一种耳机、充电盒及耳机设备的制作方法

本实用新型涉及电声产品技术领域，尤其涉及一种耳机、充电盒及耳机设备。

背景技术：

现有技术中配套使用的tws耳机和充电盒，通常采用3pin或者分时复用开关型2pin进行通信，但是两种通信方式均有明显缺点：

3pin通讯方式需要多占用一个专用的pogopin(中文意思为弹簧式探针)，总体相对2pin通讯方式增加4个pogopin，而pogopin需要有抗腐蚀，阻抗低，接触良好等要求，势必要求pogopin有各种保护层面，再加上smt和组装方面的投入，成本比较高，因此现在绝大部分采用2pin通信方式。

分时复用开关型2pin通讯方式，需要增加四颗模拟开关用于信号链路的控制，此通信方式情况下需要软件做大量的开关控制以及各种极限情况的控制，同时受到开关频率的影响，通讯速率不能太高。此种通讯方式为分时复用方式，通讯和充电不能同时进行会影响充电效率以及充电时间。

技术实现要素：

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种耳机、充电盒及耳机设备，可同时进行通信和充电，既保证了充电效率，又能正常通信。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种耳机，所述耳机内设置有耳机主控单元和耳机充电触点，所述耳机内还设置有耳机载波通信单元，所述耳机载波通信单元分别与所述耳机主控单元和所述耳机充电触点电连接；所述耳机载波通信单元包括耳机编码电路和耳机解码电路，所述耳机编码电路将所述耳机主控单元输出的通信信号加载至所述耳机充电触点；所述耳机解码电路将所述耳机充电触点接入的通信信号解码后传输至所述耳机主控单元。

优选方式为，所述耳机内还设有耳机滤波单元，所述耳机滤波单元与所述耳机充电触点电连接。

优选方式为，所述耳机编码电路包括第一隔直流电容。

优选方式为，所述耳机解码电路包括第二隔直流电容、第一比较电路、第三隔直流电容和第二比较电路；所述第二隔直流电容的一端与所述耳机充电触点电连接，另一端与所述第一比较电路的输入端电连接，所述第一比较电路的输出端与所述耳机主控单元电连接，且所述第一比较电路内置有下冲参考电压值；所述第三隔直流电容的一端与所述耳机充电触点电连接，另一端与所述第二比较电路的输入端电连接，所述第二比较电路的输出端与所述耳机主控单元电连接，且所述第二比较电路内置有上冲参考电压值。

优选方式为，所述耳机为蓝牙耳机，所述蓝牙耳机包括结构相同的左耳机和右耳机。

一种与上述的耳机配套使用的充电盒，所述充电盒内设置有盒主控单元、盒充电触点及盒载波通信单元，所述盒载波通信单元分别与所述盒主控单元和所述盒充电触点电连接；所述盒载波通信单元包括盒编码电路和盒解码电路，所述盒编码电路将所述盒主控单元输出的通信信号加载至所述盒充电触点；所述盒解码电路将所述盒充电触点接入的通信信号解码后传输至所述盒主控单元。

优选方式为，所述充电盒内还设有盒滤波单元和充电单元；所述充电单元与所述盒主控单元电连接；所述盒滤波单元分别与所述充电单元和所述盒充电触点电连接。

优选方式为，所述盒编码电路包括第四隔直流电容。

优选方式为，所述盒解码电路包括第五隔直流电容、第三比较电路、第六隔直流电容和第四比较电路；所述第五隔直流电容的一端与所述盒充电触点电连接，另一端与所述第三比较电路的输入端电连接，所述第三比较电路的输出端与所述盒主控单元电连接，且所述第三比较电路内置有下冲参考电压值；所述第六隔直流电容的一端与所述盒充电触点电连接，另一端与所述第四比较电路的输入端电连接，所述第四比较电路的输出端与所述盒主控单元电连接，且所述第四比较电路内置有上冲参考电压值。

一种耳机设备，包括上述的耳机，及上述的充电盒。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型的耳机、充电盒及耳机设备，其中耳机内设置了耳机载波通信单元，耳机载波通信单元分别与耳机主控单元和耳机充电触点电连接，耳机载波通信单元包括耳机编码电路和耳机解码电路，耳机编码电路将耳机主控单元输出的通信信号加载至耳机充电触点；耳机解码电路将耳机充电触点接入的通信信号解码后传输至耳机主控单元，即本耳机可利用耳机载波通信单元和耳机充电触点与外接设备进行通信；其中充电盒内设置了盒载波通信单元，充电盒与耳机相同，充电盒可通过盒充电触点与外接设备同时进行通信和充电；从而使设有本耳机和充电盒的耳机设备，可同时进行通信和充电，既保证了充电效率，又能正常通信。

由于耳机内还设有耳机滤波单元，耳机滤波单元与所述耳机充电触点电连接；实现耳机内的滤波和稳压，保证通讯质量。

由于充电盒内还设有盒滤波单元和充电单元；充电单元与盒主控单元电连接；盒滤波单元分别与充电单元和盒充电触点电连接；实现充电盒内滤波和稳压，保证通讯质量。

附图说明

图1是本实用新型耳机设备的结构示意图；

图2是本实用新型耳机设备的原理框图；

图3是本实用新型编码电路的编码过程波形图；

图4是本实用新型解码电路的解码过程波形图；

图中：1-盒主控单元，2-充电单元，3-耳机主控单元，4-电源管理单元，5-盒充电触点，6-耳机充电触点，7-盒载波通信单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2所示，一种耳机，耳机内设置有耳机主控单元3和耳机充电触点6，耳机内还设置有耳机载波通信单元，耳机载波通信单元分别与耳机主控单元3和耳机充电触点6电连接；耳机载波通信单元包括耳机编码电路和耳机解码电路，耳机编码电路将耳机主控单元3输出的通信信号加载至耳机充电触点6；耳机解码电路将耳机充电触点6接入的通信信号解码后传输至耳机主控单元3。

本实用新型的耳机，当有通信信号加载在耳机充电触点6上时，通信信号通过耳机充电触点6传输至耳机解码电路后，耳机解码电路将通信信号解码后，传输至耳机主控单元3；而耳机主控单元3输出的通信信号，可通过耳机编码电路加载至耳机充电触点6，由耳机充电触点6外传，耳机可利用耳机充电触点6进行通信。

需要特别说明的是：耳机为蓝牙耳机，蓝牙耳机包括结构相同的左耳机和右耳机，左耳机和右耳机内均设置有耳机载波通信单元。

如图2所示，为了保证通信质量，加载在耳机充电触点6上的上冲电压值和下冲电压值可能会超过2v，这样势必会导致电源系统纹波非常大可能达到甚至超过500mv～1000mv，造成耳机系统的不稳定而引起整个系统的崩溃。基于此耳机内设置了耳机滤波单元，耳机滤波单元与耳机充电触点6电连接，耳机滤波单元还与电源管理单元4电连接，此电源管理单元4包括电连接的耳机电池和充电管理电路。

本例中：耳机滤波电路为lc滤波电路，具体包括第一滤波电感l1和第一滤波电容c8。第一滤波电感l1串接在电源管理单元4和耳机充电触点6之间，第一滤波电容c8的一端接地gnd1，另一端与电源管理单元4电连接。其中第一滤波电感l1和第一滤波电容c8的值，可根据通信频率、上冲电压值和下冲电压值的大小来调整，可以将纹波控制80mv以内，不会对耳机系统造成任何干扰。

如图2所示，耳机编码电路包括第一隔直流电容c1，第一隔直流电容c1的一端与耳机主控单元3电连接，另一端与耳机充电触点6电连接。耳机主控单元3输出方波信号(通信信号)，方波信号通过第一隔直流电容c1耦合至耳机充电触点6上；耳机编码电路主要利用了电容隔直流通交流的作用，起到了耦合信号、隔离直流信号的作用。

如图2所示，耳机解码电路包括第二隔直流电容c2、第一比较电路、第三隔直流电容c3和第二比较电路。

其中，第二隔直流电容c2的一端与耳机充电触点6电连接，另一端与第一比较电路的输入端电连接。

其中，第一比较电路包括第一比较器u1、偏置电阻r1和偏置电阻r2，偏置电阻r1和偏置电阻r2串接，且串接的连接点与第一比较器u1的输入端电连接，偏置电阻r1的另一端接电压vcc1，偏置电阻r2的另一端接地gnd1，第一比较器u1内置有下冲电压参考值v1_down，第一比较器u1的输出端与耳机主控单元3电连接。

其中，第三隔直流电容c3的一端与耳机充电触点6电连接，另一端与第二比较电路的输入端电连接。

其中，第二比较电路包括第二比较器u2、偏置电阻r3和偏置电阻r4，偏置电阻r3和偏置电阻r4串接，且串接的连接点与第二比较器u2的输入端电连接，偏置电阻r3的另一端接电压vcc1，偏置电阻r4的另一端接地gnd1，第二比较器u2内置有上冲电压参考值v1_up，第二比较器u2的输出端与耳机主控单元3电连接。

如图3所示，图3为耳机主控单元输出通信信号耦合至耳机充电触点的过程波形图。耳机主控单元输出方波信号(通信信号)，方波稳定低电平时，第一隔直流电容c1起到隔离直流信号的作用，此时耳机充电触点上无波形；方波上升沿利用第一隔直流电容c1连通交流信号的作用，耦合至耳机充电触点，在耳机充电触点上形成一个电压上冲；方波稳定高电平时，第一隔直流电容c1起到隔离直流信号的作用，耳机充电触点重新回到低电平；方波下降沿利用第一隔直流电容c1连通交流信号的作用耦合至耳机充电触点，在耳机充电触点上形成一个电压下冲；方波重新回到低电平时，第一隔直流电容c1起到隔离直流信号作用，耳机充电触点上无波形；这样就完成了方波信号耦合到耳机充电触点的过程。

如图4所示，图4为耳机主控单元读取耳机充电触点接入的通信信号过程波形图。耳机充电触点上耦合了方波信号的电压上冲和电压下冲。耳机充电触点稳定期间，第二隔直流电容c2和第三隔直流电容c3起到隔离效果，第一比较器u1和第二比较器u2不会有输入信号的，耳机主控单元保持原电平状态；耳机充电触点加载的电压上冲，第二隔直流电容c2和第三隔直流电容c3耦合至第一比较器u1和第二比较器u2的输入端，第二比较器u2检测上冲电压值，当上冲电压值超过上冲电压参考值v1_up时，第二比较器u2输出端将耳机主控单元拉高并维持；耳机充电触点加载的电压下冲，第二隔直流电容c2和第三隔直流电容c3耦合至第一比较器u1和第二比较器u2的输入端，第一比较器u1检测下冲电压值，当下冲电压值超过下冲电压参考值v1_down时，第一比较器u1输出端将耳机主控单元拉高并维持；此过程实现了将耳机充电触点上的上下冲信号恢复至原方波信号。

如图1和图2所示，一种与上述的耳机配套使用的充电盒，充电盒内设置有盒主控单元1、盒充电触点5及盒载波通信单元7，盒载波通信单元7分别与盒主控单元1和盒充电触点5电连接；所述盒载波通信单元7包括盒编码电路和盒解码电路，盒编码电路将盒主控单元1输出的通信信号加载至盒充电触点5；盒解码电路将盒充电触点5接入的通信信号解码后传输至盒主控单元1。

本实用新型的充电盒，当盒充电触点5上加载了通信信号时，传输至盒解码电路后，盒解码电路将通信信号解码后，传输至盒主控单元1；而盒主控单元1输出的通信信号，可通过盒编码电路加载至盒充电触点5，由盒充电触点5外传，充电盒利用盒充电触点5进行通信。

如图2所示，充电盒内还设有盒滤波单元和充电单元2，充电单元2与盒主控单元1电连接；盒滤波单元的输入端与充电单元2的输出端电连接，盒滤波单元的输出端与盒充电触点5电连接。

盒滤波电路为lc滤波电路，具体包括第二滤波电感l2和第二滤波电容c9。第二滤波电感l2串接在充电单元2和盒充电触点5之间，第二滤波电容c9的一端接地gnd，另一端与充电单元2的输出端电连接。其中第二滤波电感l2和第二滤波电容c9的值，可根据通讯频率和上冲电压值和下冲电压值的大小来调整，可以将纹波控制80mv以内，不会对系统造成任何干扰。

如图2所示，盒编码电路包括第四隔直流电容c4，第四隔直流电容c4的一端与盒主控单元1电连接，另一端与盒充电触点5电连接。盒主控单元1输出方波信号(通信信号)，方波信号通过第四隔直流电容c4耦合至盒充电触点5上；盒编码电路主要利用了电容隔直通交起到耦合信号、隔离直流信号的作用。

如图2所示，盒解码电路包括第五隔直流电容c5、第三比较电路、第六隔直流电容c6和第四比较电路。

其中，第五隔直流电容c5的一端与盒充电触点5电连接，另一端与第三比较电路的输入端电连接。

其中，第三比较电路包括第三比较器u3、偏置电阻r5和偏置电阻r6，偏置电阻r5和偏置电阻r6串接，且串接的连接点与第三比较器u3的输入端电连接，偏置电阻r5的另一端接电压vcc，偏置电阻r6的另一端接地gnd，第三比较器u3内置有下冲电压参考值v2_down，第三比较器u3的输出端与盒主控单元1电连接。

其中，第六隔直流电容c6的一端与盒充电触点5电连接，另一端与第四比较电路的输入端电连接。

其中，第四比较电路包括第四比较器u4、偏置电阻r7和偏置电阻r8，偏置电阻r7和偏置电阻r8串接，且串接的连接点与第四比较器u4的输入端电连接，偏置电阻r7的另一端接电压vcc，偏置电阻r8的另一端接地gnd，第四比较器u4内置有上冲电压参考值v2_up，第四比较器u4的输出端与盒主控单元1电连接。

如图3所示，图3为盒主控单元输出的通信信号发送耦合至盒充电触点的过程波形图。盒主控单元输出方波信号(通信信号)，方波稳定低电平时，第四隔直流电容c4起到隔离直流信息作用，此时盒充电触点上无波形；方波上升沿利用第四隔直流电容c4连通交流信号的作用，耦合电容耦合至盒充电触点，在盒充电触点上形成一个电压上冲；方波稳定高电平时，第四隔直流电容c4起到隔离直流信号作用，盒充电触点重新回到低电平；方波下降沿利用第四隔直流电容c4连通交流信号的作用耦合电容耦合至盒充电触点，在盒充电触点上形成一个电压下冲；方波重新回到低电平时，第四隔直流电容c4起到隔离直流信号作用，盒充电触点上无波形；这样就完成了方波信号耦合到盒充电触点的过程。

如图4所示，图4为盒主控单元读取盒充电触点接入的通信信号过程波形图。盒充电触点耦合了外部接入的(比如耳机)方波数据的上冲和下冲。盒充电触点稳定期间，第五隔直流电容c5和第六隔直流电容c6起到隔离效果，第三比较器u3和第四比较器u4不会有输入信号的，盒主控单元保持原电平状态；盒充电触点上冲部分，第五隔直流电容c5和第六隔直流电容c6耦合至第三比较器u3和第四比较器u4的输入端，第四比较器u4检测上冲电压值，当上冲电压值超过上冲电压参考值v2_up时，第四比较器u4输出端将盒主控单元拉高并维持；盒充电触点下冲部分，第五隔直流电容c5和第六隔直流电容c6耦合至第三比较器u3和第四比较器u4的输入端，第三比较器u3检测下冲电压值，当下冲电压值超过下冲电压参考值v2_down设定值，第三比较器u3输出端将盒主控单元拉高并维持；此过程实现了将盒充电触点上的上下冲信号恢复至原方波信号。

如图1和图2所示，一种耳机设备，包括上述的耳机及上述的充电盒。

本实用新型的耳机设备，耳机放在充电盒上后，耳机充电触点6内盒充电触点5接触导通。充电盒内的电池、充电单元2通过盒充电触点5和耳机充电触点6，给耳机充电。当盒主控单元1输出通信信号时，该通信信号经过盒编码电路加载至盒充电触点5上，通过耳机充电触点6接入耳机，该通信信号经过耳机解码电路解码后，传输至耳机主控单元3，实现充电盒和耳机的通信。同样，耳机主控单元3输出通信信号后，由耳机编码电路加载至耳机充电触点6，通过盒充电触点5接至盒解码电路，盒解码电路将通信信号解码后传输至盒主控单元1，实现耳机和充电盒的通信。

综上，本实用新型的耳机设备，通过在耳机和充电盒内设置对应的编码电路和解码电路，实现了充电和通信同时进行，且相互之间没有干扰，保证了充电效率。

以上所述本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种耳机设备的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。