CN106685100A - 一种nfc线圈和无线充电线圈的复用装置 - Google Patents
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Abstract
一种NFC线圈和无线充电线圈的复用装置，包括：第一线圈、第二线圈、载体、金属线路、NFC电路、无线充电电路、控制电路和磁动切换机构；无线充电时，磁动切换机构根据控制电路提供的电流将第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈，并与无线充电电路连通形成无线充电回路，同时切断NFC电路；NFC通讯时，磁动切换机构根据控制电路提供的电流将第一线圈和第二线圈断开，并断开无线充电电路，将第一线圈与NFC电路形成NFC通讯回路。采用电流信号控制磁动切换机构实现无线充电和NFC通讯的切换，使得磁动切换机构可以实现无线充电回路与NFC通讯回路间彻底的关断，无效率损失；同时，无线充电时NFC电路断开，及NFC通讯时无线充电电路断开，二者之间不存在信号干扰。
Description
技术领域
本发明涉及NFC和无线充电技术领域，具体涉及一种NFC线圈和无线充电线圈的复用装置。
背景技术
NFC的全称为Near Field Communication，即近场通信，源于射频识别(RFID，Radio Frequency ldentify Detection)技术，是一种非接触式识别和互联技术，由索尼和飞利浦公司共同开发的，用来实现各种设备之间点对点的近距离通信。NFC技术广泛的应用于无线支付、数据传输等领域，近年来随着移动支付越来越深入生活，NFC已经逐渐成为智能手机标配，与此同时，沉默已久的无线充电技术由于充电效率及充电功率得到明显提升，且能够部分复用NFC所占用的空间和资源，已开始逐渐和NFC融为一体。
然而，NFC和无线充电虽然复用了同一块铁氧体电磁屏蔽材料，线圈和电路却独立存在，这会带来一个问题：当所给的占用面积一定时，NFC线圈和无线充电线圈往往需要在面积和隔离度上相互妥协，导致NFC线圈性能和无线充电线圈性能均出现了恶化，同时NFC线圈和无线充电线圈不可避免地近距离接触，相互之间干扰在狭小的空间内无法有效消除，因此，业界有提出将NFC和无线充电共用一个线圈的构想。
目前NFC和无线充电线圈是通过电子开关的形式实现NFC和无线充电线圈分时复用，但是，电子开关实现方式有以下几个缺点：1、电子开关普遍承受不了较大功率，智能终端无线充电功率高达10W以上，而且对充电功率要求有越来越高的趋势，必须开发额定功率较大的电子开关；2、电子开关关断不彻底，导致NFC和无线充电线圈之间隔离度差，信号串扰较大；3、电子开关的引入，不可避免造成效率上的下降，这会转换为多余的热量，给移动终端热处理提出了考验。
发明内容
针对NFC线圈和无线充电线圈复用的问题，本申请提供一种NFC线圈和无线充电线圈的复用装置，包括：第一线圈、第二线圈、载体、铁氧体电磁屏蔽膜、金属线路、NFC电路、无线充电电路、控制电路和磁动切换机构；
第一线圈和第二线圈设置于载体的正面，铁氧体电磁屏蔽膜、金属线路、NFC电路、无线充电电路和磁动切换机构设置于载体的反面，铁氧体屏蔽膜面积大于第一线圈和第二线圈面积之合，且完全覆盖第一线圈和第二线圈；
第一线圈通过金属线路与NFC电路和磁动切换机构连接，第二线圈通过金属线路与无线充电电路和磁动切换机构连接，磁动切换机构通过金属线路分别与NFC电路、无线充电电路和控制电路连接；
无线充电时，磁动切换机构根据控制电路提供的电流将第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈，并将充电线圈与无线充电电路连通形成无线充电回路，同时切断NFC电路；NFC通讯时，磁动切换机构根据控制电路提供的电流将第一线圈和第二线圈断开，并断开无线充电电路，将第一线圈与NFC电路连通形成NFC通讯回路。
一种实施例中，第二线圈螺旋式设置于载体上，第一线圈螺旋式设置于第二线圈外侧，且第一线圈的尾端与第二线圈的首端不相连。
一种实施例中，金属线路包括第一线路、第二线路、第三线路、第四线路、第五线路、第六线路和第七线路；
第一线圈的首端通过第一线路连接于磁动切换机构，第二线圈的首端通过所述第二线路连接于磁动切换机构，第一线圈的尾端通过第三线路连接于磁动切换机构，第二线圈的尾端通过第四线路连接于无线充电电路，无线充电电路通过第五线路连接于磁动切换机构，NFC电路通过第六线路连接于磁动切换机构，控制电路通过第七线路连接于磁动切换机构。
一种实施例中，磁动切换机构包括壳体和磁动切换本体；
磁动切换本体安装于壳体内，控制电路用于向磁动切换本体提供电流。
一种实施例中，磁动切换本体包括第一导电端子、第二导电端子和磁动切换体；
第一导电端子分别连接于第一线路、第五线路和第六线路，第二导电端子分别连接于第三线路、第二线路和第六线路；
磁动切换体位于第一导电端子和第二导电端子之间，用于根据电流控制第一导电端子连通第一线路和第五线路，并断开第一线路和第六线路的连通；及同时控制第二导电端子连通所述第三线路和第二线路，并断开第三线路和第六线路的连通；
电流反向时，磁动切换体还用于根据反向电流控制第一导电端子断开第一线路和第五线路的连通，并连通第一线路和第六线路；及同时控制第二导电端子断开第三线路和第二线路的连通，并连通第三线路和第六电路。
一种实施例中，磁动切换体包括：软磁芯、第一永磁铁、第二永磁铁、第一金属连接片、第二金属连接片和漆包线圈；
第一永磁铁、第一金属连接片、软磁芯、第二金属连接片和第二永磁铁依序设置，且第一金属连接片位于第一导电端子的导电键之间，第二金属连接片位于第二导电端子的导电键之间；
软磁芯外包漆包线圈，控制电路向漆包线圈通电时，漆包线圈产生的磁能驱动软磁芯在第一永磁铁和第二永磁铁之间移动，软磁芯带动第一金属连接片和第二金属连接片移动，断电时，软磁芯吸附于第一永磁铁或第二永磁铁上，第一金属连接片导通第一导电端子，第二金属连接片导通第二导电端子。
一种实施例中，第一导电端子包括第一导电键、第二导电键、第三导电键和第四导电键，第二导电端子包括第五导电键、第六导电键、第七导电键和第八导电键；
第一导电键和第二导电键分别位于第一金属连接片的外侧，第三导电键和第四导电键分别对称的位于第一金属连接片的内侧；
第五导电键和第六导电键分别位于第二金属连接片的外侧，第七导电键和第八导电键分别对称的位于第二金属连接片的内侧；
第一导电键与第五线路连接，第二导电键和第四导电键分别与第一线路连接，第三导电键与NFC电路的第六线路连接，第五导电键和第七导电键分别与第一线路连接，第六导电键与NFC电路的第六线路连接，第八导电键与第二线路连接。
一种实施例中，软磁芯外表面涂有绝缘漆。
一种实施例中，第一导电键、第二导电键、第三导电键、第四导电键、第五导电键、第六导电键、第七导电键和第八导电键均为金属焊盘。
一种实施例中，金属焊盘呈L型，且，金属焊盘的竖直部延伸至第一金属连接片和第二金属连接片的顶部。
依据上述实施例的复用装置，由于采用电流信号控制磁动切换机构实现无线充电和NFC通讯的切换，使得本装置的承受功率只与线圈一、线圈二本身设计有关，不存在额定功率小的问题，另外，磁动切换机构可以实现无线充电回路和NFC通讯回路间彻底的关断，无效率损失，同时，在无线充电时可以断开NFC电路，及NFC通讯时可以断开无线充电电路，在无线充电和NFC通讯之间能彻底隔离，二者之间不存在信号干扰；另外，磁动切换机构较适合大功率电能传输，更适合无线充电需要；磁动切换机构靠永磁体提供磁能保持磁动切换机构的工作位置，靠电信号实现瞬间的工作位置切换，从而使无线充电或NFC通讯无论是处于工作状态还是处于待机状态不需要较大的额外电能消耗，消除发热对切换电路的不利影响。
附图说明
图1为第一线圈和第二线圈的排布结构示意图；
图2为载体背面的结构示意图；
图3为磁动切换机构与第一线圈和第二线圈连接的结构示意图；
图4为磁动切换机构的整体结构示意图；
图5为磁动切换本体的结构示意图；
图6为磁动切换本体与第一线圈和第二线圈连接的结构示意图；
图7为图6的局部放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本例提供一种NFC线圈和无线充电线圈的复用装置，包括第一线圈1、第二线圈2、载体3、金属线路4、NFC电路5、无线充电电路6、控制电路7、磁动切换机构8和铁氧体电磁屏蔽膜9。
如图1所示，第一线圈1和第二线圈2设置于载体3的正面，具体的，第二线圈2螺旋式设置于载体3上，第一线圈1螺旋式设置于第二线圈2外侧，且第一线圈1的尾端12与第二线圈2的首端21不相连，其中，第一线圈1按满足NFC功能设计制造，使得第一线圈1与NFC电路5连通形成回路后可以实现NFC通讯功能，载体3可以是PCB板。
如图2所示，第一线圈1和第二线圈2经导通孔与载体3背面的金属线路4相连，使得，第一线圈1通过金属线路4与NFC电路5和磁动切换机构8连接，第二线圈2通过金属线路4与无线充电电路6和磁动切换机构8连接，磁动切换机构8通过金属线路4分别与NFC电路5、无线充电电路6和控制电路7连接；并将载体3背面的第一线圈1和第二线圈2的整个区域使用铁氧体电磁屏蔽膜9覆盖，达到屏蔽的效果。
本例采用磁动切换机构8实现无线充电和NFC通讯的切换，具体的，无线充电时，磁动切换机构8根据控制电路7提供的电流将第一线圈1和第二线圈2复合形成一充电线圈，并将充电线圈与无线充电电路6连通形成无线充电回路，同时切断NFC电路5；相应的，NFC通讯时，磁动切换机构8根据控制电路7提供的电流将第一线圈1和第二线圈2断开，并断开无线充电电路6，将第一线圈1与NFC电路5连通形成NFC通讯回路。
进一步，金属线路4包括第一线路41、第二线路42、第三线路43、第四线路44、第五线路45、第六线路46和第七线路47；磁动切换机构8接入第一线圈1和第二线圈2的结构示意图如图3所示，第一线圈1的首端11通过第一线路41连接于磁动切换机构8，第二线圈2的首端21通过第二线路42连接于磁动切换机构8，第一线圈1的尾端12通过第三线路43连接于磁动切换机构8，第二线圈2的尾端22通过第四线路44连接于无线充电电路6，无线充电电路6通过第五线路45连接于磁动切换机构8，NFC电路5通过第六线路46连接于磁动切换机构8，控制电路7通过第七线路47连接于磁动切换机构。
如图4所示，磁动切换机构8包括壳体81和磁动切换本体82，磁动切换本体82安装于壳体81内；控制电路7向磁动切换本体82提供电流。
具体的，如图5所示，磁动切换本体82包括第一导电端子821、第二导电端子822和磁动切换体823；第一导电端子821分别连接于第一线路41、第六线路46和第五线路45，第二导电端子822分别连接于第三线路43、第二线路42和第六线路46；磁动切换体823位于第一导电端子821和第二导电端子822之间，用于根据电流控制第一导电端子821连通第一线路41和第五线路45，断开第一线路41和第六线路46的连接，及同时控制第二导电端子822连通第三线路43和第二线路42，断开第三线路43和第六线路46的连接；电流反向时，磁动切换体823还用于根据反向电流控制第一导电端子821断开第一线路41和第五线路45的连通，连通第一线路41和第六线路46，及同时控制第二导电端子822断开第三线路43和第二线路42的连通，连通第三线路43和第六线路46。
进一步，磁动切换体823包括：软磁芯8231、第一永磁铁8232、第二永磁铁8233、第一金属连接片8234、第二金属连接片8235和漆包线圈8236；其中，第一永磁铁8232、第一金属连接片8234、软磁芯8231、第二金属连接片8235和第二永磁铁8233依序设置，且第一金属连接片8234位于第一导电端子821的导电键之间，第二金属连接片8235位于第二导电端子822的导电键之间；软磁芯8231外包漆包线圈8236，软磁芯8231外表面涂有绝缘漆，控制电路7向漆包线圈8236通电时，漆包线圈8236产生的磁能驱动软磁芯8231在第一永磁铁8232和第二永磁铁8233之间移动，软磁芯8231带动第一金属连接片8234和第二金属连接片8235移动，断电时，软磁芯8231吸附于第一永磁铁8232或第二永磁铁8233上，第一金属连接片8234导通第一导电端子821，第二金属连接片8235导通第二导电端子822。
进一步，第一导电端子821包括第一导电键8211、第二导电键8212、第三导电键8213和第四导电键8214，第二导电端子822包括第五导电键8221、第六导电键8222、第七导电键8223和第八导电键8224；第一导电键8211和第二导电键8212分别位于第一金属连接片8234的外侧，第三导电键8213和第四导电键8214分别对称的位于第一金属连接片8234的内侧；第五导电键8221和第六导电键8222分别位于第二金属连接片8235的外侧，第七导电键8223和第八导电键8224分别对称的位于第二金属连接片8235的内侧；第一导电键8211与第五线路45连接，第二导电键8212和第四导电键8214分别与第一线路41连接，第三导电键8213与NFC电路5的第六线路46连接，第五导电键8221和第七导电键8222分别与第三线路43连接，第六导电键8222与NFC电路5的第六线路46连接，第八导电键8224与第二线路42连接，磁动切换本体82与第一线圈1和第二线圈2的具体连接示意图如图6所示，局部放大图如图7所示。
本例中，第一导电键8211、第二导电键8212、第三导电键8213、第四导电键8214、第五导电键8221、第六导电键8222、第七导电键8223和第八导电键8224均为金属焊盘，具体的，金属焊盘呈L型，且，金属焊盘的竖直部延伸至第一金属连接片8234和第二金属连接片8235的顶部。
进一步，漆包线圈8236的引线部分也焊接于第九导电键和第十导电键上，然后，再通过第九导电键和第十导电键与控制电路7连接，其中，第九导电键和第十导电键也是金属焊盘。
假设无线充电时的电流为正向电流，NFC通讯时的电流为反向电流，正向电流时，软磁芯8231向第一导电端子821方向移动，则本例的复用装置具体应用的过程是：无线充电时，控制电路7向漆包线圈8236提供正向电流，漆包线圈8236产生的磁能驱动软磁芯8231向第一永磁铁8232的方向移动，此时，软磁芯8231带动第一金属连接片8234和第二金属连接片8235移动，断电时，软磁芯8231吸附于第一永磁铁8232上，第一金属连接片8234分别和第一导电键8211和第二导电键8212接触，第二金属连接片8235分别和第七导电键8223和第八导电键8224接触，此时，第二金属连接片8235通过第七导电键8223和第八导电键8224将第一线圈1的尾端12和第二线圈2的首端21连通，将第一线圈1和第二线圈2复合成一充电线圈，第一金属连接片8234通过第一导电键8211和第二导电键8212将该充电线圈、无线充电电路6形成一充电回路，从而完成充电功能，在无线充电的过程中，将NFC电路5断开，从而，达到无线充电和NFC互不干扰的目的。当控制电路7提供反向电流时，可完成NFC通讯功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种NFC线圈和无线充电线圈的复用装置，其特征在于，包括：第一线圈、第二线圈、载体、铁氧体电磁屏蔽膜、金属线路、NFC电路、无线充电电路、控制电路和磁动切换机构；
所述第一线圈和第二线圈设置于所述载体的正面，所述铁氧体电磁屏蔽膜、金属线路、NFC电路、无线充电电路和磁动切换机构设置于所述载体的反面，铁氧体屏蔽膜面积大于第一线圈和第二线圈面积之合，且完全覆盖第一线圈和第二线圈；
所述第一线圈通过所述金属线路与所述NFC电路和磁动切换机构连接，所述第二线圈通过所述金属线路与所述无线充电电路和磁动切换机构连接，所述磁动切换机构通过所述金属线路分别与所述NFC电路、无线充电电路和控制电路连接；
无线充电时，所述磁动切换机构根据所述控制电路提供的电流将所述第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈，并将所述充电线圈与所述无线充电电路连通形成无线充电回路，同时切断NFC电路；NFC通讯时，所述磁动切换机构根据所述控制电路提供的电流将所述第一线圈和第二线圈断开，并断开所述无线充电电路，将所述第一线圈与所述NFC电路连通形成NFC通讯回路。
2.如权利要求1所述的复用装置，其特征在于，所述第二线圈螺旋式设置于所述载体上，所述第一线圈螺旋式设置于所述第二线圈外侧，且所述第一线圈的尾端与所述第二线圈的首端不相连。
3.如权利要求2所述的复用装置，其特征在于，所述金属线路包括第一线路、第二线路、第三线路、第四线路、第五线路、第六线路和第七线路；
所述第一线圈的首端通过所述第一线路连接于所述磁动切换机构，所述第二线圈的首端通过所述第二线路连接于所述磁动切换机构，所述第一线圈的尾端通过所述第三线路连接于所述磁动切换机构，所述第二线圈的尾端通过所述第四线路连接于所述无线充电电路，所述无线充电电路通过所述第五线路连接于所述磁动切换机构，所述NFC电路通过所述第六线路连接于所述磁动切换机构，所述控制电路通过所述第七线路连接于所述磁动切换机构。
4.如权利要求3所述的复用装置，其特征在于，所述磁动切换机构包括壳体和磁动切换本体；
所述磁动切换本体安装于所述壳体内，所述控制电路用于向所述磁动切换本体提供电流。
5.如权利要求4所述的复用装置，其特征在于，所述磁动切换本体包括第一导电端子、第二导电端子和磁动切换体；
所述第一导电端子分别连接于所述第一线路、第五线路和第六线路，所述第二导电端子分别连接于所述第三线路、第二线路和第六线路；
所述磁动切换体位于所述第一导电端子和第二导电端子之间，用于根据所述电流控制所述第一导电端子连通所述第一线路和第五线路，并断开第一线路和第六线路的连通；及同时控制所述第二导电端子连通所述第三线路和第二线路，并断开第三线路和第六线路的连通；
所述电流反向时，所述磁动切换体还用于根据反向电流控制所述第一导电端子断开所述第一线路和第五线路的连通，并连通第一线路和第六线路；及同时控制所述第二导电端子断开所述第三线路和第二线路的连通，并连通第三线路和第六线路。
6.如权利要求5所述的复用装置，其特征在于，所述磁动切换体包括：软磁芯、第一永磁铁、第二永磁铁、第一金属连接片、第二金属连接片和漆包线圈；
所述第一永磁铁、第一金属连接片、软磁芯、第二金属连接片和第二永磁铁依序设置，且所述第一金属连接片位于所述第一导电端子的导电键之间，所述第二金属连接片位于所述第二导电端子的导电键之间；
所述软磁芯外包所述漆包线圈，所述控制电路向所述漆包线圈通电时，所述漆包线圈产生的磁能驱动所述软磁芯在所述第一永磁铁和第二永磁铁之间移动，所述软磁芯带动所述第一金属连接片和第二金属连接片移动，断电时，所述软磁芯吸附于所述第一永磁铁或第二永磁铁上，所述第一金属连接片导通第一导电端子，所述第二金属连接片导通所述第二导电端子。
7.如权利要求6所述的复用装置，其特征在于，所述第一导电端子包括第一导电键、第二导电键、第三导电键和第四导电键，所述第二导电端子包括第五导电键、第六导电键、第七导电键和第八导电键；
所述第一导电键和第二导电键分别位于所述第一金属连接片的外侧，所述第三导电键和第四导电键分别对称的位于所述第一金属连接片的内侧；
所述第五导电键和第六导电键分别位于所述第二金属连接片的外侧，所述第七导电键和第八导电键分别对称的位于所述第二金属连接片的内侧；
所述第一导电键与所述第五线路连接，所述第二导电键和第四导电键分别与所述第一线路连接，所述第三导电键与所述NFC电路的第六线路连接，所述第五导电键和第七导电键分别与所述第三线路连接，所述第六导电键与所述NFC电路的第六线路连接，所述第八导电键与所述第二线路连接。
8.如权利要求7所述的复用装置，其特征在于，所述软磁芯外表面涂有绝缘漆。
9.如权利要求8所述的复用装置，其特征在于，所述第一导电键、第二导电键、第三导电键、第四导电键、第五导电键、第六导电键、第七导电键和第八导电键均为金属焊盘。
10.如权利要求9所述的复用装置，其特征在于，所述金属焊盘呈L型，且，所述金属焊盘的竖直部延伸至所述第一金属连接片和第二金属连接片的顶部。
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