CN212486762U - 耳机入盒检测电路及tws耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耳机入盒检测电路及TWS耳机。耳机入盒检测电路包括设置于充电盒内的微控制器、第一检测单元及第一触点，设置于耳机内的第二检测单元及第二触点，第一检测单元的第一端与微控制器的检测端连接，第二端与第一触点连接；第二检测单元的第一端与第二触点连接；第二检测单元在第一触点与第二触点接触时导通，向第一检测单元发送导通电压；第一检测单元在接收到导通电压时向微控制器发送第一电平；微控制器在接收到第一电平时，判定耳机入盒。其中，由于耳机入盒时触点才接触，微控制器才能检测到第一电平。因此，根据是否检测到第一电平即可确定耳机是否入盒，不需要使用霍尔传感器，提高了检测的准确性。

Description

耳机入盒检测电路及TWS耳机

技术领域

本实用新型涉及无线耳机技术领域，尤其涉及一种耳机入盒检测电路及TWS耳机。

背景技术

随着真正的蓝牙无线(True Wireless Stereo,TWS)产品的发展，市面上出现越来越多的TWS耳机，TWS耳机通常包括充电盒和耳机两部分，当耳机入充电盒后，充电盒实现对耳机的充电及通讯。

目前，TWS耳机通常是在充电盒的盒盖上设置霍尔开关，通过霍尔开关检测充电盒是否关盖，在检测到充电盒关盖时判定耳机入盒；但是在耳机盒未关盖时，耳机可能已经处于入盒，因此获得的检测结果并不准确。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种耳机入盒检测电路及TWS耳机，旨在解决现有技术中TWS耳机入盒检测结果不准确的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种耳机入盒检测电路，耳机入盒检测电路包括设置于充电盒内的微控制器、第一检测单元及第一触点，设置于耳机内的第二检测单元及第二触点，其中：

第一检测单元的第一端与微控制器的检测端连接，第二端与第一触点连接；

第二检测单元的第一端与第二触点连接；

第二检测单元，用于在第一触点与第二触点接触时导通，并向第一检测单元发送导通电压；

第一检测单元，用于在接收到导通电压时向微控制器发送第一电平；

微控制器，用于在接收到第一电平时，判定耳机入盒。

优选地，耳机入盒检测电路还包括设置于耳机内的蓝牙芯片，其中：

蓝牙芯片的检测端与第二检测单元的第二端连接；

第二检测单元，还用于在第一触点与第二触点接触时导通，并向蓝牙芯片发送第二电平；

蓝牙芯片，用于在接收到第二电平时，判定耳机入盒。

优选地，第一检测单元包括第一电阻、第二电阻及第一三极管，其中：

第一电阻的第一端与第一电源连接，第二端及第一三极管的集电极均为第一检测单元的第一端；

第一三极管的基极与第二电阻的第一端连接，发射极接地；

第二电阻的第二端为第一检测单元的第二端。

优选地，第二检测单元包括第三电阻、第四电阻及第二三极管，其中：

第三电阻的第一端为第二检测单元的第一端，第二端与第二三极管的基极连接；

第二三极管的发射极与第二电源连接，集电极与第四电阻的第一端均为第二检测单元的第二端；

第四电阻的第二端接地。

优选地，耳机入盒检测电路还包括设置于充电盒内的通讯控制单元，其中：

通讯控制单元的供电端与所述第一电源连接，输入端与微控制器的通讯端连接，受控端与微控制器的控制端连接，输出端分别与第一检测单元的第二端及第一触点连接。

优选地，通讯控制单元包括第五电阻、第六电阻及第一MOS管，其中：

第五电阻的第一端为通讯控制单元的受控端，第二端与第一MOS管的栅极连接；

第一MOS管的漏极为通讯控制单元的输出端，源极及第六电阻的第一端均为通讯控制单元的输入端；

第六电阻的第二端为通讯控制单元的供电端。

优选地，耳机入盒检测电路还包括设置于耳机内的电平转换单元，其中：

电平转换单元的供电端与第三电源连接，输入端分别与第二触点及第二检测单元的第一端连接，输出端与蓝牙芯片的通讯端连接。

优选地，电平转换单元包括第二MOS管及第七电阻，其中：

第二MOS管的漏极为电平转换单元的输入端，源极及第七电阻的第一端均为电平转换单元的输出端，栅极及第七电阻的第二端均为电平转换单元的供电端。

优选地，耳机入盒检测电路还包括设置于充电盒内的第三触点及电流检测单元，其中：

电流检测单元的第一端与第三触点连接，第二端与微控制器的模数转换端连接。

本实用新型还提出一种TWS耳机，TWS耳机包括如上的耳机入盒检测电路。

本实用新型通过耳机入盒检测电路包括设置于充电盒内的微控制器、第一检测单元及第一触点、设置于耳机内的第二检测单元及第二触点，第一检测单元的第一端与微控制器的检测端连接，第二端与第一触点连接；第二检测单元的第一端与第二触点连接；第二检测单元在第一触点与第二触点接触时导通，并向第一检测单元发送导通电压；第一检测单元在接收到导通电压时向微控制器发送第一电平；微控制器在接收到第一电平时，判定耳机入盒。其中，由于耳机入盒时第一触点和第二触点才接触，微控制器才能检测到第一电平。因此，根据是否检测到第一电平即可确定耳机是否入盒，不需要使用霍尔传感器，提高了检测的准确性。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型耳机入盒检测电路一实施例的功能模块图；

图2是图1耳机入盒检测电路一可选的结构示意图；

图3是图1耳机入盒检测电路另一可选的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	充电盒	ADC0	微控制器的模数转换端
20	耳机	POGO_UART	蓝牙芯片的通讯端
				MCU	微控制器	INT1	蓝牙芯片的检测端
BT	蓝牙芯片	C1	第一电容
				110	第一检测单元	P1～P6	第一触点至第六触点
120	通讯控制单元	VDD_3V	第一电源
				130	电流检测单元	VSYS	第二电源
210	第二检测单元	VIO	第三电源
				220	电平转换单元	R1～R8	第一电阻至第八电阻
INT	微控制器的检测端	Q1～Q2	第一三极管至第二三极管
				UART0	微控制器的通讯端	Q3～Q4	第一MOS管至第二MOS管
GPIO0	微控制器的控制端

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种耳机入盒检测电路。

参照图1，在一实施例中，耳机入盒检测电路包括设置于充电盒10内的微控制器MCU、第一检测单元110及第一触点P1，设置于耳机20内的第二检测单元210及第二触点P2，其中：

第一检测单元110的第一端与微控制器的检测端INT连接，第二端与第一触点P1连接；

第二检测单元210的第一端与第二触点P2连接；

第二检测单元210，用于在第一触点P1与第二触点P2接触时导通，并向第一检测单元110发送导通电压；

第一检测单元110，用于在接收到导通电压时向微控制器MCU发送第一电平；

微控制器MCU，用于在接收到第一电平时，判定耳机20入盒。

应当理解的是，传统的耳机入盒检测通常使用霍尔传感器，而使用霍尔传感器进行检测存在诸多缺点：第一，通过霍尔开关检测充电盒是否关盖，在检测到充电盒关盖时判定耳机入盒，会出现检测结果不准确的情况；第二，霍尔传感器成本较高；第三，霍尔传感器需要与充电盒的结构及形状对应，其使用受产品ID限制，因此并不是在所有的充电盒上都适合使用。本方案在入盒检测时取消了霍尔传感器，而是通过增加硬件电路进行入盒判断，不仅判断结果准确，生产成本较低，还可以用于任何TWS耳机。

需要说明的是，耳机20包括左耳机和右耳机，而第二检测单元210和第二触点P2既可以设置于左耳机内，也可以设置于右耳机内，当然也可以在左耳机内和右耳机内均设置第二检测单元210和第二触点P2，本实施例对此不加以限制。当左耳机内和右耳机内均设置第二检测单元210和第二触点P2时，充电盒10内需要对应设置两个第一检测单元110及两个第一触点P1。

在具体实现中，第一电平可以为低电平，当第一触点P1和第二触点P2未接触时，第一检测单元110向微控制器MCU发送高电平，当第一触点P1和第二触点P2接触时，第一检测单元110向微控制器MCU发送低电平，当耳机20入盒时，微控制器的检测端INT检测到电平INBOX_DET由高电平变换为低电平，故微控制器MCU可以在接收到低电平时，判定耳机入盒。

进一步地，耳机入盒检测电路还包括设置于耳机20内的蓝牙芯片BT，其中：

蓝牙芯片的检测端INT1与第二检测单元210的第二端连接；

第二检测单元210，还用于第一触点P1与第二触点P2接触时导通，并向蓝牙芯片BT发送第二电平；

蓝牙芯片BT，用于在接收到第二电平时，判定耳机20入盒。

需要说明的是，当第一触点P1和第二触点P2未接触时，第二检测单元210断开第二触点P2与蓝牙芯片BT的连接，蓝牙芯片的检测端INT1接地，检测到低电平，当第一触点P1和第二触点P2接触时，第二检测单元210导通第二触点P2与蓝牙芯片BT的连接，蓝牙芯片的检测端INT1检测到高电平，即第二电平。当耳机20入盒时，蓝牙芯片检测到的电平PUTIN_DET从低电平变换为高电平，故蓝牙芯片BT可以在接收到高电平时，判定耳机入盒。

应当理解的是，通过蓝牙芯片BT与第二检测单元210的设计，在耳机20端同样可以实现耳机入盒检测，既提高了检测的准确性又使得耳机端可以及时获知耳机入盒状态，以进行进一步地功能操作。

本实施例通过耳机入盒检测电路包括设置于充电盒内的微控制器、第一检测单元及第一触点，设置于耳机内的第二检测单元及第二触点，第一检测单元的第一端与微控制器的检测端连接，第二端与第一触点连接；第二检测单元的第一端与第二触点连接；第二检测单元在第一触点与第二触点接触时导通，并向第一检测单元发送导通电压；第一检测单元在接收到导通电压时向微控制器发送第一电平；微控制器在接收到的第一电平时，判定耳机入盒。其中，由于耳机入盒时第一触点和第二触点才接触，微控制器才能检测到第一电平。因此，根据是否检测到第一电平即可确定耳机是否入盒，不需要使用霍尔传感器，提高了检测的准确性。

请一并参照图2，图2是图1耳机入盒检测电路一可选的结构示意图。

本实施例中，第一检测单元110包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一三极管Q1，其中：

第一电阻R1的第一端与第一电源VDD_3V连接，第二端及第一三极管Q1的集电极均为第一检测单元110的第一端；

第一三极管Q1的基极与第二电阻R2的第一端连接，发射极接地；

第二电阻R2的第二端为第一检测单元110的第二端。

第二检测单元210包括第三电阻R3、第四电阻R4及第二三极管Q2，其中：

第三电阻R3的第一端为第二检测单元210的第一端，第二端与第二三极管Q2的基极连接；

第二三极管Q2的发射极与第二电源VSYS连接，集电极与第四电阻R4的第一端均为第二检测单元210的第二端；

第四电阻R4的第二端接地。

其中，第一三极管Q1为NPN型三极管，第二三极管Q2为PNP型三极管。

应当理解的是，充电盒10中的电源一部分升压到5V给耳机20供电，另一部分降压到3V左右给微控制器MCU或其他器件供电。第一电源VDD_3V为充电盒10中微控制器MCU的供电电压，一般为3V。第二电源VSYS为耳机20中的电池电压，一般为3.7V，第三电源VIO为蓝牙芯片BT的IO口提供的电压，一般为1.8V。

当耳机20放入充电盒10时，第一触点P1和第二触点P2接触，第二电源VSYS依次通过第二三极管Q2、第三电阻R3、第二触点P2、第一触点P1、第二电阻R2及第一三极管Q1对地形成回路，其中，第一触点P1和第二触点P2的电平由于第二电阻R2和第三电阻R3的分压，等于第二电源VSYS电压的一半，第一三极管Q1及第二三极管Q2均导通，第一检测单元110的输出INBOX_DET由高电平变为低电平，第二检测单元210的输出PUTIN_DET由低电平变为高电平。

本实施例通过第一检测单元及第二检测单元的具体设计，通过少量的器件即可实现充电盒端及耳机端的耳机入盒检测，产品性能稳定且生产成本低。

请一并参照图3，图3是图1耳机入盒检测电路另一可选的结构示意图。

本实施例中，当第一触点P1与第二触点P2均为通讯触点时，耳机入盒检测电路还包括设置于充电盒10内的通讯控制单元120，其中：

通讯控制单元120的供电端与第一电源VDD_3V连接，输入端与微控制器的通讯端UART0连接，受控端与微控制器的控制端GPIO0连接，输出端分别与第一检测单元110的输入端及第一触点P1连接。

应当理解的是，充电盒10上通常设置有供电触点P5、通讯触点P1等多种触点，其中，充电盒10的通讯触点指充电盒10中微控制器MCU的通讯接口对应的触点，如UART接口对应的触点。相应地，耳机20上通常相应设置有供电触点P6、通讯触点P2等多种触点，耳机20的通讯触点指耳机20中蓝牙芯片BT的通讯接口对应的触点。

需要说明的是，当第一触点P1与第二触点P2均为通讯触点时，为了实现通讯触点的复用，需要设置通讯控制单元120，以实现正常通讯和入盒检测两种功能。

进一步地，通讯控制单元120包括第五电阻R5、第六电阻R6及第一MOS管Q3，其中：

第五电阻R5的第一端为通讯控制单元120的受控端，第二端与第一MOS管Q3的栅极连接；

第一MOS管Q3的漏极为通讯控制单元120的输出端，源极及第六电阻R6的第一端均为通讯控制单元120的输入端；

第六电阻R6的第二端为通讯控制单元120的供电端。

应当理解的是，当需要进行耳机入盒检测时，微控制器的控制端GPIO0设置为高电平，第一MOS管Q3截止，以断开通讯传输，等待耳机20放入；当入盒检测完成后，需要进入通讯状态时，微控制器的控制端GPIO0设置为低电平，第一MOS管Q3导通，第二MOS管Q4导通，耳机20和充电盒10进行正常通讯直至耳机20被取出。

作为一实施例，耳机入盒检测电路还包括设置于耳机20内的电平转换单元220，其中：

电平转换单元220的供电端与第三电源VIO连接，输入端分别与第二触点P2及第二检测单元210的第一端连接，输出端与蓝牙芯片的通讯端POGO_UART连接。

考虑到微控制器MCU与蓝牙芯片BT的供电电压可能存在电压差，如微控制器MCU的供电电压一般为3V，蓝牙芯片BT的供电电压一般为1.8V，当两者供电电压不同时，需要进行电平转换，以保障正常通讯。

进一步地，电平转换单元220包括第二MOS管Q4及第七电阻R7，其中：

第二MOS管Q4的漏极为电平转换单元220的输入端，源极及第七电阻R7的第一端均为电平转换单元220的输出端，栅极及第七电阻R7的第二端均为电平转换单元220的供电端。

应当理解的是，当微控制器MCU与蓝牙芯片BT进行通讯时，微控制器的通讯端UART0输入高电平时，第二MOS管Q4的栅极与源极电压差V_gs＝0，第二MOS管Q4截止，电平转换单元220由于第七电阻R7上拉输出高电平至蓝牙芯片的通讯端POGO_UART；当微控制器的通讯端UART0输入低电平时，第二MOS管Q4内部二极管导通，第二MOS管Q4的源极被拉低，使第二MOS管Q4导通，电平转换单元220输出低电平至蓝牙芯片的通讯端POGO_UART；

当蓝牙芯片的通讯端POGO_UART输入高电平时，第二MOS管Q4的栅极与源极电压差V_gs＝0，第二MOS管Q4截止，通讯控制单元120由于第六电阻R6上拉输出高电平至微控制器的通讯端UART0；当蓝牙芯片的通讯端POGO_UART输入低电平时，第二MOS管Q4的栅极与源极电压差V_gs＝1.8V，第二MOS管Q4导通，通讯控制单元120输出低电平至微控制器的通讯端UART0。

作为另一实施例，耳机入盒检测电路还包括设置于充电盒10内的第三触点P3及电流检测单元130，其中：

电流检测单元130的第一端与第三触点P3连接，第二端与微控制器的模数转换端ADC0连接。

在具体实现中，电流检测单元130包括第八电阻R8及第一电容C1，其中：

第八电阻R8与第一电容C1并联，第八电阻R8的第一端和第一电容C1的第一端均分别与微控制器的模数转换端ADC0及第三触点P3连接，第八电阻R8的第二端和第一电容C1的第二端均接地。

可理解的是，通过电流检测单元130可以实现在充电盒10端检测耳机20的充电电流，微控制器的模数转换端ADC0通过读取第八电阻R8的电压，并进行换算后获得耳机20的充电电流，以及时获得耳机20入盒后的充电状态，以根据该状态进一步地优化产品。

本实施例通过将第一触点、第二触点和通讯触点复用，并设计相应的通讯控制及电平转换电路，既实现了充电盒与耳机的正常通讯，也实现了耳机入盒检测，提高了产品的市场竞争力。

本实用新型还提出一种TWS耳机，TWS耳机包括如上的耳机入盒检测电路，TWS耳机的耳机入盒检测电路的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的TWS耳机采用了上述耳机入盒检测电路的技术方案，因此TWS耳机具有上述所有的有益效果。

以上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或等效流程变换，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 (10)

1.一种耳机入盒检测电路，其特征在于，所述电路包括设置于充电盒内的微控制器、第一检测单元及第一触点，设置于耳机内的第二检测单元及第二触点，其中：

所述第一检测单元的第一端与所述微控制器的检测端连接，第二端与所述第一触点连接；

所述第二检测单元的第一端与所述第二触点连接；

所述第二检测单元，用于在所述第一触点与所述第二触点接触时导通，并向所述第一检测单元发送导通电压；

所述第一检测单元，用于在接收到所述导通电压时向所述微控制器发送第一电平；

所述微控制器，用于在接收到所述第一电平时，判定耳机入盒。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括设置于耳机内的蓝牙芯片，其中：

所述蓝牙芯片的检测端与所述第二检测单元的第二端连接；

所述第二检测单元，还用于在所述第一触点与所述第二触点接触时导通，并向所述蓝牙芯片发送第二电平；

所述蓝牙芯片，用于在接收到所述第二电平时，判定耳机入盒。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一检测单元包括第一电阻、第二电阻及第一三极管，其中：

所述第一电阻的第一端与第一电源连接，第二端及所述第一三极管的集电极均为所述第一检测单元的第一端；

所述第一三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，发射极接地；

所述第二电阻的第二端为所述第一检测单元的第二端。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二检测单元包括第三电阻、第四电阻及第二三极管，其中：

所述第三电阻的第一端为所述第二检测单元的第一端，第二端与所述第二三极管的基极连接；

所述第二三极管的发射极与第二电源连接，集电极与所述第四电阻的第一端均为所述第二检测单元的第二端；

所述第四电阻的第二端接地。

5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电路还包括设置于所述充电盒内的通讯控制单元，其中：

所述通讯控制单元的供电端与所述第一电源连接，输入端与所述微控制器的通讯端连接，受控端与所述微控制器的控制端连接，输出端分别与所述第一检测单元的第二端及所述第一触点连接。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述通讯控制单元包括第五电阻、第六电阻及第一MOS管，其中：

所述第五电阻的第一端为所述通讯控制单元的受控端，第二端与所述第一MOS管的栅极连接；

所述第一MOS管的漏极为所述通讯控制单元的输出端，源极及所述第六电阻的第一端均为所述通讯控制单元的输入端；

所述第六电阻的第二端为所述通讯控制单元的供电端。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电路还包括设置于所述耳机内的电平转换单元，其中：

所述电平转换单元的供电端与第三电源连接，输入端分别与所述第二触点及所述第二检测单元的第一端连接，输出端与所述蓝牙芯片的通讯端连接。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电平转换单元包括第二MOS管及第七电阻，其中：

所述第二MOS管的漏极为所述电平转换单元的输入端，源极及所述第七电阻的第一端均为所述电平转换单元的输出端，栅极及所述第七电阻的第二端均为所述电平转换单元的供电端。

9.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括设置于所述充电盒内的第三触点及电流检测单元，其中：

所述电流检测单元的第一端与所述第三触点连接，第二端与所述微控制器的模数转换端连接。

10.一种TWS耳机，其特征在于，包括如权利要求1～9任一权利要求所述的耳机入盒检测电路。

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