CN104737381A - 扁平连接器的极性控制 - Google Patents

Abstract

一种极性控制电路，当扁平连接器连接至端口时，该极性控制电路接收来自扁平连接器的触头的信号，其中所述端口可沿扁平连接器的多个方向中的任意方向与扁平连接器相接合。极性控制电路对输入信号应用极性处理以目标极性产生输出信号。

Description

扁平连接器的极性控制

背景技术

用于电子设备的电源连接器可以包括同轴连接器。同轴连接器可以连接至电子设备的电源端口以向电子设备提供电力。同轴连接器具有通常由圆柱形的导电屏蔽体包围的内导体。内导体可以提供电源电压，而导电屏蔽体可以提供接地基准。当将同轴连接器连接至电子设备的相对应的端口时，由于内导体和导电屏蔽体的同心设置，用户不需要关心同轴连接器的方向。

最近，由于电子设备(例如，计算机、平板电脑、智能电话等)变得越来越薄，越来越多地使用扁平连接器将电子设备连接至电源。扁平连接器具有相对扁平的外形(例如，矩形外形、椭圆形外形等)以允许扁平连接器适于在一些电子设备的相对薄的外形内。

附图说明

参照下面的附图描述一些实施例：

图1是根据一些实施方式的包括接收设备和电源适配器的示例设置的示意图；

图2是根据一些实施方式的扁平连接器的示意图；

图3是根据一些实施方式的用于容纳扁平连接器的接收设备上的端口的示意图；

图4A-4B是根据一些实施方式的用于不管扁平连接器的方向而产生具有目标极性的电源信号的电路的示意图；

图5是根据一些实施方式可以用在极性控制电路中的全波桥式整流器的示意图；

图6和图7是根据各实施方式的用于不管扁平连接器连接至接收设备端口的方向而产生具有正确极性的电源信号和数据信号的电路的示意图；以及

图8是根据一些实施方式由极性控制电路执行的过程的流程图。

具体实施方式

扁平连接器可以被用来将电源连接至接收设备，该接收设备可以是消耗电力的任何设备。接收设备的示例包括计算机、平板设备、智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、电动工具、电话等。扁平连接器可以包括被配置成电连接至接收设备上的端口的各触头的电源触头和基准触头(例如，接地触头)。扁平连接器的电源触头被配置成携载电源电压。接地触头被配置成连接至接地基准。在下文的讨论中，参照具有电源触头和接地触头的扁平连接器，在其它示例中，代替连接至接地基准的接地触头，在扁平连接器中可以使用连接至基准电压的基准触头。

接收设备的“端口”可以指能够与扁平连接器相接合使得可以在扁平连接器和该端口之间提供机械连接和电连接的连接结构。

在扁平连接器中，电源触头和接地触头并排放置，使得电源触头和接地触头仅沿着一个方向彼此横向隔开。在扁平连接器中的电源触头和接地触头的这种设置与同轴连接器形成对比，在同轴连接器中，一个触头由另一个触头(例如，圆柱屏蔽体)沿许多方向包围。通过并排放置电源触头和接地触头，扁平连接器(非同轴连接器)可以实现相对扁平的外形，其中扁平连接器的高度远小于扁平连接器的宽度。类似地，可与扁平连接器相接合的端口是非同轴端口。

与使用扁平连接器相关的问题是电源触头和接地触头相对于彼此具有特定的极性。因此，如果扁平连接器在接收设备中沿第一方向接合，那么扁平连接器的电源触头和接地触头以第一极性连接至端口的各触头。但是，当与接收设备的端口相接合时，如果扁平连接器被翻转至不同的方向(例如与第一方向上下颠倒)，那么扁平连接器的电源触头和接地触头以相反的第二极性连接至端口的各触头。如果没有提供合适的机构，以错误的极性连接电源触头和接地触头来向接收设备的端口提供直流电会引起接收设备故障。

图1例示了包括电子设备102和电源适配器104的示例系统100。在图1的示例中，电子设备102是笔记本电脑。在其它示例中，电子设备102可以是具有消耗由电源适配器104提供的电力的部件112的其它类型的接收设备。

电子设备102具有端口108以容纳电源适配器104的各扁平连接器106。在电子设备102中，磁体109可以邻近端口108以将扁平连接器106磁吸引至端口108以能够更方便的接合。

电源适配器104还包括主单元111，该主单元111包括电源转换器以在交流电和直流电之间转换。电源适配器104具有连接至主单元111的插头112。插头112被配置成插入例如墙插座的电源插座中。在其它示例中，电源适配器104可以被连接至包括直流电源的其它类型的电源。

在又一个可替代示例中，扁平连接器106可以是与电源适配器104不同的设备的一部分。

扁平连接器106可以沿扁平连接器106的多个不同方向中的一个方向连接至端口108。如上所述，扁平连接器106的不同方向可以使扁平连接器106的电源触头和接地触头的极性不同。为了解决这样的问题，电子设备102包括连接至端口108的极性控制电路110。

当扁平连接器106与端口108相接合时，极性控制电路110可以接收与扁平连接器106的电源触头和接地触头对应的信号。当在端口108中接合时，不管扁平连接器106的方向，极性控制电路110将极性处理应用于与电源触头和接地触头对应的信号，使得极性控制电路(在电子设备102中用于向电子设备102的部件112供电)可以产生具有目标极性(正确的极性)的输出电源信号。换句话说，当扁平连接器106连接至端口108时，不管扁平连接器106具有第一方向或相反方向，极性控制电路110产生具有相同目标极性的输出电源信号。

来自极性控制电路110的输出电源信号的目标极性或正确的极性指的是消耗由电源适配器104提供的电力的部件112所期望的电源信号的极性。使用根据一些实施方式的极性控制电路108，用户在将扁平连接器106连接至端口108时不需要关心扁平连接器106的具体方向。

图2描绘了扁平连接器106的电源触头202和接地触头204。虽然下文参照接地触头204进行讨论，但是应注意的是，触头204可以更通常地被称为连接至基准电压的基准触头204。共同地，电源触头202和接地触头204可以被称为“与电源有关的触头”。在图2的示例中，扁平连接器106具有通常描绘为矩形形状的相对扁平的外形。在其它示例中，扁平连接器106的扁平外形可以具有弯曲的边缘，从而提供椭圆外形或具有弯曲边缘的其它扁平外形。在又一个示例中，扁平连接器106可以具有其它形状的外形。不管扁平连接器106是处于第一方向(如图2所示)还是处于从第一方向翻转的第二方向，扁平连接器106可以与端口108相接合。

在一些示例中，扁平连接器106可以仅包括单个电源触头和单个接地触头，而在扁平连接器106中没有重复的电源触头和接地触头。避免重复的电源触头和接地触头可以减小扁平连接器106的总体尺寸。在其它示例中，扁平连接器106可以包括另外的电源触头和/或接地触头。另外，在进一步示例中，扁平连接器106还可以包括用于传送除了由电源触头和接地触头传送的电源信号以外的数据信号的数据触头。

图3描绘了电子设备102的端口108的触头302和304。端口108也通常具有与扁平连接器106的扁平外形对应的扁平外形。端口108的外形允许扁平连接器106沿扁平连接器106的两个相反方向中的任意方向连接至端口108。端口108的触头302和304并排放置，使得连接器302和304仅沿一个方向横向隔开。如图2和图3所示，当扁平连接器106连接至端口108时，如果扁平连接器106具有在图2中所示的方向，那么端口108的触头304将连接至电源触头202，而端口108的触头302将连接至接地触头204。扁平连接器106和端口108之间的这种接合引起触头302和304的第一极性，即触头302处于接地基准且触头304处于电源电压的极性。

当扁平连接器106连接至端口108时，如果扁平连接器106要从图2所示的方向上下翻转，那么端口触头304将连接至接地触头204，而端口触头302将连接至扁平连接器106的电源触头202。这种接合将引起触头302和304的相反的第二极性，其中端口触头302处于电源电压，而端口触头304处于接地基准。

图4A和图4B例示了扁平连接器106相对于端口108的两个不同方向。在图4A中，扁平连接器106具有第一方向，使得扁平连接器电源触头202连接至端口触头302，并且扁平连接器接地触头204连接至端口触头304。如在图4A中进一步描绘，电源适配器104的主单元111的输出提供具有正极(+)端子和负极(-)端子的电源，所述正极端子和所述负极端子分别连接至电源触头202和接地触头204。

一旦扁平连接器106接合至图4A中的端口108，极性控制电路110在电源电压接收(连接至端口触头302的)第一输入信号402，且在接地基准接收(连接至端口触头304的)第二输入信号404。极性控制电路110将极性处理应用于接收的输入信号402和404，并且生成具有目标极性的输出电源信号406和408。在该目标极性中，输出电源信号406处于电源电压，并且输出电源信号408处于接地基准。

在图4B的示例中，扁平连接器106被翻转至相反的方向，使得扁平连接器接地触头204连接至端口触头302，并且扁平连接器电源触头202连接至端口触头304。在该设置中，输入信号402处于接地基准，而输入信号404处于电源电压。在图4B中的输入信号402和404具有与在图4A中的输入信号402和404的极性相反的极性。但是，即使具有在图4B中极性翻转的输入信号402和404，极性控制电路110可以应用极性处理以产生具有与在图4A中的示例相同目标极性的输出电源信号406和408。

图5例示了可以是极性控制电路110的一部分的示例电路。在一些实施方式中，极性控制电路110可以包括全波整流器502以对来自端口触头302和304的输入信号402和404应用全波整流。全波整流器502生成输出电源信号406和408。不管输入信号402和404的极性，来自全波整流器502的输出电源信号406处于电源电压，并且来自整流器502的输出电源信号408处于接地基准。换句话说，不管输入信号402和404处于第一极性还是处于相反的第二极性，输出电源信号406和408的极性都相同。

在一些示例中，使用包括如图所示以桥型设置连接的二极管504、506、508和510的二极管电桥可以实现全波整流器。在其它示例中，可以采用其它类型的全波整流器502。

上述讨论提供了扁平连接器106仅具有一个电源触头和一个接地触头的示例。在其它示例中，扁平连接器106可以包括另外的电源触头和接地触头。另外，在进一步示例中，扁平连接器106还可以包括用于携载数据信号的数据触头。

在图6中描绘了具有数据触头602和604以及电源触头202和接地触头204的扁平连接器106A。在图6中，电子设备102的端口108A被配置成连接至扁平连接器106A。端口108A包括端口触头302和304(以连接至电源触头202和接地触头204)以及端口数据触头608和610，所述端口数据触头608和610将连接至扁平连接器106A的各数据触头602和604。

在图6的示例中，假定数据触头602连接至第一数据信号(D+)，并且数据触头604连接至第二数据信号(D-)。数据信号D+和D-可以组成信号对。当接合端口108A时，改变扁平连接器106A的方向可以引起在端口触头608和610处的数据信号对(D+，D-)的极性改变。

为了解决上述问题，提供了从端口数据触头608和610接收输入数据信号的开关电路606。开关电路606能够检测扁平连接器106A相对于端口108A的方向，并且基于检测的方向，开关电路606能够调整在开关电路606中开关616和618的位置以产生具有目标数据极性的输出数据信号612和614(Dout+，Dout-)。因此，开关电路606能够应用极性处理以产生输出数据信号612和614，所述输出数据信号612和614当扁平连接器106A连接至端口108A时，不管扁平连接器106A的方向，都具有相同的目标数据极性。

在一些示例中，检测扁平连接器106A相对于端口108A的方向基于输入电源信号402的电压。开关电路606具有连接至输入电源信号402的控制输入607。如果输入电源信号402处于电源电压，那么表示扁平连接器106A的第一方向。另一方面，如果输入电源信号402处于接地基准，那么表示扁平连接器106A的相反方向。

开关电路606的控制输入607的状态控制开关电路606中开关616和618的位置。开关616选择地将输出数据信号612连接至插针620(该插针620连接至端口数据触头608)或插针622(该插针622连接至端口数据触头610)。

类似地，开关618选择地将输出数据信号614连接至插针624(该插针624连接至端口数据触头610)或插针626(该插针626连接至端口数据触头608)。

如果输入电源信号402位于电源电压，那么启动开关616以连接至插针620，同时启动开关618以连接至插针624。另一方面，如果输入电源信号402位于接地基准，那么启动开关616以连接至插针622，同时启动开关618以连接至插针626。

在可替代实施方式中，输入电源信号404可以连接至开关电路606的控制输入607以控制开关616和618的位置。

图6的设置还可以包括极性控制电路110(类似于在图4A中描述的极性控制电路)以对输入电源信号402和404应用极性处理来产生具有目标极性的输出电源信号406和408。

图7例示了图6的设置的变型的不同示例设置。图7的设置还包括开关电路606以及极性控制电路110。

在图7的示例中，数据信号D+和D-通过相对应的电容702和704电容性地耦合至扁平连接器106A的数据触头602和604。另外，D+触头602通过偏压电阻706耦合至电源(主单元111)的正极端子，而D-触头604通过偏压电阻708耦合至电源的负极端子。在图7的示例中，开关电路606的控制输入607连接至端口108A的端口数据插针608。在开关电路606中选择地启动开关616和618由端口数据插针608的电压电平控制，当扁平连接器106A与端口108A相接合时，所述端口数据插针608被拉至扁平连接器数据插针602的电压。

在不同实施方式中，开关电路606的控制输入607可以连接至端口数据触头610。在图6或图7的任意设置中，应用于输入数据信号以产生具有正确极性的输出数据信号的极性处理是基于扁平连接器106A的与电源相关的触头(202或204)的检测状态。

应注意，扁平连接器数据插针602通过偏压电阻706被偏置为电源的正极端子的电源电压。类似地，扁平连接器数据插针604通过偏压电阻708被偏置为由电源的负极端子提供的接地基准。数据信号D+和D-的变型电容性地耦合至扁平连接器数据触头602和604。

应注意，在图6或图7中描绘的开关电路606提供了开关电路的功能表示。在一些实施方式中，开关电路606可以是与电子设备的芯片组分开的设备的一部分。在其它实施方式中，开关电路606可以实现在使用接收的数据的集成电路芯片内。可替代地，由芯片组提供的数据转换可以根据例如PCI-E(快速外设部件互连)的一些总线标准或其它标准基于总线极性转换。利用上述实施方式中的任一种，作为示例，数据极性转换基于输入电源信号402的状态(图6)或端口数据插针608的状态(图7)。

图8例示根据一些实施方式的处理的流程图。当扁平连接器连接至接收设备的端口时，不管扁平连接器的方向，该处理可以由接收设备(例如，图1中的电子设备102)的电路(例如，极性控制电路110)执行以产生具有目标极性的输出电源信号。当端口与扁平连接器相接合时，极性控制电路(在802)接收来自端口触头的输入信号。当扁平连接器接合至端口时，不管扁平连接器的方向，极性控制电路(在804)对输入信号应用极性处理以产生具有目标极性的输出电源信号。

在上述说明中，陈述了许多细节以便理解本文公开的主题。但是，没有这些细节中一些或全部也可以实现实施方式。其它实施方式可以包括上面讨论的细节的修改和变型。随附权利要求书覆盖这样的修改和变型。

Claims (15)

1.一种接收设备，包括：

端口，具有与扁平连接器相接合的外形，所述扁平连接器包括电源触头和基准触头，其中所述端口可沿所述扁平连接器的多个方向中的任意方向与所述扁平连接器相接合；和

极性控制电路，连接至所述端口，当所述扁平连接器连接至所述端口时，不管所述扁平连接器的方向，所述极性控制电路对与所述电源触头和所述基准触头对应的信号应用极性处理以目标极性产生输出电源信号。

2.根据权利要求1所述的接收设备，其中所述端口具有第一触头和第二触头以与所述扁平连接器的所述电源触头和所述基准触头中相应的触头相接合。

3.根据权利要求2所述的接收设备，其中所述极性控制电路包括全波整流器以接收来自所述端口的所述第一触头和所述第二触头的信号，并且以所述目标极性产生所述输出电源信号。

4.根据权利要求2所述的接收设备，其中所述第一触头与所述第二触头仅沿一个方向横向隔开。

5.根据权利要求1所述的接收设备，其中所述端口是非同轴端口。

6.根据权利要求1所述的接收设备，所述接收设备还包括磁体以将所述扁平连接器磁吸引至所述端口来将所述扁平连接器接合至所述端口。

7.根据权利要求1所述的接收设备，其中所述端口具有多个触头，所述多个触头：

电连接至所述扁平连接器的所述电源触头和所述基准触头；并且

电连接至所述扁平连接器的数据触头。

8.根据权利要求7所述的接收设备，所述接收设备还包括开关电路以当所述扁平连接器连接至所述端口时，不管所述扁平连接器的方向，对与所述数据触头对应的信号应用极性处理以在目标数据极性产生输出数据信号。

9.根据权利要求8所述的接收设备，其中所述开关电路具有开关以响应于检测所述扁平连接器的第一方向，在第一设置中将所述输出数据信号选择地连接至与所述数据触头对应的所述信号，并且在不同的第二设置中响应于检测所述扁平连接器的不同的第二方向将所述输出数据信号连接至与所述数据触头对应的信号。

10.根据权利要求9所述的接收设备，其中所述开关可由与所述扁平连接器的所述电源触头和基准触头中的触头对应的信号控制。

11.一种系统，包括：

包括扁平连接器的电源适配器，所述扁平连接器包括电源触头和基准触头；

接收设备，包括可沿所述扁平连接器的多个方向中的任意方向与所述扁平连接器相接合的端口；和

极性控制电路，包括整流器以接收连接至所述扁平连接器的所述电源触头和所述基准触头的输入信号，所述整流器对所述输入信号应用整流以目标极性产生输出电源信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述极性控制电路是所述接收设备的一部分。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述极性控制电路当所述扁平连接器与所述接收设备的端口相接合时，不管所述扁平连接器的方向，以所述目标极性产生所述输出电源信号。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述扁平连接器还包括数据触头，并且所述系统还包括开关电路以基于来自所述数据触头的信号产生输出数据信号，当所述扁平连接器与所述端口相接合时，不管所述扁平连接器的方向，所述输出数据信号处于目标极性。

15.一种方法，包括：

当端口与扁平连接器相接合时，由开关电路接收来自所述端口的端口触头的输入信号，其中所述端口可沿所述扁平连接器的多个方向中的任意方向与所述扁平连接器相接合；以及

当所述扁平连接器与所述端口相接合时，不管所述扁平连接器的方向，由所述开关电路对所述输入信号应用极性处理以在目标极性产生输出数据信号，其中所述极性处理是基于检测所述扁平连接器的与电源相关的触头的状态。