CN103209347A - 具有无线充电功能的机顶盒及其无线充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有无线充电功能的机顶盒及其无线充电方法，解决了现有技术中移动设备充电不便、不安全的问题。采用的技术方案可概括为：具有无线充电功能的机顶盒，包括具有电源输入端的机顶盒本体，还包括电源模块、驱动电路模块、发射线圈、电能检测模块和控制及通信模块；电源模块与电源输入端相连，为驱动电路模块提供低压直流电；驱动电路模块将低压直流电逆变为高频脉冲电压，并进行功率放大后加载在发射线圈上，继而待充电的移动设备的次级线圈受到激发产生感应电流，从而为移动设备充电；电能检测模块检测发射线圈的电压和电流变化情况，控制及通信模块根据变化情况对充电状态进行控制。本发明适用于为移动设备进行无线充电。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有无线充电功能的机顶盒及其无线充电方法，尤其是涉及一种基于电磁感应技术的无线充电机顶盒及其无线充电方法。
背景技术
目前，随着生活中各类移动设备（如智能手机、平板电脑、电子书、数码相机等）的增多，移动设备的智能化不断增强，种类繁多的应用和服务都被加载在移动设备上，使得移动设备的耗电量剧增，用户甚至需要每天充电，加之各类移动设备的兼容性问题，用户需要配备多种充电设备，带来用户操作和管理充电设备的不便。尽管有红外、射频等无线数据传输方式能够减少了线缆数量，但是这些最基本的电力能源供应仍主要基于有线传输，给原本移动性很强的移动设备带来影响。此外，各种充电设备质量参差不齐，加上线缆的交织错杂，还存在一定的安全隐患。现在机顶盒的使用范围逐步扩大，却不存在无线充电的机顶盒，给其应用带来了一定的局限性。如果能对其无线充电功能进行进一步开发，必然会拓展其应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中移动设备充电不便、不安全的问题，提供一种具有无线充电功能的机顶盒及无线充电方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：具有无线充电功能的机顶盒，包括具有电源输入端的机顶盒本体，还包括电源模块、驱动电路模块、发射线圈、电能检测模块和控制及通信模块，电源模块与电源输入端及驱动电路模块相连，发射线圈分别与驱动电路模块及电能检测模块相连，电能检测模块又与控制及通信模块相连，控制及通信模块与驱动电路相连；
所述电源模块用于对驱动电路模块提供平稳的低压直流电；
所述驱动电路模块用于将低压直流电逆变为高频脉冲电压，并进行功率放大后加载在发射线圈上；
所述发射线圈用于与待充电的移动设备的次级线圈之间产生紧密耦合作用，使次级线圈产生感应电流，从而为移动设备充电；
所述电能检测模块，用于检测发射线圈的电压和电流变化情况，并将变化情况信息传递给控制及通信模块；
所述控制及通信模块，用于与移动设备之间建立通信机制，确认移动设备的身份及设备信息，以及接收电能检测模块传递的变化情况信息，根据变化情况信息对充电状态进行控制。
进一步的，该机顶盒还包括信息显示模块，信息显示模块与控制及通信模块相连，用于从控制及通信模块处获取充电状态的信息，并通过外接屏幕对充电状态的信息进行信息提示。
具体的，电源模块为交流-直流转换模块和/或机顶盒自带直流电源模块。交流-直流转换模块即AC/DC转换模块。
优选的，控制及通信模块根据变化情况信息对充电状态进行控制，包括，控制及通信模块对变化情况信息进行解码，判断移动设备的是否为电量充满状态；如果是，则关闭电源模块的电路输出，各模块进入待机状态，无线充电流程终止；否则，继续向被充电的移动设备充电。
本发明的另一目的还在于提出一种具有无线充电功能的机顶盒的无线充电方法，该方法包括以下步骤：
a.将待充电的移动设备放置在机顶盒无线充电面板上；
b.控制及通信模块与移动设备建立通信机制，确认移动设备的身份及设备信息，无线充电流程开启；
c.电源模块向驱动电路模块提供低压直流电；
d.驱动电路模块将低压直流电逆变为高频脉冲电压，进行功率放大后加载在发射线圈上；
e.发射线圈根据高频脉冲电压产生变化的磁场，并发射磁场能量；
f.移动设备上接收线圈与发射线圈发生电磁感应，产生感应电流，从而为移动设备充电；
g.电能检测模块检测发射线圈上的电压和电流变化状况，并将变化状况信息传送给控制及通信模块；
h.控制及通信模块接收电能检测模块传递的变化状况信息，对充电状态进行控制。
具体的，步骤h为：控制及通信模块根据变化情况信息对充电状态进行控制，包括，控制及通信模块对变化情况信息进行解码，判断移动设备的是否为电量充满状态；如果是，则关闭电源模块的电路输出，各模块进入待机状态，无线充电流程终止；否则，继续向移动设备充电。
优选的，步骤h后还包括
j.***处理控制及通信模块产生的充电状态的信息，并将处理后的充电状态的信息输出到信息显示模块，通过外接屏幕进行显示。
具体的，在控制及通信模块关闭电源模块的电路输出后，将无线充电流程终止信息传送给信息显示模块，所述信息显示模块通过外接屏幕进行显示，提示移动设备的电量已充满。
本发明的有益效果是：使机顶盒具有无线充电的功能，可以给具备无线充电功能的移动设备提供电能，避免了繁琐的线缆和配备多种充电器带来的使用不便，提高用户的使用便利性；同时避免了有线连接带来的电气安全隐患；此外由于能够采用独立于机顶盒自身的电源模块如AC/DC转换模块作为电源模块，使得机顶盒在待机状态下也能够进行无线电能输出。本发明适用于为移动设备进行无线充电。
附图说明
图1为本发明实施例的具有无线充电功能的机顶盒为移动设备充电的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明中具有无线充电功能的机顶盒是基于电磁感应技术的，因此本发明使用的待充电的移动设备应是具备无线充电功能，需具备能够接收机顶盒的电磁感应线圈能量的次级线圈。
实施例
如图1，本实施例中的具有无线充电功能的机顶盒，包括具有电源输入端的机顶盒本体，还包括电源模块、驱动电路模块、发射线圈、电能检测模块和控制及通信模块，电源模块与电源输入端及驱动电路模块相连，发射线圈分别与驱动电路模块及电能检测模块相连，电能检测模块又与控制及通信模块相连，控制及通信模块与驱动电路相连；
A.AC/DC转换模块：本例中选取AC/DC转换模块作为电源模块，该转换模块能够将交流市电整流成稳定的低压直流电，并进行滤波，滤掉谐波部分，输出平稳的直流电，该直流电被输入至驱动电路模块。AC/DC转换模块与机顶盒自身的电源电路部分是独立的，保证机顶盒可以在待机状态下给移动设备无线输电；
B.驱动电路模块：用于高频逆变和功率放大，将低压直流电逆变为高频脉冲电压并进行功率放大后加在发射线圈上；
C.发射线圈：即初级线圈，用于根据脉冲电压产生变化的磁场，与待充电的移动设备的次级线圈之间产生紧密耦合作用，使次级线圈产生感应电流，从而为移动设备充电；
D.电能检测模块：检测发射线圈上的电压和电流变化状况，并将变化状况信息传送给控制及通信模块；
E.控制及通信模块：用于接收电能检测模块传递的变化情况信息及对充电状态进行控制，并将状态信息传递给信息显示模块，同时与移动设备之间建立通信机制，确认移动设备的身份及设备信息；该模块与移动设备间的通信是利用反向散射调制实现的；
F.信息显示模块：与控制及通信模块相连，并外接屏幕；从控制及通信模块处获取充电状态的信息，并对充电状态的信息进行信息提示；如将充电状态的信息并由机顶盒中央处理器（CPU）进行处理，处理后的状态信息输出到屏幕上进行显示，提醒用户移动设备处在“充电中”还是“充电结束”状态下或显示当前充电进度。
此外，本发明还可以利用机顶盒自带电源模块作为电源模块向驱动电路模块提供低压直流电。
本发明的的应用对象包含数字电视机顶盒、IPTV机顶盒、OTT机顶盒、游戏终端、DVD等广义上的机顶盒类设备。
在本例中，具有无线充电功能的机顶盒的无线充电方法包括以下步骤：
步骤1.启动无线充电：将待充电的移动设备放置在机顶盒无线充电面板上，机顶盒的控制及通信模块与移动设备的控制模块建立通信机制，确认移动设备的身份及设备信息，开启无线充电流程；控制及通信模块将充电流程开启信息传送给信息显示模块，信息显示模块通过外接屏幕显示充电流程开启信息，提醒用户设备进入无线充电状态；
步骤2.电能转化：AC/DC转换模块将输入的电转换为低压直流电，并通过滤波电路滤掉谐波成分，输出平稳的直流电；
步骤3.高频逆变及放大:驱动电路模块接收AC/DC转换模块输出的直流电，将其逆变为高频脉冲电压，并通过功放电路对脉冲电压进行功率放大，继而加载在发射线圈上；
步骤4.能量发射：发射线圈根据高频脉冲电压产生变化的磁场，并发射磁场能量；
步骤5.电磁感应：移动设备上的接收线圈与发射线圈发生电磁感应，产生感应电流，从而为移动设备充电；
步骤6.充电检测：电能检测模块探测输出电路状态，电池电量充满后，接收线圈负载发生变化进入空载，发射线圈的电流和电压随即产生变化，电能检测模块将变化情况传递给控制及通信模块；
步骤7.无线充电终止：控制及通信模块接收电能检测模块传递的信息，对信息进行解码，判断是否为电量充满信号，如果是则关闭电源模块的电路输出，各模块进入待机状态，无线充电流程终止；
步骤8.充电结束提示：控制及通信模块将充电结束的信息传递给信息显示模块，通过电视等显示屏幕出现充电结束提示信息。
本发明遵照无线充电联盟（Wireless Power Consortium）的国际无线充电标准Qi实施，保证了基于本发明产品的兼容性和通用性，符合Qi标准的设备均可使用基于本发明的机顶盒充电。Qi标准为全球唯一的国际性无线充电标准，是基于电磁感应的技术方式制定的，电磁感应是目前无线充电技术中最为成熟的技术方案。
Claims (8)
1.具有无线充电功能的机顶盒，包括具有电源输入端的机顶盒本体，其特征在于，包括电源模块、驱动电路模块、发射线圈、电能检测模块和控制及通信模块，电源模块与电源输入端及驱动电路模块相连，发射线圈分别与驱动电路模块及电能检测模块相连，电能检测模块又与控制及通信模块相连，控制及通信模块与驱动电路相连；
所述电源模块用于对驱动电路模块提供平稳的低压直流电；
所述驱动电路模块用于将低压直流电逆变为高频脉冲电压，并进行功率放大后加载在发射线圈上；
所述发射线圈用于与待充电的移动设备的次级线圈之间产生紧密耦合作用，使次级线圈产生感应电流，从而为移动设备充电；
所述电能检测模块，用于检测发射线圈的电压和电流变化情况，并将变化情况信息传递给控制及通信模块；
所述控制及通信模块，用于与移动设备之间建立通信机制，确认移动设备的身份及设备信息，以及接收电能检测模块传递的变化情况信息，根据变化情况信息对充电状态进行控制。
2.如权利要求1所述的具有无线充电功能的机顶盒，其特征在于，包括信息显示模块，信息显示模块与控制及通信模块相连，用于从控制及通信模块处获取充电状态的信息，并对充电状态的信息进行信息提示。
3.如权利要求1或2所述的具有无线充电功能的机顶盒，其特征在于，电源模块为交流-直流转换模块和/或机顶盒自带直流电源模块。
4.如权利要求1或2所述的具有无线充电功能的机顶盒，其特征在于，控制及通信模块根据变化情况信息对充电状态进行控制，包括，控制及通信模块对变化情况信息进行解码，判断移动设备的是否为电量充满状态；如果是，则关闭电源模块的电路输出，各模块进入待机状态，无线充电流程终止；否则，继续向移动设备充电。
5.具有无线充电功能的机顶盒的无线充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将待充电的移动设备放置在机顶盒无线充电面板上；
b.控制及通信模块与移动设备建立通信机制，确认移动设备的身份及设备信息，无线充电流程开启；
c.电源模块向驱动电路模块提供低压直流电；
d.驱动电路模块将低压直流电逆变为高频脉冲电压，进行功率放大后加载在发射线圈上；
e.发射线圈根据高频脉冲电压产生变化的磁场，并发射磁场能量；
f.移动设备上接收线圈与发射线圈发生电磁感应，产生感应电流，从而为移动设备充电；
g.电能检测模块检测发射线圈上的电压和电流变化状况，并将变化状况信息传送给控制及通信模块；
h.控制及通信模块接收电能检测模块传递的变化状况信息，对充电状态进行控制。
6.如权利要求5所述的具有无线充电功能的机顶盒的无线充电方法，其特征在于，步骤h具体为：控制及通信模块根据变化情况信息对充电状态进行控制，包括，控制及通信模块对变化情况信息进行解码，判断移动设备的是否为电量充满状态；如果是，则关闭电源模块的电路输出，各模块进入待机状态，无线充电流程终止；否则，继续向移动设备充电。
7.如权利要求6所述的具有无线充电功能的机顶盒的无线充电方法，其特征在于，步骤h后还包括
j.***处理控制及通信模块产生的充电状态的信息，并将处理后的充电状态的信息输出到信息显示模块，通过外接屏幕进行显示。
8.如权利要求7所述的具有无线充电功能的机顶盒的无线充电方法，其特征在于，在控制及通信模块关闭电源模块的电路输出后，将无线充电流程终止信息传送给信息显示模块，所述信息显示模块通过外接屏幕进行显示，提示移动设备的电量已充满。
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