。
综上所述，本发明利用ZVS原理(Zero Voltage Switch，零电压开关)设计的交变磁场发生器模块，使磁感应发热体产生涡流迅速升温加热烟草，烟草受热均匀，烟草散发烟味稳定，从而有更好的用户体验，而且该方式可应用于各种电子烟、医疗器械等领域。
同时，本发明的电磁感应式加热电子烟中，磁感应发热体不需要通过电流，从而磁感应发热体使用寿命长，磁感应发热体特性稳定，提高了电子烟具使用寿命延长，更好的满足的消费者需要，更好的满足的消费者需要，提高了市场竞争力。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种电磁感应式加热电子烟，包括吸入动作感应模块、用于插入烟支的烟具容器，其特征在于，还包括交变磁场发生器模块、磁感应发热体和处理器模块，所述磁感应发热体设置于所述烟具容器中，所述吸入动作感应模块检测用户抽吸动作并反馈给处理器模块，所述处理器模块控制所述交变磁场发生器模块产生交变磁场，使磁感应发热体发热来加热烟具容器中的烟支并产生烟雾。
2.根据权利要求1所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，所述交变磁场发生器模块包括开关单元和电磁感应单元，所述开关单元的供电端连接电磁感应式加热电子烟的电源模块，所述开关单元的控制端连接处理器模块，开关单元的输出端连接电磁感应单元。
3.根据权利要求2所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，所述电磁感应单元包括第一MOS管、第二MOS管、第一电容、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管、交变磁场产生线圈、第一储能电感、第二储能电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一MOS管的栅极连接第一稳压管的负极和第二二极管的正极、并通过第一电阻连接开关单元的输出端、也通过第二电阻连接第一稳压管的正极、第二稳压管的正极、第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极和第三电阻的一端，第一MOS管的漏极连接第一二极管的负极、所述第一电容的一端和交变磁场产生线圈的一端、也通过第二储能电感连接开关单元的输出端和第一储能电感的一端，第一储能电感的另一端连接交变磁场产生线圈的另一端、第一电容的另一端、第二MOS管的源极和第二二极管的负极，所述第二MOS管的栅极连接第二稳压管的负极、第三电阻的另一端和第一二极管的正极、也通过第四电阻连接开关单元的输出端和第一储能电感的一端，所述磁感应发热体插入交变磁场产生线圈中。
4.根据权利要求3所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，第一MOS管和第二MOS管P沟道场效应管。
5.根据权利要求3所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，所述开关单元包括第三MOS管、第四MOS管、第五电阻、第六电阻、第三二极管和第二电容，所述第三MOS管的源极为开关单元的供电端、其连接电源模块、第三二极管的负极和第二电容的一端、也通过第五电阻连接第三MOS管的栅极和第四MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极为开关单元的输出端、其连接第三二极管的正极、第二电容的另一端、第一储能电感的一端和第一电阻的一端，所述第六电阻的一端为开关单元的控制端、其连接处理器模块，第六电阻的另一端连接第四MOS管的栅极，第四MOS管的源极接地。
6.根据权利要求5所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，所述第三MOS管为P沟道场效应管、第四MOS管为N沟道场效应管。
7.根据权利要求5所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，还包括用于接收用户输入指令的人机交互模块，所述人机交互模块与处理器模块连接。
8.根据权利要求7所述的电磁感应式加热电子烟，其特征在于，所述处理器模块包括微处理器，所述微处理器的I2C_SCL/P04脚、P22脚、P23脚连接吸入动作感应模块，所述微处理器的OSCOUT/P32脚连接人机交互模块，微处理器的P13脚连接开关单元的控制端，微处理器的SPI_SCK/P15脚连接电源模块。
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