CN101867216A - 一种移动终端充电装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动终端充电装置，设有可用于发电的马达，所述移动终端充电装置还包括：驱动模块，与所述马达的输入端相连，用于获取移动终端的摆动动能以驱动马达工作；电荷泵模块，与马达的输出端相连，用于对马达输出的电压作升压处理；滤波稳压模块，输入端与电荷泵模块相连，用于对电荷泵模块输出的电压作直流滤波、稳压处理，以输出与所述电池匹配的充电电压；控制单元，与滤波稳压模块相连，用于累积充电电流以适配于所述电池并控制充电过程。本发明还提供了一种设有上述移动终端充电装置的移动终端。利用本发明移动终端充电装置，极大地提高了移动终端充电的便利性。

Description

一种移动终端充电装置及移动终端

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及一种移动终端充电装置及设有该移动终端充电装置的移动终端。

背景技术

众所周知，移动终端(例如手机、PDA等)在使用过程中，会产生电能消耗，若电能消耗完后便需继续使用必须对电池进行充电。目前，移动终端充电的方式主要是通过充电器将外接电源转换成与移动终端适配的电能，从而进行充电。在户外或者长期旅途中，由于没有合适的外接电源，因而充电比较麻烦。基于此，人们设计了一些移动式充电装置，例如，发条式充电装置、太阳能充电装置等。但都存在一些缺陷，例如发条式充电装置，需要人工施力上紧发条，在一些人工无法施力的场合，例如在骑行或攀爬时，仍然无法对移动终端电池充电；而太阳能充电装置对充电环境有要求，在光线不足时充电效率较低，特别是当周围环境黑暗时，无法对移动终端电池进行充电。因而有必要提供一种移动终端充电装置，以减少外部因素对充电的影响，提高移动终端充电的便利性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种移动终端充电装置及移动终端，旨在提高移动终端充电的便利性。

本发明提供一种移动终端充电装置，设有可用于发电的马达，所述移动终端充电装置还包括：

驱动模块，与所述马达的输入端相连，用于获取移动终端的摆动动能以驱动马达工作；

电荷泵模块，与马达的输出端相连，用于对马达输出的电压作升压处理；

滤波稳压模块，输入端与电荷泵模块相连，用于对电荷泵模块输出的电压作直流滤波、稳压处理，以输出与所述电池匹配的充电电压；

控制单元，与滤波稳压模块相连，用于累积充电电流以适配于所述电池并控制充电过程。

优选地，所述马达为移动终端中的震动马达，所述震动马达为三相马达，所述移动终端充电装置还包括马达转换电路，设有至少两并联设置的电容，用于将震动马达由电动模式转换为发电模式。

优选地，所述驱动模块包括齿轮组和重力锤，重力锤通过齿轮组和马达相连，用于调整马达的转速使其输出电能。

优选地，当所述重力锤为磁铁时，所述驱动模块还包括振动式按键，所述按键为移动终端普通按键，位于重力锤的正上方，并在所述按键的正下方设置与重力锤磁极相同的磁铁，一旦按下按键重力锤即可自由摆动，带动齿轮转动。

优选地，所述电荷泵模块为开关式调整器升压泵电路，其中并联设置有至少两组开关和电容。

优选地，所述滤波稳压模块设有包括滤波模块、稳压模块、过压保护模块，所述滤波模块用于获取直流电压，所述稳压模块用于对滤波模块获取的直流电压作稳压处理，以获取稳定充电电压，所述过压保护模块与移动终端过压保护芯片复用。

优选地，所述控制单元包括电源管理芯片和充电控制模块，其中所述电源管理芯片与所述滤波稳压模块的输出端相连，用于累积充电电流以适配于所述电池，并检测充电状态或电池电量以便控制充电过程；所述充电控制模块用于根据电源管理芯片的控制断开或导通滤波稳压模块与充电电池之间的充电电路。

优选地，上述移动终端充电装置还包括设有充电显示模块和充电切换模块，与所述电源管理芯片相连，用于显示充电状态；所述充电切换模块用于根据充电状态实行人工充电和外接充电之间的切换。

优选地，上述移动终端充电装置还包括电磁继电器模块，其中设有线圈和衔铁，所述线圈与电源管理芯片相连，所述衔铁靠近驱动模块中的重力锤，当所述电源管理芯片给线圈通电时，所述衔铁与重力锤相吸；否则，衔铁与重力锤分离。

本发明还提供一种移动终端，包括充电电池，还包括上述移动终端充电装置。

本发明所提供的移动终端充电装置，设于移动终端中，通过上述驱动模块充分利用人体动能驱动马达工作，从而输出电能对移动终端中的电池进行充电，减少了充电过程中人力、环境等外部因素的影响，极大地提高了移动终端充电的便利性。

附图说明

图1为本发明移动终端充电装置的结构框图；

图2为本发明移动终端充电装置中驱动模块的电路结构示意图；

图3为本发明移动终端充电装置的电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明中，移动终端可以是手机、PDA等，以下将以手机为例，详细说明本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明的一个实施方式中移动终端充电装置的结构，该移动终端充电装置设于移动终端100中，用于对移动终端100中的电池101进行充电，所述移动终端充电装置设有马达10，该马达10可用于发电，所述移动终端充电装置还设有：

驱动模块20，与所述马达10的输入端相连，用于获取移动终端200的摆动动能以驱动马达10工作；

电荷泵模块30，与马达10的输出端相连，用于对马达10输出的电压作升压处理；

滤波稳压模块40，输入端与电荷泵模块30相连，用于对电荷泵模块30输出的电压作直流滤波、稳压，以输出与所述电池匹配的充电电压；

控制单元50，与滤波稳压模块40相连，用于累积充电电流以适配于所述电池101并控制充电过程。

在一实施例中，移动终端100可以是手机，电池101为手机中的可充电电池，马达10可以微型发电马达，也可以是手机中的电动震动马达。在一示例中，可选用转子材质为永磁体的多相震动马达，将其出线端与马达转换电路102连接，通过马达转换电路102的转换实现发电功能。马达转换电路102可并接有多个电容，从而将震动马达由电动模式转换为发电模式。在另一示例中，如果震动马达为单相直流马达，则根据马达的可逆原理，可以无需并接电容，而在该单相直流马达的出线端连接阻抗，从而使其输出电流实现发电功能。当然，马达10也可以是其他设置在手机中的微电机系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)。

驱动模块20用于获取移动终端的摆动动能以驱动马达10工作，使其输出电能。具体来说，驱动模块20可设有重力锤21以及齿轮组22，其中重力锤21和马达10之间通过齿轮组22连接起来，通过重力锤21的运动，带动齿轮组22转动，从而使马达10的转子联动。马达10的转子在磁场内做切割磁感线运动而产生感应电势，进而形成产生感应电流，从而为手机电池充电。齿轮组22采用大小两组齿轮吻合组成。重力锤21带动大齿轮的内环转动，小齿轮通过大齿轮咬合联动。可根据所需产生的电压值来调节齿轮比值，例如若产生5V充电电压需要10000RPM(Rotation Per Minute，每分钟转数)，则产生0.5V电压只需要1000RPM，因此可设计1∶8的齿轮比，在大齿轮的转速仅为2转/秒的情况下即可使马达实现1000RPM从而产生持续电压。

在一实施例中，重力锤21可以是机械摆陀或自动摆陀，包括一铅垂线和与铅垂线一端连接的锤体，铅垂线的另一端与齿轮组22中的大齿轮固定连接。当锤体在外力作用下偏离铅垂线(平衡位置)任一角度而放开后，在重力作用下，锤体将绕支点作往复运动，从而带动齿轮组22转动。

如图2所示，重力锤21的摆动可通过摆动手机或反复揿按按键使手机震动实现。在一实施例中，可通过将手机放置在用户口袋，用户走路或在车上时，重力锤21即可摆动产生动能，从而使马达10转动产生电能。在另一实施例中，还将手机直接拿在手中，前后摆动手臂即可带动手机内置重力锤21做周期性往复摆动。通过重力锤摆动，带动手机马达做切割磁感线运动，产生脉冲性电流。在又一实施例中，用户在身体静止状态下亦可用手握住手机，然后反复揿按某一按键，使手机随揿按频率产生起伏震动，重力锤21即可摆动产生动能，从而使马达10转动产生电能。在又一实施例中，还可将重力锤21的锤体设置为磁铁，在振动按键80的下方设置与重力锤21磁极相同的磁铁。根据磁铁同极相斥的原理，当手机处于固定状态或其背面置于某平面时，如果按下振动按键80，振动按键80下方的磁铁可推动重力锤21向远处运动；当振动按键80回位时，重力锤21亦可回位，反复揿按振动按键80重力锤21即可产生摆动从而产生动能，带动马达10转动。

重力锤21的运动状态可通过电磁继电器模块70实现。在一实施例中，电磁继电器模块70设有线圈和衔铁，线圈通入电流时，其周围产生磁场。衔铁位于磁场的磁极处，材质为软铁，可作为动触点，控制重力锤21的摆动，从而在手机电池101有电或外部充电设备对手机充电时控制本发明移动终端充电装置停止工作，例如，当电池101有电或正进行充电时，电源管理芯片51与线圈导通，线圈周围产生磁场，重力锤21吸附在衔铁上，不能摆动，因而不能充电。而当电池101没电时，线圈环路截止，重力锤21则可自由摆动。

考虑到发电机在低转速下电压输出比较小，可通过增加切割磁场导体的有效长度或增加磁极对数来获得所需的电流和功率。

电荷泵模块30可采用开关式调整器升压泵电路。其中设有电容器和MOS开关管，通过电容器来贮存能量，通过MOS开关管控制电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定倍数(例如4倍、8倍、10倍)递增，从而得到所需要的充电输出电压。

本发明中，电荷泵模块30主要可由级联的MOS开关管和电容组成，通过MOS开关管控制电容的充放电来实现电压的转换，具有体积小，低功耗，转换效率高，结果简单等特点，可设置在手机内部空间内；还可按需要增加开关级数，以调整相应的升压级数以适配于手机。

电荷泵模块30可由控制单元50进行控制，从而具有开关使能控制端，在长时间待机状态下及不需要充电状态下关闭电路输出，使供电电流的消耗近乎为0。例如在一实施例中，控制单元50可发出控制信号至MOS开关管，在待机及不需要充电时控制MOS开关管断开。

滤波稳压模块40可以为一滤波稳压电路，包括滤波电路、稳压电路、过压保护电路。在一实施例中，滤波电路中设有电源滤波器，可去除上述电荷泵模块30提供的单向脉动性直流电压中的交流成分，让直流成分通过。考虑到无源和低功耗，可采用RC滤波电路实现前期电压滤波。稳压电路为手机充电侧提供5V稳定电压，本发明采用稳压管和电阻并联组成，输入端为上述电荷泵模块30滤波后电压，输出端连接手机内过压保护器件，过压保护电路直接复用手机内的过压保护芯片，以防止手机因瞬间电压过大烧坏手机。过压保护器件的输出端通过控制单元50的控制信号进行控制，通过三极管选择导通从而给电池供电。

控制单元50与滤波稳压模块40相连，用于累积充电电流并对充电过程进行控制。在一实施例中，控制单元50包括电源管理芯片51和充电控制模块52，其中，电源管理芯片51与滤波稳压模块40的输出端相连，用于累积充电电流以适配于所述电池101，并检测充电状态以控制充电过程。由于充电初期电池101的电量很小，还不足以给手机电池101供电，因此本发明中可设置充电电流直接通过电源管理芯片51的输出脚与电池101连接，通过电源管理芯片51对电池101对电流进行累积，以输出有效电流。

在一具体示例中，电源管理芯片51可检测有无外部充电设备在对手机进行充电，例如电源管理芯片51可检测是否有USB、外接电源或本发明移动终端充电装置等在对手机电池101充电，并根据检测结果发送控制指令，使充电控制模块52断开或导通滤波稳压模块40与充电电池101之间的充电电路；还可对手机电池101的电量进行实时检测，以便在手机电池101电量不足或低于一定阈值时，开启使能信号控制电荷泵模块30中的MOS开关管导通，从而提供与手机电池101适配的电压。当手机有外接电源充电或者人工供电饱和达到一定阈值时，电源管理芯片51也可关闭使能信号从而断开电荷泵模块30中的MOS开关管以减少电池101的漏电。

充电控制模块52可以是一充电控制开关，位于上述滤波稳压模块40和手机电池101之间，具体来说，该充电控制开关可以是三极管，设置在过压保护芯片与手机电池101之间，可根据电源管理芯片51的控制断开或闭合，以关断或导通充电电路。例如，电源管理芯片51可对充电模式进行检测，当发现有外部充电器在对手机进行充电时，则发送控制信号使充电控制模块52断开，以关断本发明人工充电电路。在另一实施例中，当电源管理芯片51检测到有USB电源在对手机进行充电时，也发送控制信号使充电控制模块52断开，以关断本发明人工充电电路，手机即使处于摇摆状态，本发明移动终端充电装置也不能对手机充电；在又一实施例中，当电源管理芯片51检测到电池电量不足而无外部充电设备在充电时，则发送控制信号控制充电控制模块52闭合，从而可利用本发明移动终端充电装置对手机充电。在一具体示例中，电源管理芯片51还设有限时控制电路和充电使能电路，其中限时控制电路用于控制充电时间，以便在电池101的电量达到一定值时停止充电，例如500mah电池采用250ma充电大约两小时达到4.2V。充电使能电路用于根据对充电模式的检测结果，发送使能信号，使充电控制开关断开或闭合。此外，还可利用充电控制模块52设置当平均脉冲电流达到快充电流的1％时，停止对电池101的充电。

本发明中，还可通过控制单元50选择切换充电模式。在一实施例中，可根据电源管理芯片51对充电模式的检测，在手机电量不足时，切换充电模式。例如可在手机界面设置人工充电和外接充电的切换按键，通过该切换按键来来选择充电方式，例如当外部环境中有外接电源时，则利用切换按键选择外接充电的充电模式，手机通过外接充电器进行充电；当外部环境中没有外接电源时，则利用切换按键选择人工充电的充电模式，手机通过上述移动终端充电装置进行充电。

充电过程中，充电状态可通过充电显示模块60显示，在一实施例中，充电显示模块60设有发光二极管，例如红绿双色二极管，可用灯亮灯灭或红灯绿灯显示电池的电量是否已经达到一定阀值。

图3示出了上述实施例中移动终端充电装置的电路结构。如图3所示，驱动模块20与马达10相连，马达10的输出端并联设有电容，电荷泵模块30的输入端接马达10的输出端，设有级联的MOS开关管和电容器，其输出端接滤波稳压模块40的输入端，滤波稳压模块40的输出端接手机过压保护芯片，马达10发出的电能经升压、滤波、稳压和保护处理后形成可充电电压V1输出至三极管Q，该三极管Q受充电控制模块52的控制，可根据充电控制模块52的控制信号导通或断开。在一实施例中，电源管理芯片51中设有USB检测电路A、充电器检测电路B以及本发明移动终端充电装置检测电路C。充电控制模块52包括三极管Q，电源管理芯片51可根据没有USB充电或充电器充电的检测结果发出使能信号，使三极管Q导通，从而在利用本发明移动终端充电装置充电时使电能输出到手机内部输出端，当手机有外接电源充电或者人工供电饱和达到一定阈值时，电源管理芯片51关闭使能信号，从而关断移动终端充电装置的充电电路以减少电池的漏电。

本发明还提供一种移动终端，包括上述电池101以及上述移动终端充电装置。移动终端充电装置的结构可参照上述实施例，在此不作赘述。

本发明移动终端，可充分利用人体动能进行充电，充电过程简单、便利。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种移动终端充电装置，设有可用于发电的马达，其特征在于，所述移动终端充电装置还包括：

驱动模块，与所述马达的输入端相连，用于获取移动终端的摆动动能以驱动马达工作；

电荷泵模块，与马达的输出端相连，用于对马达输出的电压作升压处理；

滤波稳压模块，输入端与电荷泵模块相连，用于对电荷泵模块输出的电压作直流滤波、稳压处理，以输出与所述电池匹配的充电电压；

控制单元，与滤波稳压模块相连，用于累积充电电流以适配于所述电池并控制充电过程。

2.如权利要求1所述的移动终端充电装置，其特征在于，所述马达为移动终端中的震动马达，所述移动终端充电装置还包括马达转换电路，设有至少两并联设置的电容，用于将震动马达由电动模式转换为发电模式。

3.如权利要求1或2所述的移动终端充电装置，其特征在于，所述驱动模块包括齿轮组和重力锤，重力锤通过齿轮组和马达相连，用于调整马达的转速使其输出电能。

4.如权利要求3所述的移动终端充电装置，其特征在于，当所述重力锤为磁铁时，所述驱动模块还包括振动式按键，所述按键为移动终端普通按键，位于重力锤的正上方，并在所述按键的正下方设置与重力锤磁极相同的磁铁，一旦按下按键重力锤即可自由摆动，带动齿轮转动。

5.如权利要求4所述的移动终端充电装置，其特征在于，所述电荷泵模块为开关式调整器升压泵电路，其中并联设置有至少两组开关和电容。

6.如权利要求5所述的移动终端充电装置，其特征在于，所述滤波稳压模块设有包括滤波模块、稳压模块、过压保护模块，所述滤波模块用于获取直流电压，所述稳压模块用于对滤波模块获取的直流电压作稳压处理，以获取稳定充电电压，所述过压保护模块与移动终端过压保护芯片复用。

7.如权利要求6所述的移动终端充电装置，其特征在于，所述控制单元包括电源管理芯片和充电控制模块，其中所述电源管理芯片与所述滤波稳压模块的输出端相连，用于累积充电电流以适配于所述电池，并检测充电状态或电池电量以便控制充电过程；所述充电控制模块用于根据电源管理芯片的控制断开或导通滤波稳压模块与充电电池之间的充电电路。

8.如权利要求7所述的移动终端充电装置，其特征在于，还包括设有充电显示模块和充电切换模块，与所述电源管理芯片相连，用于显示充电状态；所述充电切换模块用于根据充电状态实行人工充电和外接充电之间的切换。

9.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括电磁继电器模块，其中设有线圈和衔铁，所述线圈与电源管理芯片相连，所述衔铁靠近驱动模块中的重力锤，当所述电源管理芯片给线圈通电时，所述衔铁与重力锤相吸；否则，衔铁与重力锤分离。

10.一种移动终端，包括充电电池，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一项所述的移动终端充电装置。

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