CN113922351A - Dc电力附接装置 - Google Patents

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Abstract

DC电力附接件装置在从连接到现有配电电路的AC插座适配DC电力方面提供了一种方便的解决方案。它使多个DC装置可以同时获取同一电力附接装置上的相同电压或不同电压的多个DC电力，该电力附接装置可以连接到DC电源、现有插座，或者直接连接到DC配电电路。还提出了关于组装DC电力附接装置的方法。

Description

DC电力附接装置
相关申请的交叉引用
本申请根据35 USC 119(e)要求于2020年7月9日提交的序列号为63/050,098的申请和于2020年8月13日提交的序列号为63/065,341的申请的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及AC和DC电压供应，并且更具体地涉及来自DC配电电路的DC电力的适配。
背景技术
AC电力广泛用于家庭、办公室、商业和公共场所等。但是，大多数电子装置都包含需要DC电力来工作的集成电路(IC)。使用电源适配器来将电力转换为DC电压以为电子装置供电或给电池充电。
然而，电源适配器笨重，携带不便，并且在产品与产品之间以及公司与公司之间经常不兼容。因此，用户可能会携带多个适配器，针对用户具有的每个电子装置都携带一个适配器。此外，大多数电子产品通常带有自己的电源适配器。当新的电子产品商品化时，通常会丢弃老一代的适配器，从而导致电子垃圾过多，并对环境产生不利影响。将AC电力转换成DC电力的电源适配器也会因为转换效率而产生大量的能量损耗。
需要一种可以在大多数地方提供DC电力的技术，以便人们无需携带任何电源适配器就可以轻松地为其电子设备获取DC电力。下文公开了使DC电力在我们的环境中普遍存在并为我们的日常生活带来便利的设备和方法。
发明内容
家中或建筑物中的大多数配电电路接收用于大多数电子装置或电器的AC电力。众所周知，将电子装置或电器插入连接到配电电路的AC插座中以获取AC电力。如果可以在现有的AC配电电路上将DC电力输送到AC插座，以供装置直接使用，则可以避免大量的能量浪费。一种方法是将到安装在电源板中的断路器的电力连接从AC更改为DC。另一种方法是直接从再生的DC能源(例如太阳能电池板)提供DC电例。这样的DC电力输送将消除用于将AC电力转换成用于电子装置的DC的AC电力适配器的需求。
根据本发明的一个方面，一种DC电力附接装置提供了一种填补在AC插座上使用DC电力的空白的解决方案。DC电力附接装置重新配置输送到AC插座的DC电力，并使存在于DC连接器上的DC电力可适用于各种DC装置。
DC电力附接件与无源AC适配器不同。传统AC适配器的内部结构是一种简单的、从连接到AC插座的输入插脚到相应的输出插槽的直接接线，以供外部装置以一对一连接的方式获取电力。必须将AC装置连接到AC适配器上的两个或三个输出插槽以获取AC电力。但是，DC电力附接装置从附接装置上的接口插脚获取DC电力和接地输入，然后在输出连接器上对它们进行重新配置，以供DC装置插入。
当到安装在电源板中的断路器的电力输入与AC电力或DC电力的连接确定配电电路中的一组电线成为AC配电电路或DC配电电路时，从AC到DC的电力传输的转换是可行的。用于AC配电和DC配电的断路器可具有不同的安全要求。
根据本发明的一个实施例的DC电力附接装置是用于适配DC电力的装置。它提供了一种方便的解决方案来提供DC电力。DC电力附接装置可以插入到AC插座，或者可以安装在诸如墙壁之类的支撑结构上。DC电力附接装置可以直接连接到配电电路的导电线，从而也成为连接到DC配电电路的固定DC插座。
在美国，用于建筑物中的AC电力输送的配电电路包括至少三根电线，即相线、零线和用于120V AC配电的接地线。有时配电电路中会包含3根以上的电线。例如，在美国，240VAC配电电路有4根电线。
在AC配电中，接地线用于电击保护，即一种安全特征件，并且通常不承载电流。一些AC电力分配电路中可能不包括接地线。但是，DC配电电路中的接地线是必不可少的电线，并且是用于DC电力的电流返回路径。除接地线外，还可以利用AC配电电路中的所有火线来将一个或多个DC电力输送到AC插座。也就是说，可以在现有的AC配电电路的电力互连线上将一个或多个DC电力输送到连接至配电电路的插座。由于一个或多个DC电力共享与公共电流返回路径相同的接地线，因此，DC电力分配电路中较大的接地导体将有助于DC电力输送。
DC电力附接装置具有许多独特的功能和优点。它使大量DC装置能够同时获取连接到AC插座的单个电力附接装置上的相同或不同DC电压的多个DC电力。它在单个电源附接装置上支持多种DC连接器，并包括安全特征件。DC电力附接装置也可以直接连接到DC电力分配电路。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有3-插脚输入连接器的DC电力附接装置，该3-插脚输入连接器用于联接至AC插座以进行单DC电力适配。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有3-插脚输入连接器的DC电力附接装置，该3-插脚输入连接器用于联接至AC插座以进行双DC电力适配。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有2-插脚输入连接器的DC电力附接装置，该2-插脚输入连接器用于联接至2-槽AC插座以进行单DC电力适配。
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的具有3-插脚输入连接器的DC电力附接装置，该3-插脚输入连接器用于联接至AC插座以利用MOSFET开关进行双DC电力适配。
图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的适用于单或双DC电力适配的DC电力附接装置，其具有MOSFET开关并且直接电线连接至配电电路。
图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的适用于单DC电力适配的DC电力附接装置，其具有MOSFET开关并且直接电线连接至配电电路。
图7示出了根据本发明的一个示例性实施例的包括用于多个DC电力适配的DC-DC转换器的DC电力附接装置。
图8A示出了根据本发明的一个示例性实施例的DC电力附接组件，其具有3-插脚输入连接器和在PCB基板上竖直安装的输出连接器。
图8B示出了根据本发明的一个示例性实施例的DC电力附接组件，其具有3-插脚输入连接器和在PCB基板上水平安装的输出连接器。
图9示出了根据本发明的一个示例性实施例的使用PCB作为基板的DC电力附接组件，其具有用于双DC电力适配的输入边缘连接器和水平安装的输出连接器。
具体实施方式
DC电力(在本文中可替代地称为DC)分配具有许多优点。它比AC电力(在本文中可替代地称为AC)更安全。相同的电缆/电线可以承载比AC更多的DC电流。DC电力不需要用于手持设备或笔记本电脑的AC-DC适配器来将AC转换为DC。由于DC电流不承担阻抗损耗，因此在DC电力传输中耗散的能量更少。在以AC为主的环境中，例如由太阳能电池板产生的绿色DC电力通常会转换为AC以整合到AC电网中，然后再转换回DC以供家庭或办公室使用，这在能源使用方面是不充分的，因为较多的能量在转换过程中浪费了。
根据本发明的一个实施例，DC电力附接装置适于从配电电路输送DC电力。图1示出了根据本发明的一个实施例的用于单DC电力适配的DC电力附接装置(在本文中可替代地称为DC电力附接件或DC附接件)100。如图所示的DC电力附接件100包括两个电力输入插脚111、113和接地插脚112。这三个插脚111、112、113形成适于插入AC插座105中的3-插脚输入连接器114。AC插座105被示出为连接到用于AC电力分配的配电电路102。AC配电电路102的两根火线被示出为连接到单极单掷(SPST)断路器101的输出，以将DC电力输送到配电电路102。其他类型的断路器或电力选择器可连接至电源板(未示出)。在附接装置100上可有一组或多组DC输出连接器120。每个输出连接器120均从电力插脚111、113中的一个获取DC电力输入，并从接地插脚112获取接地输入，以形成输出连接器来为DC装置供电。
来自电力插脚111、113的两个输入可以在DC电力附接件100中被连接在一起，例如所示的电线115，从而每个输出连接器120都具有到两个电力插脚111、113的输入连接。可替代地，两个电力插脚111、113可以在附接装置100中内部没有连接在一起，即没有内部连接线115，因此每个电力插脚111、113向输出连接器的子组提供DC电力，从而形成DC连接器的两个子组。
DC电力附接件100可以提供多个输出连接，以使更多的DC装置获取单个AC插座上的DC电力。相比于AC电力连接器，DC电力连接器在物理尺寸上通常更紧凑。同样，在DC电力附接件中没有AC-DC转换器，并且散热较少，而这在AC电力适配器中常见。因此，这是一个很出色的装置，可以将更多的DC连接器沿着DC电力附接装置的外表面放置。
此外，可以重新布置DC电力附接装置100的输入插脚的配置，以匹配在不同地区或国家使用的各种AC插座的几何形状和配置，从而消除携带一个或多个笨重的AC连接适配器的不便性。这样，旅行者将只需要携带一根或几根DC电缆，为每种类型的电子装置携带一根DC电缆，来获取DC电力。
在一个实施例中，DC电力附接装置的输出连接器可以是标准的DC连接器，例如USB2.1、微型USB或C型USB连接器。在另一实施例中，可以将一个或多个标准DC连接器和/或定制的DC连接器放置在DC电力附接装置的表面上，以提供获取DC电力的便利性或满足应用需求。图1中的3-插脚输入连接器114仅是DC电力附接装置100中的输入接口的示例。对于二线式DC配电电路或对于四线式配电电路，可以相应地改变输入连接器的配置。此外，DC电力附接装置的输入可以直接连接到配电电路中的电力互连线和接地互连线，从而将电力附接装置直接安装在墙上，以便成为固定的DC电力插座。
图2示出了示例性的DC电力附接装置200，该DC电力附接装置200在其电力接口处具有3-插脚输入连接器215以联接至AC插座205以用于双DC电力适配。美国的120V AC配电电路包括三根电线，即相线、零线和地线。在一个实施例中，可以通过这种现有的AC配电电路上的相线和零线输送两个不同的DC电力(在本文中可替代地称为电压)。两个DC电压可以相同或具有不同的值。通过在DC电力附接装置200中包括两组输出连接器220、225，两种类型的DC装置或具有不同电力连接器的装置将能够从插入到现有AC插座中的单个附接装置200获取所需的DC电压。输送到DC电力附接装置的双DC电力利用了美国现有的120V AC配电电路中的两根电线。
图2中的DC电力附接装置200被示出为包括两个DC电力保护装置230、235，并且被示出为连接到3-插脚输入连接器215的电力输入插脚211、213。在输入连接器215处有单独的接地插脚，其可连接到或者不连接到保护装置230、235，但连接至输出连接器220、225的组，以用作连接至连接器的DC装置的电流返回路径。在图2中，如果假定电力插脚211承载低的DC电压，并且假定电力插脚213承载高的DC电压，则保护装置230联接到低压电力插脚211，并且保护装置235联接到高压电力插脚213。根据连接到输出连接器220、225的电子装置的额定电压和额定电流，保护装置230、235可以具有不同的电特性。
根据应用要求，保护装置可以是机械保护装置或固态集成电路装置或两者的组合。与固态保护对应装置相比，机械保护装置可能在电力附接装置中占据更多的空间。但是，机械保护装置上的电压降通常小于固态装置的电压降，因此在检测连接到DC电力附接装置的DC装置的电力异常时可以消耗较少的电力。
作为示例，机械保护装置可以包括用于过载保护的热双金属带、用于短路保护的电磁线圈以及用于电弧保护的灭弧室。这种机械保护装置不需要接地连接。由于DC电压是恒定的并且不会变化，因此装置从DC电力附接件上的输出连接器的插入和拔出可能产生电弧，尤其是在高DC电压连接器处。因此，有时在将多个DC装置连接到配电电路时，电弧保护装置可能有助于使配电电路中的电干扰最小化。
固态保护装置可以部分地包括一些安全特征件，例如(i)短路保护，用于连接在输出连接器上的DC装置，(ii)过载保护，用于以确保DC电力附接装置上的DC装置获取的总电流不超过特定限制；(iii)减轻在将高电容性DC装置插入输出连接器期间的浪涌电流(inrush current)等。在DC电力附接装置中可能不需要电击保护，因为薄的绝缘层足以防止DC电流流过人体。机械保护装置可能需要手动复位或关闭后再打开，而固态保护装置可从电力异常中自动恢复。
在图2的示例中示出了两种类型的输出连接器220、225，其中一种类型的DC连接器是通过从保护装置230获取低DC电压输出和从3-插脚输入连接器215获取接地输入而形成的，以形成用于低压DC装置的多个低DC电压连接器220，例如用于连接的手持式或移动装置。另一种类型的输出连接器通过从保护装置235获取高DC电压输出和从3-插脚输入连接器215获取接地输入而形成的，以形成适于提供更高DC电压的多个高电压输出连接器225。在图2的示例中，假定AC插座205中的相插槽承载更高的DC电压。
DC电力附接件不同于AC连接适配器。在AC连接适配器上，其在内部包括从输入插脚到输出插槽的一对一直接接线。AC装置必须连接到适配器上相同的两个或三个连接器插槽(类似于AC插座上的连接)，以获取AC电力。AC连接适配器上的两个火线插槽在AC装置插入到其中之后形成AC电力回路。如果断开连接任何火线，则不提供AC电力。
在DC电力附接装置中，来自电力输入插脚的DC电力联接到输出连接器的电力触点，而来自接地插脚的接地输入联接到同一连接器处的接地触点。从3-插脚输入连接器215获取的两个输入形成单个输出连接器。当插入DC装置时，在每个输出连接器处会形成电流回路。根据断路器201的配置和到配电电路的输出连接，如果DC电力附接装置的任何输入断开连接，则其他输入仍然可以为DC装置供电。例如，如果在电源板中安装了双极断路器201，其中对每个极进行单独控制，则可以独立控制连接到高DC电压输出连接器和低DC电压连接器的输入。在两者中的任何一个断开连接的情况下，另一个仍然能够向DC电力附接装置200供电。
可选的LED可以包括在DC电力附接装置中，以指示电力可用性。例如，“电源良好”LED 240可以与低压输出连接器220并联连接，以指示低DC电压的电力可用性。可以使用电阻器来限制通过LED的电流以进行亮度控制。类似地，“电源良好”LED 245可用于指示高DC电压连接器225处的电力可用性。
可选的AC警告LED 250可以包括在DC电力附接装置220中，以警告DC电力附接装置意外插入带有AC电力的AC插座中。与AC警告LED 250串联的大于例如10KΩ的电阻器251可大幅度限制通过它的意外AC电流。还可以在与警告LED 250相同的方向上包括反向偏置的阻塞二极管253，其阴极连接到较高的DC电压侧。在正常的DC条件下，除了微小的泄漏电流外，没有电流流过AC警告LED 250，因此不会影响DC电力附接装置200的功能。
如果由单极断路器101(如图1所示)代替双极断路器201并且单极断路器101连接到配电电路的两根火线以将相同的DC电压输送到两组输出连接器，则DC电力附接装置200可以适于提供单DC电力。
图3示出了适于提供单DC电压的DC电力附接装置300的示例。电源板上的SPST断路器301控制向DC配电电路302的VD1电力输送，DC配电电路302包括DC火线303和接地线304。在一些国家，二线式AC配电电路仍然很常见。在该示例中，包括两个插槽的电力插座联接到配电电路302。DC电力附接装置300在其输入接口处包括2-插脚连接器(即电力插脚313和接地插脚312)，其中电力插脚313联接到保护装置330。保护装置330的输出显示为连接到输出连接器320的电力触点。接地插脚312的接地输入连接到输出连接器320的接地触点。图3中的DC电力附接装置300(其可以被视为图2的DC附接装置200的子组)使用2-插脚输入连接器315提供单DC电力。
DC电力附接装置300与AC拖线板不同，其中AC装置需要插入AC拖线板处的AC插座上的两个或多个插槽中以获取AC电力。它也不同于包括DC USB连接器的拖线板，其中该拖线板连接到AC电力输入并使用内部AC-DC转换器为USB连接器提供DC电力。
图4示出了DC电力附接装置400的内部配置的示例，该DC电力附接装置400联接至AC插座405以提供双DC电压，一个是用于为诸如手持式小工具或移动电话之类的微型装置供电的低DC电压，另一个是用于为笔记本电脑等装置供电的较高的DC电压。两个MOSFET器件430、435控制向相应的输出连接器420、425的电力输出。应当理解，在本申请中，MOSFET器件、MOSFET开关和MOSFET传输门可互换使用。从配电电路402输送到AC插座405的两个DC电压VD1和VD2被示出为受到DPST DC断路器401的控制。两个SPST断路器或具有双开关控制的DPST断路器可以用于替换单开关控制的DPST断路器401，以将相应的DC电力输出到配电电路402。
MOSFET器件可以是N沟道或P沟道MOSFET晶体管。在该示例中使用了P沟道增强模式MOSFET晶体管。MOSFET器件430由保护门控制逻辑431控制，该保护门控制逻辑431检测来自电力输入插脚411的DC电力并监视输出连接器420处的使用异常。类似地，MOSFET器件435由门控制逻辑436控制，该门控制逻辑436检测来自电力输入插脚413的DC电力，并监视输出连接器425处的使用异常。由于来自电力输入插脚411、413的电压可以不同，因此输出连接器420、425的电压或额定功率、MOSFET器件430和MOSFE器件435的电气特性以及门控制逻辑431、436的实施可以是不同的。电子保护装置和门控制逻辑431、436可能需要接地连接才能正常工作。
在图4的示例中的双MOSFET器件的配置以及图2中的双保护装置的配置都适用于单DC电力实施例。对于单DC电力实施例，DC电力附接装置中的输出连接器可以输送相同的DC电压，但具有不同的连接器类型。在单个电力实施例中，来自连接到3-插槽AC插座的两个电力插脚411、413的DC电力输入可以在内部连接在一起或者可以在附接装置中单独连接。前者形成单组输出连接器，而后者形成两组输出连接器并具有优势。例如，如果图4中的MOSFET器件430及其门控制逻辑431，或者图2中的保护装置230在其输出连接器处检测到任何电力异常，MOSFET器件430或保护器件230可以自动关闭以断开到其各个组的连接器的电力，而不会干扰连接到另一组输出连接器的器件。
图5是根据本发明的另一实施例的DC电力附接装置500的示例。DC电力附接装置500类似于图4中所示的DC电力附接装置400，除了DC电力附接装置500在包括在其电力输入接口处的用于联接到配电电路502的一组直接电线连接505。配电电路502可以是新式构造电路，或者其可以是现有的AC配电电路，但在连接框架处没有AC插座，同时使用直接接线向DC电力附接装置500提供DC电力。DC配电电路502中或电力输入接口505处的电线的数量以及MOSFET器件和相关联的保护和门控制的数量可以由应用需求确定。使用直接接线接口的DC电力附接装置500可以直接安装在诸如墙壁或底盘的支撑结构上。如示例中所示，可以包括可选的AC警告LED 550和电源良好LED 540、545，以指示在相应的输出连接器处的任何不当插入和DC电力的可用性。
图6是根据本发明的另一实施例的DC电力附接装置600。DC附接件600包括由保护和门控制逻辑631控制的MOSFET晶体管630。其输入包括二线式接口605，其又包括DC电力线611和接地线612。接地线612直接连接到接地连接604并且DC电力线611连接到由布置在电源板中的断路器601控制的电力互连线603(应当理解，配电电路602中可存在一组电力互连线)。
在图6所示的示例中，为MOSFET晶体管630选择P沟道增强模式器件。MOSFET晶体管630的源极以及保护和门控制逻辑631连接到电力输入线611，其中门控制逻辑631可以包括电压检测器，以当DC电压输入达到设定值时，监视DC电力输入处的电压电平以控制MOSFET晶体管630的导通。DC附接装置600的输出被示为包括两种类型的输出连接器620、625。例如，一种类型可以是USB 2.1连接器，而另一种可以是微型USB连接器。保护和门控制逻辑631还可针对电力过载、短路或其他异常而监视插入在输出连接器620、625上的DC装置的状态。电源良好LED指示DC电力的可用性。保护和门控制逻辑631从输入电力线611获取其电力，以控制MOSFET晶体管630的开关。
图7示出了包括用于调节输出连接器处的输入电压的DC-DC转换器的DC电力附接装置的另一示例性实施例。在图7的示例中，DC附接装置700被示出为包括联接到AC插座705的3-插脚输入接口715，AC插座705又被连接至三线式配电电路702，该三线式配电电路702被示出为由SPST DC断路器701控制。
DC-DC电力转换器734连接到电力输入连接712，以将DC输入VD1转换成一个或多个DC电压，从而满足输出连接器725处的电压要求。转换后的输出电压可以高于或低于DC输入。在该示例中，仅示出了一个DC输出电压，但是应当理解，可以产生来自DC-DC转换器734的更多DC输出。每个这样的输出可以进一步连接到更多的保护装置。还需要接地连接，并且接地连接作为参考电压连接到DC-DC转换器734。
更多的电子装置可能需要更低的DC电压(例如3.3V，1.5V，1.1V或更低)才能运行。各种DC电压可以直接由电源板上提供的DC电力来提供。对于较低的电压，使用布置在附接装置700中的DC-DC转换器可能更可靠。保护装置735连接到DC-DC转换器434的输出，并监视连接到输出连接器725的装置的电力异常。对于保护装置730，它从其他电力输入连接711提供DC电例以传递到其输出，并监视连接到输出连接器720的装置。保护装置730、735可与MOSFET开关和相关联的门控制逻辑互换，以保护连接到输出连接器的装置。根据保护装置的类型，接地连接可以连接到保护装置或可以不连接到保护装置。
在图7的示例中，可以将3-插脚输入接口改变为三根单独的电线，或者可以将配电电路702连接到DPST断路器，DPST断路器的双掷输出连接到配电电路702中的两根火线。应该理解，在附接装置的内部配置、配电电路、电力输入接口连接和DC电力附接装置的输出连接器中可以存在许多其他的变型，所有变型均落入本发明的各实施例中。
例如，DC电力附接件可以是用于直接联接至DC电源(例如联接至太阳能电池板的输出或联接至一组电池组以便向外部DC装置提供一个或多个DC电力)的独立装置。还应当理解，本文描述和示出的示例性实施方式仅示出了一些变型。
图8A是DC电力附接装置800及其组件的实施例的立体图。印刷电路板(PCB)被选择用于该组件，其中诸如LED和电阻861、862，电容器，保护装置860和各种DC连接器850、855之类的部件被焊接或表面安装在PCB的顶面和底面。通常，两层PCB 801足以组装DC电力附接装置800，但是如果需要的话可以使用更多层。在图8A中，两层PCB801被选择用于DC附接组件，其中选择PCB 801的底层820作为连接到接地引脚812的接地平面，并且选择PCB 801的顶层825作为电力平面，该电力平面可以根据到DC电力附接装置800的电力输入的数量而被分为一个或多个电力分区。选择哪一层作为电力或接地平面是一种设计裁量。可以将在电力每个分区和接地上施加覆铜以用于更好的电力和接地连接以及更好的EMI屏蔽。
在该示例中，选择了3-插脚接口810以示例DC电力附接装置800的组装。这三个接口插脚，即DC-A电力引脚811、接地引脚812和DC-B电力引脚813，被插入并焊接在PCB 801上的三个通孔处，以增加在附接装置在插座处插入和拔出时的机械刚度。
在PCB 801的顶层825处有两个电力分区840、845。两个电力插脚，即DC电力引脚-A811和DC电力引脚-B 813，被分别焊接并连接到电力分区840、845以从配电电路接收DC-A和DC-B电力输入。将芯层830压入并夹在PCB 801的顶层825和底层820之间，以在顶层和底层之间提供绝缘，并提供将两层PCB保持在一起的实心支撑件。多个接地通孔821提供从底层820到在顶层825处制造的用于无源部件、保护装置和输出连接器等的接地焊盘的接地连接，以进行连接。
在图8A中，DC-A、DC-B电力连接器850、855竖直安装，而在图8B中，DC-A、DC-B电力连接器870、875水平安装。使用竖直安装的连接器，可以增加DC附接装置800的组件上的连接器的数量，因为竖直安装的DC连接器通常在PCB表面上占据较小的面积。使用水平安装的连接器会使得电力附接装置更薄，这对于具有空间限制的区域来说是期望的。
DC-A连接器850和DC-B连接器855可以是不同的类型以容纳不同的DC装置。如果连接器的高度不同，则根据组件的外壳设计，一种类型的连接器可以水平焊接，另一种类型的连接器可以竖直焊接。如果连接器以竖直取向安装，则它们被焊接在PCB 801的顶表面上，其中在大多数情况下，它们相应的电力和接地触点焊盘870被放在顶表面上。表面安装连接器或通孔连接器都可以用作电力附接装置的组件中的输出连接器。如果将连接器以水平取向安装，则可以将连接器焊接在PCB 801的顶表面和底表面这两者上，尽管将所有输出连接器焊接在同一顶表面上可以简化制造过程。某些支撑设备(例如保护装置860)可以放置在PCB 801的底表面上，以共享接地平面上的区域，但是LED应当被放置在顶表面上在外部易于看到的位置处。
应当理解，图8A和图8B仅出于示例目的，并且DC电力附接组件中可能存在变型。例如，在3-插脚接口810处的DC-A、DC-B电力引脚811、813和接地引脚812可以是圆形引脚或方形引脚。当DC电力附接件提供单DC供电时，DC附接组件上的3-插脚接口810的引脚数量可以变化以匹配2-插脚接口，其中顶部金属分区840、845合并成承载相同的DC电压的单个分区。
图9示出了根据本发明的另一示例性实施例的DC电力附接组件900。在实施例900中，沿着PCB 901的一个边缘焊接三个接口引脚，即DC-A引脚911、接地引脚912和DC-B引脚913，并且在另一边缘处焊接并对准输出连接器，即DC-A连接器950和DC-B连接器955，其中连接器开口从外部可触及。输出连接器可以垂直于PCB 901的表面被表面安装或焊接，其中3-插脚接口引脚911、912、913与PCB表面平行安装。
使用PCB制造DC电力附接组件避免了缠结的连接布线，并为组装在附接装置上的连接器提供了坚固的机械支撑。可以使用一个外壳来封闭DC电力附接组件，其中最多可以有5个外表面用于安装输出连接器，而底表面用于电力插座连接。
如上所述，根据本发明的实施例的适于为一个或多个装置提供DC电压的DC电力附接装置是灵活的、方便的和用户友好的。DC电力附接装置可与连接器技术过渡无缝地工作。例如，如果USB C型连接器或另一新连接器成为淘汰旧式连接器的主流电力连接器，则在电力接装置上包含新型输出连接器以及现有连接器可以支持用于许多用户的整个连接器系列。DC电力附接件上的多个输出连接器使更多的DC装置可以获取DC电力。高压电力强度装置和低压DC装置都可以插入DC电力附接装置中，以从现有电力插座位置同时接收DC电力。DC附接装置可以利用现有的、完善的AC电力基础设施来填补空白，以将DC电力引入家庭、办公室和建筑物。

Claims (25)

1.一种用于适配DC电压的设备，所述设备包括：
适于联接到AC插座的接口，所述AC插座联接到DC配电电路，所述接口包括：
电力输入连接器，其联接到设置在所述DC配电电路中并适于提供DC电压的电力互连线，以及
接地连接器，其联接到布置在所述DC配电电路中的接地互连线；
多个输出连接器，其中，所述多个输出连接器中的至少一个输出连接器包括联接至所述电力输入连接器的电力端子以及联接至所述接地连接器的接地端子，所述至少一个输出连接器提供DC电压；以及
外壳，其包括在其外表面上形成的多个开口，所述多个开口适于将装置接收并连接到所述多个输出连接器。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括保护装置，所述保护装置具有联接到所述电力输入连接器的输入和联接到所述多个输出连接器的输出，所述保护装置适于监视连接到所述多个输出连接器的装置的电力异常。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述保护装置是机械保护装置，所述机械保护装置包括用于过载保护的热双金属带、用于短路保护的电磁线圈以及用于电弧保护的灭弧室中的至少一者。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述保护装置是电子保护装置，所述电子保护装置包括由门控制逻辑控制的MOSFET传输门，所述门控制逻辑适于监视所述电力输入连接器处的DC电力，并且还适于监视连接至所述多个输出连接器的装置，其中，所述门控制逻辑适于：
当电力输入连接器处的电压达到预定电压时，接通所述MOSFET传输门，以将所述DC电压传输到所述多个输出连接器，并且
当检测到连接至所述多个输出连接器的装置的电力异常时，关闭所述MOSFET传输门。
5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器具有联接到所述电力输入连接器的输入和联接到所述多个输出连接器的输出。
6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器具有联接到所述电力输入连接器的输入和联接到保护装置的输出，其中，所述保护装置适于将来自所述DC-DC转换器的经转换的输出输送到所述多个输出连接器，并且还适于监视连接到所述多个输出连接器的装置处的电力异常。
7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器具有联接到所述电力输入连接器的输入和联接到MOSFET传输门的输出，所述MOSFET传输门由门控制逻辑进行控制，以控制来自所述DC-DC转换器的经转换的电压到所述多个输出连接器的传输，并还监视连接到所述多个输出连接器的装置处的电力异常。
8.根据权利要求1所述的设备，进一步包括发光二极管(LED)和与所述LED串联联接的电阻器，所述LED适于指示所述DC电力的可用性。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述接口包括直接连接至所述DC配电电路的多根电线。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个输出连接器中的第一子组由第一类型的连接器限定，所述多个输出连接器中的第二子组由第二类型的连接器限定，所述第一类型的连接器与所述第二类型的连接器不同。
11.一种设备，其被配置为接收接地输入并适配来自DC配电电路的多个DC电压，所述设备包括：
适于联接至所述DC配电电路的接口，其中，所述接口包括：
第一电力连接器，其联接至所述多个DC电压中的第一DC电压；
第二电力连接器，其联接至所述多个DC电压中的第二DC电压；和
接地连接器，其联接至所述DC配电电路的所述接地输入；
多个输出连接器，其中
所述多个输出连接器中的第一子组包括联接至所述第一电力连接器的电力触点和联接至所述接地连接器的接地触点，以提供所述第一DC电压；并且
所述多个输出连接器中的第二子组包括联接至所述第二电力连接器的电力触点和联接至所述接地连接器的接地触点，以提供所述第二DC电压；和
外壳，其包括多个连接器开口，所述多个连接器开口适于接收所述第一DC电压和所述第二DC电压并将所述第一DC电压和所述第二DC电压提供至多个外部装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一电力连接器和所述第二电力连接器提供相同的DC电压。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一电力连接器和所述第二电力连接器提供不同的DC电压。
14.根据权利要求11所述的设备，还包括：
第一保护装置，其具有联接到所述第一电力连接器的输入以及联接到所述多个输出连接器中的所述第一子组的输出，以对连接到所述多个输出连接器中的所述第一子组的装置进行供电并监视其电力异常；和
第二保护装置，其具有联接到所述第二电力连接器的输入以及联接到所述多个输出连接器中的所述第二子组的输出，以对连接到所述多个输出连接器中的所述第二子组的装置进行供电并监视其电力异常。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第一保护装置和所述第二保护装置具有相似的保护特性。
16.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第一保护装置和所述第二保护装置具有不同的保护特性。
17.根据权利要求11所述的设备，其中，
所述第一电力连接器联接到DC-DC转换器，所述DC-DC转换器适于将所述第一DC电压转换成一个或多个经转换的电压，其中，所述一个或多个经转换的电压还适于输送至所述多个输出连接器中的第一子组。
18.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一电力连接器联接至DC-DC转换器，所述DC-DC转换器适于将所述第一DC电压转换为经转换的电压；所述设备还包括：
保护装置，其适于将所述经转换的电压提供到所述多个输出连接器中的所述第一子组，并监视连接到所述多个输出连接器中的所述第一子组的装置的电力异常。
19.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一电力连接器和所述第二电力连接器分别连接到第一MOSFET传输门和第二MOSFET传输门，所述第一MOSFET传输门和所述第二MOSFET传输门分别由第一门控制逻辑和第二门控制逻辑控制，以控制所述第一DC电压和所述第二DC电压到所述多个输出连接器中的第一子组和第二子组的传输，其中，所述第一MOSFET传输门适于监视第一多个输出连接器上的电力异常，并且所述第二MOSFET传输门适于监视第二多个输出连接器上的电力异常。
20.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一电力连接器和所述第二电力连接器联接至AC插座，其中，所述设备还包括与电阻器串联联接的LED，其中，所述LED通过所述第一电力连接器和所述第二电力连接器而反向偏置，以警告与所述AC插座的错误连接。
21.一种形成电力附接装置的方法，所述方法包括：
提供PCB，所述PCB包括：
第一层，其被分成一个或多个区域，用于联接到输送至所述电力附接装置的一个或多个DC电力，
第二层，其形成接地平面，以及
多个通孔，其用于保持适于联接至配电电路的多个接口引脚，其中，所述多个接口引脚中的接地引脚焊接在所述多个通孔中的第一通孔中，以联接至所述第二层并联接至所述配电电路中的接地互连线，并且其中，所述多个接口引脚中的第一电力引脚焊接在所述多个通孔中的第二通孔中，并适于联接到所述第一层上的所述一个或多个区域；
在所述PCB上安装多个输出连接器，以为外部装置提供多个DC电压；以及
提供具有供外部装置插入的开口的外壳。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个接口引脚中的第二电力引脚焊接在所述多个通孔中的第三通孔中，并且适于联接至所述第一层上的所述一个或多个区域。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个输出连接器竖直地安装在所述PCB的顶表面上。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个输出连接器水平地安装在所述PCB的表面上。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述多个输出连接器中的第一子组水平地安装在所述PCB的表面上，并且所述多个输出连接器中的第二子组竖直地安装在所述PCB的所述表面上。
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