專利名稱：雙輸入交流/直流/電池工作的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及功率轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，并且特別涉及一種便攜式雙輸入AC和DC至可編程DC輸出功率轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
隨著PC筆記本、PDA、移動(dòng)電話等等的不斷普及，需要更低成本、小體積的電源來(lái)對(duì)這些設(shè)備供電。當(dāng)前，大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備的制造商一般隨著這些移動(dòng)設(shè)備提供插入式電源適配器，以滿足他們的客戶對(duì)電源的要求。
但是，現(xiàn)在存在對(duì)功率轉(zhuǎn)換器的需要，其解決與攜帶對(duì)多種移動(dòng)或便攜設(shè)備供電的所有不同電源組件相關(guān)的系統(tǒng)管理問(wèn)題。另外，這種功率轉(zhuǎn)換器通過(guò)響應(yīng)外部AC或外部DC輸入電壓提供調(diào)整的DC輸出電壓而有利地滿足對(duì)幾種不同移動(dòng)設(shè)備的電源需求。并且，這種功率轉(zhuǎn)換器將具有電能存儲(chǔ)能力，無(wú)論何時(shí)外部輸入電壓暫時(shí)切斷時(shí)，其使得該功率轉(zhuǎn)換器把恒定不間斷的DC輸出電壓提供到用戶連接的移動(dòng)設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)作為功率轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)，其把可以從一個(gè)分離的可拆卸電池組傳送從兩個(gè)分離的外部輸入電壓導(dǎo)出的一個(gè)恒定調(diào)整的DC輸出電壓。無(wú)論何時(shí)每個(gè)外部輸入電壓不可靠或者被暫時(shí)除去時(shí)，該可拆卸的電池組有利地使得該功率轉(zhuǎn)換器自動(dòng)和連續(xù)地把調(diào)整的DC電壓傳送到該移動(dòng)設(shè)備。另外，該功率轉(zhuǎn)換器還利用一部分調(diào)整的DC輸出電壓來(lái)在正常操作過(guò)程中對(duì)該電池組進(jìn)行常規(guī)的再充電。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器，其中包括一個(gè)電源電路和可選擇地拆卸的存儲(chǔ)電路。該電源電路包括一對(duì)輸入濾波器電路，每個(gè)電路適合于對(duì)提供到該電源電路的AC和DC輸入電壓進(jìn)行濾波，并且提供一對(duì)濾波的輸出電壓。該電源電路還包括一個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)AC至DC轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器提供DC電壓輸出。該電源還包括一個(gè)共享DC電路，其耦合到該DC至DC轉(zhuǎn)換器和AC至DC轉(zhuǎn)換器的DC輸出端。該共享的DC電路在兩個(gè)輸出端提供兩個(gè)調(diào)整的相反極性的DC輸出電壓。該共享的DC電路還適用于使得用戶通過(guò)一個(gè)可編程鍵有選擇地對(duì)該調(diào)整的輸出電壓進(jìn)行編程，以匹配他們的移動(dòng)設(shè)備的電壓和電流標(biāo)準(zhǔn)。
該可拆卸的電池組包括一個(gè)可再充電電池、用于把充電電流提供到該可再充電電池的電池充電器、以及包括一對(duì)開關(guān)和用于控制該電池組的充電功能的反相器門的開關(guān)電路。該電池組適合于在正常操作過(guò)程中通過(guò)一個(gè)共同連接器插塞分接該電源電路的輸出端，用于再充電。有利地，該電池組可以作為該DC輸入功率的第二來(lái)源，接著即使外部輸入電壓暫時(shí)中斷或除去，使得該功率轉(zhuǎn)換器的電源繼續(xù)把電能傳送到用戶連接的設(shè)備。


通過(guò)下面結(jié)合附圖參照優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和具體實(shí)施例，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意實(shí)施例的具有耦合的可拆卸電池組的AC/DC輸入功率轉(zhuǎn)換器。
圖2示出一個(gè)AC/DC輸入功率轉(zhuǎn)換器，其中該可拆卸電池組包括多個(gè)可疊加的可再充電電池。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種多輸入功率轉(zhuǎn)換器10，其可以由三個(gè)相互獨(dú)立的外部輸入電源中的任何之一來(lái)工作DC輸入、AC輸入或者分離的可拆卸的電池組14。該功率轉(zhuǎn)換器10可以產(chǎn)生并且傳送一個(gè)調(diào)整的DC電壓輸出到各個(gè)用戶連接的移動(dòng)設(shè)備，例如膝上計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、或PDA。但是，如果該外部AC和DC輸入電壓被意外或有意地中斷或從轉(zhuǎn)換器10上除去，則該電池組14將作為輸入功率的第二來(lái)源，以對(duì)功率轉(zhuǎn)換器12進(jìn)行供電，以傳送不間斷的調(diào)整的DC電壓。另外，該功率轉(zhuǎn)換器10將在正常操作過(guò)程中用一部分相同的調(diào)整DC輸出電壓對(duì)電池組14進(jìn)行充電，在需要時(shí)使得該電池電能可用。
在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意實(shí)施例的雙輸入AC/DC功率轉(zhuǎn)換器10，其包括具有實(shí)際可拆卸耦合的電池組14。該電源12包括兩個(gè)輸入端16和18，用于分別接收外部DC輸入電壓和AC輸入電壓。該DC輸入電壓最好為一個(gè)外部DC電壓，即從例如汽車點(diǎn)煙器插頭或者飛機(jī)上的EMPOWER DC插頭導(dǎo)出的電壓，并且具有在5VDC和15VDC之間的電壓。類似地，該AC輸入最好為例如在大多數(shù)家庭和辦公環(huán)境中的在112VAC和230VAC的范圍內(nèi)的來(lái)源導(dǎo)出的一個(gè)外部AC電壓。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該電源12在輸出端22把兩個(gè)調(diào)整的DC電壓導(dǎo)出到一個(gè)用戶連接的移動(dòng)設(shè)備。
在一個(gè)實(shí)施例中，該電源12包括一對(duì)噪聲濾波電路24和26，用于對(duì)到達(dá)輸入端16和18的每個(gè)輸入電壓進(jìn)行濾波。該電源12還包括一個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器電路30，其把該濾波的DC電壓逐級(jí)升壓到15伏和24伏直流之間的一個(gè)電壓，然后傳送到一個(gè)共享DC電路34。類似地，該電源12包括一個(gè)AC至DC轉(zhuǎn)換器電路32，其把濾波的AC電壓轉(zhuǎn)換為在15伏和24伏之間的一個(gè)DC信號(hào)。該AC至DC轉(zhuǎn)換器32的輸出還被輸入到該共享DC電路34。通過(guò)端子20和22從共享DC電路34輸出的電壓包括一對(duì)調(diào)整的DC輸出電壓，用戶可以使用該電壓對(duì)各種不同的用戶連接的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行供電。另外，本發(fā)明的用戶可以通過(guò)分離可拆卸的編程鍵15控制該調(diào)整的DC電壓輸出的幅度。對(duì)于該共享DC電路34和編程鍵15的更加詳細(xì)的描述，請(qǐng)參見(jiàn)共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/005,961，名稱為″A Dual Input AC and DCPower Supply Having A Programmable DC Output″，該專利的思想通過(guò)引用的方式被包含于此。
該功率轉(zhuǎn)換器10還包括分離可拆卸的電池組14，其在各個(gè)節(jié)點(diǎn)N1、N2和N3通過(guò)連接器插塞分接該電源12。該電池組14包括可再充電電池36、電池充電器38以及包括第一開關(guān)40、第二開關(guān)42和反相器門44的開關(guān)電路。
本發(fā)明可以被配置為以兩種不同的工作模式來(lái)工作第一種為直接供電模式，其中電源12通過(guò)從提供到各個(gè)輸入端16和18的外部輸入電壓之一導(dǎo)出輸入功率而產(chǎn)生調(diào)整的DC輸出電壓；第二種是電池模式，其中該電源12提供從可拆卸電池組14的電池36導(dǎo)出的一個(gè)類似的調(diào)整的DC輸出電壓。最好，當(dāng)外部輸入電壓被暫時(shí)中斷或者被從電源12除去時(shí)，本發(fā)明自動(dòng)地以電池模式工作。
在該直接供電模式中，實(shí)際附加的電池組14被通過(guò)節(jié)點(diǎn)N3電連接到電源12，該電池組14還饋送到輸出端22。該電池組14包括第一開關(guān)40和第二開關(guān)42，它們之間耦合有反相器門44，并且每個(gè)開關(guān)最初處于常開位置，如圖所示。該電池組14還包括該電池充電器38和可再充電電池36。
在操作中，當(dāng)濾波電路24或26分別檢測(cè)一個(gè)所接收的DC或AC電壓時(shí)，其在線路46上產(chǎn)生由反相器門44檢測(cè)的一個(gè)電源接通信號(hào)。該線路46上的電源接通信號(hào)觸發(fā)第一開關(guān)40閉合。相同的電源接通信號(hào)46被反相器門44所反相，并且被第二開關(guān)42接收，使其保持在常開位置。一旦，該第一開關(guān)40閉合，則被提供在節(jié)點(diǎn)N3處的調(diào)整的DC輸出電壓的一部分經(jīng)開關(guān)40傳送到電池充電器38。一旦通電，該電池充電器38把一個(gè)充電電流傳送到可再充電電池36的正電極，用于對(duì)其充電。另外，由于第二開關(guān)42保持在常開位置，則開關(guān)42防止可再充電電池把電池電壓饋送到節(jié)點(diǎn)N1，從而避免電源12接收附加的DC輸入電壓。
因此，在直接供電模式中，本發(fā)明在端子22把調(diào)整的DC輸出電壓傳送到移動(dòng)設(shè)備和電池組14。有利地，本發(fā)明的用戶沒(méi)有購(gòu)買一個(gè)分離的電池充電器來(lái)對(duì)電池組14進(jìn)行充電的麻煩。
最好，在開關(guān)40和42之間耦合的反相器門44保證每個(gè)開關(guān)工作于互為相反的狀態(tài)。即，反相器門44適當(dāng)?shù)蒯尫烹姵亟M14，以保證電源12不同時(shí)接收來(lái)自所有三個(gè)外部電源的輸入功率。
在其他實(shí)施例中，該電池充電器38具有與可再充電電池36的化學(xué)物質(zhì)相匹配的特性，使得電池組14可以包括多個(gè)層疊可再充電電池52和54。如圖2所示，這些附加的可再充電電池適合于有利地提供具有附加電能存儲(chǔ)能力的電源12。
上文已經(jīng)參照當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明的各種新思想。但是，應(yīng)當(dāng)知道這類實(shí)施例僅僅提供許多優(yōu)選的應(yīng)用和新思想的幾個(gè)例子。通常，在本申請(qǐng)的說(shuō)明書中給出的聲明不一定是對(duì)各種要求保護(hù)的發(fā)明的限制。另外，一些聲明可以應(yīng)用于一些創(chuàng)造性的特征，但是不應(yīng)用于其他特征。
權(quán)利要求
1.一種功率轉(zhuǎn)換器，其中包括電源電路，其提供調(diào)整的DC輸出電壓并且具有第一和第二電路，所述電源電路在各個(gè)所述第一和第二電路接收AC輸入電壓和DC輸入電壓，并且相應(yīng)地在第一節(jié)點(diǎn)提供DC輸出電壓；以及存儲(chǔ)電路，其有選擇地耦合到所述電源電路，所述存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)第二DC輸入電壓，其中無(wú)論何時(shí)所述AC和DC輸入電壓被暫時(shí)地除去，所述存儲(chǔ)電路把所述第二DC輸入電壓傳送到所述電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述存儲(chǔ)電路包括一個(gè)電池充電器和可再充電電池，所述電池充電器耦合到所述電源電路的第一節(jié)點(diǎn)，通過(guò)所述調(diào)整的DC輸出電壓的一部分對(duì)所述可再充電電池充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中無(wú)論何時(shí)每個(gè)輸入電壓不被提供到所述電源電路，則所述存儲(chǔ)電路對(duì)所述電源電路供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述存儲(chǔ)電路進(jìn)一步包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述電池充電器響應(yīng)所述第一和第二開關(guān)對(duì)所述可再充電電池進(jìn)行充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中響應(yīng)所述電源電路閉合所述第二開關(guān)以及斷開所述第一開關(guān)，所述可再充電電池把一個(gè)DC輸入電壓提供到一個(gè)所述電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述存儲(chǔ)電路包括一個(gè)反相器門，所述反相器門耦合并控制所述第一和第二開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第一電路包括一個(gè)AC至DC轉(zhuǎn)換器，其中所述AC至DC轉(zhuǎn)換器適合于提供在15VDC和24VDC之間的DC輸出電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二電路包括一個(gè)DC至DC升壓轉(zhuǎn)換器，其中所述DC至DC升壓轉(zhuǎn)換器適合于提供在15VDC和24VDC之間的DC輸出電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中進(jìn)一步包括第三電路，所述第三電路響應(yīng)所述第一和第二電路的所述輸出電壓，作為一個(gè)可分離的編程鍵的功能，把一個(gè)可編程的DC輸出電壓提供到一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述存儲(chǔ)電路包括一個(gè)電池組，其具有一個(gè)可再充電電池，所述電源電路響應(yīng)接收來(lái)自所述可再充電電池的充電電壓提供所述調(diào)整的DC輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述電源電路通過(guò)一個(gè)公共連接器在多個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)處耦合到所述存儲(chǔ)電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述電源電路適合于提供在5VDC和24VDC之間的一對(duì)調(diào)整的DC輸出電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中無(wú)論何時(shí)所述AC和DC輸入電壓中的任意一個(gè)被提供到所述第一和第二電路，所述電源電路適合于以直接供電模式來(lái)工作。
14.根據(jù)權(quán)利要求1述的功率轉(zhuǎn)換器，其中無(wú)論何時(shí)所述AC和DC輸入電壓沒(méi)有被所述第一和第二電路所檢測(cè)到，所述電源電路適合于以電池模式工作。
15.根據(jù)權(quán)利要求1述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述存儲(chǔ)電路被配置為包括多個(gè)疊層電池。
16.一種操作功率轉(zhuǎn)換器的方法，其中包括如下步驟使用功率轉(zhuǎn)換器響應(yīng)AC或DC輸入電壓產(chǎn)生DC輸出電壓；以及無(wú)論何時(shí)所述AC和DC輸入電壓被除去，把備用DC輸入電壓傳送到所述功率轉(zhuǎn)換器，并且相應(yīng)地產(chǎn)生所述DC輸出電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中包括可再充電電池的存儲(chǔ)電路提供所述備用DC輸入電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中一部分所述DC輸出電壓被提供到所述存儲(chǔ)電路，以在所述AC或DC輸入電壓中的任意一個(gè)被提供到所述功率轉(zhuǎn)換器時(shí)對(duì)所述可再充電電池再充電。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述功率轉(zhuǎn)換器包括AC至DC轉(zhuǎn)換器和DC至DC轉(zhuǎn)換器。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述附著步驟還包括使用公共連接器在多個(gè)節(jié)點(diǎn)處分接所述功率轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
一種雙輸入電池輔助的功率轉(zhuǎn)換器(10)，其把提供連續(xù)、調(diào)整的DC電壓輸出到用戶的移動(dòng)設(shè)備，例如膝上計(jì)算機(jī)或移動(dòng)電話。功率轉(zhuǎn)換器(10)包括電源電路(12)和可拆卸的電能存儲(chǔ)電路，其包括具有可再充電電池(36)的電池組(14)。電源(12)把相反電勢(shì)的一對(duì)DC輸出電壓傳送到一對(duì)輸出端。最好這些輸出電壓被從兩個(gè)外部輸入電壓導(dǎo)出AC輸入電壓和DC輸入電壓。其優(yōu)點(diǎn)是如果兩個(gè)外部輸入電壓被暫時(shí)除去，則電池組(14)將有利地作為替代DC輸入電源，從而允許電源(12)把相同的調(diào)整DC輸出電壓無(wú)中斷地傳送到用戶連接的移動(dòng)設(shè)備。另外，一旦外部輸入電壓被在此重新建立，則電池組(14)自動(dòng)地在節(jié)點(diǎn)分接電源(12)的輸出端，對(duì)電池組(14)再充電。
文檔編號(hào)H02M3/155GK1596501SQ02823666
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者杰弗瑞·S·道斯, 理查德·加瑞森·杜博斯, 阿列克謝·A·普拉泰特斯基, 基爾伯特·麥克多納爾德, 查爾斯·洛德, 斯高特·史密斯 申請(qǐng)人:移動(dòng)電子公司