CN114914967A - 充电盒电路、无线耳机以及无线耳机系统 - Google Patents

充电盒电路、无线耳机以及无线耳机系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种充电盒电路、无线耳机以及无线耳机系统。所述充电盒电路，其包括：充电盒电池；控制单元，其具有第一通讯模式和供电模式，直流‑直流转换器，其包括连接关系可变的输出电容，在控制单元处于第一通讯模式时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容断开与电源输出端和/或接地端的连接，所述控制单元直接通过所述电源输出端输出用于表征待传输的二进制数据的第一电平和第二电平中的一个，其中第一电平高于第二电平，第一电平低于所述电源输出端输出的供电电压。这样，可以支持与无线耳机的高速通讯模式。

Description

充电盒电路、无线耳机以及无线耳机系统
【技术领域】
本发明涉及一种真无线耳机领域，特别是涉及一种充电盒电路、无线耳机以及无线耳机系统。
【背景技术】
一种常见的充电盒向真无线(TWS)耳机传送信息的方式是：充电盒里的控制器控制升压电路启动或关闭，这样表现出连接节点电压VCHG在5V和0V之间切换，具体的，当升压电路启动时输出5V至VCHG节点；当升压电路被关闭时输出VCHG节点变为0V。真无线耳机通过检测此信号来得到简单的通讯信息，所述简单的通讯信息一般为充电盒的开盖和关盖信息。
随着产品功能不断发展，为了实现更复杂的系统功能，需要充电盒向真无线耳机传送更多信息，例如TWS耳机中的升级软件。因此，有必要对现有方案进行改进。
【发明内容】
本发明的目的之一在于提供一种充电盒电路，其可以支持与无线耳机的高速通讯模式。
本发明的目的之二在于提供一种无线耳机，其可以支持与充电盒电路的高速通讯模式。
本发明的目的之三在于提供一种无线耳机系统，其可以支持无线耳机和充电盒电路的高速通讯模式。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种充电盒电路，其包括：充电盒电池；控制单元，其具有第一通讯模式和供电模式，直流-直流转换器，其包括连接关系可变的输出电容，在控制单元处于供电模式下时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容串联于电源输出端和接地端之间，所述控制单元控制所述直流-直流转换器将充电盒电池的电压转换为供电电压并通过所述电源输出端输出，在控制单元处于第一通讯模式时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容断开与电源输出端和/或接地端的连接，所述控制单元直接通过所述电源输出端输出用于表征待传输的二进制数据的第一电平和第二电平后，通过所述电源输出端输出，其中第一电平高于第二电平，第一电平低于所述电源输出端输出的供电电压。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种无线耳机，其包括：耳机电池；与电源输入端连接的通信单元；应用处理器；与电源输入端连接的旁路供电电路，其能够基于电源输入端输入的电压为所述通信单元、所述应用处理器提供备用电源，所述电源输入端能够与充电盒电路的电源输出端电性连接，其中所述通信单元在第一通讯模式下识别所述电源输入端输入的第一电平或第二电平，并基于识别到的第一电平或第二电平恢复得到传输的数据，其中第一电平大于第二电平。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种无线耳机系统，其包括：充电盒，其包括盒体以及设置于所述盒体内的充电盒电路，所述盒体内设置有耳机仓；无线耳机，能够被放置于所述耳机仓内，在所述无线耳机被放置入所述耳机仓内时，所述充电盒电路的电源输出端与所述耳机的电源输入端电性耦接，所述充电盒电路的接地输出端与所述耳机的接地输入端电性耦接。所述充电盒电路包括：充电盒电池；控制单元，其具有第一通讯模式和供电模式，直流-直流转换器，其包括连接关系可变的输出电容，在控制单元处于供电模式下时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容串联于电源输出端和接地端之间，所述控制单元控制所述直流-直流转换器将充电盒电池的电压转换为供电电压并通过所述电源输出端输出，在控制单元处于第一通讯模式时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容断开与电源输出端和/或接地端的连接，所述控制单元直接通过所述电源输出端输出用于表征待传输的二进制数据的第一电平和第二电平后，通过所述电源输出端输出，其中第一电平高于第二电平，第一电平低于所述电源输出端输出的供电电压。所述无线耳机包括：耳机电池；与电源输入端连接的通信单元；应用处理器；与电源输入端连接的旁路供电电路，其能够基于电源输入端输入的电压为所述通信单元、所述应用处理器提供备用电源，所述电源输入端能够与充电盒电路的电源输出端电性连接，其中所述通信单元在第一通讯模式下识别所述电源输入端输入的第一电平或第二电平，并基于识别到的第一电平或第二电平恢复得到传输的数据，其中第一电平大于第二电平。
与现有技术相比，本发明中的充电盒电路可以对无线耳机进行供电或充电，还可以支持与无线耳机的高速通讯。
本发明可获得具体的、更多的有益效果将在下文中结合具体实施例详细描述。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明中的无线耳机系统在一个实施例中的电路图；
图2为本发明中的无线耳机系统在另一个实施例中的电路图。
【具体实施方式】
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本发明中的无线耳机系统在一个实施例中的电路图。如图1所示的，所述无线耳机系统包括充电盒和无线耳机200。所述充电盒包括盒体以及设置于所述盒体内的充电盒电路100，所述盒体包括盒盖，所述盒体内设置有耳机仓，在所述盒盖打开后，所述无线耳机200能够被放置于所述耳机仓内或从所述耳机仓中取出。所述无线耳机为真无线(TWS)耳机，其可以通过蓝牙与智能终端进行通讯，以便接听电话或听音乐。
如图1所示的，所述充电盒电路100包括充电盒电池BAT3、控制单元110、直流-直流转换器120和充电盒充电器130。所述充电盒充电器130通过外接电源给所述充电盒电池BAT3进行充电。优选的，所述充电盒电路100还包括模数转换器(ADC3)140和盒盖检测单元150。所述模数转换器140可以检测所述充电盒电池BAT3的电压，并将所述充电盒电池BAT3的电压进行模数转换后提供给所述控制单元110。所述盒盖检测单元150可以检测充电盒的盒盖的开启或关闭状态，并将充电盒的盒盖的开启或关闭状态提供给所述控制单元110。举例来说，所述盒盖检测单元150可以是一个霍尔传感器。此外，所述充电盒电路100还可以包括充电盒电池BAT3的温度检测单元，其可以检测充电盒电池BAT3的温度，并将得到的温度信息提供给所述控制单元110。
所述控制单元110具有第一通讯模式、第二通讯模式以及供电模式，其中第一通讯模式也可以被称为高速通讯模式，第二通讯模式也可以被称为低速通讯模式。在所述控制单元110处于供电模式下时，所述直流-直流(即直流到直流)转换器120可以将充电盒电池BAT3的电压转换成供电电压并通过电源输出端OUT1输出。
如图1所示的，所述无线耳机200包括耳机电池BAT1、应用处理器(AP1)210、与电源输入端耦接的旁路供电电路220、与电源输入端VCHG1耦接的通信单元230、与电源输入端耦接的耳机充电器250。
在所述无线耳机200放入所述充电盒的充电仓后，所述无线耳机200的电源输入端VCHG1与所述充电盒电路100的电源输出端OUT1电性耦接，所述无线耳机200的接地输入端GND与所述充电盒电路100的接地输出端电性耦接。此时，所述控制单元110进入供电模式，所述直流-直流(即直流到直流)转换器120可以将充电盒电池BAT3的电压转换成供电电压，所述耳机充电器250可以基于电源输入端的供电电压对所述耳机电池BAT1进行充电，在供电模式下不进行数据通讯。
此外，所述旁路供电电路220基于电源输入端VCHG1的供电电压为所述无线耳机200的各个电路模块，比如应用处理器210、旁路供电电路220等提供备用电源。这样即便所述无线耳机的电池BAT1供能能力不足时，在所述无线耳机放入充电仓后，所述电源输出端OUT1也可以通过旁路供电电路220直接给所述无线耳机200的各个电路模块提供电源，以便所述无线耳机能够快速正常启动，而不需要等到所述耳机电池BAT1被充电到一定程度后再正常启动，此时所述无线耳机200可以借助电源输出端OUT1通过通讯单元230与充电盒电路100完成数据通讯。
如图1所示的，所述直流-直流转换器120包括连接关系可变的输出电容C1以及直流-直流转换单元。所述直流-直流转换单元可以根据本发明的需求采用现有的方式来实现，不属于本发明的重点，在本文中不再进行详细介绍。所述控制单元可以改变输出电容C1的连接关系，使得所述输出电容C1断开与电源输出端和/或接地端的连接，所述控制单元也可以改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容C1串联于电源输出端OUT1和接地端之间。在一个实施例中，所述输出电容C1和一个受控开关K1依次串联于电源输出端OUT1和接地端之间，在需要控制所述输出电容C1串联于电源输出端OUT1和接地端之间时，所述控制单元110控制所述受控开关K1导通，在需要控制所述输出电容断开与电源输出端和/或接地端的连接时，所述控制单元110控制所述受控开关K1断开。在另一个实施例中，所述输出电容C1和一个受控开关K1的位置可以互换。所述输出电容C1可以大于或等于1微法。输出电容C1可以起到稳定电源输出端OUT1电压的作用。在所述控制单元110处于供电模式时，所述受控开关K1导通，这样有利于所述直流-直流转换器120输出的供电电压的稳定。
在所述控制单元110处于第二通讯模式即低速通讯模式下时，所述控制单元110控制所述受控开关K1导通，使得所述输出电容C1串联于电源输出端和接地端之间，所述控制单元110控制所述直流-直流转换器120将所述充电盒电池BAT3的电压转换为用于表征待传输的二进制数据的第三电平和第四电平中的一个并通过所述电源输出端OUT1输出，其中第三电平高于第四电平。在第二通讯模式下，所述无线耳机200中的通信单元230能够识别所述电源输入端VCHG1输入的第三电平或第四电平，并基于识别到第三电平或第四电平恢复得到传输的数据，这样就实现了充电盒电路100和无线耳机200之间的低速通讯。具体的，所述通信单元230包括有比较器，该比较器在第二通讯模式下将所述电源输入端VCHG1输入的电压与第二预定阈值进行比较以判断输入的电压是第三电平还是第四电平。在第二通讯模式时，待传输的二进制数据可以包括充电盒的盒盖的打开或关闭状态、充电盒电池的电压信息、充电盒电池的温度信息中的一个或多个，此时待传输的二进制数据量较小，低速通讯模式完全可以满足通讯要求。具体的，第三电平可以被认为是逻辑“1”，第四电平可以被认为是逻辑“0”，当然也可以相反，这样可以实现数字数据的传输。
此外，第四电平可以大于或等于无线耳机200的工作电压或无线耳机200的耳机电池BAT1的充满电压，这样在所述充电盒电路100与无线耳机200在第二通讯模式下通讯过程中，所述直流-直流转换器120通过所述电源输出端输出的第四电平和第三电平都能够给所述无线耳机正常供电或给所述无线耳机的耳机电池充电。也就是说，所述充电盒电路100在与所述无线耳机200进行低速通讯的过程中，仍然能够同时对所述无线耳机200进行充电或旁路供电，即所述耳机充电器250可以基于电源输入端的电压对所述耳机电池BAT1进行充电，或者所述旁路供电电路220基于电源输入端VCHG1的电压为所述无线耳机200的各个电路模块供电。
在一个示例中，第三电平可以5V，第四电平可以是4.5V，所述通信单元230的比较器的第二预定阈值可以为4.75V，当电源输入端的电压大于4.75V，所述比较器输出高电平，当电源输入端的电压低于4.75V时，所述比较器输出低电平，这样可以产生数字信号来标识各种信息。
在控制单元110处于第一通讯模式即高速通讯模式下时，所述控制单元110控制所述受控开关K1断开，使得所述输出电容C1断开与电源输出端和/或接地端的连接，这样可以有效减少耦接在电源输出端OUT1上的电容，耦接在电源输出端OUT1上的电容太大将减小通讯速度，因为通讯速度会受到对电容充电时间和放电时间的限制，电容值越大，充电时间和放电时间越长。
所述控制单元110在第一通讯模式下直接通过所述电源输出端OUT1输出用于表征待传输的二进制数据的第一电平和第二电平，其中第一电平高于第二电平。具体的，第二电平可以为地电平，第一电平低于第四电平，在第一通讯模式时，所述控制单元110控制所述直流-直流转换器120停止工作。所述无线耳机200中的通信单元230在第一通讯模式下能够识别所述电源输入端VCHG1输入的第一电平或第二电平，并基于识别到第一电平或第二电平恢复得到传输的数据，这样就实现了充电盒电路100和无线耳机200之间的高速通讯。具体的，所述通信单元230的比较器将所述电源输入端VCHG1输入的电压与第一预定阈值进行比较以判断输入的电压是第一电平还是第二电平。在第一通讯模式时，所述待传输的二进制数据可以包括充电盒的盒盖的打开或关闭状态、充电盒电池的电压信息、充电盒电池的温度信息、无线耳机的软件程序和充电盒的软件程序中的一个或多个，此时待传输的二进制数据量较大，低速通讯模式无法满足通讯要求，需要采用高速通讯模式。具体的，第一电平可以被认为是逻辑“1”，第二电平可以被认为是逻辑“0”，当然也可以相反，这样可以实现数字数据的传输。
另外，通讯时的信号幅度越小，充电时间和放电时间越短，因此通讯速度更快。因此，在本发明中的第一电平和第二电平的电压差可以不超过1.5V，比如可以为0.5V，0.8V，0.9V，以增加通讯的速度。在一个示例中，第一电平可以0.5V，第二电平可以是0V，所述通信单元230的比较器的第一预定阈值可以为0.25V，当电源输入端的电压大于0.25V，所述比较器输出高电平，当电源输入端的电压低于0.25V时，所述比较器输出低电平。
如图1所示的，所述无线耳机200还包括模数转换器(ADC1)250、音频模块260、射频模块270。所述模数转换器250用于将耳机电池BAT1的电压转换为数字信号，并提供给所述应用处理器210。
图2为本发明中的无线耳机系统在另一个实施例中的电路图。图2中的无线耳机系统与图1中的无线耳机系统基本相同，不同之处仅在于：所述无线耳机200还包括串联于电源输入端VCHG1和接地端之间的受控开关K2和输入电容C2。在进入第一通讯模式前，所述充电盒电路100可以在第二通讯模式下通知所述无线耳机200即将进入第一通讯模式，此时所述应用处理器210控制所述受控开关K2断开，以减少串联于电源输入端VCHG1和接地端之间的电容，以便保证高速通讯。在第二通讯模式和供电模式下，所述应用处理器210控制所述受控开关K2导通，串联于电源输入端VCHG1和接地端之间的输入电容C2可以帮助无线耳机200的供电系统稳定电压。
在本发明中，“耦接”、“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语，如无特别说明，则其含义包括在两个或更多电路对象之间没有任何插入电路对象的直接连接，也包括在两个或更多电路对象之间通过一个或更多插入电路对象实现的间接连接。例如，两个彼此直接连接的电路对象被称为彼此“耦接/相连”。同样地，两个电路对象若其间连接有一个或更多插入电路对象则也被称为彼此“耦接/相连”。也就是说，“耦接”、“相连”等可以是直接电性连接，也可以是间接电性连接，间接电性连接是指中间间隔有其他元器件，比如电阻、电容等。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (12)

1.一种充电盒电路，其特征在于：其包括：
充电盒电池；
控制单元，其具有第一通讯模式和供电模式，
直流-直流转换器，其包括连接关系可变的输出电容，
在控制单元处于供电模式下时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容串联于电源输出端和接地端之间，所述控制单元控制所述直流-直流转换器将充电盒电池的电压转换为供电电压并通过所述电源输出端输出，
在控制单元处于第一通讯模式时，所述控制单元改变输出电容的连接关系，使得所述输出电容断开与电源输出端和/或接地端的连接，所述控制单元直接通过所述电源输出端输出用于表征待传输的二进制数据的第一电平和第二电平后，通过所述电源输出端输出，其中第一电平高于第二电平，第一电平低于所述电源输出端输出的供电电压。
2.如权利要求1所述的充电盒电路，其特征在于：第二电平为地电平，在第一通讯模式时，所述控制单元控制所述直流-直流转换器停止工作，
所述输出电容大于或等于1微法，
所述充电盒电路还包括有接地输出端，
第二电平和第一电平的电压差小于1.5V。
3.如权利要求1所述的充电盒电路，其特征在于：所述控制单元还包括第二通讯模式；
在所述控制单元处于第二通讯模式时，所述控制单元控制改变所述输出电容的连接关系，使所述输出电容串联于电源输出端和接地端之间，所述控制单元控制所述直流-直流转换器将所述充电盒电池的电压转换为用于表征待传输的二进制数据的第三电平和第四电平后，通过所述电源输出端输出，其中第三电平高于第四电平，第一电平低于第四电平。
4.如权利要求3所述的充电盒电路，其特征在于：第四电平大于或等于无线耳机的工作电压或无线耳机的耳机电池的充满电压，所述充电盒电路与无线耳机在第二通讯模式下通讯过程中，通过所述电源输出端输出的第三电平和第四电平均能够给所述无线耳机正常供电或给所述无线耳机的耳机电池充电。
5.如权利要求3所述的充电盒电路，其特征在于：第一通讯模式支持的数据传输速率高于第二通讯模式支持的数据传输速率。
6.如权利要求3所述的充电盒电路，其特征在于：在第二通讯模式时，所述待传输的二进制数据包括充电盒的盒盖的打开或关闭状态、充电盒电池的电压信息、充电盒电池的温度信息中的一个或多个；
在第一通讯模式时，所述待传输的二进制数据包括充电盒的盒盖的打开或关闭状态、充电盒电池的电压信息、充电盒电池的温度信息、无线耳机的软件程序和充电盒的软件程序中的一个或多个。
7.如权利要求1所述的充电盒电路，其特征在于：所述输出电容和一个受控开关串联，且输出电容的一端连接于所述电源输出端或所述接地端，所述受控开关耦接于所述接地端或电源输出端，在需要控制所述输出电容串联于电源输出端和接地端之间时，所述控制单元控制所述受控开关导通，在需要控制所述输出电容断开与电源输出端和/或接地端的连接时，所述控制单元控制所述受控开关断开。
8.一种无线耳机，其特征在于，其包括：
耳机电池；
与电源输入端连接的通信单元；
应用处理器；
与电源输入端连接的旁路供电电路，其能够基于电源输入端输入的电压为所述通信单元、所述应用处理器提供备用电源，所述电源输入端能够与充电盒电路的电源输出端电性连接，
其中所述通信单元在第一通讯模式下识别所述电源输入端输入的第一电平或第二电平，并基于识别到的第一电平或第二电平恢复得到传输的数据，其中第一电平大于第二电平。
9.如权利要求8所述的无线耳机，其特征在于：其还包括：
与电源输入端连接的耳机充电器，其基于电源输入端的电压对所述耳机电池进行充电，
所述通信单元在第二通信模式下识别所述电源输入端输入的第三电平或第四电平，并基于识别到的第三电平或第四电平恢复得到传输的数据，第三电平高于第四电平，第四电平高于第一电平，第二电平为地电平，
在所述电源输入端输入为第三电平或第四电平时，所述耳机充电器基于第三电平或第四电平对所述耳机电池进行充电，所述旁路供电电路基于第三电平或第四电平给所述通信单元、所述应用处理器提供备用电源，
在第一通信模式下，所述耳机充电器停止对所述耳机电池进行充电。
10.如权利要求9所述的无线耳机，其特征在于：所述通信单元包括比较器，所述比较器在第一通讯模式下将所述电源输入端输入的电压与第一预定阈值进行比较以识别所述电源输入端输入的第一电平或第二电平，所述比较器在第二通讯模式下将所述电源输入端输入的电压与第二预定阈值进行比较以识别所述电源输入端输入的第三电平或第四电平。
11.如权利要求8所述的无线耳机，其特征在于：其还包括：
串联于电源输入端和接地端之间的受控开关和输入电容；
在第二通讯模式下，所述通信单元识别所述电源输入端输入的第三电平或第四电平以恢复得到传输的数据，在接收到来自充电盒电路的通讯模式切换信号后，所述应用处理器控制所述受控开关断开，之后所述通信模块工作在第一通讯模式下，此时所述通信单元识别所述电源输入端输入的第一电平或第二电平以恢复得到传输的数据，
在第二通讯模式或供电模式下，所述应用处理器控制所述受控开关导通，
所述无线耳机还包括有接地输入端。
12.一种无线耳机系统，其特征在于，其包括：
充电盒，其包括盒体以及设置于所述盒体内的如权利要求1-7任一所述的充电盒电路，所述盒体内设置有耳机仓；
如权利要求8-11任一所述的无线耳机，能够被放置于所述耳机仓内，
在所述无线耳机被放置入所述耳机仓内时，所述充电盒电路的电源输出端与所述耳机的电源输入端电性耦接，所述充电盒电路的接地输出端与所述耳机的接地输入端电性耦接。
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