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CN114914964A - 充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法 - Google Patents

充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法 Download PDF

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CN114914964A CN202110373605.5A CN202110373605A CN114914964A CN 114914964 A CN114914964 A CN 114914964A CN 202110373605 A CN202110373605 A CN 202110373605A CN 114914964 A CN114914964 A CN 114914964A
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wireless earphone
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王钊
杨晓东
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Zgmicro Corp
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Abstract

本发明涉及一种充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法。充电盒电路包括：第一电池；第一充电管理单元，用于对所述第一电池进行充电管理；第一通讯单元，用于获取第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压；电压转换单元，用于根据所述第一信息将所述第一电池的电压转换为输出电压后通过所述电压输出端输出，所述输出电压与所述待充电电池的电压正相关，并大于或等于无线耳机电路充电所需的电压，无线耳机电路充电所需的电压为待充电电池的电压和预定电压值的和。本发明中，充电盒电路的输出电压能随无线耳机电路充电所需的电压实时变化，降低了能量消耗，提高了能量利用效率。

Description

充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法
技术领域
本发明涉及耳机技术领域，尤其涉及一种充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法。
背景技术
与有线耳机相比，无线耳机具有方便携带的优势，因此越来越受到人们的欢迎。现有技术中，充电盒输出设定电压，例如5V，无线耳机通过充电管理单元对耳机电池进行充电管理，例如，对充电盒输出的设定电压进行转换，以实现恒流充电或恒压充电，耳机电池的电压(或者称：端电压，即电池正负两级之间的电压)会随着充电时间逐渐升高直至到达充满电压值。但是在充电过程中，当耳机电池的电压例如为3V时，此时充电效率为3/5＝60％，充电系统的能量效率较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术问题，提供一种充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法，充电盒电路输出的电压能够随无线耳机电路充电所需的电压变化，从而降低了能量消耗，提高了能量利用效率。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种充电盒电路，具有电压输出端，包括：第一电池；第一充电管理单元，用于对所述第一电池进行充电管理；第一通讯单元，用于获取第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压；电压转换单元，用于根据所述第一信息将所述第一电池的电压转换为输出电压后通过所述电压输出端输出；所述输出电压与所述待充电电池的电压正相关，并大于或等于所述无线耳机电路充电所需的电压，所述无线耳机电路充电所需的电压为所述待充电电池的电压和预定电压值的和。
本发明第二方面提供一种充电盒，所述充电盒包括上述第一方面的充电盒电路。
本发明第三方面提供一种无线耳机电路，包括：第二电池；第二充电管理单元，用于对所述第二电池进行充电管理，且具有用于与充电盒电路的电压输出端耦接的电压输入端；第二模数转换器，用于获取所述第二电池的电压；第二通讯单元，用于向所述充电盒电路发送第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映所述第二电池的电压，以使所述充电盒电路根据所述第二通讯单元发送的所述第一信息调整输出的输出电压。
本发明第四方面提供一种无线耳机，所述无线耳机包括上述第三方面的无线耳机电路。
本发明第五方面提供一种充电系统，所述充电系统包括上述第一方面的充电盒电路和上述第三方面的无线耳机电路。
本发明第六方面提供一种无线耳机系统，所述无线耳机系统包括上述第二方面的充电盒和上述第四方面的无线耳机。
本发明第七方面提供一种充电方法，所述充电方法包括：充电盒电路与无线耳机通信获取第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压；所述充电盒电路根据所述第一信息将所述充电盒电路中的第一电池的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，所述输出电压与所述无线耳机中的待充电电池的电压正相关，并大于或等于所述无线耳机电路充电所需的电压，所述无线耳机电路充电所需的电压为所述待充电电池的电压和预定电压值的和。
在上述技术方案中，第一通讯单元能够获取反映无线耳机电路中的待充电电池的电压，电压转换单元能够根据第一通讯单元获取的反映无线耳机电路中的待充电电池的电压，将第一电池的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，输出电压与待充电电池的电压正相关，并大于或等于无线耳机电路充电所需的电压，无线耳机电路充电所需的电压为待充电电池的电压和预定电压值的和，也就是说，充电盒电路输出的电压能够随无线耳机电路充电所需的电压实时变化，从而降低了充电电路的能量消耗，提高了能量利用效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中的一种无线耳机充电系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的充电盒电路的结构示意图；
图3A为图2所示的充电盒电路的电压转换单元的一种具体实施方式的结构示意图；
图3B为图2所示的充电盒电路的电压转换单元的另一种具体实施方式的结构示意图；
图4为图3B所示的电压转换单元中的电感电流的一种波形图；
图5为本申请实施例提供的无线耳机电路的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的充电系统的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的充电方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意，文中所使用的“耦接”的含义包括在两个或更多电路对象之间没有任何插入电路对象的直接连接，也包括在两个或更多电路对象之间通过一个或更多插入电路对象实现的间接连接。例如，两个彼此直接连接的电路对象被称为彼此“耦接”。同样地，两个电路对象若其间连接有一个或更多插入电路对象则也被称为彼此“耦接”。也就是说，“耦接”可以是直接电性连接，也可以是间接电性连接，间接电性连接是指中间间隔有其他元器件，比如电阻、电容等。
图1为现有技术中的一种无线耳机充电系统的结构示意图。其中，无线耳机可为真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳机。如图1所示，该充电系统包括位于TWS耳机中的第一部分电路100和位于充电盒中的第二部分电路200。第一部分电路100包括第一电池BAT1、第一充电管理电路101、设置模块102、模数转换器ADC 103和射频电路RF 104。第一充电管理电路101用于对第一电池BAT1进行充电，设置模块102用于设置第一充电管理电路101的充电电流，ADC 103用于测量第一电池BAT1的电量，RF 104用于实现无线通信，并接收音频信号。第二部分电路200包括第二电池BAT2、第二充电管电路201和升压电路202。第二充电管电路201实现给第二电池BAT2充电的功能，升压电路202的功能是将第二电池BAT2升压至设定电压后输出给充电端VCHG，设定电压例如为5V，即VCHG的电压为5V，TWS耳机中的第一充电管理电路101通过5V电压给第一电池BAT1充电。由于在上述现有技术的方案中，充电盒输出设定电压，例如5V，无线耳机通过充电管理单元对耳机电池进行充电管理，例如，对充电盒输出的设定电压进行转换，以实现恒流充电或恒压充电，当耳机电池的电压为3V时，效率为3/5＝60％，有2V电压损耗在耳机电池的充电管理电路上，导致充电时能量效率较低。
鉴于此，本申请实施例提供一种充电盒及其电路、无线耳机及其电路、充电方法，充电盒电路输出的电压能够随无线耳机电路充电所需的电压实时变化，从而降低了充电电路的能量消耗，提高了能量利用效率。
图2为本申请实施例提供的充电盒电路的结构示意图。如图2所示，充电盒电路包括第一电池BAT1、第一充电管理单元11、第一通讯单元12和电压转换单元13。
第一充电管理单元11用于对第一电池BAT1进行充电管理。
第一通讯单元12用于获取第一数据信息，第一数据信息至少包括第一信息，第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压。待充电电池即耳机电池，“反映无线耳机电路中的待充电电池的电压”可以是指耳机电池的电压，或者也可以是指无线耳机电路充电所需的电压。
电压转换单元13用于根据第一信息将第一电池的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，输出电压与待充电电池的电压正相关。例如，输出电压随着待充电电池的电压的增加而增加。
其中，输出电压可以大于或等于无线耳机电路充电所需的电压，无线耳机电路充电所需的电压为待充电电池的电压和预定电压值的和。“预定电压值”可以是预先设定的定值，也可以是预先指定的电路单元需要消耗的电压值，其可以根据在充电时无线耳机电路除了待充电电池以外其他器件正常工作时需要额外消耗的电压来确定。在具体实施时可以是无线耳机电路确定该预定电压值并发送给充电盒电路，也可以是在充电盒电路中预先设定。所述第一信息可以包括所述待充电电池的电压；也可以包括所述无线耳机电路充电所需的电压；或者，所述第一信息还包括所述待充电电池的电压和所述预定电压值。在一些具体实施方式中，可以将所述预定电压值设置为耳机电池的充电管理单元工作时其输入端与输出端之间的电压差值。举例而言，当基于所述第一信息获知待充电电池的电压为3.6V，耳机电池的充电管理单元的输入端与输出端之间的电压差值为0.1V，则无线耳机电路充电所需电压为3.6V+0.1V＝3.7V，此时充电盒电路可输出3.7V电压，充电效率为3.6/3.7＝97.3％；待充电电池的电压为3.9V，耳机电池的充电管理单元的输入端与输出端之间的电压差值为0.1V，则无线耳机电路充电所需电压为3.9V+0.1V＝4V，充电盒电路可输出4V电压，充电效率为3.9/4＝97.5％。因此，采用本申请的充电盒电路对耳机电池进行充电时能量利用率较高。可以理解的是，在另一些具体实施方式中，也可以将所述预定电压值设置为略高于耳机电池的充电管理单元的输入端与输出端之间的电压差值的某个预定值，比如0.3V等。
所述电压转换单元13可以将根据第一信息获知的无线耳机电路充电所需的电压确定其升/降压调控所需的参考电压，从而在将第一电池的电压转换输出时，使输出电压稳定于与所述参考电压相关的目标电压。在一个实施例中，所述参考电压可以等于所述目标电压，也可以与所述目标电压成比例。
在一些具体实施方式中，电压转换单元13可以自所述第一通讯单元12获取所述第一信息，并根据所述第一信息获得无线耳机电路充电所需的电压。
在上述技术方案中，第一通讯单元12能够与无线耳机通信以获取反映无线耳机电路中的待充电电池的电压，电压转换单元13能够根据第一通讯单元12获取的反映无线耳机电路中的待充电电池的电压将第一电池BAT1的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，输出电压与待充电电池的电压正相关，并大于或等于无线耳机电路充电所需的电压，无线耳机电路充电所需的电压为待充电电池的电压和预定电压值的和，即充电盒电路输出的电压能够随无线耳机电路充电所需的电压实时变化，从而降低了充电电路的能量消耗，提高了能量利用效率。
在本申请的另外一些实施例中，第一数据信息还可包括待加载到充电盒的软件程序、待充电电池的温度中的至少一者。其中，软件程序可为充电盒升级程序。例如，在一种具体应用场景中，终端设备如手机可先将充电盒升级程序通过无线通信如蓝牙发送至无线耳机，在无线耳机通过充电盒充电时，再由无线耳机将充电盒升级程序发送给充电盒。当然，在具体实施时，还可以根据实际需求，使所述第一数据信息包含其它无线耳机需要发送给充电盒的信息。
另外，充电盒电路还可向无线耳机电路发送第二数据信息。第二数据信息包括充电盒的盒盖状态、充电盒电路中的电池BAT1的剩余电量、温度以及待加载到无线耳机电路中的软件程序等各种信息中的至少一者。具体实施时，可以根据实际需求设定第二数据信息所包含的具体信息。
进一步地，在一些具体实施方式中，第一通讯单元还用于向无线耳机电路发送第二数据信息。
作为第一种具体实施方式，第一通讯单元12能够通过无线方式与无线耳机电路通信，包括接收第一数据信息和/或发送第二数据信息，例如第一通讯单元12被实施为具有无线射频电路的通讯单元时，可以采用无线通信方式通信。
作为第二种具体实施方式，第一通讯单元12能够通过电压输出端与无线耳机电路有线通信。其中，充电盒电路还包括控制单元14，用于在充电过程中控制第一通讯单元12和电压转换单元13分时复用电压输出端；当第一通讯单元12通过电压输出端与无线耳机电路通讯时，电压转换单元13停止通过电压输出端输出输出电压，此时第一通讯单元12可以将表征第二数据信息的高低电平信号通过电压输出端发送，或者也可以通过所述电压输出端接收第一数据信息；当电压转换单元13通过电压输出端输出输出电压时，第一通讯单元12停止通过电压输出端与无线耳机通讯。本领域技术人员可以理解的是，所述控制单元14和第一通讯单元12可以基于预定的通讯规则和时序控制通信进程，进而完成信息的收发和解析，该过程可以采用现有技术实现，本申请不做具体限定。
另外，在一些具体实施方式中，所述电压转换单元13亦可用于通过所述电压输出端发送所述第二数据信息。其中，所述电压转换单元13可以根据第二数据信息调整其输出电压值，从而输出表征所述第二数据信息的高低电平信号。此时，充电盒电路可以实现在对无线耳机电路充电的同时向无线耳机电路发送通讯信号。可以理解的是，还可以是所述控制单元在为电压转换单元13确定参考电压时，根据第二数据信息调整参考电压的大小，从而使所述电压转换单元13可以通过电压输出端输出表征第二数据信息的电压。
所述充电盒电路还可以包括第一模数转换器ADC1，第一模数转换器ADC1用于检测第一电池BAT1的电压，并将其转换为数字信号后输出至所述控制单元14。
所述控制单元14还可用于根据来自所述第一通讯单元12的所述第一信息获取所述无线耳机电路充电所需的电压。例如，当第一信息为待充电电池的电压时，控制单元14可以将待充电电池的电压增加预定电压值，从而获得无线耳机电路充电所需的电压。预定电压值如前所述可为待充电电池的充电管理单元的输入端与输出端之间的电压差值。当第一信息为无线耳机电路充电所需的电压，如待充电电池的电压以及待充电电池的充电管理单元的输入端与输出端之间的电压差的和，控制单元14可以从第一信息直接获取该信息。
所述控制单元14还可以用于根据所述无线耳机电路充电所需的电压和/或第二数据信息，确定用于所述电压转换单元13调控的参考电压。例如所述无线耳机电路充电所需的电压为所述参考电压，或者根据待发送的第二数据信息调整所述无线耳机电路充电所需的电压后再作为所述参考电压。所述控制单元14可以通过控制指令将所述参考电压配置到所述电压转换单元13中，使得电压转换单元转换输出的输出电压可以与所述待充电电池的电压正相关。
所述电压转换单元13还可以具有降压模式、升压模式和降压-升压模式中的一种或多种。
所述电压转换单元13可以根据无线耳机电路充电所需的电压与所述第一电池的电压的大小关系，在降压模式中输出小于所述第一电池BAT1电压的输出电压，在升压模式中输出大于所述第一电池BAT1电压的输出电压，在降压-升压模式中输出大于或小于所述第一电池BAT1电压的输出电压。具体地，在耳机电路充电所需的电压大于第一电池的电压时，电压转换单元13的输出电压大于第一电池BAT1的电压；在耳机电路充电所需的电压小于第一电池的电压时，电压转换单元13的输出电压小于第一电池BAT1的电压。
例如，所述电压转换单元13仅具有降压-升压模式时，电压转换单元13可以将耳机电路充电所需的电压作为其参考电压，比较参考电压与第一电池的电压的大小，自适应地在升压和降压之间切换，从而输出大于或小于第一电池电压的输出电压。
所述控制单元14还可用于根据无线耳机电路充电所需的电压与第一电池BAT1的电压的大小关系控制电压转换单元13选择模式。在一种可能的具体实施例中，电压转换单元13具有降压模式、升压模式和降压-升压模式。控制单元14在第一电池BAT1的电压与无线耳机电路充电所需的电压的差值位于设定范围内时，使电压转换单元13工作在降压-升压模式下。控制单元14在第一电池BAT1的电压大于无线耳机电路充电所需的电压且第一电池BAT1的电压与无线耳机电路充电所需的电压的差值超出设定范围内时，电压转换单元13处于降压模式。控制单元14在第一电池BAT1的电压小于无线耳机电路充电所需的电压且第一电池BAT1的电压与无线耳机电路充电所需的电压的差值超出设定范围内时，电压转换单元13处于升压模式。
图3A为图2所示的充电盒电路的电压转换单元的一种具体实施方式的结构示意图。如图3A所示，电压转换单元13包括反馈控制模块131、电感L、输出电容和多个开关器件。电感L用于储能、搬运能量，以便在输出端产生输出电压。反馈控制模块131通过控制多个开关器件的导通和断开，使电压转换单元13基于所述电感为一个或多个电压输出端产生输出电压。反馈控制模块131通过控制多个开关器件的导通和断开，使电压转换单元13工作于降压-升压模式或降压模式或升压模式，或者，使电压转换单元13针对每个电压输出端产生其输出电压时分别工作于降压-升压模式或降压模式或升压模式。
在一种具体实施方式中，如图3A所示，电压输出端包括第一电压输出端VO1，输出电容包括第一输出电容C1，电压转换单元13通过第一电压输出端VO1输出输出电压，开关器件包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第五开关S5，第一开关S1耦接于第一电池BAT1的输出端和第一节点SW1之间，第二开关S2耦接于第一节点SW1和接地端之间，第三开关S3耦接于第一电压输出端VO1和第二节点SW2之间，第五开关S5耦接于第二节点SW2和接地端之间，电感L耦接于第一节点SW1和第二节点SW2之间，第一输出电容C1耦接于第一电压输出端VO1和接地端之间，反馈控制模块131控制各个开关的导通和断开。
在具体实施时，所述反馈控制模块131可以采用包括计时电路、比较电路、逻辑控制电路等各种现有的电路单元实现，其可以接收来自控制单元的控制指令，如模式控制指令、参考电压值等，也可以对电压输出端的输出电压进行采样，从而控制各个开关的导通和断开，切换所述电压转换单元的工作模式，控制开关导通的占空比，控制电感L的储能和释能周期，实现精确控制输出电压值。
当所述第一通讯单元通过所述第一电压输出端与所述无线耳机电路通讯时，所述反馈控制模块131控制所述第三开关S3断开。
在电压转换单元13处于降压模式时，第一开关S1和第二开关S2交替导通，第五开关S5常断开，第三开关S3常导通。此时，所述反馈控制电路根据采样得到的第一电压输出端VO1的输出电压和参考电压来调整第一开关S1和第二开关S2的占空比，以使得第一电压输出端VO1的输出电压稳定于与所述参考电压相关的目标电压。在电压转换单元13处于升压模式时，第一开关S1常导通，第二开关S2常断开，第三开关S3和第五开关S5交替导通。此时，所述反馈控制电路根据采样得到的第一电压输出端VO1的输出电压和参考电压来调整第三开关S3和第五开关S5的占空比，以使得第一电压输出端VO1的输出电压稳定于与所述参考电压相关的目标电压。在电压转换单元13处于降压-升压模式时，第一开关S1和第二开关S2交替导通，并且第五开关S5与第一开关S1同时导通，第三开关S3与第二开关S2同时导通。此时，所述反馈控制电路根据采样得到的第一电压输出端VO1的输出电压和参考电压来调整第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的占空比，以使得第一电压输出端VO1的输出电压稳定于与所述参考电压相关的目标电压。
图3B为图2所示的充电盒电路的电压转换单元的另一种具体实施方式的结构示意图，如图3B所示，电压输出端包括第一电压输出端VO1和第二电压输出端VO2，电压转换单元13为双路输出型降压-升压电路(Two-Output Buck-Boost)，其中，输出电容包括第一输出电容C1和第二输出电容C2，开关器件包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5，第一开关S1耦接于第一电池BAT1的输出端和第一节点SW1之间，第二开关S2耦接于第一节点SW1和接地端之间，第三开关S3耦接于第一电压输出端VO1和第二节点SW2之间，第四开关S4耦接于第二节点SW2和第二电压输出端VO2之间，第五开关S5耦接于第二节点SW2和接地端之间，电感L耦接于第一节点SW1与第二节点SW2之间，第一输出电容C1耦接于第一电压输出端VO1和接地端之间，第二输出电容C2耦接于第二电压输出端VO2和接地端之间，反馈控制模块131控制各个开关的导通和断开。
当第三开关S3断开时，电压转换单元13停止向第一电压输出端VO1输出电压，第一通讯单元12能够通过第一电压输出端VO1与无线耳机通讯；当第四开关S4断开时，电压转换单元13停止向第二电压输出端VO2输出电压，第一通讯单元12能够通过第二电压输出端VO2与无线耳机通讯。
在图3B中，第一电压输出端VO1处于降压模式、升压模式和降压-升压模式的操作方式可参考关于图3A的描述。下面对第二电压输出端VO2处于三种模式的操作方式进行介绍。此时，可仅将第二耳机放入充电盒，第一耳机未放入充电盒)。具体地，在第二电压输出端VO2处于降压模式时，第一开关S1和第二开关S2交替导通，第五开关S5常断开，第四开关S4常导通，第三开关S3常断开。在第二电压输出端VO2处于升压模式时，第一开关S1常导通，第二开关S2常断开，第四开关S4和第五开关S5交替导通，第三开关S3常断开。在第二电压输出端VO2处于降压-升压模式时，第一开关S1和第二开关S2交替导通，并且第五开关S5与第一开关S1同时导通，第四开关S4与第二开关S2同时导通，第三开关S3常断开。
图4为图3B所示的电压转换单元中的电感电流的一种波形图。如图4所示，包括四个时间段T1、T2、T3和T4。需说明的是，图4中的电感电流的波形只是一种例子，实际设计中，T1～T2时段的电感电流峰值可以高于或低于或等于T3～T4时段的电感电流峰值，并且，T1、T2、T3、T4时间段的时长相对关系也可根据具体设计变化。
下面参考图3B和图4描述双路输出型降压-升压电路的具体工作过程。第一电压输出端VO1和第二电压输出端VO2均处于降压模式，此时工作在双路降压模式。第五开关S5常断开，在第一时间段T1，第一开关S1和第三开关S3导通，在第二时间段T2，第二开关S2和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第四开关S4导通，在第四时间段T4，第二开关S2和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1和第二电压输出端VO2均处于升压模式，第一开关S1常导通，第二开关S2常断开，在第一时间段T1，第五开关S5导通，在第二时间段T2，第三开关S3导通，在第三时间段T3，第五开关S5导通，在第四时间段T4，第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1处于降压模式，第二电压输出端VO2处于升压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第三开关S3导通，在第二时间段T2，第二开关S2和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第五开关S5导通，在第四时间段T4，第一开关S1和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1处于升压模式，第二电压输出端VO2处于降压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第五开关S5导通，在第二时间段T2，第一开关S1和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第四开关S4导通，在第四时间段T4，第二开关S2和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1和第二电压输出端VO2均处于降压-升压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第五开关S5导通；在第二时间段T2，第二开关S2和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第五开关S5导通，在第四时间段T4，第二开关S2和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1处于降压-升压模式，第二电压输出端VO2处于降压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第五开关S5导通，在第二时间段T2，第二开关S2和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第四开关S4导通，在第四时间段T4，第二开关S2和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1处于降压-升压模式，第二电压输出端VO2处于升压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第五开关S5导通；在第二时间段T2，第二开关S2和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第五开关S5导通，在第四时间段T4，第一开关S1和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1处于降压模式，第二电压输出端VO2处于降压-升压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第三开关S3导通；在第二时间段T2，第二开关S2和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第五开关S5导通，在第四时间段T4，第二开关S2和第四开关S4导通。
第一电压输出端VO1处于升压模式，第二电压输出端VO2处于降压-升压模式，在第一时间段T1，第一开关S1和第五开关S5导通；在第二时间段T2，第一开关S1和第三开关S3导通，在第三时间段T3，第一开关S1和第五开关S5导通，在第四时间段T4，第二开关S2和第四开关S4导通。
另外，本申请实施例还提供一种充电盒，充电盒包括上述的充电盒电路。
图5为本申请实施例提供的无线耳机电路的结构示意图。图5所示，无线耳机电路包括第二电池BAT2、第二充电管理单元21、第二模数转换器ADC2和第二通讯单元22。第二充电管理单元21用于对第二电池BAT2进行充电管理，且具有用于与充电盒电路的电压输出端耦接的电压输入端VCHG。第二模数转换器ADC2用于获取第二电池BAT2的电压，并可将其转换为数字信号。第二通讯单元22用于向充电盒电路发送第一数据信息，第一数据信息包括第一信息，第一信息用于反映第二电池BAT2的电压，以使充电盒电路根据第二通讯单元22发送的第一信息调整输出的输出电压。其中，第一数据信息还可包括待加载到充电盒内的软件程序和第二电池BAT2的温度中的至少一者。软件程序可为充电盒升级程序。
另外，无线耳机电路还可包括应用处理器24，应用处理器24可通过第二通讯单元22接收充电盒电路发送的第二数据信息，第二数据信息包括充电盒的盒盖状态、充电盒电路中的电池的剩余电量以及待加载到无线耳机电路中的软件程序中的至少一者。无线耳机电路还包括无线通信单元25，无线通信单元25可将应用处理器24中的部分数据信息发送给终端设备，无线耳机电路还可包括音频单元26以及内存、闪存等各种存储器，音频单元26可用于播放应用处理器AP接收并存储在各种存储器中的信息。进一步地，无线耳机电路还可包括旁路供电单元23，旁路供电单元23用于在第二电池BAT2的电量不足且电压输入端VCHG1与电压输出端耦接时利用电压输入端VCHG1处的电压为无线耳机电路中的器件提供电能。例如，在第二电池BAT2没电时，旁路供电单元23能够给上述的第二充电管理单元21、第二模数转换器ADC2、第二通讯单元22、应用处理器24和无线通信单元25、音频单元26提供电能，使得在无线耳机没电时仍能工作，例如，无线耳机仍能通过第二通讯单元22接收充电盒电路发送的数据信息，并将数据信息通过无线通信单元25传送到手机等终端设备上进行显示或处理。
另外，本申请实施例还提供一种无线耳机，无线耳机包括上述的无线耳机电路。进一步地，本申请实施例还提供一种无线耳机系统，该无线耳机系统包括上述的充电盒和上述的无线耳机。
图6为本申请实施例提供的充电系统的结构示意图。如图6所示，充电系统包括上述的充电盒电路(如图6中左侧虚线框中所示)和上述的无线耳机电路(如图6中右侧虚线框所示的电路)。在图6中，充电盒电路为双路输出型降压-升压电路(Two-Output Buck-Boost)，充电系统包括两个无线耳机电路，即第一无线耳机电路(如图6中右上角所示)和第二无线耳机电路(如图6中右下角所示)。第一无线耳机电路位于第一耳机中。第二无线耳机电路位于第二耳机中。第一无线耳机电路可与双路输出型降压-升压电路的第一电压输出端VO1耦接，第二无线耳机电路可与双路输出型降压-升压电路的第二电压输出端VO2耦接。两个无线耳机电路的结构可以相同，也可以不同，下面以两个无线耳机电路的结构相同为例进行介绍。
如上所述，以第一无线耳机电路为例进行介绍，第一无线耳机电路可包括第二电池BAT2、第二充电管理单元、第二模数转换器ADC2和第二通讯单元、旁路供电单元、应用处理器、无线通信单元如射频模块和音频单元。第二充电管理单元以第一电压输出端VO1的电压为输入，给BAT2充电，第二通讯单元可通过第一电压输出端VO1接收来自充电盒发送的信息，然后传递给应用处理器，应用处理器也可以将这些信息通过无线通信单元发送到手机等其他设备。第二模数转换器ADC2采集第二电池BAT2的电压信息，传递给应用处理器，应用处理器可以通过第二通讯单元将第二电池BAT2的电压信息传送给充电盒。旁路供电单元可从VCHG1取电，产生相应电压为TWS耳机中的第二模数转换器ADC2、第二通讯单元、应用处理器、无线通信单元和音频单元供电。这样在TWS耳机电池电压特别低时，只要充电盒中的第一电池BAT1有足够电量，可通过VO1给TWS耳机中电路单元供电，从而实现在TWS耳机电池没电时无线耳机仍可工作，并可传送相关信息至手机等终端进行信息处理和显示。
充电盒电路包括第一电池BAT1、第一充电管理单元、第一通讯单元、电压转换单元、控制单元和模数转换器ADC1。第一充电管理单元可接收来自适配器的电压(例如5V)，实现对第一电池BAT1充电。控制单元可由MCU或应用处理器AP构成，也可为固化的定制设计控制电路。模数转换器ADC1可检测电池BAT1的电压。控制单元实现对降压-升压电路进行控制，能接收来自第一通讯单元的信号，也能向第一通讯单元发送信息。第一通讯单元可通过第一电压输出端VO1接收来自第一耳机的信息，也可以通过第一电压输出端VO1向第一耳机发送信息。同理，第一通讯单元可通过第二电压输出端VO2接收来自第二耳机的信息，也可以通过第二电压输出端VO2向第二耳机发送信息。电压转换单元以电池BAT1的电压为输入，产生两路输出电压给VO1和VO2。电压转换单元通过VO1可以给第一耳机提供能量，第一无线耳机电路中的第二充电管理单元以VO1的电压为输入，可以给电池BAT2进行充电；充电盒电路的电压转换单元通过VO2可以给第二耳机提供能量，第二无线耳机电路中的第二充电管理单元以VO2上的电压为输入，可以给电池BAT3进行充电。充电盒电路的第一通讯单元可以通过与第一无线耳机电路通讯得到第二耳机电池BAT2的电压，第一通讯单元可以通过与第二无线耳机电路通讯得到第三耳机电池BAT3的电压，并将这些信息发送给控制单元，控制单元也可以通过ADC1获得BAT1的电压，电池BAT1、BAT2、BAT3的电压会随着其剩余电量的变化而变化。当对电池充电时，其电压会逐渐上升，当对电池放电时，其电压会逐渐下降。控制单元根据耳机中的电池电压来自适应设置降压-升压电路输出电压。具体地，控制单元根据第一无线耳机电路中的电池BAT2的电压来自适应设置第一输出电压(VO1端电压)的目标值，并将该目标值配置成所述反馈控制模块的参考电压。一般设置VTarget1＝VBAT2+Vmin，其中VTarget1为第一电压输出端VO1输出电压的目标值，VBAT2为耳机电池BAT2的电压，Vmin为第一无线耳机电路的第二充电管理单元能正常对电池BAT2进行充电管理所需消耗的预定电压值，例如Vmin可为0.1V；同样，控制单元根据第二无线耳机电路中的电池BAT3的电压来自适应设置降压-升压电路第二输出电压(VO2上的输出电压)的目标值，一般设置VTarget2＝VBAT3+Vmin，其中VTarget2为第二电压输出端VO2输出电压的目标值，VBAT3为电池BAT3的电压，Vmin为第二无线耳机电路中的第二充电管理单元能正常对电池BAT3进行充电管理所需消耗的预定电压值。
在第一种实现方式中，双路输出型降压-升压电路自适应地工作在降压-升压模式，控制单元不对其工作模式控制。即此时双路输出型降压-升压电路基于VO1和VO2的两个输出通路均可根据各自获取的无线耳机电路充电时所需的电压(即用作参考电压)控制电压转换单元中各个开关的导通和断开的状态和时间，以便输出大于或小于充电盒中的电池BAT1的电压的输出电压。以第一无线耳机电路为例，当第一无线耳机电路充电所需的电压大于电池BAT1时，第一电压输出端VO1输出的输出电压大于充电盒中的电池BAT1的电压；当第一无线耳机电路充电所需的电压小于电池BAT1时，第一电压输出端VO1输出的输出电压小于充电盒中的电池BAT1的电压。同理，第二电压输出端VO2也是如此。
在第二种实现方式中，双路输出型降压-升压电路的工作模式受到控制单元控制。以第一无线耳机电路为例，控制单元判断BAT1电压大于VTarget1电压较多时，例如BAT1电压比VTarget1电压大0.2V时，控制单元控制双路输出型降压-升压电路(Two-Output Buck-Boost)针对第一电压输出端VO1的输出通路工作在降压模式下；当控制单元判断BAT1电压小于VTarget1较多时，例如BAT1电压比VTarget1电压小0.2V时，控制单元控制双路输出型降压-升压电路(Two-Output Buck-Boost)针对第一电压输出端VO1的输出通路工作在升压模式下；当控制单元判断BAT1电压与VTarget1电压接近时，例如BAT1电压位于VTarget1-0.2V和VTarget1+0.2V之间的电压时，控制单元控制双路输出型降压-升压电路(Two-Output Buck-Boost)针对第一电压输出端VO1的输出通路工作在降压-升压模式下。同理，针对第二电压输出端VO2的输出通路也是如此。
参见图3A和图3B，通过电感L储能，搬运能量，产生VO1电压或产生VO1和VO2电压，控制单元发送的指令Inf可包含表征不同工作模式的指令，从而使反馈控制模块131控制开关S1-S5实现针对第一电压输出端VO1的输出通路和针对第二电压输出端VO2的输出通路分别处于降压模式、升压模式和降压-升压模式中的一者。具体如下：
若只有第一耳机放入充电盒时(第二耳机未放入充电盒)，当第一电压输出端VO1处于降压模式时，S1和S2交替导通，S5常断路，S3常导通，S4常断路，此时工作在降压模式。当第一电压输出端VO1处于升压模式时，S1常导通，S2常断路，S3和S5交替导通，S4常断路，此时工作在升压模式。当第一电压输出端VO1处于降压-升压模式时，S1和S2交替导通，S1导通时S5同时导通，S2导通时S3同时导通，S4常断路，此时工作在降压-升压模式。
由于降压-升压模式中，S1、S2、S3、S5需要不断在导通和断路状态之间切换，此时会产生较大的开关损耗，具体地，由于这些开关由MOS管构成，其栅极电压会被反复充电和放电，导致能量损耗。而降压模式下，S3为常导通，S5为常断路，S3和S5将不会存在开关损耗；升压模式下，S1常导通，S2常断路，S4常断路，S1、S2和S4将不存在开关损耗，故降压模式和升压模式相对降压-升压模式的能量效率更高。因此，第二种实现方式相对于第一中实现方式可以提高双路输出型降压-升压电路的能量效率。
若仅将第二耳机放入充电盒(第一耳机未放入充电盒)，当第二电压输出端VO2处于降压模式时，S1和S2交替导通，S5常断路，S4常导通，S3常断路，此时工作在降压模式；当第二电压输出端VO2处于升压模式时，S1常导通，S2常断路，S4和S5交替导通，S3常断路，此时工作在升压模式；当第二电压输出端VO2处于降压-升压模式时，S1和S2交替导通，S1导通时S4同时导通，S2导通时S4同时导通，S3常断路，此时工作在降压-升压模式。
在第一耳机和第二耳机都放入充电盒时，第一电压输出端VO1和第二电压输出端VO2可分别处于降压模式、升压模式以及降压-升压模式中的一者，具体可参见上面图3和图4描述的双路输出型降压-升压电路的工作过程。
另外，充电盒电路中的控制单元还提供间歇式轮询，轮询时，可先向耳机发送轮询指令，然后控制电压转换单元停止向VO1和VO2供电，即控制开关S3和S4处于断开状态，让VO1或VO2处于高阻状态，此时耳机可以通过电压输出端向充电盒发送第一数据信息，例如可以发送充电盒的升级软件或者耳机中电池电压信息。其中，轮询的时间间隔可以例如为1秒。
图7为本申请实施例提供的充电方法的流程框图。如图7所示，该充电方法包括以下步骤：
步骤S702，无线耳机电路将第一数据信息发送给充电盒电路，第一数据信息包括第一信息，第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压。
步骤S704，充电盒电路获取第一信息。
步骤S706，充电盒电路根据第一信息将充电盒电路中的第一电池的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，输出电压与所述无线耳机中的待充电电池的电压正相关，并大于或等于无线耳机电路充电所需的电压，无线耳机电路充电所需的电压为待充电电池的电压和预定电压值的和。
步骤S708，无线耳机电路接收充电盒电路输出的输出电压对待充电电池进行充电。
综上所述，充电盒电路的第一通讯单元能够与无线耳机通信以获取反映无线耳机电路中的待充电电池的电压，电压转换单元能够根据通讯单元获取的反映无线耳机电路中的待充电电池的电压，将第一电池的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，输出电压与待充电电池的电压正相关，并大于或等于无线耳机电路充电所需的电压，无线耳机电路充电所需的电压为待充电电池的电压和预定电压值的和，也就是说，充电盒电路输出的电压能够随无线耳机电路充电所需的电压实时变化，从而降低了充电电路的能量消耗，提高了能量利用效率。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种充电盒电路，具有电压输出端，其特征在于，包括：
第一电池；
第一充电管理单元，用于对所述第一电池进行充电管理；
第一通讯单元，用于获取第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压；
电压转换单元，用于根据所述第一信息将所述第一电池的电压转换为输出电压后通过所述电压输出端输出；
所述输出电压与所述待充电电池的电压正相关，并大于或等于所述无线耳机电路充电所需的电压，所述无线耳机电路充电所需的电压为所述待充电电池的电压和预定电压值的和。
2.根据权利要求1所述的充电盒电路，其特征在于，所述充电盒电路还用于向所述无线耳机电路发送第二数据信息；和/或，
所述第一通讯单元还用于向所述无线耳机电路发送所述第二数据信息；和/或，
所述电压转换单元还用于通过所述电压输出端发送所述第二数据信息。
3.根据权利要求2所述的充电盒电路，其特征在于，所述第二数据信息包括充电盒的盒盖状态、第一电池的剩余电量、温度，以及待加载到所述无线耳机电路的软件程序中的至少一者；
所述第一数据信息还包括待加载到充电盒的软件程序，和所述待充电电池的温度中的至少一者；
所述第一信息包括所述待充电电池的电压；或者，所述第一信息包括所述无线耳机电路充电所需的电压；或者，所述第一信息包括所述待充电电池的电压和所述预定电压值。
4.根据权利要求1所述的充电盒电路，其特征在于，还包括控制单元，用于控制所述第一通讯单元和所述电压转换单元分时复用所述电压输出端；
当所述第一通讯单元通过所述电压输出端与所述无线耳机电路通讯时，所述电压转换单元停止通过所述电压输出端输出所述输出电压；
当所述电压转换单元通过所述电压输出端输出所述输出电压时，所述第一通讯单元停止通过所述电压输出端与所述无线耳机电路通讯。
5.根据权利要求1或2所述的充电盒电路，其特征在于：
还包括控制单元，
所述控制单元用于根据所述第一信息获取所述无线耳机电路充电所需的电压；和/或，
根据所述无线耳机电路充电所需的电压和/或第二数据信息，确定用于所述电压转换单元调控的参考电压。
6.根据权利要求5所述的充电盒电路，其特征在于，所述电压转换单元具有降压模式、升压模式和降压-升压模式中的一种或多种；
所述电压转换单元根据无线耳机电路充电所需的电压与所述第一电池的电压的大小关系，在降压模式中输出小于所述第一电池电压的输出电压，或在升压模式中输出大于所述第一电池电压的输出电压，或在降压-升压模式中输出大于或小于所述第一电池电压的输出电压；和/或，
所述充电盒电路还包括第一模数转换器，所述第一模数转换器用于检测所述第一电池的电压；
所述控制单元还用于根据所述无线耳机电路充电所需的电压与所述第一电池的电压的大小关系控制所述电压转换单元选择模式。
7.根据权利要求6所述的充电盒电路，其特征在于，所述电压转换单元具有所述降压模式、所述升压模式和所述降压-升压模式；
所述控制单元在所述第一电池的电压与所述无线耳机电路充电所需的电压的差值位于设定范围内时，使所述电压转换单元工作在所述降压-升压模式下；
所述控制单元在所述第一电池的电压大于所述无线耳机电路充电所需的电压且所述第一电池的电压与所述无线耳机电路充电所需的电压的差值超出设定范围时，使所述电压转换单元工作在所述降压模式；
所述控制单元在所述第一电池的电压小于所述无线耳机电路充电所需的电压且所述第一电池的电压与所述无线耳机电路充电所需的电压的差值超出设定范围时，使所述电压转换单元工作在所述升压模式。
8.根据权利要求6或7所述的充电盒电路，其特征在于，所述电压转换单元包括反馈控制模块、电感、输出电容和多个开关器件；
所述反馈控制模块通过控制所述开关器件的导通和断开，使所述电压转换单元基于所述电感为一个或多个电压输出端产生所述输出电压；
所述反馈控制模块通过控制所述开关器件的导通和断开，使所述电压转换单元工作于所述降压-升压模式或所述降压模式或所述升压模式，或者，使所述电压转换单元针对每个电压输出端产生其输出电压时分别工作于所述降压-升压模式或所述降压模式或所述升压模式。
9.根据权利要求8所述的充电盒电路，其特征在于，所述电压输出端包括第一电压输出端，所述输出电容包括第一输出电容，所述电压转换单元通过所述第一电压输出端输出所述输出电压，所述开关器件包括第一开关、第二开关、第三开关和第五开关，
所述第一开关耦接于所述第一电池的输出端和第一节点SW1之间，所述第二开关耦接于所述第一节点SW1和接地端之间，所述第三开关耦接于所述第一电压输出端和第二节点SW2之间，所述第五开关耦接于所述第二节点SW2和所述接地端之间，所述电感耦接于所述第一节点SW1和所述第二节点SW2之间，所述第一输出电容耦接于所述第一电压输出端和所述接地端之间，所述反馈控制模块控制各个开关的导通和断开；
当所述第一通讯单元通过所述第一电压输出端与所述无线耳机电路通讯时，所述反馈控制模块控制所述第三开关断开。
10.根据权利要求8所述的充电盒电路，其特征在于，所述电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端，所述输出电容包括第一输出电容和第二输出电容，所述开关器件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述第一开关耦接于所述第一电池的输出端和第一节点SW1之间，所述第二开关耦接于所述第一节点SW1和接地端之间，所述第三开关耦接于所述第一电压输出端和第二节点SW2之间，所述第四开关耦接于所述第二节点SW2和所述第二电压输出端之间，所述第五开关耦接于所述第二节点SW2和所述接地端之间，所述电感耦接于所述第一节点SW1与所述第二节点SW2之间，所述第一输出电容耦接于所述第一电压输出端和所述接地端之间，所述第二输出电容耦接于所述第二电压输出端和所述接地端之间，所述反馈控制模块控制各个开关的导通和断开；
当所述第一通讯单元通过所述第一电压输出端与所述无线耳机电路通讯时，所述反馈控制模块控制所述第三开关断开；
当所述第一通讯单元通过所述第二电压输出端与所述无线耳机电路通讯时，所述反馈控制模块控制所述第四开关断开。
11.一种充电盒，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的充电盒电路。
12.一种无线耳机电路，其特征在于，包括：
第二电池；
第二充电管理单元，用于对所述第二电池进行充电管理，且具有用于与充电盒电路的电压输出端耦接的电压输入端；
第二模数转换器，用于获取所述第二电池的电压；
第二通讯单元，用于向所述充电盒电路发送第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映所述第二电池的电压，以使所述充电盒电路根据所述第二通讯单元发送的所述第一信息调整输出的输出电压。
13.根据权利要求12所述的无线耳机电路，其特征在于：
所述无线耳机电路还包括旁路供电单元，用于在所述第二电池的电量不足且所述电压输入端与所述电压输出端耦接时利用所述电压输入端处的电压为所述无线耳机电路中的器件提供电能；和/或，
所述无线耳机电路还包括应用处理器，用于通过所述第二通讯单元接收所述充电盒电路发送的第二数据信息，所述第二数据信息包括充电盒的盒盖状态、充电盒电路中的电池的剩余电量以及待加载到所述无线耳机电路中的软件程序中的至少一者；和/或，
所述无线耳机电路还包括无线通信单元，用于实现无线通信；和/或，
所述第一数据信息还包括待加载到充电盒内的软件程序和所述第二电池的温度中的至少一者。
14.一种无线耳机，其特征在于，包括根据权利要求12或13所述的无线耳机电路。
15.一种充电方法，其特征在于，所述充电方法包括：
充电盒电路与无线耳机通信获取第一数据信息，所述第一数据信息包括第一信息，所述第一信息用于反映无线耳机电路中的待充电电池的电压；
所述充电盒电路根据所述第一信息将所述充电盒电路中的第一电池的电压转换为输出电压后通过电压输出端输出，所述输出电压与所述无线耳机中的待充电电池的电压正相关，并大于或等于所述无线耳机电路充电所需的电压，所述无线耳机电路充电所需的电压为所述待充电电池的电压和预定电压值的和。
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