一种双电源无线设备的制作方法

本实用新型涉及无线设备技术领域，尤其涉及一种双电源无线设备。

背景技术：

无线佩戴设备由于佩戴便利，没有线材的束缚，受到越来越多的用户欢迎。尤其是无线耳机作为随身的移动装备，电池成为其重要组成部分，并且电池的续航能力直接影响了用户的体验。

目前的耳机续航与电池的容量和耳机的耗电相关。耳塞式耳机由于其狭窄的内部空间，电池容量很小，续航时间从2小时到5小时不等。由于其续航时间的限制，用户在使用过程中，需经常关注耳机电量的变化。

耳塞式无线耳机由于其续航时长较短，需要间歇地对耳机的电池进行充电。一旦电池电量耗尽，就需要对耳机进行充电。此充电时间一般5分钟到3小时不等。此时若有重要事务需要佩戴耳机时，就很难满足用户的需求，导致用户需要佩戴有线耳机或者备用的无线耳机。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种双电源无线设备，用以实现无线设备的快速充电。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种双电源无线设备，其特征在于，包括：信号处理电路、电源通路选择电路、电池充电电路、电池、电容充电电路及超级电容；

所述电源通路选择电路分别与所述信号处理电路、所述电池充电电路及所述电容充电电路电连接；所述电池的一端电连接于所述电源通路选择电路与所述电池充电电路之间、另一端接地；所述超级电容的一端电连接于所述电源通路选择电路与所述电容充电电路之间、另一端接地；所述电容充电电路的使能端与所述电池充电电路电连接；所述电容充电电路的输入端与所述电池充电电路的输入端电连接。

在本实用新型实施例中，通过在双电源无线设备中搭配使用电池充电电路为电池充电及使用电容充电电路为超级电容充电，并利用电源通路选择电路选择使用电池充电电路或使用电容充电电路，由于超级电容具有充电速度快、循环使用寿命长、电流放电能力强等特点，使得该双电源无线设备能够快速充电，从而满足用户紧急使用无线设备的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型中记载的一些实施例，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是本实用新型的一个实施例中一种双电源无线设备的示意性结构图。

图2是本实用新型的另一个实施例中一种双电源无线设备的示意性结构图。

图3是本实用新型的一个实施例中一种电容充电电路的结构示意图。

图4是本实用新型的一个实施例中一种电源通路选择电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型的一个实施例中一种双电源无线设备的示意性结构图。图1的双电源无线设备可包括：

信号处理电路11、电源通路选择电路12、电池充电电路13、电池14、电容充电电路15及超级电容16；

其中，电源通路选择电路12的f端、d端及e端分别与信号处理电路11、电池充电电路13及电容充电电路15电连接；电池14的一端电连接于电源通路选择电路12与电池充电电路13之间、另一端接地；超级电容16的一端电连接于电源通路选择电路12与电容充电电路15之间、另一端接地；电容充电电路15的使能端与电池充电电路13电连接；电容充电电路15的输入端与电池充电电路13的输入端电连接。

电池充电电路13用于为电池14充电，电池14用于存储电能，主要应用于长时间续航。

电容充电电路15用于为超级电容16充电，超级电容16存储电能，主要应用于大电流充电，应急使用。

电源通路选择电路12用于根据电容通路(即由电容充电电路15和超级电容16组成的电容通路)的电压高低来选择使用电池充电电路13或使用电容充电电路15进行充电，其目的是确保优先能使用超级电容16内的电量。电源通路选择电路12对电容通路的电压进行判断，当判定电容通路的电压高于预设阈值(如3v)时，选择使用电容充电电路15对超级电容16进行充电；当判定电容通路的电压低于预设阈值(如3v)时，切换到使用电池充电电路13对电池14进行充电，直至电池14的电量充满。

如图1所示，a为电容充电电路15的输入端，b为电容充电电路15的输出端，c为电容充电电路15的使能端，电容充电电路15的使能端电连接于电池充电电路13，以便在电容充电电路15为超级电容16充电完成后输出使能信号，使电池充电电路13开始为电池14进行充电，直至电池14的电量充满。

可选的，电源通路选择电路12与电容充电电路15之间还电连接有稳压电路17；超级电容16电连接于稳压电路17和电容充电电路15之间，如图2所示。

稳压电路17用于在电容充电电路15的电压较低时，将电容充电电路15的电压升压并稳压，从而使超级电容16尽可能多地释放存储的电能。稳压电路17包括升压电路，升压电路在电容通路的电压较高时并不工作，超级电容16的电流直接被旁路到电源通路选择电路12。当电容通路的电压降低到一定程度(如2.5v)时，升压电路启动，将电容通路的电压进行升压(如升压到4v)，直到超级电容16的电量耗尽为止，如电压耗尽到0.8v以下即视为超级电容16无电。

在一个实施例中，如图3所示，电容充电电路15包括输入端a、输出端b及使能端c。具体的，电容充电电路15的输入端a与电池充电电路13的输入端电连接(图3中未示出)；电容充电电路15的输出端b与稳压电路17电连接(图3中未示出)；电容充电电路15的使能端c与电池充电电路13电连接(图3中未示出)。其中，电容充电电路15的输入端a、输出端b、使能端c分别与图1中的a端、b端、c端对应。图3所示的电容充电电路15可限制超级电容16的充电电流，防止电流过大损坏前级电路。

电容充电电路15的输入端a与输出端b之间电连接有功率三极管t21，为充电的主要器件，可实现电路放大；功率三极管t21的发射极与电容充电电路15的输入端a电连接，功率三极管t21的集电极与电容充电电路15的输出端b电连接，功率三极管t21的基极接地；优选地，电容充电电路15还包括第一电阻r21，功率三极管t21的基极通过第一电阻r21接地。第一电阻r21用于为功率三极管t21提供偏置电流。

电容充电电路15的使能端c与功率三极管t21之间连接有第一比较器u21；第一比较器u21的一个输入端电连接于功率三极管t21的集电极、另一个输入端通过第一稳压管d21接地，第一比较器u21的输出端电连接于电容充电电路15的使能端c。第一比较器u21用于判断电容充电电路15的电压。第一稳压管d21用于为第一比较器u21提供电压比较基准。

优选地，第一比较器u21与功率三极管t21之间还设置有分压电路，该分压电路包含第二电阻和第三电阻；分压电路的一端通过第三电阻接地，分压电路的另一端通过第二电阻与功率三极管的集电极电连接。如图3所示，分压电路包括第二电阻r22和第三电阻r23，第一比较器u21的一个输入端电连接于第二电阻r22和第三电阻r23之间。第二电阻r22和第三电阻r23的中间抽头的电压其中，vb为b点电压。优选的，r22＝r23。

本实施例中，b点的电流可如以下公式(1)：

其中，β为功率三极管t21的放大倍数；vchg为a点电压。

当b点电压达到一定值(如5v)时，第一比较器u21的输出端c输出高电平，该电平信号用于使能电池充电电路13进行充电，从而确保充电时优先给超级电容16充电，然后给电池14充电。

在一个实施例中，如图4所示，电源通路选择电路12包括电容通路选择开关、电池通路选择开关、第二比较器u32及反相器u31。其中，第二比较器u32的一个输入端电连接于电容充电电路15的输出端b、另一个输入端通过第二稳压管d31接地，第二比较器u32的输出端与电容通路选择开关电连接、且通过反相器u31与电池通路选择开关电连接。图4中的b端、d端、e端及f端分别与图1中的b端、d端、e端及f端对应。第二比较器u32用于判断电容通路的电压；使用反相器u31的目的是电平反向，确保电容通路选择开关和电池通路选择开关不同时导通，即实现电容通路和电池通路的二选一功能；第二稳压管d31为第二比较器u32提供电压比较基准。

如图4所示，电容通路选择开关包括相互电连接的第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32；第一场效应晶体管t31的源极和第二场效应晶体管t32的源极电连接；第一场效应晶体管t31的栅极与第二场效应晶体管t32的栅极电连接。可选的，第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32为p沟道增强型mos管，可用作电池通路的开关。

电池通路选择开关包括相互电连接的第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34；第三场效应晶体管t33的源极和第四场效应晶体管t34的源极电连接；第三场效应晶体管t33的栅极与第四场效应晶体管t34的栅极电连接；第二场效应晶体管t32的漏极与第三场效应晶体管t33的漏极电连接。可选的，第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34为p沟道增强型mos管，可用作电容通路的开关。

基于上述电容通路选择开关和电池通路选择开关的结构，第二比较器u32的输出端分别与第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32的栅极电连接、且通过反相器u31分别与第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34的栅极电连接。

优选的，如图4所示，第二比较器u32的输出端与电容通路选择开关之间电连接有第五场效应晶体管t35；第五场效应晶体管t35的源极接地，第五场效应晶体管t35的漏极分别与第一场效应晶体管t31的源极和第二场效应晶体管t32的源极电连接；第五场效应晶体管t35的栅极与第二比较器u32的输出端电连接；第三电阻r31的一端电连接于第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32的源极之间，另一端电连接于第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34的栅极之间。可选的，第五场效应晶体管t35为n沟道增强型mos管，用于为第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32提供导通偏置电压。第三电阻r31用于为第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32提供关断偏置电压。

反相器u31与电池通路选择开关之间还电连接有第六场效应晶体管t36；第六场效应晶体管t36的源极接地，第六场效应晶体管t36的漏极分别与第三场效应晶体管t33的源极和第四场效应晶体管t34的源极电连接；第六场效应晶体管t36的栅极与反相器u31电连接；第四电阻r32的一端电连接于第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34的源极之间，另一端电连接于第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34的栅极之间。可选的，第六场效应晶体管t36为n沟道增强型mos管，用于为第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34提供导通偏置电压。第四电阻r32用于为第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34提供关断偏置电压。

可看出，使用反相器u31可确保第五场效应晶体管t35和第六场效应晶体管t36不同时导通，进而确保电容通路选择开关和电池通路选择开关不同时导通，从而实现电容通路和电池通路的二选一功能。

基于本实施例提供的电源通路选择电路12的电路结构，电源通路选择电路12的工作原理如下：

电源通路选择电路12判断电容充电电路15的输出端的电压(即b点电压)，当判定b点电压高于第二稳压管d31提供的基准电压(如0.8v)时，第二比较器u32的输出端l点的电压为高电平，第五场效应晶体管t35(如图4所示的nmos管)导通，j点电压为低电平，第一场效应晶体管t31(如图4所示的pmos管)和第二场效应晶体管t32(如图4所示的pmos管)导通，即电容通路选择开关导通；同时，反相器u31的电压为低电平，第六场效应晶体管t36(如图4所示的nmos管)截止，k点电压为高电平，第三场效应晶体管t33(如图4所示的pmos管)和第四场效应晶体管t34(如图4所示的pmos管)截止，电池通路选择开关关断。

当判定b点电压低于第二稳压管d31提供的基准电压(如0.8v)时，第二比较器u32的输出端l点的电压为低电平，反相器u31的电压为高电平，第六场效应晶体管t36导通，k点电压为低电平，第三场效应晶体管t33和第四场效应晶体管t34导通，即电池通路选择开关导通；同时，第五场效应晶体管t35截止，j点电压为高电平，第一场效应晶体管t31和第二场效应晶体管t32截止，电容通路选择开关关断。

可见，电源通路选择电路12通过判断电容充电电路15的输出端的电压，可实现电源通道的选择：当电容充电电路15的输出端的电压高于第二稳压管d31提供的基准电压时，选择由超级电容16供电；反之，当电容充电电路15的输出端的电压低于第二稳压管d31提供的基准电压时，选择由电池14供电。

上述任一实施例中，双电源无线设备可为双电源无线耳机，信号处理电路可为用于收发无线信号的耳机电路。

由上述实施例可看出，本实用新型实施例提供的双电源无线设备，通过在双电源无线设备中搭配使用电池充电电路为电池充电及使用电容充电电路为超级电容充电，并利用电源通路选择电路选择使用电池充电电路或使用电容充电电路，由于超级电容具有充电速度快、循环使用寿命长、电流放电能力强等特点，使得该双电源无线设备能够快速充电，从而满足用户紧急使用无线设备的需求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。