CN110933549B - 无线耳机、充电盒及无线耳机充电系统 - Google Patents

无线耳机、充电盒及无线耳机充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无线耳机、充电盒及无线耳机充电系统,无线耳机包括:电池组件;耳机控制电路;电源输入载波电路,被配置为在第二输入/输出端接入至充电盒时,将接入的充电盒供电电源输出至电池组件;还被配置为将耳机控制电路载入的耳机通讯信号传输至充电盒;或者,将接收的充电盒通信信号下载至耳机控制电路,以实现耳机控制电路与充电盒通讯连接。本发明可以将TX信号或者RX信号载波到直流电源上,实现半双工通讯,有利于提高耳机与充电盒之间的通讯效率。

Description

无线耳机、充电盒及无线耳机充电系统
技术领域
本发明涉及无线耳机充电技术领域,特别涉及一种无线耳机、充电盒及无线耳机充电系统。
背景技术
随着无线通讯技术的发展,智能化和无线化趋势已经深入地体现在了如蓝牙耳机等无线耳机产品之中。无线耳机产品通常适配有一个具有收纳和充电功能的充电盒,该充电盒具有能够给耳机充电以及发送配对命令等功能。
为了减少耳机接触点的使用,目前基于双耳无线耳机与充电盒通信设计中,存在2pin通信和3pin通信,3pin通信需要三个pin针,占用空间大,电源和信号分离,采用半双工通信,2pin通信价格高。并且信号的传输时效性降低,这就导致耳机和充电盒之间的通讯会出现延时,耳机与充电盒之间的通讯效率降低。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种无线耳机、充电盒及无线耳机充电系统,旨在提高耳机与充电盒之间的通讯效率。
为实现上述目的,本发明提出一种无线耳机,所述无线耳机包括:
电池组件;
耳机控制电路;
电源输入载波电路,被配置为在耳机接入至充电盒时,将接入的充电盒供电电源输出至电池组件;
所述电源输入载波电路,还被配置为将所述耳机控制电路载入的耳机通讯信号传输至充电盒;或者,将接收的充电盒通信信号下载至所述耳机控制电路,以实现所述耳机控制电路与充电盒通讯连接。
可选地,所述电源输入载波电路具有电源输出端、第一输入/输出端和第二输入/输出端,所述电源输出端与所述电池组件连接,所述第一输入/输出端与所述耳机控制电路连接;所述第二输入/输出端供充电盒电连接。
可选地,所述电源输入载波电路包括偏置电路和耳机变压器,所述耳机变压器原边线圈的第一端为所述电源输入载波电路的第一输入/输出端,所述耳机变压器原边线圈的第二端与所述偏置电路连接;所述耳机变压器副边线圈的第一端为所述电源输入载波电路的第二输入/输出端,所述耳机变压器副边线圈的第二端为所述电源输入载波电路的电源输入端。
可选地,所述偏置电路包括第一电阻和第二电阻,所述第一电阻的第一端与第一直流电源连接,所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述变压器原边线圈的第二端互连;所述第二电阻的第二端接地。
可选地,所述耳机控制电路包括第一双向开关、第一耳机控制芯片和第二耳机控制芯片,所述第一双向开关的第一传输端与所述第一耳机控制芯片连接,所述第一双向开关的第二传输端与所述第二耳机控制芯片连接,所述第一双向开关的第三传输端与所述电源输入载波电路的第一输入/输出端连接。
可选地,所述耳机控制电路还包括充电管理芯片,所述充电管理芯片的信号传输端与所述第一耳机控制芯片连接,所述充电管理芯片的输出端与所述电池组件连接。
本发明还提出一种与如上所述的无线耳机配套使用的充电盒,其特征在于,所述充电盒包括:
供电电源;
充电盒控制电路;
电源输出载波电路,被配置为在充电盒接入有无线耳机时,将所述供电电源经所述第二输入/输出端输出至无线耳机;
所述电源输出载波电路,还被配置为将所述充电盒控制电路耦合输出的充电盒通讯信号传输至无线耳机,或者,将接收的无线耳机通信信号耦合至所述充电盒控制电路,以实现所述充电盒控制电路与无线耳机通讯连接。
可选地,所述电源输出载波电路具有电源输入端、第一输入/输出端和第二输入/输出端,所述电源输入端与所述供电电源连接,所述第一输入/输出端与所述充电盒控制电路耦合连接;所述第二输入/输出端供无线耳机电连接。
可选地,所述电源输出载波电路包括耦合电容和充电盒变压器,所述耦合电容的第一端为所述电源输出载波电路的第一输入/输出端,所述耦合电容的第二端与所述充电盒变压器的原边线圈连接;所述充电盒变压器副边线圈的第一端与为所述电源输出载波电路的第二输入/输出端,所述充电盒变压器副边线圈的第二端为所述电源输出载波电路的电源输入端。
可选地,所述充电盒控制电路包括第二双向开关、第一充电盒控制芯片和第二充电盒控制芯片,所述第二双向开关的第一传输端与所述第一充电盒控制芯片连接,所述第二双向开关的第二传输端与所述第二充电盒控制芯片连接,所述第二双向开关的第三传输端与所述电源输出载波电路的第一输入/输出端连接。
可选地,所述充电盒控制电路还包括充电管理芯片,所述充电管理芯片的信号传输端与所述第一充电盒控制芯片连接,所述充电管理芯片的输出端与所述供电电源连接。
本发明还提出一种无线耳机充电系统,所述无线耳机充电系统包括:
如上所述的无线耳机;和/或,如上所述的充电盒。
本发明无线耳机通过设置电池组件、耳机控制电路及电源输入载波电路,并在无线耳机放置至充电盒时,通过电源输入载波电路将第二输入/输出端接入的充电盒供电电源输出至电池组件;同时将所述第一输入/输出端载入的耳机通讯信号传输至充电盒;或者,将所述第二输入/输出端接收的充电盒通信信号下载至所述耳机控制电路,以实现所述耳机控制电路与充电盒通讯连接,。本发明实现了充电盒给无线耳机充电时,无线耳机和充电盒的通讯连接。本发明可以实现在传输电压的同时,同时传输电源信号和TX信号或者电源信号和RX信号,降低传输延时,提高充电盒与无线耳机之间的通讯效率,保证信号传输的时效性。
本发明无线耳机通过设置电池组件、耳机控制电路及电源输入载波电路,并在无线耳机放置至充电盒时,通过电源输入载波电路将第二输入/输出端接入的充电盒供电电源输出至电池组件;同时将所述第一输入/输出端载入的耳机通讯信号传输至充电盒;或者,将所述第二输入/输出端接收的充电盒通信信号下载至所述耳机控制电路,以实现所述耳机控制电路与充电盒通讯连接,从而实现与无线耳机通讯连接,充电盒与无线耳机进行握手通讯,等待握手完成之后,即可以确定此时耳机与充电盒接触良好,此时则可以触发充电盒给无线耳机的电池组件进行充电。本发明实现了充电盒给无线耳机充电时,无线耳机和充电盒的通讯连接。本发明可以实现在传输电压的同时,同时传输电源信号和TX信号或者电源信号和RX信号,降低传输延时和提高充电盒与无线耳机之间的通讯效率,保证信号传输的时效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明无线耳机和充电盒应用于无线耳机充电系统一实施例的电路结构示意图;
图2为图1中无线耳机一实施例的电路结构示意图;
图3为图1中充电盒一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明:
Figure BDA0002294469550000041
Figure BDA0002294469550000051
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明提出一种无线耳机以及与之配套使用的耳机充电盒,以下简称充电盒。
随着耳机技术的快速发展,无线耳机,特别是蓝牙耳机的应用越来越广泛,最新出现的TWS(True Wireless Stereo,真无线立体声)耳机就是无线耳机中较为典型的一种智能化和无线化趋势良好结合的产品,TWS耳机凭借佩戴自由感和良好音质已在耳机市场持有一定的占有率,这种无线耳机在各种场合也得到越来越频繁的使用,单次使用时间也越来越长。而且在实际使用过程中,人们经常会将无线耳机与智能电子设备,例如手机、智能手表等建立通讯链接,利用无线耳机播放语音,例如通话或者播放音乐灯,并采集用户的语音,通过配置在无线耳机内的无线通讯模块输出至智能电子设备。TWS耳机虽然小巧方便,但不比传统挂脖式和头戴式蓝牙耳机具有强大的电池容量,双耳之间的蓝牙传输也避免不了成为一个耗电点。无线耳机大都内部自带电源,例如蓄电池,但是其自带电源一般容量有限,因此通常需要采用耳机充电装置给无线耳机充电。耳机充电装置大多设置为充电盒形状,无线耳机在未使用时,也可以将其收纳进充电盒内,以免丢失。充电盒可以与耳机之间通信,实现TWS耳机强制配对、开关盒动作、OTA升级等功能。
目前,在采用充电装置给无线耳机充电时,大多数的无线耳机和充电盒在耳机放置至充电装置后即开始充电。但是在这个放置的过程中,会存在耳机与充电盒连接不稳定的问题,或者是振动,这些都会造成接触瞬间的接触不良,因为在接触的过程中,接触探针都是带电的,所以长期这样使用,会加速充电接头的氧化,导致充电接口接触不良,严重时甚至容易损坏耳机或者充电装置。因此,需要通过控制盒来控制耳机的充电和通讯,然而传统耳机的充电和通讯通常都是采用USB通讯或者UART通讯,传统耳机采用USB通讯时需要4根线(即VCC、D+、D-及GND四根线)才能实现耳机的充电和通讯功能。入耳无线式耳机,由于其结构空间非常小,要在结构空间非常小的入耳无线式耳机内设置一个USB或者放置4个接触点,即VCC、TX、RX及GND,从而增加了耳机的设计难度。
为了减少耳机接触点的使用,目前基于双耳无线耳机与充电盒通信设计中,存在2pin通信和3pin通信,3pin通信需要三个pin针,占用空间大,电源和信号分离,采用半双工通信,在当前双耳无线越做越小的情况,需要更优化的设计;2pin通信价格高,采用半双工通信,需要在现有基础的电路上增加专有芯片进行通信,通信TX信号时,不传输电信号和RX信号;通信RX信号时,不传输电信号和TX信号;传输电信号时,不传输TX和RX信号。这使得信号的传输时效性降低,这就导致耳机和充电盒之间的通讯会出现延时,耳机与充电盒之间的通讯效率降低。
参照图1,在本发明一实施例中,该无线耳机100包括:
电池组件110;
耳机控制电路120;
电源输入载波电路130,所述电源输入载波电路130,被配置为在所述第二输入/输出端EI/O2接入至充电盒200时,将接入的充电盒200供电电源210输出至电池组件110;
所述电源输入载波电路130,还被配置为将所述耳机控制电路120载入的耳机通讯信号传输至充电盒200;或者,将接收的充电盒200通信信号下载至所述耳机控制电路120,以实现所述耳机控制电路120与充电盒200通讯连接。
本实施例中,该无线耳机100可以是蓝牙耳机、TWS耳机(True Wireless Stereo,真无线耳机100)或者红外线耳机等无线耳机100。无线耳机100中的电池组件110用于给耳机中的用电负载供电,该用电负载可以是扬声器、麦克风、指示灯、微型电机等。电池组件110包括用于存储电能的电池,以及将充电盒200输出的供电电源210转换为上述电池存储电能的电源转换芯片。所述电源转换芯片的输入端与所述电连接器连接,所述电源转换芯片的输出端与所述电池连接。电池的存储电能的范围可以设置为3.5~4.3V,具体可以采用干电池、储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现。
耳机控制电路120可以实现无线耳机100的通讯控制和充电控制,并且通过电源输入载波电路130实现与充电盒200的通讯连接。
参照图1,在一些实施例中,电源输入载波电路130具有电源输出端VDD1、第一输入/输出端EI/O1和第二输入/输出端EI/O2,所述电源输出端VDD1与所述电池组件110连接,所述第一输入/输出端EI/O1与所述耳机控制电路120连接;所述第二输入/输出端EI/O2供充电盒200电连接。
电连接器可选采用pogo pin连接器来实现,电连接器设置有连接电源输入载波电路130的第二输入/输出端EI/O2以及接地端的导电端子,该电连接器的导电端子与充电盒200的电源端和通讯端连接,以接入充电盒200输出的供电电源210进行充电,同时实现与充电盒200的通讯连接。可以理解的是,在耳机放入至充电盒200中时,无线耳机100的电池组件110存储的电量不一,本实施例中,无线耳机100与充电盒200之间可以先实现电量、工作状态等信息交互之后,再使充电盒200给无线耳机100供电,也即充电盒200与无线耳机100进行握手通讯,等待握手完成之后,即可以确定此时耳机与充电盒200接触良好,此时则可以触发充电盒200给无线耳机100的电池组件110进行充电。本发明实现了充电盒200给无线耳机100充电时,无线耳机100和充电盒200的通讯连接。也可以是耳机一旦放入至充电盒200,充电盒200即启动对无线耳机100的充电。具体可以实际需求进行设置,此处不做限定,然而在上述充电和通讯的优先级的选择方案中,充电盒200和耳机均可以同时实现充电和通讯的兼容,也即充电和通讯同时实现,从而可以解决在充电和通讯只能择一选择,而不能实现边充电边通讯的问题。
该连接器可以设置于耳机壳体的尾部,在实际应用时,电连接器还可以采用金属探针、金属弹片等来实现,且位于耳机壳体的尾部。其中,电源输入载波电路130的第二输入/输出端EI/O2既可以接收充电盒200输出的供电电源210,也可以接收充电盒200发送的通讯信号,同时第二输入/输出端EI/O2还可以发送耳机侧的通讯信号。如此设置,即可实现耳机和充电盒200在充电的情况下,可以同时向对方发送或者接收通讯信号,从而提高通讯信号的传输速度,使两者的通讯效率提高。
可以理解的是,充电盒200给无线耳机100提供的供电电源210为直流电能,充电盒200和无线耳机100之间进行通讯的信号通常为交变信号,也即为交流电。本实施例中,耳机控制电路120与电源输入载波电路130耦合连接,耳机控制电路120的通讯信号可以载波至供电电源210的直流信号上,从而通过无线耳机100的电源线来实现通讯信号的传输,耳机控制电路120也可以通过与电源输入载波电路130耦合连接,来接收充电盒200发送的充电盒200通讯信号,同时避免电源电压信号输出至耳机控制电路120。
本发明无线耳机100通过设置电池组件110、耳机控制电路120及电源输入载波电路130,并在无线耳机100放置至充电盒200时,通过电源输入载波电路130将第二输入/输出端EI/O2接入的充电盒200供电电源210输出至电池组件110;同时将所述第一输入/输出端EI/O1载入的耳机通讯信号传输至充电盒200;或者,将所述第二输入/输出端EI/O2接收的充电盒200通信信号下载至所述耳机控制电路120,以实现所述耳机控制电路120与充电盒200通讯连接。本发明可以实现在传输电压的同时,同时传输电源信号和TX信号或者电源信号和RX信号,降低传输延时和提高充电盒200与无线耳机100之间的通讯效率,保证信号传输的时效性。
参照图1和图2,在一实施例中,所述电源输入载波电路130包括偏置电路131和耳机变压器132,所述耳机变压器132原边线圈的第一端为所述电源输入载波电路130的第一输入/输出端EI/O1,所述耳机变压器132原边线圈的第二端与所述偏置电路131连接;所述耳机变压器132副边线圈的第一端为所述电源输入载波电路130的第二输入/输出端,所述耳机变压器132副边线圈的第二端为所述电源输入载波电路130的电源输入端VDD2。
本实施例中,由于充电盒200输出的供电电源210通常为直流电压,而通讯信号为交流电压,而变压器线圈起到的是通直流,阻交流的作用,供电电源210在耳机端的左侧(副边线圈)即已经被引出,不会经过耳机变压器132的右边(原边线圈),为此,本实施例通过偏置电路131,从而给交流的通讯信号提供直流偏置,实现通讯信号的载入/下载,使得耳机控制电路120可以将通讯信号载入至变压器,或者从变压器下载充电盒200输出的充电盒200通讯信号。变压器则用于实现通讯信号和充电盒200供电电源210的耦合输入/输出。可以理解的是,通过变压器来实现通讯信号的输入/输出,还可以解决充电盒200与无线耳机100之间通讯信号的电压不匹配的问题,从而实现充电盒200与无线耳机100之间通讯信号的电压自适应。
参照图1和图2,在一实施例中,所述偏置电路131包括第一电阻R1和第二电阻R2,所述第一电阻R1的第一端与第一直流电源VCC1连接,所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端及所述变压器原边线圈的第二端互连;所述第二电阻R2的第二端接地。
本实施例中,第一电阻R1和第二电阻R2组成分压电路,通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的阻值,还可以调节直流偏置的偏置电压,从而适应不同通讯信号电压。
参照图1和图2,在一实施例中,所述耳机控制电路120包括第一双向开关121、第一耳机控制芯片U11和第二耳机控制芯片U12,所述第一双向开关121的第一传输端与所述第一耳机控制芯片U11连接,所述第一双向开关121的第二传输端与所述第二耳机控制芯片U12连接,所述第一双向开关121的第三传输端与所述电源输入载波电路130的第一输入/输出端EI/O1连接。
本实施例中,第一耳机控制芯片U11可以是用于实现耳机充电控制的控制芯片,第二耳机控制芯片U12则可以为无线通讯芯片,例如蓝牙芯片。通过第一双向开关121设置5个引脚,分别为两组数据传输脚和一个选通脚,每一组数据传输脚均具有实现数据输入脚和数据输出脚,通过两组数据传输脚可以实现两个控制芯片的通讯信号的传输。其中,第一双向开关221可选为2路数字开关或者2路模拟开关。根据2路数字开关的选通,可以实现信号的输入/输出。TX和RX信号通过2路数字开关选通第一耳机控制芯片U11或者第二耳机控制芯片U12进行通信传输,以便适应第一耳机控制芯片U11或者第二耳机控制芯片U12的不同电压值。
在一些实施例中,第一耳机控制芯片U11可以获取电池组件110的电量,来实现电池组件110的充电控制,也可以根据电池当前的电量,来对电池进行过压、欠压保护。并且,第一耳机控制芯片U11可以与充电盒200通讯连接,并输出通讯信号,以触发充电盒200给所述电池组件110供电,或者在充电结束时,触发充电盒200停止给电池组件110供电。
可以理解的是,无线耳机100通常是成对使用的,在使用前通常需要进行配对,此外,无线耳机100还需要与智能手环、智能手表、手机等智能电子设备进行配对。在一些实施例中,第二耳机控制芯片U12可以通过充电盒200实现与成对设置的另一无线耳机100的无线芯片实现配对,也即无线连接,或者,通过充电盒200来实现与其他设备的无线连接。当然,第二耳机控制芯片U12还可以实现其他的功能作用,此处不做限制。
参照图1和图2,在一实施例中,所述耳机控制电路120还包括充电管理芯片U13,所述充电管理芯片U13的信号传输端与所述第一耳机控制芯片U11连接,所述充电管理芯片U13的输出端与所述电池组件110连接。
充电管理芯片U13基于第一耳机控制芯片U11的控制,电池组件110通过直流母线与变压器连接,在直流母线接入电源电压时,充电管理芯片U13对电池组件110进行充电控制。一般具有休眠状态,也即待机状态、正常工作状态和关闭状态。充电管理芯片U13中,还可以设置有DC-DC转换电路,以将接入的电源电压转换为电池组件110的储能电压后输出。充电管理芯片U13还可以对电池组件110进行涓流充电,恒流充电,或者恒压充电,以实现对电池组件110进行快充或者缓慢充电等充电模式。其中电池组件110具体可以采用干电池、储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现。充电管理芯片U13还可以根据耳机的工作状态来工作或者进入休眠状态。
本发明还提出一种与如上所述的无线耳机100配套使用的充电盒200,参照图1,所述充电盒200包括:
供电电源210;
充电盒控制电路220;
电源输出载波电路230,被配置为在所述第二输入/输出端PI/O2接入有无线耳机100时,将所述供电电源210经所述第二输入/输出端PI/O2输出至无线耳机100;
所述电源输出载波电路230,还被配置为将所述充电盒控制电路220耦合输出的充电盒200通讯信号传输至无线耳机100,或者,将接收的无线耳机100通信信号耦合至所述充电盒控制电路220,以实现所述充电盒控制电路220与无线耳机100通讯连接。
本实施例中,充电盒200设置有盒体,供电电源210可以是蓄电池,供电电源210基于充电盒控制电路220的控制,用于为无线耳机100提供充电电压,以及充电装置中的其他电路模块提供工作电压,供电电源210可以采用直流电源来实现,供电电源210的电压值可以是9V,12V,具体可根据充电盒200的类型进行设定,此处不做限制。盒体内还设置电控板,电源输出载波电路230和充电盒控制电路220设置于电控板上,蓄电池与充电盒控制电路220之间可以通过柔性电路板实现电连接。盒体内的容置腔其形状和大小可以与放置于盒体内的蓄电池、电控板以及耳机等适配,可以为圆形、方形等形状,此处不做限制。盒体的材质可选采用轻便、绝缘的材料来实现。或者在一些实施例中,充电盒200下壳上还可以设置有充电开关或者触摸开关,例如触摸屏,充电开关与电控板电连接,以在接收到用户输入的充电开关信号时,控制电池对无线耳机100充电,或者停止充电。
所述电源输出载波电路230,具有电源输入端VDD2、第一输入/输出端PI/O1和第二输入/输出端PI/O2,所述电源输入端VDD2与所述供电电源210连接,所述第一输入/输出端PI/O1与所述充电盒控制电路220耦合连接;所述第二输入/输出端PI/O2供无线耳机100电连接。
充电盒200内可以设置有凹槽,该凹槽中配置有相应的金属接口或者金属探针,也即充电触点,充电触点与无线耳机100的电连接器120适配,在无线耳机100置入充电盒200的凹槽上时,无线耳机100的电连接器120与充电触点接触,由于弹片以及所述金属接口均为导电性物质,此时,无线耳机100与充电盒200电导通。由于无线耳机100一般针对人耳使用,因此,所述无线耳机100可以包括壳体对称的一对,充电盒200中可以对应有两个充电接口。该充电盒200在无线耳机100在非充电状态时,还可以用于收纳耳机。在一些实施例中,充电触点还可以设置有磁性导电件,以在耳机置入至充电盒200的充电触点上时,保证充电触点与无线耳机100的电连接器120能够紧固连接,从而进一步防止电连接器120与充电触点接触不良而损坏无限耳机或者充电盒200。
其中,电源输出载波电路230的第一输出端既可以输出充电盒200输出的供电电源210,也可以发送充电盒200通讯信号,第二输入端则可以接收耳机侧的通讯信号。如此设置,即可实现耳机和充电盒200在充电的情况下,可以同时向对方发送或者接收通讯信号,从而提高通讯信号的传输速度,使两者的通讯效率提高。
可以理解的是,充电盒200给无线耳机100提供的供电电源210为直流电能,充电盒200和无线耳机100之间进行通讯的信号通常为交变信号,也即为交流电。本实施例中,充电盒控制电路220与电源输入载波电路130耦合连接,充电盒控制电路220的通讯信号可以载波至供电电源210的直流信号上,从而通过充电盒200的电源线来实现通讯信号的传输,充电盒控制电路220也可以通过与电源输出载波电路230耦合连接,来接收无线发送的充电盒200通讯信号,同时避免电源电压信号输出至充电盒控制电路220。
本发明充电盒200通过设置供电电源210、充电盒控制电路220及电源输出载波电路230,并在无线耳机100放置至充电盒200时,通过电源输出载波电路230将所述供电电源210经所述第一输出端输出至无线耳机100;通过电源输出载波电路230,可以将第一输入端耦合接入的充电盒200通讯信号传输至无线耳机100;或者,将所述第二输入端接收的无线耳机100通信信号耦合至所述充电盒控制电路220,从而实现与无线耳机100通讯连接,充电盒200与无线耳机100进行握手通讯,等待握手完成之后,即可以确定此时耳机与充电盒200接触良好,此时则可以触发供电电源210给无线耳机100的电池组件110进行充电。本发明实现了无线耳机100和充电盒200之间的充电时的通讯。本发明可以实现在传输电压的同时,同时传递TX或者RX控制信号,将TX信号或者RX信号载波到直流电源上,实现半双工,提高通信效率,降低时延,保证信号传输的时效性,电路设计简单。
参照图1和图3,在一些实施例中,充电盒200还可以设置有入盒检测传感器。入盒检测传感器可以基于充电盒控制电路220的控制,向外发出超声波、红外线等信号,以检测是否有耳机放入,根据耳机是否放入而控制供电电源210的电源输出或者其他,例如充电盒200唤醒、充电盒200休眠等控制。
参照图1和图3,在一实施例中,所述电源输出载波电路230包括耦合电容C1和充电盒变压器231,所述耦合电容C1的第一端为所述电源输出载波电路230的第一输入/输出端PI/O1,所述耦合电容C1的第二端与所述充电盒变压器231的原边线圈连接;所述充电盒变压器231副边线圈的第一端与为所述电源输出载波电路230的第二输入/输出端PI/O2,所述充电盒变压器231副边线圈的第二端为所述电源输出载波电路230的电源输入端VDD2。
本实施例中,由于充电盒200输出的供电电源210通常为直流电压,而通讯信号为交流电压,而变压器线圈起到的是通直流,阻交流的作用,为此,本实施例通过耦合电容C1,实现通讯信号的载入/下载,使得充电盒控制电路220可以将通讯信号载入至变压器,或者从无线耳机100下载无线耳机100输出的耳机通讯信号。变压器则用于实现通讯信号和充电盒200供电电源210的耦合输入/输出。可以理解的是,通过变压器来实现通讯信号的输入/输出,还可以解决充电盒200与无线耳机100之间通讯信号的电压不匹配的问题,从而实现充电盒200与无线耳机100之间通讯信号的电压自适应。
参照图1和图3,在一实施例中,所述充电盒控制电路220包括第二双向开关221、第一充电盒控制芯片U21和第二充电盒控制芯片U22,所述第二双向开关221的第一传输端与所述第一充电盒控制芯片U21连接,所述第二双向开关221的第二传输端与所述第二充电盒控制芯片U22连接,所述第二双向开关221的第三传输端与所述电源输出载波电路230的第一输入/输出端PI/O1连接。
本实施例中,第一充电盒控制芯片U21为充电控制器,具体采用单片机、DSP及FPGA等微处理器来实现,第一充电盒控制芯片U21可以在获取耳机的电量信息后,根据耳机当前的电量信息来判断耳机是否需要充电,例如可以在充电控制器中设定充电阈值,在当前电量信息小于充电阈值时,则将供电电源210的电量输出至耳机,以为耳机提供充电电源,以获取耳机的电量信息、工作状态。其中,第二双向开关221可选为2路数字开关或者2路模拟开关。根据2路数字开关的选通,可以实现信号的输入/输出。
参照图1和图3,第二充电盒控制芯片U22可以通过耳机实现与手机、智能手表、智能手环等的通讯连接。在一些实施例中,第二充电盒控制芯片U22可以实现无线耳机100与其成对设置的另一无线耳机100的无线芯片配对,也即无线连接,或者,通过充电盒200来实现与其他设备的无线连接。当然,第二充电盒控制芯片U22还可以实现其他的功能作用,此处不做限制。
当耳机放入充电盒200时,充电盒200内的供电电源210输出的直流电源通过充电盒变压器231传输到耳机变压器132;同时实现TX或者RX信号进行传输,以直流电源为基准载波,并通过变压器将TX和RX信号降压,使得TX和RX信号幅度较小,能够提高传输效率和稳定性;耳机接收端通过变压器,将供电电源210的直流电源分离出来,给系统充电,能够使同一线路同时传输电源信号和TX信号或者电源信号和RX信号;TX和RX信号通过2路数字开关选通第一充电盒控制芯片U21或者第二充电盒控制芯片U22,进行通信传输,以便适应第一充电盒控制芯片U21或者第二充电盒控制芯片U22的不同电压值。
参照图1和图3,在一实施例中,所述充电盒控制电路220还包括充电管理芯片U13,所述充电管理芯片U23的信号传输端与所述第一充电盒控制芯片U21连接,所述充电管理芯片U23的输出端与所述供电电源210连接。
本实施例中,充电管理芯片U23基于第一充电盒控制芯片U21的控制,电池组件110通过直流母线与变压器连接,在直流母线VBUS接入电源电压时,充电管理芯片U23对电池组件110进行充电控制。一般具有休眠状态,也即待机状态、正常工作状态和关闭状态。充电管理芯片U23中,还可以设置有DC-DC转换电路,以将接入的电源电压转换为电池组件110的储能电压后输出。
本发明还提出一种无线耳机100充电系统,所述无线耳机100充电系统包括:
如上所述的无线耳机100;和/或,如上所述的充电盒200。
该无线耳机100及充电盒200的详细结构可参照上述实施例,此处不再赘述;可以理解的是,由于在本发明无线耳机100充电系统中使用了上述无线耳机100及充电盒200,因此,本发明无线耳机100充电系统的实施例包括上述无线耳机100及充电盒200全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种无线耳机,其特征在于,所述无线耳机包括:
电池组件;
耳机控制电路;
电源输入载波电路,被配置为在耳机接入至充电盒时,将接入的充电盒供电电源输出至电池组件;
所述电源输入载波电路,还被配置为将所述耳机控制电路载入的耳机通讯信号传输至充电盒;或者,将接收的充电盒通信信号下载至所述耳机控制电路,以实现所述耳机控制电路与充电盒通讯连接;
其中,所述电源输入载波电路包括偏置电路和耳机变压器,所述耳机变压器原边线圈的第一端为所述电源输入载波电路的第一输入/输出端,所述耳机变压器原边线圈的第二端与所述偏置电路连接;所述耳机变压器副边线圈的第一端为所述电源输入载波电路的第二输入/输出端,所述耳机变压器副边线圈的第二端为所述电源输入载波电路的电源输入端;
所述偏置电路提供直流偏置,以使耳机控制电路将通讯信号载入至耳机变压器,或者从耳机变压器下载充电盒输出的充电盒通讯信号;
所述耳机变压器,用于通讯信号和充电盒的供电电源耦合输入/输出,以使传输电压的同时,同时传输电源信号和TX信号或者电源信号和RX信号。
2.如权利要求1所述的无线耳机,其特征在于,所述电源输入载波电路具有电源输出端、第一输入/输出端和第二输入/输出端,所述电源输出端与所述电池组件连接,所述第一输入/输出端与所述耳机控制电路连接;所述第二输入/输出端供充电盒电连接。
3.如权利要求2所述的无线耳机,其特征在于,所述偏置电路包括第一电阻和第二电阻,所述第一电阻的第一端与第一直流电源连接,所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述变压器原边线圈的第二端互连;所述第二电阻的第二端接地。
4.如权利要求2所述的无线耳机,其特征在于,所述耳机控制电路包括第一双向开关、第一耳机控制芯片和第二耳机控制芯片,所述第一双向开关的第一传输端与所述第一耳机控制芯片连接,所述第一双向开关的第二传输端与所述第二耳机控制芯片连接,所述第一双向开关的第三传输端与所述电源输入载波电路的第一输入/输出端连接。
5.一种与如权利要求1至4任意一项所述的无线耳机配套使用的充电盒,其特征在于,所述充电盒包括:
供电电源;
充电盒控制电路;
电源输出载波电路,被配置为在充电盒接入有无线耳机时,将所述供电电源经所述第二输入/输出端输出至无线耳机;
所述电源输出载波电路,还被配置为将所述充电盒控制电路耦合输出的充电盒通讯信号传输至无线耳机,或者,将接收的无线耳机通信信号耦合至所述充电盒控制电路,以实现所述充电盒控制电路与无线耳机通讯连接;
所述电源输出载波电路包括耦合电容和充电盒变压器,所述耦合电容的第一端为所述电源输出载波电路的第一输入/输出端,所述耦合电容的第二端与所述充电盒变压器的原边线圈连接;所述充电盒变压器副边线圈的第一端与为所述电源输出载波电路的第二输入/输出端,所述充电盒变压器副边线圈的第二端为所述电源输出载波电路的电源输入端;
所述耦合电容实现通讯信号的载入/下载,使得充电盒控制电路可以将通讯信号载入至充电盒变压器,或者从无线耳机下载无线耳机输出的耳机通讯信号;
所述充电盒变压器,用于通讯信号和充电盒的供电电源耦合输入/输出,以使传输电压的同时,同时传输电源信号和TX信号或者电源信号和RX信号。
6.如权利要求5所述的充电盒,其特征在于,所述电源输出载波电路具有电源输入端、第一输入/输出端和第二输入/输出端,所述电源输入端与所述供电电源连接,所述第一输入/输出端与所述充电盒控制电路耦合连接;所述第二输入/输出端供无线耳机电连接。
7.如权利要求6所述的充电盒,其特征在于,所述充电盒控制电路包括第二双向开关、第一充电盒控制芯片和第二充电盒控制芯片,所述第二双向开关的第一传输端与所述第一充电盒控制芯片连接,所述第二双向开关的第二传输端与所述第二充电盒控制芯片连接,所述第二双向开关的第三传输端与所述电源输出载波电路的第一输入/输出端连接。
8.一种无线耳机充电系统,其特征在于,所述无线耳机充电系统包括:
如权利要求1至4任意一项所述的无线耳机;和/或,如权利要求5至7任一项所述的充电盒。
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