CN101867200A - 充电装置及应用该充电装置的便携式电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充电装置，其用于给一便携式电子装置充电。所述充电装置包括一整流变压单元及一与该整流变压单元电连接的充电单元。所述整流变压单元将输入的电流处理后输出至所述充电单元，该充电单元将输入的电能以电磁感应的形式传输至上述便携式电子装置为其充电。

Description

充电装置及应用该充电装置的便携式电子装置
技术领域
本发明涉及一种充电装置及应用该充电装置的便携式电子装置，特别涉及一种利用电磁感应方式进行充电的充电装置及应用该充电装置的便携式电子装置。
背景技术
随着电子技术的快速发展以及人们生活水平的提高，手机、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)、MP3、MP4、数码相机等便携式电子装置的应用日益普遍，给人们生活带来了极大的便利。便携式电子装置使用时一般要由电池来提供电能，但使用一段时间以后，电池电量会耗尽，这时需要使用专用的充电装置给电池进行充电，以供便携式电子装置继续使用。
现有的技术中，大多便携式电子装置都采用连接式充电，即通过使用充电器将市电提供的交流电转换为直流电，再通过电缆和连接器连接到该便携式电子装置上实现充电。这种充电方式必须在电子装置上预留专用的插口以便充电器的充电端子***充电，如此，可能会使结构复杂化而增大上述便携式电子装置体积和重量，而且灰尘或水蒸气容易从开放的插口进入电子装置内部，导致机身被侵蚀而影响便携式电子装置的使用寿命。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种密封性较好的充电装置。
另，还有必要提供一种密封性较好的便携式电子装置。
一种充电装置，其用于给一便携式电子装置充电。所述充电装置包括一整流变压单元及一与该整流变压单元电连接的充电单元。所述整流变压单元将输入的电流处理后输出至所述充电单元，该充电单元将输入的电能通过电磁感应传输至上述便携式电子装置为其充电。
一种便携式电子装置，其包括一本体、设于该本体内且依次电性连接的一电能接收单元、一电流转换单元、电源管理单元及一电池。所述电能接收单元通过电磁感应产生一感应电流并输出至电流转换单元，该电流转换单元将所述感应电流转换为直流电后输出至所述电源管理单元，该电源管理单元将上述直流电处理后用以对所述便携式电子装置的电池进行充电。
一种使用充电装置进行充电的便携式电子装置，该充电装置通过电磁感应方式给所述便携式电子装置的电池充电。所述充电装置包括一整流变压单元及一与该整流变压单元电性连接的充电单元，所述便携式电子装置包括一电能接收单元、一电流转换单元及一与电池电性连接的电源管理单元，该充电单元包括一第一磁芯及绕设于该第一磁芯上且与整流变压单元电连接的一次线圈。所述整流变压单元将输入的电流处理后输出至所述一次线圈，该一次线圈将输入的电能通过电磁感应传输至上述电能接收单元，并在电能接收单元内产生一感应电流，所述电流转换单元将该感应电流转换为直流电后输出至所述电源管理单元，该电源管理单元将上述直流电处理后用以对所述便携式电子装置的电池进行充电。
与现有技术相比，该充电装置以电磁感应的方式给充电电池进行充电，其对应的便携式电子装置200的电能接收单元60是外部形状平整的电磁铁芯，其上不需要设置任何与便携式电子装置内部相通的开放通道，从而减少了便携式电子装置上的开口，不但有利于缩减便携式电子装置的体积，而且可以有效地避免了灰尘或水蒸气等杂物从充电接口侵蚀便携式电子装置。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的充电装置的充电单元向便携式电子装置的充电电池充电时的状态示意图。
图2为本发明较佳实施例的充电装置给便携式电子装置充电时的功能模块示意图。
图3为本发明较佳实施例便携式电子装置的电能接收单元及充电装置的充电单元的部分剖面示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明的一个较佳实施例为一种充电装置100，其利用变压器线圈感应耦合的原理向一便携式电子装置200的充电电池10进行充电。该便携式电子装置200可为移动电话、PDA、MP3、数码相机等。在本实施例中，所述便携式电子装置200为一移动电话。所述充电装置100包括依次电性连接的一充电接口20、一整流变压单元30及一充电单元40。
所述充电接口20可连接一现有的充电电源11，例如常用的110伏特或220伏特的交流电源，用于为该充电装置100提供电能以进行充电。所述整流变压单元30可为现有的交流电变压器等变压器件，其用于将充电接口20输入的交流电转换为适合充电单元40的稳定交流电，如将110伏特或220伏特的交流电转换为10伏特50毫安的交流电。
请同时参阅图3，所述充电单元40包括一整体大致为半圆柱状的壳体41、嵌设于该壳体41内表面的一第一屏蔽管42、设于该第一屏蔽管42内的一第一磁芯43及一磁铁44，所述第一磁芯43与第一屏蔽管42之间由一隔离层45所阻隔。所述壳体41上开设有一凹部411，该凹部411可与便携式电子装置200的外部形状相配合以便于固定该充电装置100。所述第一屏蔽管42嵌设于该壳体41内，用于隔离充电该充电装置100充电时产生的电磁波，使上述便携式电子装置200的工作免受电磁波的干扰，也可保护操作者的身体安全。当该第一屏蔽管42被磁化时，该充电装置100可通过该第一屏蔽管42产生的磁力吸附于便携式电子装置200上。
所述第一磁芯43可由软铁、硅钢等具有高导磁性的材料制成，其形状与所述第一屏蔽管42的形状大致相同，并嵌设于上述隔离层45中。该第一磁芯43上绕有一次线圈(PrimaryCoil)46，该一次线圈46的一端穿过所述隔离层45电性连接于所述整流变压单元30。当该整流变压单元30向该一次线圈46输入交流电时，该一次线圈46因电磁感应而产生交变磁场，并于其内产生感应电流。
所述磁铁44可为环形磁铁、蹄形磁铁等，在本实施例中，该磁铁44为一环形磁铁。所述磁铁44嵌设于第一屏蔽管42中部，并将该第一屏蔽管42分割为关于该磁铁44对称的两部分，该磁铁44可将第一屏蔽管42磁化，使其具有较强的磁性，并使得上述对称的两部分分别指向该磁铁44的两个环形面，即其南极和北极。所述隔离层45可由隔热、绝缘的材料制成，其形状整体与上述第一屏蔽管42和嵌设其内的第一磁芯43的形状大致相同，该隔离层45位于第一磁芯43和第一屏蔽管42之间，并与二者紧密配合，用于阻挡该充电装置100在充电时产生的热量影响该便携式电子装置200的内部元件。
所述便携式电子装置200包括一本体50和设于该本体50内且依次电性连接的一电能接收单元60、一电流转换单元70、一电源管理单元80及上述充电电池10。
所述本体50为该便携式电子装置200的外壳，其上凸设有一凸部51，该凸部51与所述充电装置100的凹部411相配合，使该充电装置100对准并固定，而且可防止灰尘等杂物进入该便携式电子装置200与充电装置100之间的充电界面。
所述电能接收单元60通过电磁感应原理将输入上述一次线圈46的交流电输入便携式电子装置200。该电能转换单元60包括一第二屏蔽管61、设于该第二屏蔽管61内的第二磁芯62及位于该第二屏蔽管61和第二磁芯62之间的隔离层64。所述第二屏蔽管61的形状、口径与所述第一屏蔽管42的形状、口径大致相同，二者关于充电装置100和电子装置200的配合面对称，二者对接时整体呈圆环状。由于该第一屏蔽管42受到上述磁铁44的磁化而具有磁性，故，该第一屏蔽管42与第二屏蔽管61之间可形成相互吸引的磁力作用，上述凸部51吸附于凹部411内，使该充电装置100吸附于便携式电子装置200上而便于保持充电状态。可以理解，所述第一屏蔽管42和第一屏蔽管61可由铁、磁铁等易磁化的材料制成，当所述充电装置100给便携式电子装置200充电时，通过第一屏蔽管42和第二屏蔽管61之间相互吸引的磁力将充电装置100吸附于该便携式电子装置200即可。
所述第二磁芯62可由软铁、硅钢等具有高导磁性的材料制成，其直径和形状与所述第一磁芯43的直径和形状大致相同，二者对接时整体呈圆环状，且该第二磁芯62与上述第二屏蔽管61的形状大致相同。该第二磁芯62上绕有二次线圈(Secondary Coil)65，当上述凸部51吸附于凹部411内时，第一磁芯43与第二磁芯62两端相互对准接触而构成一个环形磁芯，该二次线圈65两端位置与上述一次线圈46两端的位置相对准。因为第一磁芯43与第二磁芯62具有高导磁性，大部分磁通量局限于其内，故，一次线圈46与二次线圈65可获得高程度的磁耦合。当交流电通过所述一次线圈46时，根据电磁感应原理，该一次线圈46中产生交变磁通，该交变磁通沿着所述第一磁芯43与第二磁芯62并穿过一次线圈46和二次线圈65形成闭合的磁路，从而在二次线圈65中产生交流电。显然，该第一磁芯43及一次线圈46和第二磁芯62及二次线圈65之间实际上构成一个变压器，根据变压器原理，并考虑到一次线圈46及二次线圈65热能损耗和第一磁芯43及第二磁芯62的磁滞损耗，该一次线圈46和二次线圈65之间的匝数较佳设置为5∶4，这样既可以弥补能量损耗，又可以获得较好的充电电压。此外，所述第一屏蔽管42和第二屏蔽管61配合使用时，二者分别将一次线圈46和二次线圈65罩设其内，隔离充电时产生的电磁波，为了更好地降低充电过程中的电磁辐射对周围电路产生影响，可尽量选用辐射较小的第一磁芯43和第二磁芯62。
所述电流转换单元70可为现有的交流/直流(AC/DC)变换器，其与上述二次线圈65电性连接，其可将二次线圈65产生的交流电转换为直流电，并滤去高频杂波，使之输出相对平稳的直流电，并传输至上述电源管理单元80。所述电源管理单元80可使用现有的电源管理芯片等器件，其将上述电流转换单元70输出的直流电进行稳压、限流处理，使之成为适合为充电电池10的电流，避免该充电电池10因过压或过流而损坏。
使用该充电装置100给所述便携式电子装置200的充电电池10充电时，首先，将该电子装置200本体50的凸部51置于充电装置100的凹部411内，由于上述磁铁44磁化作用，第一屏蔽管42被磁化而具有磁性，在第一屏蔽管42与第二屏蔽管61之间产生相互吸引的磁力，使该充电装置100固定于该便携式电子装置200上。此时，上述第一屏蔽管42与第二屏蔽管61对准，第一磁芯43与第二磁芯62对准。然后，将充电装置100的充电接口20接入外界的充电电源11，经由整流变压单元30将充电电源11输入的交流电转换为适合充电单元40使用的交流电。之后，所述充电单元40的一次线圈46接收该交流电后产生电磁感应，根据电磁感应原理，上述二次线圈65中可以产生与该一次线圈46相同频率的交流电压。该交流电压从二次线圈46传输到二次线圈65时的损耗可通过调整该二次线圈46和二次线圈65的匝数比例来加以补偿，从而在二次线圈65中获得理想的电压。最后，所述电路转换单元70将二次线圈65中产生的交流电转换为直流电，并将该直流电传输至上述电源管理单元80进行稳压、限流处理，使其成为适合充电电池10充电的电流。如此，即可实现该充电装置100利用变压器线圈感应耦合的原理给所述便携式电子装置200进行充电。
可以理解，可在该充电装置100的壳体41内部可增设一充电保护电路，当上述充电电池10满充之后，通过该充电保护电路即可停止给电池10充电。
所述充电装置100提供有上述的充电单元40和第一屏蔽管42，所述便携式电子装置200设有所述电能接收单元60和第二屏蔽管61，该第一屏蔽管42与第二屏蔽管61之间存在相互吸引的磁力，使得该充电单元40固设于该便携式电子装置200上。所述充电单元40利用电磁感应的原理将充电单元40的电能传输至该电能接收单元60，进而实现给该便携式电子装置200的充电电池10充电的目的。故，该充电装置100以电磁感应的方式给充电电池10进行充电，其对应的便携式电子装置200的电能接收单元60是外部形状平整的电磁铁芯，无需设置任何与该便携式电子装置200内部相通的开放通道，从而减少了便携式电子装置200上的开口，不但有利于缩减便携式电子装置200的体积，而且可以有效地避免了灰尘或水蒸气等杂物从充电接口侵蚀该便携式电装置200。

Claims (15)

1.一种充电装置，用于给一便携式电子装置充电，其特征在于：所述充电装置包括一整流变压单元及一与该整流变压单元电连接的充电单元，所述整流变压单元将输入的电流处理后输出至所述充电单元，该充电单元将输入的电能通过电磁感应传输至上述便携式电子装置为其充电。
2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述充电单元设有一第一磁芯及绕设于该第一磁芯上的一次线圈，该一次线圈与上述整流变压单元电性连接，并将该整流变压单元输入的电能通过电磁感应传输至所述便携式电子装置。
3.如权利要求2所述的充电装置，其特征在于：所述充电单元包括一第一屏蔽管，所述第一屏蔽管通过吸引的磁力作用将充电装置固定于该便携式电子装置上。
4.如权利要求3所述的充电装置，其特征在于：所述第一磁芯位于第一屏蔽管内，第一磁芯及第一屏蔽管之间设有用于绝缘及隔热的隔离层，所述第一屏蔽管用于隔离所述一次线圈产生的电磁波。
5.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述充电单元包括一壳体，所述壳体上设有一凹部，该凹部与上述便携式充电装置外部形状相配合。
6.一种便携式电子装置，其包括一本体及设于该本体内的一电池，其特征在于：所述便携式电子装置包括设置于上述本体内的一电能接收单元、一电流转换单元及一电源管理单元，所述电能接收单元通过电磁感应产生一感应电流并输出至电流转换单元，该电流转换单元将所述感应电流转换为直流电后输出至所述电源管理单元，该电源管理单元将上述直流电处理后用以对所述便携式电子装置的电池进行充电。
7.如权利要求6所述的便携式电子装置，其特征在于：所述电能接收单元包括一第二磁芯及绕设于该第二磁芯上且与所述电流转换单元电性连接的二次线圈，该二次线圈将输入的交流电转换为上述的感应电流。
8.如权利要求7所述的便携式电子装置，其特征在于：所述电能接收单元进一步包括一容置上述第二磁芯且位于该第二屏蔽管和第二磁芯之间的隔离层，该第二屏蔽管用于隔离所述二次线圈充电时产生的电磁波。
9.如权利要求6所述的便携式电子装置，其特征在于：所述本体一端设有一凸部，该凸部用于配合一通过电磁感应方式应给上述电池进行充电的充电装置。
10.一种使用充电装置进行充电的便携式电子装置，该充电装置通过电磁感应方式给所述便携式电子装置的电池充电，其特征在于：所述充电装置包括一整流变压单元及一与该整流变压单元电性连接的充电单元，所述便携式电子装置包括一电能接收单元、一电流转换单元及一与电池电性连接的电源管理单元，该充电单元包括一第一磁芯及绕设于该第一磁芯上且与整流变压单元电连接的一次线圈；所述整流变压单元将输入的电流处理后输出至所述一次线圈，该一次线圈将输入的电能通过电磁感应传输至上述电能接收单元，并在电能接收单元内产生一感应电流，所述电流转换单元将该感应电流转换为直流电后输出至所述电源管理单元，该电源管理单元将上述直流电处理后用以对所述便携式电子装置的电池进行充电。
11.如权利要求10所述的使用充电装置进行充电的便携式电子装置，其特征在于：所述充电单元包括一第一屏蔽管，所述第一屏蔽管通过吸引的磁力作用将充电装置固定于该便携式电子装置上。
12.如权利要求11所述的使用充电装置进行充电的便携式电子装置，其特征在于：所述第一磁芯及一次线圈位于第一屏蔽管内，第一磁芯及第一屏蔽管之间设有用于绝缘及隔热的隔离层，所述第一屏蔽管用于隔离所述一次线圈产生的电磁波。
13.如权利要求10所述的使用充电装置进行充电的便携式电子装置，其特征在于：所述电能接收单元包括一与第一磁芯相对应的第二磁芯及绕设于该第二磁芯上且与所述电流转换单元电性连接的二次线圈，该二次线圈与上述一次线圈通过电磁感应将输入一次线圈的交流电转换为上述的感应电流。
14.如权利要求13所述的使用充电装置进行充电的便携式电子装置，其特征在于：所述电能接收单元进一步包括一容置上述第二磁芯且位于该第二屏蔽管和第二磁芯之间的隔离层，该第二屏蔽管用于隔离所述二次线圈充电时产生的电磁波。
15.如权利要求10所述的使用充电装置进行充电的便携式电子装置，其特征在于：所述充电单元包括一壳体，所述便携式电子装置包括一本体，该壳体上设有一凹部，该本体该一端设有一凸部，该凹部与凸部相配合将所述充电装置装设于便携式电子装置。
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