CN100432891C - 用于便携式计算装置的热接触适配器 - Google Patents

Abstract

公开一种热接触适配器，用于与便携式计算装置一起使用，比如膝上型、笔记本和书写板计算机、PDA以及游戏机。该适配器具有一插头和一主体，该插头配合到该装置的电力输入端口中，该主体具有其上形成有外露电极的远侧表面。然后，其上安装有适配器的该装置可与具有电极的充电底座一起使用，这些电极在该装置被放置在该底座中时与适配器电极接触。该底座被连接至一电源，从而经由该适配器将电力供给到该底座中的该装置。

Description

用于便携式计算装置的热接触适配器

技术领域

本发明涉及一种用于向便携式计算装置供电的方法和设备，尤其涉及一种允许便携式计算装置易于与充电底座(cradle)中的电源连接和断开的适配器。

背景技术

许多类型的便携式计算装置，比如膝上型、笔记本或书写板计算机、个人数字助理(PDA)、掌上游戏机等，都使用需要定期连接到电源以补充其能量存储的可充电电池。典型地，这样的装置包括电力输入端口或插孔，该端口或插孔接受一附着到电源上的连接器，该电源比如是连接到交流电源输出端的外部电压转换器的直流输出端或者是汽车的电气系统。一些便携式计算装置被设计为直接接受交流线路的电力，但是通常目前为止这并非首选，因为这需要将电压转换器合并到该装置内，由此会增大其尺寸和重量。最重要的是，由于小尺寸和低重量是增强装置便携性的主要设计目标，所以要避免使用内部交流转换器。在任一情况下，电力输入端口典型地被这样配置，它既能够被用作运转该装置的电源，又能够被用作对装置电池充电的电源。尽管为了方便，本说明书涉及一个装置电池，但是本讨论和本发明可同样适用于具有多个电池的装置。

通常来说，外部电力连接是通过插头和插座相结合来实现的。具体来说，在典型的布置中，以适当的接触将来自电源的插头元件(male element)插入到计算装置中的凹槽中，以能够进行电连接。当直流电从外部电源供给到便携式计算装置时，连接器必须配置为确保正确的电压极性。

一些类型的已知便携式计算装置，比如PDA和书写板计算机，适于搁置在“底座”中，该底座提供到该装置的各种类型的连接。膝上型、笔记本和书写板计算机可适合于容纳在“扩展坞(docking station)”中，该扩展坞提供与该计算机各种类型的连接。作为实例，与PDA一起使用的底座可被连接于个人计算机，以实现数据同步，或者扩展坞可提供多个“端口”，用于将各种类型的装置(比如打印机、网络和电话线、扬声器、指示装置等)连接到膝上型计算机。典型地，如上所述的该底座或扩展坞具有专用或专有的插头连接器，该连接器将工作电力提供到该装置并且提供附加功能。

公知现有技术的底座和扩展坞使用高密度针式接头(pin contacts)，以提供广泛的功能，但是这些高密度连接器具有有限的寿命，特别是被频繁使用时。由此，尽管提供了附加的功能，但是现有技术的底座和扩展坞需要使用者倍加关注将便携式计算装置对准和插入于连接器中以实现连接的操作。扩展坞常常具有锁定机构，该锁定机构需要使用者执行锁定该装置以便对接(docking)的附加步骤，还需要使用者启动松开机构以使该装置脱离。

已经发现，在便携性、易于使用性和计算能力方面至关重要但又无法使用笔记本或膝上型计算机的现场情形(field settings)中，书写板计算机特别具有实用性。书写板计算机特别有用的示范性情形包括：法律实施、递送服务和卫生保健。通常，在这样的情形中，会有大量书写板计算机投入频繁的使用，需要频繁地充电。在这样的情形中，易于使用是特别重要的。除了它们提供的便携性之外，书写板计算机典型地还适用于与扩展坞一起使用，使其具有个人计算机的全部功能。然而，在许多情形中，对于频繁充电的需求比对于全部功能的需要更大，从而通过扩展坞来充电是不必要和不便利的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和设备，其提供用以将外部电力提供到便携式计算装置以对该装置中的电池充电或用于装置工作的简易和可靠的手段。

本发明的另一个目的是提供一种用于与便携式计算装置上存在的现有类型的输入电力端口一起使用的适配器，其使得这些装置与易于使用的充电底座一起使用。

在本领域技术人员阅读该专利说明书之后将会清楚本发明的这些和其他目的，其是通过本发明来实现的，在一个方案中包括用于便携式计算机的热接触适配器，该适配器具有：一插头，用于插入到该便携式计算机中的一电力端口，并且提供与该便携式计算机的电接触；以及一主体，其从该插头延伸，具有相对于该插头的一远侧表面，该远侧表面具有一对通常为扁平的电极，该对通常为扁平电极在该插头插入到该电力端口时与该电力端口中的电力输入电极电连接。该适配器可具有一对准结构，用于在插入到该电力端口中时定位该适配器或限制其移动。该适配器可具有一可松开的锁定结构，用于将该适配器稳固地保持在适当的位置中。在一个实施例中，该适配器插头通常是圆柱形的，该远侧表面通常是平坦的，并且电极基本上具有相同的矩形形状，且与所述远侧表面共面。该适配器可被成形为能放置在用于保持该便携式计算机的一充电底座中的一凹槽内。

在另一方案中，本发明包括一种用于提供使便携式计算装置易于充电的系统，其具有：一充电底座，用于保持该便携式计算装置，该充电底座具有一连接器，用于连接至一外部电源(external source of electrical power)，以及一对电极，当该便携式计算装置被定位于该充电底座中时，该对电极用于向该便携式计算装置供电；以及一可拆卸的适配器，用于连接至在该便携式计算装置上的一电力输入端口，该可拆卸的适配器具有一对通常为扁平的电极，该对通常为扁平的电极与在该充电底座上的该对电极接触，从而经由所述适配器通过所述充电底座向该便携式计算装置供电。在一个实施例中，该适配器的一部分从该计算装置的一表面突出，该突出部分放置在该底座中的相应凹槽之内。一对所述电极可以是被弹簧偏置的。

在另一个方案中，本发明包括一种向便携式计算装置供电的方法，包括：将一热接触适配器插入到该便携式计算装置的一电力输入端口中，该适配器具有一对准机构，以便被正确地定位，该适配器在其外表面上具有一对电极，该对电极与该电力输入端口中的相应电极电连接；将其上安装有该适配器的便携式计算装置放置于一充电底座中，该充电底座具有一连接器，用于从一外部电源接收电力，还具有一对电极，其与该适配器上的所述电极接触；以及将该底座上的该连接器连接至一外部电源，从而将电力输送到所述便携式计算装置的该电力输入端口。

附图说明

在结合附图的同时参考下面的详细描述，本发明的前述方案和附带优点将变得更为明显，在附图中：

图1是按照本发明的放置在充电底座中的书写板计算机的透视图；

图2A和2B分别是本发明的热接触适配器的一个实施例的前透视图和后透视图；

图3是书写板计算机后部的局部视图，其示出了电力输入端口和用于接纳锁定结构的孔；

图4是按照本发明的充电底座的局部顶视图；

图5A和5B分别是本发明的适配器的另一实施例的顶视图和侧视图；

图6是本发明的适配器的另一实施例的透视图；

图7是本发明的适配器的另一实施例的分解图；以及

图8是按照本发明的安装于书写板计算机上的适配器的透视图。

具体实施方式

为了清楚起见，如下具体描述是在本发明的具体实施例的上下文中进行撰写的，并非用于进行限定。例如，如下讨论是针对本发明与书写板计算机一起的使用。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明还可应用于需要频繁充电的各种不同类型的便携式计算装置，包括膝上型和笔记本计算机、PDA以及掌上游戏机。

参照图1，所示的书写板计算机10放置在充电底座20中。如图1所示，在放置于底座20中之后，计算机10通过重力保持在适当的位置。底座20的结构提供了高度稳定的基座，其使得计算机10倾翻或偶然移动的风险最小。计算机10主要放置在底面23上，该底面在底座20的后壁25和前壁27之间延伸。用于计算机10的一些支撑通过后壁25来提供，该后壁优选以所示方式形成角度。可以看出，后壁25、前壁27和底面23的组合产生了插槽，从而非常易于使用者将计算机10插入到底座20中以及将计算机10从底座20中移出，特别是在无需仔细地将计算机与插槽中的复杂连接器对准的情况下。尽管图1示出了插槽在其末端敞开的实施例，但是插槽的末端也可以是封闭的。

底座20经由终止于电源插头40的电线30连接到电源。电源插头40可通常是标准交流插头(如图所示)或任何其他类型的适用于连接至电源的插头。其他类型的电源插头包括那些用于汽车和航空环境中的插头。电线30可永久地附着于底座20，或者可拆卸地连接到底座20。底座20优选包括电压转换器(未示出)，该电压转换器用于将输入电力转换为适于书写板计算机使用的电压。例如，用于将120V交流线路的电力转换为可被计算机10直接使用的12V的直流电。

现在参照图2A、2B和图3，其示出了按照本发明一个实施例的热接触适配器200的前视图和后视图(分别是图2A、2B)和计算机10上接纳热接触适配器200的端壁300的一部分(图3)。计算机10具有定位于端壁300上的输入电力端口310。如前所述，输入电力端口310典型地被设计为从连接至外部电源的电压转换器接收直流电，该直流电被用来对计算机10中容纳的一个或多个内部电池进行充电并用于运转该计算机。如前所述，一些便携式计算装置，比如更大的笔记本计算机，适于被直接连接到交流电源，无需外部电压连接，并且除了在一定程度上需要避免让使用者遭受与高压电源的可能接触之外，外部电压转换器的存在与否对于本发明并不重要。

图3所示的输入电力端口310包括用于接纳插头(比如图2B所示的插头210)的通常为同心圆柱形的凹槽。内圆柱形凹槽的外周壁320包括一个电极，外凹槽的外周壁325包括第二电极。电极320、325连接于插头210上的相应电极。由此，外环电极220接触外电极325，内针电极230接触电极320。绝缘套筒225防止极性错误的电极之间的无意接触。通常用在便携式计算装置中的这种结构确保了极性正确的直流电压连接到计算机10。其他电力输入端口结构也通常与便携式计算装置一起使用，并且可连同本发明一起使用。

典型地，便携式计算装置，比如书写板计算机10，具有这样的电源结构，该电源结构能够可拆卸地连接到电源和计算装置。典型地，这样的电源结构被设计得很小、很轻，并由此非常便于携带。此外，便携式计算装置通常被构造成与扩展坞或底座连接。典型地，现有技术的扩展坞和底座不是很便于携带，因此并不被用来代替便携式电源。这些装置已经更为主要地用于增强有关便携式计算装置的功能的目的。由此，现有技术的扩展坞和底座典型地使用一个或多个复杂连接器，用于连接到便携式计算装置。对于这些复杂连接器的使用需要极为小心，以避免损坏小而易碎的连接销或表面。

按照本发明，热接触适配器200的插头210配合插入到电力输入端口310中。当完全插入时，适配器200具有表面240，该表面位于与插头210相对的适配器的一侧上，并由此其相对于便携式计算装置上的表面300是较远的一侧。位于远侧表面240上的是一对电极250和260。在所示实施例中，电极250和260基本一样，通常为扁平的矩形金属表面，其与远侧表面240基本共面。电极对250、260电连接到定位于插头210上的电极，从而当适配器200在计算机10上的适当位置时，电力可经由电极250和260输送到计算机。

在图2A和2B所示的实施例中，适配器200具有用于在计算机10上稳固保持适配器的锁定机构。该锁定机构包括可旋转的轴270，该轴在其一端上具有手柄280，在另一端上具有销290。轴270充分地延伸到适配器200主体的插头侧的表面之外，并且被设计为，当插头210被插入到输入电力端口310中时，轴270安装于壁300上的锁眼孔(keyhole aperture)330之内。通过利用手柄280旋转轴270，使销290可移动到与锁眼孔330的相应部分不对准的位置，由此提供锁定机构。本领域技术人员将理解，许多简易的锁定结构可容易地适用于与本发明的适配器一起使用，图2A和2B所示的特定结构仅仅是本发明这个方案的一个实施例。此外，尽管示出的锁定结构可用于将适配器200稳固地固定到计算机10上，但是其他类型的结构也可用来将适配器保持在计算装置上。例如，当定位于端口310之内时，插头210自身可提供充分的固定，以将适配器保持在适当的位置上。典型地，插头210被设计为向中心电极310施加压力，以确保良好的电接触，该压力可提供充分的夹紧力，以将适配器保持于适当的位置中。也可使用替代的接头和端口设计，从而锁定结构可被直接合并于其中。

图2B和图3所示的插头和端口组合是旋转对称的。优选地，将对准结构并入到位置适配器200，并防止它旋转。当然，所示的锁定结构也用作为这样的对准结构。然而，如果未使用锁定结构，则仍然优选包括对准结构。替代的对准结构在图5B(下面讨论)和图6中示出。

图6的适配器600与图2A和2B的适配器200在其他方面是相同的，不同之处在于，它没有锁定机构，并替代地具有一对对准接片610(示出了一个)，该对对准接片在与壁300上、下边缘(350，360)相对应的位置处从适配器600延伸。由此，当适配器600放置于适当位置时，接片610防止旋转并将适配器保持在适当的位置上。接片610可以是柔性的，并被设计为用于夹持计算机10，由此有助于将适配器600稳固地保持于适当的位置中。接片610还可具有棘爪(detent)，这些棘爪与计算机10上的相应结构啮合，以进一步增强它们夹持计算机的能力。

现在参照图4，其示出了观察底座20的插槽时的顶视图。凹槽400形成在底壁23中，以容纳适配器200并与适配器200配合。凹槽400具有与适配器的厚度近似相等的深度，从而当计算机10放置在插槽中时，后表面300的外露部分放置在底壁23上，并且适配器电极对250和260放置在凹槽400中相应的一对电极450和460上。一个或多个电极对可以是弹簧加载(spring-loaded)的。在图4中，示出的电极450、460被提升至凹槽400的底面440之上，以表示它们是弹簧加载的。优选地，底座凹槽中的电极而不是适配器200上的电极是弹簧加载的，因为它们可被更好地保护，以免受到无意接触和损坏。弹簧加载这些电极造成了相对电极之间更良好和更可靠的接触。如果需要，适当大小的凹陷或孔470可形成于凹槽400的底壁440中，以容纳锁定结构上的手柄280。请注意，对于适配器200仅有一个恰当途径配合到插槽400内，所以极性错误的电压被输送到适配器的风险是没有的。

凹槽400中的电极450、460被连接到适当电压和极性的电源上。如上所述，结合图1，底座20优选具有容纳于其中的电压转换器，并且可连接至外部电源，比如交流线路的电力。由此，当其上安装有适配器200的计算机10被放置于底座20的插槽中时，电力经由适配器输送到电力端口310。还应注意，一些便携式计算装置直接接受交流线路的电力。本发明还可与这样的装置一起使用，然而整个系统应当配置为防止使用者与高压“热”电极的无意接触。这一点在输送到这些电极的电压较低(例如12V的直流电)时无需考虑。

应当注意，按照本发明，底座20尤其适于用作充电底座。具体来说，底座20被专门设计为能让使用者很容易地执行便携式计算装置的电池充电功能，并且包括用于与本发明的适配器相配合的结构。通过将计算装置简单地放置在底座插槽中，就可对计算机进行充电，而无需插入复杂的连接器或与复杂的连接器相配合。优选地，底座20没有任何其他连接器，这些连接器会使插入和移出计算机的过程复杂化。如上所述，在许多制度环境中(institutional environments)，计算装置(比如书写板计算机)频繁使用，产生反复充电的需求。本发明致力于满足易于操作和用户友好的方式的需求。而且，当使用多个装置时，数个底座可足以对更为大量的装置进行充电。

本发明的适配器的替代实施例在图5A和5B中示出。图5A是适配器500的顶视图，图5B是适配器500的侧视图。在该实施例中，适配器500具有大体圆形的形状，其带有锥形侧壁540。插头510与插头210相同，并与计算机10的壁300上的电力输入端口310相配合。具体来说，插头510具有两个电极(仅示出其中之一，520)，这两个电极与电力输入端口中的相应电极接触。图5A和5B中所示的实施例不包括锁定结构，但是替代地，图5B示出了从适配器500的后壁突出的可选的定位销530。当适配器500被安装于计算机10上，定位销530与壁300(未示出)中的孔配合，防止适配器的旋转。

适配器500的远侧表面具有电极对，其包括外部环形电极550和内部圆形电极560。通过前述讨论可以理解，适配器500与底座20中通常为圆锥形的凹槽(未示出)配合，并且放置在该凹槽中，该凹槽具有与电极550、560接触的相应电极。适配器500的锥形壁有助于在底座中的适配器/计算机组合容易地进行定位和放置(适配器200的侧壁也可以是锥形的，而不是如图2A和2B所示的垂直状)。

图7示出了本发明的适配器700的另一实施例的分解图。适配器700包括外部塑料壳703，该塑料壳具有从适配器主体延伸的、用以与计算机接合的接片701、702。如图所示，接片和适配器主体之间的相交处具有弯曲部分，该弯曲部分与计算机相应边缘的弯曲部分相匹配，从而适配器贴身地配合于计算机上。在图7的分解图中还示出了印刷电路板770，该印刷电路板770含有将插头710的内电极730和外电极720电连接于电极对750和760的线路(trace)(未示出)。如图所示，电极对750、760形成于印刷电路板770的表面上，并且配合于在塑料壳703中形成的孔内。由此，在组装时，电极对750、760与适配器的远侧表面740基本平齐和共面。图8示出了安装在书写板计算机10上的适配器700。

按照实施本发明的方法，将热接触适配器安装于便携式计算装置上，该热接触适配器上具有外部电极，该便携式计算装置放置在充电底座中，从而适配器的外部电极与定位于底座上的相应电极相接触，并且向底座电极供电，从而电力经由所述适配器被输送到便携式计算装置。

上述实施例对本发明进行了说明，其并非用于将本发明的范围限制于所述的特定实施例。因此，尽管已经说明和描述了本发明的几个实施例，但是可以理解，在不脱离其精神或基本特征的情况下能够进行各种变化。因此，在此公开和描述的内容是用于对本发明的范围进行说明，而并非是进行限制的，本发明的范围在所附权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种用于便携式计算机的热接触适配器，包括：

一插头，用于插入到该便携式计算机中的一电力端口，并提供与该便携式计算机的电接触；以及

一主体，从所述插头延伸，所述主体具有相对于所述插头的远侧表面，所述远侧表面包括一对通常为扁平的电极，该对通常为扁平的电极在所述插头被插入到该电力端口时与所述电力端口中的电力输入电极电连接。

2.如权利要求1所述的适配器，其中还包括：一对准结构，用于在所述插头被插入到该电力端口中时定位该适配器。

3.如权利要求1所述的适配器，其中还包括：一可松开的锁定结构，用于在所述插头被插入到该电力端口中时将该适配器稳固保持在适当的位置。

4.如权利要求1所述的适配器，其中：所述插头通常是圆柱形的。

5.如权利要求1所述的适配器，其中：所述远侧表面通常是平坦的，并且所述的一对通常为扁平的电极与所述远侧表面基本共面。

6.如权利要求1所述的适配器，其中：所述的一对通常为扁平的电极的每一个都具有基本相同的形状。

7.如权利要求6所述的适配器，其中：所述的通常为扁平的电极的每一个都基本是矩形的。

8.如权利要求1所述的适配器，其中：所述适配器被成形为能放置在一充电底座中的一凹槽内。

9.如权利要求1所述的适配器，其中：所述适配器具有至少一个从所述远侧表面延伸的锥形壁。

10.如权利要求2所述的适配器，其中：所述对准结构包括至少一个接片，用于接触该便携式计算机的一表面。

11.如权利要求1所述的适配器，其中：该适配器是圆形的。

12.一种热接触适配器，该热接触适配器与一充电底座配合，用于与计算装置一起使用，所述计算装置具有一凹槽状的、通常为圆柱形的直流输入电力端口，所述适配器包括：

一插头，与所述输入电力端口配合，并与所述输入电力端口进行电接触；

一主体，连接至所述插头，所述主体具有相对于所述便携式计算装置的一远侧表面，所述远侧表面具有一对位于其上的通常为扁平的电极，该对通常为扁平的电极用于与定位于所述充电底座上的一对相应的电极配合；以及

一对准结构，用于在将所述适配器插入到该电力端口中时定位所述适配器或限制其移动。

13.如权利要求12所述的适配器，其中还包括：一可松开的锁定结构，用于将该适配器稳固地保持在适当的位置。

14.如权利要求12所述的适配器，其中：所述主体从该便携式计算装置的一表面突出，并且所述适配器具有套入到该充电底座中的一凹槽内的形状。

15.如权利要求12所述的适配器，其中：所述对准结构包括至少一个接片，所述接片从所述主体突出，用于与该便携式计算装置的壁接触。

16.一种用于提供便携式计算装置易于充电的系统，包括：

一充电底座，用于保持该便携式计算装置，所述充电底座具有一用于连接于外部电源的连接器和一对电极，当该便携式计算装置被定位于所述充电底座中时，该对电极向该便携式计算装置供电；

一可拆卸的适配器，用于连接到位于该便携式计算装置上的一电力输入端口，所述可拆卸的适配器具有一对通常为扁平的电极，当该便携式计算装置被定位于所述充电底座中时，该对通常为扁平的电极与所述在所述充电底座上的一对电极接触，从而经由所述适配器由所述充电底座向该便携式计算装置供电。

17.如权利要求16所述的系统，其中：所述可拆卸的适配器的一部分从该便携式计算装置的一表面突出，并套入到所述充电底座中的一凹槽之内。

18.如权利要求17所述的系统，其中：所述凹槽与所述适配器的所述突出部分具有基本相同的形状。

19.如权利要求16所述的系统，其中：所述充电底座上的该对电极与所述可拆卸的适配器上的该对通常为扁平的电极中的至少一对是弹簧偏置的。

20.一种向便携式计算装置供电的方法，包括：

将一热接触适配器插入到所述便携式计算装置的一电力输入端口中，所述适配器包括一对准机构，从而当它在插入到所述电力输入端口中时被正确地定位，所述适配器在其外表面上还包括一对电极，当所述适配器被插入到所述电力输入端口中时，所述的该对电极与所述电力输入端口中的相应电极电连接；

将其上安装有该适配器的该便携式计算装置放置到一充电底座中，所述充电底座包括一用于从外部电源接收电力的连接器，还包括一对电极，当所述便携式计算装置被放置到所述充电底座中时，该对电极与在所述适配器上的所述的一对电极接触；

将所述底座上的所述连接器连接到一外部电源，从而经由所述适配器将电力输送到所述便携式计算装置的所述电力输入端口。

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