用于控制电源转换系统中的热的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于控制电源转换系统中的热的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年3月15日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FORCONTROLLING HEAT IN POWER CONVERS1N SYSTERMS(用于控制电源转换系统中的热的方法及装置)”的美国临时申请序列号第61/794,633号和于2013年8月5日提交的题为“METHODAND APPARATUS FOR CONTROLLING HEAT IN POWER CONVERS1N SYSTERMS(用于控制电源转换系统中的热的方法和装置)”的美国临时申请序列号第61/862,390号的优先权，所述两个美国临时申请中的每个临时申请的全部内容通过弓I用并入本文中。
【背景技术】
[0003]电源适配器被广泛地用于给例如包括消费性电子设备(例如蜂窝电话和膝上型计算机)的电子产品提供电力和充电。标准AC/DC电源适配器将由标准电插座提供的AC线电压转换成由电子设备接收的DC电压。用于膝上型计算机的典型的AC/DC电源适配器具有用于执行AC/DC电源转换的砖形的电源转换模块及所需的电子线路。电源转换模块附接至具有插头的一条电线和具有连接器的另一条电线以给膝上型计算机提供电力和/或给膝上型计算机的电池充电，该插头可以插入标准电插座，该连接器可以插入膝上型计算机。电源适配器可以提供电压调节、电绝缘和线路电涌保护。
[0004]用于消费性电子设备的电源适配器常常是大且笨重的。特别地，例如，用于汲取较大量功率(例如，大于40W)的便携式电子设备(例如膝上型计算机)的电源适配器是相当大且笨重的。某些用于膝上型计算机的电源适配器可以超过膝上型计算机自身重量的20%。由于当用户在任何重要时间段期间预期会远离电源插座时，用户可能需要随身携带这样的适配器，因此对于移动设备(例如膝上型计算机)来说，具有大且笨重的电源适配器会是特别累赘的。
【发明内容】
[0005]—些实施方式涉及电源适配器。该电源适配器包括壳体，该壳体包括外壳和内壳。室将外壳与内壳隔开。夕卜壳具有至少一个开口以使得能够在室与该电源适配器的外部之间形成气流。该电源适配器还包括在内壳内的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。
[0006]—些实施方式涉及电源模块。该电源模块包括壳体，该壳体包括外壳和内壳。室将外壳与内壳隔开。外壳具有至少一个开口以使得能够在室与电源适配器的外部之间形成气流。该电源模块还包括在内壳内的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。
[0007]—些实施方式涉及电源适配器。该电源适配器包括壳体和在壳体中的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。电源适配器还包括在壳体中的至少一个隔室。至少一个隔室包括具有在25°C与85°C之间的转变温度的相变材料。
[0008]—些实施方式涉及电源适配器。该电源适配器包括壳体和在壳体中的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。该电源适配器还包括热移除系统，该热移除系统包括在壳体中的开口和/或吸热材料。该电源适配器具有不大于4立方英寸的体积。该电源适配器被配置成传递至少40瓦特的输出功率。
[0009]—些实施方式涉及电源适配器。该电源适配器包括壳体和在壳体内的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。该电源适配器还包括致动式热移除设备。致动式热移除设备被配置成从壳体移除由AC/DC转换器产生的热量。该电源适配器的体积不大于3立方英寸。该电源适配器被配置成传递至少30瓦特的输出功率。
[0010]—些实施方式涉及电源适配器。该电源适配器包括壳体和在壳体内的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。该电源适配器还包括传感器和指示器设备，该传感器被配置成检测人的接近或触摸，该指示器设备被配置成产生可听输出或可视输出。该电源适配器还包括控制器，该控制器被配置成响应于传感器检测到人的接近或触摸来控制至少一个指示器设备产生可听输出或可视输出。
[0011]一些实施方式涉及电源模块。该电源模块包括壳体和在壳体内的AC/DC转换器。AC/DC转换器被配置成将AC输入信号转换成DC输出信号。该电源模块的体积不大于3立方英寸。该电源模块被配置成传递至少30瓦特的输出功率。
[0012]—些实施方式涉及方法。该方法包括使用AC/DC转换器将AC输入信号转变成DC输出信号。该方法还包括通过驱动空气经过包括AC/DC转换器的电源转换模块的壳来冷却AC/DC转换器。该电源转换模块的体积不大于3立方英寸。该方法还包括由电源转换模块传递至少30瓦特的输出功率。
[0013]前述
【发明内容】
是以说明的方式提出的，而不意图为限制性的。
【附图说明】
[0014]在附图中，在各个图中示出的每个相同的或近似相同的部件由类似的附图标记来表示。为了清楚的目的，没有在每个附图中标注所有的部件。在强调而不是寄予说明本文中描述的技术的各个方面的情况下，附图不必是按比例绘制的。
[0015]图1示出了根据一些实施方式的具有能动(active)热移除系统的电源适配器。
[0016]图2示出了图1的电源适配器的截面图。
[0017]图3示出了图1的电源适配器的截切侧视图。
[0018]图4A示出了图4B的附有多个壳的具有非能动(passive)热移除系统的电源适配器的截面图。
[0019]图4B示出了附有多个壳的具有非能动热移除系统的电源适配器的立体图。
[0020]图5A示出了图5B的附有热绝缘盖的具有非能动热移除系统的电源适配器的截面图。
[0021]图5B示出了附有热绝缘盖的具有非能动热移除系统的电源适配器的侧视图。
[0022]图6A示出了附有高热质量的区域的具有非能动热移除系统的电源适配器的截切侧视图。
[0023]图6B示出了图6A的电源适配器沿线B-B’的截面图。
[0024]图6C示出了图6A的电源适配器沿线C-C’的截面图。
[0025]图7A示出了附有高热导率的区域和高热质量的区域的具有非能动热移除系统的电源适配器的截切侧视图。
[0026]图7B示出了图7A的电源适配器的截面图。
[0027]图8示出了图示电源与控制电路206以及可选的传感器和指示器设备的框图。
[0028]图9示出了具有多个DC输出连接端口的电源适配器。
【具体实施方式】
[0029]—些实施方式涉及具有AC/DC转换器的电源转换模块，例如电源适配器，所述AC/DC转换器被设计成将标准AC电源电压转换成DC电压来给电子设备提供电力。
[0030]如上所述，例如，消耗相当大量的功率(例如，大于40W)的便携式电子设备(如膝上型计算机)的电源适配器常常是大且笨重的。本申请的发明人已经认识到，存在两个关键的限制，其中任何一个限制都会阻碍减小这样的电源适配器的尺寸。
[0031]—个限制是用于电源转换的无源部件(例如，电感器和电容器)的最小尺寸。如果电源转换电子产品使用以通常的电源转换器开关频率进行切换的开关式电源转换器，则针对这样的电源转换器所需要的无源部件可能需要非常大的无源部件以在开关间隔期间提供足够量的能量存储的量。当施加这样的限制时，由于减小电源适配器的尺寸的能力受到无源部件的尺寸的限制，所以无法减小电源适配器的尺寸。
[0032]使用高频开关电源转换器可以使得能够减小无源部件的尺寸，从而使得能够减小电源适配器的尺寸。然而，当使用高频开关电源转换器时，减小电源适配器的尺寸的能力不再受到无源部件的尺寸的限制，而是受到从电源适配器移除热量的性能的限制。无论怎样精心设计以最大化效率，电源转换电路都是低于100%效率的，并且损失的电能转化成热能。电源适配器制造的越小，移除由其电源转换电子产品产生的热量就变得更具挑战性。不能充分地移除热会引起可以减少部件使用期的温度的升高和/或使电源适配器的温度超过消费性电子设备的可接受的标准。例如，可能需要为消费性电子产品应用设计的具有塑料壳体的电源适配器以维持外部表面温度小于85°C以满足IEC标准和UL标准。标准电源适配器没有被设计用于移除在小体积中产生的大量热。
[0033]根据一些实施方式，在本文中描述了使得能够形成能够向一个或更多个电子设备提供大量功率的相对小尺寸的电源适配器的技术。本文中描述的技术使得能够从小尺寸的电源转换器可靠地移除热。描述了热移除系统，包括能动热移除系统、非能动热移除系统以及混合热移除系统。
[0034]在一些实施方式中，电源适配器例如包括致动式热移除设备，如风扇，致动式热移除设备移除由电源适配器产生的热以使得能够将电源适配器的温度保持在可接受的工作范围内。在一些实施方式中，在电源适配器的壳体中提供一个或更多个开口以使得壳体外部较冷的空气能够进入并且加热的空气能够出去。可以在壳体的不止一个侧面上提供一个或多个这样的开口以在电源适配器的一个或更多个侧面上的一个或多个开口被阻塞的情况下提供余度(redundancy)。
[0035]图1示出了根据一些实施方式的电源适配器1的示例的立体图。电源适配器1包括壳体100，壳体100可以由塑料或任何其他适当的材料形成。如在图1中所示的，壳体100可以是具有矩形(例如，方形)截面的、基本上为矩形立方体的形状。在一些实施方式中，壳体的边缘可以是圆角的或者倒角的。然而，本文中描述的技术不限于矩形立方体形状，如壳体100可以具有任何适当的形状，例如圆形。可替换地，在一些实施方式中，壳体基本上可以是平的(例如，沿图1的垂直方向的高度小于半英寸或四分之一英寸)。
[0036]在电源适配器1的一端提供插头102。在图1的实施方式中，插头102附接至端盖110，端盖110可以附连到壳体100。插头102可以被定形状成插入标准电插座。例如，插头102可以被定形状成插入提供大约120VRMS的AC电压的标准美国电插座。然而，本文中描述的技术不限于此，电源适配器1可以被提供有被定形状成插入任何适当的电插座的插头。此外，本文中描述的技术不限于被设置在电源适配器1的端部的插头102，如在一些实施方式中，可以提供附接至电源适配器1的端部的电线，并且该电线可以包括适当的插头。
[0037]电源