用于阻抗稳定的系统和方法
【专利摘要】本公开涉及用于阻抗稳定的系统和方法。可以提供一种AC到DC适配器用以提高触敏表面的灵敏度。这种AC到DC适配器可以包括用于整流进入的AC信号的整流电路。该整流电路可以采用包括4个二极管分支的二极管桥式网络的形式。可以与每个二极管分支并联地提供稳定电路，以便在特定的操作时期减小二极管桥式网络的阻抗。可以这样配置稳定电路，使得在所有操作时期期间，二极管桥式网络的阻抗大体恒定。结果，在所有操作时期期间，AC到DC适配器的阻抗可以相对恒定。这又可以增加由这种AC到DC适配器供电的设备的触摸敏感表面的灵敏度。
【专利说明】用于阻抗稳定的系统和方法
[0001]本申请是题为“用于阻抗稳定的系统和方法”的、申请日为2008年4月28日的发 明专利申请200880016490.7的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及电力调节。更具体地，本发明涉及稳定电源适配器的阻抗。
【背景技术】
[0003]传统的AC (交流)到DC (直流)电源适配器可以对由墙壁插座提供的AC电源信号 进行整流，以便给便携设备提供DC电源信号。不论便携设备开启还是关闭，这种DC电源信 号都可以给便携设备提供电力。如果便携设备关闭，DC电源信号可用于给便携设备的电池 充电。然而，如果便携设备开启，DC电源信号可用于给便携设备的电子器件供电。然而，由 于传统AC到DC电源适配器的阻抗随时间而改变，传统AC到DC电源适配器具有缺点。当 AC到DC电源适配器的阻抗随时间而改变时，使用由传统AC到DC电源适配器提供的DC电 源的电路可能不正确地操作。因此，希望提供具有不随时间改变的阻抗的AC到DC电源适 配器。
【发明内容】
[0004]提供一种具有电容性触摸敏感表面的电子设备。电容性触摸敏感表面可以利用耦 合到电子设备外壳的本地系统接地。例如，可以给具有媒体播放能力的无线电话设备提供 触摸敏感显示屏形式的电容性触摸敏感表面。这种无线电话设备的外壳可以是导电的(例 如，金属)，并且触摸敏感显示屏的本地系统接地节点可被耦合到该导电外壳。在这样做时， 在某些操作情况下用户的身体可被电耦合到触摸敏感表面的本地系统接地节点。因此，用 户不仅能够与设备交互以便改变触摸敏感表面的电特性，而且用户还可以与设备交互以便 改变设备本地接地节点的电特性。
[0005]可以提供一种AC到DC适配器，以便增加触摸表面的灵敏度。这种AC到DC适配 器可以包括用于整流进入的AC信号的整流电路。该整流电路可以采用包括4个二极管分 支的二极管桥式网络的形式。可以与每个二极管分支并联地提供稳定电路，以便在特定的 操作时期期间减小二极管桥式网络的阻抗。可以这样配置稳定电路，使得在所有操作时期 期间，二极管桥式网络的阻抗大体恒定。结果，在所有操作时期期间，AC到DC适配器的阻 抗可以相对恒定。这又可以，例如在用户的身体不电耦合到触摸敏感设备的本地接地的情 况下，增加由这种AC到DC适配器供电的设备的触摸敏感表面的灵敏度。
[0006]该AC到DC适配器中还可以包括变压器，以便降低电压信号，使得给利用该变压器 的设备提供可管理的电压电平。可以在变压器的输入绕组和输出绕组之间耦合电容器，以 便滤除可能降低耦合到变压器的输出绕组的触摸敏感传感器的灵敏度的噪声。
【专利附图】
【附图说明】[0007]结合其中相同附图标记指示相同部分的附图考虑下面的详细说明，将明了本发明的上述和其它目的和优点，并且在附图中:
[0008]图1是根据本发明的实施例构造的用于触摸敏感表面的各种操作情况的图示；
[0009]图2是根据本发明的实施例构造的电源适配器的图示，该电源适配器提高了由该电源适配器供电的触摸敏感表面的灵敏度；和
[0010]图3是根据本发明的实施例构造的用于电源适配器的二极管网络，该二极管网络提高了由该二极管网络供电的触摸敏感表面的灵敏度。
【具体实施方式】
[0011]图1示出了当身体部分115与触摸敏感表面112交互，并且身体部分116与触摸敏感设备的外壳111交互时，触摸敏感设备的操作环境110。可以包括电路113以便控制触摸敏感表面112的操作。外壳111可以是导电的(例如，金属)，并且可被电耦合到电路113。例如，外壳111可被耦合到触摸敏感设备的接地端子。
[0012]本领域技术人员将会理解，包括触摸敏感表面的设备可以采用多种形式。例如，触摸敏感设备可以是静态(stationary)设备或便携设备。静态设备可以是例如膝上计算机，服务器，或包括诸如轨迹板的非显示接口和/或触摸敏感显示屏的个人计算机。便携设备可以是例如能够播放不同形式的媒体的便携电话设备，其包括诸如输入轮的非显示接口和/或触摸敏感显示屏。
[0013]触摸敏感表面112可以是例如电容性触摸敏感显示器。可以操作触摸敏感表面112，以便确定单点接触(例如，单个手指与显示器交互)或多点接触(例如，两个或多个手指与显示器交互)。触摸敏感表面112可以包括若干感测电容器，当用户与感测电容器交互时，这些感测电容器被耦合到地。
[0014]感测电容器可被配置为使得感测电容器的电容Ct与用户向感测电容器施加的触摸的量级成比例。感测电容器可被配置为当用户的身体部分在感测电容器的至少一个特定邻域内，但是尚未直接物理地触摸该触摸敏感表面时，感测电容器的电容发生改变。
[0015]感测电容器可被配置为如果用户身体的一部分(例如，手指)远离触摸敏感表面，则感测电容器的电容Ct较小或接近O。当身体部分靠近触摸敏感表面时，感测电容器的电容Ct可以增加。当身体部分完全按压触摸表面时，感测电容器的电容Ct可以达到最大电容Ctmax。
[0016]本领域技术人员将明了，当用户的身体部分(例如，手指或脚尖(toe))与感测电容器交互时，用户的身体部分将感测电容器耦合到用户的身体。感测电容器可以是可以包括电路113或可由电路113使用的触摸敏感传感器的一部分。
[0017]因此，感测电容器的电容Ct可以依赖于接地和触摸敏感表面使用的电源的类型和质量。可由若干电能源给电路113供电。例如，可由电池或电源插座给电路113供电。电路113可被配置为接受DC电源，并且因而可以结合墙壁插座使用AC到DC电源适配器，以便给电路113以及包含电路113的设备中的其它结构供电。
[0018]在操作环境110中操作的同时，可由电池给电路113供电。在操作环境110中，用户可以一只手握住外壳111，并且可以用另一只手与触摸敏感表面112交互。在这样做时，可以在外壳111和用户身体之间有效地创建电短路。外壳111可被耦合到本地系统接地119。以这种方式，用户可通过外壳111接地到本地系统接地119。因此，当用户将手指完全放在触摸敏感表面112上时，感测电容器114可被耦合到本地系统接地119，并且感测电容器114的电容可以处于最大电容Ctmax (例如，7pF)。本领域技术人员将会理解，包括感测电容器的传感器的输出可被更适当地描述为Oc = K*CTMAX，其中K是常量。
[0019]操作环境120可以包括触摸敏感表面122、外壳121、电路123和感测电容器124。 例如，当用户经由身体部分125与表面122交互但是用户不与外壳121交互时，可能出现操作环境120。例如，当用户一只手上戴着手套，并用这只戴着手套的手握着设备时，可能出现这种环境。例如，当设备被放置在不导电的桌子上并且用户不触摸外壳121时，也可能出现这种操作环境。例如，当设备被不导电的材料(例如，橡胶或硅树脂)覆盖，设备的本地接地不被耦合到外壳，或者外壳不导电时，同样可能出现操作环境120。类似于操作环境110 的外壳111,外壳121可以耦合到本地系统接地129。在操作环境120中，可由电池给电路 123供电。
[0020]由于在操作环境120中用户的身体部分不触摸外壳121，因此用户的身体不能被耦合到本地系统接地119。因此，当身体部分125与表面122的感测电容器124交互时，感测电容器124经由用户身体的电容(例如，~150pF)稱合到大地(Earth Ground)。然而,不论感测电容器124面临何种类型的接地，设备可被配置为使用相同电路。因此，不论感测电容器124耦合到大地126还是本地系统接地129，电路123和感测电容器124可以透明地操作。
[0021]大地126和本地系统接地129可以处于不同的电压。在这种情况下，感测电容器 124的电容利用到本地系统接地129的最短阻抗路径。换言之，感测电容器124的输出与从触摸电子器件(例如，感测电容器124)通过用户的身体进入大地126并且然后回到本地系统接地129所见的总电容成比例。因此，该路径可以包括感测电容器124的电容(Ct)、用户身体的电容(Cmdy(Cm))和外壳121的电容(Chotsiic(Ck))。换言之，当身体部分125被完全按在表面122上时，感测电容124所见的总有效电容CTeffeetive(C总有效)可以是l/CTeffeetive=(l/ Ctmax)+ (1/Cbody) +(1/Chousing)。因此，信号输出可以与总有效电容CTeffec;tive成比例。从而，信号
输出可以是0 Ceffective-K* [ (CTMAX*CB0DY*CH0USING) / [ (Ctmax*Chousing) + (Chousing^Cbody) + (Ctmax^Cbody)]]。
[0022]本领域技术人员将会理解，用户身体的电容相对于感测电容器的最大电容为大的，并且结果是对来自感测电容器的净信号输出可能具有相对更小的影响。在操作环境 120中外壳的电容可以减小来自感测电容器的信号输出。然而，环境120中外壳的电容(例如，~15pF)可以是稳定的，使得来自感测电容器的信号输出的减小也是稳定的。
[0023]因此，可以包括这样的电路，该电路可以操作以便检测操作环境120 (例如，通过注意用户与触摸敏感表面交互时平均电容的变化)，并且适当缩放感测电容器的输出电容，以便考虑来自外壳的电容减小。例如，还可以用软件执行这种改变。更具体地，感测电容器的输出可被提供给处理器。然后处理器可以对感测电容器的输出执行若干操作。这种操作可以包括滤除干扰以及例如基于设备的工作环境(例如，环境120)缩放电容。
[0024]本领域技术人员将会理解，在某些环境下有效电容CTe—比感测电容器的最大电容Ctmax小约30 — 40% (例如34% )。如上所述，该减小在例如跨越用于操作触摸感测组件的调制频率下是稳定的。因此，该减小可被认为独立于可以包括电路123和电容器124 的触摸敏感组件的调制频率。可以提供电容器124作为电路123从其接收信号并且对其进行控制的传感器的一部分。
[0025]为了校正有效电容CTrffertive和感测电容器的最大电容Ctmax之间的任意减小，可以提供缩放。例如，可以提供缩放，以便以特定的量(例如，40%-70%)增加传感器输出。另夕卜，可由设备检测该设备进行操作的环境类型。例如，设备可以检测其何时没有被物理地连接到AC到DC电源适配器。在该情况下，可以放大触摸传感器的输出，以便为触摸传感器的灵敏度的任何减小进行调整。按照另一个例子，该设备可被配置为包括不导电的外壳。可替换地，该设备可以能够确定用户没有触摸设备的外壳。然后，设备可以针对该环境情况适当缩放触摸传感器的输出。另一个环境情况可能是，例如，当用户没有触摸设备的本地系统接地，并且当不存在AC到DC电源适配器时。再一种环境情况可能是，例如，当使用AC到DC电源适配器给设备供电时。本领域技术人员将会理解，根据检测到的环境情况，可以使用若干不同的缩放技术。
[0026]可以使用操作环境130操作具有电路133、感测电容器134、表面132和外壳131的设备。可以使用墙壁插座141给设备的组件供电。可以使用AC到DC适配器142以便例如整流从墙壁插座141接收的电力，并且将该电力的电压降低到所希望的量(例如，大约5伏)。
[0027]AC到DC适配器142可以例如是三插孔或二插孔AC到DC适配器。在二插孔配置中，墙壁插座141的电压触点(火线)和中性触点(中线)可被耦合到AC到DC适配器142。在三插孔配置中，墙壁插座141的电压触点、中性触点、和接地触点可被耦合到AC到DC适配器142。接地触点可以例如给设备提供接地触点。在AC到DC适配器给设备供电的同时，设备又可以将外壳(和本地系统接地)耦合到这种接地触点。AC到DC适配器142可以包括与设备接口的任意类型的插头，诸如例如，通用串行总线(USB)插头或4区域插头。
[0028]AC到DC适配器142可以包括产生相对于大地的共模电压摆动的内部开关电路。另外，AC到DC适配器142可以具有变化的阻抗。AC到DC适配器142可以具有固定的或可变的开关频率。电路可被设置在AC到DC适配器内或在具有触摸敏感表面的设备内，以便改进适配器或不同配置的触摸敏感设备的电容和阻抗。
[0029]本领域技术人员将会理解，由于二插孔适配器仅可以接收和使用墙壁插座的中性触点和电压触点(例如，如在环境130中示出的)，二插孔适配器可以提供与大地隔离的DC信号。
[0030]电源适配器可以包括各种内部开关结构，以便控制例如位于电源适配器内的电感器和/或变压器绕组的开关。这种电源适配器可被配置为提供经调节的输出，该输出提供恒定的差分电压。例如，这种电源适配器可被配置为提供+5伏的输出差分电压。因此，在任意时刻，电源适配器的电压输出(VOUT)可以是例如120伏，而电源适配器的公共输出(COM)可以是115伏，从而提供+ 5伏的电压差。
[0031]可以提供这样的适配器，其提供保持稳定差的差分电压，但是提供波动的公共和电压输出。例如，适配器可以在一个时刻在其电压和公共输出触点上瞬间提供110伏和105伏电压，但是在另一个时刻在其电压和公共输出触点上提供105伏和100伏电压。因此，电源适配器的电压和公共输出可以波动，而其差仍然稳定。
[0032]不论电源适配器是否提供等于大地的公共输出电压，设备的本地系统接地可被耦合到电源适配器的公共输出。因此，虽然可以给触摸敏感设备提供所希望的差分电压(例如，+ 5伏)，但本地系统接地可以接收不等于大地的电压。类似地，本地系统接地可以接收随时间改变的电压。以这种方式，触摸敏感设备的本地系统接地的电压可以相对于大地移动。
[0033]用户的身体部分(例如手指)可以通过用户身体的电容具有到大地的强参考(strong reference)。对于通过以改变的公共和输出电压提供稳定的差分电压的AC到DC电源接收电力的触摸敏感设备而言，用户的身体部分可能不以与相对于地的差分电压相同的摆动移动。因此，当用户的手指保持相同的电特性而触摸敏感设备的本地系统接地(和/或电源电压)随时间而改变时，可能在触摸敏感设备中引入干扰。换言之，当电源适配器的接地(例如，公共输出)相对于大地移动时，用户的手指可能给触摸敏感设备注入噪声。这种情况可能出现在环境130中。此时，身体部分135可以触摸显示屏132，而外壳131可能未通过身体部分耦合到用户的身体电容。因此，AC到DC适配器142可以调节来自电源插座141的电压，并且可以用改变的电压输出和公共输出向触摸敏感设备的电路(例如，电路133)提供稳定的差分电压。因此，身体部分135可将电容器134通过用户的身体电容器耦合到大地，并且可以提供回到本地系统接地152的两个并联路径。可以通过外壳电容138(Cchassis)提供一个这种路径。可以通过从AC到DC适配器142的电源线输入到负载输出的串联阻抗Zak提供另一个这种路径。
[0034]在环境130中，当传感器被完全按压时，由电容器134的电路(例如电路133)所见的总有效电容可以是例如I/ (j*w*C Teffective )=[I / (j*w*CTMAX) ] + [ [ZACS* (I/j*w*C
housing) ] /
[ZAes+(l/j*w*CmusiN(；)]]。本领域技术人员将会理解，在某些实施例中Zacs可能小于I/j*w*CHQUSIN(；。这会因为例如通过AC到DC适配器142的阻抗路径可能是占支配地位的阻抗路径而发生。在这种情况下，电容器134中所见的有效电容可以变为l/(j*w*CTeffeetive)=l/(j*w*CTMAX)+ZAes。来自利用电容器134的传感器的输出信号可以是例如K*CTe—。本领域技术人员将会理解，常量K可取决于利用电容器134以便给设备的表面提供触摸敏感能力的传感器的功能和结构。另外，通过适配器的阻抗(例如，AC到DC适配器142的Zak)可以是电容性的或电感性的。该阻抗可以取决于特定的适配器结构和感兴趣的特定频率(例如，采样或调制频率)。
[0035]如上所述，可以相对于环境110减小在环境120中利用电容器的传感器的信号输出。在环境130中，由于电源适配器的阻抗与电容器134的电容器串联，因此可以减小电源适配器的阻抗。然而，由身体部分与触摸敏感表面的接触创建的电回路的接地返回路径通过适配器的阻抗。因此，触摸传感器的输出和适配器的阻抗的关系本质上可以是单调的。换言之，当适配器的阻抗增加时，包括电容器124的触摸传感器的输出可能减小。设备可以确定这种情况类似于用户的手指被从触摸敏感表面上抬起时的情况。
[0036]可以向电源适配器142、墙壁插座141或触摸敏感设备添加电路，用以稳定作为时间的函数的适配器阻抗ZACS。在这样做时，可以增加触摸敏感表面的灵敏度。类似地，可以向电源适配器142、墙壁插座141或触摸敏感设备添加电路，用以减小作为时间的函数的适配器阻抗ZACS。在减小适配器的阻抗时，可以增加利用适配器调节电力的触摸敏感表面的灵敏度。
[0037]图2示出了可用于经由电压输出238和公共输出239给触摸敏感设备提供电力的AC到DC适配器200。AC到DC适配器200可以经由输入电压节点231和输入公共节点232从墙壁插座接收电力。可以使用电路240以便整流电容器233两端的信号。可以使用控制 电路230给变压器235提供信号。电路237可以给电路230或AC到DC适配器200的任意 其他组件提供反馈控制信号。
[0038]可以例如作为桥式二极管网络提供电路240。这种桥式二极管网络可将AC波形整 流为高压DC信号。然后控制电路234可以使用变压器235将高压DC降压为较低的DC电 压。本领域的技术人员将会理解，变压器235可以改变电力信号的相位，并且将变压器的端 子彼此隔尚。在这样做时，变压器235可以将电压输入231和公共输入232与电压输出238 和公共输出239隔尚开。
[0039]如前所述，电源适配器的输出上的相对于大地的共模电压摆动可以类似于共模电 压幅度的幅度使得触摸敏感设备认为手指正在触摸该触摸敏感表面。因此，噪声可能在利 用触摸传感器的电路的调制频率或与之接近的频率下体现。AC到DC适配器200或触摸敏 感设备可以例如包括在利用电容器提供触摸敏感设备的电路的调制频率或与之接近的频 率下最小化共模电压幅度的电路或技术。另外，AC到DC适配器200或触摸敏感设备可以 例如包括在触摸感测电路使用的电容器的采样频率(例如，基带频率)或与之接近的频率下 维持较低或稳定阻抗的电路或技术。采样频率可以是例如确定可用样本的速率或从电容器 获得样本的速率。以这种方式，例如，采样频率可以是确定以子采样速率取得的子样本的平 均的速率。可由附加的电路利用这种平均样本，以便执行任意数目的操作。
[0040]变压器235的绕组可以包括寄生电容器，该寄生电容器可以提供在电压输出238 和公共输出239上产生共模电压摆动的路径。这种共模电压可以产生，例如从墙壁插座提 供电力的频率(例如，50或60Hz)或AC到DC适配器200的开关组件操作(例如，电路234) 的频率。AC到DC适配器200可被配置为在要比从墙壁插座提供的电力的频率更高的频率 下转换，以便提供对电源适配器的电路的附加控制。
[0041]触摸敏感设备可以包括例如调制、混频和滤波技术以便拒绝不希望的噪声，诸如 在特定的频率下由相对于大地变化的公共/电压引起的噪声。例如，触摸敏感设备可以包 括对信号进行调制、混频和/或滤波的结构和技术，以便减小在传感器调制频率之外的不 希望的噪声。
[0042]诸如AC到DC适配器200的外部设备可以包括用以减小传感器调制频率或与之接 近的频率的不希望的噪声的电路和技术。例如，AC到DC适配器200可以包括在变压器235 的两个端子之间的电容器。
[0043]电容器251可被包括在或可被耦合在变压器235的输入绕组和输出绕组之间。电 容器251又可以减小适配器200的开关频率下的共模噪声。电容器251可以包括约IOOOpF 的电容。电容器251可以包括小于或大于IOOOpF的电容。
[0044]本领域技术人员将会理解，可以在触摸敏感设备中提供自适应跳频技术。这种自 适应跳频技术可以给触摸传感器提供以变化的调制频率发送信号的能力。自适应跳频技术 还可以确定在特定的频率下是否出现了噪声，并且减少任何检测到的噪声。可替换地，触摸 敏感设备可以丢弃(例如，不使用)包含在具有噪声的频率中的信息。仍然可替换地，如果 检测到噪声，可将用于传递信息的频率改变(或跳)为另一个频率。本领域的技术人员将会 理解跳频技术可能需要特定量的信息以便进行操作。例如，可以给跳频技术提供宽度大于 60kHz的信号的一部分。[0045]AC到DC适配器200可被配置为将包括在触摸敏感设备中的跳频算法考虑在内。特别地，例如，AC到DC适配器200可以于固定频率操作，使得AC到DC适配器的开关频率至少是跳频算法用于进行操作的频率。因此，例如，AC到DC适配器200的开关频率可以是60kHz ο
[0046]另外，为了帮助实现跳频算法，AC到DC适配器200可被配置为不带有能够在特定时刻跳过开关的控制环路，以便例如在特定负载(例如，轻负载)下维持调节。因此，可以给AC到DC适配器200提供在规定的频率以固定的时隙发生的开关。
[0047]AC到DC适配器200还可被配置为例如变频开关配置，使得AC到DC适配器200的开关频率在操作过程中改变。适配器中的频率改变的时间尺度例如可被配置为比触摸敏感设备中用于提供触摸敏感功能的跳频算法的时间尺度慢。例如，变频AC到DC适配器可被配置为在500kHz以下操作，使得在一秒的时间段上开关频率的改变不会大于60kHz。类似地，例如，变频AC到DC适配器可被配置为所有时候均操作于60kHz以上。以这种方式，变频AC到DC适配器可被配置为从不在比触摸敏感功能的跳频算法使用的频率段(slice)更低的频率下进行转换。
[0048]AC到DC适配器200可被配置为使得AC到DC适配器200在触摸传感器的采样频率下或与之接近的频率下表现出相对低和/或稳定的阻抗。本领域的技术人员将会理解可以使用触摸传感器追踪典型的人体运动。因此，触摸传感器的采样速率的范围可以例如在约50Hz到125Hz的范围内。因此，触摸传感器可以用较低的采样频率(例如，约50Hz以下)呈现低电力模式。
[0049]可以提供电路240，以便执行对由墙壁插座提供的信号的全波整流。电路240可以是桥式二极管网络，并且可以包括二极管241、242、243和244。在操作环境260中提供这种桥式二极管网络的操作。
[0050]操作环境260示出了在来自墙壁插座的电压触点的输入231上的电容器233的电压。时间段281对应于操作情况271。时间段282和284对应于操作情况272。时间段283对应于操作情况273。
[0051]在时间段281中，可能出现操作情况271，使得二极管242和243导通(例如，正向偏置)，并且桥式网络的输出处的电容器，即电容器233可以看到桥式网络接收的信号的完整电压幅度。当信号262达到其峰值时，电容器261充电到其峰值(例如，减去二极管242和243的正向电压降)。在该情况下，二极管242和243上的有效阻抗事实上可以是O欧姆。换言之，二极管242和243可以是最低阻抗路径，从而桥式二极管网络上的总阻抗近似地接近O欧姆。
[0052]在时间段282和284，可能出现操作情况272。此时，进入波形262可以降低到其峰值之下。结果，电容器233上的电压可以高于波形262的进入电压。在这种情况下，二极管242和243可以关断并且成为反向偏置。以这种方式，桥式网络的所有二极管可以处于不导通状态。每个二极管的阻抗可被视为电容。操作情况272中的桥式网络上的总电容可以是4*;(例如，并联的4个电容器)，其中Cdk是二极管桥式网络的一个二极管的反向电容。
[0053]在时间段283中，可能出现操作情况273，并且其可能类似于操作情况271，但是具有相反的极性。具体地，信号262可以具有相对大的负电压，其中二极管241和244进入导通状态(例如，正向偏置)。以这种方式，二极管桥式输出在电容器233上施加信号262的完整电压幅度。因此，电容器233充电到峰值电压(例如，减去正向偏置电压降)。二极管桥式网络上的总阻抗可以近似为0欧姆。
[0054]二极管桥式网络上的阻抗可被认为是Zbkidce (Zws)。二极管桥式网络上的阻抗 Zbeidge例如可以占AC到DC适配器200的阻抗Zacs的主要部分。本领域技术人员将会理解， 二极管桥式网络上的阻抗Z—，当按压触摸传感器时，可与触摸传感器和用户身体的阻抗串联相加，从而在每个时间区域中由传感器所见的总有效电容如下。对于时间区域 281 或 283，总有效电容 Cleffective 可以是 l/CTeffective=(l/CTMAX) +(1/Cbody)。对于时间区域 282 或284，总有效电容
^Teffective
可以是1/C
Teffective(1/CTMAX) + (1/C 腳 y) + (1/4*Cdk)。
[0055]本领域技术人员将会理解，触摸敏感传感器的输出可以与总有效电容CTrffMtivej成比例。如果反向偏置的二极管的电容足够小，则例如总有效电容的值可以随着桥式二极管网络在时间区域之间的改变而改变。例如，阻抗的这种改变可以在电源线信号的每个周期中发生两次，从而使得触摸传感器输出的幅度以提供给AC到DC适配器200的电力频率的两倍振荡。
[0056]为了减少这种振荡，AC到DC适配器200可被配置为其串联阻抗作为时间的函数不急剧地改变。
[0057]图3示出了可以包括二极管网络304的电路300，其中可以提供二极管310、330、 350和370。二极管网络304可以在输入节点301 (例如，AC到DC适配器的电压触点)和输入节点302 (例如，AC到DC适配器的中性触点)处接收输入。二极管网络304可以向输出节点305和输出节点306提供输出，输出节点305和输出节点306可被耦合在电容器303 (VCAP)两端。
[0058]本领域技术人员将会理解，二极管310、330、350和370可以具有相对大的反向电容(例如，近似IOOpF或更大)。因此，即使当这种二极管停止导通时，这种二极管上的阻抗也可以保持为低。从而，开关二极管的净阻抗改变可以相对较低，并且不会不利地影响具有基于电容元件的功能的触摸传感器的输出。另外，二极管的尺寸可被制造得相对小(例如， 微米级)，以便减小二极管的反向电容。
[0059]还可以稳定电路300的阻抗。例如，可以在电路300中使用稳定电路320、340、360 和380。稳定电路可以包括与稳定电路试图稳定的二极管并联的电容器和电阻器。稳定电路的电容器的电容Cstabuze (Csse)可以例如大于稳定电路试图稳定的二极管的反向电容器。 因此，当二极管导通时其阻抗可能非常低。然而，当二极管被反向偏置时，其电容可以是二极管的电容Cdk与来自稳定电路电容器的电容Cstabuze的并联。
[0060]如果稳定电路中电容器的电容Cstabuze大于二极管的电容CDK，则例如二极管和稳定电路的阻抗可以小于没有稳定电路的二极管的阻抗。本领域技术人员将会理解，稳定电路中的电容器的电容可以任意量地增加，直到特定二极管和稳定电路的阻抗被稳定到足以充分提高触摸传感器的灵敏度。
[0061]可以向稳定电路增加电阻器。具体地，例如可以向稳定电路的电容器串联地增加电阻器。这种电阻器可以例如阻挡相对高频的噪声，并且帮助满足电磁干扰(EMI)兼容标准。可以选择在稳定电路中使用的电阻器，从而在提供给利用电路300的电源适配器的电力的频率下相对于稳定电路中的电容器的阻抗表现出相对可忽略不计的阻抗级别。[0062]二极管310可以利用稳定电路320，该稳定电路320可以包括电阻器322和电容器321。二极管330可以利用稳定电路340，该稳定电路340可以包括电阻器342和电容器341。二极管350可以利用稳定电路360，该稳定电路360可以包括电阻器362和电容器361。二极管370可以利用稳定电路380，该稳定电路380可以包括电阻器382和电容器381。电容器321、341、361和381可以例如具有大约47pF的值。电阻器322、342、362和382可以例如具有2k欧姆的值。二极管310、330、350和370中的每一个可以例如具有大约13pF的反向电容。
[0063]4个二极管被反向偏置时的电容对于4个电容器可以是例如4*47pF，并且对于反向偏置的二极管是4X 13pF，(例如，电容可以总体为240pF)。本领域的技术人员将会理解，阻抗稳定组件可被放置在AC到DC适配器的二极管网络中，放置在AC到DC适配器中的变压器的绕组之间，或AC到DC适配器或触摸敏感设备中的任何位置。例如，可以增加组件，以便在所有操作状态下稳定AC到DC适配器(电源线到负载)的阻抗ZAK。如果例如Zas是纯电容性的，则Zak可以等于I/ (JwCacs)。因此，例如Zacs可被配置为小于或等于I/ (JwCbody)，从而Cacs可以大于或等于CMDY。以这种方式，Zacs可被配置为小于或等于约l/(jw (150pF))，从而Cacs可以大于或等于约150pF (例如，240pF)。
[0064]本领域的技术人员将会理解，可以例如选择电容器321、341、361、381和二极管310、330、350和370的值，从而电路300的总电容在设备操作过程中的任何时刻都不降到用户身体的电容之下。在这样做时，可以提高设备的触摸传感器的灵敏度。
[0065]从前面的描述中，本领域的技术人员将会认识到本发明提供了阻抗稳定。另外，本领域的技术人员将会理解，可以组合此处描述的各种配置而不背离本发明。还应认识到本发明可以采用本说明书中所公开的之外的许多形式。因此，需要强调的是本发明不限于公开的方法、系统和装置，而是旨在包括位于所附权利要求的精神内的变形和修改。
【权利要求】
1.一种用于阻抗稳定的系统，包括:设备，该设备包括:在调制频率下工作的触摸敏感表面，其中所述触摸敏感表面提供输出；以及第一滤波器，用于降低所述输出中在所述调制频率之外的噪声；以及电源适配器，用于给所述设备供电，该电源适配器包括:用于降低所述输出中在所述调制频率处的噪声的电路。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述用于降低所述输出中在所述调制频率处的噪声的电路包括:输入和输出；用于对所述输入进行整流的二极管网络；用于所述二极管网络的至少一部分的阻抗稳定电路；具有耦合到所述二极管网络的第一绕组以及耦合到所述输出的第二绕组的变压器；和一端耦合到所述第一绕组且另一端耦合到所述第二绕组的电容器。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述电源适配器是交流到直流电源适配器，其中所述用于降低所述输出中在所述调制频率处的噪声的电路包括:整流电路，其中所述整流电路中包括稳定电路，以稳定所述整流电路的阻抗，其中针对与耦合到交流到直流电源适配器的触摸传感器的采样频率相对应的频率稳定所述阻抗，并且其中所述整流电路提供整流信号作为输出；和降低所述整流信号的电压的降 压电路，其中所述降压电路提供外出的直流信号。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述用于降低所述输出中在所述调制频率处的噪声的电路还包括用于控制所述降压电路的开关的控制电路，其中所述控制电路利用所述整流信号，并且将所述整流信号提供给所述降压电路。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述用于降低所述输出中在所述调制频率处的噪声的电路还包括:用于控制所述降压电路的开关的控制电路，其中所述控制电路利用所述整流信号，并且将所述整流信号提供给所述降压电路；和反馈电路，用于给所述控制电路提供控制信号。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述用于降低所述输出中在所述调制频率处的噪声的电路还包括:耦合到所述降压电路的输出的反馈电路，该反馈电路用于给位于所述降压电路的输入之前的电路提供反馈控制信号。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述降压电路是变压器。
8.如权利要求3所述的系统，其中所述降压电路是变压器，并且所述变压器具有第一绕组和第二绕组。
9.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络。
10.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括含有四个二极管的桥式二极管网络。
11.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络，该桥式二极管网络包含二极管，并且所述稳定电路耦合到所述二极管。
12.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络，该桥式二极管网络包含二极管，并且所述稳定电路以并联配置耦合到所述二极管。
13.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络，该桥式二极管网络包含二极管，并且所述稳定电路包含电容器。
14.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络，该桥式二极管网络包含二极管，并且所述稳定电路包含电容器和电阻器。
15.如权利要求3所述的系统，其中所述稳定电路包含电容器。
16.如权利要求3所述的系统，其中所述稳定电路包含电容器和电阻器。
17.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络，该桥式二极管网络包含四个二极管，其中所述稳定电路并联耦合到所述四个二极管中的一个二极管，并且三个其它稳定电路各自并联耦合到所述四个二极管的其它二极管中的一个。
18.如权利要求3所述的系统，其中所述整流电路包括桥式二极管网络，该桥式二极管网络包含四个二极管，其中所述稳定电路耦合到所述四个二极管中的一个二极管，并且三个其它稳定电路各自耦 合到所述四个二极管的其它二极管中的一个。
【文档编号】H02M7/06GK103532403SQ201310478706
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2008年4月28日 优先权日:2007年6月28日
【发明者】S·霍特林, G·帕本, B·B·莱昂, B·兰德 申请人:苹果公司