用于阻抗穩定的系統和方法

用于阻抗穩定的系統和方法
【專利摘要】本公開涉及用于阻抗穩定的系統和方法。可以提供一種AC到DC適配器用以提高觸敏表面的靈敏度。這種AC到DC適配器可以包括用于整流進入的AC信號的整流電路。該整流電路可以采用包括4個二極管分支的二極管橋式網絡的形式。可以與每個二極管分支并聯地提供穩定電路，以便在特定的操作時期減小二極管橋式網絡的阻抗。可以這樣配置穩定電路，使得在所有操作時期期間，二極管橋式網絡的阻抗大體恒定。結果，在所有操作時期期間，AC到DC適配器的阻抗可以相對恒定。這又可以增加由這種AC到DC適配器供電的設備的觸摸敏感表面的靈敏度。
【專利說明】用于阻抗穩定的系統和方法
[0001]本申請是題為“用于阻抗穩定的系統和方法”的、申請日為2008年4月28日的發 明專利申請200880016490.7的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及電力調節。更具體地，本發明涉及穩定電源適配器的阻抗。
【背景技術】
[0003]傳統的AC (交流)到DC (直流)電源適配器可以對由墻壁插座提供的AC電源信號 進行整流，以便給便攜設備提供DC電源信號。不論便攜設備開啟還是關閉，這種DC電源信 號都可以給便攜設備提供電力。如果便攜設備關閉，DC電源信號可用于給便攜設備的電池 充電。然而，如果便攜設備開啟，DC電源信號可用于給便攜設備的電子器件供電。然而，由 于傳統AC到DC電源適配器的阻抗隨時間而改變，傳統AC到DC電源適配器具有缺點。當 AC到DC電源適配器的阻抗隨時間而改變時，使用由傳統AC到DC電源適配器提供的DC電 源的電路可能不正確地操作。因此，希望提供具有不隨時間改變的阻抗的AC到DC電源適 配器。

【發明內容】

[0004]提供一種具有電容性觸摸敏感表面的電子設備。電容性觸摸敏感表面可以利用耦 合到電子設備外殼的本地系統接地。例如，可以給具有媒體播放能力的無線電話設備提供 觸摸敏感顯示屏形式的電容性觸摸敏感表面。這種無線電話設備的外殼可以是導電的(例 如，金屬)，并且觸摸敏感顯示屏的本地系統接地節點可被耦合到該導電外殼。在這樣做時， 在某些操作情況下用戶的身體可被電耦合到觸摸敏感表面的本地系統接地節點。因此，用 戶不僅能夠與設備交互以便改變觸摸敏感表面的電特性，而且用戶還可以與設備交互以便 改變設備本地接地節點的電特性。
[0005]可以提供一種AC到DC適配器，以便增加觸摸表面的靈敏度。這種AC到DC適配 器可以包括用于整流進入的AC信號的整流電路。該整流電路可以采用包括4個二極管分 支的二極管橋式網絡的形式。可以與每個二極管分支并聯地提供穩定電路，以便在特定的 操作時期期間減小二極管橋式網絡的阻抗。可以這樣配置穩定電路，使得在所有操作時期 期間，二極管橋式網絡的阻抗大體恒定。結果，在所有操作時期期間，AC到DC適配器的阻 抗可以相對恒定。這又可以，例如在用戶的身體不電耦合到觸摸敏感設備的本地接地的情 況下，增加由這種AC到DC適配器供電的設備的觸摸敏感表面的靈敏度。
[0006]該AC到DC適配器中還可以包括變壓器，以便降低電壓信號，使得給利用該變壓器 的設備提供可管理的電壓電平。可以在變壓器的輸入繞組和輸出繞組之間耦合電容器，以 便濾除可能降低耦合到變壓器的輸出繞組的觸摸敏感傳感器的靈敏度的噪聲。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]結合其中相同附圖標記指示相同部分的附圖考慮下面的詳細說明，將明了本發明的上述和其它目的和優點，并且在附圖中:
[0008]圖1是根據本發明的實施例構造的用于觸摸敏感表面的各種操作情況的圖示；
[0009]圖2是根據本發明的實施例構造的電源適配器的圖示，該電源適配器提高了由該電源適配器供電的觸摸敏感表面的靈敏度；和
[0010]圖3是根據本發明的實施例構造的用于電源適配器的二極管網絡，該二極管網絡提高了由該二極管網絡供電的觸摸敏感表面的靈敏度。
【具體實施方式】
[0011]圖1示出了當身體部分115與觸摸敏感表面112交互，并且身體部分116與觸摸敏感設備的外殼111交互時，觸摸敏感設備的操作環境110。可以包括電路113以便控制觸摸敏感表面112的操作。外殼111可以是導電的(例如，金屬)，并且可被電耦合到電路113。例如，外殼111可被耦合到觸摸敏感設備的接地端子。
[0012]本領域技術人員將會理解，包括觸摸敏感表面的設備可以采用多種形式。例如，觸摸敏感設備可以是靜態(stationary)設備或便攜設備。靜態設備可以是例如膝上計算機，服務器，或包括諸如軌跡板的非顯示接口和/或觸摸敏感顯示屏的個人計算機。便攜設備可以是例如能夠播放不同形式的媒體的便攜電話設備，其包括諸如輸入輪的非顯示接口和/或觸摸敏感顯示屏。
[0013]觸摸敏感表面112可以是例如電容性觸摸敏感顯示器。可以操作觸摸敏感表面112，以便確定單點接觸(例如，單個手指與顯示器交互)或多點接觸(例如，兩個或多個手指與顯示器交互)。觸摸敏感表面112可以包括若干感測電容器，當用戶與感測電容器交互時，這些感測電容器被耦合到地。
[0014]感測電容器可被配置為使得感測電容器的電容Ct與用戶向感測電容器施加的觸摸的量級成比例。感測電容器可被配置為當用戶的身體部分在感測電容器的至少一個特定鄰域內，但是尚未直接物理地觸摸該觸摸敏感表面時，感測電容器的電容發生改變。
[0015]感測電容器可被配置為如果用戶身體的一部分(例如，手指)遠離觸摸敏感表面，則感測電容器的電容Ct較小或接近O。當身體部分靠近觸摸敏感表面時，感測電容器的電容Ct可以增加。當身體部分完全按壓觸摸表面時，感測電容器的電容Ct可以達到最大電容Ctmax。
[0016]本領域技術人員將明了，當用戶的身體部分(例如，手指或腳尖(toe))與感測電容器交互時，用戶的身體部分將感測電容器耦合到用戶的身體。感測電容器可以是可以包括電路113或可由電路113使用的觸摸敏感傳感器的一部分。
[0017]因此，感測電容器的電容Ct可以依賴于接地和觸摸敏感表面使用的電源的類型和質量。可由若干電能源給電路113供電。例如，可由電池或電源插座給電路113供電。電路113可被配置為接受DC電源，并且因而可以結合墻壁插座使用AC到DC電源適配器，以便給電路113以及包含電路113的設備中的其它結構供電。
[0018]在操作環境110中操作的同時，可由電池給電路113供電。在操作環境110中，用戶可以一只手握住外殼111，并且可以用另一只手與觸摸敏感表面112交互。在這樣做時，可以在外殼111和用戶身體之間有效地創建電短路。外殼111可被耦合到本地系統接地119。以這種方式，用戶可通過外殼111接地到本地系統接地119。因此，當用戶將手指完全放在觸摸敏感表面112上時，感測電容器114可被耦合到本地系統接地119，并且感測電容器114的電容可以處于最大電容Ctmax (例如，7pF)。本領域技術人員將會理解，包括感測電容器的傳感器的輸出可被更適當地描述為Oc = K*CTMAX，其中K是常量。
[0019]操作環境120可以包括觸摸敏感表面122、外殼121、電路123和感測電容器124。 例如，當用戶經由身體部分125與表面122交互但是用戶不與外殼121交互時，可能出現操作環境120。例如，當用戶一只手上戴著手套，并用這只戴著手套的手握著設備時，可能出現這種環境。例如，當設備被放置在不導電的桌子上并且用戶不觸摸外殼121時，也可能出現這種操作環境。例如，當設備被不導電的材料(例如，橡膠或硅樹脂)覆蓋，設備的本地接地不被耦合到外殼，或者外殼不導電時，同樣可能出現操作環境120。類似于操作環境110 的外殼111,外殼121可以耦合到本地系統接地129。在操作環境120中，可由電池給電路 123供電。
[0020]由于在操作環境120中用戶的身體部分不觸摸外殼121，因此用戶的身體不能被耦合到本地系統接地119。因此，當身體部分125與表面122的感測電容器124交互時，感測電容器124經由用戶身體的電容(例如，~150pF)稱合到大地(Earth Ground)。然而,不論感測電容器124面臨何種類型的接地，設備可被配置為使用相同電路。因此，不論感測電容器124耦合到大地126還是本地系統接地129，電路123和感測電容器124可以透明地操作。
[0021]大地126和本地系統接地129可以處于不同的電壓。在這種情況下，感測電容器 124的電容利用到本地系統接地129的最短阻抗路徑。換言之，感測電容器124的輸出與從觸摸電子器件(例如，感測電容器124)通過用戶的身體進入大地126并且然后回到本地系統接地129所見的總電容成比例。因此，該路徑可以包括感測電容器124的電容(Ct)、用戶身體的電容(Cmdy(Cm))和外殼121的電容(Chotsiic(Ck))。換言之，當身體部分125被完全按在表面122上時，感測電容124所見的總有效電容CTeffeetive(C總有效)可以是l/CTeffeetive=(l/ Ctmax)+ (1/Cbody) +(1/Chousing)。因此，信號輸出可以與總有效電容CTeffec;tive成比例。從而，信號
輸出可以是0 Ceffective-K* [ (CTMAX*CB0DY*CH0USING) / [ (Ctmax*Chousing) + (Chousing^Cbody) + (Ctmax^Cbody)]]。
[0022]本領域技術人員將會理解，用戶身體的電容相對于感測電容器的最大電容為大的，并且結果是對來自感測電容器的凈信號輸出可能具有相對更小的影響。在操作環境 120中外殼的電容可以減小來自感測電容器的信號輸出。然而，環境120中外殼的電容(例如，~15pF)可以是穩定的，使得來自感測電容器的信號輸出的減小也是穩定的。
[0023]因此，可以包括這樣的電路，該電路可以操作以便檢測操作環境120 (例如，通過注意用戶與觸摸敏感表面交互時平均電容的變化)，并且適當縮放感測電容器的輸出電容，以便考慮來自外殼的電容減小。例如，還可以用軟件執行這種改變。更具體地，感測電容器的輸出可被提供給處理器。然后處理器可以對感測電容器的輸出執行若干操作。這種操作可以包括濾除干擾以及例如基于設備的工作環境(例如，環境120)縮放電容。
[0024]本領域技術人員將會理解，在某些環境下有效電容CTe—比感測電容器的最大電容Ctmax小約30 — 40% (例如34% )。如上所述，該減小在例如跨越用于操作觸摸感測組件的調制頻率下是穩定的。因此，該減小可被認為獨立于可以包括電路123和電容器124 的觸摸敏感組件的調制頻率。可以提供電容器124作為電路123從其接收信號并且對其進行控制的傳感器的一部分。
[0025]為了校正有效電容CTrffertive和感測電容器的最大電容Ctmax之間的任意減小，可以提供縮放。例如，可以提供縮放，以便以特定的量(例如，40%-70%)增加傳感器輸出。另夕卜，可由設備檢測該設備進行操作的環境類型。例如，設備可以檢測其何時沒有被物理地連接到AC到DC電源適配器。在該情況下，可以放大觸摸傳感器的輸出，以便為觸摸傳感器的靈敏度的任何減小進行調整。按照另一個例子，該設備可被配置為包括不導電的外殼。可替換地，該設備可以能夠確定用戶沒有觸摸設備的外殼。然后，設備可以針對該環境情況適當縮放觸摸傳感器的輸出。另一個環境情況可能是，例如，當用戶沒有觸摸設備的本地系統接地，并且當不存在AC到DC電源適配器時。再一種環境情況可能是，例如，當使用AC到DC電源適配器給設備供電時。本領域技術人員將會理解，根據檢測到的環境情況，可以使用若干不同的縮放技術。
[0026]可以使用操作環境130操作具有電路133、感測電容器134、表面132和外殼131的設備。可以使用墻壁插座141給設備的組件供電。可以使用AC到DC適配器142以便例如整流從墻壁插座141接收的電力，并且將該電力的電壓降低到所希望的量(例如，大約5伏)。
[0027]AC到DC適配器142可以例如是三插孔或二插孔AC到DC適配器。在二插孔配置中，墻壁插座141的電壓觸點(火線)和中性觸點(中線)可被耦合到AC到DC適配器142。在三插孔配置中，墻壁插座141的電壓觸點、中性觸點、和接地觸點可被耦合到AC到DC適配器142。接地觸點可以例如給設備提供接地觸點。在AC到DC適配器給設備供電的同時，設備又可以將外殼(和本地系統接地)耦合到這種接地觸點。AC到DC適配器142可以包括與設備接口的任意類型的插頭，諸如例如，通用串行總線(USB)插頭或4區域插頭。
[0028]AC到DC適配器142可以包括產生相對于大地的共模電壓擺動的內部開關電路。另外，AC到DC適配器142可以具有變化的阻抗。AC到DC適配器142可以具有固定的或可變的開關頻率。電路可被設置在AC到DC適配器內或在具有觸摸敏感表面的設備內，以便改進適配器或不同配置的觸摸敏感設備的電容和阻抗。
[0029]本領域技術人員將會理解，由于二插孔適配器僅可以接收和使用墻壁插座的中性觸點和電壓觸點(例如，如在環境130中示出的)，二插孔適配器可以提供與大地隔離的DC信號。
[0030]電源適配器可以包括各種內部開關結構，以便控制例如位于電源適配器內的電感器和/或變壓器繞組的開關。這種電源適配器可被配置為提供經調節的輸出，該輸出提供恒定的差分電壓。例如，這種電源適配器可被配置為提供+5伏的輸出差分電壓。因此，在任意時刻，電源適配器的電壓輸出(VOUT)可以是例如120伏，而電源適配器的公共輸出(COM)可以是115伏，從而提供+ 5伏的電壓差。
[0031]可以提供這樣的適配器，其提供保持穩定差的差分電壓，但是提供波動的公共和電壓輸出。例如，適配器可以在一個時刻在其電壓和公共輸出觸點上瞬間提供110伏和105伏電壓，但是在另一個時刻在其電壓和公共輸出觸點上提供105伏和100伏電壓。因此，電源適配器的電壓和公共輸出可以波動，而其差仍然穩定。
[0032]不論電源適配器是否提供等于大地的公共輸出電壓，設備的本地系統接地可被耦合到電源適配器的公共輸出。因此，雖然可以給觸摸敏感設備提供所希望的差分電壓(例如，+ 5伏)，但本地系統接地可以接收不等于大地的電壓。類似地，本地系統接地可以接收隨時間改變的電壓。以這種方式，觸摸敏感設備的本地系統接地的電壓可以相對于大地移動。
[0033]用戶的身體部分(例如手指)可以通過用戶身體的電容具有到大地的強參考(strong reference)。對于通過以改變的公共和輸出電壓提供穩定的差分電壓的AC到DC電源接收電力的觸摸敏感設備而言，用戶的身體部分可能不以與相對于地的差分電壓相同的擺動移動。因此，當用戶的手指保持相同的電特性而觸摸敏感設備的本地系統接地(和/或電源電壓)隨時間而改變時，可能在觸摸敏感設備中引入干擾。換言之，當電源適配器的接地(例如，公共輸出)相對于大地移動時，用戶的手指可能給觸摸敏感設備注入噪聲。這種情況可能出現在環境130中。此時，身體部分135可以觸摸顯示屏132，而外殼131可能未通過身體部分耦合到用戶的身體電容。因此，AC到DC適配器142可以調節來自電源插座141的電壓，并且可以用改變的電壓輸出和公共輸出向觸摸敏感設備的電路(例如，電路133)提供穩定的差分電壓。因此，身體部分135可將電容器134通過用戶的身體電容器耦合到大地，并且可以提供回到本地系統接地152的兩個并聯路徑。可以通過外殼電容138(Cchassis)提供一個這種路徑。可以通過從AC到DC適配器142的電源線輸入到負載輸出的串聯阻抗Zak提供另一個這種路徑。
[0034]在環境130中，當傳感器被完全按壓時，由電容器134的電路(例如電路133)所見的總有效電容可以是例如I/ (j*w*C Teffective )=[I / (j*w*CTMAX) ] + [ [ZACS* (I/j*w*C
housing) ] /
[ZAes+(l/j*w*CmusiN(；)]]。本領域技術人員將會理解，在某些實施例中Zacs可能小于I/j*w*CHQUSIN(；。這會因為例如通過AC到DC適配器142的阻抗路徑可能是占支配地位的阻抗路徑而發生。在這種情況下，電容器134中所見的有效電容可以變為l/(j*w*CTeffeetive)=l/(j*w*CTMAX)+ZAes。來自利用電容器134的傳感器的輸出信號可以是例如K*CTe—。本領域技術人員將會理解，常量K可取決于利用電容器134以便給設備的表面提供觸摸敏感能力的傳感器的功能和結構。另外，通過適配器的阻抗(例如，AC到DC適配器142的Zak)可以是電容性的或電感性的。該阻抗可以取決于特定的適配器結構和感興趣的特定頻率(例如，采樣或調制頻率)。
[0035]如上所述，可以相對于環境110減小在環境120中利用電容器的傳感器的信號輸出。在環境130中，由于電源適配器的阻抗與電容器134的電容器串聯，因此可以減小電源適配器的阻抗。然而，由身體部分與觸摸敏感表面的接觸創建的電回路的接地返回路徑通過適配器的阻抗。因此，觸摸傳感器的輸出和適配器的阻抗的關系本質上可以是單調的。換言之，當適配器的阻抗增加時，包括電容器124的觸摸傳感器的輸出可能減小。設備可以確定這種情況類似于用戶的手指被從觸摸敏感表面上抬起時的情況。
[0036]可以向電源適配器142、墻壁插座141或觸摸敏感設備添加電路，用以穩定作為時間的函數的適配器阻抗ZACS。在這樣做時，可以增加觸摸敏感表面的靈敏度。類似地，可以向電源適配器142、墻壁插座141或觸摸敏感設備添加電路，用以減小作為時間的函數的適配器阻抗ZACS。在減小適配器的阻抗時，可以增加利用適配器調節電力的觸摸敏感表面的靈敏度。
[0037]圖2示出了可用于經由電壓輸出238和公共輸出239給觸摸敏感設備提供電力的AC到DC適配器200。AC到DC適配器200可以經由輸入電壓節點231和輸入公共節點232從墻壁插座接收電力。可以使用電路240以便整流電容器233兩端的信號。可以使用控制 電路230給變壓器235提供信號。電路237可以給電路230或AC到DC適配器200的任意 其他組件提供反饋控制信號。
[0038]可以例如作為橋式二極管網絡提供電路240。這種橋式二極管網絡可將AC波形整 流為高壓DC信號。然后控制電路234可以使用變壓器235將高壓DC降壓為較低的DC電 壓。本領域的技術人員將會理解，變壓器235可以改變電力信號的相位，并且將變壓器的端 子彼此隔尚。在這樣做時，變壓器235可以將電壓輸入231和公共輸入232與電壓輸出238 和公共輸出239隔尚開。
[0039]如前所述，電源適配器的輸出上的相對于大地的共模電壓擺動可以類似于共模電 壓幅度的幅度使得觸摸敏感設備認為手指正在觸摸該觸摸敏感表面。因此，噪聲可能在利 用觸摸傳感器的電路的調制頻率或與之接近的頻率下體現。AC到DC適配器200或觸摸敏 感設備可以例如包括在利用電容器提供觸摸敏感設備的電路的調制頻率或與之接近的頻 率下最小化共模電壓幅度的電路或技術。另外，AC到DC適配器200或觸摸敏感設備可以 例如包括在觸摸感測電路使用的電容器的采樣頻率(例如，基帶頻率)或與之接近的頻率下 維持較低或穩定阻抗的電路或技術。采樣頻率可以是例如確定可用樣本的速率或從電容器 獲得樣本的速率。以這種方式，例如，采樣頻率可以是確定以子采樣速率取得的子樣本的平 均的速率。可由附加的電路利用這種平均樣本，以便執行任意數目的操作。
[0040]變壓器235的繞組可以包括寄生電容器，該寄生電容器可以提供在電壓輸出238 和公共輸出239上產生共模電壓擺動的路徑。這種共模電壓可以產生，例如從墻壁插座提 供電力的頻率(例如，50或60Hz)或AC到DC適配器200的開關組件操作(例如，電路234) 的頻率。AC到DC適配器200可被配置為在要比從墻壁插座提供的電力的頻率更高的頻率 下轉換，以便提供對電源適配器的電路的附加控制。
[0041]觸摸敏感設備可以包括例如調制、混頻和濾波技術以便拒絕不希望的噪聲，諸如 在特定的頻率下由相對于大地變化的公共/電壓引起的噪聲。例如，觸摸敏感設備可以包 括對信號進行調制、混頻和/或濾波的結構和技術，以便減小在傳感器調制頻率之外的不 希望的噪聲。
[0042]諸如AC到DC適配器200的外部設備可以包括用以減小傳感器調制頻率或與之接 近的頻率的不希望的噪聲的電路和技術。例如，AC到DC適配器200可以包括在變壓器235 的兩個端子之間的電容器。
[0043]電容器251可被包括在或可被耦合在變壓器235的輸入繞組和輸出繞組之間。電 容器251又可以減小適配器200的開關頻率下的共模噪聲。電容器251可以包括約IOOOpF 的電容。電容器251可以包括小于或大于IOOOpF的電容。
[0044]本領域技術人員將會理解，可以在觸摸敏感設備中提供自適應跳頻技術。這種自 適應跳頻技術可以給觸摸傳感器提供以變化的調制頻率發送信號的能力。自適應跳頻技術 還可以確定在特定的頻率下是否出現了噪聲，并且減少任何檢測到的噪聲。可替換地，觸摸 敏感設備可以丟棄(例如，不使用)包含在具有噪聲的頻率中的信息。仍然可替換地，如果 檢測到噪聲，可將用于傳遞信息的頻率改變(或跳)為另一個頻率。本領域的技術人員將會 理解跳頻技術可能需要特定量的信息以便進行操作。例如，可以給跳頻技術提供寬度大于 60kHz的信號的一部分。[0045]AC到DC適配器200可被配置為將包括在觸摸敏感設備中的跳頻算法考慮在內。特別地，例如，AC到DC適配器200可以于固定頻率操作，使得AC到DC適配器的開關頻率至少是跳頻算法用于進行操作的頻率。因此，例如，AC到DC適配器200的開關頻率可以是60kHz ο
[0046]另外，為了幫助實現跳頻算法，AC到DC適配器200可被配置為不帶有能夠在特定時刻跳過開關的控制環路，以便例如在特定負載(例如，輕負載)下維持調節。因此，可以給AC到DC適配器200提供在規定的頻率以固定的時隙發生的開關。
[0047]AC到DC適配器200還可被配置為例如變頻開關配置，使得AC到DC適配器200的開關頻率在操作過程中改變。適配器中的頻率改變的時間尺度例如可被配置為比觸摸敏感設備中用于提供觸摸敏感功能的跳頻算法的時間尺度慢。例如，變頻AC到DC適配器可被配置為在500kHz以下操作，使得在一秒的時間段上開關頻率的改變不會大于60kHz。類似地，例如，變頻AC到DC適配器可被配置為所有時候均操作于60kHz以上。以這種方式，變頻AC到DC適配器可被配置為從不在比觸摸敏感功能的跳頻算法使用的頻率段(slice)更低的頻率下進行轉換。
[0048]AC到DC適配器200可被配置為使得AC到DC適配器200在觸摸傳感器的采樣頻率下或與之接近的頻率下表現出相對低和/或穩定的阻抗。本領域的技術人員將會理解可以使用觸摸傳感器追蹤典型的人體運動。因此，觸摸傳感器的采樣速率的范圍可以例如在約50Hz到125Hz的范圍內。因此，觸摸傳感器可以用較低的采樣頻率(例如，約50Hz以下)呈現低電力模式。
[0049]可以提供電路240，以便執行對由墻壁插座提供的信號的全波整流。電路240可以是橋式二極管網絡，并且可以包括二極管241、242、243和244。在操作環境260中提供這種橋式二極管網絡的操作。
[0050]操作環境260示出了在來自墻壁插座的電壓觸點的輸入231上的電容器233的電壓。時間段281對應于操作情況271。時間段282和284對應于操作情況272。時間段283對應于操作情況273。
[0051]在時間段281中，可能出現操作情況271，使得二極管242和243導通(例如，正向偏置)，并且橋式網絡的輸出處的電容器，即電容器233可以看到橋式網絡接收的信號的完整電壓幅度。當信號262達到其峰值時，電容器261充電到其峰值(例如，減去二極管242和243的正向電壓降)。在該情況下，二極管242和243上的有效阻抗事實上可以是O歐姆。換言之，二極管242和243可以是最低阻抗路徑，從而橋式二極管網絡上的總阻抗近似地接近O歐姆。
[0052]在時間段282和284，可能出現操作情況272。此時，進入波形262可以降低到其峰值之下。結果，電容器233上的電壓可以高于波形262的進入電壓。在這種情況下，二極管242和243可以關斷并且成為反向偏置。以這種方式，橋式網絡的所有二極管可以處于不導通狀態。每個二極管的阻抗可被視為電容。操作情況272中的橋式網絡上的總電容可以是4*;(例如，并聯的4個電容器)，其中Cdk是二極管橋式網絡的一個二極管的反向電容。
[0053]在時間段283中，可能出現操作情況273，并且其可能類似于操作情況271，但是具有相反的極性。具體地，信號262可以具有相對大的負電壓，其中二極管241和244進入導通狀態(例如，正向偏置)。以這種方式，二極管橋式輸出在電容器233上施加信號262的完整電壓幅度。因此，電容器233充電到峰值電壓(例如，減去正向偏置電壓降)。二極管橋式網絡上的總阻抗可以近似為0歐姆。
[0054]二極管橋式網絡上的阻抗可被認為是Zbkidce (Zws)。二極管橋式網絡上的阻抗 Zbeidge例如可以占AC到DC適配器200的阻抗Zacs的主要部分。本領域技術人員將會理解， 二極管橋式網絡上的阻抗Z—，當按壓觸摸傳感器時，可與觸摸傳感器和用戶身體的阻抗串聯相加，從而在每個時間區域中由傳感器所見的總有效電容如下。對于時間區域 281 或 283，總有效電容 Cleffective 可以是 l/CTeffective=(l/CTMAX) +(1/Cbody)。對于時間區域 282 或284，總有效電容
^Teffective
可以是1/C
Teffective(1/CTMAX) + (1/C 腳 y) + (1/4*Cdk)。
[0055]本領域技術人員將會理解，觸摸敏感傳感器的輸出可以與總有效電容CTrffMtivej成比例。如果反向偏置的二極管的電容足夠小，則例如總有效電容的值可以隨著橋式二極管網絡在時間區域之間的改變而改變。例如，阻抗的這種改變可以在電源線信號的每個周期中發生兩次，從而使得觸摸傳感器輸出的幅度以提供給AC到DC適配器200的電力頻率的兩倍振蕩。
[0056]為了減少這種振蕩，AC到DC適配器200可被配置為其串聯阻抗作為時間的函數不急劇地改變。
[0057]圖3示出了可以包括二極管網絡304的電路300，其中可以提供二極管310、330、 350和370。二極管網絡304可以在輸入節點301 (例如，AC到DC適配器的電壓觸點)和輸入節點302 (例如，AC到DC適配器的中性觸點)處接收輸入。二極管網絡304可以向輸出節點305和輸出節點306提供輸出，輸出節點305和輸出節點306可被耦合在電容器303 (VCAP)兩端。
[0058]本領域技術人員將會理解，二極管310、330、350和370可以具有相對大的反向電容(例如，近似IOOpF或更大)。因此，即使當這種二極管停止導通時，這種二極管上的阻抗也可以保持為低。從而，開關二極管的凈阻抗改變可以相對較低，并且不會不利地影響具有基于電容元件的功能的觸摸傳感器的輸出。另外，二極管的尺寸可被制造得相對小(例如， 微米級)，以便減小二極管的反向電容。
[0059]還可以穩定電路300的阻抗。例如，可以在電路300中使用穩定電路320、340、360 和380。穩定電路可以包括與穩定電路試圖穩定的二極管并聯的電容器和電阻器。穩定電路的電容器的電容Cstabuze (Csse)可以例如大于穩定電路試圖穩定的二極管的反向電容器。 因此，當二極管導通時其阻抗可能非常低。然而，當二極管被反向偏置時，其電容可以是二極管的電容Cdk與來自穩定電路電容器的電容Cstabuze的并聯。
[0060]如果穩定電路中電容器的電容Cstabuze大于二極管的電容CDK，則例如二極管和穩定電路的阻抗可以小于沒有穩定電路的二極管的阻抗。本領域技術人員將會理解，穩定電路中的電容器的電容可以任意量地增加，直到特定二極管和穩定電路的阻抗被穩定到足以充分提高觸摸傳感器的靈敏度。
[0061]可以向穩定電路增加電阻器。具體地，例如可以向穩定電路的電容器串聯地增加電阻器。這種電阻器可以例如阻擋相對高頻的噪聲，并且幫助滿足電磁干擾(EMI)兼容標準。可以選擇在穩定電路中使用的電阻器，從而在提供給利用電路300的電源適配器的電力的頻率下相對于穩定電路中的電容器的阻抗表現出相對可忽略不計的阻抗級別。[0062]二極管310可以利用穩定電路320，該穩定電路320可以包括電阻器322和電容器321。二極管330可以利用穩定電路340，該穩定電路340可以包括電阻器342和電容器341。二極管350可以利用穩定電路360，該穩定電路360可以包括電阻器362和電容器361。二極管370可以利用穩定電路380，該穩定電路380可以包括電阻器382和電容器381。電容器321、341、361和381可以例如具有大約47pF的值。電阻器322、342、362和382可以例如具有2k歐姆的值。二極管310、330、350和370中的每一個可以例如具有大約13pF的反向電容。
[0063]4個二極管被反向偏置時的電容對于4個電容器可以是例如4*47pF，并且對于反向偏置的二極管是4X 13pF，(例如，電容可以總體為240pF)。本領域的技術人員將會理解，阻抗穩定組件可被放置在AC到DC適配器的二極管網絡中，放置在AC到DC適配器中的變壓器的繞組之間，或AC到DC適配器或觸摸敏感設備中的任何位置。例如，可以增加組件，以便在所有操作狀態下穩定AC到DC適配器(電源線到負載)的阻抗ZAK。如果例如Zas是純電容性的，則Zak可以等于I/ (JwCacs)。因此，例如Zacs可被配置為小于或等于I/ (JwCbody)，從而Cacs可以大于或等于CMDY。以這種方式，Zacs可被配置為小于或等于約l/(jw (150pF))，從而Cacs可以大于或等于約150pF (例如，240pF)。
[0064]本領域的技術人員將會理解，可以例如選擇電容器321、341、361、381和二極管310、330、350和370的值，從而電路300的總電容在設備操作過程中的任何時刻都不降到用戶身體的電容之下。在這樣做時，可以提高設備的觸摸傳感器的靈敏度。
[0065]從前面的描述中，本領域的技術人員將會認識到本發明提供了阻抗穩定。另外，本領域的技術人員將會理解，可以組合此處描述的各種配置而不背離本發明。還應認識到本發明可以采用本說明書中所公開的之外的許多形式。因此，需要強調的是本發明不限于公開的方法、系統和裝置，而是旨在包括位于所附權利要求的精神內的變形和修改。
【權利要求】
1.一種用于阻抗穩定的系統，包括:設備，該設備包括:在調制頻率下工作的觸摸敏感表面，其中所述觸摸敏感表面提供輸出；以及第一濾波器，用于降低所述輸出中在所述調制頻率之外的噪聲；以及電源適配器，用于給所述設備供電，該電源適配器包括:用于降低所述輸出中在所述調制頻率處的噪聲的電路。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述用于降低所述輸出中在所述調制頻率處的噪聲的電路包括:輸入和輸出；用于對所述輸入進行整流的二極管網絡；用于所述二極管網絡的至少一部分的阻抗穩定電路；具有耦合到所述二極管網絡的第一繞組以及耦合到所述輸出的第二繞組的變壓器；和一端耦合到所述第一繞組且另一端耦合到所述第二繞組的電容器。
3.如權利要求1所述的系統，其中，所述電源適配器是交流到直流電源適配器，其中所述用于降低所述輸出中在所述調制頻率處的噪聲的電路包括:整流電路，其中所述整流電路中包括穩定電路，以穩定所述整流電路的阻抗，其中針對與耦合到交流到直流電源適配器的觸摸傳感器的采樣頻率相對應的頻率穩定所述阻抗，并且其中所述整流電路提供整流信號作為輸出；和降低所述整流信號的電壓的降 壓電路，其中所述降壓電路提供外出的直流信號。
4.如權利要求3所述的系統，其中，所述用于降低所述輸出中在所述調制頻率處的噪聲的電路還包括用于控制所述降壓電路的開關的控制電路，其中所述控制電路利用所述整流信號，并且將所述整流信號提供給所述降壓電路。
5.如權利要求3所述的系統，其中所述用于降低所述輸出中在所述調制頻率處的噪聲的電路還包括:用于控制所述降壓電路的開關的控制電路，其中所述控制電路利用所述整流信號，并且將所述整流信號提供給所述降壓電路；和反饋電路，用于給所述控制電路提供控制信號。
6.如權利要求3所述的系統，其中所述用于降低所述輸出中在所述調制頻率處的噪聲的電路還包括:耦合到所述降壓電路的輸出的反饋電路，該反饋電路用于給位于所述降壓電路的輸入之前的電路提供反饋控制信號。
7.如權利要求3所述的系統，其中所述降壓電路是變壓器。
8.如權利要求3所述的系統，其中所述降壓電路是變壓器，并且所述變壓器具有第一繞組和第二繞組。
9.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡。
10.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括含有四個二極管的橋式二極管網絡。
11.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡，該橋式二極管網絡包含二極管，并且所述穩定電路耦合到所述二極管。
12.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡，該橋式二極管網絡包含二極管，并且所述穩定電路以并聯配置耦合到所述二極管。
13.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡，該橋式二極管網絡包含二極管，并且所述穩定電路包含電容器。
14.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡，該橋式二極管網絡包含二極管，并且所述穩定電路包含電容器和電阻器。
15.如權利要求3所述的系統，其中所述穩定電路包含電容器。
16.如權利要求3所述的系統，其中所述穩定電路包含電容器和電阻器。
17.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡，該橋式二極管網絡包含四個二極管，其中所述穩定電路并聯耦合到所述四個二極管中的一個二極管，并且三個其它穩定電路各自并聯耦合到所述四個二極管的其它二極管中的一個。
18.如權利要求3所述的系統，其中所述整流電路包括橋式二極管網絡，該橋式二極管網絡包含四個二極管，其中所述穩定電路耦合到所述四個二極管中的一個二極管，并且三個其它穩定電路各自耦 合到所述四個二極管的其它二極管中的一個。
【文檔編號】H02M7/06GK103532403SQ201310478706
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2008年4月28日 優先權日:2007年6月28日
【發明者】S·霍特林, G·帕本, B·B·萊昂, B·蘭德 申請人:蘋果公司