CN214412353U - 可穿戴设备充电底座以及可穿戴设备组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴设备充电底座，包括：第一充电接口，所述第一充电接口可操作地电连接充电电源；第二充电接口，所述第二充电接口可操作地电连接可穿戴设备本体；还包括：检测模块，所述检测模块电连接所述第二充电接口；比较模块，所述比较模块的输入端电连接所述检测模块；和开关模块，所述开关模块电连接所述比较模块的输出端以切换导通或关断所述第一充电接口和第二充电接口之间的充电回路。本实用新型还提供一种可穿戴设备组件。本实用新型可以通过充电底座实现异常充电事件发生时对可穿戴设备本体的保护，避免发生危险或者损坏可穿戴设备本体。

Description

可穿戴设备充电底座以及可穿戴设备组件

技术领域

本实用新型属于电子设备技术领域，尤其涉及一种可穿戴设备充电底座，以及一种可穿戴设备组件。

背景技术

以智能腕带为代表的可穿戴设备受到的关注度非常高，销量逐步上涨。这种产品销售时主要包括两个部件，即可穿戴设备本体和充电底座。充电底座上设置有与可穿戴设备匹配的卡接结构以及USB充电接口。充电底座的USB充电接口通过USB线缆与计算机或者USB充电插座上的充电接口连接，为可穿戴设备本体中的蓄电池补充电量。

但是，计算机或者USB充电插座上的充电接口有时会出现输出电压过压的情况，这会导致未受保护的可穿戴设备本体受损。同时，如果可穿戴设备本体的内部电路出现异常，也可能会造成充电过程中的充电电流过大，此种情况下，未受保护的可穿戴设备会出现内部电路温度急剧上升，甚至引起火灾。

发明内容

本实用新型针对现有技术中以智能腕带为代表的可穿戴设备充电时可能出现过压或过流事件，导致未受保护的可穿戴设备本体受损或工作温度过高的问题，设计并提出一种可穿戴设备充电底座。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种可穿戴设备充电底座，包括：第一充电接口，所述第一充电接口可操作地电连接充电电源；第二充电接口，所述第二充电接口可操作地电连接可穿戴设备本体；还包括：检测模块，所述检测模块电连接所述第二充电接口；比较模块，所述比较模块的输入端电连接所述检测模块；和开关模块，所述开关模块电连接所述比较模块的输出端以切换导通或关断所述第一充电接口和第二充电接口之间的充电回路。

进一步的，所述检测模块包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端电连接所述第二充电接口；第二电阻，所述第二电阻的第一端电连接所述第一电阻的第一端；第三电阻，所述第三电阻的第一端电连接所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端接地；第四电阻，所述第四电阻的第一端电连接所述第一电阻的第二端；和第五电阻，所述第五电阻的第一端电连接所述第四电阻的第二端，所述第五电阻的第二端接地。

进一步的，所述比较模块具有：第一比较电路，所述第一比较电路的第一输入端电连接所述第二电阻的第二端，所述第一比较电路的第二输入端电连接所述第四电阻的第二端；和第二比较电路，所述第二比较电路的第一输入端连接所述第一比较电路的输出端，所述第二比较电路的第二输入端连接第一钳位二极管的负极，所述第一钳位二极管的正极接地。

优选的，所述第一钳位二极管为2.4V齐纳二极管。

进一步的，所述开关模块包括：第一开关元件，所述第一开关元件的控制端连接所述第二比较电路的输出端，所述第一开关元件的开关通路一端连接所述第一充电接口，另一端连接所述第二充电接口。

进一步的，所述开关模块还包括：第二开关元件，所述第二开关元件的控制端电连接第二钳位二极管的负极，所述第二开关元件的开关通路一端电连接所述第一充电接口，另一端连接所述第一开关元件的控制端；其中，所述第二钳位二极管的负极电连接所述第一充电接口，所述第二钳位二极管的正极接地。

优选的，所述第二钳位二极管为10V齐纳二极管。

进一步的，还包括：第一电容器，所述第一电容器一端连接所述第一充电接口，另一端接地；和第二电容器，所述第二电容器一端连接所述第一充电接口，另一端接地。

进一步的，还包括：第三电容器，所述第三电容器一端连接所述第二充电接口，另一端接地；和第四电容器，所述第四电容器一端连接所述第二充电接口，另一端接地。

本实用新型的另一个方面提供一种可穿戴设备组件，包括可穿戴设备本体和可穿戴设备充电底座；其中可穿戴设备充电底座包括：第一充电接口，所述第一充电接口可操作地电连接充电电源；第二充电接口，所述第二充电接口可操作地电连接可穿戴设备本体；还包括：检测模块，所述检测模块电连接所述第二充电接口；比较模块，所述比较模块的输入端电连接所述检测模块；和开关模块，所述开关模块电连接所述比较模块的输出端以切换导通或关断所述第一充电接口和第二充电接口之间的充电回路。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型可以通过充电底座实现异常充电事件发生时对可穿戴设备本体的保护，避免发生危险或者损坏可穿戴设备本体。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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 为本实用新型所提供的可穿戴设备充电底座一种实施例的电路连接示意框图；

图2为如图1所述的可穿戴设备充电底座的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

针对现有技术中以智能腕带为代表的可穿戴设备充电时可能出现过压或过流事件，导致未受保护的可穿戴设备本体受损或工作温度过高的问题，一种具有保护功能的可穿戴设备充电底座如图1和图2所示。从如图1所示的基本结构上看，可穿戴设备充电底座10设置有第一充电接口11和第二充电接口12，其中第一充电接口11优选设计为USB接口，第一充电接口11可操作地通过USB线缆连接充电电源一端的USB充电插口，以通过充电电源为可穿戴设备本体中的蓄电池补充电能，例如，如图1所示，第一充电接口11的OUT端连接USB线缆的电源线，GND端接地。第二充电接口12则优选设计为插针的形式，其可以与可穿戴设备本体一端的触点可操作地相互触碰或者卡扣连接实现二者的可靠电连接。例如，第二充电接口12中IN端子连接可穿戴设备本体中的IN触点，第二充电接口12中的GND端子连接可穿戴设备本体中的GND触点。第二充电接口12还可以采用其它可穿戴设备本体中常用的连接接口形式，例如金属弹片等等。第二充电接口12的物理形式根据可穿戴设备本体的壳体以及内部元件布局进行选取，在此不作进一步限定。如图1所示，在本实施例所提供的可穿戴设备充电底座10中还设置有检测模块13、比较模块14和开关模块15，其中检测模块13电连接第二充电接口12，比较模块14的输入端电连接检测模块13，开关模块15则电连接所述比较模块14的输出端以切换导通或关断第一充电接口11和第二充电接口12之间的充电回路。其中，检测模块13与第二充电接口12电连接以检测当前状态下充电回路的充电状态，当充电状态出现异常。例如发生过流事件时，检测模块13将检测信号传送至比较模块14，比较模块14旋即输出选通电平信号至开关模块15，切换关断第一充电接口11和第二充电接口12之间的充电回路，实现对可穿戴设备本体的保护。当充电状态正常时，检测模块13同样将检测信号传送至比较模块14，比较模块14旋即输出保持电平信号至开关模块15，切换导通第一充电接口11和第二充电接口12之间的充电回路，实现正常充电。通过此种电路设计，即可以通过充电底座实现异常充电事件发生时对可穿戴设备本体的保护，避免发生危险或者损坏可穿戴设备本体。

如图2所示，检测模块主要由一颗精密且阻值较小的采样电阻以及两组分压电阻实现。具体来说，检测模块包括作为采样电阻的第一电阻R2，第一电阻R2的第一端电连接第二充电接口PAD1(第二充电接口的PAD2端子接地)，第一电阻R2的两端分别设置有一组分压电阻，其中，第二电阻R5和第三电阻R6构成第一组分压电阻。第二电阻R5的第一端电连接第一电阻R2的第一端，第三电阻R6的第一端电连接第二电阻R5的第二端，第三电阻R6的第二端接地。在另一端，第四电阻R3和第五电阻R4构成第二组分压电阻，第四电阻R3的第一端电连接第一电阻R2的第二端，第五电阻R4的第一端电连接第四电阻R3的第二端，第五电阻R4的第二端接地。第一组分压电阻的电压采样端位于第二电阻R5和第三电阻R6的连接端，第二组分压电阻的电压采样端位于第四电阻R3和第五电阻R4的连接端。

检测模块的下游设置有比较模块，比较模块优选由一颗集成有两路比较电路的比较器芯片U3实现，在此不对比较器芯片U3的具体型号进行限定，两路比较电路也可以由两颗运算放大器芯片及其外围电路实现。具体来说，比较模块中设置有第一比较电路和第二比较电路。第一比较电路的第一输入端2IN-电连接第二电阻R5的第二端，即连接第一组分压电阻的电压采样端，第一比较电路的第二输入端2IN+电连接第四电阻R3的第二端，即连接第二组分压电阻的电压采样端，第一比较电路根据两组分压电阻电压采样端的电压大小生成并输出比较电平信号。而第二比较电路的第一输入端1N+则连接第一比较电路的输出端2OUT，第二比较电路的第二输入端1N-连接第一钳位二极管D4负极，第一钳位二极管D4的正极接地。第一钳位二极管D4优选为2.4V齐纳二极管。在第一比较电路的输出端2OUT和第二比较电路的第一输入端1N+之间还优选设置有电阻器R7,电阻器R7的阻值优选设置为10KΩ。

比较模块的下游则设置有开关模块，为实现过流事件以及过压事件发生时均对可穿戴设备本体进行有效保护，开关模块优选设置由第一开关元件Q2和第二开关元件Q3构成，其中第一开关元件Q2的控制端电连接第二比较电路的输出端1OUT，第一开关元件Q2的开关通路一端电连接第一充电接口P1（第一充电接口的P2端子接地），另一端电连接第二充电接口PAD1。

第二开关元件Q3的控制端电连接第二钳位二极管D5的负极，第二开关元件Q3的开关通路一端电连接第二充电接口PAD1，另一端电连接第一开关元件Q2的控制端。其中，第二钳位二极管D5的负极电连接第一充电接口P1，第二钳位二极管D5的正极接地。第二钳位二极管D5为10V齐纳二极管。

第一开关元件Q2和第二开关元件Q3均可以选用MOS管，即第一开关元件Q2的栅极连接第二比较电路的输出端1OUT，第一开关元件Q2的源极连接第一充电接口P1，第一开关元件Q2的漏极连接第二充电接口PAD1；第二开关元件Q3的栅极则连接第二钳位二极管D5的负极，第二开关元件Q3的源极连接第二充电接口PAD1，第二开关元件Q3的漏极连接第一开关元件Q2的栅极。

本实施例所提供的可穿戴设备充电底座的工作原理如下：当USB接口充电正常，电压稳定在5V且可穿戴设备本体，即负载无异常时，第一充电接口P1和第二充电接口PAD1之间的充电回路中的充电电流低于过流保护的电流阈值，由于第一钳位二极管D4的作用，比较模块中第二比较电路的第二输入端1N-的电压钳位至2.4V。第一电阻R2上有电流流过，由于两组分压电阻的作用，比较模块中第一比较电路的第二输入端2IN+的电压小于第一比较电路的第一输入端2IN-的电压，第一比较电路的输出端2OUT输出低电平信号。因此，第二比较电路的第一输入端1N+输入低电平信号，由于第二比较电路的第二输入端1N-的电压钳位至2.4V，因此，第二比较电路的输出端也输出低电平至第一开关元件Q2的控制端，第一开关元件Q2的开关通路保持导通，第一充电接口P1和第二充电接口PAD1之间的充电回路导通，充电底座可以保持可穿戴设备本体的正常充电。

当USB接口充电正常，电压稳定在5V且可穿戴设备本体，但负载异常时，第一充电接口P1和第二充电接口PAD1之间的充电回路中的充电电流大于过流保护的电流阈值，由于第一钳位二极管D4的作用，比较模块中第二比较电路的第二输入端1N-的电压依旧钳位至2.4V。由于充电电流增大，第一电阻R2上的电流也增大。相较于第一种情况，第一电阻R2上的压降明显增大，第一组分压电阻的电压采样端的电压小于第二组分压电阻的电压采样端的电压，即R3和R4分压所得的电压大于R5和R6分压所得的电压，因此第一比较电路的第二输入端2IN+的电压大于第一比较电路的第一输入端2IN-的电压，第一比较电路的输出端2OUT输出高电平。优选设置第一比较电路输出端的高电平信号的幅值大于2.4V。此时，与第一比较电路的输出端2OUT连接的第二比较电路的第一输入端1N+的输入电压也大于2.4V,第二比较电路的第二输入端1N-的电压依旧钳位至2.4V，第二比较电路的输出端1OUT即输出高电平信号至第一开关元件Q2的控制端，第一开关元件Q2的开关通路断开切断第一充电接口P1和第二充电接口PAD1之间的充电回路，充电底座停止输出，从而实现在发生过流事件时自动保护可穿戴设备本体。

当充电回路上的充电电压高于充电电压允许上限阈值时，由于第二开关元件Q3的控制端电连接第二钳位二极管D5的负极，第二钳位二极管D5钳位作用使得第二开关元件Q3的控制端的电压被钳位到10V，第二开关元件Q3的开关通路导通。第二开关元件Q3的开关通路连接第一开关元件Q2的控制端，第一开关元件Q2的开关通路断开切断第一充电接口P1和第二充电接口PAD1之间的充电回路，充电底座停止输出，实现在发生过压事件时自动保护可穿戴设备本体。

优选的，第一电阻R2选用0.5%的高精度电阻，第二电阻R5、第三电阻R6、第四电阻R3和第五电阻R4均选用高精度电阻，可以将过流保护的精度维持在非常小的范围内，一般可以实现±2%以内。类似的，第二钳位二极管D5也选用精度较高的钳位二极管，过压保护的精度可以实现±1%以内。第一电阻R2可以选用阻值为150MΩ的电阻，第二电阻R5和第三电阻R6可以选用阻值为4.7KΩ的电阻，第四电阻R3可以选用4.7KΩ的电阻，第五电阻R4可以选用4.32KΩ的电阻。

在第一充电接口P1一侧还设置有第一电容器C6和第二电容器C11，其中第一电容器C6一端连接第一充电接口P1，另一端接地。第二电容器C11一端连接第一充电接口P1，另一端接地。第一电容器C6可以选用0.1μF的电容器，第二电容器C11可以选用1μF的电容器。类似的，在第二充电接口PAD1一侧还设置有第三电容器C5和第四电容器C9，其中第三电容器C5一端连接第二充电接口PAD1，另一端接地。第四电容器C9一端连接第二充电接口PAD1，另一端接地。第三电容器C5可以选用0.1μF的电容器，第四电容器C9可以选用1μF的电容器。第一电容器C6、第二电容器C11、第三电容器C5和第四电容器C9可以滤除电路中的噪声干扰。

本实用新型的另一个方面提供一种可穿戴设备组件，包括可穿戴设备充电底座和可穿戴设备本体。其中，可穿戴设备充电底座请参见上述实施例的详细描述和说明书附图的详细记载，在此不再赘述。具有可穿戴设备充电底座的可穿戴设备组件可以实现同样的技术效果。可穿戴设备本体优选为智能腕带，还可以是其它类似的智能可穿戴设备，例如智能手表、智能脚环、智能指环等。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备充电底座，包括：

第一充电接口，所述第一充电接口可操作地电连接充电电源；

第二充电接口，所述第二充电接口可操作地电连接可穿戴设备本体；

其特征在于，还包括：

检测模块，所述检测模块电连接所述第二充电接口；

比较模块，所述比较模块的输入端电连接所述检测模块；和

开关模块，所述开关模块电连接所述比较模块的输出端以切换导通或关断所述第一充电接口和第二充电接口之间的充电回路。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于：

所述检测模块包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端电连接所述第二充电接口；

第二电阻，所述第二电阻的第一端电连接所述第一电阻的第一端；

第三电阻，所述第三电阻的第一端电连接所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端接地；

第四电阻，所述第四电阻的第一端电连接所述第一电阻的第二端；和

第五电阻，所述第五电阻的第一端电连接所述第四电阻的第二端，所述第五电阻的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于：

所述比较模块具有：

第一比较电路，所述第一比较电路的第一输入端电连接所述第二电阻的第二端，所述第一比较电路的第二输入端电连接所述第四电阻的第二端；和

第二比较电路，所述第二比较电路的第一输入端连接所述第一比较电路的输出端，所述第二比较电路的第二输入端连接第一钳位二极管的负极，所述第一钳位二极管的正极接地。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于，所述第一钳位二极管为2.4V齐纳二极管。

5.根据权利要求3所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于：

所述开关模块包括：

第一开关元件，所述第一开关元件的控制端连接所述第二比较电路的输出端，所述第一开关元件的开关通路一端连接所述第一充电接口，另一端连接所述第二充电接口。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于：

所述开关模块还包括：

第二开关元件，所述第二开关元件的控制端电连接第二钳位二极管的负极，所述第二开关元件的开关通路一端电连接所述第一充电接口，另一端连接所述第一开关元件的控制端；其中，所述第二钳位二极管的负极电连接所述第一充电接口，所述第二钳位二极管的正极接地。

7.根据权利要求6所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于：

所述第二钳位二极管为10V齐纳二极管。

8.根据权利要求1至7任一项所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于，还包括：

第一电容器，所述第一电容器一端连接所述第一充电接口，另一端接地；和

第二电容器，所述第二电容器一端连接所述第一充电接口，另一端接地。

9.根据权利要求1至7任一项所述的可穿戴设备充电底座，其特征在于，还包括：

第三电容器，所述第三电容器一端连接所述第二充电接口，另一端接地；和

第四电容器，所述第四电容器一端连接所述第二充电接口，另一端接地。

10.一种可穿戴设备组件，包括可穿戴设备本体，其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项所述的可穿戴设备充电底座。

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