充电系统、无线耳机及充电盒的制作方法

1.本公开涉及无线耳机领域，尤其涉及一种充电系统、无线耳机及充电盒。


背景技术：

2.随着手机实现轻薄化、防水及防尘等功能的发展趋势，无线耳机已经成为众多消费者的首选。由于无线耳机的体积越来越小，无线耳机上没有足够的空间设置充电插口，因此需要标配充电盒给无线耳机充电。
3.相关技术中，充电盒内设有用于检测无线耳机是否处于充电盒内的负载检测电路。但是，由于无线耳机在接近满电状态时，截止电流比较小，导致负载检测电路很难精准地检测到无线耳机是否处于充电盒内，容易出现误判。


技术实现要素：

4.本公开提供一种提高检测精度的充电系统、无线耳机及充电盒。
5.本公开提供一种充电系统，其中包括：
6.无线耳机，包括正极触点、负极触点、充电电路和负载电路，所述充电电路和所述负载电路的一端分别导通至所述正极触点、另一端分别导通至所述负极触点，所述负载电路与所述充电电路并联；
7.充电盒，包括控制器、正极输出触点、负极输出触点及采样电路；所述正极输出触点与所述正极触点导通；所述负极输出触点与所述负极触点导通，所述采样电路的一端与所述负极输出触点电连接、另一端接地；
8.所述控制器包括检测端，所述检测端电连接所述负极输出触点；当所述无线耳机的电量大于第一阈值时，所述充电电路截止，所述负载电路与所述采样电路串联，所述检测端用于获取所述采样电路两端的采样电压，所述控制器在所述采样电压大于阈值电压时，确认所述无线耳机与所述充电盒保持电连接。
9.可选的，所述控制器包括控制端；所述充电盒还包括降损电路，所述降损电路与所述控制端、所述负极输出触点及接地端分别电连接，所述控制端用于控制所述降损电路在导通状态和断开状态之间切换；
10.当所述充电电路截止时，所述降损电路切换至断开状态，当无线耳机处于充电状态时，所述降损电路切换至导通状态，使所述负极输出触点通过所述降损电路导通至地接地端，所述采样电路被短路。
11.可选的，所述降损电路包括mos管，所述mos管的栅极电连接所述控制端，所述mos管的漏极电连接所述采样电路和所述负极输出触点之间，所述mos管的源极接地；所述控制端用于通过所述栅极控制所述漏极与所述源极之间的导通时，所述降损电路切换至导通状态，所述负极输出触点导通至所述接地端。
12.可选的，所述负载电路包括一个第一电阻或者多个串联的第一电阻。
13.可选的，所述采样电路包括第二电阻，所述第二电阻的一端电连接于所述检测端
与所述负极输出触点之间，所述第二电阻的另一端接地；
14.当所述无线耳机处于的电量大于第一阈值时，所述充电电路截止，所述负载电路与所述第二电阻串联，所述检测端用于获取所述第二电阻两端的采样电压，所述控制器在所述采样电压大于阈值电压时，确认所述无线耳机于所述充电盒保持电连接。
15.可选的，所述充电盒还包括滤波电容，所述滤波电容的一端与所述检测端电连接，另一端接地，且与所述第二电阻并联。
16.可选的，所述充电系统还包括第三电阻，电连接于所述负极输出触点和所述控制器的检测端之间，且所述第三电阻与所述采样电路并联。
17.本公开还提供一种无线耳机，其中，包括：
18.正极触点；
19.负极触点；
20.充电电路，所述充电电路的一端导通至所述正极触点、另一端导通至所述负极触点；
21.负载电路，所述负载电路的一端导通至所述正极触点、另一端导通至所述负极触点，所述负载电路与所述充电电路并联；
22.其中，在所述无线耳机通过所述正极触点和所述负极触点与充电盒导通，且所述无线耳机的电量大于第一阈值时，所述充电电路被截止，所述负载电路串联于所述充电盒的正极输出触点和负极输出触点之间。
23.本公开再提供一种充电盒，其中，包括：
24.电池；
25.正极输出触点，与所述电池电连接；
26.负极输出触点；
27.采样电路，所述采样电路的一端与所述负极输出触点电连接、另一端接地；
28.控制器，包括检测端，所述检测端电连接所述负极输出触点，所述检测端用于获取所述采样电路两端的采样电压，所述控制器在所述采样电压大于阈值电压时，确认无线耳机与所述充电盒保持电连接。
29.可选的，所述充电盒还包括升压电路；所述升压电路电连接于所述电池和所述正极输出触点之间，用于对所述电池输出的电压进行升压。
30.可选的，所述充电盒还包括稳压电路，电连接所述控制器和所述升压电路；通过所述控制器控制所述稳压电路稳定通过所述升压电路进行升压后的电压。
31.本公开提供的充电系统中当无线耳机的电量大于第一阈值，无线耳机的充电电路截止，使无线耳机的负载电路与充电盒的采样电路串联。进而，充电盒的控制器检测到采样电路的采样电压，当该采样电压大于阈值电压时，可以确认无线耳机与充电盒保持电连接。如此，相较于相关技术中采样电路的采样电压，本公开的采样电压明显增大，从而有效提高检测无线耳机是否处于充电盒内的精度，且方案简单可靠。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
33.图1所示为本公开提供的充电系统的一种示施例的电路图。
具体实施方式
34.这里将详细地对示例性实施方式进行说明，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。以下示例性实施方式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的例子。
35.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本公开说明书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。
36.本公开提供的充电系统，包括无线耳机和充电盒。无线耳机包括正极触点、负极触点、充电电路和负载电路。充电电路和负载电路的一端分别导通至正极触点、另一端分别导通至负极触点。负载电路与充电电路并联。充电盒包括控制器、正极输出触点、负极输出触点及采样电路。正极输出触点与正极触点导通。负极输出触点与负极触点导通。采样电路的一端与负极输出触点电连接、另一端接地。控制器包括检测端。检测端电连接负极输出触点。当无线耳机的电量大于第一阈值时，充电电路截止，负载电路与采样电路串联，检测端用于获取采样电路两端的采样电压，控制器在采样电压大于阈值电压时，确认无线耳机与充电盒保持电连接。如此，相较于相关技术中采样电路的采样电压，本公开的采样电压明显增大，从而有效提高检测无线耳机是否处于充电盒内的精度，且方案简单可靠。
37.本公开还提供一种无线耳机，包括正极触点、负极触点、充电电路及负载电路。充电电路一端导通至正极触点、另一端导通至负极触点。负载电路的一端导通至正极触点、另一端导通至负极触点，负载电路与充电电路并联。其中，在无线耳机通过正极触点和负极触点与充电盒导通，且无线耳机的电量大于第一阈值时，充电电路被截止，负载电路串联于充电盒的正极输出触点和负极输出触点之间。
38.本公开又提供一种充电盒，包括电池、正极输出触点、负极输出触点、采样电路及控制器。正极输出触点与电池电连接。采样电路的一端与负极输出触点电连接、另一端接地。控制器包括检测端。检测端电连接负极输出触点，检测端用于获取采样电路两端的采样电压，控制器在采样电压大于阈值电压时，确认无线耳机与充电盒保持电连接。
39.图1所示为本公开提供的充电系统1的一种示施例的电路图。如图1所示，充电系统1包括无线耳机2和充电盒3。无线耳机2插入充电盒3内，可以通过磁铁使两者相互吸附连接，或者，在其他实施例中无线耳机2和充电盒3之间也可以通过紧配合的配合方式实现相对固定。其中，无线耳机2包括正极触点v+、负极触点v-、充电电路4和负载电路5。充电电路4的一端导通至正极触点v+、另一端导通至负极触点v-。负载电路5的一端导通至正极触点v+、另一端分别导通至负极触点v-。负载电路5与充电电路4并联。充电盒3包括控制器6、正极输出触点pg+、负极输出触点pg-及采样电路7。其中，采样电路7的一端与负极输出触点pg-电连接、另一端接地gnd。控制器6包括检测端8，该检测端8电连接负极输出触点pg-。在无线耳机2组装至充电盒3内时，正极输出触点pg+与正极触点v+接触导通、负极输出触点pg-与负极触点v-接触导通，形成充电盒3和无线耳机2之间的回路，可以通过充电盒3为无线耳机2进行充电。随着充电进程的推进，在无线耳机2的电量大于第一阈值时，充电电路4被截止，负载电路5与采样电路7之间可以通过负极出点v-和负极输出触点pg-之间的接触实现串联，检测端8用于获取采样电路7两端的采样电压，控制器6在采样电压大于阈值电压时，确认无线耳机2与充电盒3保持电连接。
40.其中，无线耳机2的电量大于第一阈值可以理解为：在无线耳机2的电量大于无线耳机2的电池容量的90％时，认为该无线耳机2的电量大于第一阈值，当然在此仅以第一阈值为电池容量的90％为例进行说明，在其他实施例中该第一阈值也可以是电池容量的95％或者其他数值；在另一维度上，也可以以无线耳机2的电池电压作为参考，比如随着充电进程的推进，无线耳机2的电池电压逐渐提升，在电池电压大于第二阈值时，认为该无线耳机2的电量大于第一阈值，该第二阈值可以位于4.15v～4.35v的范围内，具体可以按需设计，本公开对此并不进行限制。
41.此实施例中，当无线耳机2处于充电盒3内时，若无线耳机2处于非充电截止时，充电电路4可以通过正极触点v+和负极触点v-与充电盒3连通，进而在通过充电电路4为无线耳机2的电池进行充电。在无线耳机2的电量大于第一阈值时，充电电路4处于休眠状态。此时，在充电电路4处于休眠状态后的一段时间内，充电盒3的正极输出触点pg+仍然能够向无线耳机2的正极触点v+输出电流，这样该电流流通的回路是充电盒3的电池12-正极输出触点pg+-正极触点v+-负载电路5-负极触点v
‑‑
负极输出触点pg
‑‑
采样电路7-大地，负载电路5和采样电路7进行串联，此时该串联回路中的电流i＝v/(r
负载
+r
采样
)，其中，v为正极输出触点pg+处的输出电压，r
负载
为负载电路5的电阻值，r
采样
为采样电路7的电阻值，因此，检测端8检测到的采样电压＝i*r
采样
。
42.假定控制器6的检测端8的分辨率为12bit或12bit以上，且控制器6的供电电压为3v，那么控制器6的检测端8能够检测到的最低电压为若如相关技术的方案直接采样满电状态下截止电流流经采样电路7时的电压，由于截止电流非常小，极易导致采样电压小于0.7mv，导致控制器6认为没有检测到负载，出现无线耳机2已经从充电盒3抽离的误判；而在本公开中，通过调整负载电路5和采样电路7的阻值，可以适当增加检测端8能够检测到采样电路7的采样电压，即可以适当增大i*r
采样
的值，相对于相关技术中更加容易保证采样电压处在一个相对较大的值，降低对检测端8灵敏度的要求，有效提高检测无线耳机2是否处于充电盒3内的精度，且方案简单可靠。
43.在一些实施例中，负载电路5包括一个第一电阻r1或者多个串联的第一电阻r1。当无线耳机2与充电盒3电连接时，若负载电路5包括单个第一电阻r1，那么该第一电阻r1的一端通过正极触点v+与正极输出触点pg+电连接，第一电阻r1的另一端通过负极触点v-与负极输出触点pg-电连接。在负载电路5包括多个第一电阻r1时，那么该多个第一电阻r1串联后，其中最靠近正极触点v+的一个第一电阻r1的一端通过正极触点v+与正极输出触点pg+电连接，最靠近负极触点v-的一个第一电阻r1的一端通过负极触点v-与负极输出触点pg-电连接。通过一个第一电阻r1或者多个第一电阻r1串联的方式实现负载电路5的设计，电路方案简单可行。
44.在一些实施例中，采样电路7包括第二电阻r2，第二电阻r2的一端电连接于检测端8与负极输出触点pg-之间，第二电阻r2的另一端接地gnd。当无线耳机2的电量大于第一阈值时，充电电路4截止，负载电路5与第二电阻r2串联，检测端8用于获取第二电阻r2两端的采样电压，控制器6在采样电压大于阈值电压时，确认无线耳机2与充电盒3保持电连接。此实施例中，控制器6可以通过检测端8检测第二电阻r2两端的采样电压，确定无线耳机2是否与充电盒3保持电连接。
45.例如，以负载电路5包括单个第一电阻r1，且第一电阻r1取值为10kω，第二电阻r2的取值为5.1ω，正极输出触点pg+向正极触点v+输出的电压为5v为例，由于第二电阻r2的阻值远小于第一电阻r1的阻值，因此流经第一电阻r1的电流约为因此检测端8获取到的采样电压＝0.5ma*5.1ω＝2.55mv。也就是说，无线耳机2在充电截止时，控制器6的检测端8可以检测到采样电压为2.55mv，仍以前述实施例中检测端8能够检测到的最低电压为0.7mv为例，检测端8在无线耳机2处于充电截止时的采样电压约为检测端8能够检测到的最低电压的3.6倍。如此，通过调整第二电阻r2和第一电阻r1的阻值，显著增加检测端8能够检测到采样电路7的采样电压，从而可以精准确定无线耳机2是否在充电盒3内，方案简单且可靠，同时第二电阻r2的阻值相对较少，有利于降低第二阻值r2带来的损耗，同时减少充电盒3的发热。
46.在一些实施例中，充电系统1还包括第三电阻r3，该第三电阻r3电连接于负极输出触点pg-和控制器6的检测端8之间，并且该第三电阻r3与采样电路7并联，避免第三电阻r2串入负载电路5和采样电路7组成的串联回路。该第三电阻r3为限流电阻，用于限制流入控制器6的电流大小，起保护控制器6的作用。并且，另外，需要说明的是，该第三电阻r3的取值需要相对于第二电阻r2很大，这样由负极输出触点pg-传输至充电盒3的电流会流经第二电阻r2，以方便检测端8可以检测第二电阻r2两端的采样电压。在一些实施例中，第三电阻r3的阻值可以为1kω。
47.在一些实施例中，充电盒3还包括滤波电容c，滤波电容c的一端与检测端8电连接，另一端接地gnd，且与第二电阻r2并联。该滤波电容c用于滤除电路中的交流电，使电路中的直流电更加平滑，有利于控制器6的检测端8检测第二电阻r2两端的采样电压的准确度。
48.在一些实施例中，充电盒3还包括电池12和升压电路11。升压电路11电连接于电池12和正极输出触点pg+之间，用于对电池12输出的电压进行升压。此实施例中，为了降低电池12的成本和损耗，因此会选用较小电压值的电池12。例如，可以选用电压值为3.8v的电池。但是，该电压值较小，进而通过正极输出触点pg+传输到无线耳机2的第一电阻r1的电压
较小，这样不仅会影响充电盒3给无线耳机2充电的效率，也会影响控制器6的检测端8检测第二电阻r2两端的采样电压的精度。因此，可以在电池12和正极输出触点pg+之间设置升压电路11，以对电池12的输出电压升压，使通过正极输出触点pg+传输到无线耳机2的第一电阻r1的电压增大。在一些实施例中，升压电路11可以将电池12的3.8v电压进行升压至5v，有利于控制器6的检测端8检测第二电阻r2两端的采样电压的准确度。在一些实施例中，升压电路11包括buck电路或者boost电路。另外，需要说明的是，在无线耳机2处于充电状态时，每隔一段时间，充电盒3会与无线耳机2通讯一次，以获取无线耳机2的电池电量，在当充电盒3获取到无线耳机2的电池已充满电后，充电盒3的控制器6会控制升压电路进入休眠模式以降低充电系统的功耗。
49.在一些实施例中，充电盒3还包括稳压电路13，电连接控制器6和升压电路11；通过控制器6控制稳压电路13稳定通过升压电路11进行升压后的电压。此实施例中，由于升压电路11对电池12输出的电压进行升压后，使该电压可能会产生波动，因此，在电路中设置稳压电路13，可有效消除通过升压电路11进行升压后的电压的波动。在一些实施例中，稳压电路13包括ldo稳压器。
50.在上述实施例中，以无线耳机2处于充电截止时的电流回路进行说明，实际上可以理解的是，在为无线耳机2进行充电阶段，若采样电路7处于通电状态则会增加损耗，降低充电效率。因此，控制器6包括控制端10。充电盒3还包括降损电路9，降损电路9电连接控制端10、负极输出触点pg-及接地端gnd，控制端10用于控制降损电路9在导通状态和断开状态之间切换。当无线耳机2处于充电截止时，降损电路9切换至断开状态，当无线耳机2处于充电状态时，降损电路9切换至导通状态，使负极输出触点pg-通过降损电路9导通至地接地端gnd，采样电路7被短路。此实施例中，当控制器6的检测端8检测到无线耳机2位于充电盒3内且处于充电状态时，此时控制器6通过控制端10控制降损电路9导通。可以将降损电路9处于导通状态时的内阻设置为相较于上述第二电阻r2的阻值较小，比如降损电路9处于导通状态时的内阻可以小于100mω，因此由负极输出触点pg-输出的电流会经降损电路9流至大地，第二电阻r2被短路。这样，通过降损电路9在充电阶段有效消除了第二电阻r2的损耗。
51.具体的，本实施例中以默认充电盒3的正极输出触点pg+输出电压为5v，和默认无线耳机2的充电电路4自身输出的电压为3.8v，那么，若充电盒3不配置第二电阻r2，可以认为充电电路4的转换效率为3.8v/5v＝76％。而当充电盒3内配置第二电阻r2且未配置降损电路9时，假定第二电阻r2的阻值等于5.1ω，充电盒3对无线耳机2的充电电流为100ma，那么第二电阻r2两端的电压为100ma*5.1ω＝0.5v，充电盒3需要输出到无线耳机2的充电电压被配置为5v+0.5v＝5.5v。此时，充电电路4的转换效率为3.8v/5.5v＝69％，这样，与默认充电电路4的转换效率相比，降低了7％。
52.又例如，当充电盒3对无线耳机2充电的电流为200ma时，此时会在第二电阻r2两端的电压为200ma*5.1ω＝1v，那么充电盒3需要输出到无线耳机2的充电电压被配置为5v+1v＝6v。此时，充电电路4的转换效率为3.8v/6v＝63％，这样，与默认充电电路4的转换效率相比，降低了13％。而显然如本公开提供的实施例，通过降损电路9极小的内阻，可以减少充电电路4转换效率稍微降低，避免了第二电阻r2对充电电路4的转换效率带来的损耗影响。
53.在一些实施例中，降损电路9包括mos管q，mos管q的栅极g电连接控制端10，mos管q的漏极d电连接采样电路7和负极输出触点pg-之间，mos管q的源极s接地gnd。控制端10用于
通过栅极g控制漏极d到源极s之间的导通时，降损电路9切换至导通状态，负极输出触点pg-导通至接地端gnd。此实施例中，当无线耳机2处于充电状态时，控制器6通过控制端10输出高电平，使mos管q导通，此时由于mos管q的内阻相较于第二电阻r2非常小，通常小于100mω。这样充电回路是正极输出触点pg+、正极触点v+、充电电路4、负极触点v-、负极输出触点pg-及mos管q到地的串联回路。这样，避免了充电回路的电路经过第二电阻r2，从而消除了第二电阻r2对充电电路4的转换效率带来的损耗影响。如此，电路结构简单，降低电路损耗效果好。
54.在无线耳机2处于充电状态时，由正极输出触点pg+输入到无线耳机2的电流会有少部分流经第一电阻r1，这样第一电阻r1会产生相应的损耗。根据公式以及公式w＝i
out
*t，
ꢀꢀꢀ
(2)；
55.其中，η表示充电盒3的综合转换效率，该综合转换效率可以是80％；
56.2*i
r1min
表示无线耳机2的左右声道上流经各自第一电阻r1上的最大电流，该最大电流可以是2*0.5ma＝1ma；
57.u1表示正极输出触点pg+输出的电压，该电压可以是5v；
58.u2表示充电盒3的电池12输出的电压，该电压可以是3.7v；
59.i
out
表示电池12输出的电流；
60.w表示电池12消耗在第一电阻r1上的电量；
61.t表示无线耳机2充满电的时间，该时间可以是1.5h。
62.可以计算出电池12消耗在第一电阻r1上的电量w＝2*0.5ma*1.5h*5v/(3.7v*80％)＝2.5mah，这相比于电池12本身的电容量(300mah～600mah)而言，电池12消耗的电量非常小，可以忽略不计。如此，通过在电路中设置mos管q，可以有效降低电路损耗。
63.在一些实施例中，充电盒3还包括脉冲编码调制电路14，一端与电池12电连接，另一端电连接至控制器6的接地引脚vss，且接地gnd。脉冲编码调制电路14用于将控制器6的电压的模拟信号转换为数字信号。
64.在一些实施例中，充电盒3还包括第四电阻r4，一端电连接于控制器6的控制端10与mos管q的栅极g之间，另一端电连接至充电盒3的电源端vdd。当无线耳机2处于充电状态时，第四电阻r4用于控制mos管q处于常开状态。
65.在一些实施例中，充电盒3还包括第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3。其中，第一电容c1的一端电连接于电池12的正极和升压电路11之间，另一端接地gnd，用于防止由电池12输入到升压电路11的电压突变，抑制该电压震荡，起保护电路的作用。
66.第二电容c2的一端与升压电路11的输出端v-out电连接，另一端接地gnd，用于防止升压电路11输出的电压突变，抑制该电压震荡，起保护电路的作用。
67.第三电容c3的一端与控制器6的供电引脚vdd电连接，另一端接地gnd，用于防止控制器6的供电引脚vdd输出的电压突变，抑制该电压震荡，起保护控制器6的作用。
68.以上所述仅是本公开的较佳实施方式而已，并非对本公开做任何形式上的限制，虽然本公开已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技
术人员，在不脱离本公开技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。