本發(fā)明涉及用于監(jiān)測電加熱系統(tǒng)中的開關(guān)的操作的方法和系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及一種方法和系統(tǒng)，其中通過有規(guī)律地操作開關(guān)而將電力以脈沖方式供應(yīng)到加熱器，其中對開關(guān)的操作進行監(jiān)測，并且其中在開關(guān)失效的情況下，切斷電力到加熱器的供應(yīng)。

背景技術(shù)：

電加熱系統(tǒng)的一個實例是電加熱吸煙系統(tǒng)。在電加熱吸煙系統(tǒng)中，電加熱器用于加熱氣溶膠形成基質(zhì)，所述氣溶膠形成基質(zhì)可為固體基質(zhì)，例如落葉煙草，或液體基質(zhì)。加熱基質(zhì)蒸發(fā)所要香味化合物，通常連同一個或多個氣溶膠形成劑化合物(例如丙三醇)一起。為了生成包含所要香味化合物且具有所要物理性質(zhì)的氣溶膠，必須將基質(zhì)加熱到足夠的溫度。然而，還需要控制系統(tǒng)以防止達到過高溫度，所述過高溫度可導(dǎo)致在氣溶膠中生成非所要的化合物，甚至導(dǎo)致基質(zhì)燃燒。

通常通過調(diào)節(jié)電力到加熱器的供應(yīng)來調(diào)節(jié)電加熱器的溫度。可以電流脈沖的形式將電力提供到加熱器，并且可通過更改電流的占空比(其是在電流被供應(yīng)到加熱器期間的時間與電流未被供應(yīng)到加熱器的時間的比)，更改或維持加熱元件的溫度。

其中可出現(xiàn)過高加熱器溫度的一個情形是在被配置成打開和關(guān)閉電流到加熱器的供應(yīng)的電流控制開關(guān)失效和卡在打開配置中。希望在用于打開和關(guān)閉電流供應(yīng)的電流供應(yīng)開關(guān)失效的情況下能夠防止過高的加熱器溫度。希望用于防止過高的加熱器溫度的機構(gòu)較小且消耗最小電力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一方面中，提供控制電加熱吸煙系統(tǒng)中的電加熱器的方法，所述方法包括：將電力以脈沖方式提供到加熱器，以使得在作用時段期間，電力被供應(yīng)到加熱器，以及在非作用時段期間，電力不被供應(yīng)到加熱器；在非作用時段期間對RC電路中的電容器進行充電，并允許電容器在作用時段期間進行放電；以及監(jiān)測電容器的放電電壓，并且如果電容器的放電電壓下降到低于閾值電壓電平，那么停止電力到加熱器的進一步供應(yīng)。

本方法允許使用緊湊型且低功率的組件對開關(guān)失效進行恒定且可靠的檢測。

可通過有規(guī)律地切換第一開關(guān)，將電力提供到加熱器，并且停止電力到加熱器的進一步供應(yīng)的步驟可包括切換第二開關(guān)。

RC電路的時間常量可大于被提供到加熱器的電力的脈沖的持續(xù)時間的兩倍。這確保開關(guān)的正常操作不會導(dǎo)致停止其它電力到加熱器中。

在第二方面中，提供電加熱吸煙系統(tǒng)，其包括：

電源；

電加熱器；

在電加熱器和電力接地之間連接的第一開關(guān)；

在電源和電加熱器之間連接的第二開關(guān)；

RC電路，其包括電容器，并且連接到電源，以使得當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)打開時對電容器進行充電，以及當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)關(guān)閉時對電容器進行放電；以及

控制電路，其連接到RC電路，并且被配置成監(jiān)測RC電路的放電電壓和在RC電路的放電電壓降到低于閾值時打開第二開關(guān)。

可由控制電路操作第一開關(guān)以將電力作為電流脈沖提供到加熱元件。接著可通過調(diào)整電流的占空比，調(diào)整被提供到加熱元件的電力?？赏ㄟ^更改脈沖寬度或脈沖頻率或這兩者，調(diào)整占空比。

RC電路和控制電路可以消耗極少電力的小型封裝方式實施?？刂齐娐房砂ㄔ赗C電路和第二開關(guān)之間連接的施密特觸發(fā)器，所述施密特觸發(fā)器被配置成當(dāng)RC電路的放電電壓降到低于閾值時，打開第二開關(guān)。

系統(tǒng)可進一步包括二極管，所述二極管被配置成當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)關(guān)閉時，防止RC電路通過第一開關(guān)放電?！按蜷_”在此上下文中意味著允許電流流動。與第一和第二開關(guān)有關(guān)的術(shù)語“開啟”也用于意味著允許電流流動。“關(guān)閉”在此上下文中意味著不允許電流流動，術(shù)語“關(guān)”也用于意味著相同意思。

RC電路可具有大于第一開關(guān)在系統(tǒng)的正常操作期間關(guān)閉的最長時段的兩倍的時間常量。

系統(tǒng)可進一步包括控制器，所述控制器被配置成控制第一開關(guān)的操作以將電加熱器維持在目標(biāo)溫度。

系統(tǒng)可進一步包括在RC電路和第二開關(guān)之間連接的逆變器。逆變器的使用允許系統(tǒng)的安全操作，即使是在控制器失效的情況下。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，第一開關(guān)可為MOSFET，且有利地為n通道MOSFET。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，第二開關(guān)可為MOSFET，且有利地為p通道MOSFET。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，系統(tǒng)可進一步包括用于將電力供應(yīng)到加熱元件的電源。電源可為任何適當(dāng)?shù)碾娫?，例如直流電壓源，比如電池。在一個實施例中，電源是鋰離子電池。替代地，電源可為鎳金屬氫化物電池、鎳鎘電池或鋰基電池，例如鋰鈷、磷酸鋰鐵、鈦酸鋰或鋰聚合物電池。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，電加熱器可包括加熱元件，所述加熱元件可包括電阻材料。合適的電阻材料包含但不限于：半導(dǎo)體諸如摻雜陶瓷、電“傳導(dǎo)”陶瓷(諸如，二硅化鉬)、碳、石墨、金屬、金屬合金以及由陶瓷材料和金屬材料制成的復(fù)合材料。此類復(fù)合材料可包括摻雜或無摻雜的陶瓷。合適的摻雜陶瓷的實例包含摻雜碳化硅。合適的金屬的實例包含鈦、鋯、鉭、鉑、金及銀。合適的金屬合金的實例包含含不銹鋼、含鎳合金、含鈷合金、含鉻合金、含鋁合金、含鈦合金、含鋯合金、含鉿合金、含鈮合金、含鉬合金、含鉭合金、含鎢合金、含錫合金、含鎵合金、含錳合金、含金合金、含鐵合金以及以鎳、鐵、鈷、不銹鋼、及鐵-錳-鋁合金為主的超合金。在復(fù)合材料中，電阻材料可任選地嵌入絕緣材料中，由絕緣材料封裝或由絕緣材料涂布或者反之亦然，這取決于能量轉(zhuǎn)移的動力學(xué)和所需外部理化性質(zhì)。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，系統(tǒng)可包括電加熱氣溶膠生成裝置。如本文中所使用，術(shù)語“氣溶膠生成裝置”涉及一種與氣溶膠形成基質(zhì)相互作用以生成氣溶膠的裝置。所述氣溶膠形成基質(zhì)可能是氣溶膠生成制品的一部分，例如吸煙制品的一部分。氣溶膠生成裝置可為一種吸煙裝置，所述吸煙裝置與氣溶膠生成制品的氣溶膠形成基質(zhì)相互作用以生成通過用戶的口可直接吸入到用戶的肺中的氣溶膠。氣溶膠生成裝置可為一種固定器。

如本文中所使用，術(shù)語“氣溶膠形成基質(zhì)”涉及一種能夠釋放可形成氣溶膠的揮發(fā)性化合物的基質(zhì)。這種揮發(fā)性化合物可通過加熱氣溶膠形成基質(zhì)而被釋放出來。氣溶膠形成基質(zhì)可便利地為氣溶膠生成制品或吸煙制品的一部分。

如本文中所使用，術(shù)語“氣溶膠生成制品”和“吸煙制品”指的是一種能夠釋放可形成氣溶膠的揮發(fā)性化合物的氣溶膠形成基質(zhì)。例如，氣溶膠生成制品可為一種吸煙制品，其生成通過用戶的口可直接吸入到用戶的肺中的氣溶膠。氣溶膠生成制品可為一次性的。在下文中一般使用術(shù)語‘吸煙制品’。吸煙制品可為或可包括煙桿。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，氣溶膠生成裝置可包括內(nèi)部加熱元件或外部加熱元件或這兩者，其中“內(nèi)部”及“外部”是針對氣溶膠形成基質(zhì)。內(nèi)部加熱元件可采用任何合適形式。例如，內(nèi)部加熱元件可采用加熱片的形式。替代地，內(nèi)部加熱器可采用具有不同導(dǎo)電部分的套管或基板，或電阻式金屬管的形式。替代地，內(nèi)部加熱元件可為貫穿氣溶膠形成基質(zhì)中心的一個或多個加熱針或棒。其它替代方案包含加熱線或絲，例如，Ni-Cr(鎳-鉻)、白金、鎢或合金線或加熱板。任選地，可將內(nèi)部加熱元件沉積在剛性載體材料內(nèi)或沉積在其上。在此類實施例中，可使用具有溫度與電阻率間定義關(guān)系的金屬，形成電阻式加熱元件。在此類示例性裝置中，金屬可在合適的絕緣材料(例如，陶瓷材料)上形成為跡線，然后夾在另一絕緣材料(例如，玻璃)中。以此方式形成的加熱器可用于加熱和監(jiān)控加熱元件在操作期間的溫度。

外部加熱元件可采用任何合適形式。例如，外部加熱元件可采用在介電基板(例如，聚酰亞胺)上的一個或多個柔性加熱箔的形式?？墒勾祟惾嵝约訜岵尚危耘c基板接納空腔的周邊一致。替代地，外部加熱元件可采用金屬網(wǎng)格、柔性印刷電路板、模制互連裝置(MID)、陶瓷加熱器、柔性碳纖維加熱器的形式，或可使用涂層技術(shù)(例如，等離子體氣相沉積)形成于合適的成形基板上。外部加熱元件也可使用具有溫度與電阻率間定義關(guān)系的金屬來形成。在此類示例性裝置中，金屬可在兩層合適絕緣材料之間形成為跡線。以此方式形成的外部加熱元件可用于加熱和監(jiān)控外部加熱元件在操作期間的溫度。

內(nèi)部或外部加熱元件可包括散熱器或貯熱器，其包括能夠吸收及存儲熱并接著隨時間推移將熱釋放到氣溶膠形成基質(zhì)的材料。散熱片可由任何合適的材料(例如合適的金屬或陶瓷材料)形成。在一個實施例中，材料具有高熱容量(顯熱存儲材料)，或材料是一種能夠吸收并接著經(jīng)由可逆過程(例如，高溫相變)釋放熱的材料。合適的顯熱存儲材料包含硅膠、氧化鋁、碳、玻璃墊、玻璃纖維、礦物質(zhì)、金屬或合金例如鋁、銀或鉛、和纖維素材料例如紙。經(jīng)由可逆相變釋放熱的其它合適材料包含石蠟、醋酸鈉、荼、蠟、聚環(huán)氧乙烷、金屬、金屬鹽、優(yōu)態(tài)鹽混合物或合金。散熱器或貯熱器可被布置成直接接觸氣溶膠形成基質(zhì)，并且可將存儲的熱直接傳輸?shù)交|(zhì)。替代地，可將在散熱器或貯熱器中存儲的熱通過導(dǎo)熱體(例如，金屬管)傳輸?shù)綒馊苣z形成基質(zhì)。

加熱元件有利地通過傳導(dǎo)加熱氣溶膠形成基質(zhì)。加熱元件可至少部分地接觸基質(zhì)或在其上沉積基質(zhì)的載體。替代地，可以通過導(dǎo)熱元件將來自內(nèi)部或外部加熱元件的熱傳導(dǎo)到基質(zhì)。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，在操作期間，可在氣溶膠生成裝置內(nèi)完全容納氣溶膠形成基質(zhì)。在此情況下，用戶可用氣溶膠生成裝置的煙嘴進行抽吸。替代地，在操作期間，可在氣溶膠生成裝置內(nèi)部分容納含有氣溶膠形成基質(zhì)的吸煙制品。在此情況下，用戶可直接用吸煙制品進行抽吸。加熱元件可被安置在裝置中的空腔內(nèi)，其中所述空腔被配置成接納氣溶膠形成基質(zhì)，使得在使用時加熱元件在氣溶膠形成基質(zhì)內(nèi)。

吸煙制品的形狀可為基本上圓柱形的。吸煙制品可為基本上細(xì)長的。吸煙制品可具有長度和基本上垂直于長度的周長。氣溶膠形成基質(zhì)的形狀可為基本上圓柱形的。氣溶膠形成基質(zhì)可為基本上細(xì)長的。氣溶膠形成基質(zhì)可具有長度和基本上垂直于長度的周長。

吸煙制品可具有在約30mm和約100mm之間的總長度。吸煙制品可具有在約5mm與約12mm之間的外徑。吸煙制品可包括過濾器塞。過濾器塞可位于吸煙制品的下游端。過濾器塞可為酯酸纖維素過濾器塞。過濾器塞長度在一個實施例中為約7mm，但可具有約5mm到約10mm之間的長度。

在一個實施例中，吸煙制品具有約45mm的總長度。吸煙制品可具有約7.2mm的外徑。另外，氣溶膠形成基質(zhì)的長度可為約10mm。替代地，氣溶膠形成基質(zhì)可具有約12毫米的長度。另外，氣溶膠形成基質(zhì)的直徑可在約5mm與約12mm之間。吸煙制品可包括外包裝紙。另外，吸煙制品可包括在氣溶膠形成基質(zhì)與過濾器塞之間的間隔。間隔可為約18mm，但是可在約5mm到約25mm之范圍內(nèi)。通過熱交換器將間隔優(yōu)選地填充在吸煙制品中，所述熱交換器在氣溶膠從基質(zhì)穿過吸煙制品到過濾器塞時冷卻所述氣溶膠。熱交換器可為(例如)基于聚合物的濾膜，例如卷曲PLA材料。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，氣溶膠形成基質(zhì)可為固體氣溶膠形成基質(zhì)。替代地，氣溶膠形成基質(zhì)可包括固體和液體成分兩者。氣溶膠形成基質(zhì)可包括含煙草材料，所述含煙草材料含有加熱后從基質(zhì)釋放的揮發(fā)性煙草香味化合物。替代地，氣溶膠形成基質(zhì)可包括非煙草材料。氣溶膠形成基質(zhì)可進一步包括氣溶膠形成劑。合適的氣溶膠形成劑的實例是甘油和丙二醇。

如果氣溶膠形成基質(zhì)是固體氣溶膠形成基質(zhì)，那么固體氣溶膠形成基質(zhì)可包括(例如)以下各者中的一個或多個：粉末、顆粒、小球、碎片、細(xì)條、條狀物或片材，所述片材含有草本植物葉、煙葉、煙草肋料、再造煙草、均質(zhì)煙草、擠出煙草、落葉煙草和膨脹煙草中的一個或多個。固體氣溶膠形成基質(zhì)可為疏松形式，或者可提供在合適容器或匣體中。任選地，固體氣溶膠形成基質(zhì)可含有在基質(zhì)加熱后釋放的額外煙草或非煙草揮發(fā)性香味化合物。固體氣溶膠形成基質(zhì)也可含有膠囊，例如膠囊包含額外煙草或非煙草揮發(fā)性香味化合物，且此類膠囊可在固體氣溶膠形成基質(zhì)加熱期間熔化。

如本文中所使用的，均質(zhì)煙草指通過團聚顆粒煙草形成的材料。均質(zhì)煙草可能為片材的形式。均質(zhì)煙草材料可具有在干重基礎(chǔ)上含量超過5％的氣溶膠形成劑。替代地，均質(zhì)煙草材料可具有在干重基礎(chǔ)上按重量計含量在約5％與約30％之間的氣溶膠形成劑。均質(zhì)煙草材料的片材可通過團聚顆粒煙草形成，所述顆粒煙草通過將煙草葉片和煙草葉梗中的一者或兩者研磨或以其它方式粉碎而獲得；替代地或另外，均質(zhì)煙草材料的片材可包括在(例如)煙草的處理、操作和運送期間形成的煙草塵、碎煙及其它顆粒煙草副產(chǎn)品中的一個或多個。均質(zhì)煙草材料的片材可包括為煙草內(nèi)生粘合劑的一種或多種固有粘合劑、為煙草外生粘合劑的一種或多種外來粘合劑或其組合，以幫助團聚顆粒煙草；替代地或另外，均質(zhì)煙草材料的片材可包括其它添加劑，包含但不限于煙草和非煙草纖維、氣溶膠形成劑、保濕劑、增塑劑、調(diào)味劑、填充劑、水性溶劑和非水性溶劑及其組合。

任選地，固體氣溶膠形成基質(zhì)可以設(shè)置在熱穩(wěn)定載體上或嵌入在熱穩(wěn)定載體中。載體可采用粉末、顆粒、小球、碎片、細(xì)條、條狀物或片材的形式。替代地，載體可為管狀載體，其內(nèi)表面，或外表面，或內(nèi)外表面兩者上沉積有固體基質(zhì)薄層。此類管狀載體可由(例如)紙、或紙狀材料、非織造碳纖維墊、低質(zhì)量開網(wǎng)金屬絲網(wǎng)、或穿孔金屬箔或任何其它熱穩(wěn)定的聚合物基質(zhì)形成。

固體氣溶膠形成基質(zhì)可以(例如)片材、泡沬、膠或漿的形式沉積在載體的表面上。固體氣溶膠形成基質(zhì)可沉積在載體的整個表面上，或替代地，可以圖案方式沉積，以便在使用期間提供不均勻的香味遞送。

雖然上文參考了固體氣溶膠形成基質(zhì)，但是所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將清楚知道，可將氣溶膠形成基質(zhì)的其它形式用于其它實施例。例如，氣溶膠形成基質(zhì)可為液體氣溶膠形成基質(zhì)。如果提供液體氣溶膠形成基質(zhì)，那么氣溶膠生成裝置優(yōu)選地包括用于留住液體的裝置。例如，可在容器中留住液體氣溶膠形成基質(zhì)。替代地或另外，液體氣溶膠形成基質(zhì)可被吸入多孔載體材料中。多孔載體材料可由任何合適的吸收塞或吸收體形成，例如，發(fā)泡金屬或塑料材料、聚丙烯、聚酯纖維、尼龍纖維或陶瓷。在使用氣溶膠生成裝置前，可將液體氣溶膠形成基質(zhì)留在多孔載體材料中，或者，可在使用期間或使用前立即將液體氣溶膠形成基質(zhì)材料釋放到多孔載體材料中。例如，可將液體氣溶膠形成基質(zhì)設(shè)置在膠囊中。膠囊外殼優(yōu)選地在加熱后熔化并將液體氣溶膠形成基質(zhì)釋放到多孔載體材料中。膠囊可任選地含有固體以及液體。

替代地，載體可為其中已經(jīng)并入煙草成分的無紡布或纖維束。無紡布或纖維束可包括(例如)碳纖維、天然纖維素纖維或纖維素衍生纖維。

在本發(fā)明的第一和第二方面兩者中，系統(tǒng)可為手持式電加熱吸煙系統(tǒng)。

雖然已通過參考不同方面來描述本發(fā)明，但是應(yīng)清楚，關(guān)于本發(fā)明的一個方面所描述的特征可適用于本發(fā)明的其它方面。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖僅通過舉例來詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例，在附圖中：

圖1是電加熱吸煙系統(tǒng)的示意性圖示；

圖2是圖1所示的類型的裝置的第一實施例的前端的橫截面示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)失效監(jiān)測電路的示意性圖示；以及

圖4是更詳細(xì)地示出了電路組件的圖2所示的類型的電路的實施例。

具體實施方式

在圖1中，以簡化方式顯示電加熱氣溶膠生成裝置100的一項實施例的組件。具體地說，電加熱氣溶膠生成裝置100的元件在圖1中沒有按比例來繪制。已省略與理解此實施例無關(guān)的元件，以簡化圖1。

電加熱氣溶膠生成裝置100包括外殼10和氣溶膠形成基質(zhì)12，例如，香煙。將氣溶膠形成基質(zhì)12推入外殼10內(nèi)，以與加熱元件14熱接近。氣溶膠形成基質(zhì)12將在不同溫度下釋放一系列揮發(fā)性化合物。通過將電加熱氣溶膠生成裝置100的最大操作溫度控制在低于一些揮發(fā)性化合物的釋放溫度，可避免這些煙霧成分的釋放或形成。

外殼10內(nèi)具有電能供應(yīng)16，例如，可充電鋰離子電池?？刂破?8連接到加熱元件14、電能供應(yīng)16和用戶接口20(例如，按鈕或顯示器)?？刂破?8控制供應(yīng)給加熱元件14的電力，以便調(diào)節(jié)它的溫度。通常，氣溶膠形成基質(zhì)被加熱到在攝氏250與450度之間的溫度。

在所述實施例中，加熱元件14是沉積在陶瓷基板上的一個或多個電阻軌道。陶瓷基板呈片形，并且在使用時被插入到氣溶膠形成基質(zhì)12中。圖2是裝置的前端的示意性表示，并說明穿過裝置的氣流。應(yīng)注意，圖2并未精確描繪裝置的元件的相對尺寸。在裝置100的空腔22內(nèi)接納包含氣溶膠形成基質(zhì)12的吸煙制品102。通過用戶對吸煙制品102的煙嘴24進行抽吸的動作，空氣被吸到裝置中。通過在外殼10的近端面中形成的入口26，吸入空氣。被吸到裝置中的空氣穿過在空腔22的外部周圍的空氣通道28。所抽吸的空氣進入在吸煙制品102的遠(yuǎn)端處的鄰接在空腔22中提供的片形加熱元件14的近端的氣溶膠形成基質(zhì)12。所抽吸的空氣夾帶著氣溶膠前進穿過氣溶膠形成基質(zhì)12，接著前進到吸煙制品102的口端。氣溶膠形成基質(zhì)12是具有基于煙草的材料的圓柱形塞子。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)失效監(jiān)測電路的示意性圖示。如圖3中所示，加熱器14通過低側(cè)開關(guān)32而連接到電力接地，所述低側(cè)開關(guān)32在本文中也被稱作第一開關(guān)。加熱器14通過高側(cè)開關(guān)34而連接到電池電壓，所述高側(cè)開關(guān)34在本文中被稱作第二開關(guān)。

第一開關(guān)32是n通道MOSFET。第二開關(guān)是p通道MOSFET。在系統(tǒng)的正常操作期間，第二MOSFET 34維持開啟狀態(tài)，對應(yīng)于第二開關(guān)處于關(guān)閉位置，這允許電流從電池流動到加熱器。根據(jù)特定占空比由控制器18打開和關(guān)閉第一MOSFET 32，以控制加熱器14的溫度。當(dāng)?shù)谝籑OSFET 32開啟時，對應(yīng)于開關(guān)關(guān)閉，允許電流從加熱器流動到接地，并且MOSFET 32具有極低電阻。隨后幾乎全部電池電壓橫跨加熱器下降，并且由于焦耳效應(yīng)，加熱器進行加熱。當(dāng)?shù)谝籑OSFET關(guān)閉時，它存在極高電阻。在此情況下，極少電橫跨加熱器下降，并且由于焦耳效應(yīng)，幾乎不對加熱器進行加熱。

如果第一開關(guān)存在故障，并且它保持開啟狀態(tài)，允許電流持續(xù)流動穿過加熱器，那么加熱器的溫度將以不受控的方式上升。為了檢測第一開關(guān)的故障，提供一種監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)包括通過二極管40而連接到加熱器的RC電路36，和在RC電路和第二開關(guān)34的控制輸入之間連接的觸發(fā)器組件38。

當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)32關(guān)閉并且因此具有極高電阻時，由于電池電壓而允許RC電路36快速充電。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)32開啟時，在低側(cè)開關(guān)處的電壓極接近于接地，并且RC電路進行放電。二極管40防止RC電路通過加熱器進行放電。觸發(fā)器組件38接收RC電路的放電電壓，并且被配置成當(dāng)放電電壓降到低于預(yù)定閾值時，關(guān)閉第二開關(guān)。

在正常操作期間，第一開關(guān)在恒定時間段(作用期)內(nèi)開啟，例如1毫秒，并且在其之間的時段內(nèi)關(guān)閉(非作用期)。在非作用期期間有可能對RC電路進行快速充電，并通過使得放電路徑具有比充電路徑更大的電阻，而允許它在作用期期間僅緩慢地放電。因此即使在最大占空比的情況下，其中第一開關(guān)可在99％的時間開啟和僅在1％的時間關(guān)閉以便增加加熱器溫度，可確保在作用期持續(xù)明顯長于預(yù)期的1毫秒的情況下，觸發(fā)器僅操作第二開關(guān)。

如果RC電路的放電電壓降到低于觸發(fā)器組件的觸發(fā)閾值，那么將第二開關(guān)切換到關(guān)閉狀態(tài)，并且因此停止電力到加熱器。同時，觸發(fā)器組件被配置成向控制器18提供復(fù)位信號，以使得控制器可接著將第一開關(guān)復(fù)位到關(guān)閉狀態(tài)，允許RC電路進行再充電，這轉(zhuǎn)而關(guān)閉了觸發(fā)器組件38，允許第二開關(guān)34被復(fù)位到開啟狀態(tài)。

通過使用RC電路的放電的可預(yù)測時序，并謹(jǐn)慎選擇組件的電阻和電容值，本布置可用于確保在加熱器能夠達到危險之前或甚至在能夠達到非所要溫度之前，第二開關(guān)始終關(guān)閉。監(jiān)測系統(tǒng)可以消耗極少電力的小型封裝方式實施。

圖4是更詳細(xì)地示出了電路組件的圖2所示的類型的電路的實施例。在圖4中可看出，第一開關(guān)32是n通道MOSFET，其中源極連接到接地，漏極連接到加熱器。柵極通過連接G1而連接到控制器。柵極串聯(lián)電阻器62用于當(dāng)控制器開關(guān)柵極時，將電流限制在柵極中。提供下拉電阻64以在控制器復(fù)位并且G1輸入不被驅(qū)動時，將柵極固定在源極電壓附近。

二極管40是肖特基二極管，其允許RC電路在非作用期期間進行充電，但不允許它在作用期中通過第一開關(guān)放電。提供二極管串聯(lián)電阻器42以在對RC電路進行充電，尤其在啟動充電時，限制通過二極管40的峰值電流。

RC電路36包括時序網(wǎng)絡(luò)電阻器54和時序網(wǎng)絡(luò)電容器52，它們各自連接到接地。

觸發(fā)器組件38是施密特觸發(fā)器，其具有用于來自RC網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓的負(fù)向閾值，低于所述負(fù)向閾值時，它將向逆變器56提供切換輸出。由電池電壓供電的逆變器56接著用于將到第二開關(guān)的柵極的輸入拉到源極電壓，并阻斷第二開關(guān)，所述第二開關(guān)是p通道MOSFET。在正常操作中，逆變器確保柵極具備反電池電壓(-V_電池)，因此第二開關(guān)開啟。

控制器連接到“電源正常”線70。這允許控制器監(jiān)測施密特觸發(fā)器38的輸出，并且還允許控制器通過經(jīng)由二極管72將到逆變器的輸入拉低，禁用第二開關(guān)。為此目的提供電阻器60。電阻器58是下拉電阻，其確保在邏輯電源失效的情況下，到逆變器56的輸入較低。

電阻器68是上拉電阻器，其確保第二開關(guān)的柵極被拉到源極電壓，并在逆變器56失效的情況下，將開關(guān)保持為阻斷。電阻器66是柵極串聯(lián)電阻器，其限制來自逆變器56的輸出電流。

應(yīng)清楚，上文描述的示例性實施例是舉例說明而不是限制性的?？紤]到上述的示例性實施例，現(xiàn)在所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解到與以上示例性實施例一致的其它實施例。