CN201656503U - 可无线充电的便携电子装置组合 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可无线充电的便携电子装置组合，其包括便携电子装置和充电装置，该充电装置的外壳内设有无线充电的发射电路，该便携电子装置的外壳内设有无线充电的接收电路，该便携电子装置和充电装置的外壳上分别设有相配合的用于对正所述发射电路与接收电路的对准结构；充电时，该便携电子装置和充电装置的相互位置按照该对准结构设置以使所述发射电路与接收电路恰好电磁耦合；该便携电子装置为移动电话、对讲机、电子词典、掌上电脑、手持电脑设备、个人通讯助理机、MP3、MP4、数码相机、GPS导航仪、录音笔或上网本。本实用新型采用无线充电设计，充电过程简单方便，利于充电标准化，且充电结构可完全防尘防水而延长使用寿命。

Description

可无线充电的便携电子装置组合

技术领域

本实用新型涉及便携电子装置，特别涉及一种可无线充电的便携电子装置组合。

背景技术

在人们的日常工作及生活中，经常会使用到各类使用电力驱动的便携电子装置，例如，移动电话、对讲机、电子词典、掌上电脑(PDA)、手持电脑设备(HPC)、个人通讯助理机(SmartPhone)、MP3、MP4、数码相机、GPS导航仪、录音笔、上网本等，给人们带来了极大的便利。出于便携性的要求，这些便携电子装置都使用电池作为电力来源，而出于方便使用、经济效率和环保的原因，人们更多选择使用可重复充电的充电电池作为电源。

当便携电子装置中的充电电池电力耗尽时，现有技术中通常采用接触式充电器，通过将充电电池上的电极与接触式充电器上的金属触脚连接进行充电。但是，接触式充电器不能完全防水防尘，外露的金属触脚因长时间使用会磨损或被空气腐蚀、氧化，电极与金属触脚接触时经常出现接触不良，导致充电不完全，而且电极与金属触脚的接触点会因碳化作用而发热，导致浪费电流，外露的金属触脚还具有短路的危险。而且，不同的便携电子装置的充电接口通常具有不同的规格，如充电电压、充电电流、对应的接触式充电器的接口类型等，需要为不同的便携电子装置准备不同的接触式充电器，不利于充电标准化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可无线充电的便携电子装置组合，解决现有便携电子装置使用接触式充电器所带来的金属触脚接触不良、金属触脚短路及不利于充电标准化等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种可无线充电的便携电子装置组合，其包括便携电子装置和充电装置，该充电装置的外壳内设有无线充电的发射电路，该便携电子装置的外壳内设有无线充电的接收电路，该便携电子装置和充电装置的外壳上分别设有相配合的用于对正所述发射电路与接收电路的对准结构；充电时，该便携电子装置和充电装置的相互位置按照该对准结构设置以使所述发射电路与接收电路恰好电磁耦合；该便携电子装置为移动电话、对讲机、电子词典、掌上电脑、手持电脑设备、个人通讯助理机、MP3、MP4、数码相机、GPS导航仪、录音笔或上网本。

其中，所述发射电路包括主控制电路、固定频率输出电路、驱动电路、串联谐振电路、次级信号检测电路及电流检测保护电路；该主控制电路、固定频率输出电路、驱动电路及串联谐振电路顺序电性连接以由主控制电路控制电能的无线发射，该次级信号检测电路分别与串联谐振电路和主控制电路电性连接以检测次级信号，该电流检测保护电路分别与串联谐振电路和主控制电路电性连接以进行电流检测保护。

其中，所述接收电路包括感应线圈电路、桥式整流电路、开关电路、充电管理电路及充电电池；该感应线圈线路、桥式整流电路、开关电路、充电电池顺序电性连接以接收电能并对充电电池进行充电，该充电管理电路分别电性连接桥式整流电路、开关电路、充电电池以进行充电管理。

其中，所述串联谐振电路由第一电容和第一电感串联构成。

其中，所述驱动电路由非门、PMOS和NMOS组成；该PMOS和NMOS分别与所述串联谐振电路电性连接以给该串联谐振电路充电和放电；该非门电性连接该PMOS与NMOS的栅极以控制PMOS与NMOS的导通与截止。

其中，所述主控制电路为一第一单片机。

其中，所述固定频率输出电路为一输出固定不变频率的第二单片机。

其中，所述充电管理电路为一第三单片机。

其中，所述感应线圈电路由第二电容和第二电感并联构成。

主控电路连接所述固定频率输出电路，控制所述固定频率输出电路发出频率。驱动电路连接所述固定频率输出电路与所述串联谐振电路，将固定频率输出电路发出频率传输给所述串联谐振电路，驱动串联谐振电路谐振。桥式整流电路由4个二极管桥式连接构成，其与感应线圈电路连接，将感应线圈电路产生的交流电压转换为直流电压。桥式整流电路还连接充电管理电路与开关电路，为充电管理电路提供工作电压，并通过开关电路为电池提供充电电压。

本实用新型的有益效果：本实用新型可无线充电的便携电子装置组合采用无线充电设计，充电过程简单方便，利于充电标准化，充电结构可完全防尘防水而延长使用寿命；通过用单片机产生固定频率驱动谐振电路谐振，谐振电路选择一定范围的电感值和电容值，电感两端就可以得到一个一定范围内稳定的电压，这样就省去了频率调整电路，从而简化了电路，节约了成本。

为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为本实用新型可无线充电的便携电子装置组合的充电原理图；

图2为本实用新型可无线充电的便携电子装置组合一较佳实施例的电路图；

图3为本实用新型可无线充电的便携电子装置组合一较佳实施例的立体示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。

本实用新型可无线充电的便携电子装置组合包括便携电子装置和充电装置，充电装置的外壳内设有无线充电的发射电路，该便携电子装置的外壳内设有无线充电的接收电路；充电时，该充电装置的发射电路与便携电子装置的接收电路之间电磁耦合。本实用新型可应用于各种便携电子装置中，例如移动电话、对讲机、电子词典、掌上电脑(PDA)、手持电脑设备(HPC)、个人通讯助理机(SmartPhone)、MP3、MP4、数码相机、GPS导航仪、录音笔、上网本等。

如图1及图2所示，图1为本实用新型可无线充电的便携电子装置组合的充电原理图，图2为本实用新型可无线充电的便携电子装置组合一较佳实施例的电路图。发射电路包括主控制电路11、固定频率输出电路12、驱动电路13、串联谐振电路14、次级信号检测电路15及电流检测保护电路16；主控制电路11、固定频率输出电路12、驱动电路13及串联谐振电路14顺序电性连接以由主控制电路11控制电能的无线发射，次级信号检测电路15分别与串联谐振电路14和主控制电路11电性连接以检测次级信号，电流检测保护电路16分别与串联谐振电路14和主控制电路11电性连接以进行电流检测保护。

接收电路包括感应线圈电路21、桥式整流电路22、开关电路23、充电管理电路24及充电电池25；该感应线圈线路21、桥式整流电路22、开关电路23、充电电池25顺序电性连接以接收电能并对充电电池25进行充电，充电管理电路24分别电性连接桥式整流电路22、开关电路23、充电电池25以进行充电管理。

串联谐振电路14由第一电容及第一电感串联构成，当有合适的频率加入两端时，电容和电感两端就会产生数倍于电源的交流电压，也就是这个交流电压把能量传输出去。驱动电路13由非门、PMOS管及一NMOS管构成，PMOS与NMOS完成给串联谐振电路14充电或放电，从而谐振，而非门是完成让PMOS与NMOS导通与截止。感应线圈电路21由第二电容及第二电感并联构成。桥式整流电路22由四个二极管构成。

主控制电路11是一第一单片机，发射电路上电后就会启动固定频率输出电路12，让其间隔的输出固定频率信号，同时单片机检测接收部分是否存在，存在就充电，单片机就控制固定输出频率电路长时间的输出频率，达到长时间的传输能量，进而快速的充电，其充电状态用LED指示；单片机还要检测电路是否过流，同时也用LED指示。固定频率输出电路12是由第二单片机构成，利用单片机直接输出固定不变的频率，由主控制电路11控制是否输出频率，这个频率稳定和易于控制。

固定频率输出电路12产生的频率经驱动电路13高效率的让串联谐振电路14起振，起振后第一电感两端就有了比较高的交流电压，形成电磁场，当感应线圈电路21靠近时，感应线圈电路21就会开始给充电电池25充电，充电的瞬间导致第二电感电压变化，变化的电压反过来感应到串联谐振电路14，次级信号检测电路15就会检测到次级信号然后反馈给主控制电路11，这样就知道接收电路是在充电，或者充饱电等等信息，然后可用LED指示；如果串联谐振电路14有问题，电流过大，电流检测保护电路16就把信号反馈给主控制电路11，主控制电路11就不让固定频率输出电路12发出频率，串联谐振电路14不起振，从而起到保护作用。

感应线圈电路21由第二电容和第二电感并联构成，当感应线圈电路21接近串联谐振电路14时，感应到交流电压，并通过桥式整流电路22整流为直流电压，此时充电管理电路24开始工作，控制开关电路23给充电电池25充电，充电电池25可以为常见的锂电池或镍氢电池等。充电过程中感应线圈电路21(次级)不断的反馈信号到串联谐振电路14(初级)，从而主控制电路11可了解充电电池25的充电状态，并通过LED或其他方式指示出来。开关电路23是一个由PMOS管构成的开关电路，用于对充电电池25脉冲充电，而脉冲信号来自充电管理电路24。充电管理电路24由一第三单片机组成，用于管理充电；不同的充电电池状态会有不同的充电方式，以最好的保护充电电池，最大限度的提高充电电池的使用寿命。如果是对镍氢电池充电，则是以-ΔV判断镍氢电池是否充饱，这样就会让镍氢电池充到最饱和，同时还以最长充电时间方式保护镍氢电池，不会让不好的镍氢电池出现过充。如果对锂离子电池充电，则以电压判断锂离子电池是否充饱，以使锂离子电池充到最饱和。

发射电路的频率由单片机产生和控制，所以频率非常准确和稳定，检测也非常灵敏，加入的电流检测保护电路16让整机更可靠的工作；充电电池端的充电和检测也是由单片机控制完成的，精确的电压检测能可靠灵敏的判断充电电池的状态，且作相应的充电动作，让充电电池完全充饱且不会出现过热过压等问题。用固定频率驱动串联谐振电路14谐振，谐振电感两端会出现比电源电压高出数倍的谐振电压，选择一定范围的电感值和电容值，电感两端就可以得到一个一定范围内稳定的电压，这样就省去了频率调整电路，频率直接由单片机产生，从而简化了电路，节约了成本。而且，各种不同的内设有无线充电接收电路的便携电子装置都可以采用通用的内设有无线充电发射电路的充电装置来充电，克服了现有不同便携电子装置具有不同充电接口的问题，有利于充电标准化。

如图3所示，其为本实用新型可无线充电的便携电子装置组合一较佳实施例的立体示意图。在此较佳实施例中，可无线充电的便携电子装置组合包括充电装置1和便携电子装置2，充电装置1的外壳内设有无线充电的发射电路，便携电子装置2的外壳内设有无线充电的接收电路；充电装置1外形扁平，其上表面供便携电子装置2放置以充电；充电时，充电装置1的发射电路与便携电子装置2的接收电路之间电磁耦合。为提高充电装置1和便携电子装置2之间的充电效率，在充电装置1和便携电子装置2之间提供了对准结构，充电装置1的上表面设有表示串联谐振电路位置的图案3，便携电子装置2按照图案3放置于充电装置1上，使接收电路的感应线圈电路与发射电路的串联谐振电路的位置正对，主要目的在于使串联谐振电路与感应线圈电路恰好耦合。也可以通过其它形式的对准结构来实现串联谐振电路与感应线圈电路的对正；例如，在便携电子装置上设置凸起，在充电装置上设置凹陷，从而对准；又如，在便携电子装置上设置凹陷，在充电装置上设置凸起；再如，便携电子装置和充电装置两者形成相配合的台阶外形等。

综上所述，本实用新型可无线充电的便携电子装置组合采用无线充电设计，充电过程简单方便，利于充电标准化，且充电结构可完全防尘防水而延长使用寿命；通过用单片机产生固定频率驱动谐振电路谐振，谐振电路选择一定范围的电感值和电容值，电感两端就可以得到一个一定范围内稳定的电压，这样就省去了频率调整电路，从而简化了电路，节约了成本。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，包括便携电子装置和充电装置，该充电装置的外壳内设有无线充电的发射电路，该便携电子装置的外壳内设有无线充电的接收电路，该便携电子装置和充电装置的外壳上分别设有相配合的用于对正所述发射电路与接收电路的对准结构；充电时，该便携电子装置和充电装置的相互位置按照该对准结构设置以使所述发射电路与接收电路恰好电磁耦合；该便携电子装置为移动电话、对讲机、电子词典、掌上电脑、手持电脑设备、个人通讯助理机、MP3、MP4、数码相机、GPS导航仪、录音笔或上网本。

2.如权利要求1所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述发射电路包括主控制电路、固定频率输出电路、驱动电路、串联谐振电路、次级信号检测电路及电流检测保护电路；该主控制电路、固定频率输出电路、驱动电路及串联谐振电路顺序电性连接以由主控制电路控制电能的无线发射，该次级信号检测电路分别与串联谐振电路和主控制电路电性连接以检测次级信号，该电流检测保护电路分别与串联谐振电路和主控制电路电性连接以进行电流检测保护。

3.如权利要求1所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述接收电路包括感应线圈电路、桥式整流电路、开关电路、充电管理电路及充电电池；该感应线圈线路、桥式整流电路、开关电路、充电电池顺序电性连接以接收电能并对充电电池进行充电，该充电管理电路分别电性连接桥式整流电路、开关电路、充电电池以进行充电管理。

4.如权利要求2所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述串联谐振电路由第一电容和第一电感串联构成。

5.如权利要求2所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述驱动电路由非门、PMOS和NMOS组成；该PMOS和NMOS分别与所述串联谐振电路电性连接以给该串联谐振电路充电和放电；该非门电性连接该PMOS与NMOS的栅极以控制PMOS与NMOS的导通与截止。 

6.如权利要求2所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述主控制电路为一第一单片机。

7.如权利要求2所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述固定频率输出电路为一输出固定不变频率的第二单片机。

8.如权利要求3所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述充电管理电路为一第三单片机。

9.如权利要求3所述的可无线充电的便携电子装置组合，其特征在于，所述感应线圈电路由第二电容和第二电感并联构成。 

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