Источник питания

Источник питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к источникам питания, в частности к источникам питания, предназначенным для обеспечения энергией ряда различных устройств.

Продолжается существенный рост портативных электронных устройств, таких как лэптопы, КПК, сотовые телефоны, смартфоны и портативные мультимедийные проигрыватели. Хотя ряд стандартов для обеспечения беспроводного взаимодействия с электронными устройствами уже разработаны, многие из этих устройств продолжают досаждать необходимостью подключения их к источнику питания при помощи кабеля. Обычно, каждый источник питания включает в себя сетевой адаптер для преобразования переменного напряжения сети в постоянное напряжение, необходимое для питания устройства, и кабелей питания для подключения входа адаптера к штепсельной розетке и выхода адаптера к электронному устройству. В некоторых случаях вилка выступает из адаптера так, что адаптер подключается непосредственно к штепсельной розетке, и требуется только один кабель питания: от адаптера к электронному устройству (см. фиг.1). Сетевые адаптеры (часто называемые «кирпичами») относительно тяжелые и занимают много места. Обычные системы электропитания обладают рядом недостатков. Например, источник питания с адаптером и соединенными кабелями питания вызывает неудобство при использовании, хранении и переноске. Во время работы кабели питания создают неприглядный вид и часто неуправляемый беспорядок. Более того, подсоединенные кабели питания лишают устройство мобильности. С несколькими портативными устройствами пользователю может понадобиться переносить несколько источников питания, включая сетевые адаптеры и комплекты кабелей питания. Это только усугубляет проблему.

Стремление к уменьшению проблемы привели к разработке «универсальных» источников питания. Решение проблемы при помощи универсального источника питания осложняется рядом технических сложностей. Одна из этих сложностей возникает из-за того, что у разных портативных устройств разные требования к питанию. Обычный универсальный источник питания включает один сетевой адаптер, предназначенный для обеспечения питания нескольких устройств. Например, на фиг.2 представлен обычный универсальный источник питания. В этом варианте воплощения источник питания включает сетевой адаптер с несколькими портами питания. Сетевой адаптер сконфигурирован так, чтобы обеспечить заданное напряжение питания каждому порту. Различные электронные устройства, такие как лэптопы и смартфоны, могут быть подключены к сетевому адаптеру обычными кабелями питания. Несмотря на заметные успехи, для этого решения все еще требуется отдельный кабель питания на каждое устройство, подключенное к источнику питания. Более того, для типового решения требуется предварительная конфигурация электронных устройств на прием заданного напряжения от источника питания.

В качестве альтернативы решениям с проводным источником питания в последнее время наметился существенный подъем в поиске решений с беспроводным питанием. Системы беспроводного электропитания исключают необходимость в кабелях питания и, следовательно, исключают много неудобств, связанных с ними. Например, решения с беспроводным питанием могут исключить:

необходимость в хранении и накоплении кабелей питания;

неприглядный вид, созданный кабелями питания;

необходимость постоянно физически подсоединять удаленные устройства к кабелям питания и отсоединять от них;

необходимость подносить кабели питания всякий раз, когда требуется питание, например подзарядка;

сложности с определением, какие кабели питания к какому устройству относятся.

Внедрение решений с беспроводным питанием некоторым образом усложнило управление питанием нескольких устройств - по крайней мере, на ближайшее время. Например, пользователю, имеющему как устройства беспроводного питания или зарядки, так и устройства, которым для питания или зарядки нужны провода, придется иметь как проводные, так и беспроводные источники питания. Даже если приобрести универсальный источник питания для всех пользователей проводных устройств, отдельный источник беспроводного питания все равно понадобится.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одним объектом настоящего изобретения является универсальный источник питания, предназначенный для обеспечения питания ряда как проводных, так и беспроводных электронных устройств. В одном варианте воплощения источник питания включает встроенный беспроводной передатчик энергии и одно или более гнезд питания для проводной передачи энергии. В таких вариантах воплощения, в которых источник питания включает в себя несколько гнезд питания, разные гнезда питания могут обеспечивать разные напряжения питания. Для установления различия между разными напряжениями питания могут быть использованы разные формы разъемов. В других вариантах воплощения все гнезда питания могут обеспечивать одинаковое напряжение питания. В вариантах воплощения этого типа порты питания могут быть обычными портами USB, которые обеспечивают питание по стандартам USB.

В альтернативном варианте воплощения источник питания может включать гнезда питания, сконфигурированные для приема съемных беспроводных передатчиков энергии, таких как съемные первичные катушки. В некоторых вариантах воплощения для установления различия между гнездами беспроводных передатчиков энергии и гнездами питания для проводных устройств могут быть использованы разъемы разной формы. В некоторых вариантах воплощения формы разъема могут быть одинаковыми, а в электронной схеме сетевого адаптера может быть предусмотрено определение того, что подсоединено в данное гнездо питания, и обеспечить это гнездо соответствующим питанием.

Вторым объектом настоящего изобретения является универсальный источник беспроводного питания с несколькими беспроводными передатчиками энергии, запитанными от одного сетевого адаптера. В одном варианте воплощения сетевой адаптер включает в себя несколько встроенных передатчиков энергии и сконфигурирован на обеспечение свободы перемещения этих передатчиков. В одном варианте воплощения передатчики энергии могут быть подключены к сетевому адаптеру гибкими соединителями, что позволит складывать этот узел для уменьшения габаритов. Гибкие соединители могут также обеспечить передатчикам энергии некоторую степень пространственной свободы.

В другом варианте воплощения второго объекта сетевой адаптер может включать несколько секций, подвижно соединенных друг с другом. Отдельные передатчики энергии могут быть расположены в разных секциях, так что движение одной секции по отношению к другой обеспечивает пространственную свободу между передатчиками энергии. Секции могут быть соединены при помощи петли, шарнира или другой подходящей механической конструкции.

В другом варианте воплощения источник питания может включать сетевой адаптер с портами питания, предназначенными для избирательного приема нескольких беспроводных передатчиков энергии. При необходимости один или более передатчиков энергии могут быть селективно подключены к источнику питания. В одном варианте воплощения каждый беспроводной передатчик энергии может включать один или более портов питания для дополнительных беспроводных передатчиков энергии, чтобы эти передатчики можно было объединить в гирляндную цепь.

Первым объектом настоящего изобретения является универсальный источник питания, который предназначен для питания как проводных, так и беспроводных электронных устройств. Этот объект настоящего изобретения представляет собой обычный, удобный в обращении источник питания, который может быть использован для широкого спектра устройств, таким образом, исключая необходимость носить несколько источников питания, даже когда необходимо запитать как проводные, так и беспроводные устройства. Вторым объектом настоящего изобретения является источник беспроводного питания, приспособленный к разным вариантам применения. В вариантах воплощения с подвижными секциями источника питания источник питания можно конфигурировать для удобного хранения и реконфигурировать, чтобы обеспечить удобную беспроводную зарядку устройств различного типа. В вариантах воплощения со съемными передатчиками источника питания размер источника питания можно поддерживать минимальным путем добавления только тех передатчиков, которые необходимы. Источник беспроводного питания также имеет дополнительное преимущество, принимая во внимание присущую внутреннюю безопасность. Эта присущая внутренняя безопасность позволяет использовать в источнике питания высокое напряжение. Заземление и изоляция источника питания может быть проще и рентабельнее, чем заземление и изоляция общепринятых источников питания. Это также повышает безопасность и надежность таких источников питания. Эти источники питания могут также включать маломощный вариант работы для режима ожидания как в системе, описанной в патентной публикации США 2010/0084918 «Power System», поданной 10 февраля 2009 г., которая включена сюда посредством ссылки в полном объеме.

Эти и другие объекты, преимущества и признаки изобретения будут более понятны и оценены по достоинству исходя из описания данного варианта выполнения и чертежей.

На фиг.1 представлено электронное устройство с обычным источником проводного питания.

На фиг.2 представлена пара электронных устройств с обычным источником проводного питания, имеющим несколько выходных гнезд.

На фиг.3 представлен источник питания по варианту воплощения первого объекта настоящего изобретения.

На фиг.4 представлен первый альтернативный источник питания по варианту воплощения настоящего изобретения.

На фиг.5 представлен первый альтернативный источник питания со съемной катушкой, складывающейся поверх сетевого адаптера.

На фиг.6 представлен покомпонентный вид в разрезе съемного передатчика энергии.

На фиг.7 представлен покомпонентный вид в разрезе другого съемного передатчика энергии.

На фиг.8 представлен второй альтернативный источник питания.

На фиг.9 представлен второй альтернативный источник питания с беспроводным удлиненным модулем для компьютера.

На фиг.10 представлена схема источника питания.

На фиг.11 представлена первая альтернативная схема источника питания.

На фиг.12 представлена вторая альтернативная схема источника питания.

На фиг.13 показана серия иллюстраций источника питания по варианту воплощения второго объекта настоящего изобретения.

На фиг.14 представлено расположение электронных устройств на источнике питания по фиг.13.

На фиг.15 представлен альтернативный источник питания по второму объекту настоящего изобретения.

На фиг.16 дана серия иллюстраций, показывающая переход между двумя разными конфигурациями во втором альтернативном варианте воплощения.

На фиг.17 представлен вид сбоку разъема для соединения секций сетевого адаптера.

На фиг.18А-Е представлены разные варианты использования источника питания по фиг.15.

На фиг.19 показано, как источник питания по фиг.15 можно использовать для питания компьютера.

На фиг.20 показан источник питания по фиг.15, сопряженный с компьютером.

На фиг.21 показан источник питания по фиг.15, вмонтированный в док-станцию.

На фиг.22 показан источник питания по фиг.15, вмонтированный в компьютерную сумку.

На фиг.23 представлен третий альтернативный источник питания по второму объекту настоящего изобретения.

На фиг.24 представлен четвертый альтернативный источник питания по второму объекту настоящего изобретения.

На фиг.25 показан источник питания по фиг.24 в сложенной конфигурации.

На фиг.26 представлен пятый альтернативный источник питания по второму объекту настоящего изобретения.

На фиг.27 показан источник питания по фиг.26 в сложенной конфигурации.

На фиг.28 представлена схема источника питания по второму объекту настоящего изобретения.

На фиг.29 представлен сетевой кирпич с выдвигаемой платой беспроводного передатчика энергии в положении для питания лэптопа.

На фиг.30 представлен сетевой кирпич с выдвинутой платой по фиг.29.

На фиг.31 представлен сетевой кирпич с поворачивающейся платой беспроводного передатчика энергии в положении для питания лэптопа.

На фиг.32 представлен вид в перспективе и вид снизу сетевого кирпича по фиг.31.

На фиг.33 представлена схема многовходового источника беспроводного питания.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Источник питания по варианту воплощения первого объекта настоящего изобретения показан на фиг.3. Источник питания 10 в общем включает в себя сетевой адаптер 13 с беспроводным передатчиком 14 энергии для питания беспроводных электронных устройств D и несколько портов 16 питания для питания проводных электронных устройств WD. Сетевой адаптер 13 включает в себя электронную схему, необходимую для преобразования напряжения электросети (переменного тока) в напряжение, необходимое для питания электронных устройств. Беспроводной передатчик 14 энергии может быть встроен в сетевой адаптер 13 или подключен к нему через гнездо 18 (показано на фиг.4). При эксплуатации проводное устройство WD можно подключить к источнику питания 10, используя обычный кабель питания С, вставленный в соответствующее сетевое гнездо 16. В проводном устройстве WD энергия питания может использоваться для работы и/или для зарядки внутреннего аккумулятора. Несколько проводных устройств WD можно подключить к источнику питания 10, используя отдельные кабели питания С, вставленные в различные порты 16 питания. Беспроводные устройства D можно поместить в непосредственной близости от беспроводного передатчика 14 энергии (например, для зарядки или работы). Раскрыто несколько альтернативных вариантов воплощения этого, первого объекта настоящего изобретения.

Источник питания по варианту воплощения второго объекта настоящего изобретения показан на фиг.13. В этом варианте воплощения источник питания 510 в общем включает в себя сетевой адаптер 513 с несколькими беспроводными передатчиками 514 энергии. Сетевой адаптер 513 включает в себя несколько секций, подвижных по отношению друг к другу. В этом варианте воплощения секции соединяются по оси шарнира или линии сгиба, что позволяет при необходимости складывать их и раскрывать. Каждая секция включает один или более беспроводных передатчиков энергии, так что движение секций приводит к избирательным вариантам расположения и ориентации беспроводных передатчиков энергии. Как и в случае первого объекта настоящего изобретения, раскрыто несколько альтернативных вариантов воплощения второго объекта настоящего изобретения.

Как отмечено выше, первым объектом настоящего изобретения является источник питания 10, который предназначен для обеспечения беспроводного питания по меньшей мере одного беспроводного электронного устройства D, используя беспроводной передатчик энергии, и по меньшей мере одного проводного электронного устройства WD, используя один или более портов 16 питания. Один вариант воплощения этого объекта настоящего изобретения показан на фиг.3. На фиг.3 показан источник питания 10 с встроенным беспроводным передатчиком 14 энергии и несколько портов 16 питания, расположенных в корпусе 12. Источник питания 10 включает кабель питания 19 для подключения источника питания к сети переменного тока, например, через штепсельную вилку (не показана). Внутренняя электронная схема (описана более подробно ниже) источника питания 10 преобразует энергию сети переменного тока в энергию для питания нескольких проводных и беспроводных электронных устройств.

В представленном варианте воплощения источник питания 10 сконфигурирован на беспроводное питание, используя, в общем, обычные способы и устройства индуктивной передачи энергии. Например, беспроводной передатчик 14 энергии может создавать электромагнитное поле, которое принимается и используется для получения энергии в беспроводном электронном устройстве D. Беспроводной передатчик 14 энергии этого варианта воплощения представляет собой первичную катушку 20, сконфигурированную для создания электромагнитного поля, подходящего для индуктивной передачи энергии беспроводному электронному устройству D. Аналогично, беспроводное электронное устройство этого варианта воплощения включает в себя вторичную катушку 22, сконфигурированную для получения энергии, когда она помещена в зону действия подходящего электромагнитного поля. Хотя представленные варианты воплощения используют индуктивные методы беспроводной передачи энергии беспроводному устройству, в источнике питания 10 могут альтернативно (или в дополнение) использоваться и другие формы беспроводной передачи энергии.

В этом, представленном варианте воплощения, источник питания 10 имеет, в общем, прямоугольный корпус 12. Размер, форма и конфигурация корпуса 12 могут меняться в зависимости от области применения. Несколько портов 16 питания вмонтированы в корпус 12 для питания проводных устройств. Порты 16 питания могут быть обычными портами USB, в которые входят обычные штекеры USB и которые обеспечивают питание по существующим стандартам USB. Это предоставляет возможность источнику питания 10 обеспечивать питание в принципе любого проводного устройства, рассчитанного на зарядку от обычного порта USB. Число и тип портов 16 питания может меняться, исходя из области применения, в зависимости от числа и типа устройств, которые следует запитать от источника питания 10. Например, тип портов можно изменить так, чтобы предоставить возможность источнику питания обеспечивать энергией устройства, не совместимые со стандартом USB. В представленном варианте воплощения порты 16 питания расположены на торце корпуса, противоположном тому торцу, через который кабель питания 19 входит в корпус 12. Однако порты питания могут быть расположены в принципе в любом месте корпуса 12.

В рассматриваемом варианте воплощения беспроводной передатчик 14 энергии установлен в корпусе 12 и расположен под верхней поверхностью 24. Это позволяет располагать беспроводное устройство на корпусе 12 для беспроводного приема энергии. Хотя верхняя поверхность 24 корпуса 12 является плоской, в представленном варианте воплощения она может быть выполнена по форме заданных беспроводных устройств. Например, нижняя поверхность беспроводного устройства D и верхняя поверхность 24 корпуса 12 могут иметь такой рельеф, чтобы беспроводное устройство D прилегало к верхней поверхности 24 корпуса 12. Как отмечено выше, беспроводной передатчик 14 энергии этого варианта воплощения представляет собой первичную катушку 20. Размер, форма и конфигурация первичной катушки 20 могут меняться в зависимости от области применения. Например, диаметр первичной катушки 20, число витков катушки 20 и размер проволоки, используемой для изготовления катушки 20, могут меняться в зависимости от специфики области применения. При необходимости в корпусе 12 можно расположить магнит (не показан), например, в центре первичной катушки 20, чтобы содействовать соосному расположению первичной катушки 20 относительно вторичной катушки 22 беспроводного устройства. Магнит (не показан) может также содействовать поддержке беспроводного устройства в правильном положении на корпусе 12.

На фиг.4 показан альтернативный вариант воплощения источника питания 10, в котором один или более беспроводных передатчиков 14 энергии можно избирательно подключать к адаптеру 13. В этом варианте воплощения несколько портов 16 питания предусмотрены для питания проводных устройств, и несколько портов 18 беспроводного передатчика предусмотрены для избирательного подключения съемных беспроводных передатчиков 14 энергии. Как и в случае варианта воплощения по фиг.3, порты 16 питания могут быть обычными портами USB, в которые входят обычные штекеры USB и которые обеспечивают питание по существующим стандартам USB. Это предоставляет возможность источнику питания 10 обеспечивать питание в принципе любого проводного устройства, рассчитанного на зарядку от обычного порта USB. Хотя этот вариант воплощения включает порты 16 питания, в некоторых вариантах воплощения они могут быть исключены, и, таким образом, источник питания 10 конфигурируется только на беспроводное питание. Порты 18 беспроводного передатчика могут быть в принципе любым портом, рассчитанным на избирательный вход съемного беспроводного передатчика энергии. При необходимости число и тип портов 18 беспроводного передатчика могут меняться в зависимости от области применения.

Хотя конструктивное оформление и конфигурация съемных беспроводных передатчиков энергии могут меняться, описывается один вариант воплощения по фиг.6. Съемный беспроводной передатчик 14 энергии представленного варианта воплощения в общем включает штекер 28, соединительную секцию 30 и катушечный узел 32. Штекер 28 может быть в принципе любым штекером, рассчитанным на избирательное электрическое подключение съемного передатчика к сетевому адаптеру 13. Чтобы предотвратить ошибочное подключение, штекер 28 может отличаться от штекеров под порты 16 питания. В этом варианте воплощения соединительная секция 30 может включать гибкие проводники 34, которые тянутся между штекером 28 и первичной катушкой 20. Гибкие проводники 34 предоставляют возможность складывать беспроводной передатчик 14 энергии поверх сетевого адаптера для уменьшения размера, например, во время хранения (см. фиг.5). Гибкие проводники в принципе могут быть любой гибкой, складной или другой подвижной структурой для соединения штекера 28 с первичной катушкой 20. Например, гибкие проводники 34 могут быть просто двухпроводной линией или более сложной конструкцией из набора дорожек на печатной плате с гибкой подложкой. Соединительная секция 30 может быть залита в эластичный материал, который защищает соединительную секцию 30 и в то же время обеспечивает высокую гибкость.

Катушечный узел 32 представленного варианта воплощения, в общем, включает катушку 20, магнит 26 и отливку 36. В одном варианте воплощения катушка 20 представляет собой спиралевидную катушку из обмоточного литцендрата. Размер, форма и конфигурация первичной катушки 20 могут меняться в зависимости от области применения, отчасти в зависимости от напряжения питания, которое следует передать. Например, диаметр первичной катушки 20, число витков катушки 20 и размер проволоки, используемой для изготовления катушки 20, могут меняться в зависимости от специфики области применения. При необходимости катушечный узел 32 может включать магнит 26. Магнит 26 можно расположить у центра первичной катушки 20 для содействия соосному расположению первичной катушки 20 относительно вторичной катушки 22, расположенной в дистанционном устройстве. Магнит 26 может также содействовать удержанию катушечного узла 32 в сложенном положении при хранении (см. фиг.5). Катушечный узел 32 может быть залит для защиты и/или из эстетических соображений. Альтернативно катушечный узел 32 может быть помещен в принципе в любой подходящий корпус. Отливка или корпус 33 могут быть выполнены в соответствии с формой заданных беспроводных устройств. Это может содействовать обеспечению точной соосности между первичной катушкой 20 и вторичной катушкой 22 и удержанию беспроводного устройства D в установленном месте на поверхности катушечного узла 32.

Альтернативный съемный беспроводной передатчик 14 энергии показан на фиг.7. В этом варианте воплощения съемный беспроводной передатчик 14 энергии в принципе идентичен варианту воплощения, показанному на фиг.6, за исключением того, что он экранирован. Как показано, экран 38 расположен в катушечном узле 32 под катушкой 20. Экран 38, предоставляя возможность беспроводному устройству D, помещенному поверх излучателя 14, получать энергию, уменьшает электромагнитную интерференцию и другие проблемы, которые могут быть вызваны рассеянием электромагнитного поля. При необходимости размер, форма и конфигурация экрана могут меняться в зависимости от области применения. Например, экранирующий материал, его диаметр и толщина могут меняться, чтобы обеспечить заданный баланс между стоимостью и экранирующим действием.

В варианте воплощения, показанном на фиг.6 и 7, схема источника питания (не показана) включена в корпус 12. Альтернативно, части схемы источника питания могут быть включены в съемный беспроводной передатчик 14 энергии. Например, при необходимости, выпрямитель DC/DC, микроконтроллер, драйверы или коммутационные схемы могут быть встроены в съемный беспроводной передатчик 14 энергии вместо корпуса 12 сетевого адаптера 13. В одном варианте воплощения через порт передатчика можно подать напряжение с высоковольтной шины DC, выходящей от выпрямителя AC/DC, на беспроводной передатчик 14 энергии, а беспроводной передатчик энергии может включать в себя преобразователь DC/DC, микроконтроллер (со встроенным или отдельным драйвером) и коммутационную схему. Этот подход может внести большее разнообразие в характеристики источника питания, исходящее из съемных беспроводных передатчиков 14 энергии, так как каждый передатчик может быть лучше спроектирован из предназначенных компонентов схемы, чем на основе многоканальных компонентов.

На фиг.8 показан другой альтернативный вариант воплощения источника питания 10. В этом варианте воплощения источник питания 10 в общем включает встроенный беспроводной передатчик 14 энергии, несколько портов 18 беспроводного передатчика энергии для избирательного подключения беспроводных передатчиков 14 энергии и несколько портов 16 питания для питания проводных устройств. Встроенный беспроводной передатчик 14 энергии обеспечивает питание по меньшей мере одного беспроводного устройства без необходимости подключения съемного передатчика. Однако если необходимо дистанционно зарядить более одного беспроводного устройства, то к сетевому адаптеру 13 могут быть подключены дополнительные съемные передатчики. В этом варианте воплощения источник питания 10 может включать несколько различных портов 16 питания. Разные порты 16 питания могут обеспечить разные напряжения питания, чтобы обеспечить питание более широкого ассортимента проводных устройств. Чтобы облегчить правильное подключение проводных устройств, разные порты 16 питания могут иметь разную конфигурацию разъема для разных напряжений питания. Например, в представленном варианте воплощения порты 16 питания могут включать два обычных порта 40 USB, круглый порт 42 и трапецеидальный порт 44.

На фиг.9 показан источник питания 10 по фиг.8 с альтернативным съемным передатчиком 14, сконфигурированным для питания более крупных беспроводных устройств, таких как лэптоп L. В этом варианте воплощения съемный беспроводной передатчик 14 энергии в принципе идентичен съемному передатчику 14 по фиг.6, за исключением того, что он включает более длинную соединительную секцию 30 и большую опорную поверхность 31 корпуса катушечного узла 32. Опорная поверхность 31 этого варианта воплощения сконфигурирована так, чтобы обеспечить широкую опору для устройств, которые на меньшей опоре могли бы пошатываться. В этом варианте воплощения катушка 20 (вместе с магнитом или экраном, если таковые имеются) располагаются в относительно тонкой прямоугольной опорной поверхности 31. Опорная поверхность 31 может быть изготовлена заливкой катушки, или катушка 20 может быть помещена в полость предварительно изготовленной опорной поверхности. Хотя на фиг.9 показана одна первичная катушка 20, расположенная в центре опоры, число и расположение первичных катушек 20 может меняться в зависимости от области применения.

На фиг.10 представлена подходящая схема источника питания по фиг.3. Источник питания 10 включает выпрямитель AC/DC 60 для преобразования переменного напряжения сети в постоянное напряжение питания. Источник питания 10 также включает двухканальный преобразователь 62 DC/DC с шаговым понижением для преобразования выходного постоянного напряжения выпрямителя 60 до требуемого уровня. Двухканальный преобразователь 62 включает два дифференциальных выхода: один для порта 16 питания и один для беспроводного передатчика 14 энергии. В случаях, когда требуются дополнительные напряжения питания, преобразователь DC/DC с шаговым понижением может состоять из нескольких преобразователей с шаговым понижением или одного многоканального преобразователя DC/DC с шаговым понижением. Источник питания 10 также включает микроконтроллер 64 и схему коммутации 66. Микроконтроллер 64 запрограммирован на управление коммутационной схемой 66, чтобы получить соответствующее переменное питание для катушки 20. В этом варианте воплощения микроконтроллер 64 также управляет работой двухканального преобразователя 62. Например, микроконтроллер 64 может подать управляющие сигналы на двухканальный преобразователь 62, устанавливая уровень постоянного напряжения питания, подаваемого на коммутационную схему 66. Микроконтроллер 64 может определить соответствующий уровень постоянного напряжения питания по сигналам, полученным от беспроводного устройства. Эти сигналы могут быть переданы от беспроводного устройства к источнику питания 10 через вносимый импеданс или через отдельные системы связи, такие как отдельная трансформаторная связь, ИК, WiFi, Bluetooth или другие коммуникационные схемы. В микроконтроллере 64 может быть в принципе реализован любой из большого разнообразия алгоритмов для управления индуктивным источником питания. В некоторых вариантах воплощения микроконтроллер 64 может изменить один или более параметров питания, поданного на катушку 20, исходя из ответной реакции портативного устройства D. Например, микроконтроллер 64 может корректировать: резонансную частоту контура (т.е. комбинацию параметров катушки и конденсатора), рабочую частоту коммутационной схемы 66, напряжение шины, приложенное к катушке 20, или длительность подачи напряжения питания на катушку 20 с тем, чтобы воздействовать на эффективность или уровень напряжения питания, индуктивно передаваемого портативному устройству D. Известно большое разнообразие способов и устройств для управления работой индуктивных источников питания.

Например, микроконтроллер может быть запрограммирован на работу:

по одному из алгоритмов, описанных в патенте США 6,825,620 «Inductively Coupled Ballast Circuit», выданном Kuennen и др. 30 ноября 2004 г.;

в адаптивном индуктивном источнике питания, описанном в патенте США 7,212,414 «Adaptive Inductive Power Supply», выданном Baarman 1 мая 2007 г.;

в индуктивном источнике питания с передачей информации, описанном в патентной заявке США, номер 10/689,148 «Adaptive Inductive Power Supply with Communication», поданной Baarman 20 октября 2003 г.;

в индуктивном источнике питания для беспроводного заряда литий-ионных аккумуляторов, описанном в патентной заявке США, номер 11/855,710 «System and Method for Charging а Battery», поданной Baarman 14 сентября 2007 г.;

в индуктивном источнике питания с идентификацией устройства, описанном в патентной заявке США, с номер 11/965,085 «Inductive Power Supply with Device Identification», поданной Baarman и др. 27 декабря 2007 г.;

в индуктивном источнике питания с управлением коэффициента заполнения, описанном в патентной заявке США, номер 61/019,411 «Inductive Power Supply with Duty Cycle Control», поданной Baarman 7 января 2008 г., - которые включены сюда посредством ссылки в полном объеме.

Хотя на схеме показан только один порт 16 питания, количество портов 16 питания можно увеличить до требуемого числа. Например, в случае внедрения источника питания 10 по фиг.3, источник питания 10 может включать четыре порта 16 питания.

С целью раскрытия предмета изобретения на фиг.10 также показано беспроводное электронное устройство D, расположенное рядом с сетевым адаптером 13. Беспроводное электронное устройство D, в общем, включает беспроводной приемник 80 энергии, выпрямитель AC/DC 70, микроконтроллер 74, аккумулятор 76 и нагрузку 78. Беспроводной приемник 80 энергии этого варианта воплощения может представлять собой вторичную катушку 22. Вторичная катушка 22 сконфигурирована на индуктивный прием энергии от первичной катушки 20 источника питания 10. В представленном варианте воплощения вторичная катушка 20 представляет собой катушку проволоки с секционной спиралевидной обмоткой. Размер, форма и конфигурация вторичной катушки 22 могут быть выбраны в соответствии с первичной катушкой 20. Хотя беспроводной приемник 80 энергии этого варианта воплощения представляет собой катушку, беспроводное устройство может включать другие варианты беспроводных приемников энергии. Вторичная катушка 22 электрически связана с выпрямителем AC/DC 70. Переменное напряжение питания, образованное во вторичной катушке 22, поступает в выпрямитель AC/DC 70, где преобразуется в постоянное напряжение питания. Выпрямитель 70 может быть сконфигурирован на изменение постоянного напряжения питания до соответствующего уровня или микроконтроллер 74 может включать преобразователь DC/DC для корректировки выходного напряжения выпрямителя 70 перед подачей на аккумулятор 76 или нагрузку 78. Во вторичном микроконтроллере 74 может быть в принципе реализован любой из большого разнообразия алгоритмов для управления индуктивным источником питания. В некоторых вариантах воплощения вторичный микроконтроллер 74 может передавать информацию первичному микроконтроллеру 64, предоставляя последнему возможность изменять один или более параметров питания, поданного на катушку 20. Например, вторичный микроконтроллер 74 может передавать сигналы, содержащие информацию о напряжении питания, полученную от первичной катушки 20, или информацию о том, большее или меньшее напряжение питания требуется. Известно большое разнообразие способов и устройств для управления работой индуктивных источников питания. Например, микроконтроллер может быть запрограммирован на работу:

по одному из алгоритмов, описанных в патенте США 6,825,620 «Inductively Coupled Ballast Circuit», выданном Kuennen и др. 30 ноября 2004 г.;

в адаптивном индуктивном источнике питания, описанном в патенте США 7,212,414 «Adaptive Inductive Power Supply», выданном Baarman 1 мая 2007 г.;

в индуктивном источнике питания с передачей информации, описанном в патентной заявке США, номер 10/689,148 «Adaptive Inductive Power Supply with Communication», поданной Baarman 20 октября 2003 г.;

в индуктивном источнике питания для беспроводного заряда литий-ионных аккумуляторов, описанном в патентной заявке США, номер 11/855,710 «System and Method for Charging a Battery», поданной Baarman 14 сентября 2007 г.;

в индуктивном источнике питания с идентификацией устройства, описанном в патентной заявке США, номер 11/965,085 «Inductive Power Supply with Device Identification», поданной Baarman и др. 27 декабря 2007 г.;

в индуктивном источнике питания с управлением коэффициента заполнения, описанном в патентной заявке США, номер 61/019,411 «Inductive Power Supply with Duty Cycle Control», поданной Baarman 7 января 2008 г., - которые включены сюда посредством ссылки в полном объеме.

Схема может варьироваться в зависимости от области применения, чтобы обеспечить энергией заданное число беспроводных передатчиков энергии и порты питания. Например, на фиг.11 показана альтернативная схема, в которой источник питания 10 включает один порт 16 питания и пару встроенных беспроводных передатчиков 14 энергии. В этом варианте воплощения источник питания 10 включает многоканальный преобразователь DC/DC с шаговым понижением 92, который в состоянии обеспечить несколько дифференциальных выходов постоянного питания. В представленном варианте воплощения многоканальный преобразователь 92 способен обеспечить три дифференциальных выхода постоянного напряжения: один для гнезда питания, один для первой первичной катушки и один для второй первичной катушки. В этом варианте воплощения микроконтроллер 94 управляет работой коммутационных схем 96 и может также управлять непосредственно многоканальным преобразователем 92, чтобы индивидуально установить уровень постоянного напряжения питания по сигналам беспроводного устройства. Например, если беспроводному устройству необходимо более высокое напряжение питания, он может подать соответствующий сигнал на микроконтроллер 94, а микроконтроллер 94 может воздействовать на многоканальный преобразователь 92, чтобы увеличить постоянное напряжение питания, подаваемое на соответствующую коммутационную схему 96. С другой стороны, если требуется более низкое напряжение питания, то беспроводное