CN209134109U - 智能设备充电保护电路和智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能设备充电保护电路，在所述智能设备上设置有用于与充电座连接并形成充电回路的充电触点；还包括开关元件，所述开关元件的控制端与所述充电触点连接，所述开关元件的开关通路连接在所述智能设备的充电回路中；当所述开关元件的控制端接收到充电触点反接信号时，所述开关通路截止，断开所述智能设备的充电回路。同时还提供一种智能穿戴设备。本实用新型通过设置接收反接信号并根据反接信号动作的开关元件，在出现反接现象时，自动切断智能设备的充电回路，有效防止反向充电对电池造成损坏，杜绝充电过程中电池爆炸造成的安全隐患。

Description

智能设备充电保护电路和智能穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种智能设备充电保护电路和智能穿戴设备。

背景技术

智能穿戴设备是用户在日常生活中可穿戴的智能电子设备，它借助传感器，与人体进行信息交互，具有广泛的应用领域，可以提高人们生活品质，促进生活方式智能化。

在智能穿戴设备所采用的相关技术中，如何提高设备的续航时间一直是研发重点。目前广泛采用的解决方式分为两个方向：一是降低操作系统、芯片、屏幕以及终端互联等核心部分的功耗，在性能和功耗之间找到平衡点；二是增加电池容量。实际上，随着智能穿戴设备功能的扩展，增加电池容量不可避免。这也对智能穿戴设备的安全性提出了更高的要求，尤其是在充电的过程中，如果出现正负极反接的情况，很容易损坏电池，在极端情况下可能出现电池爆炸的情况，这会危及用户的人身安全。

发明内容

为杜绝智能穿戴设备充电过程中正负极反接带来的安全隐患，本实用新型提供一种智能设备充电保护电路。

一种智能设备充电保护电路，在智能穿戴设备上设置有用于与充电座连接并形成充电回路的充电触点；还包括开关元件，开关元件的控制端与充电触点连接，开关元件的开关通路连接在智能穿戴设备的充电回路中；当开关元件的控制端接收到充电触点反接信号时，开关通路截止，断开智能穿戴设备的充电回路。

具体来说，充电触点包括第一充电触点和第二充电触点；开关元件的开关通路连接在第一充电触点和第二充电触点之间；充电触点反接时，第一充电触点连接充电座的接地端子，第二充电触点连接充电座的电源端子，与第二充电触点连接的开关元件的控制端接收到充电触点反接信号，开关通路截止，断开智能穿戴设备的充电回路。

为提高充电效率，同时降低损耗，开关元件为P沟道MOS管；P沟道MOS管的栅极通过分压电阻连接第二充电触点，P沟道MOS管的漏极连接第一充电触点，P沟道MOS管的源级连接充电芯片的电源引脚；充电芯片连接电池。

为避免用户反接操作，第一充电触点处设置有第一磁铁；充电座的电源端子处设置有与第一磁铁极性相反的第二磁铁。

为提供稳定的互吸互斥效果，第二充电触点处设置有第三磁铁；充电座的接地端子处设置有与第三磁铁极性相反的第四磁铁；第一磁铁和所述第三磁铁磁性相反。

为便于用户操作，第一磁铁和第三磁铁分别设置在第一充电触点和第二充电触点外侧；充电时，第一磁铁与第二磁铁吸合，第三磁铁与第四磁铁吸合。

优选的，充电座的电源端子通过USB充电电流保护芯片连接USB接口。

优选的，充电座中还设置有过流保护保险丝。

优选的，第一充电触点和第二充电触点之间还设置有钳位二极管。

本实用新型通过设置接收反接信号并根据反接信号动作的开关元件，在出现反接现象时，自动切断智能穿戴设备的充电回路，有效防止反向充电对电池造成损坏，杜绝充电过程中电池爆炸造成的安全隐患。

同时还提供一种智能穿戴设备，包括智能设备充电保护电路；在智能穿戴设备上设置有用于与充电座连接并形成充电回路的充电触点；还包括开关元件，开关元件的控制端与充电触点连接，开关元件的开关通路连接在智能穿戴设备的充电回路中；当开关元件的控制端接收到充电触点反接信号时，开关通路截止，断开智能穿戴设备的充电回路。

本实用新型所公开的智能穿戴设备具有安全性好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型所公开的智能设备充电保护电路的电路原理图；

图2为本实用新型所公开的智能设备充电保护电路充电座一端的电路原理图；

图3为本实用新型所公开的智能穿戴设备充电时的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2所示，智能设备100上设置有充电触点（如图1所示J1，J2）。充电触点与充电座200上的端子（如图2所示J9，J10）相适配，以实现充电座和智能设备的电连接，通过充电座为智能设备输送电能。举例来说，充电触点J1、J2可以是充电连接片或者焊盘结构，充电座的端子J9、J10可以是带收缩弹力的探针，如pogo pin。在将智能设备插入充电座中进行充电时，智能设备上的充电触点刚好与充电座上的端子接触导通，形成智能设备的充电回路，进而为智能设备充电蓄能。如果充电触点与充电座上的端子反接，即在充电过程中处于极性相反的状态，则会对设置在智能设备中的电池造成损坏，进一步形成安全隐患。为了避免出现这种问题，在本实施例中，在智能设备100一侧还设置有开关元件Q1，开关元件Q1的控制端与充电触点连接，开关元件Q2的开关通路连接在智能设备的充电回路中。当开关元件Q1的控制端接收到充电触点反接信号时，开关通路截止，断开智能设备的充电回路。从而避免对电池造成损伤。需要说明的是，智能设备是具有充电触点的电子产品，可以是耳机、智能手环、智能手表、智能戒指、智能脚环、智能头戴等可穿戴设备，也可以是手机、小型机器人、音乐播放器等其他电子产品，在此不对智能设备的型号做具体限定。

具体来说，充电触点包括第一充电触点J1和第二充电触点J2。正常充电时，第一充电触点J1与充电座上的电源端子J10接触导通，第二充电触点J2与充电座上的接地端子J9接触导通。与第二充电触点J2连接的开关元件Q1的控制端接收到充电正常的电信号，设置在智能设备的充电回路中的开关元件Q1的开关通路导通，充电回路保持正常工作状态。当充电触点反接时，第一充电触点J1与充电座上的接地端子J10接触，第二充电触点J2与充电座上的电源端子J10接触，由于电源端子J10和接地端子J9的电压是不同的，所以与第二充电触点J2连接的开关元件Q1的控制端即接收到充电触点反接信号，由于开关元件本身固有的电特性，设置在智能设备的充电回路中的开关元件Q1的开关通路截止，智能设备的充电回路断开，自动形成对智能设备电池的保护。

在本实用新型中，开关元件Q1可以选用场效应管，可控硅等导通阻抗较低的开关器件，以降低智能设备的功耗。本实施例以P沟道MOS管为例进行说明，如图1所示，将P沟道MOS管的栅极G通过分压电阻R1, R2连接第二充电触点J2，漏极D连接所述第一充电触点J1，源级S连接充电芯片的电源引脚VBUS_OUT。充电芯片CHARGER连接智能设备的电池。当第一充电触点J1与充电座上的电源端子J10接触连接，第二充电触点J2与充电座上的接地端子J9接触连接，即正常充电时，由于分压电阻的作用，栅极G的电压Vg小于与充电芯片电源引脚连接的源级S的电压Vs，因此，P沟道MOS管导通，充电回路通过充电芯片向智能设备电池供电。由于P沟道MOS管导通压降小到可以忽略不计，因此提高了充电效率，同时降低了损耗，实现了节能的效果，提高了智能设备的续航能力。当第一充电触点J1与充电座上的接地端子J9接触，第二充电触点J2与充电座上的电源端子J10接触，即充电触点反接时，栅极G的电压Vg和与充电芯片电源引脚连接的源级S的电压Vs相同，因此，P沟道MOS管截止，智能设备的充电回路断开，以保护后端电池避免反向充电，造成安全隐患。

用户在对智能设备充电时，有可能忽视标识，将充电触点反接。为了避免出现这种现象，作为一种更优选的方式，如图3所示，在智能设备100的第一充电触点J1处设置有第一磁铁301，在充电座200的电源端子J10处设置有与第一磁铁301极性相反的第二磁铁302。当充电触点放置正确时，第一磁铁301和第二磁铁吸合302，使得智能设备100一端的第一充电触点J1和充电座200一端的电源端子J10准确接触连通。更为优选的，在第二充电触点J2处设置有第三磁铁303，在充电座的接地端子J9处设置有与第三磁铁303极性相反的第四磁铁304；所述第一磁铁301和所述第三磁铁303磁性相反。为了便于充电操作，第一磁铁301和第三磁铁303分别设置在第一充电触点J1和第二充电触点J2的外侧，类似的，第二磁铁302和第四磁铁304也分别设置在电源端子J10和接地端子J9的外侧。正常充电时，第一磁铁301与第二磁铁302吸合，第三磁铁303与第四磁铁304吸合。确保第一充电触点J1和充电座一端的电源端子J10准确接触连接，第二充电触点J2和充电座一端的接地端子J9准确接触连接。如果用户执行错误操作，第一充电触点J1处设置的第一磁铁301和充电座的接地端子J9处设置的第四磁铁304，第二充电触点J2处设置的第三磁铁303和充电座的电源端子J10处设置的第二磁铁302互斥，避免反接造成安全故障。而在磁铁相互吸引或相互排斥的过程中可能会有短暂的交叉联通的短路现象发生，甚至在组装过程中发生磁铁极性装反的问题，开关元件Q1则会自动断开充电回路，进一步对电池进行双重保护。

如图2所示，充电座的电源端子J10通过USB充电电流保护芯片U2连接USB接口。在充电座200中还设置有过流保护保险丝FS1。过流保护保险丝FS1的耐流阈值应根据智能设备的电池容量及充电电流比率来确定，在此不作限定。在第一充电触点J1和第二充电触点J2之间还设置有反向串联的钳位二极管D1、D2，以对智能设备进行保护。在第一充电触点J1处还设置有磁珠B1，与过流保护保险丝FS1类似，磁珠B1和开关元件Q1的选型也应根据智能设备的电池容量及充电电流比率来确定，在此不作赘述。

本实施例所提供的智能设备充电保护电路，设置具有固定磁性的第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁和第四磁铁，利用磁铁之间相互吸引和相互排斥避免反向连接操作；同时，通过设置开关元件，在出现反接现象时，自动切断充电回路，有效防止反向充电对电池造成损坏，杜绝电池爆炸造成的安全隐患。

本实用新型同时还提供一种智能穿戴设备，智能穿戴设备可以是耳机、智能手环、智能手表、智能戒指、智能脚环、智能头戴等可穿戴设备。智能穿戴设备包括智能设备充电保护电路。智能设备充电保护电路的具体电路构造和工作过程参见上述实施例的详细描述，以及说明书附图的详细记载，在此不作赘述。设置有充电保护电路的智能穿戴设备具有同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能设备充电保护电路，在所述智能设备上设置有用于与充电座连接并形成充电回路的充电触点；其特征在于，还包括开关元件，所述开关元件的控制端与所述充电触点连接，所述开关元件的开关通路连接在所述智能设备的充电回路中；当所述开关元件的控制端接收到充电触点反接信号时，所述开关通路截止，断开所述智能设备的充电回路。

2.根据权利要求1所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述充电触点包括第一充电触点和第二充电触点；所述开关元件的开关通路连接在所述第一充电触点和第二充电触点之间；所述充电触点反接时，所述第一充电触点连接充电座的接地端子，所述第二充电触点连接充电座的电源端子，与所述第二充电触点连接的所述开关元件的控制端接收到充电触点反接信号，所述开关通路截止，断开所述智能设备的充电回路。

3.根据权利要求2所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述开关元件为P沟道MOS管；所述P沟道MOS管的栅极通过分压电阻连接所述第二充电触点，所述P沟道MOS管的漏极连接所述第一充电触点，所述P沟道MOS管的源级连接充电芯片的电源引脚；所述充电芯片连接电池。

4.根据权利要求2或3所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述第一充电触点处设置有第一磁铁；所述充电座的电源端子处设置有与所述第一磁铁极性相反的第二磁铁。

5.根据权利要求4所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述第二充电触点处设置有第三磁铁；所述充电座的接地端子处设置有与所述第三磁铁极性相反的第四磁铁；所述第一磁铁和所述第三磁铁磁性相反。

6.根据权利要求5所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述第一磁铁和第三磁铁分别设置在所述第一充电触点和第二充电触点外侧；充电时，所述第一磁铁与第二磁铁吸合，所述第三磁铁与第四磁铁吸合。

7.根据权利要求6所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述充电座的电源端子通过USB充电电流保护芯片连接USB接口。

8.根据权利要求7所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述充电座中还设置有过流保护保险丝。

9.根据权利要求8所述的智能设备充电保护电路，其特征在于，所述第一充电触点和第二充电触点之间还设置有钳位二极管。

10.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的智能设备充电保护电路。