CN108347080B - 一种充电设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于无线充电技术领域，提供了一种充电设备及系统，充电设备包括：数据接口母座、数据接口公座、无线充电线圈、连接器、电源切换模块和高速数据切换模块；数据接口母座、数据接口公座、电源切换模块和高速数据切换模块均与连接器连接，电源切换模块与无线充电线圈连接，数据接口公座外接被充电设备。本发明提供的充电设备，具有接收无线充电感应电流信号的功能，并且独立于被充电设备之外，使得被充电设备不需要预置无线充电接收器即可实现无线充电。

Description

一种充电设备及系统

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种充电设备及系统。

背景技术

通常我们将高频磁共振无线充电，既符合A4WP(Alliance for Wireless Power，无线充电联盟)标准的无线充电叫做第二代无线充电技术，克服了之前的无线充电技术中的一些缺点，无线充电技术已经可以很好的应用在生活当中。较为普遍的是带有无线充电电池的产品，例如：牙刷、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)蜡烛、遥控器、医疗设备、电动工具、数码相机及电话；通过这些能够进行短距离输电的产品，越来越多的使用者体会到了无线充电的便利性。

然而，没有预置无线充电功能的电子设备不能实现无线充电，虽然可以将无线充电模块安装到电子产品中，但是这需要专业的技术人员来改装设备，因此很难被广泛应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种充电设备及系统，以解决现有技术中没有预置无线充电接收功能的电子产品不能实现无线充电的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种充电设备，包括数据接口母座、数据接口公座、无线充电线圈、连接器、电源切换模块和高速数据切换模块；

所述数据接口母座、所述数据接口公座、所述电源切换模块和所述高速数据切换模块均与所述连接器连接，所述电源切换模块与所述无线充电线圈连接，所述数据接口公座外接被充电设备；

所述无线充电线圈感应到无线充电信号并产生感应电流信号时，所述电源切换模块接通所述无线充电线圈与所述数据接口公座之间的连接，所述高速数据切换模块断开所述数据接口母座与所述数据接口公座之间的连接，通过所述无线充电线圈为所述被充电设备充电；

所述数据接口母座外接数据交互设备或电源时，所述电源切换模块断开所述无线充电线圈与所述数据接口公座之间的连接，所述高速数据切换模块接通所述数据接口母座与所述数据接口公座之间的连接，通过所述电源或所述数据交互设备为所述被充电设备充电，并在所述数据接口母座外接数据交互设备时，通过所述数据交互设备与所述被充电设备进行数据交互。

可选地，所述充电设备还包括设备识别模块；

所述设备识别模块与所述连接器连接；

所述数据接口母座外接设备时，所述设备识别模块识别所述数据接口母座外接的设备类型。

可选地，所述充电设备还包括稳压模块；

所述稳压模块与所述连接器和所述高速数据切换模块连接；

所述稳压模块对所述感应电流信号、所述电源输出的电流信号或所述数据交互设备输出的电流信号进行稳压后输出至所述高速数据切换模块。

可选地，所述充电设备还包括保护背夹，所述保护背夹的凹侧与所述被充电设备的背部轮廓相吻合；

所述数据接口公座与所述数据接口母座相对设置且均位于所述保护背夹的凹侧的一端；

所述数据接口母座、所述数据接口公座、所述电源切换模块和所述高速数据切换模块集成设置于同一电路板，所述充电线圈与所述电路板连接。

可选地，所述充电设备还包括盖膜，所述盖膜覆盖所述电路板和充电线圈并与所述保护背夹的凹侧贴合。

可选地，所述保护背夹的凹侧设置有防滑的条状凸缘。

可选地，所述电路板通过螺纹紧固件固定在所述保护背夹底部。

可选地，所述充电设备还包括配套的无线充电发射端；

所述无线充电发射端外接电源且位于所述无线充电线圈的感应范围内时，所述无线充电线圈产生感应电流信号。

可选地，所述无线充电发射端包括底座，所述底座设有与所述充电设备的外部轮廓吻合的凹槽。

本发明实施例的第二方面提供了一种充电系统，包括被充电设备和上述的充电设备。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：提供了一种独立于被充电设备之外，能够对被充电设备进行无线充电的充电设备，通过本发明实施例提供的充电设备及系统，不需要在被充电设备中预置无线充电接收器，即可实现对被充电设备的无线充电；同时，通过在充电设备上设置数据接口母座以及与该数据接口母座连接的数据接口公座，使得被充电设备连接数据接口公座时，能够通过数据接口母座和数据线直接外接数据交互设备或电源，实现对被充电设备的有线充电或数据传输，具有较高的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的充电设备的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的充电设备的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的充电设备的结构示意图；

图4和5是本发明实施例四提供的充电设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种充电设备10，其包括数据接口母座11、数据接口公座12、无线充电线圈13、连接器14、电源切换模块15和高速数据切换模块16。

本实施例所提供的充电设备10中各器件的连接关系如下：

数据接口母座11、数据接口公座12、电源切换模块15和高速数据切换模块16均与连接器14连接，电源切换模块15与无线充电线圈13连接，数据接口公座12外接被充电设备。

在本实施例中，无线充电线圈13用于在感应到无线充电信号时，产生感应电流信号；电源切换模块15用于在无线充电线圈13中产生感应电流后，检测到感应电流信号时，接通无线充电线圈13与数据接口公座12之间的连接；高速数据切换模块16用于根据无线充电线圈13产生的感应电流信号，断开数据接口母座11与数据接口公座12之间的连接，通过无线充电线圈13为被充电设备充电。

在本实施例中，当数据接口母座11外接数据交互设备或电源时，电源切换模块15用于根据外接数据交互设备或电源传输的有线充电信号，断开无线充电线圈13与数据接口公座12之间的连接，使得无线充电线圈13中既使存在感应电流信号，也无法将感应电流信号传输给数据接口公座12；高速数据切换模块16用于接通数据接口母座11与数据接口公座12之间的连接，通过电源或数据交互设备为被充电设备充电，由于数据接口母座11与连接器14连接，在数据接口母座11外接数据交互设备时，连接器14通过数据接口母座11获得有线电源信号同时获得电压信号，连接器14将电压信号传输给高速数据切换模块16，高速数据切换模块16通过连接器14传输的电压信号开启数据传输开关，使得数据交互设备能够与被充电设备进行数据交互。

在具体应用中，无线充电线圈感应到无线充电信号时，会产生感应电流信号，并传输给电源切换模块，电源切换模块检测到感应电流信号时，接通无线充电线圈与数据接口公座之间的连接，电源切换模块同时也将感应电流信号传输给连接器，通过连接器将感应电流信号传输给高速数据切换模块，高速数据切换模块根据无线充电线圈产生的感应电流信号，断开数据接口母座与数据接口公座之间的连接，使得被充电设备在进行无线充电时，既使数据接口母座外接电源或数据交互设备，也不会进行高速数据的传输。

在具体应用中，通过电源切换模块可以使得被充电设备进行有线充电时不受无线充电线圈影响，并根据数据接口母座外接数据交互设备或电源，实现单独的有线充电，或者在实现有线充电的同时实现数据交互。具体地，电源切换模块在被充电设备进行有线充电时，电源切换模块断开无线充电线圈与数据接口公座之间连接，能够防止被充电设备进行有线充电时，无线充电线圈产生感应电流信号从而给被充电设备带来的干扰。

在具体应用中，数据接口母座、数据接口公座和连接器对应相同的数据接口类型，可以通过任意可行的能够实现数据传输和充电功能的接口来实现，例如，Micro USB接口(Micro Universal Serial Bus，微型通用串行总线接口)、DC接口(Direct Current，直流接口)、USB接口(Universal Serial Bus，通用串行总线接口)、USB Type-C接口(Type-CUniversal Serial Bus，C型通用串行总线接口)和Lighting接口(Lighting，闪电接口)。

在具体应用中，无线充电线圈可以是任意的能够实现无线感应信号接收功能的充电线圈，其具体类型和形状尺寸可以根据实际需要进行选择，例如，可以选用纯金属环绕型充电线圈或含磁片的环绕型充电线圈，其形状具体可以为平面或者柱体状。在一个实施例中，无线充电线圈可以选用由两个及以上的平面环绕型充电线圈组成的无线充电线圈。

在具体应用中，电源切换模块可以通过任意的能够实现电源选择和切换功能的电路或器件来实现，其具体可以包括电子开关及相应电路结构，只要能够实现电源切换功能既可，本实施例中不对其进行具体限定。在一个实施例中，电源切换模块可以为双电源切换模块，其能够检测两路供电电源的供电情况，在两路供电电源均有供电信号(电流信号或电压信号)时，选择其中一路供电电源进行供电；仅有一路供电电源有供电信号时，选择有供电信号的供电电源进行供电。

在具体应用中，高速数据切换模块可以通过任意的能够实现数据选择和切换功能的电路或器件来实现，其具体可以包括电子开开关及相应电路结构，只要能够实现数据切换功能既可，本实施例中不对其进行具体限定。在一个实施例中，高速数据切换模块可以包括高速CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)总线切换开关和高速SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)，使用高速数据切换模块芯片可以使电路实现对信号数据的高速采集和处理的同步进行。在本实施例中，高速数据切换模块的功能具体为对电压信号和感应电流产生的感应电流信号进行采集，然后根据电压信号和感应电流信号产生的感应电流信号对数据传输开关进行控制。

在具体应用中，外接的电源可以是任意的通过充电传输线与数据接口母座连接的电源。例如，通过充电传输线与数据接口母座连接的市电电源、蓄电池或其它储能设备(例如，充电宝)。

在具体应用中，数据交互设备可以是任意的通过充电数据传输线与数据接口母座连接，可以进行接收、发送、存储数据以及同时能够对被充电设备供电的终端设备。例如，台式电脑或笔记本电脑。

在具体应用中，被充电设备可以是任意的具有充电接口的电子设备。例如，手机、平板电脑、个人数字助理或智能手环等。

在本实施例中，提供了一种独立于被充电设备之外，能够对被充电设备进行无线充电的充电设备，通过本发明实施例提供的充电设备，不需要在被充电设备中预置无线充电接收器，即可实现对被充电设备的无线充电；同时，通过在充电设备上设置数据接口母座以及与该数据接口母座连接的数据接口公座，使得被充电设备连接数据接口公座时，能够通过数据接口母座和数据线直接连接外接数据交互设备或电源，实现对被充电设备的有线充电或数据传输，具有较高的实用性。

实施例二

如图2所示，在本实施例中，实施例一中的充电设备10还包括设备识别模块17，

设备识别模块17与连接器14连接。

在本实施例中，设备识别模块17用于当数据接口母座11数据交互设备或电源的数据接口连接时，识别外接数据交互设备或电源的数据接口类型，进而判断数据接口母座11外接设备是否为电源和数据交互设备中的一个，从而在连接器14中选择对应的功能通道。数据接口母座11外接电源时，被充电设备无法与数据交互设备建立数据传输的连接关系，从而无法进行数据交互，但充电设备10可以向被充电设备进行充电；数据接口母座11外接数据交互设备时，被充电设备既能够与数据交互设备建立数据传输的连接关系，并进行数据交互，还能使充电设备10向被充电设备进行充电。

在本实施例中，针对一些被充电设备，需要对与数据接口母座外接的电源或数据交互设备的设备类型进行识别后，再连接数据接口公座和数据接口母座，提供了一种具有设备识别模块的充电设备。

实施例三

如图2所示，在本实施例中，实施例一中的充电设备10还包括稳压模块18。

本实施例所提供的充电设备10中各器件的连接关系如下：

数据接口母座11、数据接口公座12、电源切换模块15和高速数据切换模块16均与连接器14连接，电源切换模块15与无线充电线圈13连接，数据接口公座12外接被充电设备，稳压模块18与连接器14和高速数据切换模块16连接。

在本实施例中，稳压模块18用于对连接器14中输出的电压信号进行稳压后输出至高速数据切换模块16。

在具体应用中，稳压模块可以通过任意的能够实现对电压信号进行稳压处理的电路或器件来实现，其具体可以包括稳压电路及相应电路结构，只要能够实现稳压功能既可，本实施例中不对其进行具体限定。在一个实施例中，稳压模块可以包括线性稳压芯片，线性稳压芯片的具体型号根据稳压模块中的输入电压信号、输入电流以及输出电压信号、输出电流选择，且需要考虑散热条件。

在本实施例中，提供了一种具有稳压模块的充电设备，在对数据切换模块提供独立电源的同时，保证了独立电源输出电压信号的稳定性。

实施例四

如图4和5所示，在本实施例中，实施例一中的充电设备10还包括保护背夹2，保护背夹2的凹侧与被充电设备的背部轮廓相吻合；数据接口公座12与数据接口母座11相对设置且均位于保护背夹2的凹侧的一端；数据接口母座11、数据接口公座12、电源切换模块15和高速数据切换模块16集成设置于同一电路板3，无线充电线圈13与电路板3连接。

在本实施例中，保护背夹的凹侧与被充电设备的背部轮廓相吻合，保护背夹用于放置被充电设备。

在具体应用中，保护背夹的大小可以根据实际需求进行调整，例如，为了方便用户从保护背夹中取出被充电设备，设计保护背夹的凹侧与被充电设备的背部轮廓相吻合，但保护背夹面积大于被充电设备；另一方面，为了满足用户实现充电过程中能够使用被充电设备，设计保护背夹的凹侧与被充电设备的背部轮廓相吻合，保护背夹面积也与被充电设备相同，使充电设备与被充电设备通过嵌套的方式暂时固定在一起。

如图4所示，在本实施例中，充电设备10还包括盖膜4，盖膜4覆盖电路板3和无线充电线圈13并与保护背夹2的凹侧贴合。

具体地，盖膜用于将电路板和无线充电线圈固定于保护背夹上。

在具体应用中，盖膜与保护背夹贴合后，将电路板上的数据接口母座、数据接口公座、电源切换模块和高速数据切换模块与电路板封装在保护背夹凹侧，不仅防止电路板从保护背夹中散落，还防止了集成在电路板上的电子器件从电路板上脱落。

在具体应用中，保护背夹的凹侧可以设置用于防滑或增强背夹强度的结构，例如，将保护背夹的凹侧设置为磨砂面，或者，在保护背夹的凹侧设置条状凸缘或相应结构。

如图4所示，本实施例中，示例性的示出保护背夹2的凹侧设置有防滑的条状凸缘。

在本实施例中，条状凸缘用于增加盖膜与保护背夹之间的摩擦力，从而增加盖膜与保护背夹的贴合程度，同时提高保护背夹对被充电设备固定效果，还可提高保护背夹的强度。

在具体应用中，条状凸缘的高度可以略高于盖膜覆盖电路板，以及高于无线充电线圈与保护背夹的凹侧贴合后的高度。

在具体应用中，可以通过多种方式将电路板固定在保护背夹底部，例如，将电路板通过胶水粘合在保护背夹上，或通过电熔熔接在保护背夹上。

如图4所示，本实施例中，示例性的示出通过螺纹紧固件5将电路板3固定在保护背夹2底部。

在本实施例中，螺纹紧固件用于将电路板固定在保护背夹底部，螺纹紧固件可以为螺丝，或螺丝与螺帽的组合。

在一个实施例中，充电设备还包括配套的无线充电发射端；

具体地，无线充电发射端用于外接电源，且当无线充电发射端位于无线充电线圈的感应范围内时，无线充电线圈产生感应电流信号。

在具体应用中，无线充电发射端包括底座，底座设有与充电设备的外部轮廓吻合的凹槽。无线充电发射端的形状可以为任意的能使无线充电线圈产生感应电流信号的形状，例如，圆形或方形；无线发射端的底座凹槽可以略大于充电设备的外部轮廓，也可以是刚好嵌套住充电设备的大小。

在本实施例中，将无线充电线圈整合到保护背甲中，既有传统背甲对被充电设备的保护功能，又具有无线充电接收器接收感应电流信号的功能；由此提供了一种独立于被充电设备之外，能够对被充电设备进行无线充电的充电设备，使得不需要在被充电设备中预置无线充电接收器，既可实现对被充电设备的无线充电；同时，通过在充电设备上设置数据接口母座以及与该数据接口母座连接的数据接口公座，使得被充电设备连接数据接口公座时，能够通过数据接口母座和数据线直接连接外接数据交互设备或电源，实现对被充电设备的有线充电或数据传输，具有较高的实用性。

本发明实施例还提供一种充电系统，包括被充电设备和上述任一实施例中的充电设备。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电设备，其特征在于，包括数据接口母座、数据接口公座、无线充电线圈、连接器、电源切换模块和高速数据切换模块；

所述数据接口母座、所述数据接口公座、所述电源切换模块和所述高速数据切换模块均与所述连接器连接，所述电源切换模块与所述无线充电线圈连接，所述数据接口公座外接被充电设备，所述高速数据切换模块的另一端连接所述数据接口公座；

所述无线充电线圈感应到无线充电信号并产生感应电流信号，所述电源切换模块检测到所述感应电流信号时，接通所述无线充电线圈与所述数据接口公座之间的连接，所述高速数据切换模块断开所述数据接口母座与所述数据接口公座之间的连接，使得所述被充电设备在进行无线充电时，即使所述数据接口母座外接电源或数据交互设备，也不会进行高速数据的传输，通过所述无线充电线圈为所述被充电设备充电；

所述数据接口母座外接数据交互设备或电源时，所述电源切换模块断开所述无线充电线圈与所述数据接口公座之间的连接，所述高速数据切换模块接通所述数据接口母座与所述数据接口公座之间的连接，通过所述电源或所述数据交互设备为所述被充电设备充电，并在所述数据接口母座外接数据交互设备时，通过所述数据交互设备与所述被充电设备进行数据交互。

2.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备还包括设备识别模块；

所述设备识别模块与所述连接器连接；

所述数据接口母座外接设备时，所述设备识别模块识别所述数据接口母座外接的设备类型。

3.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，还包括稳压模块；

所述稳压模块与所述连接器和所述高速数据切换模块连接；

所述稳压模块对所述感应电流信号、所述电源输出的电流信号或所述数据交互设备输出的电流信号进行稳压后输出至所述高速数据切换模块。

4.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备还包括保护背夹，所述保护背夹的凹侧与所述被充电设备的背部轮廓相吻合；

所述数据接口公座与所述数据接口母座相对设置且均位于所述保护背夹的凹侧的一端；

所述数据接口母座、所述数据接口公座、所述电源切换模块和所述高速数据切换模块集成设置于同一电路板，所述充电线圈与所述电路板连接。

5.如权利要求4所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备还包括盖膜，所述盖膜覆盖所述电路板和充电线圈并与所述保护背夹的凹侧贴合。

6.如权利要求5所述的充电设备，其特征在于，所述保护背夹的凹侧设置有防滑的条状凸缘。

7.如权利要求4所述的充电设备，其特征在于，所述电路板通过螺纹紧固件固定在所述保护背夹底部。

8.如权利要求1至7任一项所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备还包括配套的无线充电发射端；

所述无线充电发射端外接电源且位于所述无线充电线圈的感应范围内时，所述无线充电线圈产生感应电流信号。

9.如权利要求8所述的充电设备，其特征在于，所述无线充电发射端包括底座，所述底座设有与所述充电设备的外部轮廓吻合的凹槽。

10.一种充电系统，其特征在于，包括被充电设备和权利要求1至9任一项所述的充电设备。