本发明涉及耳机技术领域，特别涉及一种无线耳机充电系统及无线耳机充电方法。
背景技术
随着耳机技术的快速发展，无线耳机，特别是蓝牙耳机的应用越来越广泛，无线耳机在各种场合也得到越来越频繁的使用，单次使用时间也越来越长，因此无线耳机充电的频率也增加。
目前，在采用充电装置给无线耳机充电时，大多数的无线耳机和耳机充电装置在连接后，即使无线耳机的电量时充足的，耳机充电装置也会自动给无线耳机充电，这样可能导致无线耳机过充而被损害。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提出一种无线耳机充电系统及无线耳机充电方法，旨在解决了耳机充电装置也会自动给无线耳机充电，导致无线耳机过充而被损害的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种无线耳机充电系统，所述无线耳机充电系统包括：
无线耳机及给所述无线耳机充电的耳机充电装置；其中，
所述无线耳机，包括电池组件、用于检测所述电池组件电量的电压检测电路、开关触发电路以及主控制器，所述主控制器被配置为，在接收到所述电压检测电路输出的电压检测信号表征所述电量小于充电预设阈值时，输出充电触发信号，以触发所述开关触发电路工作，并输出开关驱动信号；
所述耳机充电装置，包括充电开关及供电电源，所述充电开关被配置为，在接收到所述开关驱动信号时开启，将所述供电电源电压输出至所述电池组件。
可选地，所述主控制器还被配置为，在接收到所述电压检测电路输出的检测信号表征所述电量小于关机预设阈值时，输出关机控制信号；其中，
所述充电预设阈值大于所述关机预设阈值。
可选地，所述开关触发电路为ldo稳压器，所述ldo稳压器的电源输入端与所述电池组件连接，所述ldo稳压器的电源输出端和所述电池组件的正极端分别与所述充电开关的输出端连接，所述ldo稳压器还与所述充电开关的电源端连接，所述ldo稳压器的使能端与所述主控制器连接。
可选地，所述耳机充电装置还包括充电控制器，所述充电控制器的电源输出端与所述充电开关的电源端连接，所述充电控制器的控制端与所述充电开关的受控端连接；所述充电控制器被配置为，在检测到所述无线耳机充电时的充电电流达到预设电流阈值时，控制所述充电开关关闭。
可选地，所述充电开关为模拟开关，所述模拟开关的电源端为所述充电开关的电源端，所述模拟开关的输入端与所述供电电源连接，所述模拟开关的受控端为所述充电开关的受控端。
可选地，所述耳机充电装置还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述充电触发电路的输出端及所述模拟开关的输出端连接，所述第一二极管的阴极与所述模拟开关的电源端连接。
可选地，所述耳机充电装置还包括电源检测电路，所述电源检测电路串联设置于所述充电控制器及所述供电电源之间，所述电源检测电路被配置为，检测所述无线耳机充电时的充电电流，并将电流检测信号输出至所述充电控制器。
可选地，所述电池组件包括电池及电源转换芯片，所述电源转换芯片的输入端与所述充电开关的输出端连接，所述电源转换芯片的输出端与所述点出连接。
可选地，耳机充电装置还包括用于容置所述充电开关及供电电源的壳体，所述壳体上设置有充电模式选择开关，所述充电模式选择开关被配置为，基于用户的操作而触发，并输出所述开关驱动信号。
本发明还提出一种无线耳机充电方法，所述的无线耳机充电系统中，所述无线耳机充电系统包括无线耳机及给所述无线耳机的耳机充电装置，其特征在于，所述无线耳机充电方法包括以下步骤：
无线耳机获取其自身的电池电量，在电池电量小于充电预设阈值时，向所述耳机充电装置发送充电请求信号；
所述耳机充电装置在接收到所述充电请求信号，将其自身的电源电压输出至所述无线耳机。
本发明通过无线耳机充电系统通过在无线耳机内设置电池组件、用于检测所述电池组件电量的电压检测电路、开关触发电路以及主控制器，并在主控制器接收到所述电压检测电路输出的检测信号表征所述电量小于充电预设阈值时，输出充电触发信号，以触发所述开关触发电路工作，并输出开关驱动信号。以及在耳机充电装置内设置充电开关，并在充电开关接收到开关触发电路输出的开关驱动信号时开启，以将供电电源电压输出至所述电池组件，从而为电池组件充电。本发明解决了无线耳机和耳机充电装置连接时，即使无线耳机的电量时充足的，耳机充电装置也会自动给无线耳机充电，导致无线耳机过充而被损害的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明无线耳机充电系统一实施例的功能模块示意图；
图2为图1中无线耳机的一实施例的电路结构示意图；
图3为图1中耳机充电装置的一实施例的电路结构示意图；
图4为本发明无线耳机充电方法一实施例的流程示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种无线耳机充电系统。
随着耳机技术的快速发展，无线耳机，特别是蓝牙耳机的应用越来越广泛，无线耳机在各种场合也得到越来越频繁的使用，单次使用时间也越来越长。而且在实际使用过程中，人们经常会将无线耳机与智能电子设备，例如手机、智能手表等建立通讯链接，利用无线耳机播放语音，例如通话或者播放音乐灯，并采集用户的语音，通过配置在无线耳机内的无线通讯模块输出至智能电子设备。无线耳机大都内部自带电源，例如蓄电池，但是其自带电源一般容量有限，因此通常需要采用耳机充电装置给无线耳机充电。耳机充电装置大多设置为充电盒形状，无线耳机在未使用时，也可以将其收纳进充电盒内，以免丢失。
大多数的无线耳机和耳机充电装置连接时，即使无线耳机的电量时充足的，耳机充电装置也会自动给无线耳机充电，这样可能导致无线耳机过充而被损害，同时也可能因为对无线耳机反复充电，而导致无线耳机内的电池组件寿命降低。
为了解决上述问题，参照图1至图3，在本发明一实施例中，该无线耳机100充电系统包括：
无线耳机100及给所述无线耳机100充电的耳机充电装置200；其中，
所述无线耳机100，包括电池组件110、用于检测所述电池组件110电量的电压检测电路120、开关触发电路130以及主控制器140，所述主控制器140被配置为，在接收到所述电压检测电路120输出的电压检测信号表征所述电量小于充电预设阈值时，输出充电触发信号，以触发所述开关触发电路130工作，并输出开关驱动信号；
所述耳机充电装置200，包括充电开关210及供电电源220，所述充电开关210被配置为，在接收到所述开关驱动信号时开启，将所述供电电源220电压输出至所述电池组件110。
本实施例中，该无线耳机100可以是蓝牙耳机蓝牙耳机，或者红外线耳机等无线耳机100。无线耳机100中的电池组件110用于给耳机中的用电负载100供电，该用电负载可以是扬声器、麦克风、指示灯、微型电机等。电池组件110包括用于存储电能的电池111，以及将耳机充电装置200输出的供电电源220转换为上述电池111存储电能的电源转换芯片112。电池111的存储电能的范围可以设置为3.5～4.3v，具体可以采用干电池111、储锂离子电池111或镍氢电池111等可充电电池111实现。电源转换芯片112基于主控制器140的控制，一般具有休眠状态，也即待机状态、正常工作状态和关闭状态。
电压检测电路120用于检测电池组件110的电量，并将电压检测信号输出至主控制器140。电压检测电路120具体可以采用电阻、电容等分立元件组成串联分压电路来实现对电池组件110的电量检测，也可以采用电压检测芯片等集成ic来实现电量检测，此处不做限制。
主控制器140可以采用无线耳机100内的专用无线耳机100控制芯片来实现，也可以采用独立的微处理器来实现，此处不做限制。主控制器140的芯片上设置有接收电池111电压检测信号的反馈脚，主控制器140可以根据电压检测信号确定电池111当前的电量，也可以根据此信号来对电池111进行过压、欠压保护。主控制器140可以是单片机、dsp及fpga等微处理器，本领域的技术人员能够通过在主控制器140中集成一些硬件电路和软件程序或算法，来实现对电池111的电压阈值进行设定，例如集成有存储器、adc转换电路，以及滤波器等硬件电路，或者用于分析比较接收到的电压检测信号的软件算法程序。通过运行或执行存储在主控制器140存储器内的软件程序和/或模块，并调用存储在存储器内的数据，以及集成在主控制器140内adc转换电路将该模拟的电压检测信号转换为数字信号，并通过集成在主控制器140内的软件算法程序和/或硬件电路模块对该转换为数字信号的电压检测信号进行比较、分析等处理，以确定当前电池组件110的电量值。并在确定电池组件110的电量值小于充电电压阈值时，输出充电触发信号。本实施例中，充电电压阈值可以根据电池111的蓄电能力进行设定，例如在电池111存储电能的范围为3.5～4.3v时，充电电压阈值则可以设置为3.2v，也即当检测到电池111电量低于3.2v，则表征需要对电池111进行充电，此时主控制器140可以输出充电触发信号，以在无线耳机100接入至耳机充电装置200时，对无线耳机100进行充电。
在一些实施例中，无线耳机100还可以设置led灯、蜂鸣器、或者通过扬声器输出语音提示，以在电池组件110的电量值小于充电阈值时，输出表征耳机需要进行充电的提示信号，以提醒用户及时为无线耳机100进行充电。
可以理解的是，无线耳机100和耳机充电装置200还具有充电接口，通过该充电接口，耳机充电装置200和无线耳机100实现电能传输。
充电触发电路的输入端与所述电池组件110连接，充电触发电路的输出端经充电接口与耳机充电装置200的充电开关210电连接，并在接收到主控制器140输出的充电触发信号时，充电触发电路将电池组件110的电能转换为充电开关210的工作电压，也即开关驱动信号，并输出至充电开关210的电源端，以驱动充电开关210工作，从而将充电装置的电能经充电开关210输出至电池组件110，以为电池组件110进行充电。
充电开关210可以采用三极管、mos管、igbt等开关管来实现，也可以采用模拟开关等集成ic来实现，本实施例具体可选为dm74ls73型模拟开关来实现。其中，模拟开关的电源端为所述充电开关210的电源端，所述模拟开关的输入端与供电电源220连接，所述模拟开关的受控端为所述充电开关210的受控端。
供电电源220用于为无线耳机100提供充电电压，以及充电装置中的其他电路模块提供工作电压，供电电源220可以采用直流电源来实现，供电电源220的电压值可以是12v，24v，具体可根据耳机充电装置200的类型进行设定，此处不做限制。
本发明通过无线耳机100充电系统通过在无线耳机100内设置电池组件110、用于检测所述电池组件110电量的电压检测电路120、开关触发电路130以及主控制器140，并在主控制器140接收到所述电压检测电路120输出的检测信号表征所述电量小于充电预设阈值时，输出充电触发信号，以触发所述开关触发电路130工作，并输出开关驱动信号。以及在耳机充电装置200内设置充电开关210，并在充电开关210接收到开关触发电路130输出的开关驱动信号时开启，以将供电电源220电压输出至所述电池组件110，从而为电池组件110充电。本发明解决了无线耳机100和耳机充电装置200连接时，即使无线耳机100的电量时充足的，耳机充电装置200也会自动给无线耳机100充电，导致无线耳机100过充而被损害的问题。
参照图1至图3，上述实施例中，所述主控制器140还被配置为，在接收到所述电压检测电路120输出的检测信号表征所述电量小于关机预设阈值时，输出关机控制信号；其中，
所述充电预设阈值大于所述关机预设阈值。
需要说明的是，在无线耳机100使用的过程中，可能出现耳机充电装置200不在用户身边，而出现无线耳机100不能及时充电的情况，而此时若使无线耳机100继续工作，则有可能因为电池111完全消耗而导致无线耳机100内部的一些电路元件无法正常启动而影响无线耳机100的性能。此外，在耳机的电池111消耗完全后，也可能使开关触发电路130不能正常工作，而无法输出开关驱动信号，导致充电开关210不能正常开启，即便在无线耳机100放入至充电装置内，此时也因为充电开关210未开启，而不能给无线耳机100充电。
为了解决上述问题，本实施例中，关机预设阈值可以根据电池111的蓄电能力进行设定，例如在电池111存储电能的范围为3.5～4.3v时，充电电压阈值设置为3.2v，此时关机预设阈值可以设置为3v。主控制器140还可以根据开关触发电路130的工作特性，控制无线耳机100中其他电路模块停机。例如主控制器140可以在接收到电压检测信号表征电池111电量小于关机预设阈值时，输出关机控制信号，控制无线耳机100中其他电路模块停止，此时主控制器140处于休眠状态，其自身的功耗较小，可以维持触发开关触发电路130工作。如此设置，以降低无线耳机100自身的功耗，同时控制开关触发电路130维持输出开关驱动信号，以在无线耳机100接入至耳机充电装置200时，可以驱动耳机充电装置200中的充电开关210开启，并输出供电电源220电压值电池组件110，实现为无线耳机100充电。
参照图1至图3，在一可选实施例中，所述开关触发电路130为ldo稳压器，所述ldo稳压器的电源输入端与所述电池组件110连接，所述ldo稳压器的电源输出端和所述电池组件110的正极端分别与所述充电开关210的输出端连接，所述ldo稳压器还与所述充电开关210的电源端连接，所述ldo稳压器的使能端与所述主控制器140连接。
本市实施例中，ldo稳压器基于主控制器140的控制，并在主控制器140接收到主控制器140的使能信号，也即充电触发信号时，将电池组件110输出的电能转换为充电开关210的驱动电压，以驱动充电开关210工作，其中ldo稳压器具体可以电池111存储电能的电能转换为1.8v供电电压输出至充电开关210。
可以理解的是，主控制器140在检测到电池组件110的电量值大于充电阈值，也即无线耳机100充电装置为无线耳机100正常充电时，输出使能信号，以控制ldo稳压器关断，充电接口停止输出1.8v。
还可以理解的是，ldo稳压器的输出端与电源转换芯片112的输入端分别经充电接口与模拟开关的输出端以及电源端连接，在接收到主控制器140的使能信号时，ldo稳压器输出工作电压至模拟开关的电源端，以驱动模拟开关开启，而在无线耳机100和耳机充电装置200反接时，例如ldo稳压器的输出端与电源转换芯片112的输入端与模拟开关的接地端连接时，模拟开关则不开启，也就无法实现无线耳机100充电。如此设置，有利于实现耳机充电装置200和无线耳机100的极性确认，并且当且仅当无线耳机100与耳机充电装置200连接稳定时，耳机充电装置200才输出供电电源220至电池组件110，有效的解决了极性反向或者接触不良的情况下对无线耳机100产生冲击，而损坏无线耳机100的问题。
参照图1至图3，在一可选实施例中，所述耳机充电装置200还包括充电控制器230，所述充电控制器230的电源输出端与所述充电开关210的电源端连接，所述充电控制器230的控制端与所述充电开关210的受控端连接；所述充电控制器230被配置为，在检测到所述无线耳机100充电时的充电电流达到预设电流阈值时，控制所述充电开关210关闭。
本实施例中，充电控制器230可以采用单片机、dsp及fpga等微处理器来实现，并且本领域的技术人员能够通过在充电控制器230中集成一些硬件电路和软件程序或算法，来实现对电池111的充电电流达到预设电流阈值进行设定的控制。具体可参照上述主控制器140的充电电压阈值设置方式进行设置，此处不再赘述。
可以理解的是，在无线耳机100采用恒压充电时，随着充电时间增长，充电电流反而会越小，因此充电控制器230可以根据这一特性来设置充电电流的预设电流阈值，并在充电电流小于该阈值时，则确定无线耳机100的电量已经饱和或者接近饱和，此时则可以输出开关驱动信号，控制充电开关210关闭，停止给无线耳机100充电，以解决无线耳机100反复充电，而导致无线耳机100内的电池组件110寿命降低的问题。
还可以理解的是，在耳机充电装置200给无线耳机100充电的过程中，供电电源220的电流是变化的，充电控制器230还可以根据变化的电流信号来检测是否有无线耳机100接入，并在检测到充电开关210开启，并输出供电电源220电压，而为无线耳机100充电时，充电控制器230的电源输出端输出开关驱动信号，也即1.8v的供电电压至模拟开关的电源端，以维持模拟开关正常工作。
参照图1至图3，在一可选实施例中，所述耳机充电装置200还包括第一二极管d1，所述第一二极管d1的阳极与所述充电触发电路的输出端及所述模拟开关的输出端连接，所述第一二极管d1的阴极与所述模拟开关的电源端连接。本实施例中，第一二极管d1用于避免充电控制器230输出的供电电压倒灌至ldo稳压器，而损坏ldo稳压器。
参照图1至图3，在一可选实施例中，所述耳机充电装置200还包括电源检测电路240，所述电源检测电路240串联设置于所述充电控制器230及所述供电电源220之间，所述电源检测电路240被配置为，检测所述无线耳机100充电时的充电电流，并将电流检测信号输出至所述充电控制器230。
本实施例中，电源检测电路240可以采用电阻、电容等分立元件组成电流检测电路来实现对供电电源220的输出电流检测，也可以采用电流检测芯片等集成ic来实现电流检测，此处不做限制。电源检测电路240将检测电流信号至充电控制器230，以使充电控制器230根据接收到的电流检测信号驱动充电开关210工作。
参照图1至图3，在一可选实施例中，耳机充电装置200还包括用于容置所述充电开关210及供电电源220的壳体(图未示出)，所述壳体上设置有充电模式选择开关(图未示出)，所述充电模式选择开关被配置为，基于用户的操作而触发，并输出所述开关驱动信号。
本实施例中，壳体用于充电控制器230、供电电源220、充电开关210等，壳体的形状可以是圆形，也可以是方形，其具体结构可根据无线耳机100的大小、充电控制器230、充电开关210以及供电电源220等的体积大小来进行设置，此处不做限制。壳体的材质可选采用轻便、绝缘的材料来实现。壳体内设置可以设置耳机容纳槽以供无线耳机100容纳，其形状和大小可以和无线耳机100的外形适配。
可以理解的是，充电模式选择开关可以采用自复位开关来实现，也可以采用机械开关来实现。充电模式选择开关的输出端与充电控制器230连接，以在用户的操作指令下触发，并模式选择信号，以在充电控制器230接收到模式选择信号时，驱动充电开关210工作。模式选择信号可以是基于开关触发电路130输出的驱动信号而控制充电开关210工作的请求充电模式，或者基于用户输入的充电信号，而自行给无线耳机100充电的自输出充电模式。例如，在无线耳机100长期未使用，而导致电量耗尽时，用户就可以选择自输出充电模式，通过输出开关驱动信号至充电控制器230，以使充电控制器230接收到该信号时，驱动充电开关210开启，此时充电开关210无需接收无线耳机100输出的开关驱动信号，即可实现为无线耳机100充电。
本发明还提出一种无线耳机充电方法，应用于无线耳机充电系统中，无线耳机充电系统包括无线耳机及给所述无线耳机的耳机充电装置。
参照图4，在本发明一实施例中，该无线耳机充电方法包括以下步骤：
s10、无线耳机获取其自身的电池电量，在电池电量小于充电预设阈值时，向所述耳机充电装置发送充电请求信号；
本实施例中，电池存储电能的范围一般为3.5～4.3v，在电池使用的过程中，电池电压会下降，充电电压阈值则可以设置为3.2v，也即当检测到电池电量低于3.2v，则表征需要对电池进行充电，无线耳机可以发出无线耳机需要充电的充电请求信号。
s20、所述耳机充电装置在接收到所述充电请求信号，将其自身的电源电压输出至所述无线耳机。
耳机充电装置在接收到无线耳机输出的充电请求信号时，将供电电源电压输出无线耳机，从而为无线耳机的电池组件进行充电。本发明解决了无线耳机和耳机充电装置连接时，即使无线耳机的电量时充足的，耳机充电装置也会自动给无线耳机充电，导致无线耳机过充而被损害的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。