CN108737920A - 一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路 - Google Patents

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Abstract

一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，涉及供电电路技术领域，供电电路包括储能电路，其从耳机的麦克风取电进行储存；包括切换电路，其在耳机的按键按下的瞬间从储能电路取电供给耳机的耗能模块，并在耳机按键释放时从耳机的麦克风直接取电供给耳机的耗能模块，所述储能电路为电容，本发明不需要使用电池以及无需额外提供电源为储能电路供电，可缩小耳机的体积。

Description

一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路
技术领域
本发明涉及供电电路技术领域，特别是涉及一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路。
背景技术
现有技术的电子产品与手机3.5mm接口的通信，基本上都是无源的，或者配件自身带有电池供电，自带电池容易引起产品体积大，影响产品的美观性；此外，随着手机配件功能的增强，3.5mm接口的耳机等产品，与传感器密切配合，提供心率、血压监测等功能，已经不再新鲜。
目前市面上的耳机的内部配件一般是通过左右声道获取电源，但该方式需要手机配合特定的app来下发特定波形，配件接收端需要进行信号的交流转直流供电，还涉及滤波及解调信号，增加了设计的复杂度。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，该基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路可节省电池的使用，使得耳机的体积较小。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，包括储能电路，其从耳机的麦克风取电进行储存；包括切换电路，其在耳机的按键按下的瞬间从储能电路取电供给耳机的耗能模块，并在耳机按键释放时从耳机的麦克风直接取电供给耳机的耗能模块，所述储能电路为电容。
其中，所述供电电路包括直流转换电路、储能电路、比较器和总逻辑开关，直流转换电路将取自耳机麦克风的电压Vmic转换为稳定电压V2后输入至储能电路和耗电模块的控制开关，储能电路输出的电压V3送至比较器和麦克风的电压Vmic进行比较，比较器的比较结果用于控制总逻辑开关的闭合或者断开，总逻辑开关闭合则储能电路输出的电压V3依次经总逻辑开关和直流转换模块供给耗电模块的子逻辑开关，使得耗电模块的控制开关闭合，将储能电路输出的电压V3供给耗电模块，反之，总逻辑开关断开则储能电路停止给耗电模块供电，直接由耳机麦克风的电压Vmic经直流转换模块转换为V2后给耗电模块供电。
其中，所述供电电路还包括单向导通模块，其接于耳机麦克风的电压Vmic与直流转换模块之间。
其中，所述供电电路还包括门限比较器，门限比较器接于储能电路的输出端和子逻辑开关之间。
其中，每个耗电模块均独立使用一个门限比较器和一个子逻辑开关。
本发明的有益效果：
首先，本发明的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，利用储能电路从耳机的麦克风取电进行储存，在耳机的按键按下的瞬间利用储能电路为耳机的耗能模块供电，耳机按键释放则耳机的耗电模块从耳机的麦克风直接取电，因为储能电路为电容，因此不需要使用电池以及无需额外提供电源为储能电路供电，可缩小耳机的体积。
其次，本发明通过比较器比较储能电路输出的电压V3和麦克风的电压Vmic的电压，来判断耳机的按键是否按下，进而控制总逻辑开关的闭合或者断开，从而决定是由储能电路为耗电模块供电还是由耳机的麦克风为耗电模块供电，本发明的供电电路带有一定的充电储能功能，防止因为某一个按键按下时，因为麦克风信号与地短接，电压归零，从而引起设备断电，储能电路提供短暂的供电续航能力。
还有，本发明设置门限比较器，具有电压比较功能，因为耳机的配件可能包括多个处理器及传感器，每个配件都会消耗电流，本发明采用合适的门限比较器，门限比较器配置的电压参考信号为不同的电压，本发明的供电电路会监测储能电路的输出电压V3，随着能量消耗，输出电压V3会变低，这样会导致门限比较器的输出电压发生改变，从而控制子逻辑开关的工作状态，有选择性的关闭部分供电电路，切断不必要的电流消耗，从而减少因为按键按下导致的能量消耗。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是耳机内部的局部电路图。
图2是本发明的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路为耗电模块供电的示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本实施例的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，如图1所示，K1/K2/K3是耳机的三个功能按键，这个是通信协议标准规定的方式，三个功能按键可以是音量+、音量-和接听键，其原理是通过改变Vmic上的电压，来通知手机等设备当前有按键变化，进而识别对应的按键。图1的电路会出现按键按下，导致Vmic电压为0的情况发生，因此，利用该特性来设计本发明的供电电路。
本发明的供电电路，如图2所示，是为第一耗电模块和第二耗电模块供电，使用第一子逻辑开关来控制第一耗电模块，使用第二耗电模块来控制第二耗电模块，Vmic的电压范围在0-2.7V之间，当耳机的按键K2被按下时，麦克风的电压Vmic与地GND相接，其值等于0，Vmic经过单向导通模块后的电压V1的值也等于0，电压V1经过直流转换电路转换后，V2的值也等于0，此时储能电路将其自身储存的电能输出，即V3输出高电平(比如3.3V)至比较器的一个输入端，因为比较器的另一个输入端输入的是V1电压，而V1的值为0，因此比较器输出高电平，总逻辑开关导通，储能电路输出的电压V3经总逻辑开关接入直流转换电路转换为V2，然后供给第一子逻辑开关和第二子逻辑开关，第一子逻辑开关导通，则V2为第一耗电模块供电，同时，第二子逻辑开关导通，V2为第二耗电模块供电。
耳机的按键K1和K3被按下时，Vmic经电阻接地，由于电阻的压降作用，Vmic不为0，Vmic经过比较器前端的分压电路(图中未示出)分压后得到一个预设值，用于和V3进行比较，此时V3小于V1，比较器输出低电平，总逻辑开关断开，储能电路与直流转换电路之间的连接断开，V1经直流转换电路得到V2供给第一逻辑开关和第二逻辑开关，为第一耗电模块和第二耗电模块供电，同时，V2也为储能电路充电。
反之，当耳机的按键没有被按下时，V1具有一定的偏置电压(0.5-2.7V)，同时V3经过分压电路(图中未示出)输入到电压比较器的电压值会低于V1，比较器输出低电平，总逻辑开关断开，储能电路与直流转换电路之间的连接断开，V1经直流转换电路得到V2，供给第一逻辑开关和第二逻辑开关，为第一耗电模块和第二耗电模块供电。
以下对各个电路模块的功能作详细说明：
1、单向导通模块：保证电压的单向传输，防止后续电路对Vmic的电压干扰。
2、直流转换电路：一般是LDO(即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器)或者DC-DC电路，输入端为零点几伏到几伏不等，用来进一步将V1的可变电压转换为可以正常供后续耗电模块工作的稳定电压V2。该模块具有双输入端口，一路输入来自V1，另一路来自总逻辑开关的输出。
3、储能电路：这里主要采用无源的方式，可以采用大电容并联的充电方式，无需额外的电池进行供电，使用大电容可避免使用电池，耳机的体积较小。大电容从麦克风取电进行储能，最终可以得到电压V3，可以用来对其他耗能模块供电；此外，电压V3并不是恒定不变的：当Vmic不为0时，该V3因为不断充电的原因，电压比较稳定。一旦Vmic降为0，V3会随着后续电路的电流消耗，逐渐降低，直到为0。储能电路带有充电储能功能，可防止因为某一个按键按下时，因为MIC信号与GND短接，电压归零，从而引起系统断电。储能电路可提供短暂的供电续航能力。
4、比较器：具有电压比较功能，同时内部可以通过硬件搭建电压比较门限值，实时检测电压V1与电压V3，当电压V1大于一定的门限值时，该比较器输出为低。一旦电压V1低于某一门限值，比较器输出为高。
5、总逻辑开关：控制储能电路的电压V3是否作为输入进行电压补充。当V1小于一定电压值时，总逻辑开关导通，电压V3输入到直流转换模块，进一步继续补充电压，保证电压V2的正常输出。
6、第一门限比较器和第二门限比较器：具有电压比较功能；因为耳机的内部配件可能含有多个处理器及传感器，每个模块都会消耗电流。这里采用合适的门限比较器，配置电压参考信号为不同的电压，监测储能电路的输出电压V3，随着能量消耗，电压V3会变低，这样会导致门限比较器的输出电压发生改变，从而控制总逻辑开关，有选择性的关闭部分供电电路，切断不必要的电流消耗，从而减少因为按键按下导致的能量消耗，即本发明的供电电路带有自动功耗控制功能，可根据当前的电压状况，自动进行配件内部的电路断电，从而降低功耗，进一步提升续航能力。
7、第一逻辑开关和第二逻辑开关：选通时，则电压V2会对后续电路供电；断开时，电压V2不再对后续电路供电。
8、当按键抬起后，电压Vmic恢复高电平，储能电路重新进行充电，电压达到一定门限后，其他耗电模块自动启动，恢复整个配件的逻辑功能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，其特征在于：包括储能电路，其从耳机的麦克风取电进行储存；包括切换电路，其在耳机的按键按下的瞬间从储能电路取电供给耳机的耗能模块，并在耳机按键释放时从耳机的麦克风直接取电供给耳机的耗能模块，所述储能电路为电容。
2.如权利要求1所述的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，其特征在于：所述供电电路包括直流转换电路、储能电路、比较器和总逻辑开关，直流转换电路将取自耳机麦克风的电压Vmic转换为稳定电压V2后输入至储能电路和耗电模块的控制开关，储能电路输出的电压V3送至比较器和麦克风的电压Vmic进行比较，比较器的比较结果用于控制总逻辑开关的闭合或者断开，总逻辑开关闭合则储能电路输出的电压V3依次经总逻辑开关和直流转换模块供给耗电模块的子逻辑开关，使得耗电模块的控制开关闭合，将储能电路输出的电压V3供给耗电模块，反之，总逻辑开关断开则储能电路停止给耗电模块供电，直接由耳机麦克风的电压Vmic经直流转换模块转换为V2后给耗电模块供电。
3.如权利要求2所述的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，其特征在于：所述供电电路还包括单向导通模块，其接于耳机麦克风的电压Vmic与直流转换模块之间。
4.如权利要求2所述的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，其特征在于：所述供电电路还包括门限比较器，门限比较器接于储能电路的输出端和子逻辑开关之间。
5.如权利要求4所述的一种基于3.5mm接口的耳机内部配件的供电电路，其特征在于：每个耗电模块均独立使用一个门限比较器和一个子逻辑开关。
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