相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)?jiān)?5u.s.c.§119(e)下要求于2016年2月10日遞交的、序列號(hào)為62,293,663、題為“用于本地直流電分配的裝置和方法(apparatusandmethodforlocaldcpowerdistribution)”的美國臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其所有內(nèi)容通過引用并入本文中。

背景技術(shù)：

本發(fā)明涉及電力分配，更具體地，涉及本地分配直流(dc)電。

數(shù)字電子技術(shù)的進(jìn)化帶來更小型和更低功率的電子設(shè)備，如日常使用的平板電腦、手機(jī)和/或數(shù)碼相機(jī)。這些小型和低功率電子設(shè)備(下文中也被稱為“直流(dc)設(shè)備”)中的大多數(shù)采用直流電用于其內(nèi)部部件(如集成電路(ic))運(yùn)行。為了由建筑物中的交流電分配系統(tǒng)給直流設(shè)備充電或供電，直流設(shè)備需要外部電源適配器，例如手機(jī)充電器，以將120v或240v交流電(ac)轉(zhuǎn)換為5v直流電。隨著不同小型和低功率電子設(shè)備的數(shù)量的增加，需要更多數(shù)量的不同的電源適配器。

每一代直流設(shè)備通常提供它們自己的不同的配套電源適配器。使用電源適配器的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)新一代設(shè)備進(jìn)入使用時(shí)，舊一代設(shè)備使用的舊的電源適配器被頻繁丟棄，這產(chǎn)生相當(dāng)大的電子垃圾。進(jìn)一步，電源適配器的功率轉(zhuǎn)換效率相對(duì)于低成本的直流設(shè)備而言可能過低，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。

因此，有減少用于直流設(shè)備的直流到交流電源適配器的使用，以減少電子垃圾和能量浪費(fèi)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種向建筑物中的多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的一個(gè)傳輸直流電的方法。所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的第一個(gè)包括第一交流火線和第一插座。所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的第二個(gè)包括第二交流火線和第二插座。所述第一交流火線連接在所述第一插座和第一斷路器之間。所述第二交流火線連接在所述第二插座和第二斷路器之間。所述第一交流火線通過所述第一斷路器連接至第一共用交流電路導(dǎo)線。所述第二交流火線通過所述第二斷路器連接至第二共用交流電路導(dǎo)線。所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第二共用交流電路導(dǎo)線耦合至供應(yīng)給所述建筑物交流電的交流電源。所述第一共用交流電路導(dǎo)線、所述第二共用交流電路導(dǎo)線、所述第一斷路器和所述第二斷路器均設(shè)置在所述建筑物的配電盤上。所述方法包括：通過集成和串聯(lián)連接第三斷路器與轉(zhuǎn)換器電路而形成第一電路。所述轉(zhuǎn)換器電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。所述方法進(jìn)一步包括：用所述第一電路取代所述第一斷路器、將所述第一電路電連接在所述配電盤上的所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第一交流火線之間以及利用所述轉(zhuǎn)換器電路將由所述第一共用交流電路導(dǎo)線提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。所述方法包括：將來自于所述第一電路的直流電傳輸至所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)的所述第一交流火線和所述第一插座，同時(shí)保持傳輸至所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第二個(gè)的交流電不變。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一共用交流電路導(dǎo)線與第二共用交流電路導(dǎo)線相同。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，交流電源向建筑物和配電盤供應(yīng)交流電。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述配電盤被操作為使所述交流電源與所述建筑物斷開連接。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一插座被設(shè)置在建筑物墻壁的表面。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，取代第一斷路器、電連接第一電路、轉(zhuǎn)換交流電和傳輸直流電的步驟在所述建筑物的配電盤上實(shí)施。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：從所述第一共用交流電路導(dǎo)線和共用中線接收交流電。所述共用中線耦合至所述交流電源。所述共用中線設(shè)置在所述配電盤上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：在用第一電路取代第一斷路器后用第一斷路器取代第一電路，然后將來自于第一共用交流線路導(dǎo)線的交流電傳輸至第一插座和第一交流火線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：將所述第三斷路器連接在所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述轉(zhuǎn)換電路之間，以及當(dāng)通過第三斷路器的電流流量超過預(yù)定電流時(shí)，將所述轉(zhuǎn)換器電路與所述第一共用交流電路導(dǎo)線自動(dòng)斷開連接。所述方法進(jìn)一步包括：當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器電路與所述第一共用交流電路導(dǎo)線斷開連接時(shí)，防止所述第一電路和所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)發(fā)生損壞。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：當(dāng)所述電流量對(duì)于重新連接安全時(shí)，采用所述第三斷路器將所述轉(zhuǎn)換器電路重新連接至所述第一共用交流電路導(dǎo)線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)進(jìn)一步包括第一交流中線。所述第一交流中線連接在所述第一插座和設(shè)置在所述配電盤上的共用中線之間。所述方法進(jìn)一步包括：當(dāng)所述第一電路取代所述配電盤上的所述第一斷路器時(shí)，將所述第一交流中線與所述配電盤的所述共用中線斷開連接。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：在所述配電盤上，將所述第一電路電連接在所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第一交流中線之間，以及將來自于第一電路的直流電傳輸至第一交流中線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：在所述第一電路中連接至所述第一電路內(nèi)的所述第一交流中線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：連接第一電路至所述第一電路外部的第一交流中線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)現(xiàn)有的交流電分配電路中的第一交流分配電路進(jìn)一步包括第三交流火線。所述第三交流火線連接在所述第一插座和所述第四斷路器之間。所述第三交流火線通過所述第四斷路器連接至所述第二共用交流電路導(dǎo)線。所述第四斷路器設(shè)置在所述配電盤上。所述第一共用交流電路導(dǎo)線相對(duì)所述第二共用交流電路導(dǎo)線為180度異相。所述方法進(jìn)一步包括：通過集成和串聯(lián)連接第五斷路器與所述轉(zhuǎn)換器電路而形成第一電路，用所述第一電路代替所述第四斷路器，以及將所述第一電路電連接在所述配電盤上的所述第二共用交流電路導(dǎo)線和所述第三交流火線之間。所述方法進(jìn)一步包括：采用轉(zhuǎn)換器電路將由所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第二共用交流電路導(dǎo)線提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，以及將來自于所述第一電路的直流電傳輸至所述第三交流火線和所述第一插座。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：將所述第一電路連接至所述第一電路內(nèi)的所述第三交流火線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：將所述第一電路連接至所述第一電路外部的所述第三交流火線。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于將直流電傳輸至建筑物中的現(xiàn)有電源插座的方法。所述方法包括：通過用第二斷路器取代已經(jīng)設(shè)置于所述建筑物的配電盤上的第一斷路器而將由交流電源提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，從而傳輸直流電至所述現(xiàn)有電源插座。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于將直流電傳輸至建筑物中的現(xiàn)有電源插座的電氣裝置。所述電氣裝置包括：第一斷路器，所述第一斷路器配置為：將由交流電源提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，用所述第一斷路器取代已設(shè)置在所述建筑物的配電盤上的第二斷路器，當(dāng)所述第一斷路器被安裝在所述配電盤上時(shí)，將直流電傳輸至所述現(xiàn)有電源插座。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于將直流電傳輸至建筑物中的多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的一個(gè)的電氣裝置。所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的第一個(gè)包括第一交流火線和第一插座，其中所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的第二個(gè)包括第二交流火線和第二插座，其中所述第一交流火線連接在所述第一插座和第一斷路器之間，其中所述第二交流火線連接在所述第二插座和第二斷路器之間，其中所述第一交流火線通過所述第一斷路器連接至第一共用交流電路導(dǎo)線，其中所述第二交流火線通過所述第二斷路器連接至第二共用交流電路導(dǎo)線，其中所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第二共用交流電路導(dǎo)線耦合至給所述建筑物供應(yīng)交流電的交流電源，其中所述第一共用交流電路導(dǎo)線、所述第二共用交流電路導(dǎo)線、所述第一斷路器和所述第二斷路器都設(shè)置在所述建筑物的配電盤上。所述電氣裝置包括：第一電路，其包括第三斷路器，所述第三斷路器與轉(zhuǎn)換器電路集成和串聯(lián)連接。所述轉(zhuǎn)換器電路配置成將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。所述第一電路適于：用所述第一電路取代所述第一斷路器，以及將所述第一電路電連接在所述配電盤上的所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第一交流火線之間。所述第一電路進(jìn)一步適于：采用所述轉(zhuǎn)換器電路將由所述第一共用交流電路導(dǎo)線提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，以及將來自于所述第一電路的直流電傳輸至所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)的所述第一交流火線和所述第一插座，同時(shí)保持傳輸至所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第二個(gè)的交流電不變。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：在所述建筑物的所述配電盤上取代所述第一斷路器、電連接所第一電路、轉(zhuǎn)換交流電，以及傳輸直流電。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：從所述第一共用交流電路導(dǎo)線和共用中線接收交流電，其中所述共用中線耦合至所述交流電源，其中所述共用中線設(shè)置在所述配電盤上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：在用所述第一電路取代所述第一斷路器之后用所述第一斷路器取代所述第一電路，以及然后將來自于所述第一共用交流電路導(dǎo)線的交流電傳輸至所述第一交流火線和所述第一插座。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：將所述第三斷路器連接在所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述轉(zhuǎn)換器電路之間，以及當(dāng)通過所述第三斷路器的電流流量超過預(yù)定電流時(shí)，將所述轉(zhuǎn)換器電路從所述第一共用交流電路導(dǎo)線上自動(dòng)斷開連接。所述第一電路進(jìn)一步適于：當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器電路從所述第一共用交流電路導(dǎo)線上斷開連接時(shí)，防止所述第一電路和所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)發(fā)生損壞。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：當(dāng)所述電流流量對(duì)于重新連接安全時(shí)，采用所述第三斷路器將所述轉(zhuǎn)換器電路重新連接至所述第一共用交流電路導(dǎo)線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)進(jìn)一步包括第一交流中線。所述第一交流中線連接在所述第一插座和設(shè)置在所述配電盤上的共用中線之間。所述第一電路進(jìn)一步適于：當(dāng)所述第一電路取代所述配電盤上的所述第一斷路器時(shí)，將所述第一交流中線與所述配電盤上的所述共用中線斷開連接。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：在所述配電盤上，將所述第一電路電連接在所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第一交流中線之間，以及將來自于所述第一電路的直流電傳輸至所述第一交流中線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：將所述第一電路連接至所述第一電路內(nèi)的所述第一交流中線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將所述第一電路連接至所述第一電路外部的所述第一交流中線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的所述第一個(gè)進(jìn)一步包括第三交流火線，其中所述第三交流火線連接在所述第一插座和第四斷路器之間，其中所述第三交流火線通過所述第四斷路器連接至所述第二共用交流電路導(dǎo)線，其中所述第四斷路器設(shè)置在所述配電盤上，其中所述第一共用交流電路導(dǎo)線相對(duì)所述第二共用交流電路導(dǎo)線為180度異相，其中所述第一電路進(jìn)一步包括與所述轉(zhuǎn)換器電路集成和串聯(lián)連接的第五斷路器。所述第一電路進(jìn)一步適于：用所述第一電路取代所述第四斷路器，以及將所述第一電路電連接在所述配電盤上的所述第二共用交流電路導(dǎo)線和所述第三交流火線之間。所述第一電路進(jìn)一步適于：采用所述轉(zhuǎn)換器電路將由所述第一共用交流電路導(dǎo)線和所述第二共用交流電路導(dǎo)線提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，以及將來自于所述第一電路的直流電傳輸至所述第三交流火線和所述第一插座。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：將所述第一電路連接至所述第一電路內(nèi)的所述第三交流火線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一電路進(jìn)一步適于：將所第一電路連接至所述第一電路外部的所述第三交流火線。

參考下面的具體實(shí)施方式和附圖可以獲得對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的本質(zhì)和優(yōu)勢(shì)的更好的理解。

附圖說明

圖1描繪了本發(fā)明的實(shí)施例可使用的、多個(gè)現(xiàn)有交流分配電路和配電盤的示例性簡化示意圖。

圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、能夠?qū)?40v交流電、120v交流電和直流電分配至圖1中描繪的多個(gè)現(xiàn)有的交流電分配電路的配電盤的示例性簡化示意圖。

圖3a描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、配置成如圖2描繪的將來自于單一共用交流電路導(dǎo)線的120v交流電轉(zhuǎn)換為直流電的新型斷路器的示例性簡化示意圖。

圖3b描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、配置成如圖2描繪的將來自于一對(duì)共用交流電路導(dǎo)線的240v交流電轉(zhuǎn)換為直流電的新型斷路器的示例性簡化示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1描述了本發(fā)明的實(shí)施例可使用的、配電盤105和多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114、116的示例性簡化示意圖100。房子或建筑物中的所述電力分配系統(tǒng)通常以交流電(ac)為基礎(chǔ)。由交流電源(未示出)供應(yīng)的交流電通過配電盤105的輸入端耦合自交流電輸入端118以進(jìn)入房子或建筑物。然后由配電盤分配交流電至遍布房子或建筑物的多個(gè)現(xiàn)有的交流電分配電路110、112、114、116。有時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)子配電盤(未示出)連接至配電盤105的輸出端以進(jìn)一步分配電力至房屋或建筑物中的更多的有線連接。

在該實(shí)施例的上下文中，術(shù)語“耦合”用來描述間接電連接，其可包括或可不包括連接路徑中的其他電氣功能塊(electricalfunctionalblock)，這與直接電連接相反，直接電連接中，一個(gè)電子元件可能被描述成例如通過一根或多根電線連接至另一電子元件，而在其連接路徑中不具有其他電氣功能塊。

在美國(us)，配電盤105可提供120v交流電和240v交流電兩者以供本地使用。交流電輸入端118可包括兩根單相60hz線120、122，每根線搭載標(biāo)稱120v有效值(rms)交流電壓，其彼此間為180度異相。交流電輸入端118可進(jìn)一步包括中線124。

配電盤105可包括主斷路器128、共用交流電路1線130、共用交流電路2線132和共用中線134。交流電輸入端118的中線124可連接至共用中線134，共用中線134可連接至配電盤105附近的接地(ground)。主斷路器128分別連接在單相60hz線120、122和共用交流電路1線130、共用交流電路2線132之間。主斷路器128可被配置成同時(shí)將單相60hz線120、122與交流電輸入端118連接/斷開連接。配電盤操作為采用主斷路器128將交流電源與建筑物連接或斷開連接。因此，共用交流電路1線130、共用交流電路2線132和共用中線134通過交流電輸入端118耦合至供應(yīng)交流電至配電盤105和建筑物的交流電源。

現(xiàn)有的交流電分配電路110、112、114可被配置成標(biāo)稱分配120v交流電，且可分別包括單根交流火線144、146、148?，F(xiàn)有的交流電分配電路116可配置成標(biāo)稱分配240v交流電，且可包括兩根交流火線150、152?，F(xiàn)有的交流電分配電路110、112、114、116可進(jìn)一步分別包括交流中線154、156、158、160，每根交流中線連接至配電盤105上的共用中線134。在一些國家或一些舊的標(biāo)準(zhǔn)中，地線和中線可合并為單根線而不需要單獨(dú)配線?，F(xiàn)有的交流電分配電路110、112、114、116可進(jìn)一步分別包括地線162、164、166、168，每根地線連接至配電盤105上的共用地線170。現(xiàn)有的交流電分配電路110、112、114、116可進(jìn)一步分別包括多個(gè)插座中的一個(gè)，在下文中也被分別稱作電源插座172、174、176、178。

多個(gè)插座172、174、176、178中的每一個(gè)都設(shè)置在建筑物的一面或多面墻上。每個(gè)現(xiàn)有的插座可包括連接至相關(guān)聯(lián)交流火線(比如交流火線148)的一個(gè)插槽180，連接至相關(guān)聯(lián)交流中線(比如交流中線158)的另一個(gè)插槽182，以及連接至相關(guān)聯(lián)地線(比如地線166)的接地插槽184。插座178可包括分別連接至兩根交流火線150、152的一對(duì)插槽和連接至中線160的連接件186。

配電盤105可進(jìn)一步包括多個(gè)斷路器136、138、140、142、143、145，每個(gè)斷路器分別關(guān)聯(lián)一個(gè)不同的現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114、116。多個(gè)斷路器136、138、140、142、143、145中的每一個(gè)可分別用來門控至多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114、116中不同的一個(gè)分配電路的電力輸送。例如，交流火線148可連接在插座176和斷路器140之間。因此，交流火線148可通過斷路器140連接至共用交流電路1線130。類似地，交流火線146可連接在插座174和斷路器138之間。交流火線146可通過斷路器138連接至共用交流電路2線132。斷路器136、138、140可以是單極斷路器，而斷路器142可以是包括斷路器143、145的雙極斷路器。斷路器142分別連接在交流火線150、152和共用交流電路1線130、共用交流電路2線132之間。共用交流電路1線130、共用交流電路2線132、共用中線134、共用地線170和多個(gè)斷路器136、138、140、142、143、145可被設(shè)置在房子或建筑物中的配電盤105上。

在美國，240v交流電路不需要使用中線，以及在美國，對(duì)于240v交流電中線可以為無效的(inactive)。但如果有需要，可以在240v電路中裝上中線。例如，火爐可使用240v用于加熱元件，而使用120v用于照明。中線用作從電路線或火線返回的返回電流的電流返回路徑，并且其對(duì)于120v交流電是有效的(active)。中線和地線通過在配電盤105上或可能的其他位置被連接在一起而為零或接近零伏電壓。

盡管額定電壓為120v交流電，美國(us)和加拿大的國家標(biāo)準(zhǔn)允許一系列114v到126v(120v±5％rms)。歷史上，110v、115v和117v與120v同時(shí)用于不同時(shí)期和北美的不同地方。偶爾，在美國人們會(huì)談及110v作為主電力。

與使用240v電力的兩根180度異相火線的美國不同，在英國240v交流電可采用具有一根火線、一根中線和一根本地地線的單相。在圖2的上下文中，在英國，共用交流電路1線130可與共用交流電路2線132相同，或兩者連接在一起。本地地線在配電盤或子配電盤位置處與接地相連。中線在這里也是有效的電流返回路徑。在歐洲，電源規(guī)格為50hz下具有-10％到+6％浮動(dòng)變化的標(biāo)稱230vrms交流電。盡管在描述中僅提及特定電壓，但裝置和實(shí)施例可適用于所有電壓范圍和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格以內(nèi)及以外的變化。

大部分的電子設(shè)備采用直流電以供操作。對(duì)于在交流電上運(yùn)行的直流設(shè)備，常需要外部電源適配器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電壓，如5v。隨著更多的電子設(shè)備上市，大量電源適配器將被分散。盡可能最小化交流電源適配器的使用以給生活帶來便利，從而減少每次能量轉(zhuǎn)換中的能量浪費(fèi)，以及消除來自電源適配器的潛在浪費(fèi)是有用的。

本發(fā)明的實(shí)施例利用現(xiàn)有的遺留電氣布線基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行直流電分配。實(shí)施例使得直流電能夠在相同的現(xiàn)有布線基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸，同時(shí)使得在房子或建筑物中交流電和直流電能夠共同存在。

圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、能夠?qū)?40v交流電、120v交流電和直流電分配至圖1中描繪的多個(gè)現(xiàn)有的交流電分配電路的配電盤205的示例性簡化示意圖200。同時(shí)參考圖1和圖2，除以下情況外，配電盤205包括與配電盤105相同的元件和功能。配電盤205包括用新型斷路器210、215分別取代現(xiàn)有的多個(gè)斷路器136、138、140、142中所選的一個(gè)，比如斷路器140和142。新型斷路器210、215除其充當(dāng)斷路器的特征以外，可將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。新型斷路器210配置成將120v交流電轉(zhuǎn)換為直流電。新型斷路器215配置成將240v交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

因此，在配電盤105中，當(dāng)斷路器140和142分別被新型斷路器210、215取代時(shí)，多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114、116中的至少一個(gè)，如本示例中分別描繪的114、116，被轉(zhuǎn)換為多個(gè)直流電分配電路中的一個(gè)以傳輸直流電至連接處、電源插座和/或連接至其的插座。當(dāng)新型斷路器210電連接在共用交流電路1線130和交流火線148之間時(shí)，直流電可從新型斷路器210被傳輸至多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的一個(gè)114的交流火線148和多個(gè)插座中的一個(gè)176，而不需要改變交流電傳輸至多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路110、112中的另外一個(gè)。同時(shí)，多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的剩余分配電路110、112，其中新型斷路器210并未安裝在其上，可繼續(xù)仍然提供交流電以供交流使用。

根據(jù)應(yīng)用需求，在配電盤105上的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有的斷路器可以可選地被一個(gè)或多個(gè)新型斷路器210或215取代，反之亦然。換言之，通過用配電盤105上舊的斷路器140、142分別再次取代回新型斷路器210、215之一，從交流電分配電路到直流電分配電路的轉(zhuǎn)換可以是可逆的。通過在用新型斷路器210、215取代舊的斷路器140、142之后用舊的斷路器140、142取代新型斷路器210、215，從交流電分配電路到直流電分配電路的轉(zhuǎn)換可以是可逆的，從而將交流電從共用交流電路1線130傳輸至交流火線148和插座176。

圖3a描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、配置成如圖2描繪的將來自單根共用交流電路導(dǎo)線的120v交流電轉(zhuǎn)換成直流電的新型斷路器210的示例性簡化示意圖。新型斷路器210包括斷路器340和交直流電轉(zhuǎn)換器355，其可以將由共用交流電路1線130或共用交流電路2線132提供的120v交流電轉(zhuǎn)換為直流電。同時(shí)參考圖1、2和3a，新型斷路器210集成斷路器340和交直流電轉(zhuǎn)換器355，從而新型斷路器210可取代配電盤105、205中的多個(gè)斷路器136、138、140中的一個(gè)斷路器。

在通過將斷路器340與交直流電轉(zhuǎn)換器355集成和串聯(lián)連接而形成新型斷路器210之后，需要注意以下步驟：i)用新型斷路器210取代多個(gè)斷路器之一140；ii)將新型斷路器210電連接在配電盤205上的共用交流電路1線130和交流火線148之間；iii)采用交直流電轉(zhuǎn)換器355將由共用交流電路1線130提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；iv)將來自于新型斷路器210的直流電傳輸至交流火線148和插座176，同時(shí)保持傳輸至多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路110、112中的另一個(gè)的交流電不發(fā)生變化；v)當(dāng)新型斷路器210取代配電盤205上的斷路器140時(shí)，使交流中線158與配電盤205上的共用中線134斷開連接；vi)可選地將配電盤205上的新型斷路器210電連接在共用交流電路1線130和交流中線158之間；vii)將來自于新型斷路器210的直流電傳輸至交流中線158可選地可以全部在建筑物中的配電盤上執(zhí)行，從而使得上述步驟容易執(zhí)行。

新型斷路器210進(jìn)一步包括交流電線輸入端330，其可適于連接至配電盤205上的共用交流電路1線130或共用交流電路2線132。新型斷路器210進(jìn)一步包括交流中線電輸入端334，其可適于連接至配電盤205中的共用中線134。斷路器340可連接在交流電線輸入端330和嵌入式電線輸入端310之間并連接到交直流電轉(zhuǎn)換器355上。因此，在斷路器340關(guān)閉或“打開”時(shí)，嵌入式交直流電轉(zhuǎn)換器355可通過嵌入式電線輸入端310和斷路器340接收120v交流電，當(dāng)新型斷路器210被安裝在配電盤205上時(shí)，所述交流電由共用交流電路1線130和共用中線134提供。

由于斷路器340可連接在共用交流電路1線130和交直流電轉(zhuǎn)換器355之間，當(dāng)流過斷路器340的電流量超過預(yù)定的不安全電流水平時(shí)，例如由于電器過載或短路，交直流電轉(zhuǎn)換器355可采用斷路器340自動(dòng)地與共用交流電路1線130斷開。當(dāng)交直流電轉(zhuǎn)換器355因?yàn)榘踩卣魅绱伺c共用交流電路1線130斷開時(shí)，斷路器340可阻止對(duì)新型斷路器210和多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路之一114造成損壞。

在解決所有的電器過載或短路情況之后，然后斷路器340可被重置或復(fù)位以恢復(fù)供電，而不需要更換斷路器340。換言之，當(dāng)流過斷路器340的電流量可供安全再連接時(shí)，交直流電轉(zhuǎn)換器355可采用斷路器340重新連接至共用交流電路1線130。

在美國，共用交流電路1線130和共用中線134之間的交流電壓為120vrms，在英國為240vrms。在美國和英國兩地，共用中線134也用作交流電流返回路徑。因?yàn)榻拥厥桥潆姳P205和可選的子配電盤(未示出)處的可用連接，其可用作交直流電轉(zhuǎn)換器355的接地輸入。

新型斷路器210進(jìn)一步包括由交直流電轉(zhuǎn)換器355的直流電輸出端348。直流電輸出端348可適于連接至配電盤205上的交流火線148。當(dāng)多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114中的一個(gè)通過用新型斷路器210取代多個(gè)斷路器136、138、140中的一個(gè)而轉(zhuǎn)化為直流分配電路時(shí)，直流電輸出端348可連接至現(xiàn)有布線基礎(chǔ)設(shè)施中的起始交流火線148，以及交流中線158將成為浮動(dòng)和閑置的。因此，來自于直流電輸出端348的直流電和來自于配電盤205的接地可被分配于多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路114中的一個(gè)的交流火線148和地線166以及分配至插座176。

在一個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)有交流電分配電路114中的交流中線158可連接至新型斷路器210內(nèi)的直流電輸出端348，以向交流火線148和交流中線158兩者提供相同的直流電。在一個(gè)實(shí)施例中，交流中線158可連接至新型斷路器210外部、配電盤205以內(nèi)的直流電輸出端348。在一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)交直流電轉(zhuǎn)換器355的直流電輸出端348處的直流電壓，以滿足不同直流設(shè)備的需求，例如，供usb設(shè)備使用的5v電壓，供電池充電的12v、24v或更高的電壓，等等。

交直流電轉(zhuǎn)換器355在轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中可以基于變壓器或不具有變壓器(即無變壓器)。變壓器可逐漸降低所接收的交流電以用于進(jìn)一步整流和濾波為直流電。針對(duì)交直流電轉(zhuǎn)換器355的無變壓器設(shè)計(jì)可采用固態(tài)電子技術(shù)以逐漸降低交流電壓以及執(zhí)行其向直流電壓的轉(zhuǎn)化。

當(dāng)120v交流電設(shè)備，通常連接在交流火線148和交流中線158上，被偶然插入多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路(其采用上述實(shí)施例被轉(zhuǎn)化為直流電分配)中的一個(gè)114的插座176時(shí)，然后交流中線158浮動(dòng)的，或者交流火線148和交流中線158為相等的電位，以免在其中一個(gè)示例中對(duì)交流設(shè)備造成損壞。

圖3b描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、配置成如圖2描繪的將來自于一對(duì)共用交流電路導(dǎo)線的240v交流電轉(zhuǎn)換成直流電的新型斷路器215的示例性簡化示意圖。同時(shí)參考圖1、2、3a和3b，除以下情況外，新型斷路器215包括與新型斷路器210相同的元件和功能。新型斷路器215進(jìn)一步包括斷路器345和交直流電轉(zhuǎn)換器365，所述交直流電轉(zhuǎn)換器365可將由共用交流電路1線130和共用交流電路2線132提供的240v交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

新型斷路器215進(jìn)一步包括交流電輸入端332，其可適于連接至配電盤205上的共用交流電路2線132。斷路器345可連接在交流電線輸入端332和嵌入式電線輸入端315之間，以連接至交直流電轉(zhuǎn)換器365。因此，當(dāng)斷路器340和斷路器345關(guān)閉或“接通”時(shí)，嵌入式交直流電轉(zhuǎn)換器365可通過嵌入式電線輸入端310和斷路器340以及通過嵌入式電線輸入端315和斷路器345接收240v交流電，交流電由共用交流電路1線130和共用交流電路2線132提供。當(dāng)新型斷路器215安裝在配電盤205上時(shí)，共用中線134可作為地線輸入端334進(jìn)行連接。在一個(gè)實(shí)施例中，交流電中線輸入端334可連接至新型斷路器215以提供接地。地線168可以是現(xiàn)有的交流電分配電路116中的可選的本地接地連接。

新型斷路器215可進(jìn)一步包括由交直流電轉(zhuǎn)換器365的直流電輸出端。當(dāng)現(xiàn)有交流電分配電路116通過用新型斷路器215取代斷路器142而被轉(zhuǎn)換為直流分配電路時(shí)，直流電可連接至現(xiàn)有交流電分配電路116中的兩根交流火線150、152。連接至兩根交流火線150、152并具有直流電輸出端350、352的直流電連接分別可在新型斷路器215內(nèi)完成或可在新型斷路器215外部但在配電盤205之內(nèi)完成。

回顧，多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的一個(gè)116包括交流火線150、152。交流火線150連接在插座178和斷路器145之間。交流火線152連接在插座178和斷路器143之間。交流火線150通過斷路器145連接至共用交流電路2線132。交流火線152通過斷路器143連接至共用交流電路1線130。共用交流電路1線130、共用交流2線132、斷路器143以及斷路器145均設(shè)置在配電盤105上。共用交流電路1線130和共用交流電路2線132均耦合至交流電源。共用交流電路1線130相對(duì)共用交流電路2線132具有180度異相相位。

在用新型斷路器365取代斷路器142之后，如果來自于配電盤205的本地地線168可用，或共用中線334可用作交直流電轉(zhuǎn)換器365的接地，如果本地地線168不可用，則現(xiàn)有交流電分配電路116中的起始交流中線160可處于浮動(dòng)或不連接狀態(tài)。由此，來自于直流電輸出端350、352的直流電和來自于地線168的接地和/或中線160可分配于多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的一個(gè)116的起始的兩根交流火線150、152，中線160和/或地線168以及分配至插座178。

在通過集成和串聯(lián)連接斷路器340和交直流電轉(zhuǎn)換器365，以及集成和串聯(lián)連接斷路器345和交直流電轉(zhuǎn)換器365形成新型斷路器215之后，需要注意以下步驟：i)用新型斷路器215取代多個(gè)斷路器中的一個(gè)142；ii)將新型斷路器215電連接在配電盤205上的共用交流電路1線130和交流火線150之間以及共用交流電路2線132和交流火線152之間；iii)采用交直流電轉(zhuǎn)換器365將由共用交流電路1線130和共用交流電路2線132提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；iv)將來自于新型斷路器215的直流電傳輸至交流火線150、交流火線152和插座176，同時(shí)使傳輸至多個(gè)現(xiàn)有交流電分配電路中的其他分配電路110、112的交流電保持不變；v)當(dāng)新型斷路器215取代配電盤205上的斷路器142時(shí)，可選地將交流中線160與配電盤205上的共用中線134斷開連接；vi)可選地將新型斷路器215連接至新型斷路器215內(nèi)的交流火線152；和/或vii)將新型斷路器215連接至新型斷路器215外部的交流火線152，可全部在建筑物中的配電盤上執(zhí)行，從而使上述步驟容易執(zhí)行。

在配電盤205上選擇性的安裝新型斷路器210、215可選地將現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114、116變換為直流電分配電路，以用于直流電在遺留交流布線基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸，而不用改變配電盤205外部的任何布線，即，不用改變現(xiàn)有交流電分配電路110、112、114、116中的布線，以及不用改變相關(guān)的墻壁插座。因此，每個(gè)插座或電源板上不再需要用于獲得直流電以操作直流電子設(shè)備的單獨(dú)的交流到直流電源適配器，從而減少了電子垃圾。進(jìn)一步，可完成在配電盤205上安裝新型斷路器210、215，以將現(xiàn)有交流電分配電路中的所選的分配電路114、116變換為直流電分配電路，而現(xiàn)有交流電分配電路中未被選中的分配電路110、112保持不變，從而由相同的配電盤205提供交流和直流電傳輸兩者。

本發(fā)明的以上實(shí)施例是示例性的而并非限制。各種可替代物和等價(jià)物都是可能的。雖然已經(jīng)參考示例性的交流電壓等級(jí)以示例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不限于該交流電壓等級(jí)，而是也可用于任何電壓水平。雖然已經(jīng)參考示例性的直流電壓水平以示例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不限于該直流電壓等級(jí)，而是也可用于任何直流電壓等級(jí)。雖然已經(jīng)參考示例性的墻壁插座以示例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不限于該類型的墻壁插座。雖然已經(jīng)參考示例性的配電盤以示例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不限于該類型的配電盤或子配電盤，只要配電盤或子配電盤中包含了斷路器即可。因此，本發(fā)明的范圍并不參考上述描述所確定，而是應(yīng)參考懸而未決的權(quán)利要求及其全部范圍或等價(jià)物來確定。