DE102013108486B4

DE102013108486B4 - Spannungsanpassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013108486B4
Application number: DE102013108486.9A
Authority: DE
Inventors: Hak Wah Lau
Original assignee: Minwa Energy Auto Switch Tech Co Ltd
Current assignee: Minwa Energy Auto Switch Tech Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: CN103576823A; CN103576823B; HK1168988A2; US9235224B2; US20140042996A1; DE102013108486A1

Abstract

Spannungsanpassungsvorrichtung (100), umfassend: einen Netzadapter (4) zum Versorgen eines elektronischen Geräts mit Strom; ein Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul (5) zum Ermitteln der von dem Netzadapter (4) dem elektronischen Gerät zugeführten Stromstärke und Spannung und zum Berechnen der erwünschten, für das elektronische Gerät geeigneten Spannung gemäß der ermittelten, von dem Netzadapter (4) zugeführten Stromstärke und Spannung und einer voreingestellten Spannung; ein Steuermodul (3) zum Erzeugen eines Steuersignals entsprechend der von dem Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul (5) berechneten Spannung; und ein Spannungsanpassungsmodul (6) zum Einstellen der von dem Netzadapter (4) zugeführten Spannung gemäß dem Steuersignal, um die von dem Netzadapter zugeführten Spannung für das elektronische Gerät anzupassen, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (8) zum Ermitteln verschiedener Umgebungsparameter der Spannungsanpassungsvorrichtung (100), wobei der mindestens eine Sensor (8) elektrisch mit dem Steuermodul (3) verbunden ist, und wobei in dem Steuermodul (3) mehrere voreingestellte Regulierungsregeln zur Regulierung der von dem Netzadapter (4) dem elektronischen Gerät zugeführen Spannung in Abhängigkeit der von dem mindestens einen Sensor (8) ermittelten Umgebungsparameter abgespeichert sind.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Spannungsanpassungsvorrichtungen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine Spannungsanpassungsvorrichtung dient zum Einstellen der Spannung, die von einem Netzteil geliefert wird.
Externe Stromquellen werden häufig zur Versorgung elektronischer Geräte mit Strom benötigt, wie beispielsweise Tablet-Computer, Mobiltelefone, Notebooks und Ähnliches. In der Regel sind alle Arten von digitalen Produkten mit einem Spezialadapter für die Versorgung mit einer vorgegebenen Spannung ausgestattet. Doch sind die von den verschiedenen Adaptern gelieferten Spannungen im Allgemeinen unterschiedlich, so dass sich die Lebensdauer eines elektronischen Geräts, das über längere Zeit mit einem nicht originalen Adapter geladen wird, verkürzen kann, oder, was noch schwerer wiegt, das elektronische Gerät verbrennen kann. Auf dem Markt sind einige Adapter zur Spannungsregelung erhältlich, doch gibt es bei der Verwendung des Adapters zur Stromversorgung einige offensichtliche Nachteile, wie beispielsweise eine unsichere und komplizierte Handhabung. Somit besteht hier im Stand der Technik Verbesserungsbedarf.
Eine Spannungsanpassungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus US 7,816,810 B2 bekannt. Diese ist insbesondere in der Lage, die von einem elektronischen Gerät benötigten Eingangsgrößen hinsichtlich Strom und Spannung automatisch zu erkennen und einzustellen, so dass unterschiedliche elektronische Geräte mit unterschiedlichen Eingangsgrößen von der gleichen Spannungsanpassungsvorrichtung versorgt werden können.
Die Erfindung bezweckt die Bereitstellung technischer verbesserter Alternativen hierzu.
Diese Aufgabe wird durch eine Spannungsanpassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
In der vorliegenden Erfindung ermittelt die Spannungsanpassungsvorrichtung die von dem Netzadapter zugeführte Stromstärke und Spannung und berechnet die erwünschte für das elektronische Gerät geeignete Spannung gemäß der ermittelten, von dem Netzadapter zugeführten Stromstärke und Spannung und einer voreingestellten Spannung und stellt des Weiteren die von dem Netzadapter zugeführte Spannung entsprechend der berechneten erwünschten Spannung ein, um die von dem Netzadapter zugeführte Spannung an das elektronische Gerät sowie verschiedene Umgebungsparameter anzupassen.
Die folgende ausführliche Beschreibung liefert in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ein besseres Verständnis der Beschaffenheit und der Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Viele Aspekte der Ausführungsbeispiele sind unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen besser verständlich. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; vielmehr wurde der Schwerpunkt auf eine klare Veranschaulichung der Prinzipien der Ausführungsbeispiele gelegt. Darüber hinaus sind gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Zeichnungen zeigen Folgendes:
1 ist ein Blockdiagramm einer Spannungsanpassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 ist ein Blockdiagramm einer Spannungsanpassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
3 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Spannungsanpassungsvorrichtung aus 1.
4 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Spannungsanpassungsvorrichtung aus 3.
5 ist eine schematische Ansicht der Spannungsanpassungsvorrichtung aus 1.
Die Offenbarung ist lediglich beispielhaft illustriert und soll in keinster Weise durch die Figuren in den begleitenden Zeichnungen eingeschränkt werden, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Hinweis auf „ein“ Ausführungsbeispiel in der Offenbarung nicht notwendigerweise dasselbe Ausführungsbeispiel betrifft, sondern als „mindestens ein“ zu verstehen ist.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Spannungsanpassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 beinhaltet einen Netzadapter 4, um ein elektronisches Gerät (nicht dargestellt) wie beispielsweise ein Notebook mit Strom zu versorgen. Die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 kann den Netzstrom des Netzadapters 4 regeln, so dass die zugeführte Spannung auf das elektronische Gerät angepasst wird. Die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 beinhaltet des Weiteren ein Steuermodul 3, ein Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul 5 und ein Spannungsanpassungsmodul 6 zum Einstellen der Netzspannung des Netzadapters 4.
Der Netzadapter 4 weist eine + Ausgangsklemme und eine – Ausgangsklemme auf. Der Netzadapter 4 ist elektrisch mit dem elektronischen Gerät verbunden und versorgt das elektronische Gerät über die + Ausgangsklemme und die – Ausgangsklemme mit Strom. Wenn der Netzadapter 4 elektrisch mit dem elektronischen Gerät verbunden ist, ermittelt das Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul 5 die von dem Netzadapter 4 zugeführte Stromstärke und Spannung und berechnet die erwünschte, für das elektronische Gerät geeignete Spannung gemäß der ermittelten, von dem Netzadapter 4 zugeführten Stromstärke und Spannung und einer voreingestellten Spannung. Das Steuermodul 3 erzeugt ein Steuersignal gemäß der erwünschten Spannung, die von dem Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul 5 berechnet wurde. Das Spannungsanpassungsmodul 6 stellt die von dem Netzadapter 4 zugeführte Spannung gemäß dem Steuersignal ein, um die von dem Netzadapter 4 zugeführte Spannung für das elektronische Gerät anzupassen.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 des Weiteren einen USB-Adapter 1 und ein USB-Spannungsermittlungs- und -regelungsmodul 2. Der USB-Adapter verfügt über einen USB-Port, der zum Verbinden des USB-Adapters mit dem elektronischen Gerät dient, so dass der USB-Adapter 1 das elektronische Gerät mit Strom versorgen kann. Das USB-Spannungsermittlungs- und -regelungsmodul 2 ermittelt die Spannung zwischen einem Anodenanschluss D+ und einem Kathodenanschluss D- des USB-Ports. Der USB-Port verfügt im Allgemeinen über eine USB-Stromversorgung VCC, den Anodenanschluss D+ und den Kathodenanschluss D- des Busses des USB-Ports und einen geerdeten Anschluss GND. Das Steuermodul 3 bestimmt, ob die von dem USB-Ermittlungs- und -regelungsmodul 2 ermittelte Spannung mit der voreingestellten Spannung des elektronischen Geräts übereinstimmt. Wenn die von dem USB-Ermittlungs- und -regelungsmodul 2 ermittelte Spannung nicht mit der voreingestellten Spannung des elektronischen Geräts übereinstimmt, steuert das Steuermodul 3 das USB-Ermittlungs- und -regelungsmodul 2 dahingehend, die von dem USB-Adapter 1 zugeführte Spannung zu regeln, das heißt, die Spannung zwischen dem Anodenanschluss D+ und dem Kathodenanschluss D- des USB-Ports zu regeln.
Die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 beinhaltet des Weiteren ein manuell bedienbares Modul 7. Das manuell bedienbare Modul 7 dient zur Einstellung des Spannungsanpassungsmoduls 6 in Reaktion auf die Bedienung eines Benutzers, so dass Benutzer das Spannungsanpassungsmodul 6 entsprechend der eigenen Erfahrung manuell und mühelos steuern können.
Die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 beinhaltet des Weiteren mehrere Sensoren 8. Bei den Sensoren 8 kann es sich unter anderem um Geräuschsensoren, Lichtsensoren, Feuchtigkeitssensoren oder Temperatursensoren handeln. Auch können zwei oder mehr der zuvor erwähnten Sensoren in Kombination verwendet werden. Die Sensoren 8 sind elektrisch mit dem Steuermodul 3 verbunden und dienen zur Ermittlung verschiedener Umgebungsparameter der Spannungsanpassungsvorrichtung 100. Es wird vorausgesetzt, dass das Steuermodul 3 mehrere voreingestellte erste Regulierungsregeln speichert, die jeweils zur Regelung der von dem Netzadapter 4 oder dem USB-Adapter 1 zugeführten Spannung dienen. Die verschiedenen voreingestellten ersten Regulierungsregeln entsprechen verschiedenen Umgebungsparametern. Wenn beispielsweise die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 bestimmt, dass es gemäß den Umgebungsparametern Nacht ist, bestimmt die Spannungsanpassungsvorrichtung 100, dass ein Stromsparmodus erforderlich ist und regelt die von dem Netzadapter 4 oder dem USB-Adapter 1 zugeführte Spannung entsprechend, um Strom zu sparen.
Die Spannungsanpassungsvorrichtung 100 kann mit elektronischen Geräten kommunizieren, die über einen Identifizierungscode (ID) verfügen. Das Steuermodul 3 zeichnet mehrere voreingestellte zweite Regulierungsregeln auf, die jeweils einem elektronischen Gerätetyp entsprechen. Wie in 4 zu sehen, beinhaltet das USB-Spannungsermittlungs- und -regelungsmodul 2 eine Identifizierungseinheit 201 und eine USB-Spannungsregelungseinheit 202. Die Identifizierungseinheit 201 dient zur Identifizierung des ID-Codes des mit der Spannungsanpassungsvorrichtung 100 verbundenen elektronischen Geräts und sendet die identifizierte ID an das Steuermodul 3. Beim Empfang des ID-Codes bestimmt das Steuermodul 3 eine zweite Regel, die der empfangenen ID entspricht, und sendet die abgerufene, voreingestellte zweite Regel als Feedback an die USB-Spannungsregelungseinheit 202. Die USB-Spannungsregelungseinheit 202 regelt die von dem USB-Adapter 1 zugeführte Spannung in Reaktion auf das Feedback von dem Steuermodul 3. Außerdem können die vorerwähnten zweiten Regulierungsregeln dazu verwendet werden, die von dem Netzadapter 4 zugeführte Spannung zu regeln, so dass die von dem Netzadapter 4 zugeführte Spannung auf das elektronische Gerät angepasst werden kann.
Auch wenn die Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der vorangehenden Beschreibung in Verbindung mit Details zu den Strukturen und Funktionen der vorliegenden Ausführungsbeispiele dargelegt wurden, ist die Offenbarung lediglich illustrativer Natur; Änderungen an Einzelheiten, besonders hinsichtlich Form, Größe und Anordnung von Teilen können im vollen Umfang der Bedeutung der Begriffe vorgenommen werden, mithilfe derer die angefügten Ansprüche ausgedrückt wurden.

Claims

Spannungsanpassungsvorrichtung (100), umfassend: einen Netzadapter (4) zum Versorgen eines elektronischen Geräts mit Strom; ein Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul (5) zum Ermitteln der von dem Netzadapter (4) dem elektronischen Gerät zugeführten Stromstärke und Spannung und zum Berechnen der erwünschten, für das elektronische Gerät geeigneten Spannung gemäß der ermittelten, von dem Netzadapter (4) zugeführten Stromstärke und Spannung und einer voreingestellten Spannung; ein Steuermodul (3) zum Erzeugen eines Steuersignals entsprechend der von dem Spannungs- und Stromstärkesignalverarbeitungsmodul (5) berechneten Spannung; und ein Spannungsanpassungsmodul (6) zum Einstellen der von dem Netzadapter (4) zugeführten Spannung gemäß dem Steuersignal, um die von dem Netzadapter zugeführten Spannung für das elektronische Gerät anzupassen, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (8) zum Ermitteln verschiedener Umgebungsparameter der Spannungsanpassungsvorrichtung (100), wobei der mindestens eine Sensor (8) elektrisch mit dem Steuermodul (3) verbunden ist, und wobei in dem Steuermodul (3) mehrere voreingestellte Regulierungsregeln zur Regulierung der von dem Netzadapter (4) dem elektronischen Gerät zugeführen Spannung in Abhängigkeit der von dem mindestens einen Sensor (8) ermittelten Umgebungsparameter abgespeichert sind.
Spannungsanpassungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein manuell bedienbares Modul (7), wobei das manuell bedienbare Modul dazu konfiguriert ist, das Spannungsanpassungsmodul (6) in Reaktion auf die Bedienung eines Benutzers zu steuern, so dass Benutzer die Spannungsanpassungsvorrichtung manuell steuern können. Spannungsanpassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (8), wobei der mindestens eine Sensor elektrisch mit dem Steuermodul (3) verbunden ist, um verschiedene Umgebungsparameter der Spannungsanpassungsvorrichtung zu ermitteln.
Spannungsanpassungsvorrichtung nach Anspruch 31 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8) ein Geräuschsensor, Lichtsensor, Feuchtigkeitssensor oder Temperatursensor oder eine Kombination aus zwei oder mehr solcher Sensoren ist.
Spannungsanpassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen USB-Adapter mit einem USB-Port und einem USB-Spannungsermittlungs- und -regelungsmodul (2), wobei der USB-Port dazu konfiguriert ist, den USB-Adapter mit dem elektronischen Gerät zu verbinden, so dass der USB-Adapter das elektronische Gerät mit Strom versorgen kann, wobei das USB-Spannungsermittlungs- und -regelungsmodul (2) die Spannung zwischen einem Anodenanschluss D+ und einem Kathodenanschluss D- des USB-Ports ermittelt; wobei das Steuermodul (3) des Weiteren zum Bestimmen konfiguriert ist, ob die von dem USB-Spannungsermittlungs- und regelungsmodul ermittelte Spannung mit der voreingestellten Spannung für das elektronische Gerät übereinstimmt, wenn die von dem USB-Spanungsermittlungs- und -regelungsmodul ermittelte Spannung nicht mit der voreingestellten Spannung des elektronischen Geräts übereinstimmt, das Steuergerät das USB-Spannungsermittlungs- und -regelungsmodul des Weiteren dahingehend steuert, die von dem USB-Adapter zugeführte Spannung zu regeln, um die Spannung zwischen dem Anodenanschluss D+ und dem Kathodenanschluss D- des USB-Ports zu regeln.
Spannungsanpassungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das USB-Spannungsermittlungs- und regelungsmodul (2) eine Identifizierungseinheit (201) und eine USB-Spannungsregelungseinheit (202) umfasst, die Identifizierungseinheit (201) zum Identifizieren des ID-Codes des elektronischen Geräts zum Senden der identifizierten ID an das Steuermodul (3) dient; das Steuermodul (3) dazu konfiguriert ist, eine zweite Regel entsprechend der empfangenen ID zu bestimmen und die abgerufene voreingestellte zweite Regel als Feedback an die USB-Spannungsregelungseinheit zu senden, und die USB-Spannungsregelungseinheit die von dem USB-Adapter zugeführte Spannung in Reaktion auf das Feedback regelt.
Spannungsanpassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Steuermodul (3) dazu konfiguriert ist, eine Regulierungsregel entsprechend der empfangenen ID zu bestimmen und des Weiteren das Spannungsanpassungsmodul dahingehend zu steuern, die von dem Netzadapter (4) zugeführte Spannung so zu regeln, dass sie für das elektronische Gerät geeignet ist.