CN207896718U - 一种穿戴式电子设备供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种穿戴式电子设备供电装置。本实用新型一种穿戴式电子设备供电装置，所述装置包括充电端口、第一开关电路、快速充电模块、第二开关电路、储能模块、电流检测模块和供电检测端口。所述第一开关电路包括第一MOS场效应管；所述第一开关电路包括第二MOS场效应管；所述快速充电模块包括第一电容、第一电感和二极管；所述储能模块包括辅佐储能器件和第二电阻。本实用新型一种穿戴式电子设备供电方法和装置，利用能快速充电的大容量的电容器作为主要储能器件，大容量锂电池为辅佐储能器件，并采用多模式的方式给穿戴式电子设备供电，解决了穿戴式电子设备充电慢和续航时间短的问题。

Description

一种穿戴式电子设备供电装置

技术领域

本实用新型涉及穿戴式电子设备领域，尤其是一种无线蓝牙设备供电办法和装置。

背景技术

随着人们对穿戴式电子设备的熟悉，蓝牙耳机、智能手环等穿戴式电子设备已经逐渐进入人们日常生活。在实际使用的过程中，穿戴式电子设备耗电快，人们又经常忘记充电，导致在需要使用电子设备的时候，常常因电量不足而无法正常使用。此外，穿戴式电子设备充电的时间一般长达数小时，用户等待设备充电的过程漫长，让用户觉得太过于麻烦而不得不放弃使用。由此人们对于穿戴式电子设备的消费体验并不是很好，为了提高穿戴式电子设备的续航能力和快速充电能力，急需解决穿戴式电子设备的电源充放电问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种穿戴式电子设备供电办法和装置，用于解决穿戴式电子设备充电慢和续航时间短的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种穿戴式电子设备供电装置，所述装置包括充电端口、第一开关电路、快速充电模块、第二开关电路、储能模块、电流检测模块和供电检测端口；

所述充电端口的信号输出端与第一开关电路的信号输入端连接；

所述第一开关电路的信号输出端与快速充电模块的信号输入端连接；

所述快速充电模块的信号输出端与第二开关电路的信号输入端连接；

所述第二开关电路的信号输出端与储能模块的信号输入端连接；

所述储能模块的信号输出端与供电检测端口连接；

所述电流检测模块的第一信号输出端与第一开关电路的信号输入端连接；

所述电流检测模块的第二信号输出端与第二开关电路的信号输入端连接；

所述电流检测模块的第三信号输出端与储能模块的信号输入端连接。

优选的，主控MCU通过供电端口连接所述供电装置。

优选的，所述主控MCU可为任意穿戴式电子设备的主控，所述穿戴式电子设备可以是蓝牙耳机、智能手表、智能手环、智能运动鞋和智能眼镜等。

优选的，辅佐储能器件可以是锂离子电池和/或离子电容。

优选的，所述第一开关电路包括第一MOS场效应管；所述第一开关电路包括第二MOS场效应管；所述快速充电模块包括第一电容、第一电感和二极管；所述储能模块包括辅佐储能器件和第二电阻；

所述第一MOS场效应管的漏极与充电端口的正极连接；所述第一MOS场效应管的源极与第一电感连接；

所述第一电感与第一电容连接；所诉第一电容的另一端接地；

所述二极管的正极与第一MOS场效应管的源极连接；所述二极管的阴极接地；

所述辅佐储能器件的正极与第二MOS场效应管的漏极连接；所述辅佐储能器件的负极与第二电阻连接；第二电阻的另一端接地。

优选的，所述第一电容为超级电容，用于快速储存电能并提供电能给辅佐储能器件；所述第一MOS场效应管用于导通和关闭快速充电电路；所述辅佐储能器件用于储存备用电能。

优选的，所述电流检测模块的第一信号输出端与第一MOS场效应管的栅极连接；所述电流检测模块的第二信号输出端与第二MOS场效应管的栅极连接；所述电流检测模块的第三信号输出端与辅佐储能器件的负极连接。

优选的，所述电流检测模块包括电流检测放大器、单片机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型是一种穿戴式电子设备供电方法和装置，利用能快速充电的大容量的电容器作为主要储能器件，大容量低价格的锂电池为辅佐储能器件，并采用用多模式的方式给穿戴式电子设备供电。在一分钟左右的充电时间内，存储达到8小时左右的通话使用时间的电量，更能提供长达几天的续航时间。同时可以让用户在空闲时候再补充充电，让用户既能瞬时快速充电，也能正常慢速充电。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型是一种穿戴式电子设备供电装置的结构示意图；

图2是本实用新型是一种穿戴式电子设备供电装置的一具体实施例示意图；

图3是本实用新型是一种穿戴式电子设备供电装置的另一具体实施例示意图；

具体实施方式

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。

本实施例一种穿戴式电子设备供电装置，参考图1，装置包括充电端口、第一开关电路、快速充电模块、第二开关电路、储能模块、电流检测模块和供电检测端口。充电端口的信号输出端与第一开关电路的信号输入端连接；第一开关电路的信号输出端与快速充电模块的信号输入端连接；快速充电模块的信号输出端与第二开关电路的信号输入端连接；第二开关电路的信号输出端与储能模块的信号输入端连接；储能模块的信号输出端与供电检测端口连接；电流检测模块的第一信号输出端与第一开关电路的信号输入端连接；电流检测模块的第二信号输出端与第二开关电路的信号输入端连接；电流检测模块的第三信号输出端与储能模块的信号输入端连接。

一种穿戴式电子设备供电装置的一具体实施例，参考图2，第一开关电路包括第一MOS场效应管Q1；第一开关电路包括第二MOS场效应管Q2；快速充电模块包括第一电容C1、第一电感L1和二极管；储能模块包括辅佐储能器件BT1和第二电阻R2。

第一MOS场效应管Q1的漏极与充电端口的正极连接；第一MOS场效应管Q1的源极与第一电感L1连接；第一电感L1与第一电容C1连接；所诉第一电容C1的另一端接地；二极管L的正极与第一MOS场效应管Q1的源极连接；二极管L的阴极接地；辅佐储能器件BT1的正极与第二MOS场效应管Q2的漏极连接；辅佐储能器件BT1的负极与第二电阻R2连接；第二电阻R2的另一端接地。

第一电容C1为超级电容，用于快速储存电能并提供电能给锂离子电池BT1；第一MOS场效应管Q1用于导通和关闭快速充电电路；锂离子电池BT1用于储存备用电能。

电流检测模块的第一信号输出端与第一MOS场效应管Q1的栅极连接；电流检测模块的第二信号输出端与第二MOS场效应管Q2的栅极连接；电流检测模块的第三信号输出端与辅佐储能器件BT1的负极连接。

本实施例穿戴式电子设备供电装置的工作原理是：

第一MOS场效应管Q1接入到5V电源充电端口后，电流检测模块开始工作，开始对第一电容C1充电，同时第二MOS场效应管Q2也开始工作，对锂离子电池BT1进行电池充电。第一电容C1完成后，锂离子电池BT1机械充电到电池电量满。当输入断开时，第一电容C1上的电会持续对锂离子电池BT1 充电和对主控MCU进行供电。

在一些应用场合，该电路装置避免了穿戴式电子设备主控芯片的任何修改，只需一个外置的供电，由由外置电流检测模块的管理来完成快速充电以及放电的过程。具体地，电流检测模块可包括电流检测芯片ACS712和/或电流检测芯片AD8217。

进一步地，该电路在不同的应用场景下，有不同的优化，以达到最佳的使用效果。比如还可省掉第二MOS场效应管Q2，锂离子电池BT1等电路，只使用快速充电的部分和快速充电电池来降低成本等应用。

作为方案的进一步改进，参考图3，本实施例的另一具体实施例。该装置包括充电端口、第一MOS场效应管Q1、第一限流电阻R1、第一电容C1、DCDC 充电电源、第一电感L1、第二电容C2、辅佐储能器件BT1、第二电阻R2、主控MCU。

第一MOS场效应管Q1的栅极与主控MCU的输出端连接；第一MOS场效应管Q1的源极与充电端口的正极连接；第一MOS场效应管Q1的漏极与第一限流电阻R1连接；第一限流电阻R1的另一端与第一电容C1连接；第一电容C1的另一端接地；DCDC充电电源的正极与第一限流电阻R1连接；DCDC 充电电源的负极与第一电感L1连接；第一电感L1的另一端与第二电容C2连接；第二电容C2的另一端接地；辅佐储能器件BT1的正极与第一电感L1连接；辅佐储能器件BT1的负极与第二电阻R2连接；第二电阻R2的另一端接地。

主控MCU的第一信号输出端与第一MOS场效应管Q1的栅极连接；

主控MCU的第二信号输出端与DCDC电源模块的正极连接；

主控MCU的第三信号输出端与辅佐储能器件BT1的负极连接。

其工作原理是：当蓝牙耳机接入到充电器，激活蓝牙的主控MCU。主控 MCU判断第一电容C1以及第二电容C2的电压，如果第二电容C2的电压低于满电压值，开始准备充电；如果第二电容C2电量未满，优先开始对第一电容 C1充电，这时打开充电MOS场效应管Q1，监控充电电流，以及第二电容C2 的电压；本实施例中使用的是5v超级电容，有直接充电的方式，通过第一限流电阻R1进行限流和控制充电电流，当充电电流大于预设的电流值时关闭MOS场效应管Q1，延时几十个毫秒后再打开MOS场效应管Q1，断续给第一电容 C1充电。避免刚开始时过大的电流，让充电器进入保护状态，无法给设备充电。

本实施例中，先判断锂离子电池的状态，确认当前所取的模式状态。然后开始对超级电容进行快速充电，当电容充到80％的情况时，开始对锂电池进行充电，锂电池充满后进入充电休眠模式。在充电途中如果断开了充电，则通过超级电容的电继续给锂电池充电。直到电容的电用完或者锂电池充满进入休眠。

现有技术中，5V－2A充电电流在一分钟可以充5v＊2A/60＝0.16Wh的电能，如果用5V充电，3V供电的给电子设备的情况下，约能提供45mah的电能，蓝牙耳麦的功耗大约是9MA，在标准的手机充电器充电的情况下能提供5小时左右的蓝牙通话时间。在混合充电模式下再以大容量低价格的锂电池作为补充电量来源，即可实现充电一分钟，通话18小时的实际使用。

超级电容的容量由如下公式计算可得：

公式：F/V/3600＝VAH

所以：5V1F＝(5v－2v)＊1f/3V/3600＝2.5mah

其中5v为电容器的工作电压，2V位芯片的最低工作电压，在2V以下，电压不方便利用。所以本实施例选取2V为最低工作电压。经过计算可得要提供工作1小时左右的通话的话需要4F左右的电容器。

本实施例中，采用锂离子电池和超级电容共同工作。若完全使用超级电容类储能器件，由于蓝牙耳机体积的限制，其使用时间就会比较的短。使用混合供电的方式能够降低成本，给使用带来便利。采用超级电容，快速高倍率电池做快速充电，满足用户的1到2小时的应急使用，在使用完成后再继续充电把锂电池充满。这样既可以反复，随时充电，又可以长寿命的使用多天，避免了普通2次电池在频繁充放电的使用过程中过早的老化。此外，超级电容的自放电比较大，在待机状态时，一般几天时间电容就自放电放光电能，通过这种组合的方式，在待机状态时把电容的电能缓慢的给普通的锂电池充电，等电容的电能使用完后，切换到锂电池供电，这样待机时间就可以做到半年以上，避免了待机时间短的问题。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种穿戴式电子设备供电装置，其特征在于，所述装置包括充电端口、第一开关电路、快速充电模块、第二开关电路、储能模块、电流检测模块和供电检测端口；

所述充电端口的信号输出端与第一开关电路的信号输入端连接；

所述第一开关电路的信号输出端与快速充电模块的信号输入端连接；

所述快速充电模块的信号输出端与第二开关电路的信号输入端连接；

所述第二开关电路的信号输出端与储能模块的信号输入端连接；

所述储能模块的信号输出端与供电检测端口连接；

所述电流检测模块的第一信号输出端与第一开关电路的信号输入端连接；

所述电流检测模块的第二信号输出端与第二开关电路的信号输入端连接；

所述电流检测模块的第三信号输出端与储能模块的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式电子设备供电装置，其特征在于，所述第一开关电路包括第一MOS场效应管；所述第一开关电路包括第二MOS场效应管；所述快速充电模块包括第一电容、第一电感和二极管；所述储能模块包括辅佐储能器件和第二电阻；

所述第一MOS场效应管的漏极与充电端口的正极连接；所述第一MOS场效应管的源极与第一电感连接；

所述第一电感与第一电容连接；所诉第一电容的另一端接地；

所述二极管的正极与第一MOS场效应管的源极连接；所述二极管的阴极接地；

所述辅佐储能器件的正极与第二MOS场效应管的漏极连接；所述辅佐储能器件的负极与第二电阻连接；第二电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种穿戴式电子设备供电装置，其特征在于，所述第一电容为超级电容，用于快速储存电能并提供电能给辅佐储能器件；

所述第一MOS场效应管用于导通和关闭快速充电电路；

所述辅佐储能器件用于储存备用电能。

4.根据权利要求2所述的一种穿戴式电子设备供电装置，其特征在于，所述电流检测模块的第一信号输出端与第一MOS场效应管的栅极连接；所述电流检测模块的第二信号输出端与第二MOS场效应管的栅极连接；所述电流检测模块的第三信号输出端与辅佐储能器件的负极连接。

5.根据权利要求1所述的一种穿戴式电子设备供电装置，其特征在于，所述电流检测模块包括电流检测放大器、单片机。