專利名稱：使用諧振再充電的去激活器的制作方法
背景技術(shù)：
電子商品防盜(EAS)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成防止未經(jīng)授權(quán)地從受控區(qū)域拿走物品。典型的EAS系統(tǒng)可包括監(jiān)控系統(tǒng)和一個(gè)或者更多個(gè)安全標(biāo)簽。監(jiān)控系統(tǒng)可在受控區(qū)域的入口點(diǎn)處建立詢問(interrogation)區(qū)。將安全標(biāo)簽固定于諸如一件服裝的物品上。如果加標(biāo)簽的物品進(jìn)入詢問區(qū)，則警報(bào)可能被觸發(fā)，表示未經(jīng)授權(quán)地從受控區(qū)域拿走了加標(biāo)簽的物品。
當(dāng)消費(fèi)者拿著商品到結(jié)帳柜臺(tái)進(jìn)行支付時(shí)，結(jié)帳店員或者從該商品去除安全標(biāo)簽，或者使用去激活裝置對(duì)安全標(biāo)簽進(jìn)行去激活。在后一情況下，對(duì)去激活裝置的改進(jìn)可以方便所述去激活操作，由此增加消費(fèi)者和店員雙方的便利性。因此，存在改進(jìn)EAS系統(tǒng)中的去激活技術(shù)的需求。
被視為實(shí)施例的主題被在說(shuō)明書的結(jié)論部分中具體地指出，并且清晰地要求保護(hù)。然而，通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下列詳細(xì)描述，可以最好地理解涉及操作的組織和方法的實(shí)施例及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，圖中圖1例示了根據(jù)一實(shí)施例的具有直流(DC)電源的去激活器；圖2例示了根據(jù)一實(shí)施例的在具有直流DC電源的去激活線圈中的電流波形的曲線圖；圖3例示了根據(jù)一實(shí)施例的在具有DC電源的去激活線圈中的定時(shí)波形的曲線圖；圖4例示了根據(jù)一實(shí)施例的在具有DC電源的去激活電容器和一組塊電容器中的電壓波形的曲線圖；圖5例示了根據(jù)一實(shí)施例的具有交流(AC)電源的去激活器；
圖6例示了根據(jù)一實(shí)施例的具有AC電源的再充電開關(guān)和去激活開關(guān)的定時(shí)波形的曲線圖；圖7例示了根據(jù)一實(shí)施例的用于AC電源和去激活電容器的電壓波形的曲線圖；以及圖8例示了根據(jù)一實(shí)施例的用于具有AC電源的去激活線圈的電流波形的曲線圖。
發(fā)明內(nèi)容
在此闡述大量具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，無(wú)需這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)施這些實(shí)施例。另一方面，不詳細(xì)描述已知方法、過(guò)程、部件以及電路，以免給這些實(shí)施例造成混淆。應(yīng)該理解，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)可以是代表性的，而非對(duì)這些實(shí)施例范圍的必要限制。
值得注意在說(shuō)明書中任意表述“一實(shí)施例”或者“實(shí)施例”意指結(jié)合該實(shí)施例所述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或者特性被包括在至少一實(shí)施例中。在說(shuō)明書的各處中出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一實(shí)施例中”并非必需全都表示同一實(shí)施例。
實(shí)施例旨在用于EAS系統(tǒng)的去激活器。去激活器可用于對(duì)EAS安全標(biāo)簽進(jìn)行去激活。安全標(biāo)簽可包括例如封裝在硬外殼或者軟外殼內(nèi)的EAS標(biāo)記(marker)。去激活器可創(chuàng)建去激活場(chǎng)。讓所述標(biāo)記通過(guò)所述去激活場(chǎng)來(lái)對(duì)所述標(biāo)記進(jìn)行去激活。一旦經(jīng)過(guò)去激活，則EAS安全標(biāo)簽可通過(guò)詢問區(qū)段，而不觸發(fā)警報(bào)。
用于安全標(biāo)簽的標(biāo)記示例可以是磁性機(jī)械標(biāo)記。磁性機(jī)械標(biāo)記可具有兩個(gè)部件。第一部件可以是由一條或者更多條高磁導(dǎo)率磁材料構(gòu)成的諧振器，其展示出磁性機(jī)械諧振現(xiàn)象。第二部件可以是由一條或者多條硬磁材料構(gòu)成的偏磁元件(bias element)。偏磁元件的狀態(tài)設(shè)置了標(biāo)記的操作頻率。有源標(biāo)記使其偏磁元件磁化，將其操作頻率設(shè)置在EAS檢測(cè)系統(tǒng)的范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)偏磁元件進(jìn)行消磁以將標(biāo)記的操作頻率移到EAS檢測(cè)系統(tǒng)范圍之外，來(lái)完成標(biāo)記的去激活。對(duì)偏磁元件進(jìn)行消磁的技術(shù)通常涉及施加強(qiáng)度逐漸減小到趨近于零的點(diǎn)的AC磁場(chǎng)。為了對(duì)偏磁元件進(jìn)行有效消磁，在減小強(qiáng)度之前，必需施加足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)來(lái)克服偏磁材料的抗磁力。
創(chuàng)建該漸減AC磁場(chǎng)的一種技術(shù)是利用電感-電容(LC)諧振儲(chǔ)能電路(resonant tank circuit)。可在開始去激活周期之前對(duì)去激活電容器進(jìn)行充電。當(dāng)去激活周期開始時(shí)，開關(guān)將被充電的電容器連接到去激活線圈。由于此線圈為電感式線圈，所以其與被充電的去激活電容器一起形成諧振儲(chǔ)能電路。線圈繞組中的電阻，開關(guān)和去激活電容器的有效串聯(lián)電阻(ESR)，以及電路中的其它耗損產(chǎn)生LC諧振儲(chǔ)能電路中的電阻分量。如果該諧振儲(chǔ)能電路中的電阻足夠低，則所得LCR電路將是欠阻尼(under-damped)的，并且漸減AC電流將流經(jīng)去激活器線圈。此電流流經(jīng)去激活線圈的繞組，在去激活區(qū)中創(chuàng)建了漸減AC磁場(chǎng)。當(dāng)線圈中的電流和去激活磁場(chǎng)已經(jīng)衰減到相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，去激活周期結(jié)束。在去激活周期結(jié)束之后，對(duì)去激活電容器進(jìn)行再充電。一旦去激活電容器被完全地再充電，則去激活器為另一去激活周期做好了準(zhǔn)備。
在對(duì)去激活電容器進(jìn)行再充電的同時(shí)，去激活器不能用于對(duì)任何標(biāo)記進(jìn)行去激活。因此，期望減少該再充電時(shí)間，特別是針對(duì)大容量應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，消費(fèi)者可能希望在短時(shí)間內(nèi)對(duì)許多產(chǎn)品進(jìn)行去激活。此需要可能影響用于去激活器的電源的設(shè)計(jì)。例如，典型的完全充電的去激活電容器可能具有大約100微法拉(uF)的電容，并且被充電到大約500伏特(V)。存儲(chǔ)在電容器中的能量大小可能為大約12.5焦耳。在大容量應(yīng)用中，可能必需在小于250毫秒的時(shí)間內(nèi)對(duì)電容器進(jìn)行再充電。本應(yīng)用的電源必需在250毫秒的充電時(shí)間內(nèi)輸送平均50瓦特的功率來(lái)滿足此需要。由于當(dāng)電容器接近0伏特時(shí)需要的啟動(dòng)電流限制，電源的峰值功率要求實(shí)質(zhì)上常常更高。對(duì)于此應(yīng)用，可能需要電源輸送100瓦特的峰值功率。雖然峰值功率要求相對(duì)高，但平均功率要求可能實(shí)質(zhì)上較低。例如，可能要求去激活器平均每秒僅執(zhí)行一個(gè)去激活周期。在具有12.5焦耳的去激活能量要求的去激活器中，這是12.5瓦特或者峰值功率要求的1/8th。
出于多種原因，對(duì)去激活電容器進(jìn)行再充電的傳統(tǒng)技術(shù)不令人滿意。例如，可直接從能夠向電容器輸送高峰值功率的DC電源對(duì)去激活電容器進(jìn)行充電，以便滿足時(shí)間要求。然而，此方法可能增加電源的大小和成本。在另一示例中，可使用塊電容器?？蓪K電容器持續(xù)充電到高于去激活電容器電壓的電壓。在再充電時(shí)間期間，接通開關(guān)，電流通過(guò)限流電阻器流入去激活電容器。對(duì)限流電阻器的電阻進(jìn)行選擇以便限制在電容器再充電期間的峰值電流。如果在塊電容器與諧振電容器之間不使用開關(guān)，則當(dāng)去激活電容器相對(duì)于塊電容器為負(fù)偏壓時(shí)，必須調(diào)整限流電阻器的大小，以限制在去激活周期的該部分期間流經(jīng)電源輸出整流器的電流。
雖然使用具有限流電阻器的塊電容器可以有助于減小電源的峰值功率要求，但仍然存在幾個(gè)缺點(diǎn)。例如，使用塊電容器使去激活電容器可被再充電時(shí)的速率減慢。在當(dāng)去激活電容器的電壓接近塊電容器上的電壓時(shí)的再充電周期的結(jié)束處，速率特別慢。通過(guò)將塊電容器的電壓增大到實(shí)質(zhì)上高于去激活電容器電壓的電壓，或者通過(guò)增大開關(guān)和電源整流器以及限流電阻器上的額定電流，來(lái)改善再充電的速率，但這樣可能增加部件的成本。在另一示例中，使用塊電容器的傳統(tǒng)技術(shù)可能是低效的。限流電阻器在再充電期間消耗了大量功率。這減小了去激活器的效率并且增大了電源的平均功率。在又一示例中，限流電阻器通常需要散熱，這也會(huì)增加去激活器的成本。
這些實(shí)施例通過(guò)使用諧振再充電方法來(lái)從諸如輸電線的AC電源或者從DC電源或塊電容器向去激活電容器傳遞能量，可解決這些和其它問題。在不需要諸如電阻器或者晶體管的損耗電流限制控制元件的情況下，諧振再充電比傳統(tǒng)技術(shù)的更快。因?yàn)檫@些實(shí)施例使用諧振方法，所以諧振電路的特性阻抗限制了電流，而沒有限流電阻器或者其它限流調(diào)整器的高電阻損耗。這可能增加再充電電路的效率。通過(guò)這些實(shí)施例提供的另一潛在優(yōu)點(diǎn)在于可將去激活電容器充電到高于AC或者DC電源電壓的電壓。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖，在附圖中類似的部件通篇由類似的參考標(biāo)記來(lái)指示，在圖1中例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有直流(DC)電源的去激活器。圖1例示出去激活器100。去激活器100可包括多個(gè)不同元件。應(yīng)該理解也可將其它元件添加到去激活器100，或者用其它元件來(lái)替代圖1中所示的代表性元件，并且所述其它元件仍然落入這些實(shí)施例的范圍內(nèi)。實(shí)施例不限于該情況。
在一實(shí)施例中，去激活器100可具有去激活周期和再充電周期。在去激活周期期間，去激活器100可用于對(duì)EAS標(biāo)記進(jìn)行去激活。在再充電周期期間，可在下一去激活周期之前對(duì)去激活器100進(jìn)行再充電。
在一實(shí)施例中，DC電源102和一組塊電容器104可用作去激活器100的電源。在此情況下，諧振再充電電路120可連接在塊電容器104與去激活電容器114之間。如果塊電容器104的電容遠(yuǎn)大于去激活電容器114的電容，則諧振再充電電路120的諧振頻率可能大致與去激活諧振頻率相匹配。另外，相對(duì)大的塊電容允許電源的額定功率減小，以僅提供平均去激活功率，而非峰值功率。
在一實(shí)施例中，諧振再充電電路120可具有再充電開關(guān)108，所述再充電開關(guān)108通過(guò)去激活線圈112耦合在DC電源102及塊電容器104與去激活電容器114之間。諧振再充電電路120可進(jìn)一步包括耦合到再充電開關(guān)108和去激活開關(guān)110的去激活控制106。
在去激活周期期間，去激活控制106可將再充電開關(guān)108轉(zhuǎn)換到斷開狀態(tài)，并且將去激活開關(guān)110轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)。這可能促使去激活電容器114放電到去激活線圈112中。如果去激活線圈112、去激活電容器114的等效串聯(lián)電阻(ESR)、以及去激活開關(guān)110的ESR的組合電阻被設(shè)置得足夠低，則諧振再充電電路120將形成欠阻尼諧振，并且產(chǎn)生所期望的緩慢減小的流過(guò)去激活線圈112的AC電流，以在去激活線圈周圍的去激活區(qū)中形成適當(dāng)?shù)娜ゼせ顖?chǎng)。
在再充電周期期間，去激活控制106可將再充電開關(guān)108轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)，并且將去激活開關(guān)110轉(zhuǎn)換到斷開狀態(tài)。這樣可以允許來(lái)自去激活線圈112的諧振充電脈沖對(duì)去激活電容器114進(jìn)行充電，以為下一去激活周期做準(zhǔn)備。雖然再充電可發(fā)生在去激活周期之前的任何時(shí)間，但如下文更詳細(xì)所述，將去激活控制106配置成在去激活周期之前即刻對(duì)去激活電容器114進(jìn)行再充電是有利的。
在一實(shí)施例中，再充電開關(guān)108和去激活開關(guān)110可利用多種不同類型的半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，例如再充電開關(guān)108可利用硅可控整流器(SCR)、并聯(lián)反向SCR、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、具有串聯(lián)二極管的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、繼電器等來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，去激活開關(guān)110例如可利用三端雙向可控硅開關(guān)元件(Triac)、并聯(lián)反向SCR、IGBT、MOSFET、繼電器等來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例不限于該情況。
圖2例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有DC電源的去激活線圈中的電流波形的曲線圖。圖2示出流經(jīng)去激活線圈112的電流。在波形開始處的負(fù)電流脈沖是經(jīng)由去激活線圈112流入去激活電容器114的諧振充電脈沖。初始脈沖足夠?qū)θゼせ铍娙萜?14進(jìn)行完全充電。LC電路的諧振阻抗限制了再充電開關(guān)108中的電流。本示例中的峰值電流被限制到大約40安培。此示例示出去激活電容器114可在大約2毫秒內(nèi)被完全充電。
圖3例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有DC電源的去激活線圈中的定時(shí)波形的曲線圖。圖3示出來(lái)自于去激活控制電路106的一些定時(shí)波形的示例。在此情況下，第一脈沖接通再充電開關(guān)108。第二脈沖接通去激活開關(guān)110，以便允許去激活電容器114中的能量通過(guò)去激活線圈112而衰減(ring-down)。
圖4例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有DC電源的去激活電容器和一組塊電容器中的電流波形的曲線圖。圖4示出去激活電容器114上的去激活電容電壓波形。當(dāng)去激活控制電路106接通再充電開關(guān)108時(shí)，可通過(guò)去激活線圈112相對(duì)快速地對(duì)去激活電容器114進(jìn)行充電。再充電可按照諧振頻率僅花費(fèi)周期。本示例中的去激活電容器114可在大約2毫秒內(nèi)被充電到大約475V。
圖4還示出塊電容器104上的塊電容器電壓波形。在諧振再充電時(shí)間中，從被LC儲(chǔ)能電路的諧振阻抗所限制的塊電容器104流出相對(duì)高的電流。在此時(shí)間內(nèi)，塊電容器104從大約300V下降到大約250V。塊電容器104的更大電容值將允許更低的電壓降。另外，并聯(lián)設(shè)置的更多數(shù)量的塊電容器104可允許每個(gè)獨(dú)立電容器中的較低充電脈沖電流。實(shí)施例并不限于該情況。
圖5例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有交流(AC)電源的去激活器。圖5例示出去激活器500。去激活器500可包括耦合到諧振再充電電路520的AC電流源502。AC電源502可包括例如用于零售店或者市場(chǎng)的輸電線。圖5示出的諧振再充電電路520可類似于圖1所示的諧振再充電電路120。然而，去激活控制電路506可進(jìn)一步包括在再充電開關(guān)508和去激活開關(guān)510的定時(shí)操作中使用的相位控制電路516。
在一實(shí)施例中，諧振再充電電路520可直接連接到AC電源502。在此情況下，如果由去激活電容器514和去激活線圈512形成的LC儲(chǔ)能電路的諧振頻率高于AC電源502的頻率，則諧振再充電方法可能是適當(dāng)?shù)?。雖然可使用與AC電源502的頻率相同或者更低的LC諧振頻率，但使用實(shí)質(zhì)上高于AC電源502的頻率的LC諧振頻率是有利的。利用高于AC電源502的頻率的LC諧振頻率可以允許在再充電周期期間形成強(qiáng)諧振脈沖。
圖6例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有AC電源的再充電開關(guān)和去激活開關(guān)的定時(shí)波形的曲線圖。如前文所述，在去激活和再充電周期中，去激活控制電路506可在再充電開關(guān)508和去激活開關(guān)510的定時(shí)操作中可使用相位控制電路516。在一實(shí)施例中，例如通過(guò)調(diào)節(jié)諧振再充電周期的開始定時(shí)，對(duì)去激活電容器514的充電電壓進(jìn)行控制。此方法可用于利用AC電源502的電壓的變化來(lái)調(diào)整去激活電容器514的充電電壓，或者允許針對(duì)不同應(yīng)用調(diào)節(jié)去激活場(chǎng)的強(qiáng)度。
在一實(shí)施例中，去激活控制電路506通過(guò)調(diào)節(jié)針對(duì)何時(shí)接通再充電開關(guān)508的定時(shí)，可控制去激活電容器514上的電壓。圖6示出再充電開關(guān)508和去激活開關(guān)510的定時(shí)波形。如圖6所示，再充電開關(guān)508接通的相角被參考為AC電源502的正零交叉。電壓波形的正零交叉點(diǎn)被參考為0度。在AC電源502的電壓波形為正時(shí)的任何時(shí)刻對(duì)再充電開關(guān)508的接通進(jìn)行定時(shí)。
在一實(shí)施例中，去激活控制506和相位控制電路516通過(guò)調(diào)節(jié)再充電開關(guān)508的接通的相角，來(lái)提供調(diào)整去激活電容器514上的充電電壓的能力。圖6示出當(dāng)以90度的相角接通再充電開關(guān)508時(shí)的定時(shí)波形?？稍谠俪潆婇_關(guān)508中的電流降到零并且再充電開關(guān)508被斷開之后接通去激活開關(guān)110。雖然可在再充電開關(guān)508已經(jīng)斷開之后的任何時(shí)刻接通去激活開關(guān)510，但如圖6所示，在AC電源502的電壓波形的后續(xù)零交叉處接通去激活開關(guān)510是有利的。
圖7例示出根據(jù)一實(shí)施例的AC電源和去激活電容器的電壓波形的曲線圖。圖7示出當(dāng)以90度的相角接通再充電開關(guān)508時(shí)AC電源502處和去激活電容器514上的電壓波形。在此情況下，AC電源502是大約230Vrms，50Hz源。在90度的相角處，可將去激活電容器514完全充電到大約530Vdc的電壓。
圖8例示出根據(jù)一實(shí)施例的具有AC電源的去激活線圈的電流波形的曲線圖。圖8示出去激活線圈512中的所得電流。通過(guò)去激活線圈512的初始充電脈沖可在接通再充電開關(guān)508時(shí)的5毫秒處開始。此脈沖是去激活線圈512和去激活電容器514的電感的諧振的結(jié)果。在諧振再充電脈沖結(jié)束之后，去激活開關(guān)510可接通，以允許去激活電容器514中的能量經(jīng)過(guò)由去激活電容器514和去激活線圈510形成的諧振LC電路中的去激活開關(guān)510而衰減。
應(yīng)該理解在此描述的諧振再充電技術(shù)可使用不同的電路配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，諧振再充電電路120和/或520可利用除了去激活線圈之外的電感元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而對(duì)LC諧振充電電路提供電感。在另一示例中，去激活器500也可利用用于絕緣的變壓器或者自動(dòng)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)增大或減小來(lái)自AC電源502的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一示例中，可修改諧振再充電電路120和/或520以在AC電源電壓的正偏移和負(fù)偏移兩者期間執(zhí)行去激活電容器的再充電。在又一示例中，可實(shí)現(xiàn)控制電路或者控制邏輯，以允許在AC電源502的連續(xù)周期期間，部分地對(duì)去激活電容器進(jìn)行充電，以限制從AC電源502流出的電流。在又一示例中，可將其它類型的部件用于去激活開關(guān)和/或再充電開關(guān)兩者。實(shí)施例不限于該情況。
在此描述的諧振再充電技術(shù)可以為EAS去激活器提供幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，這些實(shí)施例可使用去激活線圈的電感元件和諧振再充電電路中的用于其諧振元件的去激活電容器。這樣允許在不需要額外昂貴的電感元件的情況下，實(shí)現(xiàn)諧振再充電電路。在另一示例中，在的諧振周期內(nèi)對(duì)去激活電容器進(jìn)行完全再充電。因?yàn)檫@幾乎瞬時(shí)發(fā)生，所以可在去激活周期開始時(shí)非常快速地對(duì)去激活電容器進(jìn)行再充電。這樣可消除對(duì)無(wú)法使用去激活器的再充電周期的需要。由于去激活電容器在被放電狀態(tài)閑置，這也可延長(zhǎng)電容器的壽命，或者允許使用更為低廉的去激活電容器。在又一示例中，如果再充電電路連接到諸如AC電源502的AC電源，則可使用諸如相位控制電路516的相位控制電路來(lái)控制去激活電容器上的充電電壓。這提供了用于線路調(diào)整的技術(shù)。在又一示例中，可不需要額外的電路來(lái)監(jiān)控去激活電容電壓，或者在閑置時(shí)間段期間對(duì)電容器進(jìn)行周期性再充電以補(bǔ)償去激活電容器中的漏電流。這可節(jié)省能量和成本。此特征在效率為重的電池運(yùn)轉(zhuǎn)的單元中特別有價(jià)值。在又一示例中，可利用諧振再充電電路將去激活電容器再充電到高于電源電壓的電壓。這允許在不添加電源的情況下，使用高于電源電壓的去激活電容器上的電壓來(lái)將電壓增大到大于輸入端處的有效電壓。在又一示例中，可存在一些應(yīng)用，其中去激活處理量必需非常高以在空閑時(shí)間后的短時(shí)間段內(nèi)快速地處理大量去激活處理。對(duì)于這些應(yīng)用，可調(diào)整電源和塊電容的大小，以在不增大電源的平均額定功率的情況下提供更高的處理量。例如，利用更大塊電容器，在將電源設(shè)計(jì)成僅向塊電容器傳遞6.25W的情況下，可將去激活器設(shè)計(jì)成在10秒的空閑時(shí)間段(0焦耳，0瓦特)之后，以每秒執(zhí)行一次去激活處理的方式(125焦耳，12.5瓦特)，對(duì)10-12.5焦耳的去激活峰值處理量進(jìn)行處理。在又一示例中，對(duì)于電池運(yùn)轉(zhuǎn)的去激活器，低峰值功率要求可適應(yīng)使用具有更高ESR的電池的情況。例如，這樣使得能夠利用具有更高能量密度但更高ESR的鎳金屬氫化物電池，而非具有更低能量密度但更低ESR的鎳鎘電池。應(yīng)該理解，通過(guò)此處描述的諧振再充電技術(shù)僅提供一些優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例不限于該情況。
應(yīng)該理解，被設(shè)置為使用在此描述的諧振再充電技術(shù)的去激活器可以多種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下描述可包括這種實(shí)現(xiàn)的一些示例。
在一實(shí)施例中，例如，去激活器可包括連接到去激活天線線圈和能量存儲(chǔ)電容器的電源，所述去激活器使用由去激活器天線線圈的諧振阻抗和能量存儲(chǔ)電容器的電容形成的阻抗，來(lái)限制輸入充電電流脈沖的振幅和持續(xù)時(shí)間。
在一實(shí)施例中，電源可包括DC電源。DC電源包括如下元件中的至少一個(gè)DC電源、具有一組電容器的DC電源、一組至少一個(gè)電池、一組至少一個(gè)電池和一組電容器、以及一組至少一個(gè)被充電的電容器。
在一實(shí)施例中，電源可包括AC電源。AC電源可包括非整流AC源、半波整流AC源、以及全波整流AC源中的至少一個(gè)。
在一實(shí)施例中，去激活天線線圈和能量存儲(chǔ)電容器可被設(shè)置成形成LC諧振儲(chǔ)能電路。去激活天線線圈可具有大約100μH到100mH之間的電感，并且能量存儲(chǔ)電容器具有大約10μF與10mF之間的電容。由LC諧振儲(chǔ)能電路形成的諧振的頻率的范圍可從大約等于AC電源的AC電源電壓頻率的頻率到大約大于AC電源電壓頻率的一百倍。
在一實(shí)施例中，LC諧振儲(chǔ)能電路可連接到具有電子控制和充電開關(guān)的充電電路。充電電路可被設(shè)置成對(duì)從電源流入LC諧振儲(chǔ)能電路和從LC諧振儲(chǔ)能電路流出的功率通量方向進(jìn)行控制。充電電路可包括單向充電電路或者雙向充電電路。
在一實(shí)施例中，充電電路可針對(duì)AC電源的AC電源電壓，控制電流的定時(shí)。充電電路可在AC電源電壓的正偏移期間、AC電源電壓的負(fù)偏移期間或者AC電源電壓的正偏移和負(fù)偏移兩者的組合期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。實(shí)施例不限于該情況。
在一實(shí)施例中，充電電路可在AC電源電壓的正偏移期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。例如，充電電路可在AC電源電壓的單個(gè)正偏移期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器提供完全充電。在另一示例中，充電電路可在AC電源電壓的兩個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)正偏移中的每個(gè)正偏移期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器提供部分充電。
在一實(shí)施例中，充電電路可在AC電源電壓的負(fù)偏移期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。例如，充電電路可在AC電源電壓的單個(gè)負(fù)偏移期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器提供完全充電。在另一示例中，充電電路可在AC電源電壓的兩個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)負(fù)偏移中的每個(gè)負(fù)偏移期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器提供部分充電。
在一實(shí)施例中，充電電路可在AC電源電壓的正偏移和負(fù)偏移兩者期間對(duì)能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。例如，充電電路可在AC電源電壓的一系列連續(xù)正偏移和負(fù)偏移中的每個(gè)偏移期間內(nèi)對(duì)能量存儲(chǔ)電容器提供部分充電。
雖然已經(jīng)例示出這些實(shí)施例的某些特征，如在此所描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠想到許多修改、替換、變型以及等同物。因此，應(yīng)該理解所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入這些實(shí)施例的真實(shí)精髓范圍內(nèi)的全部這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括電源；和去激活器，其連接到所述電源，所述去激活器具有去激活天線線圈和能量存儲(chǔ)電容器，所述去激活器使用由所述去激活器天線線圈的諧振阻抗和所述能量存儲(chǔ)電容器的電容形成的阻抗來(lái)限制輸入充電電流脈沖的振幅和持續(xù)時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電源是直流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述直流電源包括如下元件中的至少一個(gè)直流電源、具有至少一個(gè)電容器的直流電源、一組至少一個(gè)電池、一組至少一個(gè)電池和至少一個(gè)電容器、以及一組至少一個(gè)被充電的電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電源是交流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述交流電源包括以下元件中的至少一個(gè)非整流交流電源、半波整流交流電源、以及全波整流交流電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述去激活天線線圈和所述能量存儲(chǔ)電容器被布置成形成電感-電容諧振儲(chǔ)能電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述去激活天線線圈具有在大約100微亨到100毫亨之間的電感，并且所述能量存儲(chǔ)電容器具有大約10微法拉與10毫法拉之間的電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，由所述LC諧振儲(chǔ)能電路形成的諧振的頻率范圍從大約等于所述交流電源的交流電源電壓的頻率到大約大于所述交流電源電壓的頻率的一百倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，所述裝置進(jìn)一步包括具有電子控制和充電開關(guān)的充電電路，所述充電電路對(duì)功率通量從所述電源流入所述電感-電容諧振儲(chǔ)能電路和從所述電感-電容諧振儲(chǔ)能電路流出的方向進(jìn)行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述充電電路包括單向充電電路和雙向充電電路中的至少一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，所述裝置進(jìn)一步包括具有電子控制和充電開關(guān)的充電電路，所述充電電路針對(duì)所述交流電源的交流電源電壓，對(duì)電流的定時(shí)進(jìn)行控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的正偏移期間對(duì)所述能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的單個(gè)正偏移期間，為所述能量存儲(chǔ)電容器提供完全充電。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的兩個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)正偏移中的每個(gè)正偏移期間為所述能量存儲(chǔ)電容器提供部分充電。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的負(fù)偏移期間對(duì)所述能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的單個(gè)負(fù)偏移期間為所述能量存儲(chǔ)電容器提供完全充電。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的兩個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)負(fù)偏移中的每個(gè)負(fù)偏移期間為所述能量存儲(chǔ)電容器提供部分充電。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的正偏移和負(fù)偏移兩者期間對(duì)所述能量存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述充電電路在所述交流電源電壓的一系列連續(xù)正偏移和負(fù)偏移中的每個(gè)偏移期間為所述能量存儲(chǔ)電容器提供部分充電。
20.一種去激活器，其包括電流電源；和諧振再充電電路，其具有通過(guò)去激活線圈耦合在所述電流電源與去激活電容器之間的再充電開關(guān)，和耦合到所述再充電開關(guān)和去激活開關(guān)的去激活控制，所述去激活控制接通所述再充電開關(guān)并且斷開所述去激活開關(guān)，以便利用諧振充電脈沖對(duì)所述去激活電容器進(jìn)行充電，并且所述去激活控制斷開所述再充電開關(guān)，并且接通所述去激活開關(guān)，以便將電流從所述去激活電容器發(fā)送到所述去激活線圈，以便創(chuàng)建去激活場(chǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的去激活器，其中，所述去激活線圈接收所述電流，并且根據(jù)電流波形生成所述去激活場(chǎng)，所述電流波形具有初始電流脈沖，以便形成流過(guò)所述去激活線圈、流入所述去激活電容器以對(duì)所述去激活電容器進(jìn)行充電的所述諧振充電脈沖。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的去激活器，其中，所述再充電開關(guān)包括下列元件之一硅可控整流器、并聯(lián)反向硅可控整流器、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管、具有串聯(lián)二極管的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、以及繼電器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的去激活器，其中，所述去激活開關(guān)包括下列元件之一三端雙向可控硅開關(guān)元件、并聯(lián)反向硅可控整流器、絕緣柵雙極晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、以及繼電器。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的去激活器，其中，所述電源包括耦合到所述再充電開關(guān)的直流電源和一組塊電容器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的去激活器，其中所述塊電容器的電容大于或者等于所述去激活電容器的電容。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路生成實(shí)質(zhì)上等于或者大于所述去激活場(chǎng)的諧振頻率的諧振頻率。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的去激活器，其中，所述去激活控制根據(jù)定時(shí)波形來(lái)操作，利用所述定時(shí)波形的第一脈沖來(lái)接通所述再充電開關(guān)，并且利用所述定時(shí)波形的第二脈沖來(lái)接通所述去激活開關(guān)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的去激活器，其中，所述去激活控制根據(jù)定時(shí)波形來(lái)操作，利用所述定時(shí)波形的第一脈沖來(lái)接通所述去激活開關(guān)，并且利用所述定時(shí)波形的第二脈沖來(lái)接通所述再充電開關(guān)。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的去激活器，其中，所述電源包括耦合到所述再充電開關(guān)的交流電源。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路生成高于所述交流電源的頻率的諧振頻率。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述去激活控制通過(guò)調(diào)節(jié)何時(shí)接通所述再充電開關(guān)，對(duì)所述去激活電容器上的電壓進(jìn)行控制。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的去激活器，其中，所述去激活控制根據(jù)所述交流電源的電壓波形的相角，接通所述再充電開關(guān)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述電壓波形的正零交叉被參考為零度，并且所述去激活控制在所述交流電源的所述電壓為正時(shí)接通所述再充電開關(guān)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述電壓波形的正零交叉被參考為零度，并且所述去激活控制在所述交流電源的所述電壓為正并且具有大約90度的相角時(shí)接通所述再充電開關(guān)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述去激活控制調(diào)節(jié)正交流電壓期間的相角，以允許對(duì)去激活電容器電壓或者充電電流進(jìn)行控制。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述去激活控制調(diào)節(jié)正交流電壓期間的相角，以補(bǔ)償所述交流電源電壓的變化。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述電壓波形的負(fù)零交叉被參考為零度，并且所述去激活控制在所述交流電源的所述電壓為負(fù)時(shí)接通所述再充電開關(guān)。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述電壓波形的負(fù)零交叉被參考為零度，并且所述去激活控制在所述交流電源的所述電壓為負(fù)并且具有大約90度的相角時(shí)接通所述再充電開關(guān)。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述去激活控制調(diào)節(jié)負(fù)交流電壓期間的相角，以允許對(duì)去激活電容器電壓或者充電電流進(jìn)行控制。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述去激活控制調(diào)節(jié)負(fù)交流電壓期間的相角，以補(bǔ)償所述交流電源電壓的變化。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的去激活器，其中，所述去激活控制在所述再充電開關(guān)中的電流降低到零并且所述再充電開關(guān)已經(jīng)斷開時(shí)接通所述去激活開關(guān)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的去激活器，其中，所述去激活控制在所述交流電源的所述電壓波形的后續(xù)零交叉處接通所述去激活開關(guān)。
43.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的正偏移期間對(duì)所述去激活電容器進(jìn)行充電。
44.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的單個(gè)正偏移期間為所述去激活電容器提供完全充電。
45.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的兩個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)正偏移中的每個(gè)偏移期間為所述去激活電容器提供部分充電。
46.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的負(fù)偏移期間對(duì)所述去激活電容器進(jìn)行充電。
47.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的單個(gè)負(fù)偏移期間為所述去激活電容器提供完全充電。
48.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的兩個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)負(fù)偏移中的每個(gè)偏移期間為所述去激活電容器提供部分充電。
49.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的正偏移和負(fù)偏移兩者期間對(duì)所述去激活電容器進(jìn)行充電。
50.根據(jù)權(quán)利要求29所述的去激活器，其中，所述諧振再充電電路在所述交流電源電壓的一系列連續(xù)正偏移和負(fù)偏移的每個(gè)偏移期間為所述去激活電容提供部分充電。
51.一種方法，其包括接收用于在去激活器處對(duì)標(biāo)記進(jìn)行去激活的信號(hào)；創(chuàng)建去激活場(chǎng)以在所述去激活器的去激活周期期間對(duì)所述標(biāo)記進(jìn)行去激活，所述去激活場(chǎng)用于生成諧振充電脈沖；以及在所述去激活器的再充電周期期間，使用所述諧振充電脈沖對(duì)所述去激活器進(jìn)行充電。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述創(chuàng)建包括斷開再充電開關(guān)以從去激活電容器斷開電源；接通去激活開關(guān)，以將來(lái)自所述去激活電容器的電流發(fā)送到去激活線圈；以及通過(guò)所述去激活線圈根據(jù)電流波形生成交流磁場(chǎng)，利用具有初始負(fù)電流脈沖的所述電流波形來(lái)形成所述諧振充電脈沖。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中所述充電包括接通所述再充電開關(guān)，以便將所述去激活電容器連接到所述電源；以及斷開所述去激活開關(guān)，以便將所述諧振充電脈沖發(fā)送到所述去激活電容器。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括通過(guò)去激活控制生成控制信號(hào)，以對(duì)所述再充電開關(guān)和所述去激活開關(guān)進(jìn)行控制。
全文摘要
描述了對(duì)去激活器進(jìn)行諧振再充電的方法和裝置。
文檔編號(hào)G08B13/24GK1965336SQ200580018852
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者斯圖爾特·E·霍爾, 道格拉斯·A·德魯 申請(qǐng)人:傳感電子公司