CN106786888A - 一种nfc线圈和无线充电线圈复用的物理切换装置 - Google Patents
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Abstract
一种NFC线圈和无线充电线圈复用的物理切换装置,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、第一物理切换机构、第二物理切换机构和第三物理切换机构;无线充电时,在外部充电器的静磁场作用下,第一物理切换机构将第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈,第三物理切换机构将充电线圈与无线充电电路连通形成无线充电回路,同时第二物理切换机构切断NFC电路;NFC通讯时,第一物理切换机构将复合的第一线圈和第二线圈断开,第三物理切换机构断开无线充电电路,第二物理切换机构将第一线圈与NFC电路连通形成NFC通讯回路。物理实现无线充电和NFC通讯的切换,使得关断彻底,无效率损失,同时,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复用的物理切换装置。
背景技术
NFC的全称为Near FieId Communication,即近场通信,源于射频识别(RFID,Radio Frequency Identify 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,无线充电功率高达10W以上,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中存在的问题,本申请提供一种NFC线圈和无线充电线圈复用的物理切换装置,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、第一物理切换机构、第二物理切换机构和第三物理切换机构;
第一线圈和第二线圈设置于载体的正面,金属线路、NFC电路、无线充电电路、第一物理切换机构、第二物理切换机构和第三物理切换机构设置于载体的反面;
第一物理切换机构用于根据外部静磁场的引入而复合第一线圈和第二线圈,并根据外部静磁场的消失而断开复合的第一线圈和第二线圈;
第二物理切换机构用于根据外部静磁场的引入而断开NFC电路,并根据外部静磁场的消失而连通NFC电路;
第三物理切换机构用于根据外部静磁场的引入而连通无线充电电路,并根据外部静磁场的消失而断开无线充电电路;
无线充电时,在外部充电器的静磁场作用下,所述第一物理切换机构将第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈,第三物理切换机构将充电线圈与无线充电电路连通形成无线充电回路,同时第二物理切换机构切断NFC电路;NFC通讯时,静磁场消失,第一物理切换机构将复合的第一线圈和第二线圈断开,第三物理切换机构断开无线充电电路,第二物理切换机构将第一线圈与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、第七线路和第八线路;
第一线圈的首端通过第七线路连接于第三物理切换机构,并通过第八线路连接于第二物理切换机构;第三物理切换机构通过第六线路与无线充电电路连接,无线充电电路通过第三线路连接于第二线圈的尾端,第二物理切换机构通过第五线路与NFC电路连接,NFC电路通过第四线路与第一物理切换机构连接,第一物理切换机构一端通过第一线路连接于第一线圈的尾端,另一端通过第二线路连接于第二线圈的首端。
一种实施例中,第一物理切换机构包括具有弹性的第一连接器和具有刚性的第二连接器;
第一连接器焊接于第一线路上,第二连接器焊接于第四线路上;
在外部静磁场的作用下,第一连接器的自由端移动至第二线路,导通第一线路与第二线路,复合第一线圈和第二线圈;外部静磁场消失时,第一连接器的自由端复位并与第二连接器的自由端接触,断开第一线圈和第二线圈的复合。
一种实施例中,第二物理切换机构包括具有弹性的第三连接器和具有刚性的第四连接器;
第三连接器焊接于第五线路上,第四连接器焊接于第八线路上;
在外部静磁场的作用下,第三连接器的自由端移动至载体上,断开第五线路和第八线路的导通;外部静磁场消失时,第三连接器的自由端复位并与第四连接器的自由端接触,导通第五线路和第八线路。
一种实施例中,第三物理切换机构包括具有弹性的第五连接器,第五连接器焊接于第七线路上;
在外部静磁场的作用下,第五连接器的自由端移动至第六线路上,导通第七线路和第六线路;外部静磁场消失时,第五连接器的自由端复位并断开第七线路和第六线路的导通。
一种实施例中,第一连接器、第三连接器和第五连接器均为软磁弹性材料。
一种实施例中,第二连接器和第四连接器均为非铁磁性金属。
一种实施例中,第一连接器、第二连接器、第三连接器、第四连接器和第五连接器的表面均镀有铜、镍或金。
依据上述实施例的物理切换装置,由于通过外部充电器进行无线充电时,根据外部充电器产生的静磁场,第一物理切换机构将第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈,第三物理切换机构将充电线圈与无线充电电路连通形成无线充电回路,同时第二物理切换机构切断NFC电路,NFC通讯时,该静磁场消失,第一物理切换机构将复合的第一线圈和第二线圈断开,第三物理切换机构断开无线充电电路,第二物理切换机构将第一线圈与NFC电路连通形成NFC通讯回路,使得物理切换装置的承受功率只与线圈本身设计有关,不存在额定功率小的问题,能实现彻底的物理切断,无效率损失,而且,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。
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为物理切换机构接入金属线路的电路示意图;
图4为物理切换机构接入金属线路的结构示意图;
图5为图4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复用的物理切换装置,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、第一物理切换机构7、第二物理切换机构8和第三物理切换机构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,金属线路4、NFC电路5、无线充电电路6、第一物理切换机构7、第二物理切换机构8和第三物理切换机构9设置于载体3的反面,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,进一步,第一物理切换机构7通过金属线路4与第一线圈1和第二线圈2连接,用于根据引入的外部静磁场复合第一线圈1和第二线圈2,并根据外部静磁场的消失而断开复合的第一线圈1和第二线圈2;第二物理切换机构8通过金属线路4与NFC电路5连接,用于根据外部静磁场的引入而断开NFC电路5,并根据外部静磁场的消失而连通NFC电路5;第三物理切换机构9通过金属线路4与无线充电电路6连接,用于根据外部静磁场的引入而连通无线充电电路6,并根据外部静磁场的消失而断开无线充电电路6。
进一步,本例将载体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覆盖,达到屏蔽的效果。
本例采用第一物理切换机构7、第二物理切换机构8和第三物理切换机构9实现无线充电和NFC通讯的切换,具体的,无线充电时,在外部充电器的静磁场作用下,第一物理切换机构7将第一线圈1和第二线圈2复合形成一充电线圈,第三物理切换机构9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,第二物理切换机构8切断NFC电路5;NFC通讯时,静磁场消失,第一物理切换机构7将复合的第一线圈1和第二线圈2断开,第三物理切换机构9断开无线充电电路6,第二物理切换机构8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、第七线路47和第八线路48;第一物理切换机构7、第二物理切换机构8和第三物理切换机构9接入金属线路4中的电路示意图如图3所示,结构示意图如图4所示,具体的,第一线圈1的首端11通过第七线路47连接于第三物理切换机构9,并通过第八线路48连接于第二物理切换机构8;第三物理切换机构9通过第六线路46与无线充电电路6连接,无线充电电路6通过第三线路43连接于第二线圈2的尾端22,第二物理切换机构8通过第五线路45与NFC电路5连接,NFC电路5通过第四线路44与第一物理切换机构7连接,第一物理切换机构7一端通过第一线路41连接于第一线圈1的尾端12,另一端通过第二线路42连接于第二线圈2的首端21。
图4的局部放大图如图5所示,根据图5可以清楚的看出本例的物理切换装置的具体结构,具体的,第一物理切换机构7包括具有弹性的第一连接器71和具有刚性的第二连接器72;第一连接器71焊接于第一线路41上,第二连接器72焊接于第四线路44上;本例中,第一连接器71采用软磁弹性材料制成,第二连接器72为非铁磁性金属,在外部静磁场的作用下第一连接器71的自由端可以移动,而第二连接器72的自由端不能移动。在外部静磁场的作用下,第一连接器71的自由端移动至第二线路42,导通第一线路41与第二线路42,复合第一线圈1和第二线圈1;外部静磁场消失时,第一连接器71在自身弹力的作用下,其自由端自动弹回复位并与第二连接器72的自由端接触,此时,断开第一线圈1和第二线圈2的复合。
进一步,第二物理切换机构8包括具有弹性的第三连接器81和具有刚性的第四连接器82;第三连接器81焊接于第五线路45上,第四连接器82焊接于第八线路48上;同样的,第三连接器81也采用软磁弹性材料制成,第四连接器82为非铁磁性金属,在外部静磁场的作用下第一连接器81的自由端可以移动,而第二连接器82的自由端不能移动。在外部静磁场的作用下,第三连接器81的自由端移动至载体3上,断开第五线路45和第八线路48的导通;外部静磁场消失时,第三连接器81的自由端复位并与第四连接器82的自由端接触,导通第五线路45和第八线路48。
进一步,第三物理切换机构9包括具有弹性的第五连接器91,第五连接器91焊接于第七线路47上;同样的,第五连接器91也采用软磁弹性材料制成,在外部静磁场的作用下,第五连接器91的自由端移动至第六线路46上,导通第七线路47和第六线路46;外部静磁场消失时,第五连接器91的自由端复位并断开第七线路47和第六线路46的导通。
进一步,第一连接器71、第二连接器72、第三连接器81、第四连接器82和第五连接器91的表面均镀有铜、镍或金等金属,以抵抗环境影响,提供低的接触电阻和利于焊接等效果。
本例的物理切换装置具体工作的原理是:当需要无线充电时,物理切换装置接近外部充电器,在外部充电器产生的静磁场的作用下,第一连接器71和第三连接器81受到外部充电器静磁场的吸引而移动,第一连接器71脱离第二连接器72,直至第一连接器71的自由端接触至第二线路42,同时,第三连接器81脱离第四连接器82,第三连接器81的自由端接触至载体3,此时,第一线圈1和第二线圈2复合成一充电线圈,第五连接器91也在静磁场的作用下移动至第六线路46上,该充电线圈与无线充电电路6形成充电回路,即可进行充电。
由于NFC通讯时并不需要充电,所以,NFC通讯时,外部充电器未接近物理切换装置,相应的,物理切换装置附近没有相应的静磁场,或相应的静磁场消失,此时,第一连接器71的自由端在自身弹性的作用下复位并接触至第二连接器72的自由端,该复合的第一线圈1和第二线圈2被断开,同样的,第三连接器81的自由端也在自身弹性的作用下复位并接触至第四连接器82,导通第五线路45和第八线路48,及第五连接器91在自身弹性的作用下复位,断开第七线路47和第六线路46的导通,这时,第一线圈1经第一线路41、第一连接器71、第二连接器72、第四线路44、NFC电路5、第五线路45、第四连接器82、第三连接器81、及第八线路48线形成回路,实现NFC通讯功能。
本例的物理切换装置应用于同时具有无线充电和NFC功能的移动终端时,能实现移动终端中无线充电和NFC的彻底切换,提高了移动终端的无线充电和NFC通讯的性能。
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 (9)
1.一种NFC线圈和无线充电线圈复用的物理切换装置,其特征在于,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、第一物理切换机构、第二物理切换机构和第三物理切换机构;
所述第一线圈和第二线圈设置于所述载体的正面,所述金属线路、NFC电路、无线充电电路、第一物理切换机构、第二物理切换机构和第三物理切换机构设置于所述载体的反面;
所述第一物理切换机构通过所述金属线路与所述第一线圈和第二线圈连接,用于根据引入的外部静磁场复合所述第一线圈和第二线圈,并根据所述外部静磁场的消失而断开复合的第一线圈和第二线圈;
所述第二物理切换机构通过所述金属线路与所述NFC电路连接,用于根据外部静磁场的引入而断开所述NFC电路,并根据所述外部静磁场的消失而连通所述NFC电路;
所述第三物理切换机构通过所述金属线路与所述无线充电电路连接,用于根据外部静磁场的引入而连通所述无线充电电路,并根据所述外部静磁场的消失而断开所述无线充电电路;
无线充电时,在外部充电器的静磁场作用下,所述第一物理切换机构将所述第一线圈和第二线圈复合形成一充电线圈,所述第三物理切换机构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,同时所述第二物理切换机构切断所述NFC电路;NFC通讯时,所述静磁场消失,所述第一物理切换机构将复合的所述第一线圈和第二线圈断开,所述第三物理切换机构断开所述无线充电电路,所述第二物理切换机构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所述的物理切换装置,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所述的物理切换装置,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、第七线路和第八线路;
所述第一线圈的首端通过所述第七线路连接于所述第三物理切换机构,并通过所述第八线路连接于所述第二物理切换机构;所述第三物理切换机构通过所述第六线路与所述无线充电电路连接,所述无线充电电路通过所述第三线路连接于所述第二线圈的尾端,所述第二物理切换机构通过所述第五线路与所述NFC电路连接,所述NFC电路通过所述第四线路与所述第一物理切换机构连接,所述第一物理切换机构一端通过所述第一线路连接于所述第一线圈的尾端,另一端通过所述第二线路连接于所述第二线圈的首端。
4.如权利要求3所述的物理切换装置,其特征在于,所述第一物理切换机构包括具有弹性的第一连接器和具有刚性的第二连接器;
所述第一连接器焊接于所述第一线路上,所述第二连接器焊接于所述第四线路上;
在外部静磁场的作用下,所述第一连接器的自由端移动至所述第二线路,导通所述第一线路与所述第二线路,复合所述第一线圈和第二线圈;外部静磁场消失时,所述第一连接器的自由端复位并与所述第二连接器的自由端接触,断开所述第一线圈和第二线圈的复合。
5.如权利要求4所述的物理切换装置,其特征在于,所述第二物理切换机构包括具有弹性的第三连接器和具有刚性的第四连接器;
所述第三连接器焊接于所述第五线路上,所述第四连接器焊接于所述第八线路上;
在外部静磁场的作用下,所述第三连接器的自由端移动至所述载体上,断开所述第五线路和第八线路的导通;外部静磁场消失时,所述第三连接器的自由端复位并与所述第四连接器的自由端接触,导通所述第五线路和第八线路。
6.如权利要求5中所述的物理切换装置,其特征在于,所述第三物理切换机构包括具有弹性的第五连接器,所述第五连接器焊接于所述第七线路上;
在外部静磁场的作用下,所述第五连接器的自由端移动至所述第六线路上,导通所述第七线路和第六线路;外部静磁场消失时,所述第五连接器的自由端复位并断开所述第七线路和第六线路的导通。
7.如权利要求6所述的物理切换装置,其特征在于,所述第一连接器、第三连接器和第五连接器均为软磁弹性材料。
8.如权利要求6所述的物理切换装置,其特征在于,所述第二连接器和第四连接器均为非铁磁性金属。
9.如权利要求6所述的物理切换装置,其特征在于,所述第一连接器、第二连接器、第三连接器、第四连接器和第五连接器的表面均镀有铜、镍或金。
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GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20190326 Termination date: 20201222 |
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