CN112910066A - 用于微型听力设备的射频无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于听力设备的射频无线充电装置，能量发送端电路将充电能量转换为蓝牙频道的高频能量送出，借用原听力设备中的蓝牙发射接收天线，使其既可以作为通信装置，也可以切换为能量接收装置，充电工作于蓝牙频段使得充电设备中的天线尺寸显著缩小以及天线数量显著减少。该发明涉及的射频无线充电技术由于收发天线在充电时位于彼此的辐射近场或辐射远场区，因此避免了MHz波段基于磁感应和磁谐振充电技术中需要听力设备与充电线圈严格对齐的问题，从而不需要针对每个耳机或助听器的充电盒进行定制化开模，可适用于不同类型的耳机和助听器，极大降低生产和研发成本，有效解决蓝牙通信天线、无线充电线圈或天线及其附属设备间的电磁兼容问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频无线充电技术，特别涉及一种用于听力设备的射频无线充电装置。
背景技术
如图1所示现有蓝牙耳机充电方案示意图。其技术方案简述为采用磁感应和磁谐振原理，初级线圈和次级线圈之间通过磁力线耦合，将交流功率传输至助听器或蓝牙耳机内并存储于电池中。该系统至少包含一个发射端的初级线圈和一个位于耳机或助听器内的次级线圈。该线圈的工作频率为1～15MHz。初级线圈与次级线圈的间距通常小于3mm。
该无线充电方案存在较多限制，不适用于微型助听器和微型耳机，主要包括以下几点：
1、不适合小型化集成。交流-交流(磁感应)转换效率需要初-次级线圈都具有较大的电感量，其与电感线圈的匝数成正比，从而与电感线圈的体积成正相关，需要的电感尺寸较大，难以集成进微型助听器和耳机。
2、电磁兼容。为了防止漏磁，需要在耳机和助听器内的初级电感线圈的一侧放置磁性材料，通常为磁铁、铁氧体或者铁磁材料。该磁性材料尺寸与电感线圈相当，不仅难以集成进微型助听器和耳机，同时该磁性材料具有较高损耗，对蓝牙天线造成影响，造成蓝牙天线辐射效率低，通信距离较小。
3、发热。对于微小形设备，可以集成的充电线圈尺寸较小，导致耦合效率低，欧姆损耗高，充电器、耳机和助听器均发热量巨大。
4、成本高。充电时需要初-次级线圈严格对准，这需要对充电器的机械结构针对每一款产品进行定制化涉及，研发和生产成本极大。
发明内容
为了提高现在微型助听器无线充电效率和小型化要求，提出了一种用于听力设备的射频无线充电装置。
本发明的技术方案为：一种用于微型听力设备的射频无线充电装置，包括能量发送端电路和听力设备能量接收端电路；能量发送端电路的电源通过电源管理芯片、直交流变换电路转换为高频交流信号，此高频交流信号的频段为听力设备的蓝牙频段，高频交流信号通过切换开关电路接通蓝牙发射天线，通过选中的蓝牙发射天线将能量发送至听力设备能量接收端；听力设备能量接收端电路包括听力设备的蓝牙发射接收天线以及切换开关、整流电路，蓝牙发射接收天线接收高频能量通过切换开关、整流电路将能量送电源管理给电池充电。
通过采用上述技术方案，原听力设备中的蓝牙发射接收天线，使其既可以作为通信装置，也可以切换为能量接收装置，充电工作于蓝牙频段，提高充电效率，减小听力设备内原充电线圈，既减少了发热元件，又减少了体积和重量。
优选的：所述整流电路与电源管理之间有滤波网络，该滤波网络包含遏流电感或滤波电容中的至少一个。
通过采用上述技术方案：避免系统内电磁干扰，提高系统对静电放电的耐受度，降低射频传输损耗，增加系统稳定性，提高天线能量传输效率。
优选的：所述能量发送端电路中的蓝牙发射天线与听力设备能量接收端电路中的蓝牙发射接收天线之间的距离大于2毫米。
通过采用上述技术方案：避免了MHz感应充电技术种的听力设备与充电线圈严格对齐的问题，扩大了适用范围。
本发明的有益效果在于：本发明用于听力设备的射频无线充电装置，设计原听力设备中的蓝牙发射接收天线，使其既可以作为通信装置，也可以切换为能量接收装置，充电工作于蓝牙频段使得充电设备中的天线显著缩小，因此，在充电端和被充电端不需要庞大笨重的充电线圈。该发明涉及的射频无线充电技术由于收发天线在充电时位于彼此的辐射近场或辐射远场区，因此避免了MHz感应充电技术种的听力设备与充电线圈严格对齐的问题，从而不需要针对每个耳机或助听器的充电盒进行定制化开模，使得一个充电器可以适用于不同类型的耳机和助听器，极大降低生产和研发成本，有效解决蓝牙天线辐射与无线充电线圈及其附属设备间的电磁兼容问题，可与微小形设备集成。
附图说明
图1为现有蓝牙耳机充电方案示意图；
图2为本发明用于听力设备的射频无线充电装置实施例一示意图；
图3为本发明用于听力设备的射频无线充电装置实施例二示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图2所示用于听力设备的射频无线充电装置实施例一示意图，装置包括能量发送端电路和听力设备能量接收端电路；能量发送端电路的电源通过电源管理芯片、直交流变换电路转换为高频交流信号，通过切换开关电路送数个蓝牙发射天线，将能量发送至听力设备能量接收端。听力设备能量接收端电路的蓝牙发射接收天线接收高频能量通过切换开关、整流电路将能量送电源管理给电池充电。
蓝牙发射天线射频无线充电技术使用2.4-2.5GHz的蓝牙频段，通过天线将高频能量送出，改变了常规的电感线圈的能量输送方式，提高功率转换效率。
听力设备能量接收端电路中蓝牙发射接收天线，通过切换开关与听力设备中的射频芯片、整流电路中其一导通；当蓝牙发射接收天线与射频芯片导通时，蓝牙发射接收天线起到本身听力设备的作用，接收和送出语音信号；当蓝牙发射接收天线与整流电路导通时，蓝牙发射接收天线起到接收高频能量作用，给听力设备的电池接收外界能量。
听力设备能量接收端电路中切换开关与蓝牙发射接收天线直接或间接相连或耦合。直接或间接相连的方式包括通过电容、电阻、导线、电感及其任意组合相连。耦合的方式包括：与射频开关通过电容、电阻、导线、电感及其任意组合相连的任意导体，与蓝牙天线通过电容、电阻、导线、电感及其任意组合相连的任意导体，前述二者之间的距离小于2mm。
能量发射端电路包含至少一个蓝牙发射天线，当包含大于一个蓝牙发射天线时，通过能量发射端电路中的切换开关对多个蓝牙发射天线进行控制，使得部分蓝牙发射天线处于开启或关闭状态，优化传输链路和电磁场分布，从而获得最佳传输效率。
在实施例中，蓝牙发射天线的辐射场可导致整流电路、电源管理、电池的连线上产生高频感应电流，影响进入电源管理中的能量品质，最终功率传输效率降低。为避免此现象如图3所示在实施例中，在整流电路与电源管理之间加入滤波网络，该滤波网络包含遏流电感或滤波电容中的至少一个，防止电源管理中芯片过载烧毁。
该发明通过开关复用听力设备中的蓝牙发射接收天线，使其既可以作为通信装置，也可以切换为能量接收装置。工作于蓝牙频段的无线充电设备中的天线显著缩小，因此，在充电端和被充电端不需要庞大笨重的充电线圈。该发明涉及的射频无线充电技术由于收发天线在充电时位于彼此的辐射近场区，因此避免了MHz感应充电技术种的听力设备与充电线圈严格对齐的问题，从而不需要针对每个耳机或助听器的充电盒进行定制化开模，使得一个充电器可以适用于不同类型的耳机和助听器，极大降低生产和研发成本，有效解决蓝牙天线辐射与无线充电线圈及其附属设备间的电磁兼容问题，可与微小形设备集成。耳机和助听器在下文统称听力设备。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (3)
1.一种用于微型听力设备的射频无线充电装置，其特征在于，包括能量发送端电路和听力设备能量接收端电路；能量发送端电路的电源通过电源管理芯片、直交流变换电路转换为高频交流信号，此高频交流信号的频段为听力设备的蓝牙频段，高频交流信号通过切换开关电路接通蓝牙发射天线，通过选中的蓝牙发射天线将能量发送至听力设备能量接收端；听力设备能量接收端电路包括听力设备的蓝牙发射接收天线以及切换开关、整流电路，蓝牙发射接收天线接收高频能量通过切换开关、整流电路将能量送电源管理给电池充电。
2.根据权利要求1所述用于微型听力设备的射频无线充电装置，其特征在于，所述整流电路与电源管理之间有滤波网络，该滤波网络包含遏流电感或滤波电容中的至少一个。
3.根据权利要求1所述用于微型听力设备的射频无线充电装置，其特征在于，所述能量发送端电路中的蓝牙发射天线与听力设备能量接收端电路中的蓝牙发射接收天线之间的距离大于2毫米。
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