CN110768582A

CN110768582A - 一种电子设备

Info

Publication number: CN110768582A
Application number: CN201911114503.0A
Authority: CN
Inventors: 贾玉虎
Original assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Current assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本申请公开了一种电子设备，包括：壳体，限定出容纳空间，所述壳体具有温差口；线路板，设置于所述容纳空间；热电转换器，设置于所述温差口，所述热电转换器包括朝向所述容纳空间的第一导热面以及背离所述容纳空间的第二导热面；其中，所述线路板可与所述第一导热面进行热交换，所述壳体外部的环境可与所述第二导热面进行热交换，且所述热电转换器通过所述第一导热面以及所述第二导热面的温度差进行发电。由于电子设备的线路板上一般具有较高的温度，电子设备外部环境温度相对较低，故使得热电转换器的第一导热面与第二导热面之间形成温度差，从而让热电转换器能够对电子设备进行充电，延长了电子设备的续航时间。

Description

一种电子设备

技术领域

本申请涉及电子元器件的技术领域，尤其涉及一种电子设备。

背景技术

对于不用连接导电线、自身具有供电元件的电子设备，例如手机、平板、笔记本电脑、电子手表、收音机或对讲机等，由于电子设备的电池容量有限，故电子设备的续航问题一直都是一个评价电子设备整体性能的重要参数。鉴于现有的电池技术一直未有较大的突破，现有的电子设备基本均存在续航效果不理想的问题。

申请内容

本申请提供一种电子设备，能够增加电子设备的续航时间。

根据本申请的一个方面，提供了一种电子设备，包括：

壳体，限定出容纳空间，所述壳体具有温差口；

线路板，设置于所述容纳空间；

热电转换器，设置于所述温差口，所述热电转换器包括朝向所述容纳空间的第一导热面以及背离所述容纳空间的第二导热面；

其中，所述第一导热面配置成与所述线路板进行热交换，所述第二导热面配置成与所述壳体外部的环境进行热交换，且所述热电转换器通过所述第一导热面以及所述第二导热面的温差进行发电。

根据一些实施例，所述线路板包括芯片，所述第一导热面配置成与所述芯片进行热交换。

根据一些实施例，所述电子设备还包括：

导热材料，一端与所述芯片连接，另一端与所述第一导热面连接，所述导热材料配置成将所述芯片产生的热量传导至所述第一导热面。

根据一些实施例，所述线路板具有芯片安装部，所述芯片安装于所述芯片安装部；

所述电子设备还包括导热材料，所述导热材料一端与所述芯片安装部的背离所述芯片的表面连接，另一端与所述第一导热面连接，所述导热材料配置成将所述芯片产生并透过所述芯片安装部的热量传导至所述第一导热面。

所述芯片安装部的背离所述芯片的表面与所述第一导热面连接。

根据一些实施例，所述电子设备为可穿戴式电子设备，且所述电子设备具有与用户皮肤接触的穿戴状态；

所述电子设备配置成处于所述穿戴状态时所述第二导热面贴合于所述用户皮肤，并与所述用户皮肤进行热交换。

根据一些实施例，电子设备还包括：

电池；

升压电路，分别与所述电池以及所述热电转换器电性连接，用于将所述热电转换器产生的电能升压后存储于所述电池。

根据一些实施例，所述升压电路包括最大功率点跟踪控制器，所述最大功率点跟踪控制器与所述热电转换器电性连接，用以实时侦测所述热电转换器的发电电压。

根据一些实施例，所述升压电路还包括整流器，所述整流器与所述最大功率点跟踪控制器电性连接，用于输出恒定大小的电压以及电流。

根据一些实施例，所述电子设备为电子手表，所述壳体包括显示时间的显示部件，所述温差口位于所述电子手表的与所述显示部件相对的一端，且位于所述电子手表的两个表带之间。

本申请提供一种电子设备，该电子设备设置了热电转换器，热电转换器具有第一导热面以及第二导热面，且热电转换器能够通过第一导热面以及第二导热面之间的温度差进行发电。本申请中的热电转换器的第一导热面吸收电子设备的线路板上的热量，第二导热面与电子设备外部环境进行热交换，由于电子设备的线路板上一般具有较高的温度，电子设备外部环境温度相对较低，故使得热电转换器的第一导热面与第二导热面之间形成温度差，从而让热电转换器能够对电子设备进行充电，延长了电子设备的续航时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请一种实施例中的电子设备的结构示意图；

图2为根据本申请另一种实施例中的电子设备的结构示意图；

图3为根据本申请又一种实施例中的电子设备的结构示意图；

图4为根据本申请再一种实施例中的电子设备的结构示意图；

图5为根据本申请还一种实施例中的电子设备的结构示意图；

图6为根据本申请一种实施例中的电子设备的结构框图；

图7为根据本申请一种实施例中的升压电路与电池连接后的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

电子设备可以为手机、平板、笔记本电脑、电子手表、收音机或对讲机等等。由于电子设备的电池容量有限，故电子设备的续航问题一直都是一个评价电子设备整体性能的重要参数。现有的电池技术由于一直未有较大的突破，故现有的电子设备基本均存在续航效果不理想的问题。

鉴于此，如图1-图2所示，本实施例提供了一种电子设备10，该电子设备10通过温差能来给电子设备10进行充电，能够提高电子设备10的续航能力。具体地，本实施例中的电子设备10包括壳体100、线路板320以及热电转换器200。

壳体100限定出容纳空间120，电子设备10的内部元件(例如电池11、导电线或线路板320等部件)设置于壳体100的容纳空间120内。壳体100具有温差口110，温差口110连通容纳空间120以及壳体100外的外部环境。温差口110的大小以及布置位置视实际需求而定，这里不做限制。

本实施例中的电子设备10设置有线路板320，线路板320设置于电子设备10的容纳空间120内。线路板320上可以设置有电路。特别地，对于智能的电子设备10，线路板320上设置有芯片310，例如当电子设备10为智能手机或智能手表时，芯片310可以用于处理智能手机或智能手表的相关计算需求以及控制需求。

当电子设备10长时间工作时，电子设备10的线路板320将产生较高温度，其温度将高于壳体100外的环境温度。特别是当线路板320具有芯片310时，芯片310的发热量会更高，这使得线路板320的温度与壳体100外部的温度差更大。

为了利用电子设备10的线路板320与壳体100外部环境的温度差来发电，本实施例的电子设备10还设置了热电转换器200。热电转换器200设置于壳体100的温差口110，其可以完全覆盖温差口110。由于壳体100内具有工作状态下温度较高的线路板320，故温差口110的两边(一边为壳体100的容纳空间120，另一边为壳体100外的外部环境)具有一定温度差。热电转换器200包括朝向容纳空间120的第一导热面210以及背离容纳空间120的第二导热面220，热电转换器200设置于温差口110后，第一导热面210面向容纳空间120，第二导热面220面向壳体100外部。热电转换器200的第一导热面210配置成与线路板320进行热交换，第二导热面220配置成与壳体100外部的环境进行热交换，且热电转换器200通过第一导热面210以及第二导热面220的温差进行发电。

需要注意的是，上述的“第二导热面220与壳体100的外部环境进行热交换”表示第二导热面220可以与壳体100外的空气进行热交换，也可以与壳体100外的物体进行热交换。例如，当电子设备10放置在桌子等承载物上且第二导热面220紧贴上述承载物时，第二导热面220便与承载物进行热交换。并且，当电子设备10被用户手持且第二导热面220紧贴用户肌肤时，第二导热面220则与用户肌肤进行热交换。热电转换器200的发电原理现有技术中早有公示，这里不做赘述。

由于电子设备10的线路板320上一般具有较高的温度，电子设备10外部环境温度相对较低，故使得热电转换器200的第一导热面210与第二导热面220之间形成温度差，从而让热电转换器200能够对电子设备10进行充电，延长了电子设备10的续航时间。上述热电转换器200本质上是利用了线路板320产生的热能进行发电，相当于对电子设备10的用于发热的电能的回收。

一种实施例中，电子设备10可以为智能设备，例如智能手机或智能手表等。此时，如图2-图5所示，线路板320包括芯片310，芯片310可以用于处理智能手机或智能手表的相关计算需求以及控制需求。当上述电子设备10工作时，芯片310会产生大量热量，其温度可以高达七十度以上。热电转换器200的第一导热面210可以配置成对应与芯片310进行热交换，这样使得第一导热面210与第二导热面220之间的温度差最大化，从而能够提升热电转换器200的发电量。

热电转换器200的第一导热面210可以直接与线路板320接触，从而吸收线路板320上的热量，也可以利用导热材料400将线路板320上的热量导向第一导热面210。当第一导热面210直接与线路板320接触时，能够增强线路板320与第一导热面210之间的换热效率，但是这种结构将限制线路板320的位置布置，增加电子设备10的设计成本。利用导热材料400将线路板320上的热量导向第一导热面210虽然导热效率略有降低，但这样能使线路板320的位置布置更加灵活，使线路板320的位置布置不用受温差口110的位置影响。具体地，导热材料400可以为现有的任意具有良好导热性能的材料制成，具体可以为导热硅胶。

特别地，当电子设备10具有芯片310时，可以让第一导热面210直接与芯片310接触从而增强导热效率。也可以在电子设备10中增加导热材料400，导热材料400的一端与芯片310连接，另一端与第一导热面210连接。导热材料400配置成将芯片310产生的热量传导至第一导热面210。增加导热材料400后能够减小对芯片310的限制，使得芯片310的位置布置不受温差口110的位置影响，降低了设计成本。

一种实施例中，为了能够不增加损坏芯片310的风险，可以让第一导热面210紧贴线路板320的背离芯片310的正对的表面，即线路板320具有芯片310安装部，芯片310安装于芯片310安装部，电子设备10还包括导热材料400，导热材料400一端与芯片310安装部的背离芯片310的表面连接，另一端与第一导热面210连接，导热材料400配置成将芯片310产生并透过芯片310安装部的热量传导至第一导热面210。这样，导热材料400没有抵压芯片310，而是抵压线路板320，且导热材料400抵压线路板320的与芯片310正相对的表面。这样使得导热材料400在充分传到芯片310产生的热量的前提下还能够不压迫芯片310，有效地防止了芯片310损伤。

为了提高导热效率，还可以在线路板320上设置芯片310安装部，芯片310安装于芯片310安装部，且芯片310安装部的背离芯片310的表面与第一导热面210连接。这样的结构设置既能提高传热效率，又能够防止压迫芯片310。

为了获取稳定的电流，理想状态下需要使热电转换器200两端的温差保持恒定，这可以通过使第一导热面210以及第二导热面220获取的温度恒定的方法来实现。为了使第二导热面220获取的温度恒定，本申请中的电子设备10为可为穿戴式电子设备10，且电子设备10具有与用户皮肤接触的穿戴状态，即通过对温差口110的位置设计，使得电子设备10被穿戴后热电转换器200的第二导热面220能够紧贴用户皮肤。

例如，当电子设备10为项圈式蓝牙耳机时，温差口110可以设计在项圈的紧贴用户皮肤的下端面处。可穿戴式的电子设备10配置成处于穿戴状态时第二导热面220贴合于用户皮肤，并与用户皮肤进行热交换。即用户佩戴上述电子设备10后，第二导热面220与用户的皮肤的温度相近。

当第二导热面220与用户皮肤进行热交换时，由于用户的体温一般处于恒定状态，故第二导热面220上的温度也能够处于基本恒定的状态，这种热交换方式能够使得第一导热面210以及第二导热面220之间的温度差恒定，从而使得热电转换器200能够输出恒定的电流，一方面能够提高热电转换效率，另一方面也能够使得转换的电流更具有利用价值。

由于热电转换器200转换的电能能量十分微弱，且电子设备10的体积有限，热电转换器200的体积难以做大，因此通过热电转换器200产生的能量，不足以直接驱动电子设备10完成工作，也无法直接存放到电池11中进行存储。

如图6所示，为了能够利用热电转换器200的电能，可以将获取的微弱电能，通过超低压升压电路12，转而存放到超级电容或电池11中，以真正实现延长电子设备10续航能力的目的。当前，超低压升压技术已经比较完备，诸如ST、Linear等公司，均已有相应的芯片310推出，故关于超升压技术的相关内容这里不做赘述。

如图1至图5所示，电子设备具体可以为电子手表，该电子手表包括壳体100、线路板320以及热电转换器200。

壳体100限定出容纳空间120，电子手表的内部元件(例如电池11、导电线或线路板320等部件)设置于壳体100的容纳空间120内。壳体100具有温差口110，温差口110连通容纳空间120以及壳体100外的外部环境。温差口110的大小以及布置位置视实际需求而定，例如温差口110可以设置在电子手表的与显示界面平行的表面，也可以设置于与显示界面垂直的表面。

本实施例中的电子设备10设置有线路板320，线路板320设置于电子设备10的容纳空间120内。线路板320上可以设置有电路、电容、电感或电阻等元件。特别地，当电子手表包括智能手表时，线路板320还可以包括芯片310，芯片310可以用于处理智能手表的相关计算需求以及控制需求。

为了利用电子手表的线路板320与壳体100外部环境的温度差来发电，本实施例的电子手表还设置了热电转换器200。热电转换器200设置于壳体100的温差口110，其可以完全覆盖温差口110。由于壳体100内具有工作状态下温度较高的线路板320，故温差口110的两边(一边为壳体100的容纳空间120，另一边为壳体100外的外部环境)具有一定温度差。热电转换器200包括朝向容纳空间120的第一导热面210以及背离容纳空间120的第二导热面220，热电转换器200设置于温差口110后，第一导热面210面向容纳空间120，第二导热面220面向壳体100外部。热电转换器200的第一导热面210配置成与线路板320进行热交换，第二导热面220配置成与壳体100外部的环境进行热交换，且热电转换器200通过第一导热面210以及第二导热面220的温差进行发电。

需要注意的是，上述的“第二导热面220与壳体100的外部环境进行热交换”表示第二导热面220可以与壳体100外的空气进行热交换，也可以与壳体100外的物体进行热交换。例如，当电子手表没有被佩戴时，第二导热面220便与电子手表外界的空气进行热交换。并且，当电子手表被佩戴且温差口110的位置布置使得热电转换器200的第二导热面220紧贴用户肌肤时，第二导热面220则与用户肌肤进行热交换。

电子手表具有与用户皮肤接触的穿戴状态。为了能够使得热电转换器200能够输出稳定的电流，电子手表可以配置成处于穿戴状态时第二导热面220贴合于用户皮肤，并与用户皮肤进行热交换。即可以通过对温差口110的位置进行对应布置，从而使手表被佩戴后，热电转换器200的第二导热面220可以贴合于用户皮肤。例如，壳体100包括显示时间的显示部件(即显示屏)，温差口110可以设置在电子手表的与显示部件相对的一端，且位于电子手表的两个表带500之间的位置。

电子手表的线路板320还可以包括芯片310，芯片310可以用于处理智能手表的相关计算需求以及控制需求。当上述电子手表工作时，芯片310会产生大量热量，其温度可以高达七十度以上。热电转换器200的第一导热面210可以配置成对应与芯片310进行热交换，这样使得第一导热面210与第二导热面220之间的温度差最大化，从而能够提升热电转换器200的发电量。

热电转换器200的第一导热面210可以直接与线路板320接触，从而吸收线路板320上的热量，也可以利用导热材料400将线路板320上的热量导向第一导热面210。当第一导热面210直接与线路板320接触时，能够增强线路板320与第一导热面210之间的换热效率，但是这种结构将限制线路板320的位置布置，增加电子手表的设计成本。利用导热材料400将线路板320上的热量导向第一导热面210虽然导热效率略有降低，但这样能使线路板320的位置布置更加灵活，使线路板320的位置布置不用受温差口110的位置影响。

特别地，当电子手表具有芯片310时，可以让第一导热面210直接与芯片310接触从而增强导热效率。也可以在电子手表中增加导热材料400，导热材料400的一端与芯片310连接，另一端与第一导热面210连接。导热材料400配置成将芯片310产生的热量传导至第一导热面210。增加导热材料400后能够减小对芯片310的限制，使得芯片310的位置布置不受温差口110的位置影响，降低了设计成本。

一种实施例中，为了能够不增加损坏芯片310的风险，可以让第一导热面210紧贴线路板320的背离芯片310的正对的表面，即线路板320具有芯片310安装部，芯片310安装于芯片310安装部，电子手表还包括导热材料400，导热材料400一端与芯片310安装部的背离芯片310的表面连接，另一端与第一导热面210连接，导热材料400配置成将芯片310产生并透过芯片310安装部的热量传导至第一导热面210。这样，导热材料400没有抵压芯片310，而是抵压线路板320，且导热材料400抵压线路板320的与芯片310正相对的表面。这样使得导热材料400在充分传到芯片310产生的热量的前提下还能够不压迫芯片310，有效地防止了芯片310损伤。

由于热电转换器200转换的电能能量十分微弱，且电子手表的体积有限，热电转换器200的体积难以做大，因此通过热电转换器200产生的能量，不足以直接驱动电子手表完成工作，也无法直接存放到电池11中进行存储。

为了能够利用热电转换器200的电能，可以将获取的微弱电能，通过超低压升压电路12，转而存放到超级电容或电池11中，以真正实现延长电子手表续航能力的目的。

当前，超低压升压技术已经比较完备，诸如ST、Linear等公司，均已有相应的芯片310推出，本方案采用的设计型号，为ST的SPV1050，其可以将最低15mV的电压升至电池11电压，并以最大70mA的电流为电池11充电。

结合智能手表的体积，其实际直径约为20mm，假设使用10mm面积的热电转换器200，在最大温差40℃情况下，产生的能量约为：

π*5mm2*80uW/cm2*10＝6.28mW

SPV1050的转换效率约为80％，换算后，实际转化到电池11内的能量约为5.024mW，以电池11电压4V计算，大约可以向电池11中充入1.256mA的电流。

下表为实际测试得到的智能手表各状态下的电流功耗：

工作模式	待机电流(mA)
		飞行下待机	2.1
亮屏idle状态下工作电流	17.1
		SIM卡状态下工作电流	4.4(多种制式平均值)
运动功能检测开启下工作电流	6.9
		灭屏下通话	128mA

结合上表的数据，可以估算出，本方案通过采集人体与芯片310间的温差能，并将其转换为电能，可以有效提高智能手表的续航能力。理论上，在飞行待机状态下，基本可以延长1/4的续航时间。另外，通过结构精细设计，增大热电转换器200的面积，或者提高热电转换器200单位面积的换能效率，可以进一步延长续航时间。

具体地如图6至图7所示，电子设备的升压电路12可以包括最大功率点跟踪控制器12a(MPPT)以及整流器12b。

最大功率点跟踪控制器12a常用在太阳能发电设备中，其能够检测太阳能发电过程中的发电电压以及电流的变化。本实施例中，最大功率点跟踪控制器12a与热电转换器200电性连接，用以实时侦测热电转换器200的发电电压。这样能够减小由于热电转换器200产生不稳定电流和电压所带来的影响。同时，最大功率点跟踪控制器12a能够通过检测流入的电压及电流的变化来实时输出最大功率。整流器12b与最大功率点跟踪控制器12a电性连接，且用于输出恒定大小的电压以及电流。通过最大功率点跟踪控制器12a与整流器12b的配合，使得升压电路12能够输出恒定的高电压，从而达到充电标准。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体，限定出容纳空间，所述壳体具有温差口；

线路板，设置于所述容纳空间；

其中，所述线路板可与所述第一导热面进行热交换，所述壳体外部的环境可与所述第二导热面进行热交换，且所述热电转换器通过所述第一导热面以及所述第二导热面的温度差进行发电。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述线路板设置有芯片，所述第一导热面用于与所述芯片进行热交换。

3.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，还包括：

4.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，

所述线路板具有芯片安装部，所述芯片安装于所述芯片安装部；

5.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，

6.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备为可穿戴式电子设备，且所述电子设备具有与用户皮肤接触的穿戴状态；

7.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括：

电池；

8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，

所述升压电路包括最大功率点跟踪控制器，所述最大功率点跟踪控制器与所述热电转换器电性连接，用以实时侦测所述热电转换器的发电电压。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，

所述升压电路还包括整流器，所述整流器与所述最大功率点跟踪控制器电性连接，用于输出恒定大小的电压以及电流。

10.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备为电子手表，所述壳体包括显示时间的显示部件，所述温差口位于所述电子手表的与所述显示部件相对的一端，且位于所述电子手表的两个表带之间。