CN209375184U - 耳机充电盒 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种耳机充电盒,包括MCU、充电电池、充电控制器、DC‑DC转换器、充电接口和输出接口;所述充电接口连接充电控制器,所述充电控制器连接充电电池,所述充电电池连接DC‑DC转换器,所述DC‑DC转换器连接输出接口,所述输出接口用于连接充电耳机的耳机电池;所述MCU分别连接充电电池、DC‑DC转换器和输出接口,所述MCU通过输出接口与耳机电池连接,所述MCU检测到输出接口与耳机电池连接时,检测耳机电池的和充电电池的电压,开启DC‑DC转换器,并控制DC‑DC转换器调节充电电池的电压给耳机电池充电。本实用新型技术方案能够有效提高耳机充电盒给耳机充电的效率。

Description

耳机充电盒
技术领域
本实用新型涉及耳机充电技术领域,特别涉及一种耳机充电盒。
背景技术
耳机充电盒是一种内置充电电池可给收纳盒内的耳机进行充电的设备,目前市场上充电盒给耳机充电时,需要将电池电压升到5V,充电盒输出5V电压再给耳机充电,耳机中的充电电路将5V电压再降到适合耳机电池的充电电压,充电效率跟耳机电池电压直接相关,两电压相差越小,效率越高,如此充电盒的电池电能转移到耳机电池需要经过两次转换;
但是从充电盒输出5V到给耳机电池充电,通常为线性充电,把电池电压抬升到5V,由于升压方案本身的耳机限制,这部分转换效率在70%~85%之间,而在给耳机充电的从5V降压的转换,是耳机中蓝牙芯片自带的线性充电,能效不到80%,电能从充电盒中的电池转到耳机中的电池,实际只有大约80%*80%=64%不到的电能被有效利用,即由于充电盒的电池电能转移到耳机电池需要经过两次转换,会损失大约30%多的电量,充电效率极低。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种耳机充电盒,旨在有效提高耳机充电盒给耳机充电的效率。
为实现上述目的,本实用新型提出的一种耳机充电盒,包括MCU、充电电池、充电控制器、DC-DC转换器、充电接口和输出接口;
所述充电接口连接充电控制器,所述充电控制器连接充电电池,所述充电电池连接DC-DC转换器,所述DC-DC转换器连接输出接口,所述输出接口用于连接充电耳机的耳机电池;
所述MCU分别连接充电电池、DC-DC转换器和输出接口,所述MCU通过输出接口与耳机电池连接,所述MCU检测到输出接口与耳机电池连接时,检测耳机电池的和充电电池的电压,开启DC-DC转换器,并控制DC-DC转换器调节充电电池的电压给耳机电池充电。
优选地,所述充电控制器还连接有无线充电电路,所述无线充电电路连接磁感应线圈。
优选地,所述MCU还连接有指示充电电池电量和充电状态的指示灯。
优选地,所述MCU还连接有显示充电电池电量和耳机电池电量的显示屏。
优选地,所述充电接口包括USB Type C接口、Micro USB接口、Mini USB接口。
优选地,所述充电控制器和DC-DC转换器之间还连接有充电支路。
优选地,所述MCU还连接有蓝牙装置和/或WiFi装置,所述蓝牙装置和WiFi装置用于外接移动终端,将充电电池电量、充电电池的充电状态、耳机电池电量和耳机电池的充电状态发送至移动终端进行显示。
本实用新型技术方案所述充电接口连接充电控制器,所述充电控制器连接充电电池,所述充电电池连接DC-DC转换器,所述DC-DC转换器连接输出接口,所述输出接口用于连接充电耳机的耳机电池;所述MCU分别连接充电电池、DC-DC转换器和输出接口,所述MCU通过输出接口与耳机电池连接,所述MCU检测到输出接口与耳机电池连接时,检测耳机电池的和充电电池的电压,开启DC-DC转换器,并控制DC-DC转换器调节充电电池的电压给耳机电池充电;
通过MCU检测充电电池的电压和耳机电池的电压,根据充电电池电压和耳机电池的电压,控制耳机充电盒内的DC-DC转换器将充电盒的充电电池升降压后直接给耳机电池充电,不需要连接耳机内的充电电路,充电电路对电压进行降压后再给耳机电池充电。在给耳机充电时只需进行一次电压转换,且DC-DC转换器的升降压电路是充电电池对耳机电池的充放电电路,两个电池之间的压差最大1.2V,缩小了转换前后电压压差,减少了因为转换压差引起的效率损失,该技术方案给耳机充电的效率最高能达到95%,平均充电效率在90%左右,有效地提高耳机充电盒给耳机充电的效率。
附图说明
图1为本实用新型耳机充电盒第一实施例的结构示意图;
图2为本实用新型耳机充电盒第二实施例的结构示意图;
图3为本实用新型耳机充电盒第三实施例的结构示意图;
图4为本实用新型耳机充电盒第四实施例的结构示意图;
图5为本实用新型耳机充电盒第五实施例的结构示意图;
图6为本实用新型耳机充电盒第六实施例的结构示意图;
图7为DC-DC转换器电路图。
附图标号说明:
1、MCU,2、充电电池,3、充电控制器,4、DC-DC转换器,5、充电接口,6、输出接口,7、无线充电电路,8、磁感应线圈,9、指示灯,10、显示屏,11、充电支路,12、蓝牙装置,13、WiFi装置。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实用新型提出一种耳机充电盒。
参照图1至6,图1为本实用新型耳机充电盒第一实施例的结构示意图;图2为本实用新型耳机充电盒第二实施例的结构示意图;图3为本实用新型耳机充电盒第三实施例的结构示意图;图4为本实用新型耳机充电盒第四实施例的结构示意图;图5为本实用新型耳机充电盒第五实施例的结构示意图;图6为本实用新型耳机充电盒第六实施例的结构示意图;图7为DC-DC转换器电路图。
在本实用新型实施例中,该耳机充电盒,包括MCU1(Micro Controller Unit,微控制单元)、充电电池2、充电控制器3、DC-DC转换器4、充电接口5和输出接口6;
所述充电接口5连接充电控制器3,所述充电控制器3连接充电电池2,所述充电电池2连接DC-DC转换器4,所述DC-DC转换器4连接输出接口6,所述输出接口6用于连接充电耳机的耳机电池;
所述MCU1分别连接充电电池2、DC-DC转换器4和输出接口6,所述MCU1通过输出接口6与耳机电池连接,所述MCU1检测到输出接口6与耳机电池连接时,检测耳机电池的和充电电池2的电压,开启DC-DC转换器4,并控制DC-DC转换器4调节充电电池2的电压给耳机电池充电;如图1所示。
本实用新型技术方案通过MCU1分别连接充电电池2、DC-DC转换器4和输出接口6,MCU1又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机,是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。MCU1在耳机充电盒中为耳机充电盒的控制检测中心,处理耳机充电盒中的各种相应的操作,用于检测充电电池2的电压和耳机电池的电压,控制DC-DC转换器4的开启,并根据充电电池2的电压和耳机电池的电压控制DC-DC转换器4进行工作转换适合耳机电池充电的电压,在完成耳机电池的充电时,控制DC-DC转换器4的关闭;
DC(Direct Current)表示的是直流电源,诸如干电池或车载电池之类。通过一个转换器能将一个直流电压转换成其他的直流电压,我们称这个转换器为DC-DC转换器4,或称之为开关电源或开关调整器。DC-DC转换器4为升降压DC-DC转换器4,在耳机充电盒中可用于把充电盒的充电电池2输出的电压进行升压或降压后给耳机电池进行充电,其输出电压电流标准根据耳机电池充电特性,在充电电池2涓流充电、恒流充电、恒压充电状态调整输出适于对耳机电池充电的电压和电流。涓流充电状态和恒流充电状态输出电流为恒定电流输出,恒压充电转态保持恒定电压输出;
DC-DC转换器的电路如图7所示,MCU的PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)信号输出端与三极管Q1的栅极连接,MOS管Q1的源极与充电电池的负极、地线、电容C2、二极管D2的正极以及电阻R2连接,MOS管Q1的漏极与电容C1、电感器L1连接,电感器L1和充电电池的正极的连接点与MOS管Q2的漏极连接,电容C1分别与二极管D2的正极、二极管D1的正极连接,MCU的另一个PWM信号输出端与MOS管Q2的栅极连接,MOS管Q2的源极与二极管D2的负极的连接点通过电感器L2与二极管的正极连接,所述电容C2的分别连接电阻R1和电阻R2,电阻R1和电阻R2连接,所述电阻R1和R2之间连接MCU的电压信号输入端,二极管D1、电容C2和电阻R1的连接点输出电压;
电路中VCC为输入电源正极,GND为输入电源负极,Vout为输出电压。PWM为MCU输出的控制信号。V_Detection为MCU采集转换器的输出电压信号。通过对V_Detection的电压判断输出电压的大小,并控制该电路工作于升压状态还是降压状态。
所述DC-DC转换器的电路实现DC/DC升降压功能,控制电路中的MOS管Q1、MOS管Q2两个开关器件,可使电路分别工作在升压和降压模式,Q1、Q2由同一个PWM控制电路控制,当输入电压低于输出电压时,控制Q1的开通和关断,电路工作在Boost模式,电路实现升压功能。当输入电压高于输出电压是,控制Q2的开通和关断,电路工作在Buck模式,实现降压功能。输入输出电压之间的变比为:M=D2+D1/(1-D1),其中D1为Buck单元工作时的占空比,D2为Boost单元工作时的占空比。
充电电池2为耳机充电盒整个系统提供电源,如为MCU1、DC-DC转换器4等提供电源,通过充电接口5连接外部电源,外部电源通过充电接口5,再通过充电控制器3对充电电池2进行充电;
当耳机放入耳机充电盒,耳机充电接口5与耳机充电盒的输出接口6匹配连接,MCU1检测到输出接口6与耳机电池连接时,MCU1检测耳机电池和充电电池2的电压,并控制开启DC-DC转换器4,当检测到耳机电池的电压小于充电电池2的电压时,控制DC-DC转换器4改电流降压恒流输出直接给耳机电池进行充电,当检测到耳机电池的电压大于充电电池2的电压时,控制DC-DC转换器4将充电电池2输出的电压进行升压后输出直接给耳机电池进行充电,在给耳机充电时只需进行一次电压转换,且耳机充电盒的输出接口6与耳机电池的充电接口5连接,耳机电池与其充电接口5直接连接,不需要另外设置耳机的充电电路,改变了原有充电方式中需要耳机电池内的充电电路对耳机充电盒输出的电压进行再次转换降压才能给耳机电池充电的方式。可在耳机电池的正极串入一个肖特基二极管,防止耳机电池正负接反损坏耳机,减少了因电压多次转换损失的充电效率;
进一步地,DC-DC转换器4的升降压电路是充电电池2对耳机电池的充放电电路,两个电池之间的压差最大1.2V,缩小了转换前后电压压差,减少了因为转换压差引起的效率损失,该技术方案给耳机充电的效率最高能达到95%,平均充电效率在90%左右,有效地提高耳机充电盒给耳机充电的效率;
耳机电池完成充电或者断开耳机电池与耳机充电盒的连接时,MCU1控制DC-DC转换器4进行关闭,提高耳机充电盒的安全性。
进一步地,所述充电控制器3还连接有无线充电电路7,所述无线充电电路7连接磁感应线圈8,如图2所示。
所述磁感应线圈8与无线充电发射器的磁场,进行电磁耦合产生电流,无线充电电路7对所述电流进行整流升压后,通过充电控制器3给所述充电电池2进行充电,当耳机充电盒放置于无线充电发射器时,磁感应线圈8感应无线充电发射器的磁场,与无线充电发射器进行电磁耦合,根据磁生电原理把无线充电发射器的磁场转换为电流,磁感应线圈8产生的电流为交流电流,可通过无线充电电路7整流升压输出5V电压,通过耳机充电盒的充电控制器3为充电电池2进行充电;
充电控制器3可控制充电接口5连接外部电源,或者通过磁感应线圈8产生电流为充电电池2进行充电。
进一步地,所述MCU1还连接有指示充电电池2电量和充电状态的指示灯9,如图3所示。
MCU1还连接有指示灯9,指示灯9包括LED指示灯9,MCU1检测充电电池2的完成的充电量以及充电状态改变指示灯9的颜色,提醒用户充电电池2的电量和充电状态,在完成耳机电池的充电时,及时将耳机从耳机充电盒中取出,提高安全性。
进一步地,所述MCU1还连接有显示充电电池2电量和耳机电池电量的显示屏10,如图4所示。
MCU1监测耳机电池的充电量、充电电池2的充电量、耳机电池的输出电量和剩余电量,并将上述数据显示在显示屏10上,直观提醒客户耳机充电盒和耳机电池的电量状态,及时作出给充电电池2充电或者给耳机电池充电的选择。防止耳机充电盒的电量过低时,还继续给耳机电池充电损伤充电电池2的使用寿命。
进一步地,所述充电接口5包括USB Type C接口、Micro USB接口、Mini USB接口。
USB Type-C,简称USB-C,是一种通用串行总线(USB)的硬件接口规范。新版接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高10Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W)。Type-C双面可插接口最大的特点是支持USB接口双面插入,正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题,正反面随便插。同时与它配套使用的USB数据线也必须更细和更轻便,使用USB Type-C接口可实现快充效果。
Micro USB是USB 2.0标准的一个便携版本,比部分手机使用的Mini USB接口更小,Micro-USB是Mini-USB的下一代规格,Micro-USB支持OTG,和Mini-USB一样,也是5pin的。
MiniUSB,又称迷你USB,是一种USB接口标准,USB是英文UniversalSerialBUS的缩写,中文含义是“通用串行总线”,是为在PC与数码设备间传输数据而开发的技术。
充电电池2可以通过USB Type C接口、Micro USB接口或Mini USB接口进行充电。
进一步地,所述充电控制器3和DC-DC转换器4之间还连接有充电支路11,如图5所示。
在实施例中,充电控制器3和DC-DC转换器4之间连接有充电支路11,充电支路11为适配充电控制器3和DC-DC转换器4的导线,导线上不需要连接电阻、电容等器件,但是导线的数目可以根据需要进行设置。在耳机充电盒内,设置充电支路11,可以通过充电接口5外接电源直接给耳机电池充电,无需进行充电电池2的转换,降低耳机电池充电的电能损耗。
进一步地,所述MCU1还连接有蓝牙装置12和/或WiFi装置13,所述蓝牙装置12和WiFi装置13用于外接移动终端,将充电电池2电量、充电电池2的充电状态、耳机电池电量和耳机电池的充电状态发送至移动终端进行显示,如图6所示。
MCU1连接有蓝牙装置12和/或WiFi装置13,MCU1通过蓝牙装置12和/或WiFi装置13外接移动终端,MCU1可以将充电电池2的电量、充电电池2的充电状态、充电电池2的输出电量、充电电池2的剩余电量、以及耳机电池的充电电量、耳机电池的充电状态发送至外接的移动终端,所述移动终端包括手机、平板电脑等,移动终端可以接收上述数据并进行显示,在用户使用移动终端时浏览数据,根据上述数据了解耳机充电盒的充电状态和输出状态,以及耳机电池的充电电量和充电状态等。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种耳机充电盒,其特征在于,包括MCU、充电电池、充电控制器、DC-DC转换器、充电接口和输出接口;
所述充电接口连接充电控制器,所述充电控制器连接充电电池,所述充电电池连接DC-DC转换器,所述DC-DC转换器连接输出接口,所述输出接口连接充电耳机的耳机电池;
所述MCU分别连接充电电池、DC-DC转换器和输出接口,所述MCU通过输出接口与耳机电池连接,所述MCU检测到输出接口与耳机电池连接时,检测耳机电池的和充电电池的电压,开启DC-DC转换器,并控制DC-DC转换器调节充电电池的电压给耳机电池充电。
2.如权利要求1所述的耳机充电盒,其特征在于,所述充电控制器还连接有无线充电电路,所述无线充电电路连接磁感应线圈。
3.如权利要求2所述的耳机充电盒,其特征在于,所述MCU还连接有指示充电电池电量和充电状态的指示灯。
4.如权利要求3所述的耳机充电盒,其特征在于,所述MCU还连接有显示充电电池电量和耳机电池电量的显示屏。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的耳机充电盒,其特征在于,所述充电接口包括USBType C接口、Micro USB接口、Mini USB接口。
6.如权利要求5所述的耳机充电盒,其特征在于,所述充电控制器和DC-DC转换器之间还连接有充电支路。
7.如权利要求6所述的耳机充电盒,其特征在于,所述MCU还连接有蓝牙装置和/或WiFi装置,所述蓝牙装置和WiFi装置用于外接移动终端,将充电电池电量、充电电池的充电状态、耳机电池电量和耳机电池的充电状态发送至移动终端进行显示。
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