用于控制给电子设备的电能的装置和方法
【专利说明】用于控制给电子设备的电能的装置和方法
[0001 ]本申请要求2013年7月10日申请的美国临时申请N0.61/844,654的权益，其全部内容通过引用的方式结合于此。
技术领域
[0002]本公开的实施方式一般涉及电子设备内的潮湿环境和/或湿电路的检测。在一些实施方式，当在设备内检测到潮湿时禁止和/或中断给湿电子设备供电以防止电子设备损坏。
【背景技术】
[0003]电子设备很经常地使用具有紧密的结实度尺寸的超精密部件来制造，旨在防止湿气进入设备内部。许多电子设备也被制造以使得所有者或使用者难以在不使得设备无法工作的情况下拆开，即使在尝试进行干燥之前。随着电子设备持续小型化且计算机化软件应用越来越强大，现今对人们来说携带多个电子设备(例如便携式电子设备)是很普遍的。手机现在比电话固网更为普遍，且世界上许多人无意间在日常生活中将这些设备无意与水或其他流体接触。这些电子设备面临潮湿的示例位置包括例如浴室、厨房、游泳池、湖、洗衣机或电子设备(例如小的便携式电子设备)能够掉入水中或面临高湿度情况的其他区域。这些电子设备频繁具有小型化固态晶体管存储器，用于获取和存储以电话联系清单、电子邮件地址、数字化照片、数字化音乐等形式的数字化媒体。在电子设备承受足够量的潮湿之后这些电子设备经常完全(或至少部分)不能工作。
【发明内容】
[0004]发明人发现由于湿气侵入至少部分不能工作的电子设备(例如移动电话或智能手机)的拥有者的通常反应是将设备连接到充电源。这种反应大概是由于拥有者在设备不能工作时自然想到将电子设备连接到充电机。虽然关于这种反应的准确理由只是推断的，但这可能是由于拥有者知道电子设备是电池供电或电供电的，并且可能的原因是任何不能工作的经由电池供电的电子设备是低电量状态。实际上，拥有者可能之前通过只是将设备连接到充电机就“修好” 了不能工作的电子设备。
[0005]不管潜在的理由如何，如果设备由于湿气侵入不能工作，上述的常见反应典型地会损坏电子设备内的电子器件。一旦设备从充电电路被充电，因为电子设备是湿的，且因此非常易于使得电子沿着不期望的路径流动，因此设备容易被永久损坏。如果没有防止电子沿着不期望的路径流动的保护(例如某形式的“跳闸”电路)，则内部电子器件会被“短路”。依据湿气位于电子设备中的位置，短路能够导致对设备的不同部件的损坏，这能够是全面损坏或局部损坏(例如数字化屏幕或电池充电电路本身局部损坏)的形式。除非使用者认识到设备是由于湿气侵入而不能工作，否则在使用者不知道的情况下一般会发生对设备的永久损坏。此外，由于目前市面上可用的充电设备没有结合湿气检测器或检测设备内的潮湿程度的其他装置，留给消费者的是猜测其是否应当尝试给电子设备充电以湿气再次工作。
[0006]即使小量的水(或潮湿)侵入到电子设备也足以能够对设备的工作带来不利影响，且潜在地使得设备不能工作。例如，直径低于Imm的一小滴液态水在电子设备(例如智能电话)内扩散能够使得电子设备内的相对湿度水平上升3%_4%并使得设备不能工作。
[0007]发明人意识到新方法和装置(一个示例是一种智能充电系统)能够降低或防止对遭受湿气侵入的电子设备损坏，且特别在没有给使用者电子设备的内部实际上是湿的的外部指示的情形中。
[0008]本公开的实施方式涉及用于在设备内的潮湿水平足够高以在设备连接到电源时损坏(或潜在损坏)设备的情形中阻止电能连接到电子设备的组件的装置和方法。某些实施方式涉及在尝试的充电事件、在线真空扫气或两者期间的湿度检测。在一些实施方式中，充电器不给连接的设备施加电直到满足某些条件。如果在将充电机连接到电子设备之后检测到湿的或高潮湿条件，则从电子设备撤回电能以保护湿的电子设备不受损坏。
[0009]在某些实施方式中，例如经由微型真空清扫栗从电子设备提取气体(例如空气)。潮湿检测器然后检测提取的空气内的潮湿水平。可选的室包含栗出口和潮湿检测器以便于将提取的空气传递到传感器。提取的空气的潮湿水平(湿度)是对电子设备内的潮湿的指示。在至少一个实施方式中，环境空气被采样且提取的空气的湿气含量(例如相对湿度)与环境空气的湿气含量(例如相对湿度)进行比较。如果提取的空气的湿气含量足够低，则给设备供电。
[0010]本公开的某些特征解决了这些和其他需求并提供其他重要的优点。
[0011]被
【发明内容】
被提供以介绍在详细描述和所含附图中更详细描述的概念的选择。
【发明内容】
不旨在确立要求的主题的任意主要或必要特征。描述的特征的一些或所有可以出现在相应的独立或从属权利要求中，但不应当理解为限制，除非在特定权利要求中明确描述。这里描述的每个实施方式不必旨在解决这里描述的每一个目的，且每个实施方式不必包括所述的每一个特征。本领域技术人员根据详细描述和所含附图将明白本公开的其他形式、实施方式、目的、优点、益处、特征和方面。此外，
【发明内容】
部分以及本申请中其他地方中描述的各种装置和方法能够表达为大量的不同组合和子组合。这里构想到了所有这样的有用、新颖和创造性的组合和子组合，意识到这些组合的每一个的明确表达是不必要的。
【附图说明】
[0012]这里示出的一些附图可以包括尺寸或可以根据缩放图创建的。但是，这些尺寸或附图内的相对比例仅是示例的方式，且不被理解为限制本公开的范围。
[0013]图1是根据本公开的一个实施方式的电能中断器的俯视图；
[0014]图2是图1中示出的电能中断器的部分放大图；
[0015]图3是根据本发明的一个实施方式的与图1示出的电能中断器使用的推进器的等距视图，其一侧板被移除；
[0016]图4是图3示出的推进器的等距视图，移除的侧板归位，逆时针旋转(如从读者视角示出)，气流矢量示出通过和围绕推进器的总体空气流；
[0017]图5是如图4示出的推进器旋转的图1示出的电能中断器的等距视图，且空气流矢量示出通过和围绕电能中断器的总体空气流；
[0018]图6是根据本公开的一个实施方式的连接到电子设备的图1示出的电能中断器的等距视图；
[0019]图7是根据本公开的一个实施方式的与图1示出的电能中断器使用的示意性电路图；
[0020]图8是图4示出的推进器的等距视图，其移除的侧板归位，顺时针旋转(如从读者角度示出)，空气流矢量示出通过和围绕推进器的总体空气流；
[0021]图9是图1使得的电能中断器的等距视图，推进器如图8所示旋转且空气流矢量示出通过和围绕电能中断器的总的空气流；
[0022]图10是根据本发明的另一实施方式的与图1示出的电能中断器使用的示意电路图；
[0023]图11是根据本公开的另一实施方式的电子设备内安装的电能中断器的示意电路图；
[0024]图12是根据本公开的进一步实施方式的在电子设备内安装的电能中断器的示意电路图；
[0025]图13是在不同操作模式中图12示出的电能中断器的示意电路图。
【具体实施方式】
[0026]为了促进理解本发明的概念，现在参考附图中示出的所选的实施方式并使用特定语言来描述这些实施方式。但是可以理解不是因此限制本发明的范围；描述或示出的实施方式的任意变化和进一步修改以及这里示出的本公开的概念的任意进一步应用被认为通常是本领域技术人员可以想到的。至少一个实施方式详细示出，但是本领域技术人员明白为了清楚，一些特征或特征的一些组合没有示出。
[0027]本公开中提到的“发明”是涉及一类发明的实施方式，没有单个实施方式包括必须包括在所有实施方式中的特征，除非另有指明。此外，虽然可以涉及一些实施方式提供的“优点”，但是其他实施方式可以不包括这些相同的优点，或可以包括不同的优点。这里描述的任意优点不理解为限制任意权利要求。
[0028]具体的量(空间尺寸、温度、压力、次数、力、电阻、电流、电压、浓度、波长、频率、热传导系数、无量纲参数等)在这里可以被显式或隐式使用，这样的具体的量被提供仅作为示例且是近似值，除非另有指明。关于物质特定组成的论述如有有的话仅作为示例提供且不限制其他物质组成的应用性，尤其是具有相似属性的其他物质组成，除非另有指明。
[0029]—幅图中示出的与其他附图中示出的具有相似或相同的附图标记的元件与其他附图中的元件的功能相似或相同，除了被示出和/或描述。
[0030]本公开的实施方式包括一般用于给电子设备充电或提供电能的设备和装备。实施方式包括用于在电子设备已经面临水、高湿度条件或能够使得设备不能工作的其他不期望的有害的潮湿溶剂时中断和/或阻止电子设备(例如便携式电子设备，例如蜂窝电话、数字音乐播放器、寻呼机、平板电脑等)到电源的连接。至少一个实施方式提供启动耦合到用于检测设备内的潮湿水平的潮湿检测器的真空清除器。潮湿检测器能够提供信号给控制器，其能够中断给电子设备的电能。来自潮湿检测器的信号能够是可变的且包含指示电子设备的(或内)潮湿的度(或程度)的简档。该信号能够用于致动继电器并给使用者提供充电电路已经“跳闸”(中断)的指示，或可替换地提供充电电路可工作且给电子设备充电或提供电能的指示。因此，本发明保护了否则当电子设备连接到电充电源或电源时会被损坏的电子设备不受电损坏。
[0031]图1示出了根据本公开的一个实施方式的电能中断器8的俯视图(例如，用于在给湿的的电子设备充电或提供电能时中断电能的装置)。电能中断器8包括外壳11、电能连接器12(例如电墙壁插头或标准USB-A连接器)、电缆14和电子控制单元10(其可以是重叠注塑(over molding))。电子控制单元10优选地包括电子器件(例如印刷电路板19)、潮湿检测器(例如湿度传感器17)、电子设备连接器16(例如USB迷你B型连接器)、气动连接器，适用于连接到电子设备的端口(例如耳机插口、电能接收器、多针脚连接器、对接连接器等)并从电子设备提取气体(例如空气)、栗7(其在至少一个实施方式中是微型真空推进器机构)和用于从气动连接器电子设备连接器16向湿度传感器17引导空气的装置，例如可选通道、风式、管、密闭罩(例如清除空气密闭罩18)等。在一些实施方式中，外壳本身足以将空气从气动端口引导到湿度传感器17且不需要通道或清除空气密闭罩。
[0032]在图1的示出的实施方式中，气动连接器和电子设备连接器16是相同的结构且下面的描述假定这样的配置。但是，可替换实施方式包括由不同结构定义的气动连接器和电子设备连接器16且可以连接到电子设备的不同端口。
[0033 ]电缆14可以由有用于传递电能以给电子设备充电或提供电能的任意材料制成。扫气密闭罩19可以由能够将空气引向湿度传感器17的任意材料制成。在一些实施方式中，扫气密闭罩18能够使用各种制造工艺来形成，且能够经受各种工艺，例如重叠注塑，而不会对其功能有不利影响。在至少一个实施方式中，扫气密闭罩18由注入注塑材料(例如塑料)形成。虽然电能中断器8被描绘为使用USB迷你B型连接器用于连接到潜在已经暴露到潮湿的电子设备，但是其他实施方式包括可以是标准或专用配置的其他连接器。
[0034]图2示出了根据本公开的至少一个实施方式的真空扫气器的放大图。该实施方式包括电机20(例如微电极)、栗7和气动连接栗7的连接器(例如管26)和电子设备连接器16。栗7可以以多种方式连接到电机20，一个示例是微电极电枢轴24。当被电机20驱动时，栗7从连接器16抽取气体(例如空气)并通过管26。当连接到电子设备时，例如连接到电子设备的已有端口时，气体(例如空气)从电子设备的该端口被抽取，通过连接器16并通过管26。
[0035]图3和4示出了根据本发明的至少一个实施方式的栗7。在示出的实施方式中，栗7包括推动器(例如微型推动器30)、孔32和排气装置34。排气装置34由围绕栗7四周设置的开放区域来定义，且可以包括在特定方向引导气体的导管。
[0036]推动器30还包括一个或多个叶片36，其在图3中被示出为弯曲的，但是可以采用不同的形状，例如直的或分段的。叶片36频繁被设置在两个表面40之间。在至少一个实施方式中，一个表面包括在叶片36的中心(或附近)的空32，其形成当推动器在合适方向转动时(例如图4所示)的进气口 31。至少一个侧表面40可以与叶片36是个整体，且至少一个侧表面40可以是分开构成的部件，其连接到叶片36。
[0037]当被电机20致动以在方向38中旋转时，气体(例如空气)一般在方向46流入栗7并放射状从栗7出去。出去的气体一般沿着方向矢量44移动。推进器30将气体(例如空气)通过排气装置34推出并将速度的径向分量给予气体。气体通过排气装置34的强行推出在孔32产生低压区，这将气体(例如空气)从电子设备抽过来并将气体从电子设备传递给湿度传感器17。
[0038]在可替换实施方式中，护罩/盖子(未示出)被设置在推进器30的周围以获取和引导空气推出推进器30(见例如图4)或进入推进器30(见例如图9)到通道(例如管)以沿着特定路径和方向引导空气。
[0039]转到图1和图5，可选的扫气密闭罩(例如扫气密闭罩18)可以被包括以将气体从栗7引向湿度传感器17。替换实施方式可以使用不同的装置或机制来将气体从栗7引向湿度传感器17，例如外壳11能够用于将气体从栗7引向湿度传感器17。在其他实施方式中，一个或多个通道、管、叶片和/或相似的气体引导结构的组合能够用于将气体(整体或部分)从电子设备连接器16引向湿度传感器17。
[0040]图5示出了扫气密闭罩的一个实施方式的扩展视图。扫气密闭罩18装入电子设备连接器16、栗7、电机20和湿度传感器17。栗7在电子设备连接器16中产生低压区，这使得空气流入连接器16。当连接器16连接到电子设备时，来自电子设备内侧的气体(例如扫气50)经由连接器16流到湿度传感器17。来自栗7的空气废气，其一般在高于环境空气的压力，通过压力排气端口 52从密闭罩18排出。除了湿度传感器17和栗7之外，扫气密闭罩18还可以装入其他电路，其可以用于控制电能中断器8的各种方面。
[0041]电能中断器8中的电路由电源供电。在图6示出的实施方式中，电能连接器12能够连接到外部电源，例如常规的墙上电插口或USB电源端口，以给电能中断器8供电。在示出的实施方式中，电能连接器12被形成为USB电能连接器，其被配置且适用于连接到AC-DC充电变压器60，具有适用于匹配电源插座(例如车辆或计算机中的电源插口)的电连接器。一些实施方式包括与电能中断器8集成的内部电源，例如具有外壳11的电池(其可以是可充电的或一次使用的)。电池可以用于操作设备的多数功能而不需要依赖外部电源。
[0042]图7示出了可以与这里描述的一个或多个实施方式使用的示例电能中断器和/或方法的示意图。电能连接器12典型地接地，例如通过使用地线70与电子设备连接器16电连接。功率连接器12还可以通过传输信号线73和接收信号线74电连接到连接器16，该传输信号线73和接收信号线74的一者或两者可以经由电缆14直接连线到电子设备连接器16。开关(例如继电器75)选择性地控制到电子设备连接器16的电能。电能总线(例如5伏特电能总线12)通过开关(例如继电器75)连接到电子设备连接器16，开关是常开的且被电路(例如电路76)激励。在示例实施方式中，电路76包括光隔离器电路和晶体管96和98，其是用于实现下面描述的开关的有效结构。在至少一个实施方式中，晶体管96和98是达林顿晶体管。但是，其他实施方式使用其他电路结构来实现期望的开关。
[0043]在示出的示例实施方式(见图7)中，晶体管96通过从控制器78驱动的继电器信号92来控制。控制器78能够得到位于存储器(例如ROM存储器100)的算法(例如永久算法)。
[0044]电机20电连接到电能总线(例如5伏特电能总线72)并经由电路76被开和关，例如使用晶体管98，其通过从控制器78驱动的电