USB插座和USB充电系统的制作方法

在本文中提供的是涉及通过通用串行总线(USB)连接提供功率的技术，并且特别地但非排他性地涉及与用于减少USB插座的能量消耗的(USB)技术相关的设备、方法和系统。

背景技术：

通用串行总线(“USB”)技术被设计成从主机向通过USB线缆连接到主机的设备提供电功率。特别地，主机USB插座从主机电源汲取电功率，并且将电功率提供给与插座配对(“插入到其中”)的 USB插头，其中从在USB线缆的主机端处的一个插头向在与设备插座配对的USB线缆的设备端处的另一个插头传送功率。一些主机，例如许多类型的消费电子设备和家具(例如，桌子、灯、闹钟等)被设计成通过USB线缆为电子设备提供功率和/或为电子设备充电。特别地，电源向主机提供功率，并且主机通过USB连接向设备提供该功率的一些。当以该方式使用时，消费电子设备和家具用作用于插入到主机中的电子设备(例如，移动电话、平板计算机、音频播放器、视频播放器等)的“充电站”。

即使当充电插座是空的时，即当USB充电插座未与USB插头配对时，许多常规USB充电插座也从主机电源汲取功率(参见例如图1)。因此，在没有设备需要充电或需要来自主机的功率的情况下，电功率被提供给USB充电插座。在不需要时电功率的该使用是浪费的并且可能是不方便的。作为示例，对于一些使用，消费者从电池向主机提供电功率，例如，以消除通过电源线向主机提供电功率的需要，例如，由于缺乏方便的家用(例如，交流电)插座，以消除物理(例如，绊倒)安全危险，或出于美学原因移除难看的电线。归因于标准USB技术的设计，在没有插入设备的情况下，由USB插座从电池供电的主机汲取的功率可能导致电池耗尽，常常导致不起作用的主机和/或不能向连接的设备提供功率直到电池被再充电的主机。此外，虽然由一个未使用的USB充电插座浪费的功率(无论其是电池还是直流/交流电) 是小的，但是随时间浪费的总功率是巨大的，例如，每年在浪费的能量消耗中花费数百万美元。

一些以前的技术已经尝试使用外部分离的开关来解决该问题，以控制提供给USB插座的电功率。然而，外部开关可能缺乏效率，因为开关的使用需要用户将开关移动到“断开”位置以中断到USB充电器插座的功率，并且然后将开关移动到“接通”位置以向USB充电器插座提供功率。如果用户忘记将开关移到“接通”位置，则插入到充电插座中的设备将不充电。此外，如果用户在不需要对设备充电时忘记将开关移动到“断开”位置，则USB充电器插座将浪费功率，并且在电池供电的主机的情况下，浪费的功率将耗尽电池。用于解决该问题的另一个技术——命名为“通用串行总线功率输送规范”——使用电流感测电路来确定在使能USB充电电路之前设备是否被插入到USB充电插座中。该技术也缺乏效率，因为电流感测电路将USB充电插座置于“睡眠状态”中而不是完全中断到USB充电插座的功率。该技术周期地向USB充电插座提供功率，以确定插座是否与插头配对，也就是，以确定设备是否已经插入。尽管电流感测电路可以延长电池寿命，但是电流感测技术始终如一从主机汲取功率，因此浪费电功率，并且在电池供电的主机的情况下，浪费的功率耗尽电池。

技术实现要素：

因此，在本文中提供的是涉及用于减少能量消耗的通用串行总线技术的技术，例如仅在插座与插头物理地配对时才从主机电源汲取功率的USB插座。

在由与插头配对的插座提供的USB连接中，插头中的用于功率传输的触点(也称为“端子”)和用于数据传输的触点(或“端子”) 分别与插座中的用于功率传输的触点和用于数据传输的触点进行电接触，以在插座和插头之间传输功率和/或数据(例如，以将功率从主机运送到设备和/或在主机和设备之间传输数据)。因此，在一些实施例中，如在本文中描述的USB插座包括USB触点(例如，提供功率的两个触点(例如，VCC(或VBUS)和GND)和被用于数据信号的两个触点(例如，D+和D-))。

插座中的触点用壳(例如，金属壳)屏蔽，并且插头中的触点用壳(例如，金属壳)屏蔽。插座和插头的壳不是提供功率或数据传输的电路的部分——插头和插座的壳屏蔽配对的电触点，并且因此保持在插头和插座之间传输的电信号的完整性，例如，在包括电噪声的环境中。在本文中提供的技术的实施例涉及USB插座，其中USB插座壳提供附加的“插入检测”功能，所述“插入检测”功能指示插头是否与插座配对或者插座是否是空的，例如，使得仅当插头和插座被配对时(例如，以及插座和插头的壳进行电接触)才向插座提供功率。

在一些实施例中，技术提供了一种包括壳的USB插座，其中壳被划分成两个部分——第一壳侧和第二壳侧。第一壳侧与第二壳侧导电地分离(例如，通过物理间隙或通过非导电材料)。因此，导电分离将第一壳侧与第二壳侧电地隔离，最小化和/或消除在第一壳侧和第二壳侧之间的导电性(例如，最小化和/或消除在第一壳侧和第二壳侧之间的电流的流动)。

因此，技术的一些实施例涉及通用串行总线(USB)插座，所述通用串行总线(USB)插座包括与第二壳侧物理地分离的第一壳侧(例如，通过间隙(例如，物理和电地绝缘间隙(例如，最小化和/或消除第一壳侧和第二壳侧之间的电接触和/或导电性)))。在一些实施例中，间隙是气隙。在一些实施例中，第一壳侧通过用于防止第一壳侧和第二壳侧之间的导电性的绝缘材料与第二壳侧分离。在一些实施例中，第一壳侧与第二壳侧既物理地又通过绝缘材料(例如，共同防止第一壳侧和第二壳侧之间的电接触和/或导电性)来分离。

在一些实施例中，USB插座进一步包括壳体。如在本文中使用的那样，术语“壳体”指代至少部分地包围壳和触点的USB插座或USB 插头的元件。插头的壳体通常包括聚合物二次成型，其提供用于由用户操纵插头的插头元件并且包括指示插头是USB插头的标记以及关于用于与插座配对的插头的适当的方向的信息。插座和插头两者的壳体向壳和触点提供支撑和应变消除，以针对触点提供在适当布置中的插头触点和插座触点，以进行适当的电接触并且以最大化多次配对周期内重复配对的回弹性(resiliency)。插座和插头的壳体两者的壳体向插座的壳和插头的壳提供支撑，使得在将插座和插头配对时壳与彼此适当地配合，并且在本文中描述的技术的实施例中，使得插头壳和插座壳进行导电接触并且因此提供如在本文中描述的USB插座“插入检测”技术。如由在本文中描述的技术提供的那样，在一些实施例中，壳体保持第一壳侧和第二壳侧。在一些实施例中，壳体将第一壳侧和第二壳侧保持在将在本文中描述的USB插座的第一壳侧与第二壳侧分离的布置中。

在一些实施例中，第一壳侧或第二壳侧中的任一个被电地连接到地，并且另一个壳侧被连接到开/关逻辑电路。在一些实施例中，技术包括控制向插座输送功率的开/关逻辑电路。在一些实施例中，充电器电路向插座(例如，向提供功率(例如，向传输功率(例如，向设备传输功率)的插头的触点提供功率)的插座的触点)输送功率。根据在本文中提供的技术的实施例，将插头与如在本文中描述的包括分裂壳的插座的配对将开/关逻辑电路置于“接通”状态中，其随后允许功率从充电器电路向提供功率的插座的触点提供。根据在本文中提供的技术的实施例，从如在本文中描述的包括分裂壳的插座移除插头将开/关逻辑电路置于“断开”状态中，其随后中断功率从充电器电路向提供功率的插座的触点提供。因此，在一些实施例中，第一壳侧被连接到开/关逻辑电路并且第二壳侧被连接到地。在一些实施例中，第二壳侧被连接到开/关逻辑电路并且第一壳侧被连接到地。在一些实施例中，将如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座与插头配对使得在第一壳侧和第二壳侧之间进行电连接(例如，导电连接)(例如，通过插头壳与插座的第一壳侧和第二壳侧两者的连接，因此在开 /关电路和地之间建立电连接，其将开/关电路置于“接通”状态中)。在一些实施例中，从如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座移除插头导致第一壳侧与第二壳侧的电断开(例如，中断导电连接)(例如，通过移除插头壳与插座的第一壳侧和/或第二壳侧中的一个或两者的接触，因此断开在开/关电路和地之间的电连接，其将开/关电路置于“断开”状态中)。

在一些实施例中，开/关逻辑电路被电地连接到充电器电路。在一些实施例中，充电器电路向USB插座的供电触点提供电功率。在一些实施例中，充电器电路将电流、电压、电功率等从电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)引导到USB插座(例如，到提供功率的USB插座的触点，例如VCC(或VBUS)和GND触点)。根据在本文中描述的技术的实施例，当开/关逻辑电路处于“接通”状态中时，例如当插头与如在本文中描述的包括分裂壳的插座配对时，充电器电路将电流、电压、电功率等从电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)引导到USB插座(例如，到提供功率的USB插座的触点，例如VCC(或VBUS)和GND触点)。此外，实施例提供，当开 /关逻辑电路处于“断开”状态中时，例如当插头未与如在本文中描述的包括分裂壳的插座配对(例如，从其移除)时，充电器电路不将电流、电压、电功率等从电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)引导到USB插座(例如，到提供功率的USB插座的触点，例如VCC(或VBUS)和GND触点)。

在一些实施例中，充电器电路包括第一壳侧和第二壳侧。也就是，在一些实施例中，充电器电路不由包括第一壳侧和第二壳侧的开/关逻辑电路控制。代之以，在一些实施例中，将插头与插座配对在第一壳侧和第二壳侧之间建立电连接，因此完成充电器电路并且将功率从电源提供给向插头提供功率的插座的触点。在其中充电器电路包括第一壳侧和第二壳侧的一些实施例中，分裂壳插座被设计成仅接受USB 插头，使得其他物体不能被插入到插座中，因此最小化和/或消除在没有配对的插头的情况下通过非插头物体完成充电器电路对用户和/ 或短路的危险。例如，在其中充电器电路包括第一壳侧和第二壳侧的一些实施例中，物理屏障允许USB插头与插座配对但不允许其他物体进入插座和/或不允许其他物体完成充电器电路。在一些实施例中， USB插头包括特别适于完成充电电路的元件(例如，物理元件、电(例如，导电)元件)。

在一些实施例中，充电器电路包括开关。也就是，在一些实施例中，充电器电路由开关(例如，可以处于“接通”或“断开”状态中的开关，其中“接通”状态激活充电器电路并且“断开”状态解激活充电器电路)控制。在一些实施例中，将插头与插座配对将开关置于“接通”状态中，因此完成充电器电路并且将功率从电源提供给向插头提供功率的插座的触点。在一些实施例中，开关是物理开关，并且插头与开关的物理接触将开关置于“接通”状态中。在一些实施例中，开关是磁性开关，并且插头包括磁体或磁性材料，其在插头与插座配对时将开关置于“接通”状态中。在一些实施例中，开关包括接近度传感器或光传感器，其在插头与插座配对时将开关置于“接通”状态中。因此，在其中充电器电路包括开关(例如，物理的、磁性的、基于传感器的开关)的实施例中，从插座移除插头将开关置于“断开”状态中并且充电器电路被断开。在一些实施例中，当插头未与插座配对时，弹簧或其他机械元件将开关置于“断开”状态中。

技术不限于分裂壳插座由其制造的材料中，只要分裂壳插座根据在本文中描述的技术操作。例如，在一些实施例中，分裂壳的两侧包括导电材料，例如金属或金属合金，例如铁或铁合金、不锈钢、碳钢、铅或铅合金、铜或铜合金、锡或锡合金、金或金合金、铂或铂合金、银或银合金、铝或铝合金、锌或锌合金、镍或镍合金、黄铜、青铜、石墨或其他形式的导电碳材料。在一些实施例中，分裂壳的两侧包括相同的材料，并且在一些实施例中，分裂壳的两侧包括不同的材料。

此外，技术不限于提供间隙的材料中，只要间隙将第一壳侧与第二壳侧物理地和/或电地分离，并且减小、最小化和/或消除第一壳侧和第二壳侧之间的电接触。在一些实施例中，间隙是气隙；在一些实施例中，间隙是真空间隙(例如，在其中不存在空气的环境中)。在一些实施例中，间隙由将第一壳侧与第二壳侧分离的绝缘体提供，例如是非导电聚合物(例如塑料、橡胶、硅树脂等)、玻璃、非导电有机材料、纸、石英、陶瓷等的绝缘体。

技术不限于在第一壳侧和第二壳侧之间的间隙的大小中，只要间隙物理地和/或电地将第一壳侧和第二壳侧分离并且因此最小化和/ 或消除第一壳侧和第二壳侧之间的电接触。例如，在一些实施例中，间隙的大小是大致0.1cm至1cm(例如，大致0.1、0.15、0.2、0.25、 0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75，0.8、 0.85、0.9、0.95或1cm)。

当插座未被USB插头占据时(例如，当USB插头未与分裂壳USB 插座配对时)，连接到在本文中描述的分裂壳USB插座技术的实施例或由在本文中描述的分裂壳USB插座技术的实施例组成的充电器电路在USB插座处(例如，在USB插座端子处)提供大致0V DC(例如，小于大致0.5V，例如，小于大致0.5、0.45、0.4、0.35、0.3、 0.25、0.2、0.15、0.1或0.05V)的电压，和/或从电源汲取小于大致0.5mA(例如，小于大致0.5、0.45、0.4、0.35、0.3、0.25、0.2、 0.15、0.1或0.05mA)的电流，和/或从电源消耗小于大致9mW(例如，小于大致10、9.5、9、8.5、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、 4、3.5、3、2.5、2、1.5、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、 0.25、0.2、0.15、0.1、0.05或0mW)。

在本文中描述的技术不限于插头或插座的物理方向中，只要插头可以被插入到插座中以在分裂壳的两侧之间进行电连接。例如，在一些实施例中，物理方向是垂直的、90度水平的、90度垂直的、对角线等，包括在这些方向之间的角度增量(例如，在水平和垂直方向之间的5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、 75、80或85度的增量)。技术不限于在主机中的分裂壳插座的安装的类型中。例如，技术的实施例包括通过通孔焊接、表面安装焊接、面板安装等安装在主机中的分裂壳插座。

技术不限于USB连接器的类型中。例如，技术的实施例提供包括分裂壳的USB-A标准插座、包括分裂壳的USB-A小型插座以及包括分裂壳的USB-A微型插座。附加的实施例提供了包括分裂壳的USB-B标准插座、包括分裂壳的USB-B小型插座以及包括分裂壳的USB-B微型插座。又一其他实施例提供了包括分裂壳的USB-C插座。技术不限于描述USB插座、插头、协议等的USB规范中。例如，技术的实施例提供包括分裂壳并且以其他方式根据USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1等操作的USB插座。相关实施例包括USB充电系统，所述USB充电系统包括USB插座，所述USB插座包括分裂壳和USB插头，其中系统根据USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1 操作。

技术不限于元件的操作额定值(rating)中。例如，在本文中描述的分裂壳插座和充电系统在宽范围的温度、电压、电流、配对周期等上操作。在一些实施例中，技术以从例如大致1mA至100A(例如，大致1、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、 400、500、600、700、800或900mA、1、10、20、30、40、50、60、 70、80、90或100A)的电流操作。USB以5V±5％的标称电压跨 VCC和GND提供总线功率。提供总线功率时的电压下降和损耗导致由 USB 2.0提供的电压在大致4.4至5.25V的范围中以及由USB 3.0 提供的电压在大致4.45至5.25V的范围中。然而，技术不限于这些电压，并且在一些实施例中，以例如大致1至100V的电压(例如，大致1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、 8、8.5、9、9.5、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、 30、40、50、60、70、80、90或100V)操作。此外，技术不限于提供的功率中，例如，在一些实施例中，根据在本文中描述的实施例由充电系统提供的功率是例如大致1mW至100W(例如，大致0.1、0.2、 0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、 10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、 85、90、95或100mW和/或0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、 0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、 40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100W)。

在一些实施例中，技术提供通用串行总线(USB)充电系统。例如，在一些实施例中，技术提供包括USB插座的USB充电系统，所述USB插座包括USB端子和与第二壳侧物理地和/或电地分离的第一壳侧(例如，通过间隙)；充电器电路；以及电源。在一些实施例中，充电器电路向USB端子提供大致0V DC的电压(例如，来自电源) (例如，当USB插座未由USB插头占据(未与其配对)时)。在一些实施例中，充电器电路从电源消耗小于大致0.3mA(例如，当USB 插座未由USB插头占据(未与其配对)时)。在一些实施例中，充电器电路从电源消耗大致0mA(例如，当USB插座未由USB插头占据 (未与其配对)时)。在一些实施例中，充电器电路从电源消耗小于大致9mW(例如，当USB插座未由USB插头占据(未与其配对)时)。

USB充电系统的其他实施例进一步包括USB插头。在USB充电系统的相关实施例中，系统进一步包括与USB插座配对(例如，“插入到其中”)的USB插头。在一些实施例中，系统进一步包括与USB插座配对(例如“插入到其中”)的USB插头，并且USB插头电地连接第一壳侧和第二壳侧。

技术不限于与在本文中描述的分裂壳USB插座配对的USB插头中。在一些实施例中，USB充电系统包括常规的USB插头，所述常规的USB插头与分裂壳USB插座配对以开始向提供功率的插座的USB触点提供功率(例如，将包括如在本文中描述的分裂壳的USB插座与插头配对导致在第一壳侧和第二壳侧之间进行电连接(例如，导电连接) (例如，通过插头壳与插座的第一壳侧和第二壳侧两者的接触，因此在开/关电路与地之间建立电连接，其将开/关电路置于“接通”状态中，并且在一些实施例中，其允许充电器电路将电流、电压、电功率等从电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)提供给USB 插座(例如，给提供功率的USB插座的触点，例如VCC(或VBUS)和 GND触点)。

在一些实施例中，USB充电系统包括特别地设计成与如在本文中描述的包括分裂壳的插座配对的插头。例如，在一些实施例中，插头被设计成具有与包括分裂壳的USB插座的第一壳侧和第二壳侧的改进的(例如，增加的)物理接触，例如通过在插座分裂壳上的适当位置处增加插头壳的坚固性和/或压力来提供和/或维持第一壳侧与第二壳侧之间的改进的电接触。例如，在一些实施例中，插头包括机械元件(例如，弹簧、刷等)，所述机械元件在第一壳侧和第二壳侧之间的接触的位置处压具有增加的坚固性的插头壳的导电元件以在第一壳侧和第二壳侧之间建立电接触。

在一些实施例中，插头被设计成具有与包括分裂壳的USB插座的第一壳侧和第二壳侧的改进的(例如，增加的)电接触，例如通过在适当位置处增加插头壳的导电性以提供在第一壳侧和第二壳侧之间流动的增加的和/或更有效的电流。例如，在一些实施例中，插头壳在第一壳侧和第二壳侧之间的接触的位置处具有与插头壳的其余部分不同的材料，例如，在一些实施例中，插头壳主要是由第一材料(例如不锈钢)制成，并且在与第一壳侧和第二壳侧进行接触的位置处包括另一金属(例如，银、铜、金、铝、锌、镍、黄铜、青铜、铁或铂) 以在第一壳侧和第二壳侧之间建立电接触。

例如，在一些实施例中，插座壳的长尺寸被间隙划分为大致两半以提供在插座壳的长尺寸上大致相同长度的第一壳侧和第二壳侧(参见例如图2A和2B；参见图4A和4B)。然而，技术不限于该布置，并且包含其中间隙在其他位置处划分插座壳的长尺寸的设计。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶ 2的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/3的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致2/3的长度的第二壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶3的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/4的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致3/4的长度的第二壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶4的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/5的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致4/5的长度的第二壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶5的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/6的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致5/6的长度的第二壳侧)。技术不限于这些说明性实施例，并且旨在包括针对第一和/或第二壳侧的其他比和比例，其中间隙划分插座壳的长尺寸以提供第一和/或第二壳侧，所述第一和/ 或第二壳侧具有是插座壳的长尺寸的长度的例如0.05、0.1、0.15、 0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、 0.75、0.8、0.85、0.9或0.95的长度。

例如，在一些实施例中，插座壳的短尺寸被间隙划分为大致两半以提供在插座壳的短尺寸上的大致相同的长度的第一壳侧(例如“顶壳侧”)和第二壳侧(例如“底壳侧”)。然而，技术不限于该布置，并且包含其中间隙在其他位置处划分短尺寸的设计。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶2的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/3的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致2/3的长度的底壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶3的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/4的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致3/4的长度的底壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶4的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/5的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致4/5的长度的底壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶5的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/6的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致5/6的长度的底壳侧)。技术不限于这些说明性实施例，并且旨在包括针对第一和/或底壳侧的其他比和比例，其中间隙划分插座壳的短尺寸以提供第一和/或底壳侧，所述第一和/或底壳侧具有是插座壳的短尺寸的长度的例如0.05、 0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、 0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95的长度。

在一些实施例中，技术提供了USB插座，所述USB插座包括以特定的配置和/或几何形状的第一壳侧和第二壳侧或顶壳侧和底壳侧以与USB插头配对，使得当特别地设计的USB插头与包括以所述特定的配置(例如，如以上描述的那样)的第一壳侧和第二壳侧或顶壳侧和底壳侧的USB插座配对时，插头在第一壳侧和第二壳侧或顶壳侧和底壳侧之间建立电接触。实施例提供第一壳侧和第二壳侧或顶壳侧和底壳侧的各种配置，并且在一些实施例中，提供适当设计的插头，用于与插座配对并且将第一壳侧电连接到第二壳侧或电连接顶壳侧和底壳侧。

在本文中提供的USB充电系统的一些实施例中，充电器电路向 USB插座(例如，向USB插座端子)提供多于0V DC的电压(例如，来自电源)(例如，当USB插座与USB插头配对时)。在本文中提供的USB充电系统的一些实施例中，充电器电路从电源消耗多于大致 0.3mA(例如，当USB插座与USB插头配对时)。在本文中提供的 USB充电系统的一些实施例中，充电器电路向USB插座(例如，向USB 插座端子)提供大致5V DC的电压(例如，来自电源)(例如，当 USB插座与USB插头配对时)。在本文中提供的USB充电系统的一些实施例中，充电器电路从电源消耗大致8mA(例如，当USB插座与USB插头配对时)。在本文中提供的USB充电系统的一些实施例中，充电器电路从电源消耗多于大致9mW(例如，当USB插座与USB插头配对时)。在本文中提供的USB充电系统的一些实施例中，充电器电路从电源消耗多于大致0.25W(例如，当USB插座与USB插头配对时)。

在本文中提供的USB充电系统的一些实施例中，USB充电系统进一步包括开/关逻辑电路。如在本文中使用的那样，术语“开/关逻辑电路”指代控制向插座输送功率的电路。例如，在一些实施例中，开 /关逻辑电路被电地连接到充电器电路。在一些实施例中，开/关逻辑电路设置充电器电路的使能/禁用引脚以将充电器电路置于“接通”或“断开”模式中，例如以分别使能或禁用充电器电路。在一些实施例中，USB充电系统包括USB插座，所述USB插座包括分裂壳，例如包括第一壳侧或第二壳侧，所述第一壳侧或第二壳侧被连接到地并且与未被连接到地的另一壳侧电地隔离；未被连接到地的另一壳侧被连接到开/关逻辑电路。在一些实施例中，在第一壳侧和第二壳侧之间建立电连接因此使得开/关逻辑电路设置使能/禁用引脚以使能(例如“接通”)充电器电路并且因此向USB插座提供功率，例如向将功率提供给与插座配对的USB插头的USB插座的触点提供功率。

在一些实施例中，USB充电系统包括是直流电源的电源。在一些实施例中，电源是电池。在一些实施例中，USB充电系统包括是交流电源的电源。

相关实施例提供了用于升级通用串行总线(USB)插座以减少能量使用的套件。例如，在一些实施例中，套件包括如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座。又一其他相关实施例提供包括USB充电系统的套件，所述USB充电系统包括如在本文中描述的包括分裂壳的USB 插座。

技术的一些实施例涉及方法，例如用于为通用串行总线(USB) 设备充电的方法。例如，在一些实施例中，提供了包括以下步骤的方法：例如提供包括USB插头的USB设备；提供包括USB插座的通用串行总线(USB)充电系统，所述USB插座包括USB端子和与第二壳侧物理地和/或电地分离(例如，通过间隙)的第一壳侧；充电器电路；以及电源；并且将所述USB插头配对到所述USB插座。根据技术的实施例，将所述USB插头配对到包括与第二壳侧物理地和/或电地分离 (例如，通过间隙)的第一壳侧的所述USB插座建立了跨间隙的电连接，例如建立第一壳侧和第二壳侧之间的电连接。在一些实施例中，在第一壳侧和第二壳侧之间建立电连接因此使得开/关逻辑电路使能 (例如“接通”)充电器电路。在一些实施例中，使能开/关充电器电路使得功率从电源被输送到USB插座端子，所述USB插座端子向与 USB插座配对的USB插头提供功率。

方法的相关实施例包括从所述USB插座移除所述USB插头的步骤。在一些实施例中，从所述USB插座移除所述USB插头断开了跨间隙的电连接，例如，断开第一壳侧与第二壳侧之间的电连接。在一些实施例中，断开第一壳侧和第二壳侧之间的电连接因此使得开/关逻辑电路禁用(例如，“断开”)充电器电路。在一些实施例中，禁用开/关充电器电路减少、最小化和/或停止从电源到USB插座端子的功率的输送。

例如，在一些实施例中，从所述USB插座移除所述USB插头将由充电器电路消耗的电流减小到小于0.3mA。在一些实施例中，从所述USB插座移除所述USB插头将在USB插座处的电压减小到大致0V。在一些实施例中，从所述USB插座移除所述USB插头将由充电器电路消耗的功率减小到小于9mW。

在方法的一些实施例中，USB充电系统包括是电池的电源。

技术的实施例应用于各种消费品和家庭用品中。作为非限制性示例，在一些实施例中，家具物品包括USB插座，所述USB插座包括如在本文中描述的分裂壳。在一些实施例中，家具物品包括USB充电系统，所述USB充电系统包括如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座。相关实施例涉及如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座用于为USB 设备充电的使用。其他相关实施例涉及包括如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座的充电系统用于为USB设备充电的使用。

基于在本文中包含的教导，附加的实施例对于相关领域的技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

关于以下附图，本技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好地理解：

图1是示出当充电插座未被插头占据时从主机电源汲取功率的常规的USB插座充电器的元件的示意图。充电器电路1接收来自电源的输入电压。输入电压然后由充电器电路1转换成5V DC并且发送到 USB插座2。然后将USB线与USB插座2配对以为设备充电。在常规的USB插座中，充电器电路1总是接通的，因此所述充电器电路1总是从电源汲取功率。

图2A是如在本文中描述的分裂壳USB插座的实施例的等距分解图中的示意图。

图2B是如在本文中描述的分裂壳USB插座的实施例的等距组装视图的示意图。

图3是包括如在本文中提供的分裂壳USB插座的充电系统的实施例的示意图。

图4A是包括分裂壳USB插座和USB插头的充电系统的实施例的图。在图4A中，分裂壳USB插座未与USB插头配对(例如，USB插头未被“插入”到分裂壳USB插座中)，并且分裂壳的两侧没有进行电接触。

图4B是包括分裂壳USB插座和USB插头的充电系统的实施例的图。在图4B中，分裂壳USB插座与USB插头配对(例如，USB插头被“插入”到分裂壳USB插座中)，并且插头的壳建立跨间隙并且在分裂壳的两侧之间的电连接。

图5A是示出包括上拉电阻器(R1)以在USB插头未被插入插座中时将逻辑信号设置为高的开/关逻辑电路的实施例的示意图。

图5B是示出包括双极结型晶体管(例如，PNP晶体管)电路以将来自分裂壳插入检测的低逻辑信号翻转为高逻辑信号的开/关逻辑电路的实施例的示意图。R1-R3指示电阻器，并且Q1指示晶体管。

图6是示出包括源电压(Vin)和充电器电路之间的源电压门电路的电路的实施例的示意图。

图7A是示出包括固态元件(例如，场效应晶体管FET)的源电压门电路的实施例的示意图。

图7B是示出包括机电元件(例如，继电器RL1)的源电压门电路的实施例的示意图。

图8是如在本文中描述的USB分裂壳检测电路的示例性实施例的示意图。

应当理解，附图不一定按比例绘制，附图中的物体也不一定以与彼此的关系按比例绘制。附图是旨在为在本文中公开的装置、系统和方法的各种实施例带来清楚和理解的绘图。只要可能，将贯穿附图使用相同的参考编号来指代相同或相似的部分。此外，应当理解，附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。

具体实施方式

集成到消费品中的USB充电器(例如，包括USB插座的主机)通常被连接到家用电流源，并且因此提供有恒定电源。当充电器未在使用中时(例如，当设备USB插头未与主机USB插座配对(例如，插入到其中)时)，由未被占据的插座在这些电路上汲取的电流是非常小的，并且虽然发生能量浪费，但是每个USB插座的量可能是微不足道的。因此，用户不具有令人信服的理由来使USB充电器掉电。因此，包括USB插座或USB充电器的USB元件和设备的生产商尚未开发改进的设计来替换现存的USB连接器。虽然“绿色能源”的发展以及包括 USB充电插座的电池供电的USB主机的激增已经增加了对常规USB插座的功率浪费问题的意识，但是对解决该问题的目前尝试尚不足够。例如，已经做出一些尝试来实现笨拙的(kludgy)设计回避 (design-around)，以最小化USB连接器的功耗浪费缺点而不是开发改进的技术。尽管“通用串行总线功率输送规范”提供了指导用于检测插头插入到插座中(“插入检测”)，但是由于连接器类型的限制、复杂的设计和引出线分配以及增加的成本，制造商尚未采用这些新设计。

因此，在本文中提供了涉及用于减少能量消耗的通用串行总线 (USB)技术的技术，例如，当插座与插头配对时从主机电源汲取功率的USB插座。

如在本文中描述的那样，技术的实施例涉及包括分裂壳的USB插座，例如，包括与彼此导电地分离的第一壳侧和第二壳侧(例如，通过物理间隙或通过非导电材料)的USB插座。也就是，例如，技术的实施例涉及USB插座，所述USB插座包括与第二壳侧物理地分离的第一壳侧(例如，通过间隙(例如，物理和电地绝缘间隙(例如，其最小化和/或消除在第一壳侧和第二壳侧之间的电接触和/或导电性)))。技术的实施例包括开/关逻辑电路，当插头与包括分裂壳的USB插座配对并且插头壳导电地连接第一壳侧和第二壳侧时，所述开/关逻辑电路被置于“接通”状态中。技术的实施例包括开/关逻辑电路，当从包括分裂壳的USB插座移除插头并且第一壳侧从第二壳侧被导电地断开时，所述开/关逻辑电路被置于“断开”状态中。实施例包括充电器电路，当开/关逻辑电路处于“接通”状态中时，所述充电器电路向USB插座提供功率，并且当开/关逻辑电路处于“断开”状态中时，所述充电器电路中断、消除和/或最小化到USB插座的功率。

因此，根据技术的实施例，分裂壳USB插座提供“插入检测”技术，例如，用于当USB插头从分裂壳USB插座移除时禁用USB充电器电路(例如，由提供充电功能的主机USB插座提供的那样)的技术。因此，技术的实施例提供了用于将USB控制和充电器集成到由电池供电的商用产品中，而没有过早地耗尽电池的风险。此外，分裂壳USB 插座的实施例具有比尝试解决电流汲取问题的其他解决方案更容易制造的设计(例如，分离的开/关开关或间歇地汲取电流以检查插座状态(例如，与USB插头配对或未与USB插头配对)的电流感测电路)。在本文中提供的技术的实施例可以被跨所有USB插座类型集成而不增加制造的成本。

在各种实施例的该详细描述中，出于解释的目的，阐述了多个具体细节以提供对公开的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在具有或不具有这些具体细节的情况下实施这些各种实施例。在其他情况下，结构和设备以框图形式来示出。此外，本领域技术人员可以容易地理解，以其呈现和执行方法的具体序列是说明性的，并且考虑序列可以变化并且仍然保持在本文中公开的各种实施例的精神和范围内。

在本申请中引用的所有文献和类似材料(包括但不限于专利、专利申请、文章、书、论文和互联网web页面)都被明确地通过引用以它们的整体并入用于任何目的。除非另外定义，否则在本文中使用的所有技术和科学术语具有与由在本文中描述的各种实施例所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。当并入引用中的术语的定义看起来与本教导中提供的定义不同时，在本教导中提供的定义将支配。在本文中使用的节标题仅被用于组织目的，并且不以任何方式解释为限制描述的主题。

定义

为了便于理解本技术，以下定义了多个术语和短语。贯穿详细描述阐述了附加的定义。

贯穿说明书和权利要求书，除非上下文另有清楚规定，否则以下术语采用在本文中明确相关联的含义。在本文中使用的短语“在一个实施例中”不一定指代相同的实施例，尽管其可以。此外，在本文中使用的短语“在另一个实施例中”不一定指代不同的实施例，尽管其可以。因此，如以下描述的那样，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可以容易地组合本实用新型的各种实施例。

此外，如在本文中使用的那样，术语“或”是包容性的“或”运算符，并且除非上下文另有清楚规定，否则通常等同于术语“和/或”。例如，技术的实施例包括“分裂壳”USB插座，所述“分裂壳”USB 插座包括被连接到地的第一“壳侧”和被连接到开/关逻辑电路的第二“壳侧”。因此，在陈述第一壳侧或第二壳侧被连接到地的分裂壳 USB插座的描述中，“或”旨在是“排他性的或”意味着第一壳侧或第二壳侧中的仅一个(“任一个”)被连接到地。类似地，在陈述第一壳侧或第二壳侧被连接到开/关逻辑电路的分裂壳USB插座的描述中，“或”旨在是“排他性的或”意味着第一壳侧或第二壳侧中的仅一个(“任一个”)被连接到开/关逻辑电路。

术语“基于”不是排他性的，并且允许基于未描述的附加因素，除非上下文另有清楚规定。此外，贯穿说明书，“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。

如在本文中使用的那样，术语“USB”指代用于将设备接合到主机计算机或其他设备的串行总线标准。术语“USB”旨在包括通用串行总线(USB)标准的先前、当前和未来版本以及类似标准，例如USB 标准，包括但不限于日期为2000年4月27日、题为“Universal Serial Bus Specification-Revision 2.0(通用串行总线规范——修订版2.0)”的USB 2.0，以及日期为2008年11月12日、题为“Universal Serial Bus Specification 3.0-Revision 1.0(通用串行总线规范3.0——修订版1.0)”的USB 3.0，前述中的每个通过引用以其全文以及其任何后续版本并入本文中。

USB连接的架构包括主机、一个或多个主机USB插座以及连接到主机(例如，通过USB插头)的一个或多个设备。USB插头和USB插座每个包括多个元件，包括但不限于例如传送数据信号和/或功率的端子(例如，USB插头端子和USB插座端子)；壳(例如，USB插头壳和USB插座壳)；以及壳体(例如，USB插头壳体和USB插座壳体)。如在本文中描述的那样，USB插座提供到主机或设备的接收元件(例如，端口)，并且USB插座被配置成接受USB插头——因此，USB插座通常是母连接器。特别地，USB插座包括包围并且物理地保护USB 插座触点(例如，端子)的壳。此外，USB插座壳电地屏蔽USB插座触点(例如，端子)并且最小化和/或消除可能损害通过USB插座触点(例如，端子)传送的信号的完整性的外部电干扰。在如在本文中提供的技术的实施例中，USB插座壳被划分成两个部分——与彼此物理地和/或电地隔离的第一壳侧和第二壳侧。在技术的实施例中，在插入具有在本文中描述的USB插座技术的USB插头时，USB插座的第一壳侧和第二壳侧两者都与USB插头壳进行接触，例如以导电地连接在本文中描述的分裂壳USB插座的第一壳侧和第二壳侧(例如，并且因此完成包括第一壳侧和第二壳侧的电路，例如以控制向USB触点提供功率)。

USB连接是定向的，电功率仅由面向下游的插座提供以防止电过载和损坏装备。因此，USB线缆具有称为“A”和“B”的不同端；在一些实施例中，USB A型端和B型端具有不同的物理连接器。因此，在一些实施例中，USB连接包括四个不同的连接器：用于A和B端中的每个的插头和插座。通常，USB线缆包括在它们的端上的插头，并且主机和设备包括插座。插座与插头“配对”以在插座和插头之间形成连接。此外，在一些实施例中，主机通常包括A型插座并且设备通常包括B型插座。通常，A型端通常是标准格式的USB插头，所述标准格式的USB插头与标准格式的USB插座(例如，如由主机提供)配对，并且B型端可以变化，例如标准USB插头、小型USB插头、微型 USB插头或非标准USB插头。在一些实施例中，主机设备上的A型插座通过USB连接向目标设备上的B型插座供电。

如在本文中使用的那样，“主机”指代包括USB插座并且向USB 插座提供电功率的装置或其他物品，例如，用于通过与主机插座配对的插头以及通过线缆向设备提供功率，例如通过在线缆的另一设备端处的插头与设备上的插座配对。

如在本文中使用的那样，“设备”指代包括USB插座并且能够通过经过USB连接从主机汲取功率来供电和/或能够通过经过USB连接从主机汲取功率来充电的装置或其他物品。因此，“设备”的示例包括但不限于电池、灯、移动电话、平板计算机、计算机、音频扬声器以及诸如此类。

如在本文中使用的那样，术语“插头”指代USB线缆的端，通常是公连接器。USB插头包括包围并且保护USB插头触点的USB插头壳。此外，USB插头壳屏蔽USB插头触点并且最小化和/或消除可能损害由USB插头触点传送的信号的完整性的外部电干扰。在如在本文中提供的技术的实施例中，插头壳与插座壳进行接触，例如以导电地连接在本文中描述的分裂壳USB插座的第一壳侧和第二壳侧(例如，并且因此完成包括第一壳侧和第二壳侧的电路，例如以控制向USB触点提供功率)。

如在本文中使用的那样，术语“插座”指代被配置成接受插头并且因此通常是母连接器的主机或设备的端口。USB插座包括包围并且保护USB插座触点的壳。此外，USB插座壳屏蔽USB插座触点并且最小化和/或消除可能损害由USB插座触点传送的信号的完整性的外部电干扰。在如在本文中提供的技术的实施例中，插座的第一壳侧和第二壳侧与插头壳进行接触，例如以导电地连接在本文中描述的分裂壳 USB插座的第一壳侧和第二壳侧(例如，并且因此完成包括第一壳侧和第二壳侧的电路，例如以控制向USB触点提供功率)。

因此，在一些实施例中，安装在主机或设备上的USB连接器被称为“插座”，并且附接到线缆的连接器被称为“插头”。

当用于对USB插座或USB插头的元件的引用中时，术语“壳”指代包围USB插座和USB插头的数据和功率触点的USB插座或USB插头的元件。壳由导电材料(例如，金属，例如，不锈钢)制成，并且屏蔽触点免于来自外部源的电干扰。当插座和插头配对时，插座的壳和插头的壳导电地接触彼此。

如在本文中使用的那样，术语“配对的”或“配对的状态”指代当USB插头和USB插座被接合、连接等时，USB插头或USB插座在插座和插头之间(例如，在USB插头端子和USB插座端子之间)进行物理和/或电连接。如在本文中使用的那样，“配对的USB插头”被插入到USB插座中，并且“配对的USB插座”具有插入到其中的USB插头。在一些实施例中，将USB插座(例如，如在本文中提供的分裂壳 USB插座)与USB插头“配对”在分裂壳USB插座的第一壳侧和第二壳侧之间建立了电连接，例如，在一些实施例中，USB插头壳电地连接分裂壳USB插座的第一壳侧和第二壳侧。术语“未配对的”或“未配对的状态”指代未与USB插头配对的USB插座(例如，“未配对的 USB插座”不具有插入到其中的USB插头)。类似地，术语“未配对的”或“未配对的状态”指代未与USB插座配对的USB插头(例如，“未配对的USB插头”未被插入到USB插座中)。

如在本文中使用的那样，术语“分裂壳USB插座”指代包括壳的 USB插座，其中壳被划分成两个部分——第一壳侧和第二壳侧。第一壳侧与第二壳侧导电地分离(例如，通过物理间隙或通过非导电材料)。因此，导电分离(例如，由间隙提供)将第一壳侧与第二壳侧电地隔离，最小化和/或消除第一壳侧和第二壳侧之间的导电性(例如，最小化和/或消除在第一壳侧和第二壳侧之间的电流的流动)。

如在本文中使用的那样，术语“开/关逻辑电路”指代控制向插座输送功率(例如，从电源(例如，直流电源(例如，电池))或交流电源)的电路。如在本文中使用的那样，当开/关逻辑电路处于“接通”状态中时，开/关逻辑电路使得功率(例如，电流、电压、瓦特数等)能够从电源被提供到插座(例如，到和/或跨插座的功率触点 (例如，到VCC或VBUS触点以及到GND触点))。如在本文中使用的那样，当开/关逻辑电路处于“断开”状态中时，开/关逻辑电路禁用、停止和/或最小化从电源被提供到插座(例如，到和/或跨插座的功率触点(例如，到VCC或VBUS触点以及到GND触点))的功率(例如，电流、电压、瓦特数等)。

如在本文中使用的那样，“充电器电路”是向USB插座的供电触点提供电功率的电路，例如用于向与USB插座配对的USB插头提供功率，例如用于向通过USB线缆连接的设备提供功率，所述USB线缆包括与USB插座配对的USB插头。例如，在一些实施例中，充电器电路将电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)电地连接到 USB插座(例如，到提供功率的USB插座的触点，例如，VCC(或VBUS) 和GND触点)，并且从充电器电路到USB插座的功率的提供由开/关逻辑电路控制。因此，在一些实施例中，充电器电路包括电源、USB 插座以及开/关逻辑电路(例如，充当控制流经充电器电路的电流的开关)。

如在本文中使用的那样，术语“充电系统”指代包括用于向USB 设备提供功率(例如，向设备供电和/或向设备的电池充电)的一个或多个元件的系统。例如，在一些实施例中，充电系统包括电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)以及如在本文中描述的 USB分裂壳插座。在一些实施例中，充电系统包括电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)、如在本文中描述的USB分裂壳插座以及USB设备。在一些实施例中，充电系统包括电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)、如在本文中描述的USB分裂壳插座以及USB设备，所述USB设备包括配置成与如在本文中描述的USB 分裂壳插座配对的USB插头。在一些实施例中，充电系统包括电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)、如在本文中描述的USB 分裂壳插座以及充电器电路，例如以从电源向USB分裂壳插座提供功率。在一些实施例中，充电系统包括电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)、如在本文中描述的USB分裂壳插座、以及开/ 关逻辑电路，例如以控制从电源向USB分裂壳插座的供电。在一些实施例中，充电系统包括电源(例如，直流电源(例如，电池)或交流电源)、如在本文中描述的USB分裂壳插座、充电器电路(例如，以从电源向USB分裂壳插座提供功率)、以及开/关逻辑电路(例如，以控制从电源向USB分裂壳插座的功率的提供)。

如在本文中使用的那样，术语“源电压门电路”指代根据在分裂壳USB插座中的第一和第二壳侧之间流动的电流的存在或不存在分别自动将电源连接到充电电路或将电源与充电电路断开的电路。在一些实施例中，源电压门电路是固态元件(例如，FET(例如，MOSFET))，并且在一些实施例中，源电压门电路是机电元件(例如，继电器、磁开关等)。在特定实施例中，源电压门电路应用于其中充电器电路不由开/关逻辑电路控制的实施例中和/或其中充电器电路不包括使能/ 禁用逻辑引脚的实施例中。

如在本文中使用的那样，术语“USB分裂壳检测电路”指代包括分裂壳USB插座(例如，包括与第二壳侧物理地和/或电地分离的第一壳侧)的电路，所述电路是在没有配对的USB插头的情况下的不完整的电路(例如，没有电流流向或流经电路)，并且当USB插头与分裂壳USB插座配对时是完整的电路(例如，电流流向或流经电路)。因此，“USB分裂壳检测电路”是包括分裂壳USB插座的电路，所述电路起检测分裂壳插座中插头的存在或不存在的作用。

如在本文中使用的那样，术语“插入检测”或“插入探测”指代产生的信号和/或检测到的信号指示USB插头与USB插座(例如，如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座)配对(“插入到其中”)。在一些实施例中，插入检测是由电路提供的功能，所述电路产生指示 USB插头与USB插座(例如，如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座)配对(“插入到其中”)的可检测的电和/或电子信号。在一些实施例中，指示USB插头与USB插座(例如，如在本文中描述的包括分裂壳的USB插座)配对(“插入到其中”)的可检测的电和/或电子信号由在本文中描述的技术的另一个元件(例如，开/关逻辑电路) 来检测，其中在检测到插入检测信号时将所述元件置于特定状态(例如，“接通”)中。

描述

在本文中描述的技术涉及当插头被插入和移除时分别使能和禁用由USB插座提供的电功率。特别地，技术提供了一种USB插头，所述USB插头包括“分裂壳”设计，其中仅当插头被插入到插座中时才使能电路向USB插座提供功率(例如，将插头和分裂壳插座配对完成了开/关逻辑电路，其随后允许充电器电路从电源向USB插座提供功率)。从插座移除插头禁用电路向插座提供电功率(例如，从分裂壳插座移除插头中断了开/关逻辑电路，其随后消除和/或最小化由充电器电路从电源向USB插座的功率的提供)。因此，包括包含“分裂壳”设计的USB插座的技术检测插入(配对)的USB插头的存在并且自动使能充电器电路以及检测USB插头的移除并且在插座是空的(例如，不具有插入的插头)时自动禁用充电器电路。尽管在本文中的公开涉及某些说明性实施例，但是应当理解，这些实施例是通过示例的方式而不是通过限制的方式来呈现。

分裂壳USB插座

图2A和2B示出了如在本文中描述的分裂壳USB插座的实施例的等距视图中的示意图。分裂壳USB插座30包括第一壳侧32、第二壳侧34和壳体38。图2A示出了第一壳侧32、第二壳侧34和壳体38 的分解视图，例如拆解状态中的分裂壳USB插座30的视图。在一些实施例中，在组装第一壳侧32、第二壳侧34和壳体38时，如在图 2B中示出的那样，分裂壳USB插座30包括将第一壳侧32与第二壳侧34物理地和电地隔离的物理分离36(例如，间隙)。在该实施例中，电流不从第一壳侧32流向和流经第二壳侧34(例如，在不存在导体(例如，插头(例如，包括壳的插头(例如，包括壳的插头，所述壳包括导电材料))的情况下完成电路(例如，开/关逻辑电路、充电器电路)))，其物理地和/或电地连接第一壳侧32和第二壳侧 34插座，例如，当USB插头被插入到(例如，与其配对)分裂壳USB 插座中并且插头壳物理地和/或电地连接第一壳侧32和第二壳侧34 时。

然而，技术不限于图2A和图2B示出的配置。因此，在其中分裂壳USB插座包括与壳的另一部分物理地和/或电地分离的壳的部分 (例如，由于没有完整的电路使得没有电流可以流经壳和/或壳的部分)的任何配置可以用于分裂壳USB插座技术和包括分裂壳USB插座技术和分裂壳USB插座技术的使用的技术的实施例(例如，方法、系统、套件)中。例如，在一些实施例中，插座壳的长尺寸被间隙划分为大致两半以提供在插座壳的长尺寸上大致相同长度的第一壳侧和第二壳侧(参见例如图2A和2B；参见图4A和4B)。然而，技术不限于该布置，并且包含其中间隙在其他位置处划分插座壳的长尺寸的设计。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶2的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/3的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致2/3的长度的第二壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶3的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/4的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致3/4的长度的第二壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶4的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/5的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致4/5的长度的第二壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供第一壳侧和第二壳侧，所述第一壳侧和第二壳侧具有在插座壳的长尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶5的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的长尺寸的长度的大致1/6的长度的第一壳侧和具有插座壳的长尺寸的长度的大致5/6的长度的第二壳侧)。技术不限于这些说明性实施例，并且旨在包括针对第一和/或第二壳侧的其他比和比例，其中间隙划分插座壳的长尺寸以提供第一和/或第二壳侧，所述第一和/或第二壳侧具有是插座壳的长尺寸的长度的例如 0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、 0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95的长度。

在一些实施例中，插座壳的短尺寸被间隙划分为大致两半以提供在插座壳的短尺寸上的大致相同的长度的第一壳侧(例如“顶壳侧”) 和第二壳侧(例如“底壳侧”)。然而，技术不限于该布置，并且包含其中间隙在其他位置处划分短尺寸的设计。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶2的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/3的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致2/3的长度的底壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶3的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致 1/4的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致3/4的长度的底壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶4的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/5的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致4/5的长度的底壳侧)。在一些实施例中，间隙划分插座壳以提供顶壳侧和底壳侧，所述顶壳侧和底壳侧具有在插座壳的短尺寸上的长度，所述长度具有大致1∶5的比(例如，间隙将插座壳划分成具有插座壳的短尺寸的长度的大致1/6的长度的顶壳侧和具有插座壳的短尺寸的长度的大致5/6的长度的底壳侧)。技术不限于这些说明性实施例，并且旨在包括针对第一和/或底半壳的其他比和比例，其中间隙划分插座壳的短尺寸以提供第一和/或底壳侧，所述第一和/ 或底壳侧具有是插座壳的短尺寸的长度的例如0.05、0.1、0.15、0.2、 0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、 0.8、0.85、0.9或0.95的长度。在本文中在第一壳侧和第二壳侧方面中描述的技术的实施例旨在还适用于包括顶壳侧和底壳侧的分裂壳插座的设计。

技术不限于将第一壳侧与第二壳侧物理地和/或电地分离或者将顶壳侧与底壳侧物理地和/或电地分离的材料(例如，提供间隙的材料)中。在一些实施例中，将第一壳侧与第二壳侧物理地和/或电地分离或者将顶壳侧与底壳侧物理地和/或电地分离的材料(例如，提供间隙的材料)是空气(例如，间隙是气隙)。在一些实施例中，将第一壳侧与第二壳侧物理地和/或电地分离或者将顶壳侧与底壳侧物理地和/或电地分离的材料(例如，提供间隙的材料)是真空(例如，间隙是真空间隙，例如，在其中不存在空气的环境中)。在一些实施例中，将第一壳侧与第二壳侧物理地和/或电地分离或者将顶壳侧与底壳侧物理地和/或电地分离的材料(例如，提供间隙的材料)是绝缘体，例如是非导电聚合物(例如塑料、橡胶、硅树脂等)、玻璃、非导电有机材料、纸、石英、陶瓷等的绝缘体。

技术不限于在第一壳侧和第二壳侧之间或者在顶壳侧和底壳侧之间的物理和/或电分离(例如，间隙)的大小中，提供该分离(例如，间隙)将第一壳侧与第二壳侧或顶壳侧与底壳侧物理地和/或电地分离并且因此最小化和/或消除第一壳侧与第二壳侧之间或顶壳侧和底壳侧之间的电接触。例如，在一些实施例中，分离(例如，间隙) 的大小是大致0.1cm至1cm(例如，大致0.1、0.15、0.2、0.25、 0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、 0.85、0.9、0.95或1cm)。

在一些实施例中，技术涉及特别地设计用于与包括如在本文中描述的分裂壳的插座配对的USB插头。例如，在一些实施例中，插头被具体地配置成与如在本文中描述的分裂壳USB插座配对并且提供跨第一壳侧和第二壳侧的电接触，例如以与包括分裂壳的插座的第一壳侧和第二壳侧进行接触，例如通过在插座分裂壳上的适当位置处增加插头壳的坚固性和/或压力来提供和/或维持第一壳侧与第二壳侧之间的改进的电接触。例如，在一些实施例中，插头包括机械元件(例如，弹簧、刷等)，所述机械元件在第一壳侧和第二壳侧之间的接触的位置处压具有增加的坚固性的插头壳的导电元件以在第一壳侧和第二壳侧之间建立电接触。

在一些实施例中，插头被设计成具有与包括分裂壳的USB插座的第一壳侧和第二壳侧的改进的(例如，增加的)电接触，例如通过在适当位置处增加插头壳的导电性以提供在第一壳侧和第二壳侧之间流动的增加的和/或更有效的电流。例如，在一些实施例中，插头壳在第一壳侧和第二壳侧之间的接触的位置处具有与插头壳的其余部分不同的材料，例如，在一些实施例中，插头壳主要是由第一材料(例如，不锈钢)制成，并且在与第一壳侧和第二壳侧进行接触的位置处包括另一金属(例如，银、铜、金、铝、锌、镍、黄铜、青铜、铁或铂)以在第一壳侧和第二壳侧之间建立电接触。

在一些实施例中，分裂壳插座包括防止常规的USB插头与分裂壳 USB插座配对的物理元件。一些实施例提供了特别地设计的USB插头，所述USB插头被设计成与分裂壳USB插座配对，所述分裂壳USB插座包括物理元件，所述物理元件防止常规的插头与分裂壳USB插座配对但是能够与特别地设计的USB插头配对。因此，实施例提供了特别地设计成与彼此配对并且不能够与常规的USB插头和USB插座配对的分裂壳USB插座和USB插头。

充电系统

图3示出了用于包括如在本文中提供的分裂壳USB插座30的充电系统100的实施例的示意图。特别地，图3是包括分裂壳USB插座 30(例如，如在图2A和图2B中示出的分裂壳USB插座30的实施例) 的充电系统的示意图。在一些实施例中，充电器电路(例如，充电器电路20)被配置使得没有电流流向和/或流经USB插座，直到在导电材料(例如，USB插头的导电部分(例如，USB插头壳))插入到分裂壳USB插座(例如，分裂壳USB插座30的实施例)时在分裂壳的两个部分(例如，侧)(例如，第一部分和/或第一壳侧32和第二部分和/或壳侧34)之间进行电连接为止。

在一些实施例中，分裂壳USB插座被配置(例如，物理地和/或电地)成当物理地和/或电地分离的分裂壳的两侧被物理地和/或电地连接时(例如，当插头与插座配对时(例如，当插头被连接和/或插入到插座中完成电路并且允许电流流动时))接通和/或使能充电电路(例如，充电器电路20)。在一些实施例中，分裂壳USB插座被配置(例如，物理地和/或电地)成当分裂壳的两侧未被物理地和/ 或电地连接时(例如，当将配对的插头从分裂壳插座移除时(例如，当将USB插头从分裂壳插座断开和/或移除由此中断电路并且防止电流的流动时))断开和/或禁用充电电路(例如，充电器电路20)。

在一些实施例(例如，在图3中示出的实施例)中，充电系统(例如，充电系统100)包括配置成检测USB插头(例如，USB插头的壳) 插入到分裂壳USB插座的实施例中的元件(例如，集成分裂壳插入检测31)。在一些实施例中，配置成检测USB插头(例如，USB插头的壳)插入到分裂壳插座的实施例中的元件(例如，分裂壳插入检测 31)切换开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)。也就是，实施例提供，当分裂壳插座未被占据时开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)处于“断开”状态中，并且当USB插头与分裂壳USB插座配对(例如，USB插头壳物理地和/或电地连接分裂壳的两侧)时开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)处于“接通”状态中。在一些实施例中，处于“接通”状态中的开/关逻辑电路(例如，开/ 关逻辑电路40)随后例如通过设置使得电路接通的充电电路(例如，充电器电路20)的引脚(例如，使能/禁用引脚21)来接通和/或使能充电电路(例如，充电器电路20)。在一些实施例中，处于“断开”状态中的开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)随后例如通过设置使得电路断开的充电电路(例如，充电器电路20)的引脚 (例如，使能/禁用引脚21)来断开和/或禁用充电电路(例如，充电器电路20)。因此，根据技术的实施例，开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)向充电电路(例如，充电器电路20)提供接通或断开(例如，使能或禁用)充电电路(例如，充电器电路20)的信号(例如，通过设置引脚(例如，使能/禁用引脚21))。

图4A和图4B示出了充电系统的实施例，所述充电系统包括例如分裂壳USB插座30和能够与分裂壳USB插座30配对并且使能充电电路(例如，如在图3中示出的充电器电路20)的可移除导电插入件 (例如，USB插头(例如，USB插头60)，例如，包括导电壳)。如在图2A和2B中以及在图4A和4B中在示出的那样，USB分裂壳插座 30的壳被分离成第一壳侧32和第二壳侧34。壳体38保持USB端子并且将第一壳侧32和第二壳侧34保持在将第一壳侧32和第二壳侧 34彼此物理地和/或电地分离(例如，在第一壳侧32和第二壳侧34 之间形成间隙36)的布置中。在常规的USB插座中，USB插座的壳被连接到地，例如，在印刷电路板(PCB)上。

与包括常规的壳的常规的USB插座相比，在本文中提供的技术的实施例包括分裂壳USB插座30，所述分裂壳USB插座30包括第一壳侧32或第二壳侧34，所述第一壳侧32或第二壳侧34被连接到地并且与未被连接到地的另一个壳侧物理地和/或电地隔离；未被连接到地的壳侧32或34被连接到开/关逻辑电路(例如，如在图3中示出的开/关逻辑电路40)。图4A示出了未与分裂壳USB插座30配对(例如，未“插入到其中”)的USB插头60并且其中开/关逻辑电路40 (例如，如在图3中示出的那样)设置使能/禁用引脚21(例如，如在图3中示出的那样)以禁用(例如，“断开”)充电器电路20(例如，如在图3中示出的那样)。图4B示出了与分裂壳USB插座30配对(例如，“插入到其中”)并且其中USB插头60的壳接触第一壳侧32和第二壳侧34两者，因此在第一壳侧32和第二壳侧34之间建立了电连接。在第一壳侧32和第二壳侧34之间建立电连接因此使得开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40，例如，如在图3中示出的那样)设置使能/禁用引脚21(例如，如在图3中示出的那样)以使能(例如，“接通”)充电电路(例如，充电器电路20，例如，如在图3中示出的那样)。

充电系统的这些物理的、电的和逻辑的操作的实施例在图5A和 5B中被示出为分裂壳插入检测31。特别地，分裂壳插入检测31包括包含分裂壳插座(例如，包括第一壳侧32和第二壳侧34)的电路。当USB插头与分裂壳插座配对时，分裂壳插入检测31进一步包括USB 插头壳。在一些实施例中，通过经过使用USB插头的壳在第一壳侧 32和第二壳侧34之间建立电连接来完成包括第一壳侧32和第二壳侧34的电路来提供分裂壳插入检测31的“插入检测”功能。

如在图2A和2B中以及在图4A和4B中示出的那样，分裂壳USB 插座30的第一壳侧32或第二壳侧34中的一个被连接到地，并且分裂壳USB插座30的第一壳侧32或第二壳侧34中的另一个被连接到开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)。在图5A和5B中示出了开/关逻辑电路(例如，开/关逻辑电路40)的两个实施例(开/关逻辑电路40a，例如，如在图5A中示出的那样，以及开/关逻辑电路40b，例如，如在图5B中示出的那样)。分裂壳USB插座30的第一壳侧32或第二壳侧34中的一个被连接到地，并且分裂壳插入检测 31向充电器电路20的使能/禁用引脚21提供有效低逻辑信号。在其中充电器电路20由有效低逻辑信号使能的一些实施例中，开/关逻辑电路40(例如，开/关逻辑电路40a)包括上拉电阻器R1以在USB插头60未被插入插座中时将逻辑信号设置为高，如在图5A中示出的那样。在其中充电器电路20由有效高逻辑信号使能的一些实施例中，开/关逻辑电路40(例如，开/关逻辑电路40b)包括逆变器或双极结型晶体管(例如，PNP晶体管)电路以将来自分裂壳插入检测31的低逻辑信号翻转为高逻辑信号，例如，如在图5B中示出的那样。

在一些实施例中，充电器电路20不包括使能/禁用逻辑引脚(例如，使能/禁用引脚21)。因此，一些实施例(例如，如在图6中示出的那样)包括在源电压(Vin)和充电器电路20之间的源电压门电路10。取决于分裂壳插入检测31信号，源电压门电路10自动地将电源连接到充电器电路20或将电源与充电器电路20断开。在一些实施例中，源电压门电路10是固态元件10a(参见例如图7A)。在一些实施例中，源电压门电路10是机电元件10b(参见例如图7B)。图7A示出了使用P沟道功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)将电源电压连接到充电器电路20的示例固态元件10a示意图。图7B示出了使用继电器将电源电压连接到充电器电路20的示例机电示意图10b。

使用

技术应用于包括USB插座的广泛的主机中。技术的实施例用在本文中提供的分裂壳USB插座替换常规USB插座。包括如在本文中描述的分裂壳USB插座的实施例的物品(例如，主机)的非限制性示例包括例如家具、消费电子设备、计算机、电器、USB充电器、电池供电的USB充电器和机动车辆(例如汽车、卡车、公共汽车、摩托车、机动三轮车、机动自行车、火车、船、小型摩托车(scooter)、移动性辅助设备、飞机、直升机等)。包括如在本文中描述的分裂壳USB 插座的实施例的物品(例如，主机)的其他的非限制性示例包括例如灯、家用电插座(例如，提供家用电流)、商用电插座、电池、USB 集线器、计算机键盘、电视、不间断电源(UPS)、机架安装服务器、医疗设备、音乐装备和音乐元件(例如音乐键盘、MIDI控制器、混合器、放大器、前置放大器、效果单元、DJ控制器、转盘、压缩盘播放器、数字信号处理器单元等)、网络路由器、网络交换机、NAS (网络附加存储)设备、磁盘驱动器、计算机监视器、视频游戏控制台等。

分裂壳检测电路设计

在本文中提供的技术的实施例的开发期间，设计了USB分裂壳检测电路(图8)。USB是使用四根用于USB 2.0的屏蔽线的串行总线；两根线被用于电源(VCC(或VBUS)和GND)，并且两根线被用于差分数据信号(在引出线中标记为D+和D-)。D+和D-信号在差分对上传输，因此提供半双工数据传递。

如在图8中示出的那样，用“分裂壳”插入检测技术的USB插座的实施例将金属壳物理地分离为与彼此电地隔离的USB插座的两侧(图8，“侧A”和“侧B”)。在图8中示出的实施例中，分裂壳的一侧被连接到USB充电器使能电路VCC(图8，“侧A”)，并且分裂壳的另一侧被连接到地GND(图8，“侧B”)。当将USB插头插入到分裂壳插座中时，USB插头的壳与USB插座分裂金属壳的两侧都进行接触，因此在分裂壳之间建立电连接并且使能USB充电器电路。

如在图8中示出的那样，USB分裂壳检测电路技术的一些实施例包括电源(Vin)和地(GND)。在一些实施例中，技术包括一个或多个分压器以提供10-W充电。在一些实施例中，技术包括开关稳压器 (regulator)电路，其中有效低信号使能充电器电路。

对于一些常规的插入检测解决方案(例如，如在“通用串行总线功率输送规范”中描述的那样)的附加的引脚的使用将USB连接器限制于单个水平位置的配置，并且需要对PCB占用空间(footprint) 的改变以容纳附加的引脚。相比之下，在本文中提供的与具有插入检测的“分裂壳”USB插座相关的技术可以在对现有PCB占用空间没有改变或具有最小的改变的情况下被集成到所有USB连接器类型、规格和数量中。

分裂壳USB插座测试

在技术的实施例的开发期间，进行实验以测量如在本文中描述的分裂壳USB插座的实施例的电流汲取。此外，测量常规USB插座的电流汲取用于比较。

首先，在没有USB插头插入到USB插座中的情况下测量常规USB 充电器(例如，常规USB插座)的电压输出和电流汲取。收集的数据指示充电器电路的输出是5V DC并且充电器电路的电流汲取是8mA。

接下来，在没有USB插头插入到分裂壳USB插座中的情况下测量如在本文中描述的具有插入检测的分裂壳USB充电器(例如，分裂壳 USB插座)的实施例的电压输出和电流汲取。收集的数据指示充电器电路的输出为0V DC并且充电器电路的电流汲取是0.29mA。

因此，数据指示测试的分裂壳USB插座的实施例将电流从8mA 改善(例如，降低)到0.29mA。通过如在本文中描述的技术提供从 8-mA电流到0.29-mA电流的减少，其中通过分裂壳侧-A与分裂壳侧-B的物理分离(和电分离)产生开路。该分离提供了仅在分裂壳USB 插座处于使用中时(例如，与USB插头配对，例如，当USB插头被插入到分裂壳USB插座中时)才提供充电电流的技术。

在电流汲取中从8mA到0.29mA的该改善(例如，减小)将为包括分裂壳USB充电插座的主机供电的电池的寿命延长若干倍，例如至少两倍以及高达3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、 16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、 31、32、33、34、35、36、37、38、39或40或更多倍。例如，包括分裂壳USB充电插座的静态躺椅或升降椅的电池寿命是包括常规USB 充电插座的相同静态躺椅或升降椅的电池寿命的二十七倍。相对于包括常规USB充电插座的相同躺椅或升降椅，对于包括分裂壳USB充电插座的躺椅或升降椅而言，延长电池寿命提供七倍的运动周期数。

计算的美国成本节省

基于在减少浪费电流中的改进，执行计算以估计如果在本文中描述的技术被采用并且并入到所有USB充电器电路中则在美国中每年可以实现的能量节省。假设三个不活动的USB充电器可以归属于给美国中的每个人并且能量成本是大致$0.12/kWh，通过采用在本文中描述的技术用于并入到USB充电器电路中，每年在能量消耗中将节省超过$3900万美元(表1)。

表1-通过采用分裂壳插座提供的美国成本节省

出于所有目的，在以上说明书中提及的所有公开和专利都通过引用以其全文并入本文中。在不脱离如描述的技术的范围和精神的情况下，描述的技术的组成、方法和使用的各种修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。尽管已经结合具体的示例性实施例描述了技术，但是应当理解，如要求保护的本实用新型不应当被不适当地限于这样的具体实施例。实际上，对本领域技术人员显而易见的用于执行本实用新型的描述的模式的各种修改旨在是在以下权利要求的范围内。