CN107769351A - 电子设备的供电电路及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子设备的供电电路及电子设备。所述供电电路包括：运动储能模块，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为电能，并存储所述电能，为所述电子设备供电；备用电池模块；以及切换电路模块，用于切换为由所述运动储能模块或所述备用电池模块为所述电子设备供电。本发明通过利用能量收集技术与备用电池供电相结合的供电方式，将所述电子设备的运动能量转化为电能并进行存储，存储的电能用于为所述电子设备供电，解决了现有技术中存在的电子设备续航短暂的问题，可以有效的延长电子设备的运行时间，有效地节约了能源，绿色环保。

Description

电子设备的供电电路及电子设备
技术领域
本发明涉及电路领域，具体地，涉及一种电子设备的供电电路及电子设备。
背景技术
传统的手表采取内置锂离子电池的供电方式，是通过安装在手表内部的电池为手表运行提供电能，目前大部分手表仍是采用此方式供电。并且传统的手表功能单一，只能用来查看时间。
随着可穿戴式设备的功能越来越丰富，佩戴可穿戴式设备的用户也逐渐增多起来。例如，用户通过智能手表不仅可以查看当前时间，也可以通过智能手表接听或拨打电话。
然而，现有的智能手表虽然解决了传统手表功能单一问题，但对于手表的供电和手表续航问题并没有得到解决，例如目前智能手表设计目前大部分还采用锂离子电池供电，在正常使用的情况下一般一天就需进行一次电能补充，给用户增加了很多不必要的麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子设备的供电电路及电子设备，用以解决现有技术中存在的电子设备续航短暂的问题。
为了实现上述目的，根据本发明实施例的第一方面，提供一种电子设备的供电电路，包括：
运动储能模块，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为电能，并存储所述电能，为所述电子设备供电；
备用电池模块；以及
切换电路模块，用于切换为由所述运动储能模块或所述备用电池模块为所述电子设备供电。
可选地，在所述运动储能模块存储的所述电能少于第一预设值时，所述切换电路模块用于切换为由所述备用电池模块为所述电子设备供电；
在所述运动储能模块存储的所述电能大于或者等于所述第一预设值时，所述切换电路模块用于切换为由所述运动储能模块为所述电子设备供电。
可选地，所述运动储能模块包括：
运动发电模组，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为交流电输出；
整流滤波电路，用于将所述运动发电模组输出的交流电转换为直流电输出；
一级充电开关模块，连接于所述整流滤波电路；以及
一级电容存储电路，用于在所述一级充电开关模块为导通状态下，存储所述整流滤波电路输出的直流电。
可选地，所述运动储能模块还包括：
二级充电开关模块，用于在所述一级电容存储电路充满电的情况下，切换为导通状态；以及
二级充电电池，用于在所述二级充电开关模块为导通状态下，存储所述整流滤波电路输出的直流电
可选地，所述运动储能模块还包括第一二极管；所述第一二极管的阳极连接于所述二级充电电池，所述第一二极管的阴极连接于所述一级电容存储电路；
所述二级充电电池还用于将存储的电能通过所述第一二极管输送给所述一级电容存储电路。
可选地，所述运动储能模块还包括：
第一电压检测模块，用于检测所述一级电容存储电路输出的电压，并在所检测到的电压值大于第二预设值时，向所述二级充电开关模块发送导通信号，以使所述二级充电开关模块切换为导通状态。
可选地，所述二级充电开关模块包括：
第二二极管，所述第二二极管的阳极连接于所述一级充电开关模块；
三极管，所述三极管的基极连接于所述第一电压检测模块；以及
MOS管，所述MOS管的栅极连接于所述三极管的集电极，所述MOS管的源极连接于所述第二二极管的阴极，所述MOS管的漏极连接于所述二级充电电池。
可选地，所述切换电路模块包括：
第二电压检测模块，用于检测所述运动储能模块输出的实际电压，并在所检测到的实际电压值小于目标电压值时，发送启用所述备用电池模块的信号，以切换为由所述备用电池模块为所述电子设备供电；在所检测到的所述实际电压值大于或等于所述目标电压值时，发送启用所述运动储能模块的信号，以切换为由所述运动储能模块为所述电子设备供电。
可选地，所述切换电路模块还包括：
第一反相器，所述第一反相器的输入端连接于所述第二电压检测模块；
第二反相器，所述第二反相器的输入端连接于所述第一反相器的输出端；
第一开关管，所述第一开关管的栅极连接于所述第一反相器的输出端，所述第一开关管的漏极连接于所述运动储能模块；以及
第二开关管，所述第二开关管的栅极连接于所述第二反相器的输出端，所述第二开关管的漏极连接于所述备用电池模块。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括上述的供电电路。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过利用能量收集技术与备用电池供电相结合的供电方式，在现有的电子设备供电的基础上，新加入了运动储能模块，所述运动储能模块将所述电子设备的运动能量转化为电能并进行存储，存储的电能用于为所述电子设备供电，该供电电路解决了现有技术中存在的电子设备续航短暂的问题，可以有效的延长电子设备的运行时间，有效地节约了能源，绿色环保。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的供电电路的框图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的供电电路的运动储能模块的框图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的供电电路中运动储能模块和切换电路的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本方面相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本方面的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参见图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的供电电路的框图。如图1所示，一种电子设备的供电电路100包括：运动储能模块110、备用电池模块120、以及切换电路模块130。
所述运动储能模块110，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为电能，并存储所述电能，为所述电子设备供电；
所述备用电池模块120，用于作为所述电子设备的备用电源；以及
所述切换电路模块130，用于切换所述运动储能模块110或所述备用电池模块120为所述电子设备供电。
本发明中的所述电子设备可以是穿戴式设备，该穿戴式设备可能是智能手环、智能手表、智能手套、智能戒指以及智能服饰等。用户穿戴着所述穿戴式设备运动时，所述运动储能模块110会将所述穿戴式设备因运动而产生的动能转化为电能，并存储起来，存储的电能可以用来给所述穿戴式设备供电。本发明中的所述电子设备也可以是除穿戴式设备以外的其它类型的电子设备，比如，所述电子设备在工作时能够产生振动时，所述运动储能模块110可以将该电子设备振动产生的动能转化为电能，并存储起来，存储的电能可以用来给所述电子设备供电。
本发明中的所述备用电池模块120可以是锂电池，也可以石墨烯等其它类型电池。所述备用电池模块120作为备用电源，可以在所述运动储能模块110存储的电能不够时，为所述电子设备供电。
本发明中的所述切换电路模块130主要通过PMOS(positive channel MetalOxide Semiconductor)管进行供电电源之间的切换，进而保障所述电子设备的正常运行。
本发明通过利用能量收集技术与备用电池供电相结合的供电方式，在现有的电子设备供电的基础上，新加入了运动储能模块，所述运动储能模块将所述电子设备的运动能量转化为电能并进行存储，存储的电能用于为所述电子设备供电，该供电电路解决了现有技术中存在的电子设备续航短暂的问题，可以有效的延长电子设备的运行时间，有效地节约了能源，绿色环保。
可选地，在所述运动储能模块110存储的所述电能少于第一预设值时，所述切换电路模块130用于切换为由所述备用电池模块120为所述电子设备供电。所述第一预设值可以是所述电子设备出厂设置的，也可以是用户手动设置的。当所述运动储能模块110存储的所述电能少于第一预设值时，表明所述运动储能模块110存储的所述电能再继续消耗下去时，存储的所述电能将不能够保障所述电子设备的正常运行。因此，所述切换电路模块130切换为由所述备用电池模块120为所述电子设备供电，进而保障了所述电子设备的正常运行。
在所述运动储能模块110存储的所述电能大于或者等于所述第一预设值时，所述切换电路模块130用于切换为由所述运动储能模块110为所述电子设备供电。当所述运动储能模块110存储的所述电能大于或者等于所述第一预设值时，表明所述运动储能模块110存储的所述电能给所述电子设备供电时，能够保障所述电子设备的正常运行。因此，所述切换电路模块130切换为由所述运动储能模块110为所述电子设备供电，进而，有效延长了电子设备的运行时间，有效地节约了能源，绿色环保。
请参照图2，图2是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的供电电路的运动储能模块的框图。如图2所示，所述运动储能模块110包括：运动发电模组111，整流滤波电路112，一级充电开关模块113，以及一级电容存储电路114。
所述运动发电模组111，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为交流电输出。
所述整流滤波电路112，用于将所述运动发电模组111输出的交流电转换为直流电输出。
所述一级充电开关模块113，连接于所述整流滤波电路112。所述一级充电开关模块113为滞回开关模块，具有滞回区间，作用是间歇性给所述一级电容存储电路114充电。
所述一级电容存储电路114，用于在所述一级充电开关模块113为导通状态下，存储所述整流滤波电路112输出的直流电。所述一级充电开关模块113实际与所述整流滤波电路112中的滤波电容连接，如当整流后的电压大于第一设定值(比如4V)时，则所述一级充电开关模块113处于导通状态，给所述一级电容存储电路114充电；如当整流后的电压小于第二设定值(比如2V)时，则所述一级充电开关模块113处于关断状态，不给所述一级电容存储电路114充电。
其中，所述运动发电模组111用于将动能转化为交流电输出，可以通过但不限于以下方式实现：以电子设备为穿戴式智能手表为例，所述运动发电模组111中设有重锤；当用户戴着智能手表跑步时，所述重锤会随着所述智能手表运动而摆动；所述重锤进而带动连接着的齿轮转动，所述齿轮进而带动连接着的导体切割磁感线，进而产生电流。
如图2所示，所述运动发电模组111将转化后的交流电输出至所述整流滤波电路112，所述整流滤波电路112将所述运动发电模组111输出的交流电转换为直流电输出。当所述一级充电开关模块113为导通状态时，所述整流滤波电路112输出的直流电存储至所述一级电容存储电路114中。当所述一级电容存储电路114存储的电能大于或者等于所述第一预设值时，所述切换电路模块130切换为由所述一级电容存储电路114为所述电子设备供电。因此，通过所述运动发电模组111将电子设备的动能转化为电能，并将所述电能存储在所述一级电容存储电路114中，能够有效延长电子设备的运行时间，节约了能源，绿色环保。
请继续参照图2，所述运动储能模块110除包括运动发电模组111、整流滤波电路112、一级充电开关模块113以及一级电容存储电路114外，还包括二级充电开关模块115和二级充电电池116。
所述二级充电开关模块115，用于在所述一级电容存储电路114充满电的情况下，切换为导通状态。
所述二级充电电池116，用于在所述二级充电开关模块115为导通状态下，存储所述整流滤波电路112输出的直流电。
所述一级电容存储电路114存储的电能大于溢出值时，所述一级电容存储电路114不能再继续存储所述电能。此时，如果所述电子设备还在运动状态，所述二级充电开关模块115处于导通状态，所述运动发电模组111转化的电能则会存储在所述二级充电电池116中，确保了在运动情况下能量的有效收集存储，使得所述运动发电模组111转化的电能在运动情况下不会被浪费。
请继续参照图2，所述运动储能模块110还包括第一二极管117；所述第一二极管117的阳极连接于所述二级充电电池116，所述第一二极管117的阴极连接于所述一级电容存储电路114。
可选地，所述二级充电电池116还可以将存储的电能通过所述第一二极管117输送给所述一级电容存储电路114，进而确保所述一级电容存储电路114中存储的电能大于或等于所述预设值。
请继续参照图2，所述运动储能模块110还包括：第一电压检测模块118，用于检测所述一级电容存储电路114输出的电压，并在所检测到的电压值大于第二预设值时，向所述二级充电开关模块115发送导通信号，以使所述二级充电开关模块115切换为导通状态。在使所述二级充电开关模块115切换为导通状态后，所述运动发电模组111转化的电能则会存储在所述二级充电电池116中，确保了在运动情况下能量的有效收集存储。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的供电电路中运动储能模块和切换电路的示意图，在图3所示的实施例中，第一电压检测模块114为U1，所述第一二极管117为A，所述二级充电电池116为BT1，所述一级电容存储电路114为超级电容C1。如图3所示，所述二级充电开关模块115包括：
第二二极管B，所述第二二极管B的阳极连接于所述一级充电开关模块113；所述一级充电开关模块113主要通过开关收集整流滤波电路112中的整流电容所存储的能量，在所述一级充电开关模块113处于导通状态时，所述整流滤波电路112中的整流电容所存储的能量能通过所述第二二极管B存入二级充电电池中。
三极管Q2，所述三极管Q2的基极连接于所述第一电压检测模块U1；以及
MOS管Q1，所述MOS管Q1的栅极连接于所述三极管Q2的集电极，所述MOS管Q1的源极连接于所述第二二极管B的阴极，所述MOS管Q1的漏极连接于所述二级充电电池BT1。
图3中的运动收集电能相当于图2中的运动发电模组111、整流滤波电路112和一级充电开关模块113的集合。其中，所述一级充电开关模块113的作用是间歇性给超级电容C1充电。当整流后的电压大于第一设定值(比如4V)时，则所述一级充电开关模块113处于导通状态，给超级电容C1充电；如当整流后的电压小于第二设定值(比如2V)时，则所述一级充电开关模块113处于关断状态，不给超级电容C1充电。
所述二级充电电池BT1作为收集能量的长期存储电池，当所述第一电压检测模块U1检测到超级电容C1超过一定值(比如3V)时，所述第一电压检测模块U1输出端为高电平，从而使三极管Q2闭合，三极管Q2集电极为低电平，从而使MOS管Q1闭合，电流通过第二二极管B和MOS管Q1为所述二级充电电池BT1充电，同时所述二级充电电池BT1中的电能通过所述第一二极管A再回流给超级电容C1，这种方式既保证了电子设备负载电路的快速启动，也保证了收集能量的有效存储。
可选地，所述切换电路模块包括：第二电压检测模块。
所述第二电压检测模块，用于检测所述运动储能模块输出端的超级电容C1的实际电压，并在所检测到的实际电压值小于目标电压值时，发送启用所述备用电池模块的信号，以切换为由所述备用电池模块为所述电子设备供电；在所检测到的所述实际电压值大于或等于所述目标电压值时，发送启用所述运动储能模块的信号，以切换为由所述运动储能模块为所述电子设备供电。
请继续参照图3，在图3所示的实施例中，所述第二电压检测模块为U2，所述备用电池模块为BT2。如图3所示，所述切换电路模块还包括：
第一反相器A1，所述第一反相器A1的输入端连接于所述第二电压检测模块U2的输出端；
第二反相器A2，所述第二反相器A2的输入端连接于所述第一反相器A1的输出端；
第一开关管Q3，所述第一开关管Q3的栅极连接于所述第一反相器A1的输出端，所述第一开关管Q3的漏极连接于所述运动储能模块输出端的超级电容C1；以及
第二开关管Q4，所述第二开关管Q4的栅极连接于所述第二反相器A2的输出端，所述第二开关管Q4的漏极连接于所述备用电池模块BT2。
在电子设备的负载系统处于运行状态，且当超级电容C1中的电压高于一设定值(比如2.5V)时，所述第二电压检测模块U2输出端为高电平。此时，所述第一反相器A1输出为低电平，所述第二反相器A2输出为高电平，从而使所述第一开关管Q3闭合，所述第二开关管Q4断开，通过超级电容C1为电子设备的负载系统供电。当超级电容C1两端的电压低于设定值(比如2.5V)时，所述第二电压检测模块U2输出端为低电平，此时，所述第一反相器A1输出为高电平，所述第二反相器A2输出为低电平，从而使所述第一开关管Q3断开，所述第二开关管Q4闭合，此时，通过所述备用电池模块BT2为电子设备供电，从而实现了不同状态下的电源切换。
本发明还提供了一种电子设备，包括上述的供电电路100。关于该实施例中的电子设备，其中的供电电路100以及所述供电电路100所包括的各个模块所执行操作的具体方式已经在上文的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电子设备的供电电路，其特征在于，包括：
运动储能模块，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为电能，并存储所述电能，为所述电子设备供电；
备用电池模块；以及
切换电路模块，用于切换为由所述运动储能模块或所述备用电池模块为所述电子设备供电。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，
在所述运动储能模块存储的所述电能少于第一预设值时，所述切换电路模块用于切换为由所述备用电池模块为所述电子设备供电；
在所述运动储能模块存储的所述电能大于或者等于所述第一预设值时，所述切换电路模块用于切换为由所述运动储能模块为所述电子设备供电。
3.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述运动储能模块包括：
运动发电模组，用于将所述电子设备因运动而产生的动能转化为交流电输出；
整流滤波电路，用于将所述运动发电模组输出的交流电转换为直流电输出；
一级充电开关模块，连接于所述整流滤波电路；以及
一级电容存储电路，用于在所述一级充电开关模块为导通状态下，存储所述整流滤波电路输出的直流电。
4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述运动储能模块还包括：
二级充电开关模块，用于在所述一级电容存储电路充满电的情况下，切换为导通状态；以及
二级充电电池，用于在所述二级充电开关模块为导通状态下，存储所述整流滤波电路输出的直流电。
5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述运动储能模块还包括第一二极管；所述第一二极管的阳极连接于所述二级充电电池，所述第一二极管的阴极连接于所述一级电容存储电路；
所述二级充电电池还用于将存储的电能通过所述第一二极管输送给所述一级电容存储电路。
6.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述运动储能模块还包括：
第一电压检测模块，用于检测所述一级电容存储电路输出的电压，并在所检测到的电压值大于第二预设值时，向所述二级充电开关模块发送导通信号，以使所述二级充电开关模块切换为导通状态。
7.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述二级充电开关模块包括：
第二二极管，所述第二二极管的阳极连接于所述一级充电开关模块；
三极管，所述三极管的基极连接于所述第一电压检测模块；以及
MOS管，所述MOS管的栅极连接于所述三极管的集电极，所述MOS管的源极连接于所述第二二极管的阴极，所述MOS管的漏极连接于所述二级充电电池。
8.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述切换电路模块包括：
第二电压检测模块，用于检测所述运动储能模块输出的实际电压，并在所检测到的实际电压值小于目标电压值时，发送启用所述备用电池模块的信号，以切换为由所述备用电池模块为所述电子设备供电；在所检测到的所述实际电压值大于或等于所述目标电压值时，发送启用所述运动储能模块的信号，以切换为由所述运动储能模块为所述电子设备供电。
9.根据权利要求8所述的供电电路，其特征在于，所述切换电路模块还包括：
第一反相器，所述第一反相器的输入端连接于所述第二电压检测模块；
第二反相器，所述第二反相器的输入端连接于所述第一反相器的输出端；
第一开关管，所述第一开关管的栅极连接于所述第一反相器的输出端，所述第一开关管的漏极连接于所述运动储能模块；以及
第二开关管，所述第二开关管的栅极连接于所述第二反相器的输出端，所述第二开关管的漏极连接于所述备用电池模块。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的供电电路。
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