JP2017139949A

JP2017139949A - 電源

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Publication number: JP2017139949A
Application number: JP2017038935A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．バールマンデイビッド; W Barman David; ティー．ストーナー，ジュニアウィリアム; T Stoner William Jr; ディー．ヌグイェンハイ; D Nguyen Hai
Original assignee: Access Business Group International LLC
Current assignee: Access Business Group International LLC
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: AU2010275527A1; EP2457298A2; US9673634B2; JP6456418B2; JP5785167B2; JP2016007129A; US20110018360A1; KR101799606B1; JP2013500692A; US20140035387A1; CN102640379A; TW201111969A; CN102640379B; MY163899A; US8558411B2; US20170237280A1; CN104935084A; NZ597748A; CA2768397A1; WO2011011681A3

Abstract

【課題】コード付き及びワイヤレスの両方の電子デバイスへ電力を供給できるユニバーサル電源を提供する。
【解決手段】多重入力ワイヤレス電源は、各々ＡＣ／ＤＣ整流器からの整流出力に結合された複数のスイッチ回路９６、９７を含む。整流器回路６１からの出力は、まず降圧コンバータによって降圧されることなく、スイッチ回路９６、９７へ直接結合される。スイッチ回路は、第一入力電圧及び第二入力電圧のどちらか高い方に合わせて定格される。３つ以上の異なる入力電圧を受け入れる場合は、スイッチ回路を最高入力電圧に合わせて定格できる。全てのスイッチを最高入力電圧に合わせて定格する代わりに、最高入力電圧に合わせて１つのスイッチに定格することができ、付加的スイッチ回路は、入力電圧がこのスイッチの定格より低いとマイクロコントローラが判断した場合のみ電気経路に入ることができる。
【選択図】図３３

Description

本発明は、電源、特に多様なデバイスに電力を供給できる電源に関する。

ノート型パソコン、携帯情報端末、携帯電話、スマートフォン及び携帯メディアプレーヤなど携帯電子デバイスの使用は、引き続き急激に増大している。電子デバイスとの無線通信を可能にするために多様な規格が開発されたが、これらのデバイスの多くは、相変わらず、コードで電子デバイスに接続される電源を必要とするという悩みを持つ。典型的には、各電源は、アダプタの入力を壁コンセントへまたアダプタの出力を電子デバイスへ接続するコードと一緒に、ＡＣ商用電源電力をデバイスが必要とするＤＣ電力へ変換する電源アダプタを含む。いくつかのケースにおいては、アダプタからプラグが延びて、アダプタを直接壁付きコンセントに差し込んで、アダプタから電子デバイスへの１本のコードのみを必要とする（図１）。電源アダプタ（「ブリック」とも呼ばれる）は、比較的重く、大きな空間を占める。従来の電源システムは多様な欠点を持つ。例えば、アダプタ及びこれに関連するコードを持つ電源を使用し、保管し、必要に応じて携帯するのは、煩わしい。使用時に、コードは、目障りでかつ多くの場合手に負えない乱雑さを生じる。さらに、接続されると、コードはデバイスの可動性を妨げる。複数の携帯デバイスを持つ場合、使用者は、複数の電源アダプタ及び複数のコードセットを含めて複数の電源を携帯する必要があるかも知れない。これは問題を倍加するだけである。

問題を軽減するために「ユニバーサル」電源が開発された。ユニバーサル電源の解決法を提供しようとする努力は、実用上の多様な支障によって複雑化される。支障の1つは、それぞれの携帯電子デバイスがそれぞれの電力要件を持つことから生じる。従来のユニバーサル電源は、複数のデバイスに電力を供給できる単一の電源アダプタを含む。例えば、従来のユニバーサル電源を図２に示す。この実施形態において、電源は、複数の電力取出し口を有する電源アダプタを含む。電源アダプタは、設定された量の電力を各取出し口へ供給するように構成される。ノート型パソコンまたはスマートフォンなど多様な電子デバイスを、従来のコードを用いて電源アダプタに接続できる。著しく改良はされたが、この解決法は、電源に接続されるそれぞれのデバイスに別個のコードを必要とする。さらに、典型的な解決法では、電子デバイスを、電源によって設定された出力を受け入れるように予め構成する必要がある。

コード付き電源の代替解決法として、最近になって、ワイヤレス電源の研究が急激に進歩した。ワイヤレス電源システムは、電源コードの必要を無くするので、電源コードに伴う多くの不便な点が無くなる。例えば、ワイヤレス電源は、（１）一群の電源コードを保持し保管する必要、（２）コードによって生じる目障りな乱雑さ、（３）繰り返し遠隔デバイスをコードと物理的に接続し、物理的に切断する必要、（４）充電など電源が必要なたびに電源コードを運ぶ必要、及び（５）一群の電源コードの中のどれを各デバイスに使用するかを識別する困難さ、を排除できる。

ワイヤレス電源の導入は、1つの点では、複数のデバイスにおける電源管理をさらに複雑にした（少なくとも短期的に）。例えば、ワイヤレス電力供給／充電デバイスとコードを用いて電力供給／充電されるデバイスの両方を持つ使用者は、コード付き及びワイヤレスの両方の電源を持ち歩く必要がある。使用者が使用者の全てのコード付きデバイスのためのユニバーサル電源に投資していても、別個にワイヤレス電源が必要になる。

特開平４−２９５２８４号公報特表２００６−５１７３７８号公報特開平２−１３６０６７号公報

１つの態様において、本発明は、コード付き及びワイヤレスの両方の電子デバイスへ電力を供給できるユニバーサル電源を提供する。１つの実施形態において、電源は、一体化されたワイヤレス給電器と、コードによる電力供給用の１つまたはそれ以上の電力取出し口とを含む。電源が複数の電力取出し口を含む実施形態において、異なる電力取出し口は、異なる量の電力を供給できる。異なる量の電力を区別するために、異なるプラグ形状を与えることができる。他の実施形態において、全ての電力取出し口は同じ量の電力を提供できる。このような実施形態において、電力取出し口を、ＵＳＢ規格に従った電源を含む従来のＵＳＢポートとすることができる。

別の実施形態において、電源は、取外し可能な一次コイルなど取外し可能なワイヤレス給電器を受けるように構成された電力取出し口を含むことができる。いくつかの実施形態において、異なるプラグ形状を与えて、ワイヤレス給電器用電力取出し口とコード付きデバイス用電力取出し口とを区別できる。いくつかの実施形態において、プラグ形状は同じであり、電源アダプタの電子部品は、特定の電力取出し口に何が差し込まれたかを判断でき、この電力取出し口に適切な電力を提供できる。

第二の態様において、本発明は、単一の電源アダプタによって電力供給される複数のワイヤレス給電器を有するユニバーサルワイヤレス電源を提供する。1つの実施形態において、電源アダプタは、一体化された複数の給電器を含み、給電器を自由に移動できるように構成される。１つの実施形態において、給電器は、撓みコネクタによって電源アダプタに接続でき、組立体を折り畳んで占有空間を小さくできるようにする。撓みコネクタは、給電器にある程度の位置的自由を与えることもできる。

第二態様の別の実施形態において、電源アダプタは、移動可能に相互に接続される複数の区分を含むことができる。他の区分に対する１つの区分の移動が給電器間の位置的自由を与えるように、別個の給電器を別々の区分に配置できる。区分を蝶番、ピボットジョイントまたはその他の適切な機械的構造体によって接合できる。

別の実施形態において、電源は、複数のワイヤレス給電器を選択的に受けることができる電力取出し口を有する電源アダプタを含むことができる。１つまたはそれ以上の給電器を、必要に応じて選択的に電源に接続できる。１つの実施形態において、各ワイヤレス給電器は、さらなるワイヤレス給電器用の１つまたはそれ以上電力取出し口を含むことができ、ワイヤレス給電器をデイジーチェイン式（daisy-chained）に接続できる。

第一態様において、本発明は、コード付き及びワイヤレスの両方の電子デバイスに電力を供給できるユニバーサル電源を提供する。この態様において、本発明は、多様なデバイスに使用できる便利で使いやすい電源を提供し、使用者がコード付き及びワイヤレスの両方のデバイスに電力を供給したい場合でも、複数の電源を持ち運ぶ必要をなくす。第二態様において、本発明は、異なる用途に合わせることができるワイヤレス電源を提供する。可動電源区分を持つ実施形態において、電源は、保管しやすく構成でき、様々なタイプのデバイスを便利に無線で充電できるように再構成できる。取外し可能な給電器を持つ実施形態においては、必要な給電器のみを追加することによって電源のサイズを最小限に抑えることができる。ワイヤレス電源は、また、本来備わる本質的安全性を可能にするという付加的利点が加わる。この要素は、電源内で本質的安全性を持ちながら高電圧を使用できるようにする。電源の接地及び絶縁が、伝統的電源より単純でかつコスト効率よく行える。また、これによって、電源の安全性及び信頼性が増大する。また、電源は、２００９年２月１０日に提出された米国特許出願公開第２０１０／００８４９１８号「電源システム」（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に記載のシステムなど最小待機の超低電力の選択肢を含むことができる。

本発明の上記の及びその他の目的、利点及び特徴は、本実施形態の説明及び図面を参照することによってより良く理解できる。

従来のコード付き電源と電子デバイスの図である。従来の複数出力のコード付き電源と１対の電子デバイスの図である。本発明の第一態様の実施形態による電源の図である。本発明の実施形態による第一対案の電源の図である。電源アダプタの上に取外し可能コイルが折り重ねられている、第一対案の電源の図である。取外し可能給電器の部分断面図である。別の取外し可能給電器の部分断面図である。第二対案の電源の図である。ワイヤレスコンピュータ拡張モジュールと第二対案の電源の図である。電源用回路の概略図である。第一対案の電源用回路の概略図である。第二対案の電源用回路の概略図である。本発明の第二態様の実施形態による電源を示す一連の図である。図１３の電源上への電子デバイスの配置を示す図である。本発明の第二態様による別の電源の図である。第二対案の実施形態の異なる構成の間の移動を示す一連の図である。電源アダプタの区分を接合するコネクタの端面側面図である。図１５の電源の様々な使用法を示す図である。図１５の電源の様々な使用法を示す図である。図１５の電源の様々な使用法を示す図である。図１５の電源の様々な使用法を示す図である。図１５の電源の様々な使用法を示す図である。コンピュータに使用される図１５の電源を示す図である。コンピュータに隣接する位置にある図１５の電源を示す図である。コンピュータ用ドックに組み込まれた図１５の電源を示す図である。コンピュータ用バッグに組み込まれた図１５の電源を示す図である。本発明の第二態様による第三対案の電源の図である。本発明の第二態様による第四対案の電源の図である。折り畳まれた状態の図２４の電源を示す図である。本発明の第二態様による第五対案の電源の図である。折り畳まれた状態の図２６の電源を示す図である。本発明の第二態様による電源の回路の概略図である。ノート型パソコンに電力を供給する伸縮パネル式ワイヤレス給電器を持つ電源ブリックの図である。図２９の伸縮パネルを持つ電源ブリックの図である。ノート型パソコンに電力を供給する回転可能パネル式ワイヤレス給電器を持つ電源ブリックの図である。図３１の電源ブリックの斜視図及び底面図である。多重入力ワイヤレス電源の回路の概略図である。

本発明の１つの態様の実施形態による電源を図３に示す。電源１０は、概して、ワイヤレス電子デバイスＤへ電力を供給するワイヤレス給電器１４と、コード付き電子デバイスＷＤへ電力を供給する複数の電力取出し口１６と、を持つ電源アダプタ１３を含む。電源アダプタ１３は、ＡＣ商用電源電力を電子デバイスが必要とする電力へ変換するために必要な電子部品を含む。ワイヤレス給電器１４は、電源アダプタ１３に組み込むか、またはポート１８（図４）を介して電源アダプタ１３に取り付けることができる。使用時に、使用者は、適切な電力取出し口１６へ差し込まれた従来のコードＣを用いてコード付きデバイスＷＤを電源１０に取り付けることができる。コード付きデバイスＷＤは、作動のため及び（または）内蔵電池の充電のために電力を使用できる。異なる電力取出し口１６に差し込まれた別個のコードＣを用いて、複数のコード付きデバイスＷＤを電源１０に接続できる。ワイヤレスデバイスＤをワイヤレス給電器１４に近接して配置して、無線で電力（例えば、充電または作動のため）を受け取ることができる。本発明のこの第一態様の多様な実施形態例を開示する。

本発明の第二態様に従った電源を図１３に示す。この実施形態において、電源５１０は、概して、複数のワイヤレス給電器５１４を持つ電源アダプタ５１３を含む。電源アダプタ５１３は、複数の区分を含み、区分は、相互に移動可能である。この実施形態において、区分は、蝶番または折り線に沿って接合されて、２つの区分を必要に合わせて折り畳んだり広げたりできる。各区分は、１つまたはそれ以上のワイヤレス給電器を含むので、区分を移動すれば、ワイヤレス給電器の位置及び向きを選択的に変動できる。本発明の第一態様と同様、本発明の第二態様の多様な実施形態例を開示する。

上述のように、本発明の第一態様は、ワイヤレス給電器を用いて少なくとも１台のワイヤレス電子デバイスＤへ、及び１つまたはそれ以上の電力取出し口１６を用いて少なくとも１台のコード付き電子デバイスＷＤへ無線で電力を供給できる電源１０を提供する。本発明のこの態様の１つの実施形態を図３に示す。図３は、一体化されたワイヤレス給電器１４と、ハウジング１２に配置された複数の電力取出し口１６とを有する電源１０を示す。電源１０は、例えば壁付きコンセント（図示せず）を介して電源１０をＡＣ商用電源に接続する電力入力コード１９を含む。電源１０の内蔵回路網（下でより詳しく説明する）は、ＡＣ商用電源電力を複数のコード付き及びワイヤレス電子デバイス用の電力に変換する。

図解する実施形態において、電源１０は、概して従来の誘導電力伝送法及び装置を用いて無線で電力を供給するように構成される。例えば、ワイヤレス給電器１４は、電磁場を生成でき、これをピックアップして使用して、ワイヤレス電子デバイスＤにおいて電力を発生する。この実施形態のワイヤレス給電器１４は、ワイヤレス電子デバイスＤへ誘導的に電力を伝送するのに適する電磁場を生成するように構成されたワイヤの一次コイル２０である。同様に、この実施形態のワイヤレス電子デバイスは、適切な電磁場に配置されたとき電力を発生するように構成されたワイヤの二次コイル２２を含む。図解する実施形態は、誘導法を利用してワイヤレスデバイスへ電力を無線で伝送するが、電源１０は、代わりに（またはこれに加えて）他のワイヤレス電力伝送形式を使用できる。

この図解する実施形態において、電源１０は、概して長方形のハウジング１２を有する。ハウジング１２のサイズ、形状及び構成は、用途に応じて変えられる。コード付きデバイスへ電力を供給するために、複数の電力取出し口１６が、ハウジング１２内に取り付けられる。電力取出し口１６としては、従来のＵＳＢプラグを受けて、適用可能なＵＳＢ規格に従って電力を供給する従来のＵＳＢポートがある。これによって、電源１０は、基本的に、従来のＵＳＢポートを介して充電できるどのようなコード付きデバイスへも電力を供給できる。電力取出し口１６の数及びタイプは、電源１０による電力供給を受けるデバイスの数及びタイプ次第で、用途に応じて変えられる。例えば、電源がＵＳＢ規格と互換性の無いデバイスに電力供給できるように、ポートのタイプを変えることができる。図解する実施形態において、電力取出し口１６は、電源コード１９がハウジング１２へ入る端壁と反対側のハウジングの端壁に配置される。しかし、電力取出し口は、基本的にハウジング１２の周りのどの場所にでも配置できる。

ワイヤレス給電器１４は、図解する実施形態においてハウジング１２内に取り付けられて、上面２４の下に配置される。これによって、ワイヤレスデバイスをハウジング１２の上に置いて、無線で電力を受けることができる。ハウジング１２の上面２４は図解する実施形態において平面的であるが、上面は、予定されるワイヤレスデバイスの形状に合わせて成形できる。例えば、ワイヤレスデバイスＤがハウジング１２の上面２４との底面とぴったり重なるように、ワイヤレスデバイスＤの底面とハウジング１２の上面２４は対応する輪郭を持つことができる。上述のように、この実施形態のワイヤレス給電器１４は、一次コイル２０である。一次コイル２０のサイズ、形状及び構成は、用途に応じて変えられる。例えば、一次コイル２０の直径、コイル２０のワイヤの巻き数及びコイル２０を形成するために使用されるワイヤのサイズは、特定の用途に合わせて変えられる。必要があれば、ハウジング１２の中例えば一次コイル２０の中央に磁石（図示せず）を配置して、一次コイル２０とワイヤレスデバイスＤの中の二次コイル２２の整列を補助できる。磁石（図示せず）は、また、ハウジング１２上でワイヤレスデバイスＤを所定の位置に保持するのも補助する。

図４は、１つまたはそれ以上のワイヤレス給電器１４を選択的にアダプタ１３に接続できる電源１０の別の実施形態を示す。この実施形態において、コード付きデバイスへ電力を供給するために複数の電力取出し口１６が設置され、かつ、取外し可能ワイヤレス給電器１４を選択的に取り付けるために複数のワイヤレス給電器用ポート１８が設置される。図３の実施形態と同様、電力取出し口１６は、従来のＵＳＢプラグを受け入れて適用されるＵＳＢ規格に従って電力を供給する従来のＵＳＢポートとすることができる。これによって、電源１０は、基本的に、従来のＵＳＢポートを介して充電できるどのようなコード付きデバイスへも電力を供給できる。この実施形態は電力取出し口１６を含むが、いくつかの実施形態においては、電力取出し口を除外して、電源は、無線でのみ電力を供給できるように構成できる。ワイヤレス給電器用ポート１８は、基本的に、取外し可能なワイヤレス給電器を選択的に受け入れることができるどのようなポートでも良い。ワイヤレス給電器用ポート１８の数及びタイプは、必要に応じて、用途によって変えることができる。

取外し可能ワイヤレス給電器の設計及び構成は変わる可能性があるが、図６を参照して１つの実施形態について説明する。図解する実施形態の取外し可能給電器１４は、概して、プラグ２８と、コネクタ部３０と、コイル組立体３２とを含む。プラグ２８は、基本的に取外し可能給電器を電源アダプタに選択的に電気接続するのに適するどのようなプラグ２８でも良い。誤ったポートへの接続を防ぐために、プラグ２８は、電力取出し口１６に使用されるプラグと異なるものにすることができる。この実施形態において、コネクタ部３０は、プラグ２８と一次コイル２０との間に延びる撓みリード３４を含むことができる。撓みリード３４は、例えば保管時にワイヤレス給電器１４を電源アダプタの上に折り重ねて、サイズを小さくできる（図５）。撓みリードは、基本的に、プラグ２８を一次コイル２０に電気接続するためのどのような撓み、折畳み可能またはその他の調整可能な構造体でもよい。例えば、撓みリード３４は、単に１対のワイヤでも良いし、フレキシブル回路基板上のもっと複雑なトレースのセットでも良い。コネクタ部３０は、高度な可撓性を可能にしながらコネクタ部３０を保護する可撓性材料でオーバーモールド（被覆成形）できる。

図解する実施形態のコイル組立体３２は、概して、コイル２０と、磁石２６と、オーバーモールド３６とを含む。１つの実施形態において、コイル２０は、リッツ線の丸形らせんコイルである。コイル２０のサイズ、形状及び構成は、部分的には伝送される電力量次第で用途に応じて変えられる。例えば、コイル２０の直径、コイル２０のワイヤの巻き数及びコイル２０を形成するために使用されるワイヤのサイズは、特定の用途に基づいて変えられる。必要があれば、コイル組立体３２は、磁石２６を含むことができる。磁石２６は、コイル２０の中心に配置でき、コイル２０と遠隔デバイスの二次コイル２２の整列を補助する手段を提供できる。また、磁石２６は、保管のために折畳み状態（図５）でコイル組立体３２を保持するのに役立つ。コイル組立体３２を、保護のため及び（または）美観のためにオーバーモールドできる。その代わりに、コイル組立体３２を、基本的に適切であればどのようなハウジングにでも収容できる。オーバーモールドまたはハウジング３３は、予定されるワイヤレスデバイスと形状的に対応する輪郭を持つことができる。これによって、一次コイル２０と二次コイル２２との間に厳密な整列を与える補助となり、ワイヤレスデバイスＤをコイル組立体３２上の所定の位置に保持するのを助けることができる。

別の取外し可能なワイヤレス給電器１４を図７に示す。この実施形態において、取外し可能ワイヤレス給電器１４は、遮蔽されることを除いて、基本的に図６に示す実施形態と同じである。図示するように、シールド３８はコイル組立体３２の中においてコイル２０の下に配置される。シールド３８は、給電器１４の上に置かれたワイヤレスデバイスＤが、漂遊電磁場線によって生じる可能性ある電磁干渉及びその他の問題を抑制しながら電力を受けられるようにする。シールドのサイズ、形状及び構成は、必要に応じて、用途によって変えられる。例えば、遮蔽材料、遮蔽材料の直径及び遮蔽材料の厚みは、コストと遮蔽性能との要求バランスが得られるように変えられる。

図６及び７に示す実施形態において、電源回路網（図示せず）はハウジング１２の中に含まれる。その代わりに、電源回路網の一部を取外し可能ワイヤレス給電器１４に組み込める。例えば、ＤＣ／ＤＣ整流器、マイクロコントローラ、ドライバまたはスイッチ回路を、電源アダプタ１３のハウジング１２内ではなく取外し可能ワイヤレス給電器１４に組み込める。１つの実施形態において、ワイヤレス給電器用ポートは、ＡＣ／ＤＣ整流器からの高いＤＣレール出力をワイヤレス給電器１４へ供給でき、ワイヤレス給電器は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、マイクロコントローラ（一体化されたまたは別個のドライバを持つ）及びスイッチ回路を含むことができる。このような方策は、多重チャンネル素子に依存するのではなくそれぞれを適切な回路素子を持つように設計できるので、取外し可能ワイヤレス給電器１４から得られる電力供給特性をより多様化できる。

図８は、電源１０の別の実施形態を示す。この実施形態において、電源１０は、概して、一体化されたワイヤレス給電器１４と、ワイヤレス給電器を選択的に取り付けるための複数のワイヤレス給電器用ポート１８と、コード付きデバイスへ電力を供給するための複数の電力取出し口１６とを含む。一体化されたワイヤレス給電器１４は、取外し可能ワイヤレス給電器を取り付ける必要なく、少なくとも１台のワイヤレスデバイスが電力を受けられるようにする。ただし、複数のワイヤレスデバイスを無線で充電したい場合、追加の取外し可能ワイヤレス給電器を、必要に応じて、電源アダプタ１３に接続できる。この実施形態において、電源１０は、複数の異なる電力取出し口１６を含むことができる。異なる電力取出し口１６は、異なる量の電力を提供でき、より広い範囲のコード付きデバイスに電力を供給できるようにする。コード付きデバイスを正確に取り付け易くするために、異なる電力取出し口１６は、異なる電力量ごとに異なるプラグ構成を持つことができる。例えば、図解する実施形態において、電力取出し口１６は、２つの従来のＵＳＢポート４０と、円形ポート４２と、台形ポート４４とを含むことができる。

図９は、ノート型パソコンＬなど、比較的大きいワイヤレスデバイスに使用するように構成された別の取外し可能ワイヤレス給電器１４を持つ図８の電源１０を示す。この実施形態において、取外し可能ワイヤレス給電器１４は、もっと長いコネクタ部３０及びコイル組立体３２を収容するもっと大きい支持面３１を含む以外は、図６の取外し可能ワイヤレス給電器１４と基本的に同じである。この実施形態において、支持面３１は、もっと支持が小さいとぐらぐらするかもしれないデバイスに広い支持面を提供するように構成される。この実施形態において、コイル２０（必要な磁石またはシールドと一緒に）は、比較的薄くて長方形の支持面３１に配置される。支持面３１をコイルの上にオーバーモールドするか、またはコイル２０を予め製造された支持面のキャビティの中に挿入できる。図９は、支持面の中心に配置された１つの一次コイル２０を示すが、一次コイル２０の数及び位置は、用途に応じて変えられる。

図１０は、図３の電源へ電力を供給するのに適する回路の概略図である。電源１０は、ＡＣ商用電源から受け取ったＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ整流器６０を含む。または、電源１０は、ＡＣ／ＤＣ整流器６０のＤＣ出力を要求レベルへ変換する二重チャンネルＤＣ／ＤＣ降圧コンバータ６２を含む。二重チャンネルコンバータ６２は、２つの異なる出力、すなわち電力取出し口１６用の出力及びワイヤレス給電器１４用出力を含む。ＤＣ電力の追加のレベルが必要とされる場合、ＤＣ／ＤＣ降圧コンバータは、多重チャンネルＤＣ／ＤＣ降圧コンバータまたは複数の降圧コンバータを含むことができる。また、電源１０は、マイクロコントローラ６４及びスイッチ回路６６を含む。マイクロコントローラ６４は、スイッチ回路６６を制御してコイル２０のための適切なＡＣ電力を発生するようにプログラムされる。この実施形態において、マイクロコントローラ６４は、二重チャンネルコンバータ６２の作動も制御する。例えば、マイクロコントローラ６４は、スイッチ回路６６へ供給されるＤＣ電力のレベルを指定する制御信号を二重チャンネルコンバータ６２へ送信できる。マイクロコントローラ６４は、ワイヤレスデバイスから受け取った信号に基づいて適切なＤＣ電力レベルを決定できる。信号は、反射インピーダンスによってまたは別個の誘導結合、赤外線通信、ＷｉＦｉ通信、ブルートゥース通信またはその他の通信法など別個の通信システムを介してワイヤレスデバイスから電源１０へ送ることができる。マイクロコントローラ６４は、基本的に、多様な誘導電源制御アルゴリズムのいずれに従っても良い。いくつかの実施形態において、マイクロコントローラ６４は、携帯デバイスＤからのフィードバックに基づいてコイル２０へ与えられる電力の１つまたはそれ以上の特徴を変更できる。例えば、マイクロコントローラ６４は、タンク回路（例えば、コイル及びコンデンサの組合せ体）の共振周波数、スイッチ回路６６の作動周波数、コイル２０へ与えられるレール電圧またはコイル２０へ与えられる電力のデューティサイクルを調節して、携帯デバイスＤへ誘導的に伝送される電力の効率または量に影響を与えることができる。誘導電源の作動を制御する多様な技法及び装置が知られている。例えば、マイクロコントローラは、「誘導結合バラスト回路」と題する２００４年１１月３０日公開のＫｕｅｎｎｅｎ他に対する米国特許第６８２５６２０号に開示された制御アルゴリズム、「適応的誘導電源」と題する２００７年５月１日公開のＢａａｒｍａｎに対する米国特許第７２１２４１４号の適応的誘導電源、「通信機能を持つ適応的誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００３年１０月２０日に提出された米国特許出願第１０／６８９１４８号の通信機能を持つ誘導電源、「バッテリを充電するシステム及び方法」と題するＢａａｒｍａｎによって２００７年９月１４日に提出された米国特許出願第１１／８５５７１０号のＬＩ−ＩＯＮ電池を無線で充電する誘導電源、「デバイス識別機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎ他によって２００７年１２月２７に提出された米国特許出願第１１／９６５０８５号のデバイス識別機能を持つ誘導電源、または「デューティサイクル制御機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００８年１月７日に提出された米国特許出願第６１／０１９４１１号のデューティサイクル制御機能を持つ誘導電源（これら全てが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）、のうち１つに従って作動するようプログラムできる。

略図は１つの電力取出し口１６しか示さないが、電力取出し口１６の数は、要求数まで増大できる。例えば、図３の電源１０を実現するために、電源１０は４つの電力取出し口１６を含むことができる。

また、図１０は、電源アダプタ１３に隣接して配置されたワイヤレス電子デバイスＤを示す。ワイヤレス電子デバイスＤは、概して、ワイヤレス受電器８０と、ＡＣ／ＤＣ整流器７０と、マイクロコントローラ７４と、バッテリ７６と、負荷７８とを含む。この実施形態において、ワイヤレス受電器８０を、二次コイル２２とすることができる。二次コイル２２は、電源１０の一次コイル２０から電力を誘導的に受け取るように構成される。図解する実施形態において、二次コイル２０は、分割巻きらせん巻コイルである。二次コイル２２のサイズ、形状及び構成は、一次コイル２０の特性に対応するように選択できる。この実施形態のワイヤレス受電器はコイルであるが、ワイヤレスデバイスは、他の形式のワイヤレス受電器を含むことができる。二次コイル２２は、ＡＣ／ＤＣ整流器７０に電気的に結合される。二次コイル２２において発生したＡＣ電力は、整流器７０の中へ流れて、ここで、ＤＣ電力へ変換される。ＤＣ電力を適切なレベルに調整するように整流器７０を構成するか、またはマイクロコントローラ７４は、バッテリ７６または負荷デバイス７８へ整流器の出力を与える前に整流器７０の出力を調節するＤＣ／ＤＣコンバータを含むことができる。二次マイクロコントローラ７４は、基本的に、多様な誘導電源制御アルゴリズムのいずれに従っても良い。いくつかの実施形態において、二次マイクロコントローラ７４は、一次マイクロコントローラ６４に、一次マイクロコントローラがコイル２０に与えられる電力の１つまたはそれ以上の特性を変更できるようにする通信を送ることができる。例えば、二次マイクロコントローラ７４は、一次コイル２０から受け取っている電力量を示すまたはより多くの電力を必要とするかあるいはより少ない電力を必要とするかを示す通信信号を送ることができる。ワイヤレス電子デバイスにおける誘電電源の作動を制御するための多様な技法及び装置が知られている。例えば、二次マイクロコントローラは、「誘導結合バラスト回路」と題する２００４年１１月３０日公開のＫｕｅｎｎｅｎ他に対する米国特許第６８２５６２０号に開示された制御アルゴリズム、「適応的誘導電源」と題する２００７年５月１日公開のＢａａｒｍａｎに対する米国特許第７２１２４１４号の適応的誘導電源、「通信機能を持つ適応的誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００３年１０月２０日に提出された米国特許出願第１０／６８９１４８号の通信機能を持つ誘導電源、「バッテリを充電するシステム及び方法」と題するＢａａｒｍａｎによって２００７年９月１４日に提出された米国特許出願第１１／８５５７１０号のＬＩ−ＩＯＮ電池を無線で充電する誘導電源、「デバイス識別機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎ他によって２００７年１２月２７に提出された米国特許出願第１１／９６５０８５号のデバイス識別機能を持つ誘導電源、または「デューティサイクル制御機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００８年１月７日に提出された米国特許出願第６１／０１９４１１号のデューティサイクル制御機能を持つ誘導電源（これら全てが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）、のうち１つに従って作動するようプログラムできる。

回路網は、要求数のワイヤレス給電器及び電力取出し口へ電力を提供するように用途によって変えられる。例えば、図１１は、電源１０が１つの電力取出し口１６と１対の一体的ワイヤレス給電器１４とを含む別の回路を示す。この実施形態において、電源１０は、様々なＤＣ電力出力を提供できる多重チャンネルＤＣ／ＤＣ降圧コンバータ９２を含む。図解する実施形態において、多重チャンネルコンバータ９２は、３つの異なる電力出力、すなわち電力出力ジャック用、第一の一次コイル用及び第二の一次コイル用の電力出力を提供できる。この実施形態において、マイクロコントローラ９４は、スイッチ回路９６の作動を制御し、また、ワイヤレスデバイスからの信号に基づいて個別にＤＣ電力レベルを設定するように多重チャンネルコンバータ９２に指示できる。例えば、ワイヤレスデバイスがより多くの電力を必要とする場合、ワイヤレスデバイスは適切な信号をマイクロコントローラ９４へ送り、マイクロコントローラ９４は、該当のスイッチ回路９６へのＤＣ電力出力を増大するよう多重チャンネルコンバータ９２に指示できる。他方、より少ない電力を必要とする場合、ワイヤレスデバイスは、適切な信号をマイクロコントローラ９４へ送り、マイクロコントローラ９４は、該当するスイッチ回路９６へのＤＣ電力出力を減少するよう多重チャンネルコンバータ９２へ指示できる。

図１２は、図８の電源に使用するのに適する回路を示す概略図である。この実施形態において、電源１０は、１つの一体化されたワイヤレス給電器１４、４つの電力取出し口１６及び４つのワイヤレス給電器用ポート１８へ電力を供給する。前述の実施形態と同様、回路は、ＡＣ商用電源から受け取ったＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ整流器６０と、ＡＣ／ＤＣ整流器６０のＤＣ出力を複数のＤＣ出力に変換する多重チャンネルＤＣ／ＤＣ降圧コンバータ１００と、電源１０の作動を制御するマイクロコントローラ１００と、一体化及び取外し可能ワイヤレス給電器１４への電力の適用を制御する複数のスイッチ回路１０４と、スイッチ回路１０４のタイミングを制御する複数のドライバ１０２とを含む。マイクロコントローラ９８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びドラバ１０２の両方を制御するようにプログラムされる。ＤＣ／ＤＣコンバータに関しては、マイクロコントローラ９８は、電力取出し口１６及び（または）ワイヤレス給電器１４のための様々なＤＣ電力出力レベルを個別に指示する制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１００へ送ることができる。この機能によって、マイクロコントローラ９８は、電力取出し口１６のＤＣ出力を個別に調節して、多様なコード付き電子デバイスに対処できる。ワイヤレス給電器１４用のＤＣ出力は、スイッチ回路１０４用のレール電圧として機能する。従って、マイクロコントローラ９８は、ワイヤレス給電器１４用のＤＣ出力を個別に調節することによってワイヤレス給電器１４の電力出力を個別に調節することができる。この機能が要求されない用途の場合、電力取出し口１６及びワイヤレス給電器１４のためのＤＣ／ＤＣコンバータ出力レベルを固定できる。ドライバ１０２に関しては、マイクロコントローラ９８は、ドライバ１０２のタイミングを調節して、スイッチ回路１０４のタイミングを変えられる。これを用いて、さらに、ワイヤレス給電器１４に与えられる電力の作動周波数及び（または）デューティサイクルを調節できる。上述のように、マイクロコントローラ９８は、多様な制御法に従ってワイヤレス給電器１４を作動できる。例えば、マイクロコントローラ９８は、ワイヤレスデバイスが求める電力レベル及び（または）ワイヤレスデバイスとの誘導結合の効率に関する情報に基づいて、一次コイル２０に与えられる電力のレール電圧、ワイヤレス給電器の作動周波数または適切なＤＣ電力レベルのデューティサイクルを調節できる。別の例として、各ワイヤレス給電器１４をタンク回路（例えば、コイル２０及び共振コンデンサ２１を含む分岐回路）（これは電源アダプタ１３の中または差込みコイルモジュールの１つまたはワイヤレス給電器１４の中に配置できる）の中に収容でき、マイクロコントローラをタンク回路の共振周波数を調節できるように構成して、タンク回路が広範囲の作動周波数において効率よく作動するようにできる。マイクロコントローラは、タンク回路のインダクタンス及び（または）キャパシタンスを調節することによって、タンク回路の共振周波数を調節できる。インダクタンスは、可変インダクタまたはタンク回路への出入りを切り替えられるインダクタのバンクを用いて調節できる。同様に、キャパシタンスは、可変コンデンサまたはタンク回路への出入りを切り替えられるコンデンサのバンクを用いて調節できる。

第二態様において、本発明は、異なる電源構成を提供できる電源５１０を提供する。図１３及び１４に示す実施形態において、電源５１０は、電源アダプタ５１３の異なる区分５１２に配置された２つのワイヤレス給電器５１４を含む。２つの区分５１２は、蝶番５１７に沿って相互に接合されるので、回動して、２つの給電器の相互に対する位置及び向きを変えられる。図１３に示す電源アダプタ１３は、フラットな状態に広げられて、２つの横並びの充電領域を提供する。図１４は、２つのワイヤレス電子デバイスＤを２つの横並びの給電器５１４にどのように配置できるかを示す。この実施形態において、電源アダプタ５１３は、２つのハウジング区分５１２を含む。電源回路網は、ハウジング区分の一方または両方に組み込める。１つの実施形態において、単一の多重チャンネル回路が設置されて、両方のワイヤレス給電器に電力を供給する。別の実施形態において、別個の電源回路が各ワイヤレス給電器に設置される。蝶番５１７は、リードが一方のハウジング区分５１２から他方のハウジング区分５１２へ通過できるように構成される。例えば、電源回路網の大半は一方のハウジング区分５１２に配置され、蝶番５１７を通過して延びるリードは、第二ハウジング区分５１２の一次コイル２０へ電力を送達できる。

図１５は、本発明の第二態様の第一対案の実施形態を示す。この実施形態において、電源５１０は、回転ジョイントで結合された２つの区分を含む。別個のワイヤレス給電器５１４が各区分５１２に配置される。２つの区分５１２は、異なる位置へ回転でき、２つのワイヤレス給電器５１４の位置及び向きを変えられる。例えば、図１６は、ワイヤレス給電器５１４の一方のコイルが１８０度回転するまで、２つの区分の一方を他方の区分に対して徐々に回転させているところを示す一連の図である。初期位置において、電源５１０を使用して、電源アダプタ５１３の上面に置かれた２台の隣り合うワイヤレスデバイスへ電力を無線で供給できる。回転位置において、電源５１０を使用して、電源アダプタ５１３の対向する側に配置された２台のワイヤレスデバイスへ電力を無線で供給できる。多様なコネクタを使用して、２つの区分５１２を接合できる。例えば、１つの実施形態において、コネクタは、概して管状であり、一方の区分から他方の区分へワイヤを配線する中央の穴を含むことができる。別の実施形態において、コネクタ５２０は、図１７に示すコネクタの場合のように、２つの区分５１２の間の電気接続を創生できる。図１４の実施形態と同様、電源回路網は、ハウジング区分の一方または両方に組み込め、単一の多重チャンネル電源回路または別個の個別の回路を使用して、ワイヤレス給電器へ電力を供給できる。

図１８Ａ〜Ｅは、図１５の電源１０の様々な充電形態を示す。図１８Ａは、２つのコイル５２２の一方の上に配置されてこれから電力を受け取る単一のワイヤレスデバイスＤを示す。図１８Ｂは、各々別個のコイル５２２の上に配置されてこれから電力を受け取る２台のワイヤレスデバイスＤを示す。図１８Ｃは、両方のコイル５２２の上に配置されてこれから電力を受け取る単一のワイヤレスデバイスＤを示す。この実施形態において、ワイヤレスデバイスＤは、２つの二次コイル５２４を含み、デバイスＤは、２つの一次コイル５２２から同時に電力を受け取れる。図１８Ｄ及びＥは、２つのコイル５２２が電源アダプタ５１３の対向する側に位置するように再構成された電源１０を示す。図１８Ｄにおいて、別個のワイヤレスデバイスＤが電源アダプタ５１３の対向する側に配置されて、対向するコイル５２２から電力を受け取る。図１８Ｅにおいて、電源アダプタ５１３はワイヤレス使用可能表面５２６の上に配置される。この実施形態において、ワイヤレスデバイスＤを上向きのコイルの上に配置してこれから電力を受け取り、その間、下向きのコイル５２２は、表面５２６に取り付けられた二次コイルへ電力を供給する。

図１５の電源１０の別の応用の可能性を図１９及び２０に示す。この実施形態において、ノート型パソコンＬは、電源アダプタ５１３の外側区分を受け入れるように構成された電源用ノッチ５２８を含む。図２０に示すように、電源用ノッチ５２８は、外側区分５１２をぴったりと受け入れるサイズ及び形状を持つことができる。この実施形態において、内側区分５１２はワイヤレスデバイスＤを支持して、これに電力を供給できる。

図２１は、図１５のワイヤレス電源５１０を受け入れるように構成されたワイヤレスコンピュータ用ドックＣを示す。この実施形態において、コンピュータ支持面は、電源アダプタ５１３を受け入れるように作られた溝５３０を形成する。溝５３０を、アダプタ５１３より長くして、アダプタ５１３を溝に沿ってスライドさせて、ノート型パソコンＬの下におけるコイル５２２の位置を変えられる。この実施形態において、ノート型パソコンＬは、両方の一次コイル５２２から電力を受け取る２つの二次コイル（図示せず）を含むことができる。または、一方のコイルがノート型パソコンＬの下方に位置し、他方がノート型パソコンＬの縁を通過して延びて別のワイヤレスデバイス（図示せず）へ電力を供給できるように、電源アダプタ１３を配置できる。

図２２は、図１５のワイヤレス電源１０を受け入れるように構成されたコンピュータ用バッグを示す。この実施形態において、コンピュータ用バッグＢは、電源アダプタ５１３を受け入れるポケット５３４付きの中央フラップ５３２を含む。電源５１０は、一次コイルが同じ方向または反対方向を向くように構成できる。この実施形態において、ポケット５３４は、電源アダプタ５１３がフラップ５３２の片側に入れられたノート型パソコン及びフラップ５３２の反対側に入れられたワイヤレスデバイスＤへ電力を供給できる位置に電源アダプタ５１３を保持するように配置される。別の実施形態において、ポケットはバッグのどこにでも配置できる。例えば、ポケットを水平の向きにして、バッグの壁の１つに配置できる。このような実施形態において、バッグの中央のフラップは排除できる。

図２３は、単一の電源に複数のワイヤレス給電器５１４を取り付けることができる、別の電源５１０を示す。この実施形態において、電源５１０の主回路網は、電源アダプタ５１３の中に収容される。ワイヤレス給電器５１４は、必要に応じて電源アダプタ５１３に追加できるモジュール５１４式に設置される。例えば、図２３に示すように、各モジュールは１つの雄型コネクタ５２０及び１つまたはそれ以上の雌型コネクタ（図示せず）を含むことができる。雄型及び雌型コネクタは必要に応じて配置できる。例えば、各モジュール５１４は、１つの側面の中央から延びる雄型コネクタ５２０と、他の３つの側面の中央に位置する３つの雌型コネクタとを含むことができる。この実施形態において、雄型コネクタ５２０は、モジュール５１４を電源アダプタ５１３または別のモジュール５１４に固定できるようにする。モジュール５１４は、デイジーチェイン式（daisy-chained）に接続して、ほぼどのような配列の一次コイルでも構成できる。多様なコネクタを使用して、モジュール５１４を接合できるが、図１７は、隣り合うモジュールを接合する１つの可能な雄型コネクタの端面側面図を示す。この実施形態において、コネクタ５１４は、２つの導体コネクタであり、上側接点５４０及び下側接点５４２は、絶縁材５４４によって分離される。図示しないが、雌型コネクタは、上側接点５４０及び下側接点５４２と別個に係合する２つの接点を含む。ばね荷重ベアリングなどスナップ嵌めキャッチを使用して、雄型コネクタを雌型コネクタと固定できる。ベアリングは、雄型コネクタが適切に雌型コネクタに嵌合したとき、絶縁体の周りの溝にスナップ嵌めするように構成される。ベアリングは、非導電性材料から製造して、上側接点と下側接点との間に短絡が生じないようにできる。

本発明の第二態様による電源の別の実施形態を図２４及び２５に示す。この実施形態において、電源５１０は、ワイヤレス給電器５１４を収容する複数の折畳み式アームを持つ電源アダプタ５１３を含む。図示するように、電源アダプタは、電源回路網（図示せず）の大半を収容する中央区分５１５を含むことができる。４つの折畳み式区分５１２は、蝶番５５０を用いて蝶番式に中央区分５１５に結合できる。この実施形態において、２つの折畳み式区分５１２は中央区分５１５の上面に折り重ねることができ、２つの折畳み式区分５５２は、中央区分の下面に下に折り重ねることができる（図２５）。図解する実施形態において、各折畳み式区分５１２内に別個のワイヤレス給電器５１４（例えば、一次コイル）が配置される。折畳み式区分５１２を広げて、比較的大きい充電配列を提供するか、または折り畳んでコンパクトに保管できる。

図２６及び２７は、本発明の第二態様による電源の別の実施形態を示す。この実施形態において、電源５１０は、ワイヤレス給電器５１４を収容する複数の折畳み式アームを持つ電源アダプタ５１３を含む。図示するように、電源アダプタ５１３は、電源回路網（図示せず）の大半を収容する中央区分５１５を含むことができる。３つのコイル組立体５６２は、撓みコネクタ部５６４によって中央区分５１５に結合できる。３つのコイル組立体５６２は、全て、中央区分５１５の上面に積み重ね状に折り重ねられる（中央区分５１５の上に３つのコイル組立体のうち２つが折り重ねられている図２７を参照されたい）。必要があれば、磁石（図示せず）を各コイル組立体５６２内に配置できる。磁石は、ワイヤレスデバイスがコイル組立体の上に配置されるときコイルと整列させるのに役立つ。さらに、磁石は、コイル組立体５６２を積み重ね状態に保持するのに役立つ。コイル組立体５６２は、中央区分に固定的に結合するか、または、以前に説明した実施形態に関連して説明したようにプラグとポートを用いて取外し可能に結合できる。

図２９及び３０は、本発明の第二態様による電源の別の実施形態を示す。この実施形態において、電源５１０は、外向きにスライドしてノート型パソコンの下に嵌合する薄いパネルを持つ電源アダプタ５１３を含む。薄いパネル６００は、コイル２０を含む。１つの実施形態において、コイル２０は、リッツ線の丸形らせんコイルである。コイル２０のサイズ、形状及び構成は、部分的に伝送される電力量に次第で、用途によって変えられる。例えば、コイル２０の直径、コイル２０におけるワイヤの巻き数及びコイル２０を形成するために使用されるワイヤのサイズは、特定の用途に基づいて変えられる。必要があれば、パネル６００は、磁石２６を含むことができる。パネルは、基本的に、電源回路網の任意の部分または全部を含むことができる。または、コイル２０を除いて、電源回路網の一部または全部を電源アダプタ５１３に含めることができる。１つの実施形態において、以上の実施形態において説明したように、コイル組立体はパネルに含められ、電源回路網は電源アダプタに含められる。パネル６００は、予定されるワイヤレスデバイスと形状的に一致する輪郭を持つことができる。現時点の実施形態において、パネルは、ノート型パソコンＬに設置されたスロットの下に嵌合できる薄い構造を示す。これは、一次コイル２０と二次コイル２２との間をぴったりと整列させるのに役立ち、ノート型パソコンＬをコイル２０上の所定の位置に保持するのに役立つ。パネルは、選択的に電源アダプタ５１３へ引っ込めることができるので、コイルを使用しないときには、パネルを引っ込み位置にすることができる。いくつかの実施形態において、パネルは、引っ込み位置にロックできる。引っ込み位置のとき、この実施形態の電源アダプタ５１３は図３の実施形態と同様である。図示しないが、別の実施形態において、コード付き電源コネクタを電源アダプタに含めることができる。パネルが伸縮されるとき、電源アダプタとパネルの中の電源回路網との間の電気接続を維持できる。例えば、ワイヤに充分な緩みがあれば、パネルが伸ばされたとき、パネルの中のコイルまたは電源回路網は、電源アダプタの中の電源回路網との間の電気接続を維持する。１つの実施形態において、壁コード自体が、直接的にパネルの中の電源回路網と電気接続を維持するのに充分な緩みを有する。

図３１及び３２は、本発明の第二態様による電源のさらに別の実施形態を示す。この実施形態において、電源５１０は、拡張状態に回転するまたは広がる薄いパネル６０２を持つ電源アダプタ５１３を含む。伸縮式パネルの実施形態と同様、パネル６０２は、コイル２０を含む。１つの実施形態において、コイル２０は、リッツ線の丸形らせんコイルである。コイル２０のサイズ、形状及び構成は、部分的に伝送される電力量次第で、用途に応じて変えられる。例えば、コイル２０の直径、コイル２０におけるワイヤの巻き数及びコイル２０を形成するために使用されるワイヤのサイズは、特定の用途に基づいて変えられる。必要な場合、パネル６０２は、磁石２６を含むことができる。パネル６００は、予定されるワイヤレスデバイスと形状的に一致する輪郭を持つことができる。現時点の実施形態において、パネルは、ノート型パソコンＬに設置されたスロットの下に嵌合できる薄い構造を示す。パネルは、多様な位置の間で選択的に回転できる。１つの位置において、パネルをホーム位置にロックできる。現時点の実施形態において、この位置において、電源アダプタ５１３は図３の実施形態と同様の形態を持つ。図示しないが、別の実施形態において、コード付き電源コネクタを電源アダプタに含めることができる。伸縮式の実施形態と同様、任意の組合せの電源回路網をパネル及び（または）アダプタに含めることができる。さらに、パネルが伸ばされたときまたは引っ込められたとき、電源アダプタとパネルとの間の電気接続を維持できる。例えば、パネルと電源アダプタとの間のワイヤに充分な緩みがあれば、パネルが伸ばされたとき、パネルの中のコイルまたは電源回路は、電源アダプタの中の電源回路網との間の電気接続を維持する。１つの実施形態において、壁コード自体が、直接的にパネルの中の電源回路との電気接続を維持するのに充分な緩みを有する。

電源１０の回路網は、用途によって変えられる。電源からワイヤレスデバイスＤへ無線で電力を供給するのに適する多様な回路及び回路素子が当業者には知られている。限定的ではなく、開示のために、１つの適した回路について図２８に関連して説明する。図２８は、２つの別個のワイヤレス給電器１４へ電力を無線で供給する電源回路の概略図である。この実施形態において、ワイヤレス給電器は、変動する電力供給の応用に応じて電磁場を発生するように構成された一次コイル２０である。電源回路網は、概して、ＡＣ商用電源から受け取ったＡＣ電力をＤＣ電力へ変換するＡＣ／ＤＣ整流器６０を含む。また、電源１０は、ＡＣ／ＤＣ整流器６０のＤＣ出力を要求レベルへ変換する二重チャンネルＤＣ／ＤＣ降圧コンバータ６５を含む。二重チャンネルＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、異なる出力レベルの２つのＤＣ出力を提供する能力を有する。また、電源１０は、二重マイクロコントローラ９４及び１対のスイッチ回路９６を含む。二重マイクロコントローラ９４は、各対のスイッチ回路９６を別個に作動でき、２つの一次コイル２０によって供給される電力を対応するワイヤレスデバイスＤに別個に適合できる。二重マイクロコントローラ９４は、二重チャンネルＤＣ／ＤＣコンバータへ制御信号を送って、ＤＣ出力の出力レベルを設定するようにプログラムされる。また、二重マイクロコントローラは、２つのスイッチ回路９６を制御して、２つのコイル２０のために適切なＡＣ電力を発生するようにプログラムされる。例えば、二重マイクロコントローラは、スイッチのタイミングを制御して、２つの一次コイルへ与えられる信号の作動周波数及び（または）デューティサイクルを変えられる。以前に説明した電源回路の実施形態と同様、この実施形態の二重マイクロコントローラ９４は、基本的に、多様な誘導電源制御アルゴリズムのどれにでも従うことができる。いくつかの実施形態において、二重マイクロコントローラ９４は、対応する携帯デバイスＤからのフィードバックに基づいてコイル２０に与えられる電力の１つまたはそれ以上の特徴を変更できる。例えば、二重マイクロコントローラ９４は、共振周波数、作動周波数、レール電圧またはデューティサイクルを調節して、対応する携帯デバイスＤへ誘電的に伝送される電力の効率または量に影響を与えることができる。誘導電源の作動を制御するための多様な技法及び装置が知られている。例えば、二重マイクロコントローラは、「誘導結合バラスト回路」と題する２００４年１１月３０日公開のＫｕｅｎｎｅｎ他に対する米国特許第６８２５６２０号において開示された制御アルゴリズム、「適応的誘導電源」と題する２００７年５月１日公開のＢａａｒｍａｎに対する米国特許第７２１２４１４号の適応的誘導電源、「通信機能を持つ適応的誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００３年１０月２０日に提出された米国特許出願第１０／６８９１４８号の通信機能を持つ誘導電源、「バッテリを充電するシステム及び方法」と題するＢａａｒｍａｎによって２００７年９月１４日に提出された米国特許出願第１１／８５５７１０号のＬＩ−ＩＯＮ電池を無線で充電する誘導電源、「デバイス識別機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎ他によって２００７年１２月２７に提出された米国特許出願第１１／９６５０８５号のデバイス識別機能を持つ誘導電源、または「デューティサイクル制御機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００８年１月７日に提出された米国特許出願第６１／０１９４１１号のデューティサイクル制御機能を持つ誘導電源（これら全てが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）、のうち１つに従って作動するようプログラムできる。図２８の実施形態は、二重マイクロコントローラを含むが、二重マイクロコントローラを各ワイヤレス給電器用の別個のマイクロコントローラに置き換えることができる。

また、図２８は、１対のワイヤレス電子デバイスＤにおける回路網の概略図を示す。図示するように、各デバイスＤは、異なる一次コイル２０に隣接して配置される。この実施形態において、２台のデバイスＤの回路は、基本的に同一である。従って、１台についてのみ詳細に説明する。ワイヤレス電子デバイスＤは、概して、ワイヤレス受電器２２と、ＡＣ／ＤＣ整流器７０と、マイクロコントローラ７４と、バッテリ７６と、負荷７８とを含む。この実施形態において、ワイヤレス受電器２２を二次コイル２２とすることができる。二次コイル２２は、電源１０の中の一次コイル２０から電力を誘導的に受け取るように構成される。二次コイル２２のサイズ、形状及び構成は、一次コイル２０の特性に対応するように選択できる。この実施形態のワイヤレス受電器２２は、コイルであるが、ワイヤレスデバイスは、他の形式のワイヤレス受電器を含むことができる。二次コイル２２は、ＡＣ／ＤＣ整流器７０に電気的に結合される。二次コイル２２において発生したＡＣ電力は、整流器７０へ入り、ここでＤＣ電力へ変換される。ＤＣ電力を適切なレベルへ調整するように整流器７０を構成するか、またはマイクロコントローラ７４は、整流器７０の出力をバッテリ７６または負荷７８へ与える前にこれを調節するＤＣ／ＤＣコンバータを含むことができる。二次マクロコントローラ７４は、基本的に、多様な誘導電源制御アルゴリズムのいずれに従ってもよい。いくつかの実施形態において、二次マイクロコントローラ７４は、一次マイクロコントローラに通信を送って、一次マイクロコントローラ９４が、コイル２０へ与えられる電力の１つまたはそれ以上の特性を変更できるようにする。例えば、二次マイクロコントローラ７４は、一次コイルから受け取る電力量を示す通信信号またはより多くの電力を必要とするかより少ない電力を必要とするかを示す通信信号を送ることができる。ワイヤレス電子デバイスの中の誘導電源の作動を制御するための多様な技法及び装置が知られている。例えば、二次マイクロコントローラは、「誘導結合バラスト回路」と題する２００４年１１月３０日公開のＫｕｅｎｎｅｎ他に対する米国特許第６８２５６２０号において開示された制御アルゴリズム、「適応的誘導電源」と題する２００７年５月１日公開のＢａａｒｍａｎに対する米国特許第７２１２４１４号の適応的誘導電源、「通信機能を持つ適応的誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００３年１０月２０日に提出された米国特許出願第１０／６８９１４８号の通信機能を持つ誘導電源、「バッテリを充電するシステム及び方法」と題するＢａａｒｍａｎによって２００７年９月１４日に提出された米国特許出願第１１／８５５７１０号のＬＩ−ＩＯＮ電池を無線で充電する誘導電源、「デバイス識別機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎ他によって２００７年１２月２７に提出された米国特許出願第１１／９６５０８５号のデバイス識別機能を持つ誘導電源、または「デューティサイクル制御機能を持つ誘導電源」と題するＢａａｒｍａｎによって２００８年１月７日に提出された米国特許出願第６１／０１９４１１号のデューティサイクル制御機能を持つ誘導電源（これら全てが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）、のうち１つに従って作動するようプログラムできる。

図示しないが、本発明の第二態様による電源は、コード付き電子デバイスＷＤへ電力を供給する電力取出し口を含むことができる。例えば、図１３〜２７の電源は、電力取出し口を含むように変形できる。電力取出し口の数、設置位置及び仕様は用途によって変えられる。

図３３を参照すると、多重入力のワイヤレス電源１０の１つの実施形態が示される。図示する実施形態は、第一入力電圧または第二入力電圧を受け入れることができるＡＣ／ＤＣ整流器回路を含む。別の実施形態において、ＡＣ／ＤＣ整流器回路６１は、付加的入力電圧を受け入れることができる。入力電圧はＤＣまたはＡＣが可能である。入力電圧は、多様なレベルが可能である。例えば、図示する実施形態において、ＡＣ／ＤＣ整流器は、１１０ＶＡＣまたは２２０ＶＡＣを受け入れることができる。別の実施形態において、ＡＣ／ＤＣ整流器は、１１０ＶＡＣ、２２０ＶＡＣ、１９ＶＤＣまたは５ＶＤＣを受け入れることができる。ＡＣ／ＤＣ整流器は、整流出力を生成できる。ＤＣ入力電圧が供給される場合、整流器は、ほとんどあるいは全く信号に対して効果を持たないが、それでも、整流ＤＣ出力は提供される。

ＡＣ／ＤＣ整流器６１に加えて、現時点の実施形態において、低出力ＤＣ／ＤＣ降圧コンバータ６３が設置されて、マイクロコントローラに電力を供給する。マイクロコントローラに電力を供給するには少量の電力しか（典型的には、数マイクロワット）必要としないので、ＤＣ／ＤＣ降圧コンバータのサイズは、小さく維持される。いくつかの実施形態においては、回路が小型ＤＣ電力源を必要としない場合には、例えばマイクロコントローラがバッテリから電力供給を受ける場合または回路がマイクロコントローラの代わりにアナログ素子を持つように設計される場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータを排除できる。

多重入力ワイヤレス電源は、第一入力電圧及び第二入力電圧のいずれが多重入力ワイヤレス電源に接続されるかを検出するセンサを含む。現時点の実施形態において、センサは、ＡＣ／ＤＣ整流器回路に含まれる。別の実施形態において、センサを別個の素子とするか、またはマイクロコントローラまたはその他の素子に組み込める。３つ以上の入力電圧を使用する実施形態においては、センサは、複数の異なる入力電圧のどの電圧に接続されているかを測定できる。現時点の実施形態において、センサは電圧センサであるが、別の形態において、電流センサまたはどの電源電圧がワイヤレス電源に接続されているか確実に指摘できる別の形式のセンサを使用できる。現時点の実施形態において、整流電圧は、ＡＣ／ＤＣ整流器回路において感知され、別の実施形態において、予整流電圧を感知できるが、当然、コントローラにおけるプログラミングをこれに従って修正する必要がある。

また、多重入力ワイヤレス電源は、各々ＡＣ／ＤＣ整流器からの整流出力に結合された複数のスイッチ回路９６、９７を含む。すなわち、整流器回路６１からの出力は、まず降圧コンバータによって降圧されることなく、スイッチ回路９６、９７へ直接結合される。現時点の実施形態において、スイッチ回路は、第一入力電圧及び第二入力電圧のどちらか高い方に合わせて定格される。３つ以上の異なる入力電圧を受け入れることができる実施形態においては、スイッチ回路を最高入力電圧に合わせて定格できる。複数の入力電圧を受け入れることができるシステムにおいては、全てのスイッチを最高入力電圧に合わせて定格する代わりに、最高入力電圧に合わせて１つのスイッチを定格することができ、付加的スイッチ回路は、入力電圧がこのスイッチの定格より低いとマイクロコントローラが判断した場合のみ電気経路に入ることができる。

多重入力ワイヤレス電源の現時点の実施形態においては、２つのタンク回路またはワイヤレス給電器１４、１５が含まれる。別の実施形態においては、付加的タンク回路を含むことができる。各タンク回路は、遠隔デバイスへ無線で電力を供給するように設計され、タンク回路は、少なくともこのタンク回路に関連するスイッチ回路に提供されるＤＣ電圧量の関数に基づいて選択される。例えば、タンク回路が１６５ＶＤＣ（すなわち、整流１１０ＶＡＣ）を受け取るとすると、タンク回路１４のインダクタ２０及びコンデンサ２１の特性は、タンク回路に近接して置かれた遠隔デバイスへ適切な電力量が伝送されるように選択される。異なる入力電圧には異なるタンク回路素子が使用される。すなわち、１９ＶＤＣ、５ＶＤＣまたは３０８ＶＤＣ（整流２２０ＶＡＣ）など異なる入力電圧用のタンク回路素子は、全て、遠隔デバイスへ目標電力量を提供するように別個に選択／設計される。現時点の実施形態において、第一タンク回路１４は、複数のスイッチ回路の１つ９６に結合される。第２タンク回路１５は、複数のスイッチ回路の別の１つ９７に結合される。第二タンク回路の特性は、第二入力電圧の関数として遠隔デバイスに電力を伝送するように選択される。すなわち、第一タンク回路１４のインダクタ２０及びコンデンサ２１の形状、サイズ及び特性が第一入力電圧に基づいて選択されたのと全く同様に、タンク回路の中のインダクタ２３及びコンデンサ２５の形状、サイズ及び特性は、第２入力電圧に基づいて選択される。現時点の実施形態において、第二タンク回路１４の特性は、第一タンク回路１５の特性と異なる。図示する実施形態において、両方のタンク回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧されていない高いＤＣレール電圧を受け入れるように設計される。この実施形態の１つの利点は、比較的嵩の大きいＤＣ／ＤＣコンバータが不要であり、回路設計からこれを除外できることである。

さらに、多重入力ワイヤレス電源は、異なるワイヤレス電力量を提供するように設計できる。いくつかの実施形態において、多重入力ワイヤレス電源は、動的であり、スイッチ回路の作動周波数の調節、スイッチ回路のデューティサイクルの調節、レール電圧調節または伝送される電力量に影響を与えるその他の特性に基づいて、遠隔デバイスへ提供される電力流を調節できる。これらの多数の技法については、以前に参照によって組み込まれた上述の参考文献において論じられている。

また、多重入力ワイヤレス電源は、低出力ＤＣ／ＤＣコンバータ及びスイッチ回路に結合されたマイクロコントローラ９５を含むことができる。マイクロコントローラは、センサからの出力に基づいて複数のスイッチ回路を制御するようにプログラムされる。センサは、どの入力源が接続されているかを指示する。最も単純な実施形態において、整流電圧は全てのスイッチ回路に与えられるが、その特定の入力電圧（または入力電圧範囲）のために設計されたタンク回路に結合されたスイッチ回路のみが作動する。他の実施形態において、ＡＣ／ＤＣ整流器回路は、スイッチまたはマルチプレクサを含み、整流電圧は、ＤＣ／ＤＣ降圧コンバータ及び適切なスイッチ回路のみに与えられる。いくつかの実施形態において、可能性のある各入力電圧または入力電圧範囲のためにタンク回路／スイッチ回路の配列体を含むことができる。

複数の入力で作動できる多重入力ワイヤレス電源の代わりに、単一入力の低ＤＣレールワイヤレス電源によって生成される電磁場と同様の電磁場を生成するように、単一入力の高ＤＣレールワイヤレス電源を設計できる。すなわち、単一入力のワイヤレス電源は、高出力ＤＣ／ＤＣコンバータ無しで設計でき、ＤＣ整流電圧はスイッチ回路によって使用されて、低ＤＣレール電圧を用いて電磁場を発生するワイヤレス電源が生成する電磁場と同様の電磁場を生成するように明白に設計されたタンク回路を横切ってＡＣ信号を発生する。

特に、本発明の１つの実施形態において、高ＤＣレールワイヤレス電源を設計する方法が提供される。この方法は、高ＤＣレール電圧を発生するＡＣ／ＤＣ整流器と、高ＤＣレール電圧を低ＤＣレール電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを含む、低ＤＣレールワイヤレス電源を用意するステップ、低ＤＣレール電圧を切り替えてＡＣ信号を発生するスイッチ回路を用意するステップと、電磁場を発生するＡＣ信号に結合されたタンク回路を用意するステップと、を含む。この方法は、低ＤＣレールワイヤレス電源に基づいて素子を選択するステップを含む。特に、方法は、高ＤＣレール電圧を発生するＡＣ／ＤＣ整流器を選択するステップと、高ＤＣレール電圧を切り替えるように定格されたスイッチ回路を選択するステップと、高ＤＣレール電圧に応答して低ＤＣレールワイヤレス電源によって生成される電磁場と同様の電磁場を発生する特性を有するタンク回路を選択するステップと、を含む。

上記の説明は、本発明の現時点の実施形態の説明である。本発明の思想及びより広義の態様から逸脱することなく多様な変更及び改変を加えることができる。

Claims

第一入力電圧または第二入力電圧を受け入れることができる整流器であって、ＡＣ電源から整流出力を生成する整流器と、
前記第一入力電圧及び前記第二入力電圧のどちらがワイヤレス電源に接続されているかを検出するセンサと、
ＤＣ／ＤＣコンバータによって変換されることなく、前記整流出力に結合された各々前記整流出力に結合された複数のスイッチ回路と、
前記複数のスイッチ回路の１つに結合された、第一コンデンサと第一インダクタを含む第一タンク回路であって、該第一タンク回路の特性が、前記第一入力電圧の関数として遠隔デバイスに電力を伝送するように選択される第一タンク回路と、
前記複数のスイッチ回路の別の１つに結合された、第二コンデンサと第二インダクタを含む第二タンク回路であって、該第二タンク回路の特性が、前記第二入力電圧の関数として前記遠隔デバイスへ電力を伝送するように選択され、前記第二タンク回路の前記特性が前記第一タンク回路の前記特性と異なる、第二タンク回路と、
前記遠隔デバイスからのフィードバックに基づいて、前記第一、又は第二タンク回路から前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたマイクロコントローラと、を備え、
該マイクロコントローラが、前記センサからの出力に基づいて前記複数のスイッチ回路を制御する、遠隔デバイスに電力を供給するワイヤレス電源。
ＡＣ／ＤＣ整流器である前記整流器と前記マイクロコントローラに結合されており、前記マイクロコントローラに電力供給するために前記整流出力をＤＣに変換する、低出力ＤＣ／ＤＣコンバータを含むことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
前記マイクロコントローラはバッテリにより電力供給されることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
前記マイクロコントローラは、前記第一、又は第二タンク回路の共振周波数を調整することによって、前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
前記マイクロコントローラは、前記スイッチ回路の作動周波数を調整することによって、前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
前記マイクロコントローラは、前記ワイヤレス電源のデューティサイクルを調整することによって、前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
前記整流器は、前記スイッチ回路に直接結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
前記フィードバックは、前記第一、又は第二タンク回路における反射インピーダンス、及び、別個の通信システムのうち少なくとも１つによって、前記遠隔デバイスから前記ワイヤレス電源へ送られることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス電源。
ＡＣ電源を用意するステップと、
整流出力を生成するように前記ＡＣ電源を整流するステップと、
ＤＣ／ＤＣコンバータによって前記整流出力を変換することなく、ＡＣ出力を生成するように前記整流出力をスイッチイングするステップと、
前記第一、又は第二タンク回路を経由して、前記遠隔デバイスに電力を誘導的に伝送するように、前記ＡＣ出力を使用するステップと、
前記遠隔デバイスからのフィードバックに基づいて、前記遠隔デバイスへの誘導電源の伝送を制御するステップと、
を具備し、請求項１に記載のワイヤレス電源から遠隔デバイスへワイヤレス電力を伝送する方法。
低出力ＤＣ／ＤＣ降圧コンバータでマイクロコントローラに電力供給するステップを含むことを特徴とする、請求項９に記載のワイヤレス電力を伝送する方法。
前記マイクロコントローラはバッテリにより電力供給されることを特徴とする、請求項１０に記載のワイヤレス電力を伝送する方法。
前記制御するステップは、前記第一、又は第二タンク回路の共振周波数を調整するステップを含むことを特徴とする、請求項９に記載のワイヤレス電力を伝送する方法。
前記制御するステップは、前記スイッチイングの周波数を調整するステップを含むことを特徴とする、請求項９に記載のワイヤレス電力を伝送する方法。
前記制御するステップは、デューティサイクルを調整するステップを含むことを特徴とする、請求項９に記載のワイヤレス電力を伝送する方法。
前記フィードバックは、前記第一、又は第二タンク回路における反射インピーダンス、及び、別個の通信システムのうち少なくとも１つによって、前記遠隔デバイスから前記ワイヤレス電源へ送られることを特徴とする、請求項９に記載のワイヤレス電力を伝送する方法。
遠隔デバイスに電力を誘導的に伝送するワイヤレス電源を備える、ワイヤレス電源システムであって、
該ワイヤレス電源は、
第一入力電圧または第二入力電圧を受け入れることができる整流器であって、ＡＣ電源から整流出力を生成する整流器と、
前記第一入力電圧及び前記第二入力電圧のどちらがワイヤレス電源に接続されているかを検出するセンサと、
ＤＣ／ＤＣコンバータによって変換されることなく、前記整流出力に結合された各々前記整流出力に結合された複数のスイッチ回路と、
前記複数のスイッチ回路の１つに結合された、第一コンデンサと第一インダクタを含む第一タンク回路であって、該第一タンク回路の特性が、前記第一入力電圧の関数として遠隔デバイスに電力を伝送するように選択される第一タンク回路と、
前記複数のスイッチ回路の別の１つに結合された、第二コンデンサと第二インダクタを含む第二タンク回路であって、該第二タンク回路の特性が、前記第二入力電圧の関数として前記遠隔デバイスへ電力を伝送するように選択され、前記第二タンク回路の前記特性が前記第一タンク回路の前記特性と異なる、第二タンク回路と、
前記遠隔デバイスからのフィードバックを受信するワイヤレス通信受信器と、
前記遠隔デバイスからのフィードバックに基づいて、前記第一、又は第二タンク回路から前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたマイクロコントローラと、を備え、
該マイクロコントローラが、前記センサからの出力に基づいて前記複数のスイッチ回路を制御し、
前記遠隔デバイスは、
ワイヤレス受電器と、
前記ワイヤレス電源にフィードバックを伝送するワイヤレス通信送信器と、
遠隔デバイス整流器と、
負荷とを、含む、ワイヤレス電源システム。
前記ワイヤレス電源整流器と前記マイクロコントローラに結合されており、前記マイクロコントローラに電力供給するために前記整流出力をＤＣに変換する、低出力ＤＣ／ＤＣコンバータを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のワイヤレス電源システム。
前記マイクロコントローラは、前記ワイヤレス電源に位置するバッテリにより電力供給されることを特徴とする、請求項１６に記載のワイヤレス電源システム。
前記マイクロコントローラは、前記タンク回路の共振周波数を調整することによって、前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたことを特徴とする、請求項１６に記載のワイヤレス電源システム。
前記マイクロコントローラは、前記スイッチ回路の作動周波数を調整することによって、前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたことを特徴とする、請求項１６に記載のワイヤレス電源システム。
前記マイクロコントローラは、前記ワイヤレス電源のデューティサイクルを調整することによって、前記遠隔デバイスへ誘導電源の伝送を制御するようにプログラムされたことを特徴とする、請求項１６に記載のワイヤレス電源システム。
前記ワイヤレス電源整流器は、前記スイッチ回路に直接結合されていることを特徴とする、請求項１６に記載のワイヤレス電源システム。