CN215818589U - 充电盒的电路结构和充电盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电盒的电路结构和充电盒。所述电路结构包括：微控制单元MCU、通用异步收发传输器UART、开关控制电路和电源线VBUS；其中，MCU连接UART，VBUS连接充电盒内设置的顶针，开关控制电路包括第一开关组合和第二开关组合，第一开关组合连接于UART和VBUS之间，第二开关组合连接于MCU的电压输出端VOUT和VBUS之间，第一开关组合和第二开关组合的控制端分别连接于MCU；MCU控制第一开关组合和第二开关组合，使电路结构在充电模式和通信模式之间切换。本实用新型的电路结构可以在充电模式和通信模式之间切换，使充电盒具备了与耳机进行通信的功能，而且是利用UART进行双向通信。

Description

充电盒的电路结构和充电盒

技术领域

本实用新型涉及TWS耳机充电盒技术领域，具体涉及一种充电盒的电路结构和充电盒。

背景技术

近年来，TWS(True Wireless Stereo，真无线立体声)耳机得到了非常好的发展。TWS耳机为无线设计，利用充电盒进行充电。随着TWS耳机的发展，不仅要求充电盒能对TWS耳机进行充电，更要求二者能进行通信。

充电盒内通常设计顶针(pogo pin)与耳机连接，对耳机充电。为了使充电盒的外观简洁、美观并节约资源，现在市场上多采用双顶针的结构设计。双顶针的结构设计中，两个顶针分别为正极和负极，负极接地。这种结构决定了充电盒与耳机间想要通信的话，充电线和通信线必须共用，且通信线只能是单线。这就使现有充电盒往往只具有充电功能而不具备与耳机通信的功能。

现有充电盒存在缺陷是，功能单一，不够智能，和TWS耳机间不能进行双向通信以获取对方的状态信息，不能满足越来越智能化的发展趋势。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是，提供一种充电盒的电路结构和充电盒，以使充电盒具备与耳机间进行双向通信的功能。

为实现上述目的，本实用新型提供一种充电盒的电路结构，该电路结构包括：微控制单元MCU、通用异步收发传输器UART、开关控制电路和电源线VBUS；其中，所述MCU连接所述UART，所述VBUS连接所述充电盒内设置的顶针，所述开关控制电路包括第一开关组合和第二开关组合，所述第一开关组合连接于所述UART和所述VBUS之间，所述第二开关组合连接于所述MCU的电压输出端VOUT和所述VBUS之间，所述第一开关组合的控制端和所述第二开关组合的控制端分别连接于所述MCU；所述MCU控制所述第一开关组合和所述第二开关组合，使所述电路结构在充电模式和通信模式之间切换。其中，所述顶针用于与耳机电连接，包括正极和负极，其中正极与所述VBUS连接，负极接地。

可选的：当所述第一开关组合的控制端为低电平，所述第二开关组合的控制端为高电平时，所述第一开关组合将所述VBUS和所述UART断开，所述第二开关组合将所述VOUT和所述VBUS导通，使得所述开关控制电路工作于充电模式；当所述第一开关组合的控制端为高电平，所述第二开关组合的控制端为低电平时，所述第一开关组合将所述VBUS和所述UART导通，所述第二开关组合将所述VOUT和所述VBUS断开，使得所述开关控制电路工作于通信模式。

可选的：所述第一开关组合包括开关U2-A和开关U2-B，所述开关U2-A连接于所述VBUS和所述开关U2-B之间，所述开关U2-B连接于所述开关U2-A和所述UART之间，所述UART包括接收RX端口和发送TX端口；所述开关U2-A的控制端和所述开关U2-B的控制端分别连接于所述MCU；所述开关U2-A和所述开关U2-B一起控制所述VBUS和所述UART的通断；所述第二开关组合包括开关Q1和开关Q2，所述开关Q1连接所述VOUT和所述VBUS之间，所述VOUT通过一电阻与所述开关Q1的控制端连接，所述开关Q2连接于所述开关Q1的控制端和地之间，所述开关Q2的控制端连接于所述MCU；所述开关Q1和所述开关Q2一起控制所述VOUT和所述VBUS的通断。

可选的：当所述开关U2-A和所述开关U2-B的控制端为低电平，所述开关Q2的控制端为高电平时，所述开关U2-A和所述开关U2-B截止，所述开关Q2截止，所述开关Q1导通，使得所述VBUS和所述VOUT导通，所述VBUS和所述UART断开，所述开关控制电路工作于充电模式；当所述开关U2-A和所述开关U2-B的控制端为高电平，所述开关Q2的控制端为低电平时，所述开关U2-A和所述开关U2-B导通，所述开关Q2导通，所述开关Q1截止，使得所述VBUS和所述VOUT断开，所述VBUS和所述UART导通，所述开关控制电路工作于通信模式。

本实用新型还提供一种充电盒，该充电盒包括如上所述的电路结构。

可选的，所述充电盒上还设计有与所述电路结构中的MCU连接的按键。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型中设计有开关控制电路，由MCU控制开关控制电路中的第一开关组合和第二开关组合，可以使电路结构在充电模式和通信模式之间切换，使充电盒具备了与耳机进行通信的功能；而且，本实用新型充电盒的电路结构，是利用通用异步收发传输器(UART)与耳机连接，使充电盒与耳机可以进行双向通信，两者通过交互可以彼此获取对方的状态信息。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型实施例公开的充电盒的电路结构的结构图；

图2是本实用新型实施例公开的开关控制电路的原理图；

图3是本实用新型实施例公开的充电盒的充电模式的流程图；

图4是本实用新型实施例公开的充电盒的通信模式的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型实施例提供一种充电盒及其电路结构。所述充电盒为采用双顶针(pogo pin)结构设计的充电盒，充电盒中涉及有两根顶针，分作正极和负极，用来与耳机电连接。

请参考图1，所述电路结构包括：微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)10、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)20、开关控制电路30和电源线(VBUS)40。

其中，MCU 10连接UART 20，VBUS 40连接充电盒内设置的顶针中的正极，顶针中的负极接地，开关控制电路30包括第一开关组合31和第二开关组合32，第一开关组合31连接于UART 20和VBUS 40之间，第二开关组合32连接于MCU 10的电压输出端(VOUT)和VBUS 40之间，第一开关组合31的控制端和第二开关组合32的控制端分别连接于MCU 10；MCU 10控制第一开关组合31和第二开关组合32，使电路结构在充电模式和通信模式之间切换。

当MCU10输出低电平给第一开关组合31的控制端，输出高电平给第二开关组合32的控制端时，第一开关组合31将VBUS 40和UART 20断开，第二开关组合32将VOUT和VBUS 40导通，使得开关控制电路工作于充电模式。

当MCU10输出高电平给第一开关组合31的控制端，输出低电平给第二开关组合32的控制端时，第一开关组合31将VBUS 40和UART 20导通，第二开关组合32将VOUT和VBUS 40断开，使得开关控制电路工作于通信模式。

请参考图2，是本实用新型一个实施例中开关电路结构的电路图。本实施例中，所述第一开关组合31包括开关U2-A和开关U2-B，所述第二开关组合32包括开关Q1和开关Q2。

如图2所示，开关U2-A连接于VBUS和开关U2-B之间，开关U2-B连接于开关U2-A和UART之间，UART包括接收RX端口和发送TX端口；开关U2-A的控制端和开关U2-B的控制端分别通过3V0引脚和LDO_VCC引脚连接于MCU；开关U2-A和开关U2-B一起控制VBUS和UART之间的通断。

如图2所示，开关Q1连接VOUT和VBUS之间，VOUT通过一电阻R3与开关Q1的控制端连接，开关Q2连接于开关Q1的控制端和地之间，开关Q2的控制端通过P17引脚连接于MCU；开关Q1和开关Q2一起控制VOUT和VBUS之间的通断。

其中，U2-A和开关U2-B以及开关Q1和开关Q2，具体可采用MOS管，MOS管分为PMOS管和NMOS管，可根据具体需要选用。

其中，开关电路结构除了应用上述的多个开关，还应用了一些电阻、二极管等元件，详见图2所示的电路原理图，此处不再一一赘述。

下面，简述如图2所示的开关电路结构的工作原理。

充电模式：

引脚3V0和LDO_VCC都输出低电平，分别施加给开关U2-A和开关U2-B的控制端，使开关U2-A和开关U2-B截止，引脚P17输出高电平，施加给开关Q2的控制端，使开关Q2截止，开关Q1导通，从而，使VBUS端(即为充电盒端pogo pin)的电压为VOUT 5V的电压(5V)，当TWS耳机放入充电盒，TWS耳机端的pogo pin与充电盒端pogo pin接触，实现充电盒给TWS耳机充电。

通信模式：

引脚3V0(通过一个LDO输出的电压)和LDO_VCC输出高电平，开关U2-A和U2-B导通，引脚P17输出低电平，开关Q2导通，开关Q1截止，当TWS耳机放入充电盒，使TWS耳机端的pogopin与充电盒端的UART_TX和UART_RX端口连接，实现充电盒与TWS耳机的双向通信。

具体的，开关U2-A和U2-B在通信模式下可用于实现充电盒MCU与耳机通信之间电平的切换。其中，充电盒MCU端通信高电平为电池电压，耳机通信高电平为3V0端电压。

充电盒给耳机发送高电平的时候：根据MOS管特性，对于充电盒来说就相当于把耳机通信所需的高电平传到了VBUS上，对于耳机就是接收到高平信号；同理，充电盒给耳机发送低电平的时候：VBUS上的电压被拉低，对于耳机就是接收到低电平信号。

耳机给充电盒发送高电平的时候，耳机发送3.0V，即VBUS上有3.0V，根据MOS管特性，对于耳机来说就相当于把充电盒MCU通信所需的高电平传到了UART端口上，对于充电盒就是接收到高电平信号；同理，耳机给充电盒发送低电平的时候，UART端口被拉低，对于充电盒就是接收到低电平信号。

可选的，充电盒与耳机间的UART通信，充电盒为主，耳机为从；充电盒主动发数据给耳机。

进一步的，可在充电盒设计与电路结构中MCU连接的按键，通过各种组合按键或充电盒的开盖等操作，在通信超时时间内完成充电盒与TWS耳机的UART通信，结合自定义协议实现充电盒与TWS耳机之间状态信息的交互。

为便于理解本发明，还给出本实用新型实施例充电盒的工作流程。

如图3所示，是充电模式的流程图。流程包括：若检测到充电盒合盖或通信模式超时，则进入充电模式，充电模式下若检测到轻载，则结束充电。其中，轻载是指即充电电流较小，包括没有放耳机和耳机已充满电等情况。

如图4所示，是通信模式的流程图。流程包括：若充电盒检测到轻载，则进入通信模式，否则进一步检测是否有充电盒开盖或按键操作，如是则进入通信模式，通信模式下如果超时，则结束通信。

综上，本实用新型实施例公开了一种用于TWS耳机的充电盒的电路结构及充电盒。本实用新型的优点包括：

(1)本实用新型中设计有开关控制电路，由MCU控制开关控制电路中的第一开关组合和第二开关组合，可以使电路结构在充电模式和通信模式之间切换，使充电盒具备了与耳机进行通信的功能。

(2)本实用新型利用充电盒上的硬件UART串口和TWS耳机的硬件UART串口通信，实现了双向通信，并提高了通信的准确性及稳定性，在生产过程中，可通过充电盒与TWS之前的UART通信，可以让TWS耳机更方便进入各种测试模式，提高效率；在用户使用过程中也会得到更好的体验效果。

(3)在优选方案中，充电盒设计有与电路结构中MCU连接的按键，则可进一步通过充电盒上的按键实现一些通信控制操作，进一步方便用户或生产简便灵活操作。

以上，通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

应当理解，上述各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员，可以对上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保护范围。

Claims (7)

1.一种充电盒的电路结构，其特征在于，所述电路结构包括：微控制单元MCU、通用异步收发传输器UART、开关控制电路和电源线VBUS；

其中，所述MCU连接所述UART，所述VBUS连接所述充电盒内设置的顶针，所述开关控制电路包括第一开关组合和第二开关组合，所述第一开关组合连接于所述UART和所述VBUS之间，所述第二开关组合连接于所述MCU的电压输出端VOUT和所述VBUS之间，所述第一开关组合的控制端和所述第二开关组合的控制端分别连接于所述MCU；所述MCU控制所述第一开关组合和所述第二开关组合，使所述电路结构在充电模式和通信模式之间切换。

2.根据权利要求1所述的充电盒的电路结构，其特征在于，

所述顶针用于与耳机电连接，包括正极和负极，其中正极与所述VBUS连接，负极接地。

3.根据权利要求1所述的充电盒的电路结构，其特征在于，

当所述第一开关组合的控制端为低电平，所述第二开关组合的控制端为高电平时，所述第一开关组合将所述VBUS和所述UART断开，所述第二开关组合将所述VOUT和所述VBUS导通，使得所述开关控制电路工作于充电模式；

当所述第一开关组合的控制端为高电平，所述第二开关组合的控制端为低电平时，所述第一开关组合将所述VBUS和所述UART导通，所述第二开关组合将所述VOUT和所述VBUS断开，使得所述开关控制电路工作于通信模式。

4.根据权利要求1-3任一所述的充电盒的电路结构，其特征在于，

所述第一开关组合包括开关U2-A和开关U2-B，所述开关U2-A连接于所述VBUS和所述开关U2-B之间，所述开关U2-B连接于所述开关U2-A和所述UART之间，所述UART包括接收RX端口和发送TX端口；所述开关U2-A的控制端和所述开关U2-B的控制端分别连接于所述MCU；所述开关U2-A和所述开关U2-B一起控制所述VBUS和所述UART的通断；

所述第二开关组合包括开关Q1和开关Q2，所述开关Q1连接所述VOUT和所述VBUS之间，所述VOUT通过一电阻与所述开关Q1的控制端连接，所述开关Q2连接于所述开关Q1的控制端和地之间，所述开关Q2的控制端连接于所述MCU；所述开关Q1和所述开关Q2一起控制所述VOUT和所述VBUS的通断。

5.根据权利要求4所述的充电盒的电路结构，其特征在于，

当所述开关U2-A和所述开关U2-B的控制端为低电平，所述开关Q2的控制端为高电平时，所述开关U2-A和所述开关U2-B截止，所述开关Q2截止，所述开关Q1导通，使得所述VBUS和所述VOUT导通，所述VBUS和所述UART断开，所述开关控制电路工作于充电模式；

当所述开关U2-A和所述开关U2-B的控制端为高电平，所述开关Q2的控制端为低电平时，所述开关U2-A和所述开关U2-B导通，所述开关Q2导通，所述开关Q1截止，使得所述VBUS和所述VOUT断开，所述VBUS和所述UART导通，所述开关控制电路工作于通信模式。

6.一种充电盒，其特征在于，包括如权利要求1所述充电盒的电路结构。

7.根据权利要求6所述的充电盒，其特征在于，所述充电盒上设计有与所述电路结构中的MCU连接的按键。

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