CN209419288U - 兼容有线充电和无线充电的***及可穿戴电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种兼容有线充电和无线充电的***及可穿戴电子设备，该***包括：有线充电电路，其输出端与电源管理电路连接，有线充电电路被配置为，将接入的有线电源输出至电源管理电路；无线充电电路，其输出端与电源管理电路连接，无线充电电路被配置为，将接入的无线电源输出至电源管理电路；电压检测控制电路，其检测端与有线充电电路的输入端连接，电压检测控制电路的输出端与无线充电电路的受控端连接；电压检测控制电路，被配置为在检测到有有线电源接入时，控制无线充电电路停止输出无线电源。本实用新型解决了有线和无线两路电流同时工作，容易导致电流过大，给电子设备带来安全隐患，以及影响电池的使用寿命的问题。

Description

兼容有线充电和无线充电的***及可穿戴电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种兼容有线充电和无线充电的***及可穿戴电子设备。

背景技术

随着可穿戴电子设备技术的快速发展，例如智能手表、智能手环以及无线耳机，可穿戴电子设备的应用越来越广泛，可穿戴电子设备在各种场合也得到越来越频繁的使用，单次使用时间也越来越长，因此为了对可穿戴电子设备进行续航充电，目前采用无线充电和有线充电同时对可穿戴电子设备进行充电，然而这种方式容易引起充电电流过大，导致电子设备充电不安全。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种兼容有线充电和无线充电的***及可穿戴电子设备，旨在解决有线和无线两路电流同时工作，容易导致电流过大，给电子设备带来安全隐患，以及影响电池的使用寿命的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种兼容有线充电和无线充电的***，所述兼容有线充电和无线充电的***包括：

电源管理电路；

有线充电电路，其输出端与所述电源管理电路连接，所述有线充电电路被配置为，将接入的有线电源输出至所述电源管理电路，以进行电能存储；

无线充电电路，其输出端与所述电源管理电路连接，所述无线充电电路被配置为，将接入的无线电源输出至所述电源管理电路，以进行电能存储；

电压检测控制电路，其检测端与所述有线充电电路的输入端连接，所述电压检测控制电路的输出端与所述无线充电电路的受控端连接；所述电压检测控制电路，被配置为在检测到有有线电源接入时，控制所述无线充电电路停止输出所述无线电源。

可选地，所述电源管理电路包括充电芯片及储能电池，所述充电芯片的输入端分别与所述有线充电电路的输出端和所述无线充电电路的输出端连接，所述充电芯片的输出端与所述储能电池连接。

可选地，所述无线充电电路包括无线接收线圈、无线接收控制芯片，所述无线接收线圈与外部无线充电设备的发射线圈耦合，所述无线接收线圈还与所述无线接收控制芯片的输入端连接；所述无线接收控制芯片的输出端为所述无线充电电路的输出端，所述无线接收控制芯片的使能端为所述无线充电电路的受控端。

可选地，所述无线充电电路还包括第一单向导通元件，所述第一单向导通元件的一端与所述无线接收控制芯片的输出端连接，所述第一单向导通元件的另一端与所述电源管理电路的输入端连接。

可选地，所述电压检测控制电路包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述有线充电电路的输入端连接，所述第一电阻的第二端经所述第一电阻接地；所述第一电阻和所述第二电阻的公共端与所述无线接收控制芯片的使能端连接。

可选地，所述无线充电电路还包括下拉电阻，所述下拉电阻的一端与所述无线接收控制芯片的使能端连接；

所述电压检测控制电路包括主控制器及分压检测电路，所述分压检测电路的输入端为所述有线充电电路的输入端连接，所述分压检测电路的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器的控制端与所述无线接收控制芯片的使能端连接。

可选地，所述分压检测电路包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的第一端与所述有线充电电路的输入端连接，所述第三电阻的第二端经所述第三电阻接地；所述第一电阻和所述第二电阻的公共端与所述主控制器的输入连接。

可选地，其特征在于，所述有线充电电路包括有线USB电源，所述有线USB电源的输入端接入有线电源，所述有线USB电源的输出端与所述电源管理电路的输入端连接。

可选地，所述有线充电电路还包括第二单向导通元件，所述第二单向导通元件的一端与所述有线USB电源的输出端连接，所述第二单向导通元件的另一端与所述电源管理电路的输入端连接。

本实用新型还提出一种可穿戴电子设备，包括如上所述的兼容有线充电和无线充电的***。

本实用新型通过设置有线充电电路来接入有线电源，以及通过设置无线充电电路来接入无线电源，两者接入的电源输出至电源管理电路，以将接入的电源进行电源转换并存储，从而实现对可穿戴电子设备进行充电时，可以采用无线充电和有线充电两种充电模式对可穿戴电子设备进行充电，实现多种充电模式的兼容。本实用新型还通过设置电压检测控制电路，以检测有线充电电路是否有有线电源输入，并在检测到有有线电源输入，则输出控制信号至无线充电电路的受控端，以控制无线充电电路停止电源的输出。本实用新型通过保证***中当前只有有线充电电路或者无线充电电路向电源管理电路供电，从而解决了有线和无线两路电流同时工作，容易导致电流过大，给电子设备带来安全隐患的问题，以及影响电池的使用寿命的问题。

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为本实用新型兼容有线充电和无线充电的***一实施例的功能模块结构示意图；

图2是本实用新型实施方案涉及的兼容有线充电和无线充电的***的第一实施例结构示意图；

图3是本实用新型实施方案涉及的兼容有线充电和无线充电的***的第二实施例结构示意图。

附图标号说明：

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。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型提出一种兼容有线充电和无线充电的***，适用于可穿戴电子设备中。

该可穿戴电子设备可以是智能手表、智能手环、3D眼镜、体感游戏头盔等。这些可穿戴电子设备可能被用户在各种场合越来越频繁的使用，单次使用时间也越来越长。可穿戴电子设备大都内部自带电源，例如蓄电池，但是其自带电源一般容量有限，不可避免地陷入了续航时间短的难题之中。因此，对可穿戴电子设备进行充电时，可以采用无线充电和有线充电同时对可穿戴电子设备进行充电。然而有线和无线两路电流同时工作时，容易导致电流过大，而使得可穿戴电子设备发热严重，在散热不及时的情况下，给可穿戴电子设备带来安全隐患，并且，长时间采用大电流为电池充电也影响电池的使用寿命。

为了解决上述问题，参照图1，在本实用新型一实施例中，该兼容有线充电和无线充电的***包括：

电源管理电路40；

有线充电电路10，其输出端与所述电源管理电路40连接，所述有线充电电路10被配置为，将接入的有线电源输出至所述电源管理电路40，以进行电能存储；

无线充电电路20，其输出端与所述电源管理电路40连接，所述无线充电电路20被配置为，将接入的无线电源输出至所述电源管理电路40，以进行电能存储；

电压检测控制电路30，其检测端与所述有线充电电路10的输入端连接，所述电压检测控制电路30的输出端与所述无线充电电路20的受控端连接；所述电压检测控制电路30，被配置为在检测到有有线电源接入时，控制所述无线充电电路20停止输出所述无线电源。

本实施例中，电源管理电路40可以将有线充电电路10和无线充电电路20输出的电源进行电源转换，以转换成可穿戴电子设备中显示模组、麦克风、扬声器等负载的供电电压后进行存储。

有线充电电路10包括供有线电源接入的电源接口及直流母线，该电源接口可以是USB-type C接口，Mini USB接口，pogo pin连接器，或者其他与可穿戴电子设备适配的充电接口，此处不做限制。电源接口将直流电源接入后，进行电源转换后，输出至电源管理电路40。

无线充电电路20包括谐振网络、整流电路，稳压电路等，无线充电电路20将耦合输入的电源进行整流、滤波、稳压等处理后，输出至电源管理电路40。

可以理解的是，有线充电电路10可以将接入的直流电源输出至电源转换电路，而无线充电电路20需要进行整流、滤波等电源处理，因此有线充电电路10相较于无线充电电路20的充电效率高，故本实施例在有线充电电路10和无线充电电路20两者同时有电源输入时，优先有线充电电路10，也即有线充电电路10的路径可以直接接入，无线充电电路20的路径则需要基于电压检测控制电路30的控制。

电压检测控制电路30可以与有线充电电路10的直流母线连接，以检测有线充电电路10是否有有线电源输入，一旦检测到有有线电源输入，则输出控制信号至无线充电电路20的受控端，以控制无线充电电路20停止电源的输出。如此设置，可以使得当前无线充电电路20在进行无线充电时，一旦检测到有有线充电电源同时输入(也即两者同时输入)，则控制无线充电电路20停止充电，而在未检测到有线充电电路10接入时，则控制无线充电电路20继续工作，并为电源管理电路40提供电源。或者在仅有有线充电电路10在进行充电时(此时无线电源未接入)，则输出禁止无线充电电路20再接入并进行充电，从而保证***中当前只有有线充电电路10或者无线充电电路20向电源管理电路40供电。

本实用新型通过设置有线充电电路10来接入有线电源，以及通过设置无线充电电路20来接入无线电源，两者接入的电源输出至电源管理电路40，以将接入的电源进行电源转换并存储，从而实现对可穿戴电子设备进行充电时，可以采用无线充电和有线充电两种充电模式对可穿戴电子设备进行充电，实现多种充电模式的兼容。本实用新型还通过设置电压检测控制电路30，以检测有线充电电路10是否有有线电源输入，并在检测到有有线电源输入，则输出控制信号至无线充电电路20的受控端，以控制无线充电电路20停止电源的输出。本实用新型通过保证***中当前只有有线充电电路10或者无线充电电路20向电源管理电路40供电，从而解决了有线和无线两路电流同时工作，容易导致电流过大，给可穿戴电子设备带来安全隐患，以及影响电池的使用寿命的问题。

参照图2或图3，在一实施例中，所述电源管理电路40包括充电芯片U1及储能电池VBAT，所述充电芯片U1的输入端分别与所述有线充电电路10的输出端和所述无线充电电路20的输出端连接，所述充电芯片U1的输出端与所述储能电池VBAT连接。

本实施例中，充电芯片U1可以将有线充电电路10或无线充电电路20输出的电源转换为储能电池VBAT的存储电压后，输出至储能电池VBAT，以进行电能存储。充电芯片U1还可以实现对可穿戴电子设备中负载电源的管理及分配。储能电池VBAT可以采用干电池、储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现，储能电池VBAT基于充电芯片U1的控制，在可穿戴电子设备工作时，为可穿戴电子设备的显示模组、麦克风、扬声器等负载供电。

参照图2或图3，在一实施例中，所述无线充电电路20包括无线接收线圈L1、无线接收控制芯片U2，所述无线接收线圈L1与外部无线充电设备的发射线圈耦合，所述无线接收线圈L1还与所述无线接收控制芯片U2的输入端连接；所述无线接收控制芯片U2的输出端为所述无线充电电路20的输出端，所述无线接收控制芯片U2的使能端为所述无线充电电路20的受控端。

本实施例中，无线接收线圈L1可以与外部无线电能充电器产生谐振，进而实现电能的传输，无线接收控制芯片U2中集成有整流电路、滤波稳压电路，以将接收到的交流电能转换为稳定直流电能后输出至电源管理电路40。无线接收控制芯片U2基于电压检测控制电路30的控制，在电压检测控制电路30检测到有有线电源接入时，控制无线接收控制芯片U2停止直流电能的输出，或者禁止无线接收控制芯片U2工作，以保证在有线和无线电源同时输入，能够优先有线电源输出，从而可以避免两者同时输入时，导致充电电流过大，损坏电池及可穿戴电子设备的问题发生。

参照图2或图3，在一实施例中，所述无线充电电路20还包括第一单向导通元件D1，所述第一单向导通元件D1的一端与所述无线接收控制芯片U2的输出端连接，所述第一单向导通元件D1的另一端与所述电源管理电路40的输入端连接。

本实施例中，第一单向导通元件D1可以采用二极管，单刀双掷开关，或者是模拟开关，本实施例可选采用二极管来实现，二极管的阳极与无线接收控制芯片U2连接，二极管的阴极与电源管理电路40及有线充电电路10的输出端连接，二极管在有无线电源输出时导通，而在有线充电电路10输出有线电源时，反向截止，从而可以防止无线充电电路20造成漏电、电压倒灌，同时还可以实现有线电源和无线电源两路电源的有效隔离。

参照图1及图2，在第一实施例中，所述电压检测控制电路30包括第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端与所述有线充电电路10的输入端连接，所述第一电阻R1的第二端经所述第一电阻R1接地；所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的公共端与所述无线接收控制芯片U2的使能端连接。

本实施例中，第一电阻R1及第二电阻R2组成分压检测电路31，第一电阻R1及第二电阻R2可选采用阻值比较大的电阻来实现，因此在检测时，电压检测控制电路30其自身的电源消耗较小，可以保证电压检测值的检测准确性。根据串联分压原理，第一电阻R1及第二电阻R2的比值越大，第二电阻R2分得的电压越多，因此，通过调节第一电阻R1和/或第二电阻R2的阻值，还可以调节输出至无线接收控制芯片U2的控制信号的大小，具体可以根据电压检测值的精度来设置，此处不做限制。可以理解的是，本实施例的无线接收控制芯片U2低电平使能，也即使能端接收到低电平时工作，接收到高电平时不工作。第二电阻R2的一端接地，另一端与无线接收控制芯片U2的使能端连接，在有线电源未输入，有无线电源时，输出低电平的使能信号至无线接收控制芯片U2，从而使无线接收控制芯片U2工作。而一旦有有线电源输入，则第一电阻R1及第二电阻R2组成分压检测电路31并输出高电平的控制信号至无线接收控制芯片U2的使能端，从而控制无线接收控制芯片U2不工作。

参照图1及图3，在第二实施例中，所述无线充电电路20还包括下拉电阻R5，所述下拉电阻R5的一端与所述无线接收控制芯片U2的使能端连接；

所述电压检测控制电路30包括主控制器U3及分压检测电路31，所述分压检测电路31的输入端为所述有线充电电路10的输入端连接，所述分压检测电路31的输出端与所述主控制器U3的输入端连接，所述主控制器U3的控制端与所述无线接收控制芯片U2的使能端连接。

本实施例中，下拉电阻R5的一端接地，另一端与无线接收控制芯片U2的使能端连接，在有线电源未输入，有无线电源时，输出低电平的使能信号至无线接收控制芯片U2，从而使无线接收控制芯片U2工作。

主控制器U3可以是单片机、DSP及FPGA等微处理器，当然在一些实施例中，也可以是采用可穿戴专用控制芯片来实现，此处不做限制。本领域的技术人员能够通过在主控制器U3中集成一些硬件电路和软件程序或算法，利用各种接口和线路连接整个可穿戴电子设备的各个部分，通过运行或执行主控制器U3内的软件程序和/或模块，以及调用主控制器U3内的数据，执行可穿戴电子设备的各种功能和处理数据，从而对可穿戴电子设备进行整体监控。

此外，主控制器中还集成有用于分析和比较分压检测电路31输出的检测信号的硬件电路，例如比较器、逻辑电路等，或者采用软件程序或算法，通过运行或执行存储在主控制器U3存储器内的软件程序和/或模块，并调用存储在存储器内的数据，以根据分压检测电路31输出的检测信号做出相应的控制。分压检测电路31用于检测有线电源的输入，并输出相应的电压检测信号至主控制器U3，主控制器U3根据电压检测信号来确定是否有有线电源，并相应的控制无线接收控制芯片U2的使能信号。当检测到有有线电源接入时，则控制无线接收控制芯片U2的使能信号为高电平，即无线接收控制芯片U2不工作；当检测到有线电源未接入时，则控制无线接收控制芯片U2的使能信号为低电平，即使能无线充电芯片U1工作，并输出稳定的电压。当然在其他实施例中，无线接收控制芯片U2也可以是高电平使能，也即使能端接收到高电平时工作，接收到低电平时不工作，主控制器U3对无线接收控制芯片U2的使能信号则可以采用与上面相反的逻辑控制。

上述实施例中，所述分压检测电路31包括第三电阻R3及第四电阻R4，所述第三电阻R3的第一端与所述有线充电电路10的输入端连接，所述第三电阻R3的第二端经所述第三电阻R3接地；所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的公共端与所述主控制器U3的输入连接。

本实施例中，第三电阻R3及第四电阻R4组成分压检测电路31，以检测有线电源的输入，并输出相应的电压检测信号至主控制器U3，从而使主控制器U3根据该电压检测信号做出相应的控制。

参照图2或图3，在一实施例中，所述有线充电电路10包括有线USB电源VBUS，所述有线USB电源VBUS的输入端接入有线电源，所述有线USB电源VBUS的输出端与所述电源管理电路40的输入端连接。

本实施例中，有线USB电源VBUS可以是移动电源，也可以是终端，例如电脑等输出的电源，有线USB电源VBUS还可以是电源适配器输出的电源，有线USB电源VBUS将接入的直流电源直接，或者经过降压、滤波等电源转换后输出至电源管理电路40。

参照图2或图3，在一实施例中，所述有线充电电路10还包括第二单向导通元件D2，所述第二单向导通元件D2的一端与所述有线USB电源VBUS的输出端连接，所述第二单向导通元件D2的另一端与所述电源管理电路40的输入端连接。

第二单向导通元件D2可以采用二极管，单刀双掷开关，或者是模拟开关，本实施例可选采用二极管来实现，二极管的阳极与无线接收控制芯片U2连接，二极管的阴极与电源管理电路40及有线充电电路10的输出端连接，二极管在有无线电源输出时导通，而在有线充电电路10输出有线电源时，反向截止，从而可以防止对无线充电电路20造成漏电、电压倒灌，同时还可以实现有线电源和无线电源两路电源的有效隔离。

本实用新型还包括一种可穿戴电子设备，包括如上所述兼容有线充电和无线充电的***。

该兼容有线充电和无线充电的***的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型可穿戴电子设备中使用了上述兼容有线充电和无线充电的***，因此，本实用新型可穿戴电子设备的实施例包括上述兼容有线充电和无线充电的***全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实施例中，可穿戴电子设备可以是智能手表、智能手环、3D眼镜、体感游戏头盔等，可穿戴电子设备里可以设置有扬声器、麦克风、显示屏等负载，具体可以根据可穿戴电子设备的产品类型进行设置。兼容有线充电和无线充电的***存储的电能则可以为负载供电。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，包括：

电源管理电路；

有线充电电路，其输出端与所述电源管理电路连接，被配置为，将接入的有线电源输出至所述电源管理电路，以进行电能存储；

无线充电电路，其输出端与所述电源管理电路连接，被配置为，将接入的无线电源输出至所述电源管理电路，以进行电能存储；

电压检测控制电路，其检测端与所述有线充电电路的输入端连接，所述电压检测控制电路的输出端与所述无线充电电路的受控端连接；所述电压检测控制电路，被配置为在检测到有有线电源接入时，控制所述无线充电电路停止输出所述无线电源。

2.如权利要求1所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述电源管理电路包括充电芯片及储能电池，所述充电芯片的输入端分别与所述有线充电电路的输出端和所述无线充电电路的输出端连接，所述充电芯片的输出端与所述储能电池连接。

3.如权利要求1所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述无线充电电路包括无线接收线圈、无线接收控制芯片，所述无线接收线圈与外部无线充电设备的发射线圈耦合，所述无线接收线圈还与所述无线接收控制芯片的输入端连接；所述无线接收控制芯片的输出端为所述无线充电电路的输出端，所述无线接收控制芯片的使能端为所述无线充电电路的受控端。

4.如权利要求3所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述无线充电电路还包括第一单向导通元件，所述第一单向导通元件的一端与所述无线接收控制芯片的输出端连接，所述第一单向导通元件的另一端与所述电源管理电路的输入端连接。

5.如权利要求3所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述电压检测控制电路包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述有线充电电路的输入端连接，所述第一电阻的第二端经所述第二电阻接地；所述第一电阻和所述第二电阻的公共端与所述无线接收控制芯片的使能端连接。

6.如权利要求3所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述无线充电电路还包括下拉电阻，所述下拉电阻的一端与所述无线接收控制芯片的使能端连接；

所述电压检测控制电路包括主控制器及分压检测电路，所述分压检测电路的输入端为所述有线充电电路的输入端连接，所述分压检测电路的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器的控制端与所述无线接收控制芯片的使能端连接。

7.如权利要求6所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述分压检测电路包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的第一端与所述有线充电电路的输入端连接，所述第三电阻的第二端经所述第四电阻接地；所述第三电阻和所述第四电阻的公共端与所述主控制器的输入连接。

8.如权利要求1至7任意一项所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述有线充电电路包括有线USB电源，所述有线USB电源的输入端接入有线电源，所述有线USB电源的输出端与所述电源管理电路的输入端连接。

9.如权利要求8所述的兼容有线充电和无线充电的***，其特征在于，所述有线充电电路还包括第二单向导通元件，所述第二单向导通元件的一端与所述有线USB电源的输出端连接，所述第二单向导通元件的另一端与所述电源管理电路的输入端连接。

10.一种可穿戴电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的兼容有线充电和无线充电的***。