一种利用nfc天线给无线穿戴设备充电的充电装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，与无线穿戴设备的电池和NFC天线连接，其包括天线匹配模块、整流稳压模块、能量集获模块，NFC天线、天线匹配模块、整流稳压模块、能量集获模块和电池依次连接。本发明由NFC天线接收能量信号，通过天线匹配模块使NFC天线接受的能量信号最大化，之后由整流稳压模块进行整流和稳压处理输入能量集获模块中，由能量集获模块将能量信号的电压转换为预设充电电压给电池充电，实现了利用无线穿戴设备已有的NFC天线进行充电，无需在无线穿戴设备上额外增加充电接口或增加天线和专用芯片，避免占用无线穿戴设备有限的空间。
【专利说明】-种利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子产品充电技术，特别涉及一种利用NFC天线给无线穿戴设备充电 的充电装置。
【背景技术】
[0002] 无线穿戴设备，如智能手表，是在手表内置智能化系统、搭载智能手机系统连接于 网络而实现多功能，能同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。目前市场上出现了以 苹果、索尼公司出产的智能手表，表现极为亮眼，可以说是智能手机的一个有益的补充。
[0003] 虽然智能手表可随身携带，能随时随地实现通话、短信、邮件等功能，给用户提供 了方便，而且还表现为有个性、时尚，倍受年轻消费都的青睐，但其充电是个难题。
[0004] 虽然智能手表的耗电量并不大，但由于它是便携设备，需戴在手上，这对于智能手 表的体积和重量也有了很大的制约，使得电池容量不可能做大，目前充一次电大约可用1 天左右。如果在时尚漂亮的智能手表上设置充电插头，会占用智能手表有限的空间，影响了 整体的美感。
[0005] 另外，有部分无线穿戴设备能实现无线充电，但需在设备上增加专用的天线和专 用的充电控制芯片，也需占用无线穿戴设备有限的空间。在充电时，需先进行通讯握手，满 足通讯协议标准要求才能充电，否则设备表现为待机状态，只能搜索能量信号，因此现有的 无线充电方式的要求比较高。因此无线穿戴设备的充电方式还有待改进和创新。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种利用NFC天线给无线 穿戴设备充电的充电装置，能利用NFC天线接收能量给无线穿戴设备充电，节省无线穿戴 设备的空间。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案： 一种利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，与无线穿戴设备的电池和NFC天 线连接，所述NFC天线，用于收发能量信号；所述充电装置包括： 天线匹配模块，用于使NFC天线接受的能量信号最大化； 整流稳压模块，用于对天线匹配模块传输的能量信号进行整流和稳压处理； 能量集获模块，用于将所述能量信号的电压转换为预设充电电压给电池充电； 所述NFC天线、天线匹配模块、整流稳压模块、能量集获模块和电池依次连接。
[0008] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述能量集获模块包 括： 幅度采样单元，用于采样所述能量信号的幅度和规律； 电压转换单元，用于将幅度采样单元采样的能量信号的电压转换为预设充电电压给电 池充电； 过压设置单元，用于设置过压保护门限电压； 低压设置单元，用于设置低压保护门限电压； 存储升压单元，用于对输入电压进行储能，并在低电压输入时，对输入电压进行升压处 理； 充满电压设置单元，用于设置电池充满电压和迟滞电压管理电池的充电状态； 所述幅度采样单元、过压设置单元、低压设置单元、存储升压单元和充满电压设置单元 均连接电压转换单元，所述幅度采样单元和存储升压单元还连接天线匹配模块。
[0009] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述天线匹配模块包 括：第一匹配电阻和第二匹配电阻，所述第一匹配电阻的一端和第二匹配电阻的一端均连 接NFC天线和整流稳压模块，第一匹配电阻的另一端和第二匹配电阻的另一端均接地。 [0010] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述整流稳压模块包 括：二极管和第一电容；所述二极管的正极连接所述第一匹配电阻的一端、第二匹配电阻 的一端和NFC天线，二极管的负极通过存储升压单元连接电压转换单元、还通过第一电容 接地。
[0011] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述存储升压单元包括 的电感、第二电容和第三容；所述电压转换单元包括电压转换芯片；所述电感的一端连接 二极管的负极，电感的另一端连接电压转换芯片的LBST端；所述第二电容的一端和第三 容的一端均连接电压转换芯片的VST0R端，所述第二电容的另一端和第三容的另一端均接 地；所述电池的正极连接电压转换芯片的VBAT端。
[0012] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述幅度采样单元包括 第一米样电阻和第二米样电阻，所述第一米样电阻的一端连接二极管的负极、电感的一端 和电压转换芯片的VIN_DC端，所述第一采样电阻的另一端连接电压转换芯片的VDC_SAMP 端、还通过第二采样电阻接地。
[0013] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述过压设置单元包括 第一过压设置电阻和第二过压设置电阻；所述第一过压设置电阻的一端连接电压转换芯片 的VBAT_0V端、还通过第二过压设置电阻连接电压转换芯片的VRDIV端和充满电压设置单 元，第一过压设置电阻的另一端接地。
[0014] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述低压设置单元包括 第一低压设置电阻和第二低压设置电阻；所述第一低压设置电阻的一端连接电压转换芯片 的VBAT_UV端、还通过第二低压设置电阻连接电压转换芯片的VRDIV端和充满电压设置单 元，第一低压设置电阻的另一端接地。
[0015] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述充满电压设置单元 包括第一充满电压设置电阻、第二充满电压设置电阻和迟滞电阻，所述第一充满电压设置 电阻的一端和第二充满电压设置电阻的一端均连接电压转换芯片的0K_PR0G端，第一充满 电压设置电阻的另一端接地，所述第二充满电压设置电阻的另一端和迟滞电阻的一端均连 接电压转换芯片的〇K_HYST端，所述迟滞电阻的另一端连接电压转换芯片的VRDIV端、第二 过压设置电阻的一端和第二低压设置电阻的一端。
[0016] 所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置中，所述无线穿戴设备为智 能手表。
[0017] 相较于现有技术，本发明提供的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置， 由NFC天线接收能量信号，通过天线匹配模块使NFC天线接受的能量信号最大化，之后由整 流稳压模块进行整流和稳压处理输入能量集获模块中，由能量集获模块将能量信号的电压 转换为预设充电电压给电池充电，实现了利用无线穿戴设备已有的NFC天线进行充电，无 需在无线穿戴设备上额外增加充电接口或增加天线和专用芯片，避免占用无线穿戴设备有 限的空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置的结构框图。
[0019] 图2为本发明利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置的电路图。
【具体实施方式】
[0020] 本发明提供一种利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，能利用无线穿戴 设备已有的NFC天线抓获能量，并由充电装置将能量信号电压转换为4V和5V电压给电池 充电。本发明无需采用专用的无线充电芯片和协议，而是普遍接受空间内能接收的任何能 量信号，不受协议限制，无线充电要求低。
[0021] 为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对 本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0022] 本发明提供的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置与无线穿戴设备的 电池和NFC天线连接，能利用无线穿戴设备已有的NFC天线抓获能量完成充电。所述的无 线穿戴设备为智能手表等穿戴设备，所述充电装置利用了智能手表中的NFC天线（由于大 部分智能手表都配置NFC天线，用来短距离传输和手机快速蓝牙配对)，接收NFC信号和无 线充电信号，把接收到的无线信号经过整流稳压给智能手表充电，由于智能手表本身耗电 量极小，这样就不用线缆充电，直接在任何有无线充电的场所给智能手表充电，甚至可以用 手机的NFC功能给智能手表充电，实现了随时随地给智能手机充电，而且其充电方式极为 方便。
[0023] 请参阅图1，所述的充电装置包括：天线匹配模块20、整流稳压模块30和能量集 获模块40,所述NFC天线10、天线匹配模块20、整流稳压模块30、能量集获模块40和电池 Battery依次连接。
[0024] 移动终端的NFC天线10用于收发能量信号，在充电时，由NFC天线10抓获无线能 量信号，之后由天线匹配模块20使NFC天线10接受的能量信号最大化，再由整流稳压模块 30对天线匹配模块20传输的能量信号进行整流和稳压处理，使能量信号的电压稳定到固 定的值，再由能量集获模块40将所述能量信号的电压转换为预设充电电压给电池Battery 充电，从而实现了利用无线穿戴设备已有的NFC天线10进行充电，无需在无线穿戴设备额 外增加充电接口或增加天线和专用芯片，避免占用无线穿戴设备有限的空间。
[0025] 其中，所述能量集获模块40包括幅度采样单元401、电压转换单元402、过压设置 单元403、低压设置单元404、存储升压单元405和充满电压设置单元406。所述幅度采样 单元401用于采样所述能量信号的幅度和规律。所述电压转换单元402用于将幅度采样单 元401采样的能量信号的电压转换为预设充电电压给电池Battery充电。所述过压设置单 元403用于设置过压保护门限电压，所述低压设置单元404用于设置低压保护门限电压。 所述存储升压单元405用于对输入电压进行储能，并在低电压输入时，对输入电压进行升 压处理。所述充满电压设置单元406用于设置电池Battery充满电压和迟滞电压管理电池 Battery的充电状态。
[0026] 所述幅度采样单元401、过压设置单元403、低压设置单元404、存储升压单元405 和充满电压设置单元406均连接电压转换单元402,电压转换单元402由其控制工作状态， 所述幅度采样单元401和存储升压单元405还连接天线匹配模块20,所述幅度采样单元 401采样天线匹配模块20获取到能量电压信号传输至电压转换单元402,所述存储升压单 元405在天线匹配模块20获取到能量开始储能，并在低电压输入时，对输入电压进行升压 处理。
[0027] 请一并参阅图2,所述天线匹配模块20包括：第一匹配电阻R1和第二匹配电阻 R2,所述第一匹配电阻R1的一端和第二匹配电阻R2的一端均连接NFC天线10和整流稳压 模块30,第一匹配电阻R1的另一端和第二匹配电阻R2的另一端均接地。所述第一匹配电 阻R1和第二匹配电阻R2可根据无线穿戴设备(如智能手表）的具体电磁环境调试，使接受 能量最大化。在其它实施例中，该第一匹配电阻R1和第二匹配电阻R2的功能也可以采用 电容或电感实现。
[0028] 所述整流稳压模块30包括：二极管D1和第一电容C1 ;所述二极管D1的正极连接 所述第一匹配电阻R1的一端、第二匹配电阻R2的一端和NFC天线10,二极管D1的负极通 过存储升压单元405连接电压转换单元402、还通过第一电容C1接地。在整流稳压模块30 中，所述第一电容C1的容值为4. 7uF，由二极管D1对第一匹配电阻R1和第二匹配电阻R2 调试的能量信号进行整流处理，再由第一电容C1进行升压和滤波处理，使不稳定的能量信 号稳定至0. 8V左右。
[0029] 请继续参阅图2,所述存储升压单元405包括的电感L1、第二电容C2和第三电容 C3,所述电压转换单元402包括电压转换芯片，所述第二电容C2和第三电容C3的耐压为 6V。所述电感L1的一端连接二极管D1的负极，电感L1的另一端连接电压转换芯片的LBST 端；所述第二电容C2的一端和第三电容C3的一端均连接电压转换芯片的VST0R端，所述第 二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接地；所述电池Battery的正极连接电压转 换芯片的VBAT端。由电感L1电升后，通过第二电容C2和第三电容C3储能，以保证低电压 输入时有稳定的符合要求的高电平输出给电池Battery充电。
[0030] 所述电压转换芯片的型号为bq25504,主要用于将整流稳压模块30输出的0. 8V及 以上的信号储能并转换为4. 2V或5V的充电电压信号给电池Battery充电。
[0031] 具体地，所述幅度采样单元401包括第一采样电阻和第二采样电阻Rre2，所述 第一米样电阻Ron的一端连接二极管D1的负极、电感L1的一端和电压转换芯片的VIN_DC 端，所述第一采样电阻的另一端连接电压转换芯片的VDC_SAMP端、还通过第二采样电 阻1^ 2接地。其中，第一采样电阻的阻值为4. 42兆欧，第二采样电阻1^2的阻值为15. 62 兆欧，用于输入能量采取相应的算法，以获得最大的能量。
[0032] 所述过压设置单元403包括第一过压设置电阻RQV1和第二过压设置电阻R QV2 ;所述 第一过压设置电阻RW1的一端连接电压转换芯片的VBAT_0V端、还通过第二过压设置电阻 R QV2连接电压转换芯片的VRDIV端和充满电压设置单元406,第一过压设置电阻RQV1的另一 端接地。本实施例中，所述第一过压设置电阻RW1的阻值为5. 9兆欧和第二过压设置电阻 RQV2的阻值为4. 02兆欧，主要用于设置过压保护的门限电压，从而保护整个充电装置。
[0033] 相应地，所述低压设置单元404包括第一低压设置电阻Rm和第二低压设置电阻 R OT2 ;所述第一低压设置电阻RW1的一端连接电压转换芯片的VBAT_UV端、还通过第二低压 设置电阻R OT2连接电压转换芯片的VRDIV端和充满电压设置单元406,第一低压设置电阻 RW1的另一端接地。所述第一低压设置电阻R UV1的阻值为5. 6兆欧和第二低压设置电阻ROT2 的阻值为4. 42兆欧，主要用于设置低压保护的门限电压，从而保护整个充电装置。
[0034] 所述充满电压设置单元406包括第一充满电压设置电阻RQK1、第二充满电压设置 电阻R? 2和迟滞电阻R?3，所述第一充满电压设置电阻IVi的一端和第二充满电压设置电阻 的一端均连接电压转换芯片的0K_PR0G端，第一充满电压设置电阻的另一端接地，所 述第二充满电压设置电阻R〇 K2的另一端和迟滞电阻IV3的一端均连接电压转换芯片的〇K_ HYST端，所述迟滞电阻R QK3的另一端连接电压转换芯片的VRDIV端、第二过压设置电阻RQV2 的一端和第二低压设置电阻rOT2的一端。
[0035] 其中，所述第一充满电压设置电阻RQK1的阻值为4. 42兆欧和第二充满电压设置电 阻RQK2的阻值为4. 22兆欧，用于设置电池Battery充满电压，迟滞电阻RQK3的阻值为1. 43兆 欧，用于设置迟滞电压，通过电池Battery充满电压和迟滞电压来管理电池Battery的充电 状态，以免频繁开关影响充电装置的使用寿命。譬如，设置电池Battery充电到4. 2伏时，表 示电池Battery充满电压，此时迟滞电压就可以设定为4. 0V，这样，在充电时电池Battery 到4. 2伏停止充电，等降到4. 0伏再重启充电，如果两个电压都设置4. 2V，有可能充电装置 在4. 2V不断的关闭/重启从而影响电路寿命。
[0036] 综上所述，本发明提供的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，由NFC 天线接收能量信号，通过天线匹配模块使NFC天线接受的能量信号最大化，之后由整流稳 压模块进行整流和稳压处理输入能量集获模块中，由能量集获模块将能量信号的电压转换 为预设充电电压给电池充电；实现了利用无线穿戴设备已有的NFC天线进行充电，无需在 无线穿戴设备额外增加充电接口或增加天线和专用芯片，避免占用无线穿戴设备有限的空 间。
[0037] 另外，本发明在充电时无需使用专用芯片和协议，只需普遍接收空间内能接受的 任何能量信号，不受协议限制，充电要求低，充电方便。而且bq25504电压转换芯片比无线 充电芯片多了电源管理功能，比较适合在小巧且电源管理要求简单的智能手表等无线穿戴 设备上使用。
[0038] 可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发 明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保 护范围。
【权利要求】
1. 一种利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，与无线穿戴设备的电池和NFC 天线连接，所述NFC天线，用于收发能量信号；其特征在于，所述充电装置包括： 天线匹配模块，用于使NFC天线接受的能量信号最大化； 整流稳压模块，用于对天线匹配模块传输的能量信号进行整流和稳压处理； 能量集获模块，用于将所述能量信号的电压转换为预设充电电压给电池充电； 所述NFC天线、天线匹配模块、整流稳压模块、能量集获模块和电池依次连接。
2. 根据权利要求1所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在于， 所述能量集获模块包括： 幅度采样单元，用于采样所述能量信号的幅度和规律； 电压转换单元，用于将幅度采样单元采样的能量信号的电压转换为预设充电电压给电 池充电； 过压设置单元，用于设置过压保护门限电压； 低压设置单元，用于设置低压保护门限电压； 存储升压单元，用于对输入电压进行储能，并在低电压输入时，对输入电压进行升压处 理； 充满电压设置单元，用于设置电池充满电压和迟滞电压管理电池的充电状态； 所述幅度采样单元、过压设置单元、低压设置单元、存储升压单元和充满电压设置单元 均连接电压转换单元，所述幅度采样单元和存储升压单元还连接天线匹配模块。
3. 根据权利要求2所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在于， 所述天线匹配模块包括：第一匹配电阻和第二匹配电阻，所述第一匹配电阻的一端和第二 匹配电阻的一端均连接NFC天线和整流稳压模块，第一匹配电阻的另一端和第二匹配电阻 的另一端均接地。
4. 根据权利要求3所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在于， 所述整流稳压模块包括：二极管和第一电容；所述二极管的正极连接所述第一匹配电阻的 一端、第二匹配电阻的一端和NFC天线，二极管的负极通过存储升压单元连接电压转换单 元、还通过第一电容接地。
5. 根据权利要求4所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在于， 所述存储升压单元包括的电感、第二电容和第三容；所述电压转换单元包括电压转换芯片； 所述电感的一端连接二极管的负极，电感的另一端连接电压转换芯片的LBST端；所述第二 电容的一端和第三容的一端均连接电压转换芯片的VSTOR端，所述第二电容的另一端和第 三容的另一端均接地；所述电池的正极连接电压转换芯片的VBAT端。
6. 根据权利要求5所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在于， 所述幅度采样单元包括第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的一端连接二极 管的负极、电感的一端和电压转换芯片的VIN_DC端，所述第一采样电阻的另一端连接电压 转换芯片的VDC_SAMP端、还通过第二采样电阻接地。
7. 根据权利要求5所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在 于，所述过压设置单元包括第一过压设置电阻和第二过压设置电阻；所述第一过压设置电 阻的一端连接电压转换芯片的VBAT_OV端、还通过第二过压设置电阻连接电压转换芯片的 VRDIV端和充满电压设置单元，第一过压设置电阻的另一端接地。
8. 根据权利要求7所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在 于，所述低压设置单元包括第一低压设置电阻和第二低压设置电阻；所述第一低压设置电 阻的一端连接电压转换芯片的VBAT_UV端、还通过第二低压设置电阻连接电压转换芯片的 VRDIV端和充满电压设置单元，第一低压设置电阻的另一端接地。
9. 根据权利要求8所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置，其特征在于， 所述充满电压设置单元包括第一充满电压设置电阻、第二充满电压设置电阻和迟滞电阻， 所述第一充满电压设置电阻的一端和第二充满电压设置电阻的一端均连接电压转换芯片 的OK_PROG端，第一充满电压设置电阻的另一端接地，所述第二充满电压设置电阻的另一 端和迟滞电阻的一端均连接电压转换芯片的〇K_HYST端，所述迟滞电阻的另一端连接电压 转换芯片的VRDIV端、第二过压设置电阻的一端和第二低压设置电阻的一端。
10. 根据权利要求1-9任意一项所述的利用NFC天线给无线穿戴设备充电的充电装置， 其特征在于，所述无线穿戴设备为智能手表。
【文档编号】H02J17/00GK104113119SQ201410365086
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】陈长荣 申请人:Tcl通讯（宁波）有限公司