专利名称：使用模块化适配器插头的电压适配系统和方法
技术领域：
本发明旨在提供一种适配器系统，尤其是一种产生与来自电源的输入电压无关的预定输出电压的适配器系统和方法。
全世界不同国家的电源产生不同幅度的电压。例如，在很多欧洲国家，标准电源输出为200AC伏，频率为50Hz，而在美国，标准电源产生110AC伏，频率为60Hz。
电气设备通常设计成在特定电压范围内运行，这些电压范围与产生特定交流电压的标准电源兼容。为了使同一个电气设备与产生不同电压值的电压源一起使用，必须用适配器来确保电压源产生的电压适于设备所能使用的电压幅度。用适配器使电气设备能够使用世界范围内所使用的特定电压规格。
适配器是将特定电压当作输入并产生预定输出电压的电气装置。例如，一个装置可设计成以110AC伏运行。如果在电源和该装置之间连接将200AC伏转换为110AC伏的适配器，则该装置可以由产生200AC伏的电源驱动。
现有技术的适配器使用具有多个电压抽头的变压器，适当抽头被硬连接，以对输入变压器的特定交流输入电压作出响应产生特定输出电压。这些适配器被作成适合于以输入变压器的特定输入电压运行，产生预定输出电压。这需要使用多个适配器，这些适配器对具有不同电压值的电源有不同的适配器插头外形。
很多适配器使具有多个抽头和多个模块化适配器插头的变压器设计成与产生不同交流电压值的不同电源一起运行。使变压器的结构适于与兼容电源一起运行通常涉及两个步骤用开关选择适当的变压器抽头，以及选择与所用电源兼容的适当的模块化适配器插头。
显然，希望使用一步就能实现既选择适当变压器抽头又使变压器的结构与所用电源物理兼容的变压器。这会降低人为误差和对昂贵电气设备造成潜在损害的可能性。
本发明的一个实施例提出一种适配器，包括接收第一和第二电压作为输入的接收器；转换电路；以及接收器上的第一和第二连接器。第一连接器能以第一方式与转换电路可释放地耦合，使得在第一输入电压加到接收器上时转换电路产生预定输出电压。第二连接器还能以第二方式与转换电路可释放地耦合，使得在第二输入电压加到接收器上时转换电路产生与预定输出电压基本相同的输出电压。
转换电路包括与接收器相连接的变压器，用于选择性地接收第一和第二输入电压以及产生预定输出电压。变压器可以有第一和第二绕组，第一绕组有第一、第二和第三抽头。第一连接器与第一和第二抽头耦合时，第一连接器以第一方式与转换电路耦合，第二连接器与第一和第三抽头耦合时，第二连接器以第二方式与转换耦合。
转换电路包括与变压器耦合的整流电路，用于通过转换电路将输入接收器的交流输入电压转换成直流输出电压。
接收器可以具有包含转换电路的外壳。在本发明的一种形式中，当第一连接器在第一位置可释放地机械连接到外壳时，第一连接器以第一方式与转换电路耦合，当第二连接器同样在第一位置可释放地机械连接到外壳时，第二连接器以第二方式与转换电路耦合。外壳可包括连接部件，该连接部件允许第一和第二连接器在第一位置可释放地且可互换地连接到外壳。第一和第二连接器的结构分别适于与第一和第二输入电压源可释放地电耦合。
转换电路可以包括带操作部件的开关，操作部件可在第一和第二位置之间移动，使得操作部件处于第一位置时，转换电路使第一输入电压输入接收器中，通过转换电路产生具有第一幅度的输出电压，而操作部件处于第二位置时，转换电路使相同的第一输入电压输入到接收器中，通过转换电路产生不同于第一幅度的第二幅度的输出电压。第一连接器可以包括驱动器部件，当第一连接器与转换电路耦合时，驱动器部件使操作部件从第一位置移动到第二位置。第一连接器上的驱动器通过接收器上的通道与操作部件啮合。
变压器可以包括初级绕组和次级绕组，次级绕组具有第一、第二和第三抽头。当操作部件处于第一位置且第一输入电压加到接收器上时，在第一和第二抽头两端产生预定输出电压，当操作部件处于第二位置且第二输入电压加到接收器上时，在第一和第三抽头两端产生预定输出电压。
可以提供带驱动器的第一连接器和第二连接器。第一连接器能在第一位置可释放地机械连接到外壳，使得在第一连接器连接到外壳时，驱动器啮合操作部件并使操作部件从第一位置移动到第二位置。在操作部件处于第一位置的情况下，第二连接器能在同样的第一位置可释放地机械连接到外壳，但不会使操作部件移动到第二位置。
本发明还提出一种由第一和第二两种不同输入电压产生预定输出电压的方法。该方法包括以下步骤提供一种适配器系统，所述适配器系统包括用于接收第一和第二两种不同输入电压的接收器、在外壳内的转换电路以及第一和第二连接器；当第一连接器与外壳机械耦合时，使第一连接器以第一方式可释放地与转换电路耦合，从而在第一输入电压加到接收器上时使转换电路产生预定输出电压；断开第一连接器与转换电路的连接；以及在第二连接器与外壳机械耦合时，使第二连接器以第二方式可释放地与第二连接器耦合，从而在第二输入电压加到接收器上时使转换电路产生预定输出电压。
由第一和第二两种不同输入电压产生预定输出电压的方法还包括以下步骤第一连接器在第一位置与外壳可释放地机械连接；将第一连接器与外壳分开；以及第二连接器在第一位置代替第一连接器与外壳可释放地机械连接。
提供适配器系统的步骤还涉及以下步骤提供包含带操作部件的开关的转换电路，所述操作部件可在第一和第二位置之间移动，使得在操作部件处于第一位置且第一输入电压加到接收器上时，转换电路产生第一幅度的输出电压，在操作部件处于第二位置且第一输入电压加到接收器上，转换电路产生不同于第一幅度的第二幅度的输出电压；以及提供带驱动器的第一连接器。此外，可释放地耦合第一连接器的步骤可以涉及以下步骤当第一连接器与转换电路耦合时，使驱动器与操作开关啮合，以将操作开关从第一位置移动到第二位置。
提供适配器系统的步骤可以涉及以下步骤当开关处于第一位置且第二连接器与转换电路耦合时，第二连接器不啮合驱动器和移动操作开关。
提供适配器系统的步骤可以涉及以下步骤在接收器上设有变压器，用于选择性地接收第一和第二输入电压及产生预定输出电压。
可释放地耦合第一连接器的步骤可以涉及以下步骤在第一连接器以第一方式与转换电路耦合时，使变压器第一绕组的第一和第二抽头与第一连接器可释放地耦合。同样，可释放地耦合第二连接器的步骤可以涉及以下步骤在第二连接器以第二方式与转换电路耦合时，使变压器第一绕组的第一和第三抽头与第二连接器可释放地耦合。
提供适配器系统的步骤可以进一步包括以下步骤提供与变压器耦合的整流电路，用于将输入接收器的交流输入电压通过转换电路转换成直流输出电压。
提供适配器系统的步骤可以涉及以下步骤在第一连接器以第一方式耦合到转换电路时，使第一连接器在第一位置可释放地机械连接到外壳，在第二连接器以第二方式耦合到转换电路时，使第二连接器在第一位置可释放地机械连接到外壳并且第一连接器与外壳分开。
产生预定输出电压的方法可以进一步包括以下步骤在第一连接器与转换电路耦合时，将第一连接器可释放地电耦合到第一输入电压源，在第二连接器与转换电路耦合时，将第二连接器可释放地耦合到第二输入电压源。
提供适配器系统的步骤可以涉及以下步骤在变压器中设有初级和次级绕组，其中第一、第二和第三抽头在初级绕组上。
图1是本发明所述适配器系统的示意图，包括转换电路和两个连接器；图2是本发明所述适配器系统的一种修改形式的示意图；图3是本发明所述适配器系统的另一种修改形式的示意图，整流电路包括在转换电路中。
图1示出了本发明所述适配器系统8的示例性实施例。适配器系统8包括在外壳11内的转换电路10和至少两个可互换的连接器12、14，连接器12、14用于适当配置转换电路10以接收具有不同幅度的交流输入电压和产生预定的交流输出电压。
转换电路10设计为至少具有两种设置在第一种设置下，转换电路10接收第一交流输入电压和产生预定的交流输出电压，在第二种设置下，转换电路10接收不同于第一交流输入电压的第二交流输入电压和产生与预定交流输出电压基本相同的输出电压。
转换电路10包括具有初级绕组18和次级绕组20的变压器16。初级绕组18和次级绕组20的匝数比确定交流输入电压和变压器16产生的交流输出电压的幅度比。初级绕组18具有第一、第二和第三抽头22、24、26。当在第一抽头22和第二抽头24两端输入第一交流输入电压时，初级绕组18的第一抽头22和第二抽头24之间与次级绕组20的匝数比是使得在次级绕组20两端产生预定交流输出电压。类似地，当在初级绕组18的第一抽头22和第三抽头26两端输入第二交流输入电压时，初级绕组18的第一抽头22和第三抽头26之间与次级绕组20的匝数比是使得在次级绕组20两端产生与预定交流输出电压基本相同的输出电压。
包含转换电路10的外壳11具有连接部件27，连接部件27与两个连接器12、14上的连接部件28、30可互换地能释放地机械连接，从而在第一位置可释放地将连接器12、14保持在外壳11上。
第一和第二连接器12、14具有尖头32、34，尖头32、34的结构分别与第一和第二交流输入电压源36、38配合。例如，第一连接器12的尖头32的结构适用于欧洲200伏电源，第二连接器14的尖头34的结构适用于美国110伏电源。
连接器12、14适于与变压器16初级绕组18上的适当抽头22、24、26相配合。第一连接器12具有连接线40、42，在第一方式下，连接线40、42设计成与转换电路10的第一抽头22和第二抽头24电耦合，使得第一交流输入电压作为输入电压被接收到变压器16。然后在次级绕组20两端产生预定交流输出电压。类似地，第二连接器14具有连接线44、46，在第二方式下，连接线44、46设计成与转换电路10的第一抽头22和第三抽头26电耦合，使得第二交流输入电压作为输入电压被接收到变压器16。在次级绕组20两端产生的交流输出电压与预定交流输出电压基本相同。因此，对于至少两个不同的交流输入电压值，可以用适配器系统产生相同的交流输出电压。
可以将适配器系统设计成适应两种以上不同交流输入电压而不脱离本发明的精神。例如，变压器的初级绕组包括六个放在适当位置的抽头，用于接受100伏交流电、120伏交流电、230伏交流电、240伏交流电和250伏交流电作为输入电压并在次级绕组两端产生预定交流输出电压。在该例中，这种设计需要五个可互换的连接器，这五个连接器具有五种不同的尖头(prong)结构和五组不同的连接线，五种不同的尖头结构用于与五个不同的交流输入电压源配合，五组不同的连接线用于与初级绕组上的适当抽头电耦合。
还应当理解，适配器系统变压器典型地设计成所用抽头数等于将适应的不同交流输入电压数加1。但是，在本发明的范围内，抽头数也可以设计成更少或更多。
图2中示出了一个本发明所述适配器系统的一种修改形式，用48表示。用开关49使转换电路50具有选择性接收至少两种交流输入电压其中之一的结构。开关49通过修改次级绕组52上的绕组数从而调节变压器51的匝数比的方式来配置转换电路50。
次级绕组52具有第一、第二和第三抽头54、56、58。开关49具有可在常闭的第一位置和第二位置之间移动的操作部件60。操作部件60处于常闭的第一位置时，操作部件60与第二抽头56耦合。在这种结构下，随着第一交流输入电压加到转换电路50上，在第一抽头54和第二抽头56两端产生预定交流输出电压。操作部件60处于第二位置时，操作部件60与第三抽头58耦合。随着第二交流输入电压加到转换电路50上，在第一抽头54和第三抽头58两端产生预定交流输出电压。
第一和第二连接器62、64配置成使操作部件60分别置于第一和第二位置。第一连接器62在第一位置可释放地机械连接到外壳66时，操作部件60保持在常闭的第一位置。初级绕组68与第一抽头54和第三抽头56两端的次级绕组52的匝数比是使得随着第一交流输入电压加在初级绕组68两端，在这两个抽头54、56两端产生预定交流输出电压。
第二连接器64设计有机械驱动器70。第二连接器64在同样的第一位置可释放地机械连接到外壳66上时，驱动器70穿过外壳74中的通道72啮合操作部件60并使操作部件60从常闭的第一位置移动到第二位置。初级绕组68和次级绕组52之间在第一抽头54和第三抽头58两端的匝数比是使得随着第二交流输入电压加到初级绕组68的两端，在这两个抽头54、58之间产生预定交流输出电压。应当理解，可以将适配器系统设计为次级绕组52具有三个以上抽头。操作部件60适于具有两个以上操作位置和多个连接器，所述多个连接器具有适当的结构，能使适配器系统产生作为两种以上不同交流输入电压的函数的预定交流输出电压。
图3示出了本发明所述适配器系统100的另一种修改形式，与图1和2中相同的部件用相同的附图标记表示。在本发明的这种形式中，图1和图2中的变压器设计16、51适于包括整流电路102，用于在交流输入电压加到初级绕组18、68上时将次级绕组20、52产生的预定交流输出电压转换为相对确定的直流输出电压。
在变压器16、51的初级绕组18、68两端电耦合交流输入电压源104，用于提供交流输入电压。整流电路102通常是耦合在次级绕组20、52两端。整流电路102接收变压器16、51的次级绕组20、52产生的预定交流输出电压。整流电路102将预定交流输出电压转换为直流输出电压。在设计适配器系统时，计算初级绕组18、68和变压器16、51的次级绕组20、52之间的匝数比，以产生生成理想直流输出电压值所需的预定交流输出电压值。
本发明的适配器系统8、48可以用在具有产生不同幅度电压的电源的不同国家。以适配器系统8为例，第一连接器12可以设计成与欧洲200伏交流电压源兼容，第二连接器14可以设计成与美国110伏交流电压源兼容。
为了使适配器系统8与200伏交流电压源一起使用，第一连接器12在第一位置可释放地机械连接到外壳11。在第一方式下，这种机械连接还会导致第一连接器12可释放地与转换电路10耦合，使得在200伏交流电作为交流输入电压加到转换电路10上时，转换电路10产生预定交流输出电压。
为了重新配置适配器系统8以便与110伏交流电压源一起使用，首先通过使第一连接器12在第一位置与外壳11分开来断开第一连接器12与转换电路10的连接。然后，第二连接器14在同样的第一位置可释放地机械连接到外壳11。在第二方式下，这种机械连接会使第二连接器14可释放地与转换电路10耦合，使得110伏交流电作为交流输入电压加到转换电路10上时，转换电路10能产生预定交流输出电压。
以上公开的具体实施例是示例性的，包含在本发明的主要思想中。
权利要求
1．一种适配器系统，包括用于第一和第二两种不同输入电压的接收器；转换电路；接收器上的第一连接器，能以第一方式与转换电路可释放地耦合，从而在第一输入电压加到接收器上时使转换电路产生预定输出电压；以及接收器上的第二连接器，能以第二方式与转换电路可释放地耦合，从而在第二输入电压加到接收器上时使转换电路产生与预定输出电压基本相同的输出电压。
2．根据权利要求1所述的适配器系统，其中，所述转换电路包括与接收器相连接的变压器，用于选择性地接收第一和第二输入电压以及产生预定输出电压。
3．根据权利要求2所述的适配器系统，其中，所述变压器包括具有第一、第二和第三抽头的第一绕组以及第二绕组，在以第一方式耦合第一连接器时，第一连接器与第一和第二抽头耦合，在以第二方式耦合第二连接器时，第二连接器与第一和第三抽头耦合。
4．根据权利要求2所述的适配器系统，其中，所述转换电路包括与变压器耦合的整流电路，用于通过转换电路将输入接收器的交流输入电压转换成直流输出电压。
5．根据权利要求1所述的适配器系统，其中，是接收器包括外壳，所述转换电路包含在外壳中。
6．根据权利要求5所述的适配器系统，其中，在第一连接器以第一方式与转换电路耦合时，第一连接器在第一位置与外壳可释放地机械连接，在第二连接器以第二方式与转换电路耦合时，第二连接器在第一位置与外壳可释放地机械连接。
7．根据权利要求6所述的适配器系统，其中，所述外壳包括在第一位置可释放地可互换地与第一和第二连接器连接的连接部件。
8．根据权利要求1所述的适配器系统，其中，第一连接器的结构适于与第一输入电压源可释放地电耦合，第二连接器的结构适于与第二输入电压源可释放地电耦合。
9．根据权利要求1所述的适配器系统，其中，所述转换电路包括具有操作部件的开关，所述操作部件可在第一和第二位置之间移动，在操作部件处于第一位置时，所述转换电路使第一输入电压输入到接收器中，经过转换电路产生第一幅度的输出电压，在操作部件处于第二位置时，所述转换电路使第一输入电压输入到接收器中，经过转换电路产生不同于第一幅度的第二幅度的输出电压，第一连接器包括驱动器部件，在第一连接器与转换电路耦合时，所述驱动器部件与操作部件啮合，使操作部件从第一位置移动到第二位置。
10．根据权利要求3所述的适配器系统，其中，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，第一、第二和第三抽头在次级绕组上。
11．一种适配器系统，包括用于接收输入电压的接收器；以及转换电路，用于在输入电压加到接收器上时产生输出电压，所述转换电路包括具有可在第一和第二位置之间移动的操作部件的开关，在操作部件处于第一位置时，转换电路使输入接收器的第一输入电压通过转换电路产生具有第一幅度的输出电压，在操作部件处于第二位置时，转换电路使输入接收器的第一输入电压通过转换电路产生具有不同于第一幅度的第二幅度的输出电压，所述接收器包括用于转换电路的外壳，在接收器上存在一个连接位置，在所述连接位置上，连接器能与转换电路耦合从而为转换电路提供输入电压，在接收器上还存在一个通道，从而在连接器与转换电路耦合时允许连接器上的驱动器啮合操作部件并将操作部件从第一位置移动到第二位置。
12．根据权利要求11所述的适配器系统，其中，所述转换电路包括与所述接收器相连接的变压器，用于选择性地接收a)第一输入电压和b)不同于第一输入电压的第二输入电压和产生预定输出电压。
13．根据权利要求12所述的适配器系统，其中，所述变压器包括具有第一、第二和第三抽头的第一绕组及第二绕组，在所述操作部件处于第一位置且第一输入电压加到接收器上时，在第一和第二抽头两端产生预定输出电压，在所述操作部件处于第二位置且第二输入电压加到接收器上时，在第一和第三抽头两端产生预定输出电压。
14．根据权利要求12所述的适配器系统，其中，所述转换电路包括与变压器耦合的整流电路，用于通过转换电路将输入接收器的交流输入电压转换成直流输出电压。
15．根据权利要求11所述的适配器系统，其中，所述接收器包括外壳，所述转换电路包含在所述外壳中。
16．根据权利要求15所述的适配器系统，还包括具有驱动器的第一连接器和第二连接器，其中第一连接器在第一位置能可释放地机械连接到外壳，此时驱动器啮合操作部件并将操作部件从第一位置移动到第二位置，而在操作部件处于第一位置时，第二连接器能在不使操作部件移动到第二位置的情况下在第一位置可释放地机械连接到外壳。
17．根据权利要求16所述的适配器系统，其中，所述外壳包括在第一位置可释放地与第一和第二连接器可互换连接的连接部件。
18．根据权利要求16所述的适配器系统，其中，第一连接器的结构适于与第一输入电压源可释放地电耦合从而为接收器提供第一输入电压，第二连接器的结构适于与不同于第一输入电压源的第二输入电压源可释放地电耦合从而为接收器提供第一输入电压。
19．一种由第一和第二两种不同输入电压产生预定输出电压的方法，所述方法包括以下步骤提供一种适配器系统，所述适配器系统包括用于第一和第二两种不同输入电压的接收器、在外壳内的转换电路以及第一和第二连接器；在第一连接器与外壳机械耦合时，使第一连接器以第一方式可释放地与转换电路耦合，从而在第一输入电压加到接收器上时使转换电路产生预定输出电压；断开第一连接器与转换电路的连接；以及在第二连接器与外壳机械耦合时，使第二连接器以第二方式可释放地与第二连接器耦合，从而在第二输入电压加到接收器上时使转换电路产生预定输出电压。
20．根据权利要求19所述的产生预定输出电压的方法，还包括以下步骤将第一连接器在第一位置与外壳可释放地机械连接，将第一连接器与外壳分开，以及将第二连接器在第一位置代替第一连接器与外壳可释放地机械连接。
21．根据权利要求19所述的产生预定输出电压的方法，其中提供适配器系统的步骤包括以下步骤a)提供包含带操作部件的开关的转换电路，所述操作部件可在第一和第二位置之间移动，使得在操作部件处于第一位置时，所述转换电路使第一输入电压输入接收器中，通过转换电路产生第一幅度的输出电压，在操作部件处于第二位置时，所述转换电路使第一输入电压输入接收器中，通过转换电路产生不同于第一幅度的第二幅度的输出电压，以及b)提供包含驱动器的第一连接器，且可释放地耦合第一连接器的步骤包括以下步骤在第一连接器与转换电路耦合时，使驱动器与操作开关啮合，以将操作开关从第一位置移动到第二位置。
22．根据权利要求21所述的产生预定输出电压的方法，其中，提供适配器系统的步骤包括以下步骤在第二连接器与转换电路耦合时，在开关处于第一位置的情况下，使第二连接器不啮合驱动器和移动操作开关。
23．根据权利要求19所述的产生预定输出电压的方法，其中提供适配器系统的步骤包括以下步骤在接收器上设有变压器，用于选择性地接收第一和第二输入电压及产生预定输出电压。
24．根据权利要求19所述的产生预定输出电压的方法，其中可释放地耦合第一连接器的步骤包括以下步骤在以第一方式耦合第一连接器时，使变压器第一绕组的第一和第二抽头可释放地与第一连接器耦合，其中可释放地耦合第二连接器的步骤包括以下步骤在以第二方式耦合第二连接器时，使变压器第一绕组的第一和第三抽头可释放地与第二连接器耦合。
25．根据权利要求23所述的产生预定输出电压的方法，其中，提供适配器系统的步骤包括以下步骤提供与变压器耦合的整流电路，用于将输入接收器的交流输入电压通过转换电路转换成直流输出电压。
26．根据权利要求19所述的产生预定输出电压的方法，其中，提供适配器系统的步骤包括以下步骤在第一连接器以第一方式耦合到转换电路时，使第一连接器在第一位置可释放地机械连接到外壳，在第二连接器以第二方式耦合到转换电路时，使第二连接器在第一位置可释放地机械连接到外壳并且将第一连接器与外壳分开。
27．根据权利要求19所述的产生预定输出电压的方法，还包括以下步骤在第一连接器与转换电路耦合时，将第一连接器可释放地电耦合到第一输入电压源，在第二连接器与转换电路耦合时，将第二连接器可释放地耦合到第二输入电压源。
28．根据权利要求24所述的产生预定输出电压的方法，其中，提供适配器系统的步骤包括以下步骤在变压器中设有初级和次级绕组，其中第一、第二和第三抽头在初级绕组上。
全文摘要
一种适配器包括:用于接收第一和第二电压作为输入的接收器;转换电路;以及接收器上的第一和第二连接器。第一连接器能以第一方式与转换电路可释放地耦合,使得在第一输入电压加到接收器上时转换电路产生预定输出电压。第二连接器还能以第二方式与转换电路可释放地耦合,使得在第二输入电压加到接收器上时转换电路产生与预定输出电压基本相同的输出电压。
文档编号H01R13/703GK1283318SQ98812519
公开日2001年2月7日 申请日期1998年11月20日 优先权日1997年12月22日
发明者I·N·瓦克菲尔德 申请人:艾利森公司