本申请是国际申请日为2012年10月11日、国家申请号为201280049938.1、发明名称为“具有单件式绝缘体组件的电源适配器”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。相关专利申请的交叉引用本专利申请根据35USC§119(e)规定要求2011年10月13日提交的美国临时专利申请No.61/547,020的权益，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
背景技术：
电源适配器普遍存在并且用于各种电子设备中。一些电源适配器将输入的AC电压转换成DC电压以用于所连接的电子设备。一些其他电源适配器将AC波形转换成另一种AC波形，其中输出电压和频率可任意设置。大多数电子设备以DC电压操作。电子设备的实例包括但不限于计算机、便携式媒体播放器、平板计算机、移动电话等。这些电子设备中的大多数具有内部电池，所述内部电池可通过将DC电压施加至电池来充电。电池存储电荷，电子设备可进而将所述电荷用于其操作。为家庭和工业供应的大多数电能为AC电压的形式。因此，为了对电子设备的电池进行充电，有必要将AC电压转换成所需的DC电压。当今使用的许多电源适配器被设计成如经由位于墙壁中的插座连接器(通常称为“壁式插座”)接受输入的AC电压，并将其转换成DC电压。此处省略了对AC和DC电压的说明，因为它们在本领域中是熟知的。在电源适配器中，变压器将输入的AC电源转换成DC电源，并且相关联的电路可将DC滤波并调节至期望值。基本的常规AC-DC适配器的单独部件中的每一个在本领域中均是熟知的。通常在适配器的高电压电路(如，AC电压)与低电压电路(如，DC电压)之间提供某种绝缘体材料。绝缘体材料有助于保护低电压电路免受高电压电路故障的影响。常规地，装配电源适配器的过程包括许多手动步骤。例如，将绝缘材料例如胶带手动缠绕在高电压部件的周围以提供所需的绝缘。因为手动过程在质量和可靠性方面易出现较大差异，因此较好的制造电源适配器的过程将大大减轻质量问题并且有助于电源适配器的可制造性。其他潜在问题可能与单独的印刷电路板的使用(即，一个用于AC电路，而另一个用于DC电路)有关，因为必须在最后装配之前使电路板彼此电连接。这可导致制造问题，这是因为各根连接线可能需要手动焊接并且因为在制造过程中必须将小部件在非常小的区域内保持在适当的位置。已通过利用带状电缆进行了处理潜在接线问题的一些尝试。然而，此类电缆体积庞大、呈刚性并且在电源适配器的小界限内很难处理。它们可能例如需要胶带和/或胶粘剂以保持在适当的位置。
技术实现要素：
本发明的实施例整体涉及电源适配器。更具体地讲，本发明的一些实施例涉及单件式绝缘体组件，所述单件式绝缘体组件具有嵌入其中的有助于快速而准确地装配电源适配器的特征和通道。本发明的一些实施例提供电源适配器。电源适配器包括第一连接器和第一电组件，所述第一电组件耦合到第一连接器并且被配置为接收输入的AC电压并将其转换为DC电压。电源适配器进一步包括第二连接器和第二电组件，所述第二电组件耦合到第二连接器并且被配置为接受DC电压并经由第二连接器输出DC电压。此外，电源适配器还包括具有第一侧和第二侧的单件式绝缘体单元。第一电组件耦合到第一侧并且第二电组件耦合到第二侧。绝缘体组件进一步包括嵌入其中的一个或多个通道，以在指定位置处在第一电组件与第二电组件之间提供电通路。电源适配器进一步包括附接到单件式绝缘体单元的电源变压器和附接到单件式绝缘体单元的共模扼流圈。本发明的一些实施例提供绝缘体组件。绝缘体组件包括具有第一侧和第二侧的单件式结构。第一侧和第二侧中的每一个在其上具有用以使单件式结构能够分别接受第一电路和第二电路的特征。存在嵌入在单件式结构中的一个或多个通道。一个或多个通道中的每一个从第一侧延伸至第二侧。单件式结构进一步包括设置在一个或多个通道的每一个中的导电构件，以在第一电路与第二电路之间提供电连接。在一个具体实施例中，单件式结构由具有V-0阻燃等级的材料(如，玻璃填充尼龙)制成。本发明的一些其他实施例提供用于装配或制造电源适配器的方法。该方法包括提供具有第一侧和第二侧的单件式绝缘体单元。第一侧和第二侧中的每一个包括形成于其上的特征。该方法进一步包括将变压器附接在单件式绝缘体单元的第一预定义位置处以及将共模扼流圈附接在单件式绝缘体单元的第二预定义位置处。该方法还包括将包括第一电路的主印刷电路板(PCB)附接到单件式绝缘体单元的第一侧以及将包括第二电路的次PCB附接到单件式绝缘体单元的第二侧。此外，该方法包括在主PCB与次PCB之间提供电连接性。最后，该方法包括：将盖组件附接到单件式绝缘体单元；将单件式绝缘体单元放置在外壳内侧；以及将盖组件附接到外壳以将单件式绝缘体单元密封在外壳内。以下详细描述连同附图一起将提供对本发明的实施例的实质和优点的更好理解。附图说明图1A和图1B示出了根据本发明的实施例的电源适配器。图2为电源适配器的局部分解图，示出了根据本发明的实施例的电源适配器的各种顶层部件。图3A和图3B示出了根据本发明的实施例的适配器的局部剖视图。图4示出了根据本发明的实施例的顶层电组件的分解图。图5为根据本发明的实施例的单件式绝缘体的等轴视图。图6A-6J示出了根据本发明的实施例的用于装配电源适配器的过程。图7A和图7B为根据本发明的实施例的用于制造对应于图6A-6J的电源适配器的过程的流程图。具体实施方式本发明的实施例整体涉及电源适配器。更具体地讲，本发明的一些实施例提供包括单件式绝缘体结构的电源适配器。绝缘体结构包括特征，所述特征被设计为接受主印刷电路板(PCB)、变压器和次PCB。绝缘体结构具有嵌入其中的通道，并且金属构件可插入所述通道中，以在主PCB与次PCB之间形成电通路。本发明公开了与便携式电子设备一起使用的电源适配器。可按照可获得一个或多个优点的更高效且一致的方式制造本文所公开的电源适配器。例如，如下文所述的单件式绝缘体组件的使用得到了主电路与次电路之间一致、可靠且适当的间距，使得电源适配器始终满足或超过所需的安全容错。此外，例如，如下文所述，使用导电引脚/构件而非导线将主级(primarystage)和次级(secondarystage)电耦合在一起也会使得制造要求减少并得到更一致制造的且可靠的最终产品。本发明的其他实施例提供用于制造电源适配器的方法。该方法包括提供单件式绝缘体结构，所述单件式绝缘体结构具有从绝缘体结构的一侧延伸至另一侧的嵌入式电通路。将共模扼流圈、变压器、包括高电压(如，AC)电路的主PCB、以及包括低电压(如，DC)电路的次PCB附接到绝缘体结构以便形成电源适配器的电组件。将共模扼流圈的输入连接至盖组件上的输入插脚。然后将整个组件插入到外壳中并将盖组件超声焊接到外壳以完成适配器。图1A和图1B示出了根据本发明的实施例的电源适配器100的等轴视图。电源适配器100包括外壳102和盖组件104。外壳102可由任何合适的材料制成，例如，塑料、橡胶、陶瓷、硅等。虽然外壳102示出为具有矩形形状，但这并非必需的。外壳102可具有特定应用所需的任何其他形状。盖组件104可包括两个或更多个连接器106。连接器106被设计为与提供AC电源的相应插座连接器(如壁式插座)配合。在与盖组件相对的一端处，适配器100可包括另一个连接器108。例如，连接器108可为USB连接器；然而，也可使用任何其他连接器。连接器108可用于将适配器100与外部设备耦合以对外部设备进行供电或充电。例如，可将具有互补性USB连接器的电缆连接至连接器108。电缆的另一端可具有基于所述应用的任何其他合适连接器。此类连接器的实例包括但不限于μUSB连接器、AppleInc.的设备所使用的30-引脚连接器、AppleInc.的设备所使用的连接器等。在一个实施例中，适配器100的高度为约28mm(不包括插脚106)或高度为约34-35mm(包括插脚106)。适配器的宽度可介于25mm和27mm之间并且适配器的深度可介于25mm和28mm之间。电源适配器100可经由连接器/插脚106接收AC电源(如，110-220VAC)并经由连接器108输出DC电源(如，5-20V)。所连接的外部设备可如上所述将DC电压用于其操作或对其电池进行充电。图2示出了根据本发明的实施例的适配器100的分解图。如图2所示，适配器100包括外壳102和盖组件104。设置在外壳102内的是电组件202。电组件202包括用于接收AC电压、将AC电压转换为期望的DC电压并经由另一个连接器(未示出)输出DC电压的电路。外壳102可包括允许电组件202在外壳102内精确定位的导轨(未示出)或导销。在一些实施例中，电组件202可能需要以特定取向插入以便安装在外壳102内侧。图3A和图3B示出了根据本发明的实施例的适配器100的局部剖视图。如图3A所示，电组件202可使用通道302定位，所述通道可形成于盖组件104和与盖组件104相对的外壳102的内表面中。与盖组件104相对的外壳102的一侧中的开口304可容纳连接器108。图4为根据本发明的实施例的电组件202的分解图，示出了其构成部件。电组件202包括单件式绝缘体404，所述单件式绝缘体包括有利于附接电组件202的其他部件的预定义特征。绝缘体404将在下文中更详细描述。电组件202还可包括主PCB402，其具有形成于其上的电路。主PCB402可包括暴露于输入AC电压的多个电子部件(例如电容器、电阻器、晶体管等)，所述输入AC电压高于输出DC电压。主PCB402可使用常规技术中的任一种来制造。电组件进一步包括在其上具有电路的次PCB406。次PCB上的电路可包括用于在输出前使DC电压平滑的滤波器电路。次PCB406还包括连接器108，其可用于将DC电压输出至外部设备。图5示出了根据本发明的实施例的单件式绝缘体404的等轴视图。绝缘体404可通过如下方式制备：使用模具并利用玻璃填充尼龙来填充模具以生成单个同质单元。可以看出，绝缘体404具有形成于其上的若干特征。这些特征中的每一个均用于特定目的。凹陷部502被设计为容纳主PCB(如，图4的主PCB402)的各部分。开口504被设计为容纳用于将AC电压转换成DC电压的变压器。凹陷特征506被设计为容纳次PCB(如，图4的PCB406)及其相关连接器(如，图4的连接器108)。若干通道508形成于绝缘体壁中。通道508从容纳主PCB的绝缘体404的第一表面延伸至容纳次PCB的第二表面。设置在通道508中的导电构件/引脚510在主PCB与次PCB之间提供电连接性。引脚510可插入到通道508内使得它们略微延伸超过通道的每一端。在一些实施例中，导电引脚510可使用不锈钢作为芯材料(这可提供所需的强度和刚度)进行制造。芯可涂覆有一层铜，以提供具有极佳导电特性的引脚510。然后该铜层可涂覆有一层镍，使得引脚在焊接到其他部件或PCB时应形成极佳的焊接接缝。引脚和通道的使用简化了制造过程，同时改善了总体可靠性(这是由于互连部物理地固定在适当的位置而非用胶带贴在适当的位置和/或胶粘在适当的位置)。此外，引脚和通道的使用还降低了接线的总体空间要求，这在有限空间(例如外壳102内)中是尤其重要的。绝缘体404可同时在两个PCB的其他部分之间提供绝缘和隔离。为了保护适配器的低电压部分不受高电压部分的影响，在这两个电压部分之间具有绝缘材料是有益的。如果电源适配器的尺寸足够大，则空气可用作有效绝缘体。然而，在紧凑型电源适配器(例如本文所述的电源适配器)中，适配器的各个部件紧密包装，从而导致低电压部件和高电压部件之间只有很少空间。在这种情况下，空气不是有效的绝缘介质并且可能需要其他绝缘机构。在一些实施例中，绝缘体404可由按照UL标准具有V-0安全等级的材料制成。例如，在一个实施例中，绝缘体404可由玻璃填充尼龙制成。也可使用其他合适的材料，例如硅树脂基材料。由于适配器的制造过程包括若干轮波峰焊接，因此为绝缘体404所选择的任何材料需要经受波峰焊接温度，所述温度在200℃至300℃之间的范围内。在一些实施例中，绝缘体404可具有下列尺寸：约20mm至22mm的范围内的长度、约19mm至21mm的范围内的宽度、以及约18mm至21mm的范围内的高度。如上所述，绝缘胶带可用于覆盖高电压部件；然而，此类手动技术在大规模制造环境中难以精确重复。另外，允许制造过程中如此重要的步骤手动进行可使适配器面临增加的故障率，并且更重要地是存在显著的安全隐患。绝缘失效可导致电弧放电或使适配器和/或连接至适配器的外部设备永久性损坏。通过提供如上所述的单件式绝缘体，制造过程得以大大简化并且更具重复性，这是因为手动步骤的数量显著减少或完全消除。图6A-6J示出了根据本发明的实施例的电源适配器的装配过程中的步骤。图7A和图7B示出了图6A-6J中所示装配过程的相应流程图700。下文将结合图6A-6J和图7A-7B描述该装配过程。整个装配过程可自动进行，或者装配过程的一些部分可手动进行而其他部分可自动进行。可使用不同机器执行所述过程的每个步骤，或者可通过单个机器执行所述过程中的若干步骤。本领域的技术人员将认识到所述过程如何执行的许多变型形式。如图6A所示，初始地可提供单件式绝缘体结构600(步骤702)。如上所述，单件式绝缘体结构600可使用引入到定制模具中的玻璃填充尼龙制成。单件式绝缘体结构600包括如上所述的形成于其上的许多特征。接下来，将导电构件602插入到在用于该目的的单件式绝缘体结构600中形成的各个通道中(步骤704)。导电构件可由任何合适的导电材料例如铜包钢、黄铜、铝、导电金属合金等制成。如上所述，导电构件/引脚在适配器的高电压电路与低电压电路之间提供电通路。接下来，将电源变压器604插入单件式绝缘体结构600的凹陷部中，所述凹陷部被设计为接受电源变压器，如图6B和步骤706中所示。在一些实施例中，将粘合剂(例如环氧基胶粘剂)施加在电源变压器604周围，并对电源变压器施加压缩力一段预定时间以进一步确保变压器604与单件式绝缘体结构600的附接是稳固的。然后，如图6C所示，将共模扼流圈606附接到单件式绝缘体结构600(步骤708)。来自共模扼流圈606的电线经由指定通道607布线。预成形通道的使用有助于将共模扼流圈电线保持在正确位置(如，它们保持紧密靠近绝缘体结构600，这使得完整子组件在外壳102内的安装显著更高效)，并且还提高了总体制造效率，因为通道将电线保持在便于端接至制造过程下游的其他部件的适当位置。然后，如图6D所示，在指定侧处将主PCB608附接到单件式绝缘体结构600(步骤710)。如上所述，主PCB608具有与输入AC电压相互作用的高电压电路。在一些实施例中，可使用粘合剂以进一步使主PCB608与单件式绝缘体600的附接更稳固。图6E示出了包括附接在一起的单件式绝缘体、共模扼流圈和主PCB的组件610。图中所示组件610为翻转的，以显示出可接受次PCB的单件式绝缘体的区域。在该过程中，可进行视觉检测以确保每个部件最终处于适当的位置，并且预期要延伸穿过PCB608中的孔的所有电线/引脚最终也处于适当的位置(这均由检测过程表明，该过程中绝缘体结构600的使用大大增加了无差错完成制造过程的可能性)。一旦绝缘体结构600和主PCB608已成功配合在一起，则可使用波峰焊接工艺将引脚、电容器和其他部件焊接到主PCB608，此时子组件基本上是完整的。接下来，如图6F所示，将次PCB612附接到组件610(步骤712)。次PCB包括低电压电路和连接器108，这在上文中有所描述。低电压电路可包括如滤波器电路以在将DC输出电压提供至所连接的外部设备之前使其平滑。图6G示出了完整的电组件614。组件614类似于图2中所示的组件202。可利用另一个波峰焊接工艺将连接器108(和所需的任何附加分立部件(未示出))固定和电耦合到次PCB612，以及将适当的引脚固定和电耦合到次PCB612。接下来，将组件614的变压器的主级的输入连接至盖组件104的输入端子616(步骤714)，这提供当完整的电源适配器插入壁式插座中时使壁式电源耦合到变压器的主级的能力，如图6H所示。然后，如图6I所示，将整个组件614插入到适配器外壳102中(步骤716)。一旦组件插入到外壳102中，则使用超声焊接将盖组件104焊接到外壳102(步骤718)。在装配过程结束时，电源适配器100是完整的，如图6J所示。应当理解，图6A-6J和图7A-7B中所示的具体步骤提供了根据本发明的实施例来制造电源适配器的特定方法。根据可供选择的实施例也可执行其他顺序的步骤。例如，本发明的可供选择的实施例可按不同顺序执行上述步骤。此外，图6A-6J和图7A-7B中所示的各个步骤可包括多个子步骤，这些子步骤可按适合各个步骤的各种顺序执行。另外，取决于特定应用，可增加或去除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型形式、修改形式和替代形式。另外，虽然公开的多个具体实施例具有特定特征，但本领域的技术人员将认识到这样的情况：一个实施例的特征可与另一个实施例的特征结合。另外，本领域的技术人员将认识到或能够仅仅使用常规实验确定本文所述的本发明的具体实施例的多个等同形式。此类等同形式旨在被以下权利要求书所涵盖。