Программируемый силовой преобразователь - RU2323514C2
Код документа: RU2323514C2
Чертежи
Описание
Перекрестные ссылки на родственные заявки
Данная заявка испрашивает приоритет и является выделенной из патентной заявки США № 10/384263, поданной 7 марта 2003 г., которая является выделенной из заявки США за № 10/225933, поданной 22 августа 2002 г., которая является выделенной из заявки США № 10/159910, поданной 31 мая 2002 г., которая является выделенной из заявки США № 10/005961, поданной 3 декабря 2001 г., а также выделенной из заявки США № 10/072074, поданной 8 февраля 2002 г., принципы которых включены сюда посредством ссылки. Кроме того, данная заявка испрашивает приоритет находящейся на одновременном рассмотрении предварительной заявки США № (подлежит определению), поданной 2 июля 2003 г. и озаглавленной «Удаленно программируемый силовой преобразователь», поданной по экспресс-почте за № EV 329715761US, и включенной сюда посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к области силовых преобразователей и, в частности, к программируемым силовым преобразователям.
Предшествующий уровень техники
Поскольку продолжает расти использование мобильных электронных изделий, например компьютеров-ноутбуков, КПК, сотовых телефонов, МР3-плееров и т.п., потребность в недорогих, компактных источниках питания и решениях относительно питания и подзарядки этих изделий также продолжает возрастать. Большинство производителей мобильных изделий обычно обеспечивают совместно с этими мобильными изделиями сменные адаптеры питания, помогающие потребителям обеспечивать потребности в подаче питания.
Современные адаптеры питания обычно представляют собой силовые преобразователи переменного тока в постоянный или постоянного тока в постоянный, которые способны преобразовывать напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока или повышать или понижать входное напряжение постоянного тока, подаваемое на мобильное устройство. Например, с помощью выпрямителей пользователи могут запитывать большинство мобильных устройств, просто подключая адаптер к стандартной настенной розетке переменного тока, которая обычно имеется в большинстве домов и офисов. Аналогично, когда доступна только входная мощность постоянного тока, например в автомобиле или самолете, пользователи также могут запитывать свои мобильные устройства, просто используя стандартный, имеющийся в продаже адаптер постоянного тока, например снабженный соединителем для электроприкуривателя. Обычно адаптеры обоих типов сконструированы и настроены для обеспечения регулируемого выходного напряжения постоянного тока, причем их напряжение обычно находится в пределах от 5 В до 30 В в зависимости от номинального напряжения питания запитываемого мобильного устройства.
Хотя эти адаптеры питания удобно предоставляют непосредственные возможности питания и подзарядки, пользователям часто требуется носить разные адаптеры для обеспечения питания каждого отдельного мобильного устройства. Это часто означает, что пользователям приходится носить несколько адаптеров для каждого устройства: один для источника питания со входом переменного тока и другой для источника питания со входом постоянного тока. Кроме того, пользователям с несколькими устройствами обычно приходится носить несколько адаптеров для питания всех своих устройств, что увеличивает груз, который нужно носить пользователю, что также неудобно.
Соответственно, существует потребность в силовом преобразователе и системе, который(ая) позволяет решать проблемы управления питанием систем, связанные с переносом всех различных блоков питания, необходимых для питания разнообразных мобильных и портативных устройств, имеющих разные требования к питанию. Кроме того, необходимы силовой преобразователь и система, которые являются программируемыми, для обеспечения питания с выбранными электрическими характеристиками.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает технические преимущества в качестве программируемого преобразователя, подающего программируемые напряжения постоянного тока, предназначенные для питания множества портативных устройств. Согласно одному варианту осуществления изобретения преобразователь принимает входной сигнал постоянного тока или входной сигнал переменного тока и обеспечивает заранее определенный выходной сигнал постоянного тока и включает в себя схему, реагирующую на сигнал постоянного тока или входной сигнал переменного тока для обеспечения преобразованного сигнала постоянного тока, в котором преобразованный сигнал постоянного тока имеет электрические характеристики, которые можно выбирать, и включает в себя контроллер, способный работать совместно со схемой для задания электрических характеристик на основании кода выбора.
Согласно другому варианту осуществления преобразователь включает в себя ответвитель, подключенный к схеме, в которой схема программирования включает в себя разъем, выполненный с возможностью приема вставляемого запоминающего устройства и электрического соединения схемы программирования и запоминающего устройства. Запоминающее устройство для хранения кода, указывающего выбор электрической характеристики, причем код может считываться из памяти схемой программирования для применения выбора электрической характеристики к преобразованному сигналу постоянного тока.
Краткое описание чертежей
Преимущества изобретения и конкретных вариантов осуществления будут понятны специалисту в данной области техники при ознакомлении с нижеследующим подробным описанием предпочтительных вариантов осуществления совместно с чертежами, в которых:
фиг.1А - блок-схема силового преобразователя с двумя входами, переменного тока и постоянного тока, имеющего два вывода напряжения постоянного тока, согласно настоящему изобретению;
фиг.1В - разнесенный вид преобразователя с отсоединяемой вольтовычитающей схемой;
фиг.2А-С - принципиальная электрическая схема силового преобразователя, показанного на фиг.1, согласно настоящему изобретению;
фиг.3 - принципиальная электрическая схема вольтовычитающего преобразователя постоянного тока согласно настоящему изобретению;
фиг.4 - вид в перспективе системы силового преобразователя, включающей в себя силовой преобразователь, выполненный с возможностью приема входного напряжения переменного тока и постоянного тока, и периферийный распределитель питания (ПРП), согласно настоящему изобретению;
фиг.5 - электрическая блок-схема одного предпочтительного варианта осуществления ПРП, показанного на фиг.4, где каждый из выходов ПРП можно подключать к соответствующей избирательно присоединяемой вольтовычитающей схеме, обеспечивающей выбираемое напряжение для соответствующего удаленного устройства;
фиг.6 - электрическая блок-схема другого предпочтительного варианта осуществления, согласно которому ПРП включает в себя совокупность программируемых вольтовычитающих схем, каждая из которых имеет избирательно удаляемое устройство программирования, показанное в виде резистора R1, благодаря чему каждое удаленное мобильное устройство может непосредственно подключаться к выходу ПРП, как показано; и
фиг.7 - блок-схема силового преобразователя, имеющего два входа, переменного тока и постоянного тока, имеющего выводы напряжения постоянного тока согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Многочисленные новые идеи данных заявок будут описаны с конкретной ссылкой на предпочтительные в настоящее время иллюстративные варианты осуществления. Однако следует понимать, что этот класс вариантов осуществления обеспечивает лишь несколько примеров многих преимущественных вариантов использования и новых идей здесь. В целом, утверждения, сделанные в описании данной заявки, не обязательно разграничивают любые из различных заявленных изобретений. Кроме того, некоторые утверждения могут применяться к некоторым признакам изобретения, но не к остальным.
На фиг.1А показана блок-схема двухвходового силового преобразователя 10 переменного тока (ПЕТ)/постоянного тока (ПОТ), имеющего два программируемых вывода напряжения постоянного тока, согласно настоящему изобретению. Предпочтительно двухвходовый силовой преобразователь ПЕТ/ПОТ 10 содержит схему 20 силового преобразователя, имеющую выпрямитель 22, вольтодобавочный преобразователь 24 постоянного тока, схему 26 обратной связи, схему 25 фильтра и вольтовычитающий преобразователь 28 постоянного тока. Показано, что схема 20 силового преобразователя заключена в корпус 13 и преимущественно обеспечивает первое программируемое выходное напряжение постоянного тока на выходной клемме 16 постоянного тока и второе программируемое выходное напряжение постоянного тока на клемме 18. Оба эти выходные напряжения постоянного тока могут генерироваться как функция входного напряжения переменного тока и постоянного тока.
В ходе работы выпрямитель 22 принимает сигнал переменного тока через входную клемму 12 и обеспечивает регулируемое выходное напряжение постоянного тока в точке соединения N1. Аналогично вольтодобавочный преобразователь 24 постоянного тока может принимать входное напряжение постоянного тока на своем входе через входную клемму 14 и может также обеспечивать регулируемое выходное напряжение постоянного тока в точке соединения N1.
Входные клеммы 12 и 14 объединены в едином общем разъеме 17, так что разные шнуры питания, предназначенные для приема входной мощности из разных источников, подключаются к общему разъему 17. Например, мощность постоянного тока от источника питания самолета или автомобиля поступает по проводу на вход 14, и источник переменного тока подключен проводом к входу 12. Согласно выбранному варианту осуществления, выпрямитель 22 предназначен для генерации выходного напряжения постоянного тока от 15 В до 25 В при подаче напряжения переменного тока на клемму 12 от 90 В до 265 В. Аналогично вольтодобавочный преобразователь 24 постоянного тока предназначен для обеспечения выходного напряжения постоянного тока, которое, по существу, такое же, как у преобразователя 22, но генерируется при подаче напряжения постоянного тока на клемму 14. Предпочтительно вольтодобавочный преобразователь 24 постоянного тока выполнен с возможностью приема напряжения в пределах от 11 В до 16 В. Преимущественно преобразование переменного тока в постоянный посредством выпрямителя 22 позволяет пользователям силового преобразователя 10 запитывать мощные мобильные устройства, например портативный компьютер, везде, где имеется входная мощность переменного тока, например дома или в офисе. Напротив, вольтодобавочный преобразователь 24 постоянного тока силового преобразователя 10 способен запитывать аналогичные мощные устройства, усиливая большинство низкоамплитудных входных сигналов постоянного тока, например, имеющихся в системах автомобиля и/или самолета.
Показано, что вход схемы 25 фильтра подключен к соответствующим выводам преобразователей 22 и 24. Согласно предпочтительному варианту осуществления схема фильтра выполнена с возможностью обеспечивать фильтрованное выходное напряжение постоянного тока во второй точке соединения N2, которое затем поступает на выходную клемму 16, например, с выходной мощностью 75 ватт.
Единая схема 26 обратной связи показана соединенной с выходом схемы 25 фильтра в точке соединения N2. Согласно предпочтительному варианту осуществления, схема 26 обратной связи, через единую цепь обратной связи регулирует уровень напряжения фильтрованных выходных напряжений постоянного тока, генерируемых обоими преобразователями 22 и 24. Дополнительно схема 26 обратной связи выполнена с возможностью принимать съемный модуль программирования, который позволяет пользователям мобильных устройств обеспечивать выбираемое выходное напряжение постоянного тока на выходе 16 через точку соединения N2. Модуль программирования содержит ключ 15, содержащий резистор, в котором разные соответствующие значения резистора устанавливают различные соответствующие выходные напряжения постоянного тока на выходе 16. Благодаря тому что пользователи могут избирательно изменять уровень напряжения фильтрованного выходного напряжения постоянного тока, силовой преобразователь 10 может использоваться для запитывания разнообразных мобильных электронных устройств, имеющих разные требования к питанию. Кроме того, модуль программирования силового преобразователя 10 также можно приспособить для обеспечения дополнительной функции ограничения выходного тока.
Вход вольтовычитающего преобразователя постоянного тока 28 соединен с точкой соединения N2, где обеспечено второе выходное напряжение постоянного тока, которое затем поступает на выходную клемму 18, например, с выходной мощностью 10 Вт. Предпочтительно вольтовычитающий преобразователь 28 ступенчато понижает фильтрованное напряжение постоянного тока и создает второе выходное напряжение постоянного тока на отдельной выходной клемме 18. Согласно выбранному варианту осуществления, вольтовычитающий преобразователь 28 понижает фильтрованное выходное напряжение постоянного тока до диапазона от 3 В до 15 В. Преимущественно это второе выходное напряжение постоянного тока, генерируемое преобразователем 28, не зависит от выходного напряжения постоянного тока на клемме 16 и существенно ниже его. Это позволяет пользователям настоящего изобретения запитывать не только мощную периферию, например портативный компьютер, но также вторую, маломощную периферию, например сотовый телефон, КПК и пр. Кроме того, настоящее изобретение позволяет запитывать эти периферийные устройства одновременно, посредством единого преобразователя, независимо от, того является ли входное напряжение переменным или постоянным. Вольтовычитающий преобразователь 28 физически отсоединяется от главного корпуса 13, как показано на фиг.1В, что позволяет по выбору присоединять к корпусу 13 разные вольтовычитающие схемы, обеспечивающие разные выходные напряжения, и снимать выходное напряжение постоянного тока с выходной клеммы 18.
На фиг.2А-С показана принципиальная электрическая схема цепи силового преобразователя 20 двухвходового силового преобразователя ПЕТ/ПОТ 10, как показано на фиг.1А согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно подробно описанному здесь, схема 20 силового преобразователя в предпочтительном варианте осуществления содержит три отдельных преобразователя: выпрямитель 22, вольтодобавляющий преобразователь постоянного тока 24 и вольтовычитающий преобразователь постоянного тока 28.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Выпрямитель 22 включает в себя истинный автономный переключатель, сконфигурированный в топологии обратного хода. Двухполупериодное выпрямление входного сигнала переменного тока, принятого на входной клемме 12, осуществляется с использованием мостовой схемы двухполупериодного выпрямления BD1 и фильтрующего конденсатора C1, который создает шину напряжения постоянного тока, от которой действует переключатель. Катушка индуктивности L1 обеспечивает дополнительную EMI-фильтрацию сигнала переменного тока после выпрямления сигнала через двухполупериодный мост. Выпрямитель 22 также включает в себя главный контроллер IC1, сконфигурированный в виде широтно-импульсного модулятора (ШИМ) в токовом режиме. Главный контроллер IC1 также сконфигурирован иметь несимметричный выход с подключенными к нему транзисторами двухтранзисторного возбудителя. Выпрямитель 22 имеет главный силовой переключатель Q7, который запускает главный трансформатор Т1. Согласно предпочтительному варианту осуществления, трансформатор Т1, диод Шоттки D11 и фильтрующие конденсаторы C24 и C25 совместно обеспечивают выходное напряжение постоянного тока в точке соединения N1.
Согласно отмеченному выше, схема 25 фильтра позволяет дополнительно фильтровать выходное напряжение постоянного тока, снимаемое с точки соединения N1. Сама схема 25 фильтра содержит катушку индуктивности L3, конденсатор C26 и трансформатор NF1. Преимущественно схема 25 фильтра создает на выходе 16 фильтрованное выходное напряжение постоянного тока, имеющее полный размах шума и пульсации менее 100 мВ.
Схема 26 обратной связи через единую цепь обратной связи способна регулировать фильтрованные выходные напряжения постоянного тока, обеспеченные преобразователями 22 и 24. Схема 26 обратной связи также может подключаться к съемному программирующему модулю, имеющему ключ 15, содержащий резистор R53. Поэтому настоящее изобретение позволяет пользователям избирательно программировать выходное напряжение постоянного тока, которое затем поступает на выходную клемму 16. Схема 26 обратной связи включает в себя оптронную схему, содержащую пару оптронов PH1 и PH3, соединенных последовательно (т.е. сгруппированных), каждый из которых соединен с выходами операционных усилителей IC4-A и IC4-B. Преимущественно эти оптроны включены в цепь обратной связи схемы 26 обратной связи, причем оптроны PH1 и PH3 соединены соответственно с преобразователями 22 и 24. Посредством единой цепи обратной связи схема 26 обратной связи эффективно регулирует фильтрованное выходное напряжение постоянного тока, обеспеченное в точке соединения N2. Кроме того, благодаря группировке оптронов настоящее изобретение также позволяет силовому преобразователю 10 поддерживать надлежащую развязку вход/выход между соответствующими клеммами 12 и 14 и выходной клеммой 16.
Предпочтительно функция ограничения выходного тока преобразователя 22 осуществляется посредством интегральной схемы IC4A, резисторов R33, R37, R38 и R39 и резистора программирования R54.
Защита от перенапряжения выпрямителя 22 достигается с использованием оптрона PH2 и диода Зенера ZD2. Согласно предпочтительному варианту осуществления на диод Зенера ZD2 подают 25 В, так что при переходе в лавинный режим транзисторная сторона оптрона PH2 переводит транзистор Q1 в открытое состояние. Когда он находится в этом состоянии, транзистор Q3 отбирает малый ток с ножки 1 интегрального контроллера IC1 и доводит рабочий коэффициент заполнения интегрального контроллера до 0%. При этом выходное напряжение постоянного тока достигает 0 вольт. Также, когда транзистор Q1 находится в открытом состоянии, это приводит к отпиранию транзистора Q2, в результате чего эти два транзистора запираются. Если транзисторы Q1 и Q2 заперты, то входную мощность нужно подать заново, чтобы снова включить силовой преобразователь 10.
Преобразователь постоянного тока.
Преобразователь постоянного тока 24 сконфигурирован по вольтодобавляющей топологии и использует интегральный контроллер IC2 того же рода, что используется в преобразователе 22. В преобразователе постоянного тока 24 транзистор Q8 действует как главный силовой переключатель, а диод D8 - как главное выпрямительное устройство. Предпочтительно катушка индуктивности L2 выполнена с возможностью функционировать как катушка индуктивности повышения мощности, которая представляет собой катушку индуктивности с тороидальным сердечником. Следует понимать, что катодные выводы диодов D11 и D8 соединены, образуя конфигурацию логической схемы ИЛИ, для которой требуется только один выходной фильтр. Преимущественно это сокращает место на плате, необходимое для второго набора фильтрующих конденсаторов.
Наподобие выпрямителя 22, преобразователь постоянного тока 24 также предназначен для работы на частоте около 80 кГц. Для выпрямителя 22 рабочая частота задается резистором R13 и конденсатором C7. Аналогично рабочая частота преобразователя постоянного тока 24 задается резистором R28 и конденсатором C16.
Преобразователь постоянного тока 24 включает в себя схему защиты от перенапряжения, содержащую диод Зенера ZD2, резисторы R23, R24, R48, транзистор Q4 и тринистор SC1. Диод Зенера ZD2 устанавливает порог защиты от перенапряжения (OVP), который предпочтительно равен 25 В. В общем случае через резистор R48 ток не течет. Если же диод Зенера ZD2 начинает проводить ток, падение напряжения на R48 достаточно велико для перевода транзистора Q4 в открытое состояние, отбора большого тока с его коллектора и, таким образом, для открытия тринистора SC1. Когда тринистор SC1 открыт, он отбирает малый ток с ножки 1 интегрального контроллера IC2. Таким образом, если ток ножки 1 интегрального контроллера IC2 низок, его выходные возбудители вынуждены работать с коэффициентом заполнения 0%, тем самым создавая выходное напряжение постоянного тока 0 вольт на ножке 6 IC2. Преимущественно тринистор SC1 функционирует как силовая схема-фиксатор, который требует повторной подачи входной мощности для включения силового преобразователя 10, если в точке соединения N1 обнаружено напряжение свыше 25 В.
Температура корпуса 13 силового преобразователя 10 отслеживается с использованием термистора NTC3. Если, например, имеется соответствующее возрастание температуры корпуса 13, это приводит к снижению сопротивления термистора NTC3, что, в свою очередь, приводит к открытию транзистора Q9 и отбору малого тока с ножки 1 интегральной схемы IC2 преобразователя 24. Кроме того, при этом оптрон PH2 получает достаточное смещение для активации схемы-фиксатора, содержащей транзисторы Q1 и Q2, которая отключит силовой преобразователь 22. Кроме того, приспособление для тепловой защиты силового преобразователя 10 способно действовать независимо от того, поступает ли на его соответствующие входные клеммы входное напряжение переменного тока или постоянного тока.
На фиг.3 показана принципиальная схема вольтовычитающего преобразователя 28 постоянного тока согласно настоящему изобретению. Вольтовычитающий преобразователь 28 имеет интегральную схему контроллера IC1 по аналогии с преобразователями 22 и 24, который предназначен для генерации рабочего цикла времени включения для транзисторного силового переключателя Q1. Рабочая частота контроллера IC1 задается конденсатором C6, который подключен между ножкой 4 IC1 и землей, и резистором R1, который подключен между ножками 4 и 8. Согласно выбранному варианту осуществления, диод D1 представляет собой диод Шоттки и действует как диод-«фиксатор». Катушка индуктивности L1 является катушкой индуктивности выходной мощности и соединяет исток мощного транзистора Q1 с Vout. Плавкий предохранитель F1 показан подключенным между Vin и током мощного транзистора Q1 и преимущественно обеспечивает защиту по току для вольтовычитающего преобразователя 28.
Кроме того, вход Vin вольтовычитающего преобразователя 28 соединен с выходом схемы 25 фильтра в точке соединения N2, в которой на Vin поступает фильтрованное выходное напряжение постоянного тока от нее. Согласно предпочтительному варианту осуществления, вольтовычитающий преобразователь 28 обеспечивает второе выходное напряжение постоянного тока на Vout, соединенном с выходной клеммой 18. Преимущественно вольтовычитающий преобразователь 28 ступенчато понижает фильтрованное выходное напряжение постоянного тока и обеспечивает второе выходное напряжение постоянного тока на выходной клемме 18, которое не зависит от выходного напряжения постоянного тока на выходной клемме 16 и существенно ниже его. Аналогично выходное напряжение постоянного тока вольтовычитающего преобразователя 28 позволяет пользователям настоящего изобретения запитывать маломощные периферийные устройства, например сотовые телефоны, КПК и/или аналогичные мобильные устройства. Согласно выбранному варианту осуществления, вольтовычитающий преобразователь 28 также можно приспособить для обеспечения выходного напряжения постоянного тока на выходной клемме 18 в пределах от 3 В до 15 В, избирательно определенного в зависимости от выбранного значения резистора R2, используемого в конкретном вольтовычитающем преобразователе 28, например, с полным энергоснабжением 10 ватт. Согласно отмеченному выше, вольтовычитающий преобразователь 28 может быть заключен в отдельном, отсоединяемом программном модуле, который позволяет пользователям избирательно программировать выходное напряжение постоянного тока на клемме 18 как функцию различных соответствующих модулей вольтовычитающих преобразователей.
На фиг.4 показан вид в перспективе, обозначенный в целом позицией 40, периферийной системы питания (ПСП), включающей в себя преобразователь 42 переменного/постоянного тока в программируемый выход постоянного тока, показанный и описанный со ссылкой на фиг.1-3. Кроме того, показано, что ПСП 40 включает в себя периферийный распределитель питания (ПРП), обозначенный позицией 44 и имеющий совокупность выводов напряжения постоянного тока, в целом обозначенную позицией 46. Как вскоре будет описано более подробно, согласно одному предпочтительному варианту осуществления (фиг.5), заранее определенные напряжения постоянного тока обеспечиваются на каждом выходе, которые затем могут преобразовываться вольтовычитающей схемой 28, связанной с запитываемым периферийным устройством 72. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления (фиг.6), каждый из этих выходов 46 является программируемым как функция съемного ключа программирования, такого как избирательно заменяемый резистор программирования. Преобразователь 42 обеспечивает заранее определенное выходное напряжение постоянного тока, которое может быть программируемым, через ответвитель напряжения 48 постоянного тока, на первичное устройство, например компьютер-ноутбук 50, которому нужно более высокое рабочее напряжение и который потребляет более высокую мощность, например 45 ватт. Ответвитель напряжения 48 постоянного тока также обеспечивает съем этого выходного напряжения постоянного тока, обеспечиваемого для первичного устройства 50, причем это напряжение снимается через соединитель 52.
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.5 под позицией 60, входное напряжение, подаваемое на вход 62, мультиплексируется на совокупность выходных портов 46. Отдельные вольтовычитающие схемы 28, связанные с и избирательно подключенные к соответствующему удаленному мобильному устройству 72, преобразуют это напряжение в окончательные выходные напряжения V1-V4, как показано на фиг.5, что отвечает всем требованиям питания соответствующего мобильного устройства 72. Согласно варианту осуществления, показанному под позицией 70 на фиг.6, совокупность вольтовычитающих схем 28 объединена в ПРП 44, причем каждая вольтовычитающая схема 28 имеет избирательно съемный ключ программирования, показанный как резистор R1, обеспечивающий программируемое напряжение постоянного тока на соответствующем выходном порту 46, отвечающее требованиям соответствующего удаленного мобильного устройства 72. Выходные порты 46 могут быть сконфигурированы как простые штыревые разъемы, разъемы типа USB или в других нужных конфигурациях. Вольтовычитающую схему 28 можно, при желании, заменить вольтодобавочной схемой, чтобы обеспечить более высокое напряжение.
На фиг.5 показан первый вариант осуществления настоящего изобретения, содержащий ПРП 44, показанный на фиг.4. Как отмечено выше, входное напряжение постоянного тока, поступающее на вход 62 ПРП 44, передается на каждый из выходных портов 46 через мультиплексор напряжения 64. Эта передача входного напряжения постоянного тока на множество выходных портов 46 может осуществляться разными способами, например через простую резисторную схему делителя напряжения, и может обеспечивать развязку между выходами. Согласно одной реализации, напряжение постоянного тока, обеспеченное на входе 62, поступает непосредственно на выходные порты 46 для последующего ступенчатого понижения посредством соответствующей вольтовычитающей схемы 28. Однако, при желании, мультиплексор 64 напряжения может выдавать пониженное напряжение на каждый из выходных портов 46. Также показано, что мультиплексор 64 напряжения включает в себя схему защиты от перегрузки, в целом, обозначенную позицией 66, которая ограничивает величину мощности, которая поступает на каждый выходной порт 46, например, 7 ваттами, для предотвращения перегрузки ПРП 44 и для предотвращения накопления мощности на одном выходе соответствующим удаленным устройством 72 в ущерб другим удаленным устройствам 72.
Визуальные индикаторы 68 обеспечены для визуальной индикации состояния каждого выходного порта 46. Например, светодиодный индикатор(СИД) 68, связанный с каждым выходом 46, может загораться зеленым светом, когда мощность, выдаваемая через выходной порт 46, ниже заранее определенного предела, например, 7 ватт для каждого. Если же удаленное устройство 72, связанное с конкретной вольтовычитающей схемой 28, пытается отбирать сверх заранее определенного предела, мультиплексор 64 напряжения препятствует подаче мощности сверх заранее определенного предела, а также зажигает соответствующий СИД красным светом, указывающим состояние попытки превышения мощности. Таким образом, пользователь может визуально узнавать, находится ли мощность, поступающая на соответствующий выходной порт 46, в приемлемом диапазоне, что визуально указано соответствующим зеленым СИД 68, или что соответствующее удаленное устройство 72 пытается отобрать сверх заранее определенного предела. Мультиплексор 64 напряжения также включает в себя главный плавкий предохранитель 69, предотвращающий избыточное потребление мощности самим ПРП 44, которое иначе могло бы привести к состоянию перегрузки силового преобразователя 42 или другого источника питания.
Преимущества варианта осуществления 60, показанного на фиг.5, включают в себя то, что отдельную вольтовычитающую схему 28 и соответствующий шнур можно просто подключать к любому из выходных портов 46 и что она обеспечивает программируемое выходное напряжение постоянного тока, отвечающее требованиям соответствующего удаленного устройства 72. Пользователь, имеющий вольтовычитающую схему 28/ шнур для использования с конкретным удаленным устройством 72, может быть вставлен в любой из доступных выходных портов 46 ПРП 44. Напряжение постоянного тока понижается вольтовычитающей схемой 28, внешней по отношению к корпусу ПРП 44. Это решение обеспечивает недорогую и простую конструкцию.
На фиг.6 показан под позицией 70 другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому в ПРП 44 предусмотрена совокупность вольтовычитающих схем 28 для подачи программируемого выходного напряжения постоянного тока на соответствующий выходной порт 46. Каждая вольтовычитающая схема 28, как показано на фиг.3, имеет соответствующий резистор R1 программирования, который можно избирательно удалять из ПРП 44, чтобы избирательно устанавливать выходное напряжение постоянного тока, выдаваемое на соответствующий выходной порт 46. Таким образом, выходное напряжение постоянного тока на каждом выходном порте 46 избирательно программируется, и для удаленного устройства 72 нужно только использовать стандартный двужильный шнур для подключения к выходному порту 46, как показано. В частности, по одной жиле подается программируемое выходное напряжение V1, а другая жила обеспечивает заземление. Каждую вольтовычитающую схему 28, при желании, можно заменить вольтодобавочной схемой.
Преимущества этого варианта осуществления 70 включают в себя то, что вольтовычитающие схемы 28 заключены в ПРП 44, где каждую вольтовычитающую схему 28 можно по отдельности программировать с использованием соответствующего резистора R1 программирования. В этой конфигурации следует позаботиться о том, чтобы удаленное устройство 72 было подключено к выходному порту, имеющему нужное выходное напряжение. Таким образом, ключи обеспечивают средство цифровой индикации обеспечиваемого выходного напряжения. Мультиплексор 64 напряжения просто обеспечивает входное напряжение на входе 62 каждой вольтовычитающей схемы 28, которая может понижать (или повышать) напряжение. Мультиплексор напряжения 64 включает в себя схему 66 защиты от перегрузки, соответствующие СИД 68 и главный плавкий предохранитель 69 распределителя, как показано.
Оба варианта осуществления 60 и 70 обеспечивают периферийный распределитель питания постоянного тока, предназначенный для запитывания совокупности уникальных удаленных устройств 72 от единого блока 44, например таких удаленных устройств, как сотовый телефон, КПК, МР3-плеер и т.д. Этот периферийный распределитель питания 44 может быть вспомогательным устройством для силового преобразователя 42 или автономным устройством, принимающим мощность. Например, питание ПРП 44 через входной шнур 52 может непосредственно подаваться на выход преобразователя 42, как показано на фиг.4, сниматься с ответвителя 48 постоянного тока без какого-либо понижения вольтовычитающей схемой 28, или непосредственно подаваться на источник постоянного тока, например, через гнездо прикуривателя или другой источник питания.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, как показано на фиг.7, силовой преобразователь 10 включает в себя схему 726 программирования, например микроконтроллер (компьютерный чип). Схема 726 программирования способна работать совместно с преобразователями 22 и 24 и фильтром 25 для приведения в исполнение программы для задания электрических параметров, связанных с выходными сигналами 16 и/или 18, например выходного напряжения, выходного тока, выходной мощности, предельного тока, полярности, порога защиты от перенапряжения и/или других электрических параметров, связанных с каждым из выходных сигналов 16 и 18. Сигнализация/обратная связь программирования осуществляется посредством линий 722 и 724 связи. Например, преобразователь 10 с микроконтроллером внутри регулирует численное значение чувствительного(ых) резистора(ов) или опорного(ых) напряжения(й) (показано на фиг. 2 и 3) для осуществления определенного(ых) выходного(ых) напряжения(ий), выходного(ых) тока(ов) или выходной(ых) мощности(ей). Схема 726 программирования может включать в себя память 715 для хранения данных и программ, аппаратное оборудование и/или программное обеспечение, которое позволяет запускать и контролировать осуществление вышеупомянутых электрических свойств. Согласно предпочтительному варианту осуществления, схема 726 программирования запитывается преобразованным сигналом любого из преобразователей 22 или 24.
Данные, указывающие выбор электрического параметра, сохраняются схемой 726 программирования в памяти 715, так что в состоянии запуска данные считываются, и соответствующие электрические параметры выхода 16 и/или 18 сигнала осуществляются схемой 726 программирования. Эти данные могут быть запрограммированы в схеме 726 программирования и затем в памяти 715 извне блока питания. Таким образом, изменяя данные, предоставляемые в схему 715 программирования и память, можно по желанию изменять характеристики подаваемого сигнала. Например, данные могут быть предоставлены в схему 726 программирования во время изготовления или поставщиком OEM, который может складировать стандартные блоки питания и затем программировать каждый из них в соответствии с потребностями клиентов. Этот процесс аналогичен активации нового сотового телефона информацией клиента. Данные также могут обеспечиваться запитываемым периферийным устройством 72, так что устройство 72 программирует схему 715 программирования для осуществления электрических параметров, необходимых устройству 72.
Данные могут поступать из источника 710, внешнего по отношению к преобразователю 10, (например, программного контроллера) посредством простого 2-штыревого разъема, оптической сигнализации в инфракрасном или видимом диапазоне, магнитной индукции, акустической сигнализации и т.д. Среды 725 передачи для осуществления связи между внешним источником 710 и преобразователем 10 включают в себя как проводные среды (например, коаксиальный кабель, витую пару, волоконно-оптический кабель), так и беспроводные среды. Преобразователь 10 также может включать в себя интерфейс 720 для сопряжения между разными типами сигнализации и средами передачи и схемой 726 программирования. Таким образом, понятно, что преобразователь 10 можно запрограммировать через системы связи, например Интернет, путем доставки данных, аналоговых и/или цифровых, от внешнего источника к преобразователю 10.
Согласно еще одному иллюстративному варианту осуществления, схема 726 программирования включает в себя стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство СППЗУ 715, которое образует часть схемы. СППЗУ 715 может быть постоянно присоединено к преобразователю 10 или избирательно вставляться и удаляться из разъема для СППЗУ (т.е. наподобие ключа). СППЗУ программируется вне преобразователя 10 (с использованием, например, программатора СППЗУ), и затем вставляться в разъем для осуществления нужных выходных характеристик. Преимущественно микросхему СППЗУ можно запрограммировать во время приобретения, после чего она устанавливается продавцом в преобразователь. Преимущественно каждую из нескольких микросхем СППЗУ можно запрограммировать для разных выходных характеристик и выбирать их и вставлять при изменении нужного использования. Вместо СППЗУ также можно использовать ЭСППЗУ во избежание необходимости в установке разных СППЗУ для разного выходного программирования.
Хотя изобретение было описано в отношении конкретных предпочтительных вариантов осуществления, специалисты в данной области техники, ознакомившись с настоящим изобретением, могут предложить многие вариации и модификации. Поэтому прилагаемую формулу изобретения следует рассматривать максимально широко относительно уровня техники, чтобы включить все такие варианты и модификации.
Реферат
Силовой преобразователь (10), выполненный с возможностью приема входного сигнала переменного тока и входного сигнала постоянного тока и в соответствии с ними обеспечения преобразованного сигнала постоянного тока, в котором преобразованный сигнал постоянного тока имеет электрические характеристики, которые можно выбирать. Преобразователь включает в себя схему (726) программирования, имеющую программируемую память (715) для сохранения кода выбора, причем схема (726) программирования способна работать совместно для задания электрических характеристик преобразованного сигнала постоянного тока на основании кода выбора. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
