一种移动终端的无线充电装置、无线充电系统及其方法与流程

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及的是一种移动终端的无线充电装置、无线充电系统及其方法。

背景技术：

目前主流的无线充电技术可采用电磁感应、无线电波、磁场共振三大原理，主流技术方案采用的是电磁感应。目前市面90%的无线充电手机都是基于电磁感应原理，其充电效率高且更容易在手机这种对体积要求较高的移动终端上实施。电磁感应式无线充电技术的原理是在发送和接收端各设置一个线圈，类似变压器设备。发送端的线圈连接到有线电源产生电磁信号，电磁信号通过空间进行传播。接收端的线圈感应到发送端的电磁信号后产生电流，电流再经过电路转换后提供给用电设备或电池，从而实现无线充电。

传统的无线充电设备如图1所示，由于对充电距离要求非常短，为保证充电效率，手机1放在无线充电底座2上且需放在无线充电底座的标志范围内，以保证手机的接收线圈和无线充电底座内部的发射线圈3对齐，否则会降低充电效率。

为了实现无线充电，手机端必须增加一组感应线圈（即接收线圈）。充电效率跟感应线圈的组数成正比。这样不可避免地增加了手机的硬件成本、增加了结构设计难度。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

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移动终端的无线充电装置、无线充电系统及其方法，旨在解决现有移动终端为实现无线充电增加感应线圈导致硬件成本增加、结构设计变难的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种移动终端的无线充电装置，与耳机连接，其包括CPU、耳机模块和充电模块；

所述CPU根据耳机的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式，并输出对应的使能信号；耳机模块在启动无线充电模式时，将耳机的音频线输出的电流传输给充电模块；启动多媒体播放模式时，将左右音频信号输出至耳机播放；所述充电模块根据使能信号控制所述电流对电池的充电状态。

所述的移动终端的无线充电装置中，所述充电模块包括：

左开关单元，用于根据使能信号的高低电平控制左电流的输入状态，并输出对应的左充电电压；

左稳压单元，用于对左充电电压分压获得左分压电压，并对左分压电压进行稳压；

左控制反馈单元，用于将左电流转换为左充电电流对电池充电，并将左充电电流的采样电压与左分压电压比较以反馈调节左充电电流的大小；

右开关单元，用于根据使能信号的高低电平控制右电流的输入状态，并输出对应的右充电电压；

右稳压单元，用于对右充电电压分压获得右分压电压，并对右分压电压进行稳压；

右控制反馈单元，用于将右电流转换为右充电电流对电池充电，并将右充电电流的采样电压与右分压电压比较以反馈调节右充电电流的大小。

所述的移动终端的无线充电装置中，所述耳机模块包括左声道弹片、右声道弹片、第一磁珠、第二磁珠、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容；

所述右声道弹片连接第一磁珠的一端和充电模块，第一磁珠的另一端连接第一电阻的一端和第一电容的一端，第一电阻的另一端连接右声道，第一电容的另一端接地；左声道弹片连接第二磁珠的一端和充电模块；第二磁珠的另一端连接第二电阻的一端、第二电容的一端和第三电阻的一端；第二电阻的另一端连接左声道，第二电容的另一端接地；第三电阻的另一端连接第一电源端。

所述的移动终端的无线充电装置中，所述左开关单元包括第一三极管、第四电阻、第五电阻和第三电容；

所述第一三极管的基极通过第四电阻连接CPU的GPIO口、还通过第五电阻接地；第一三极管的集电极连接左声道弹片；第一三极管的发射极连接第三电容的一端、左稳压单元和左控制反馈单元；第三电容的另一端接地。

所述的移动终端的无线充电装置中，所述左稳压单元包括稳压源、可调电阻和第六电阻;

所述稳压源的阴极连接第六电阻的一端、可调电阻的一端和左控制反馈单元，稳压源的参考端连接可调电阻的滑动端，稳压源的阳极连接可调电阻的另一端和地，第六电阻的另一端连接第三电容的一端和左控制反馈单元。

所述的移动终端的无线充电装置中，所述左控制反馈单元包括比较器、指示灯、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻；

所述第二三极管的发射极连接第七电阻的一端；第二三极管的基极连接第三三极管的发射极、第四三极管的集电极和第七电阻的另一端；第二三极管的集电极连接电池的正极和第十电阻的一端，第三三极管的基极连接第八电阻的一端和第九电阻的一端，第三三极管的集电极连接指示灯的正极，指示灯的负极接地，第八电阻的另一端连接第七电阻的另一端和第六电阻的另一端，第九电阻的另一端连接比较器的输出端和第四三极管的基极，第四三极管的发射极接地，比较器的反相输入端连接第十电阻的另一端，比较器的同相输入端连接第六电阻的一端。

一种无线充电系统，其包括无线充电器、移动终端和带音频线的耳机；

所述无线充电器的底座上设置有充电柱，充电柱内缠绕了若干匝线圈；所述移动终端内设置有所述的无线充电装置；耳机与移动终端插接，音频线缠绕在充电柱的表面；

当底座接通电源时，充电柱内的线圈通电并产生电磁场，充电桩表面缠绕的音频线感应到该电磁场并产生电流；该电流通过耳机输入给无线充电装置；所述无线充电装置根据耳机的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式；当启动无线充电模式时，将音频线输出的电流转换为充电电流给移动终端的电池充电。

一种采用所述的无线充电系统的无线充电方法，其包括：

步骤A、无线充电器的底座接通电源时，充电柱内的线圈通电并产生电磁场，充电桩表面缠绕的音频线感应到该电磁场并产生电流；

步骤B、移动终端的无线充电装置根据耳机的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式；

步骤C、当启动无线充电模式时，无线充电装置将音频线输出的电流转换为充电电流给移动终端的电池充电。

所述的无线充电方法中，所述步骤B具体包括：

步骤B1、无线充电装置的CPU检测是否有耳机插入：若有则启动定时器，执行步骤B2；没有则继续检测；

步骤B2、在预设时间达到之前，判断耳机是否拔出并再次插入：若有则启动无线充电模式，CPU的GPIO口输出高电平的使能信号；若没有，则启动多媒体播放模式，GPIO口输出低电平的使能信号。

所述的无线充电方法中，所述步骤C具体包括：

步骤C1、当启动无线充电模式时，无线充电装置根据使能信号的高低电平控制电流的输入状态，并输出对应的充电电压；

步骤C2、对充电电压分压获得分压电压，并对分压电压进行稳压；

步骤C3、将电流转换为充电电流对电池充电，并将充电电流的采样电压与分压电压比较以反馈调节充电电流的大小。

相较于现有技术，本发明提供的移动终端的无线充电装置、无线充电系统及其方法，无线充电系统包括无线充电器、移动终端和带音频线的耳机；无线充电器的底座上设置有充电柱，充电柱内缠绕若干匝线圈；移动终端内设置有无线充电装置；耳机与移动终端插接，音频线缠绕在充电柱的表面；当底座接通电源时，充电柱内的线圈通电并产生电磁场，充电桩表面缠绕的音频线感应到该电磁场并产生电流；该电流通过耳机输入给无线充电装置；所述无线充电装置根据耳机的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式；当启动无线充电模式时，将音频线输出的电流转换为充电电流给移动终端的电池充电。利用耳机音频线来代替移动终端背面的感应线圈实现无线充电，不仅节省了成本，且不会占用过多的空间，还减轻了结构设计难度。

附图说明

图1是传统的无线充电设备示意图。

图2是本发明提供的无线充电系统的结构框图。

图3是本发明提供的无线充电系统的示意图。

图4是本发明提供的无线充电装置中耳机模块的电路图。

图5是本发明提供的无线充电装置中充电模块的电路图。

图6是本发明提供的无线充电系统的无线充电方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种移动终端的无线充电装置、无线充电系统及其方法，利用耳机音频线来代替移动终端背面的感应线圈，并对充电模块的电路进行改进，不仅节省了成本，且不会占用过多的空间，减轻了结构设计难度。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图2和图3，本发明提供的无线充电系统包括无线充电器10、移动终端20和带音频线的耳机30。所述无线充电器10的底座110上设置有充电柱120，充电柱120内缠绕了N匝线圈。所述移动终端20内设置有无线充电装置210。将耳机30插入移动终端20中，并将音频线缠绕在充电柱120的表面。本实施例在现有无线充电器的底座上设置一充电柱，将现有设置在底座内的线圈（如图1虚线圆所示）设置到充电柱120内部。利用耳机的音频线缠绕充电柱120表面来代替移动终端背面的感应线圈。音频线可以为头戴式耳机、耳塞式耳机、麦克风的音频线。

当底座110插上电源后将220V的交流电转换为5V直流电，充电柱120内的线圈通电（稳定加载12V的电压），并产生电磁效应，向外产生一个电磁场。根据电磁感应原理，充电桩120表面缠绕的音频线组成了线圈，能感应到该电磁场并产生电流。该电流通过耳机接口输入给无线充电装置210。所述无线充电装置210根据耳机30的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式；当启动无线充电模式时，将耳机30的音频线输出的电流转换为充电电流给移动终端20的电池充电，从而实现无线充电功能。当启动多媒体播放模式时，执行现有的耳机播放功能。

本实施例中，所述无线充电装置210包括CPU 211、耳机模块212和充电模块213。所述CPU 211根据耳机30的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式，并输出对应的使能信号。所述耳机模块212在启动无线充电模式时，将音频线输出的电流传输给充电模块213；启动多媒体播放模式时，将左右音频信号输出至耳机播放。所述充电模块213根据使能信号控制所述电流对电池的充电状态：如使能信号为高电平时进行充电，将音频线输出的电流转换为充电电流给电池充电；若使能信号为低电平，则停止充电。

为了判断用户是希望通过插入耳机来听音乐还是进行无线充电，本实施例根据耳机在预设时间内的拔插次数来进行判断其执行哪种功能。具体包括：CPU先检测是否有耳机插入，若有则启动定时器，没有则继续检测。接着在预设时间达到之前，判断耳机是否拔出并再次插入：若有则认为用户是想进行无线充电，CPU的GPIO口输出高电平的使能信号；若没有，则表示用户初次插入耳机后没有进行其他操作，认为用户仅仅是想听音乐，启动多媒体播放模式，GPIO口输出低电平的使能信号。这样在预设时间（如2秒）达到时，若用户插入后立刻拔出再插入（即连续插拔两次的间隔小于等于2秒），则耳机的作用是作为无线充电的感应线圈使用，实现无线充电功能。当耳机拔出后，移动终端停止无线充电操作。插入后不再拔插则执行多媒体播放功能。

请一并参阅图4，所述耳机模块212包括左声道弹片L、右声道弹片R、第一磁珠B1、第二磁珠B2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2；所述右声道弹片R连接第一磁珠B1的一端和充电模块213，第一磁珠B1的另一端连接第一电阻R1的一端和第一电容C1的一端，第一电阻R1的另一端连接右声道HPRP，第一电容C1的另一端接地；左声道弹片L连接第二磁珠B2的一端和充电模块213；第二磁珠B2的另一端连接第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端和第三电阻R3的一端；第二电阻R2的另一端连接左声道HPLP，第二电容C2的另一端接地；第三电阻R3的另一端连接第一电源端VDD18_PMU。

当耳机插入时，若启动多媒体播放模式，则左声道HPLP、右声道HPRP输出的音频信号通过左声道弹片L、右声道弹片R传输至耳机播放。若启动无线充电模式，音频线输出电流分别通过左声道弹片L、右声道弹片R传输至充电模块213中。所述充电模块213内设置有左、右充电电路，左充电电路将左声道弹片L传输的左电流CH_1转换为左充电电流I1，右充电电路将右声道弹片R传输的右电流CH_2转换为右充电电流I2。将左充电电流I1和右充电电流I2一起对电池充电，则可增加充电电流的大小，快速充电。

此处以左充电电路为例，请一并参阅图5其包括左开关单元2131、左稳压单元2132和左控制反馈单元2133。所述左开关单元2131根据使能信号的高低电平控制左电流CH_1的输入状态，并输出对应的左充电电压。左稳压单元2132对左充电电压分压获得左分压电压V2，并对左分压电压V2进行稳压。左控制反馈单元2133将左电流CH_1转换为左充电电流I1对移动终端内的电池BT充电，将左充电电流I1的采样电压V1与左分压电压V2进行比较以反馈调节左充电电流I1的大小。

需要理解的是，右充电电路与左充电电路的单元划分和电路结构相同，只需将左充电电路的功能描述中的左换成右即可。如：左充电电路包括右开关单元、右稳压单元和右控制反馈单元。右开关单元根据使能信号的高低电平控制右电流的输入状态，并输出对应的右充电电压。右稳压单元对右充电电压分压获得右分压电压，并对右分压电压进行稳压。右控制反馈单元将右电流转换为右充电电流对电池充电，并将右充电电流的采样电压与右分压电压比较以反馈调节右充电电流的大小。

所述左开关单元2131包括第一三极管Q1、第四电阻R4、第五电阻R5和第三电容C3；所述第一三极管Q1的基极通过第四电阻R4连接CPU的GPIO口、还通过第五电阻R5接地；第一三极管Q1的集电极连接左声道弹片L；第一三极管Q1的发射极连接第三电容C3的一端、左稳压单元2132和左控制反馈单元2133；第三电容C3的另一端接地。

其中，第一三极管Q1为NPN三极管。当GPIO口输出高电平的使能信号时，第一三极管Q1导通将左电流CH_1输出，通过第三电容C3滤波稳压获得左充电电压。

所述左稳压单元2132包括稳压源TL、可调电阻RP和第六电阻R6；所述稳压源TL的阴极连接第六电阻R6的一端、可调电阻RP的一端和左控制反馈单元2133，稳压源TL的参考端连接可调电阻RP的滑动端，稳压源TL的阳极连接可调电阻RP的另一端和地，第六电阻R6的另一端连接第三电容C3的一端和左控制反馈单元2133。

其中，稳压源TL的型号为TL431。可调电阻RP和第六电阻R6对左充电电压分压获得左分压电压V2。稳压源TL和可调电阻RP组成一个精密稳压电路，以保证左分压电压V2的电压稳定且精确，以作为后续比较的参考。

所述左控制反馈单元2133包括比较器U、指示灯LED、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10；所述第二三极管Q2的发射极连接第七电阻R7的一端；第二三极管Q2的基极连接第三三极管Q3的发射极、第四三极管Q4的集电极和第七电阻R7的另一端；第二三极管Q2的集电极连接电池BT的正极和第十电阻R10的一端，第三三极管Q3的基极连接第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端，第三三极管Q3的集电极连接指示灯LED的正极，指示灯LED的负极接地，第八电阻R8的另一端连接第七电阻R7的另一端和第六电阻R6的另一端，第九电阻R9的另一端连接比较器U的输出端和第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4的发射极接地，比较器U的反相输入端连接第十电阻R10的另一端，比较器U的同相输入端连接第六电阻R6的一端。

其中，第二三极管Q2和第三三极管Q3为PNP三极管，第四三极管Q4为NPN三极管。刚开始无左充电电流I1，则采样电压V1小于左分压电压V2，比较器U输出高电平控制第四三极管Q4导通，则第二三极管Q2的基极电压被拉低导通，左充电电压依次经过第七电阻R7限流、第二三极管Q2输出左充电电流I1对电池BT充电。比较器U输出的电流使第八电阻R8和第九电阻R9形成一个分压电路，第三三极管Q3的基极电压小于发射极电压而导通，指示灯LED（绿光）被点亮，以显示当前处于充电状态。

之后通过第十电阻R10对左充电电流I1采样，获得的采样电压V1继续与左分压电压V2比较。当采样电压V1大于左分压电压V2时，比较器U输出低电平控制第四三极管Q4截止，从而减小第二三极管Q2的导通状态以减小左充电电流I1。当采样电压V1小于左分压电压V2时，比较器U输出高电平控制第四三极管Q4导通，从而增大第二三极管Q2的导通状态以增大左充电电流I1。这样不断反馈调节使左充电电流I1稳定。

当不进行充电时，即无左电流CH_1输入时，比较器U的输出脚被第八电阻R8和第九电阻R9上拉为高阻抗状态，第八电阻R8和第九电阻R9之间也处于高阻抗，则第三三极管Q3截止，指示灯LED熄灭。

在具体实施时，还可在第四三极管Q4的基极与比较器U的输出端之间设置一个电阻，以避免大电流损坏第四三极管Q4。在第四三极管Q4的集电极与第二三极管Q2的基极之间设置一个电阻，对第二三极管Q2进行保护和下拉。在比较器U的同相输入端与第六电阻的一端之间设置一电阻进行限流保护。

基于上述的无线充电系统，本发明还提供一种无线充电方法，请参阅图6，所述无线充电方法包括：

S100、无线充电器的底座接通电源时，充电柱内的线圈通电并产生电磁场，充电桩表面缠绕的音频线感应到该电磁场并产生电流；

S200、移动终端的无线充电装置根据耳机的插入状态判断启动多媒体播放模式还是无线充电模式；

S300、当启动无线充电模式时，无线充电装置将音频线输出的电流转换为充电电流给移动终端的电池充电。

其中，所述步骤S200具体包括：

步骤210、无线充电装置的CPU检测是否有耳机插入：若有则启动定时器，执行步骤220；没有则继续检测；

步骤220、在预设时间达到之前，判断耳机是否拔出并再次插入：若有则启动无线充电模式，CPU的GPIO口输出高电平的使能信号；若没有，则启动多媒体播放模式，GPIO口输出低电平的使能信号。

所述步骤S300具体包括：

步骤310、当启动无线充电模式时，无线充电装置根据使能信号的高低电平控制电流的输入状态，并输出对应的充电电压；

步骤320、对充电电压分压获得分压电压，并对分压电压进行稳压；

步骤330、将电流转换为充电电流对电池充电，并将充电电流的采样电压与分压电压比较以反馈调节充电电流的大小。

综上所述，本发明在现有无线充电器的底座上设置一充电柱，将现有设置在底座内的线圈设置到充电柱内部。利用耳机的音频线来代替移动终端背面的感应线圈，并对充电模块的电路进行改进，根据耳机在预设时间内的拔插次数判断启动无线充电模式时，将音频线输出的电流转换为充电电流给移动终端的电池充电。不仅节省了成本，且不会占用过多的空间，减轻了结构设计难度。解决了现有移动终端为实现无线充电增加感应线圈导致硬件成本增加、结构设计变难的问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。