CN212392977U - 带有半变压器无线接口的耳机及手机 - Google Patents

Abstract

带有半变压器无线接口的耳机及手机；属于电子及结构领域.该手机的构造包括手机前壳、手机后壳所围成的容器空间内使用半变压器取代音频输出插座及常规的USB有线充电口进行电能的输入，半变压器主要构造包括：磁芯、线圈绕组，线圈绕制在磁芯上，其磁芯耦合端被安装于贴近手机后壳的内表面；充电器的构造包括：半变压器、充电适配电路、壳体、电源插头，充电头耳机耦合接口内安装有半变压器，充电器的充电头部分与手机背壳的充电位置处对接锁牢是通过磁力吸合的磁吸口方式或真空吸盘的吸附方式再或是卡扣结合方式，就是在耳机耦合接口充电头、手机内置的永磁体、铁磁质，至少有一方放置永磁体，起到充电头与手机背壳之间的相互吸合的固定作用。

Description

带有半变压器无线接口的耳机及手机

[技术领域]

本发明属于结构及电子电路领域；确切的讲是利用密封构造结合隔离闭合磁路来传递电能的方法,达到无线驳接耳机及防水之目的。

[背景技术]

随着通信产业的不断发展，智能手机具有开放的操作系统、硬件和软件可扩充性，以及支持第三方的二次开发。

智能手机的整体结构:智能手机可以被看作袖珍的计算机。它有处理器、存储器、输入输出设备(键盘、显示屏、USB接口、耳机接口、摄像头等)及I/O 通道。手机通过空中接口协议(例如GSM、CDMA、PHS等)和基站通信，既可以传输语音，也可以传输数据。

智能手机的主电路板是手机中最重要的部件:它位于智能手机的内部，与各部件之间通过数据软线或触点相连接。主电路板可以说是手机的核心部件，它负责手机信号的输入、输出、处理、手机信号的发送，以及整机的供电、控制等工作。不同品牌的智能手机电路板的设计会有所不同，有的智能手机只有一块电路板，有的智能手机除了有主电路外，还有副电路板。副电路板一般连接接口、摄像头等附件。智能手机的主电路板上安装的都是贴片元器件，排列十分紧密，并且电路板上的主要芯片都采用BGA形式焊接在电路板上。

智能手机电路结构:智能手机的电路是智能手机的核心，负责手机的供电、控制以及手机各种功能的实现。智能手机的电路主要包括：射频电路、语音电路、处理器及存储器电路、电源及充电电路、操作及屏显电路、接口电路，以及其他功能电路(如蓝牙、天线、收音、传感器、振动器、摄像头电路等)。

具体设计过程包括:

主板方案的确定、手机外形的确定、结构建模、外观手板的制作和外观调整、结构设计、结构设计优化、结构评审、大结构手板的验证等等.

除此之外还要经过；模具检讨、投模期间的项目跟进、试模及改模、试产、量产过程.

主板屏蔽罩是一个重要环节:屏蔽罩的作用是将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量，当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。锌锡镍合金底座厚度0.2mm，盖子0.13mm。不锈钢盖板0.13mm洋白铜底座厚度0.2mm，盖子0.13mm，单件式，两件式，材料：洋白铜，不锈钢，ZSNH锌锡镍合金，屏蔽支架重心处要预设计直径5mm的吸盘区域，屏蔽盖散热孔直径1mm。在主板贴片流程工艺中，由于避免在吸盘搬运的工艺中造成碰件，往往需要保持屏蔽罩顶部距离器件0.3-0.4毫米的最小间隙，这就不可避免的加大了主板的厚度！

*就目前的主板总体约3.5-3.8mm厚度，其分配情况：PCB板0.8mm厚、 2层屏蔽盖2X1.4mm厚＝2.8mm厚,按照堆叠顺序：手机厚度取决于5项主因：前表玻璃、TP、液晶屏、电池及主板、后盖；就目前器件情况：前表玻璃(防碎玻璃额外增加0.4mm)约0.3-0.4mm、TP(触摸屏)约0.6mm、液晶屏约1.8mm (含罗列IC厚度，OLED屏约0.6mm)、电池及主板约3.5-3.8mm、后盖1.0mm；其总厚度之和已达7.2-7.8毫米；这正是目前手机的常见厚度,目前采用OLED屏幕的手机厚度极限经达到6mm左右！

就手机无线充电技术，及无孔思路的防水手机而言：国内外出现了大量的设计，较有电表性得有，魅族、VIVO的无孔概念手机，其充电口也被取消，替代方案为魅族研发的无线快充技术，最大功率可以达到18W，媲美有线快充，魅族为此还推出了专门的无线充电器，

Vivo也发布于1019年1月23日，达到机身“无孔”的效果。不过跟使用陶瓷后背的Zero不同，APEX前后是一体成型的不等厚连续曲面玻璃(先经过热弯，再CNC精雕而成)。除了屏幕底下的一小条麦克风外，它也把听筒/喇叭开口、耳机孔、实体按键、SIM卡槽和常见的USB充电/数据口给通通去掉了。3.5mm插孔和发声部分的取代方案应该不用多说，前者换成无线，后者依靠屏幕来达到类似效果的做法，早在第一代APEX/NEX上就已经有了。至于物理按键，Vivo是选择以电容触控配合压感技术来取代。

目前耳机与手机的连接，分为无线及有线两类：插线式及蓝牙(无线电波)，插线的耳机比较简单，而蓝牙传输则需要在耳机中安装电池、功放电路、信号接收电路等，增大了体积及重量。

[发明内容]

现有产品缺陷：蓝牙(无线电波)，插线的耳机比较简单，而蓝牙传输则需要在耳机中安装电池、功放电路、信号接收电路等，增大了体积及重量。

本发明的目的:针对目前缺陷，利用闭路磁场的电磁感应进行2个半变压器的对接的信号传输，以进行对应解决实现效率高、体积小等优点。

本发明特点：构思简单、成本增加有限、体积减小显著、运行可靠等。

本发明的具体实施方式:

本发明的带有半变压器无线接口的耳机及手机的思路与传统无线充电手机特征基本一致：是在由手机前壳、手机后壳所围成的容器空间内容纳包括以下器件、组件：电池、PCB主板、显示屏、触摸屏、天线组件、送话器、喇叭；本发明的无线耳机接口的特征在于：使用半变压器取代常规的USB有线充电口进行电能的输入(充电)；半变压器的构造包括：磁芯(或铁芯，包含铁、锰、镍、钴基材料)、线圈(漆包线绕组)、磁芯耦合端端面；线圈被绕制在磁芯上，磁芯的2个端面处于磁芯的2个端部上，线圈被通电时将在磁芯内产生磁场，磁力线主要由端面射出；带有无线耳机接口的手机的半变压器具体安装方式、位置为：半变压器安装在手机内部空间中，其半变压器的磁芯耦合端被安装于贴近手机后壳的内表面(这样方便于与充电接头的对接)；或者是将半变压器的磁芯耦合端嵌入穿入手机后壳所预先开有的孔洞内而使得半变压器的磁芯耦合端端面直接外露在手机背壳表面；再或者是使用铁磁性材料、永磁体作为隔层，镶嵌在磁芯耦合端端面所对面的手机后壳的孔洞内，起到导磁及的作用减少磁阻的作用；半变压器的线圈(绕组)引线驳接手机的音频功放输出电路或切换电池充电电路部分(用作手机无线充电功能)。

本发明的耳机构件包括：入耳动圈(或压电陶瓷部件)的听筒部分、半变压器的耦合接口、壳体，半变压器的线圈(绕组)通过电缆引线驳接耳机听筒部分(共有2-6个独立的半变压器，每一个半变压器的线圈驳接不同声道、音调的听筒喇叭的引线)。

耳机耦合接口与手机背壳的接口位置的对接是通过：磁力吸合的磁吸口方式或真空吸盘的吸附方式；具体方式为：

在手机内置的永磁体、铁磁质，至少有一方放置永磁体；起到耳机耦合接口与手机背壳之间的相互吸合的固定作用。或是卡扣结合方式情况下则无需使用永磁体、铁磁质，就是将耳机耦合接口、通过机械夹紧的方式：耳机耦合接口整体与手机背壳之间的凸凹插入构造、耳机耦合接口局部突出的带孔的弹性片状物与手机背壳孔洞内的横向微凸起之间的弹性倒扣贴紧构造、螺丝锁紧等常规方式。

耳机耦合接口与手机背壳的无线耳机接口处对接锁牢是通过：磁力吸合的磁吸口方式或真空吸盘的吸附方式；具体方式为：在耦合接口、手机内置的永磁体、铁磁质，至少有一方放置永磁体；起到耦合接口与手机背壳之间的相互吸合的固定作用。或是卡扣结合方式情况下则无需使用永磁体、铁磁质，就是将耦合接口、通过机械夹紧的方式：耦合接口整体与手机背壳之间的凸凹插入构造、耦合接口局部突出的带孔的弹性片状物与手机背壳孔洞内的横向微凸起之间的弹性倒扣贴紧构造、螺丝锁紧等常规方式。

本发明耳机工作原理：当位于手机及耳机的半变压器的耦合接口的任何一对，的2个半变压器的磁芯耦合端端面对接后，2个半变压器线圈的磁芯耦合端对接而形成了闭合磁回路，组合出一个完整的统一变压器；当手机音频功放电路将+5伏或交流220伏特转换成交流电流驱动耦合接口内的半变压器线圈(相当于变压器的初级绕组)，就在该闭合磁芯回路内产生交变磁场，则就在位于半变压器的线圈(相当于变压器的次级绕组)内产生感应电流，经过手机内的充电电路处理转变成直流向机壳内电池充电，而达到输送能量的目的。

进一步：在手机后壳中所安装的半变压器器件是一件或2-6件，每个半变压器器件都有独立的线圈绕组；当作为音频输出时，每一个绕组都可作为独立的初级线圈来耦合对应的每一个耳机端头的半变压器器件，形成音频输出。

进一步：在使用铁磁性材料隔层镶嵌在与磁芯耦合端所对应的手机后壳的孔洞内的情况下；该铁磁性材料隔层是无充磁的或被充有强磁，兼做为产生磁力来吸引耦合接口或耳机耦合接口。

本发明的有益效果在于:利用放置在2个部件中的板变压器的极小间隙的磁路耦合，将极大的增强器件传输的功率密度，减少热损失，效率显著增加，结构紧凑而微小。

[附图说明]

图1带有无线耳机接口的手机构造示意图

图2耳机接入时，接口半变压器之间的闭合磁场磁路示意图

图3本发明手机与耳机，闭磁对接充电示意图

标号说明：

1 磁芯1

2 磁芯2

3 线圈1

4 线圈2

5 磁芯耦合端1

6 磁芯耦合端2

7 铁磁性材料隔层或永磁体

8 耳机

9 耦合接口

10 手机音频功放电路1

11 手机音频功放电路2

12 半变压器的耦合接口

13 半变压器

14 电缆线

16 手机后壳

17 PCB主板

18 无线耳机接口

19 电池

20 手机屏幕组件

21 摄像头

22 半变压器的放大图

23 线圈引线

24 手机内部空间

[具体实施方式]

以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示：

普通的手机构造为：由手机屏幕组件(20)、手机后壳(16)所组成的容器空间内，容纳包括电池(19)、PCB主板(17)、(21)摄像头、半变压器(13) 等电子器件；手机的前壳边缘往往开有麦克孔，手机后壳(16)的内部空间上安装有半变压器(13)，的磁芯耦合端1(5)贴近手机后壳(16)的内壁(或者是将磁芯耦合端1(5)嵌入手机后壳(16)所开有的孔洞内，直接外露；线圈引线(23)驳接主板的充电处理电路。

也或者是，在与磁芯耦合端1(5)所对应的手机后壳(16)位置处所开有的孔洞内嵌入磁性隔层或永磁体(7))，此处的无线耳机接口(18)上的磁性隔层或永磁体(7))的作用是在保障手机密封的前提下，减少变压器的耦合损耗、减少变压器的体积。

从半变压器的放大图(22)看出：半变压器(13)的主要构造是由芯1(1) 及缠绕磁芯1(1)的、线圈1(3)组成；手机内放置2个变压器，除了作为充电功能外还可以兼有对外传输音频信号的功能，只需要手机内部电子电路的切换及变换处理，匹配与本发明耦合接口一样的变压器，直接驳接耳麦。

图2表示：手机的充电过程就是变压器传输能量的过程，合并在一起2个半变压器等小于一个完整的变压器，手机内部空间(24)的磁芯1(1)、磁芯 2(2)形成闭合磁芯；线圈1(3)；相当于次级绕组，线圈2(4)相当于初级绕组。

初级绕组的驱动电流将在次级线圈内产生感应电动势，对所接入的负载产生感生电流的输出。

如图3所示：

与传统充电习惯类似，将电缆线(14)连接的耳机(8)的耦合接口(9)，对接接触上手机后壳(16)的无线耳机接口，就完成了充电连接。

2者的贴紧可以使用磁吸、真空吸及插扣等方式。

Claims (4)

1.带有半变压器无线接口的手机，该手机的构造包括手机前壳、手机后壳所围成的容器空间内容纳包括：电池、PCB主板、震荡电机、显示屏、触摸屏、天线组件、送话器、喇叭，各个组件之间进行常规的电气连接，完成手机功能；其特征就在于：使用半变压器取代常规的USB有线充电口进行电能的输入，半变压器主要构造包括：磁芯、线圈绕组，线圈绕制在磁芯上，通电时将在磁芯内产生磁场，磁芯是用包含铁、锰、镍、钴基材料组成；半变压器安装在手机内部空间中，其半变压器的磁芯耦合端被安装于贴近手机后壳的内表面；或者是将半变压器的磁芯耦合端嵌入穿入手机后壳所预先开有的孔洞内而使得半变压器的磁芯耦合端端面直接外露在手机背壳表面；再或者是使用铁磁性材料或永磁体作为隔层，镶嵌在磁芯耦合端端面所对面的手机后壳的孔洞内，起到导磁的作用减少磁阻；半变压器的线圈绕组引线驳接手机的音频功放电路部分；手机背壳的充电位置处内置永磁体或铁磁质，或直接使用手机后壳的半变压器的磁芯耦合端端面对应的永磁体隔层的磁力吸合的磁吸口方式，或真空吸盘的吸附方式，再或是机械卡扣结合方式与耳机耦合接口贴合则无需使用永磁体、铁磁质，在磁吸合方式下：耳机耦合接口、手机至少有一方放置吸合作用的永磁体，起到手机背壳与充电头之间的相互吸合。

2.根据权利要求1所述的带有半变压器无线接口的手机，其特征在于：在手机后壳中所安装的半变压器是一件或2-6件，每个半变压器都有独立的线圈绕组；当作为音频输出时，每一个绕组都可作为独立的初级线圈来耦合耳机耦合接口中的半变压器器件，形成音频输出。

3.根据权利要求1所述的带有半变压器无线接口的手机，其特征在于：所述的永磁体作为隔层情况下，该铁磁性材料隔层是无充磁的或被充有强磁，兼做为产生磁力来吸引耳机耦合接口。

4.带有半变压器无线接口的耳机，该耳机的构造包括：电缆、壳体、内安装有半变压器的耳机耦合接口；其特征在于：其耳机耦合接口中的磁芯耦合端被安装于贴近壳体的内表面，或者是将半变压器的磁芯耦合端嵌入耳机耦合接口壳体预先开有的孔洞内而使得半变压器的磁芯耦合端端面直接外露在该体面，半变压器的线圈绕组引线电缆驳接耳机。

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