一种降低瞬态压降的系统及VR头戴设备的制作方法

一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备
技术领域
1.本发明涉及头戴终端设备技术领域，尤其涉及一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备。


背景技术：

2.随着科技的迅速发展，vr虚拟现实设备已经逐步进入人们的日常生活中。vr虚拟现实设备是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种虚拟环境，是一种多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，目前的vr虚拟现实设备是通过视觉、听觉、触觉等方面的数字信息来生成一体化的虚拟环境，从而具有沉浸式、交互性、多感知性的特点。而在vr虚拟现实设备中有多个配件，例如vr头戴设备，vr头戴设备主要佩戴在佩戴者的头部，使vr虚拟现实设备串讲的虚拟环境能够呈现在佩戴者的眼部，从而使佩戴者能够进入到虚拟环境中，为了让vr头戴设备能够固定在佩戴者的头部，会在vr头戴设备上设置绑带，使绑带环绕佩戴者的头部，从而将vr头戴设备固定在佩戴者的头上，而vr头戴设备也是一种电子设备，因此会有电源，而在现有技术中，为了佩戴舒适性的要求，vr头戴设备通常会将供电用的电源放在脑后的绑带上，因此供电线路长，通路阻抗大；另外vr头戴产品由于显示、音频、处理器等瞬态电流很大；大的瞬态电流和通路阻抗极大地抬升了电池的关机电压，降低了电池的实际放电容量。
3.综上所述，本发明实际解决的技术问题是，如何解决瞬态电流过大从而导致线路瞬态压降过大的问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备，解决了瞬态电流过大从而导致的线路瞬态压降大的问题。
5.本发明公开了一种降低瞬态压降的系统，包括第一电源、第二电源、系统负载、第一线路、第二线路、第三线路、第四线路；其中
6.第一电源依次通过第一线路、第二线路、第三线路连接系统负载；第四线路并联在第二线路上，第二电源设于第四线路上；
7.第一线路、第二线路、第三线路上分别设有第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3；且第一电阻r1与第二电阻r2的值的和大于第三电阻r3的值；
8.当系统负载启动时，第二电源和/或第一电源为系统负载提供瞬态电流。
9.优选地，系统负载包括第一负载和第二负载；其中，
10.第一负载连接第三线路，第二负载通过第五线路并联第四线路上，当系统负载启动时，第二电源单独为第二负载提供瞬态电流。
11.优选地，还包括充电模块、控制模块；其中，
12.充电模块设于第三线路上，且充电模块、第三电阻r3、第二电源依次设于第三线路上，充电模块用于通过第一电源为第二电源充电；
13.控制模块连接在第三线路上；控制模块分别连接充电模块和第二负载；控制模块内设于第一电压阈值、第二电压阈值和第一电流阈值；
14.控制模块监测第二电源内的电压，当控制模块监测的第二电源的电压小于第一电压阈值时，控制模块控制充电模块通过第一电源为第二电源充电，并将第二电源充至第二电压阈值。
15.优选地，第四线路上设有第四电阻r4，且第三电阻r3的值小于第四电阻r4的值。
16.优选地，还包括充放电模块，充放电模块设于所述第三线路上，且充放电模块、第三电阻r3、第二电源依次在所述第三线路上；
17.充放电模块内设有第一电压差阈值和给定电流阈值，当第一电源与所述第二电源的电压差大于所述第一电压差阈值时，第一电源通过充放电模块以给定电流阈值为第二电源充电，当第一电源与第二电源的电压差小于第一电压差阈值时，充放电模块连通第一电源和第二电源，共同为系统负载供电；
18.当系统放电时，充放电模块处于导通状态，第三线路上的总电流等于第二线路上的电流与第四线路上的电流之和，第四线路的电流等于第二电源的电压与第一电源的电压差除第四电阻r4的商，第二线路上的电流等于第一电源的的电压阈第二电源的电压差除第一电阻r1加第二电阻r2的和的商。
19.有鉴于此，本发明的另一目的在于提供一种vr头戴设备，该vr头戴设备上至少设有一个上述的降低瞬态压降的系统。
20.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，本发明的有益效果在于解决了瞬态电流过大从而导致的线路瞬态压降大的问题，同时解决因为瞬态电流大而导致的一系列性的问题，比如电池关机电压被迫太高从而降低系统的续航时间，比如部分通路器件因为瞬态通流不够而导致系统宕机(死机)，比如因为电压跌落过大引起系统稳定性问题，比如电压跌落导致的emi问题以及对线路阻抗的苛刻要求等，因此从多个方面延长了vr头戴设备的使用寿命，提高了用户的使用体验。
附图说明
21.图1为本发明一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备的第二电源单独为第二系统提供瞬态电流的示意图；
22.图2为本发明一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备的充电模块的控制流程示意图；
23.图3为本发明一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备的第二电源为第一电源分摊部分瞬态电流的示意图；
24.图4为本发明一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备的充放电模块通过第一电源为第二电源充电的示意图；
25.图5为本发明一种降低瞬态压降的系统及vr头戴设备的充放电模块的控制逻辑流程图。
26.附图标记：
27.1为第一电源、2为第二电源、3为系统负载、301为第一负载、302为第二负载、4为第一线路、5为第二线路、6为第三线路、7为第四线路、8为第五线路、9为第六线路、10为第七线
路、11为第八线路、12为第一电阻r1、13为第二电阻r2、14为第三电阻r3、15为第四电阻r4、16为充电模块、17为控制模块、18为充放电模块。
具体实施方式
28.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
29.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
30.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
31.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
34.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
35.参阅图1和图3及图4所示，本实施例提供一种降低瞬态压降的系统，该系统主要应用在vr头显装置上，也可以使用在其他的一些智能终端上，主要包括第一电源1、第二电源2、系统负载3、第一线路4、第二线路5、第三线路6、第四线路7；其中，第一电源1和第二电源2均用于供电，且第一电源1还可以为第二电源2供电，此处所表述的系统负载3一般为vr头戴设备上的各个电子配件，例如用于显示的显示单元，处理器、音频播放器、补光灯等器件。第一电源1依次通过第一线路4、第二线路5、第三线路6连接系统负载3；第四线路7并联在第二线路5上，且第二电源2设在第四线路7上；第一线路4、第二线路5、第三线路6上分别设有第一电阻r112、第二电阻r213、第三电阻r314；且第一电阻r112与第二电阻r213的值的和大于第三电阻r314的值；当系统负载3启动时，第二电源2和/或第二电源2为系统负载3提供瞬态
电流，且第二电源2提供的瞬态电流电流大于第一电源1提供的瞬态电流，其原因是前述的第一电阻r112与第二电阻r213的值的和大于第三电阻r314，因此在系统负载3启动的时候，第二电源2为系统负载3所提供的电流大于第一电源1为系统负载3的电流，因此减少第一电源1提供的瞬态电流。需要说明的是，本实施例所提供的并非一定是第二电源2大于大一电源所提供的瞬态电流，本实施例实际上表述也可以是，通过第二电源2为第一电源1分摊部分瞬态电流，即可实现减少第一电源1所要提供的瞬态电流。需要说明的是，第一负载301和第二负载302仅为便于描述作出的拆分。
36.参阅图1所示，本实施例将通过把系统负载3拆分为两个负载，一个负载是电流波动不是很大的第一负载301，另一个负载是瞬态电流非常大但持续时间比较短的第二负载302，第一负载301连接在第三线路6上，第二负载302通过第五线路8并联在第四线路7上，此时当系统负载3启动时，第二电源2单独为第二负载302提供瞬态电流，无需第一电源1来为第二负载302提供瞬态电流。
37.参阅图1所示，本实施例提供的降低瞬态压降的系统还包括充电模块16、控制模块17；其中，充电模块16设于第三线路6上，且充电模块16、第三电阻r314、第二电源2依次设于第三线路6上，充电模块16用于通过第一电源1为第二电源2充电；控制模块17通过第六线路9连接在第三线路6上，使第二电源2为控制模块17；控制模块17分别通过第七线路10和第八线路11连接充电模块16和第二负载302，控制模块17内设有第一电压阈值和第一电流阈值，控制模块17监测第二电源2内的电压，当控制模块17监测的第二电源2的电压小于第一电压阈值时，控制模块17控制充电模块16通过第一电源1为第二电源2充电，并将第二电源2充至第二电压阈值，需要说明的是，第二电压阈值可以是代表第二电源2的电压状态，例如满状态。
38.需要说明的是，第二负载302每隔时间t会产生一个瞬态电流，且瞬态电流的持续时间为t，第一电流阈值大于瞬态电流乘以持续时间t的积除时间t且小于瞬态电流的值。
39.需要说明的是，参阅图3和图4所示，还包括充放电模块18，充放电模块18设于第三线路上，充放电模块18内设有第一电压差阈值和给定电流阈值，当第一电源1与第二电源2的电压差大于所述第一电压差阈值时，第一电源1通过充放电模块18以给定电流阈值为第二电源2充电，当第一电源1与第二电源2的电压差小于第一电压差阈值时，充放电模块18连通所述第一电源1和第二电源2，共同为系统负载3供电；
40.当系统放电时，充放电模块18处于导通状态，第三线路6上的总电流等于第二线路5上的电流与第四线路7上的电流之和，第四线路7的电流等于第二电源2的电压与第一电源1的电压差除第四电阻r415的商，第二线路5上的电流等于第一电源1的的电压与第二电源2的电压差除第一电阻r112加第二电阻r213的和的商。若总电流计为i，假定i的范围为[imin,imax]，则第二电源2的电压的最大值的极限为第一电源1的电压减去总电流的最小值乘以第一电阻r112加第二电阻r213的和，若将第一电源1的电压计为u2，则计算式为u2-imin
×
(r1+r2)；第二电源2的最小值的极限为第一电源1的电压减去总电流的最大值乘以第一电阻r112加第二电阻r213的和，计算式为u2-imax
×
(r1+r2)，第四电阻r415越小，第四线路7上的电流越大。
[0041]
需要说明的是，第四线路7上设有第四电阻r415，且第三电阻r314的值小于第四电阻r415的值。
[0042]
综上，本实施例提供降低瞬态压降的方式至少有两种，一是通过将瞬态电流非常大但持续时间比较短的第二负载302单独使用第二电源2为其提供瞬态电流，另一种就是通过并联电路，使第二电源2能够为第一电源1分摊部分瞬态电流。
[0043]
具体参阅图1所示，将系统负载3拆分为第一负载301和第二负载302，第一负载301是一个电流波动不是很大负载，第二负载302是瞬态电流非常大但是持续时间比较短的负载，第一负载301直接从第一电源1获取电流，而第二负载302直接从第二电源获取电流，且第二电源2的电压是由第一电源1通过充电模块16提供。设定第二负载302的瞬态电流为irush，持续时间为t且每隔t时间会产生一个irush(通常t》t，比如一般有t》10
×
t)，瞬态电流直接从第二电源2中获取，而在图中所示的i2是第一电源1为第二电源2充电的电流，即第一电流阈值，则第一电流阈值i2的取值范围irush
×
t/t＜t2＜irush，其中的irush瞬态电流，t为瞬态电流的持续时间，t为一个瞬态电流的间隔时间。为了减小从第一电源1抽取的电流过大，因此i2一般接近于irush
×
t/t。
[0044]
需要说明的是，若第二负载302最低要求的电压为u0，最高能承受的电压为u1，且在[u0,u1]电压范围内第二负载302都能稳定工作，因此第二电源2应当至少放出ua
×
irush
×
t的能量，其中ua为在持续时间t内从u1下降到u0的平均值，且考虑到线路损耗等情况，一般当然电源的容量比u0大。相应的，充电模块16要能充到第二电源2所要求的电压，第二电源2的电压可以高于第一电源1的电压也可以低于第一电源1的电压。需要说明的是，参阅图2所示，若第二电源2的最高电压u1只有达到u20的值时才允许第二电源2给第二负载302放电，将在第一电流阈值i2∈(irush
×
t/t，irush)，取i2＝i20；第二电源2充满电时的电压则为u20；当需要为第二电源2充电时，判断u1是否≥u20，若u1≥u20时，则停止为第二电源2充电，并且此时通过控制模块17，控制模块17控制第二负载302以电流为瞬时电流工作持续时间t。若u1≤u20时，则通过充电模块16继续给第二电源2充电。需要说明的是，在实际操作工程中，只要满足u1＜u20就通过充电模块16为第二电源2充电，也可以在充电模块16内设置电压阈值，充电模块16监测到第二电源2内实际的电压低于电压阈值时，充电模块16即为第二电源2充电。需要说明的是，在上述实施例中，其典型场景为大电流、持续时间较短的补光灯等，补光灯的作用是在vr头戴设备所处环境较为暗时，补光灯才会短暂的亮起，并且在补光灯亮起一段时间后获取到vr头戴设备所处环境的数据过后，补光灯会关闭。
[0045]
参阅图3和图4所示，本实施例提供的系统是负载系统瞬态电流较大，持续时间短，但是瞬态电流出现的规律性不明显且频率高的场景，如图3所示，第一电阻r112为第一线路4的保护电阻，第二电阻r213为第二线路5的保护电阻，第三电阻r314为第三线路6的保护电阻，第四电阻r415为第四线路7的保护电阻，第四电阻r415的值小于第一电阻r112与第二电阻r213的值的和，且若在第三电阻上设置第三电阻r314时，那么第三电阻r314的值小于第四电阻r415，因此要求第二电源2离系统负载3越近越好，且第三电阻r314和第四电阻r415的值应当越小越好。在图3中，当系统正常放电时第二电源2和第一电源1之间的充放电模块18完全连通，第一电源1和第二电源2之间在小电流下电压几乎相同，此时按照并联电路的分流原理，在第二线路5上的电流i1与除在第四线路7上的电流i2的商等于第一电阻r112除第一电阻r与第二电阻r1的和的商，具体公式为i1/i2＝r1/r1+r2。具体的，r1＞r2＞r4＞r3，若r1＝2
×
r2＝3
×
r4＝4
×
r3，则i2＝4.5
×
i1，而总电流i＝i1+i2，则i1＝2
×
i/11；i2＝9
×
i/11。若没有第二电源2时，从第一电源1到系统负载3的压降为
△
u，则带有第二电源2
时从第一电源1到系统负载3的压降就降为了u
×
26％，因此改善了74％，为了保证上述并联分流公式i1/i2＝r1/r1+r2能够成立，因此第二电源2容量需要满足完成一次瞬态电流放电后电压下跌足够小，即该跌落压降至少应小于i1
×
(r1+r2)-i2
×
r4的值。因为该系统中存在第一电源1和第二电源2两个供电模块，且正常工作时第一电源1和第二电源2直接并联，因此必须解决初始状态第一电源1和第二电源2不一致的问题，若第一电源1的初始电压为u0，第二电源2的初始电压为u1，则具体解决办法如下，参阅图4和图5所示，当检测到u0-u1大于某一阈值时(假定u0》u1),充放电模块18按照设定的电流i0对第二电源2充电，i0≥0，当i0＝0时，第二电源2和第一电源1断开连接，当第一电源1的电压uo与第二电源2的电压u1的差值小于一定的阈值后，充放电模块18工作在直通没事，此时第一电源1和第二电源2处于并联状态，同理，当u0《u1时，处理方式与u0》u1时相同。需要说明的是，该实施例所应用的场景主要是将第一电源1放置在佩戴者的脑后，同时将显示、cpu/gpu系统、音频等大负载大瞬态电流的器件放在额头附近的vr头戴设备。
[0046]
需要说明的是，第二电源2包括但不限定为超级电池、锂电池及其他支持大电流放电的器件等。
[0047]
需要说明的，本实施例还提供一种vr头戴设备，该vr头戴设备上至少设有一个上述实施例所提供的系统。
[0048]
智能终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的智能终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是智能终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
[0049]
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。