一种卡片式电子设备及电子系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种卡片式电子设备及电子系统，卡片式电子设备包括外壳体和PCB板，所述外壳体为卡片状，所述PCB板设置在所述外壳体的内部，所述PCB板上设置有功能模块；还包括设置在所述外壳体内部的无线接收模块、充电电路和储能模块；所述无线接收模块用于接收外部的无线信号；所述充电电路的输入端连接所述无线接收模块的输出端，输出端连接所述储能模块的输入端，用于接收所述无线接收模块输出的信号，为所述储能模块充电；所述储能模块的电量输出端连接所述PCB板上的电路模块的电量输入端，用于为所述PCB板上的电路模块提供工作电量。本实用新型的卡片式电子设备及电子系统，能方便用户的使用，且卡片式电子设备的使用寿命也较长。
【专利说明】一种卡片式电子设备及电子系统
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及电子设备，特别是涉及一种卡片式电子设备及系统。
【背景技木 】
[0002]随着社会的进步和科学技术的发展，人们对电子产品的需求量越来越大，不同种类、不同功能的便携式电子设备也层出不穷。结合卡片式的设计，从而得到轻、薄、便携、低成本的具有各种不同功能的卡片式电子设备，比如具有定位功能的新式电子身份证件、具有显示模块的新型银行卡或者集成照明、计时等功能的简易智能卡片等。
[0003]目前市场上的卡片式电子设备通常包括外壳体、设置在所述外壳体内的PCB板，以及供电的电源。其中，电源多为纽扣电池或者可充电的二次电池。随着智能卡片式电子设备上集成的功能越来越多，即PCB板上设置的电路功能模块越来越多，用电量也越来越大，当电量耗尽需要给电源补充电量以继续維持功能元件的运作时，便存在一些问题，比如纽扣电池拆卸麻烦；二次电池供电周期短，需要频繁充电等，且二次电池充电通常需要连接导线到外部的电源接ロ或者充电器，这些都会给用户的使用带来不便。同吋，由于智能卡片结构简单而且对成本有较为苛刻的要求，因而有可能出现多次充电后发生物理损坏，例如接触不良、接ロ机械损坏、以及电路安全问题，导致卡片式电子设备的使用寿命也较短。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:弥补上述现有技术的不足，提出一种卡片式电子设备及电子系统，能方便用户的使用，且卡片式电子设备的使用寿命也较长。
[0005]本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
[0006]—种卡片式电子设备，包括外壳体和PCB板,所述外壳体为卡片状,所述PCB板设置在所述外壳体的内部，所述PCB板上设置有功能模块；还包括设置在所述外壳体内部的无线接收模块、充电电路和储能模块；所述无线接收模块用于接收外部的无线信号；所述充电电路的输入端连接所述无线接收模块的输出端，输出端连接所述储能模块的输入端，用于接收所述无线接收模块输出的信号，为所述储能模块充电；所述储能模块的电量输出端连接所述PCB板上的电路模块的电量输入端，用于为所述PCB板上的电路模块提供工作电量。
[0007]本实用新型的技术问题通过以下进ー步的技术方案予以解决:
[0008]ー种电子系统，包括无线发射模块和卡片式电子设备，所述卡片式电子设备为上述的卡片式电子设备，所述卡片式电子设备中所述无线接收模块用于接收所述无线发射模块发射的无线信号。
[0009]本实用新型与现有技术对比的有益效果是:
[0010]本实用新型的卡片式电子设备及系统，设置无线接收模块、充电模块和储能模块，从而可以通过无线充电的方式来给储能模块即时便捷地补充电量，进而提供电子设备中PCB板上的电路模块工作的电量。本实用新型采用不同于以往的供电手段，通过无线充电的方式即时便捷地给储能模块，诸如二次电池充电，避免拆卸纽扣电池的麻烦，也避免了需频繁插拔导线充电的麻烦，方便了用户的使用。同吋，采用无线充电的方式，不必在外壳体上设置充电接ロ，也不会出现接ロ机械损坏的问题，从而在一定程度上延长电子设备的使用寿命。另外，因为采用无线充电方式，使电子设备可以更加便捷地随时补充电量，如果无线充电基站进一歩普及或者在一定范围内布置无线充电基站，则可以实现对卡片设备内储能模块进行不间断供电，进而使储能模块保持充足的电量，可便于卡片上集成更多的功能。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0011]图1是本实用新型【具体实施方式】一中的卡片式电子设备的结构示意图；
[0012]图2是本实用新型【具体实施方式】一中的卡片式电子设备的充电部分的结构示意图；
[0013]图3是本实用新型【具体实施方式】一中的卡片式电子设备充电时的状态示意图；
[0014]图4是本实用新型【具体实施方式】一中的卡片式电子设备的充电部分的改进结构示意图；
[0015]图5是本实用新型【具体实施方式】二中的卡片式电子设备的结构示意图；
[0016]图6是本实用新型【具体实施方式】二中的卡片式电子设备的充电部分的结构示意图；
[0017]图7是本实用新型【具体实施方式】二中的卡片式电子设备充电时的状态示意图；
[0018]图8是本实用新 型【具体实施方式】三中的卡片式电子设备的结构示意图；
[0019]图9是本实用新型【具体实施方式】三中的卡片式电子设备的充电部分的结构示意图；
[0020]图10是本实用新型【具体实施方式】三中的卡片式电子设备充电时的状态示意图。【【具体实施方式】】
[0021]下面结合【具体实施方式】并对照附图对本实用新型做进ー步详细说明。
[0022]本发明中在卡片式壳体内设置无线充电接收模块，其置于壳体内部贴在卡片下板部位或设置在卡片内的PCB板上。当处于无线充电感应范围内时，可以接收无线信号，进而通过充电电路对置于卡片内部的储能模块，诸如二次电池等进行充电。即通过无线充电的方式为卡片内置的二次电池进行充电，从而为卡片内PCB板上集成的其他功能模块进行供电，維持其工作。由于本发明使用电磁感应、磁共振、无线电波等无线传输电能的方式给设备提供充电电流，所以不需要连接线缆，使用时只要将设备放置在充电范围内就可以给设备补充电量，便于用户使用。卡片式的设计也便携易保存，可以在PCB板上植入多种不同功能的电子元件，为不同的功能需求提供规范化的平台。
[0023]【具体实施方式】一
[0024]如图1和2所示，分别为本【具体实施方式】中的卡片式电子设备的结构示意图和充电部分的结构示意图。卡片式电子设备包括外壳体、PCB板200、无线接收模块300、充电电路400和储能模块500。
[0025]其中，外壳体包括上壳体101和下壳体102,两者相对卡合,形成卡片状的外壳体。外壳体的厚度为0.21~10mm，长度为86±lmm，宽度为54± 1mm，该尺寸范围与现有普通的卡片，如银行卡、公交卡、身份证的尺寸相一致，便于装入标准的卡套中，方便携帯。外壳体的壳体外形可以根据需要做成直角或者是倒角的。
[0026]PCB板200上设置有相应的功能模块，从而实现卡片式电子设备的相应功能。如针对已有的带显示屏，具有显示功能的银行卡，PCB板200上设置的功能模块即为显示屏和显示模块。针对已有的具有定位功能的新式电子身份证件，PCB板200上设置的功能模块即为GPS定位模块。类似地，针对相应功能的卡片式电子设备，PCB板200上的功能模块可为相应的模块电路，例如，控温模块、蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、CDMA模块、RFID天线、小型音响、薄膜开关、显示模块、照明模块、计算模块、无线定位与识别模块、生命体征监测模块、扬声器、摄像模块、录音模块、震动模块、发热模块、温度測定模块、湿度測定模块、数据处理模块、存储模块和无线数据传输模块中的ー个或几个。
[0027]无线接收模块300为第一线圈LI，该第一线圈LI用于接收外部的无线发射线圈发出的磁信号，由磁信号产生电信号后直接输出给充电电路400。
[0028]充电电路400的输入端连接无线接收模块300的输出端，充电电路400的输出端连接储能模块500的输入端，充电电路400用于接收无线接收模块300输出的信号，本【具体实施方式】中即为电信号，进而通过充电电路(如通过整流，变压等等，充电电路的具体组成可根据特定的应用相应设置)将其转化成恒定的电流，为储能模块500充电。
[0029]储能模块500的电量输出端连接PCB板200上的电路模块的电量输入端(图中未示意出)，储能模块500用于为PCB板200上的电路模块提供工作电量。储能模块500为可充电的锂离子电池、锂陶瓷电池、镍镉电池、氢镍电池、锌锰电池或超级电容器。
[0030]无线接收模块300、充电电路400和储能模块500均可通过粘结或卡槽的方式设置在外壳体的内部，且彼此之间可通过导线或者导电贴片实现连接接通。
[0031]充电时，匹配外部的无线发射模块进行充电。即，本【具体实施方式】中还提供ー种电子系统，包括无线发射模块和卡片式电子设备。充电时，外部的无线发射模块发射无线信号，由卡片式电子设备内部的无线接收模块300接收该无线信号。无线接收模块300接收无线信号后，转化产生电信号或者直接输出接收的无线信号至后端的模块中。如图3所示，为本【具体实施方式】中卡片式电子设备充电时的状态示意图。本【具体实施方式】中，通过电磁感应的方式传输电能。无线发射模块600包括第三线圈L3，以作为无线充电发射线圈。在电磁感应过程中，第三线圈L3与其它辅助组件(例如变压器等)一起组成无线充电模块，通过导线700接通电源后，第三线圈L3在电信号的作用下产生磁信号，并将磁信号传输至无线充电接收线圈第一线圈LI，第一线圈LI接收磁信号，在磁信号的作用下产生电信号，输出给后端的充电电路400。
[0032]当电磁感应的方式进行无线充电时，卡片式电子设备放置于无线发射模块600的上方，使第一线圈LI与第三线圈L3的中心在空间上处于一条直线上，或者两线圈中心的偏差不超过3?5cm，可达到比较高的充电效率，最高可达90%以上。优选地，可将卡片式电子设备通过卡槽放置于无线发射模块600上方，借助卡槽的限位作用，使两个线圈的中心在空间上处于一条直线上，这时无线充电方式的充电效率达到最高。
[0033]本【具体实施方式】的卡片式电子设备，I)轻薄便携，外观上与普通身份证、交通卡等常规卡片相似，便于存放。2)充电时，只需将卡片放置于无线发射模块600上的相应位置，就可以便捷地为卡片中的储能模块，例如二次电池进行充电，用以维持卡片内PCB板上的功能模块的运行。3)采用无线充电方式，无需如现有技术那样拆卸纽扣电池，也无需频繁插拔导线对二次电池充电，方便了用户的使用。4)采用无线充电的方式，不必在卡片式电子设备的外壳体上设置充电接ロ，也不会出现接ロ机械损坏的问题，从而在一定程度上延长设备的使用寿命。
[0034]优选地，本【具体实施方式】中的外壳体为封闭式的外形结构。由于本【具体实施方式】中无需暴露在外的充电接口装置，因此外壳体可采用全封闭式的外形结构设计。这样，具有良好的密封性能，可确保内部元件不受潮气或浸泡入水而发生损坏，进一歩延长卡片式电子设备的使用寿命。
[0035]进ー步优选地，如图4所示，为本【具体实施方式】中卡片式电子设备的充电部分的改进结构示意图。卡片式电子设备还包括监测电路800，监测电路800的输入端连接储能模块500的输出端，监测电路800的控制信号输出端连接充电电路400的控制输入端。监测电路800用于监测储能模块500的电量，在储能模块500的电量充满时输出控制信号，该控制信号用于控制充电电路400停止充电。这样，通过监测电路800的监测，可对存储模块500进行过充保护，防止储能模块500被过度充电。进ー步地,还包括电量显示单元900,电量显示单元900的输入端连接监测电路800的电量信号输出端，监测电路800检测出储能模块500的电量后,传输给电量显示单元900,由电量显示单元900显示储能模块500的电量。通过设置电量显示単元900，可方便用户随时了解卡片内储能模块500的电量情况，方便及时补充电量。这样，用户根据电量显示単元的显示了解到电量不满后，将其置于无线充电范围内，就可以随时对储能模块充电。
[0036]更进ー步优选地，PCB板上设置的功能模块包括射频读写器。这样，卡片式电子设备同时集成了射频读写功能和无线充电模块。对应地，可将卡片读取终端也同时集成射频读写器和无线充电发射模块。这样，扫描卡片，读取卡片式电子设备上的信息时，无线充电发射模块和无线充电接收模块也同时工作，实现读写卡片信息的同时给卡片充电，进一歩方便用户的使用。该方案尤其适用于公交卡，小区物业管理卡等卡片式电子设备，可有效地节省用户的充电时间，方便用户的使用。
[0037]本【具体实施方式】的卡片式电子设备中设置无线接收模块，充电电路和储能模块，采用无线充电的方式，可适用于现有的多种卡片电子设备，例如带显示屏、具有显示功能的银行卡，具有定位功能的新式电子身份证件，具有身份识别功能的证件卡，集成电池后带照明、计算功能的集成式购物卡，集成式地铁公交卡，集成式小区物业管理卡，卡片式计算器，卡片式照相机，卡片式温度湿度计，卡片式音响等智能卡片式便携设备。
[0038]【具体实施方式】ニ
[0039]本【具体实施方式】与实施方式一的不同之处在于:本【具体实施方式】为通过磁共振的方式进行电能传输，由线圈和电容组成共振电路，分别作为无线发射模块和无线接收模块。而【具体实施方式】一中为通过电磁感应的方式进行电能传输，由线圈分别作为无线发射模块和无线接收模块。
[0040]如图5和6所示，分别为本【具体实施方式】中的卡片式电子设备的结构示意图和充电部分的结构示意图。卡片式电子设备包括外壳体、PCB板200、无线接收模块300、充电电路400和储能模块500。其中，外壳体、PCB板200、充电电路400和储能模块500的具体组成同【具体实施方式】一相同，在此不重复说明。本【具体实施方式】中同【具体实施方式】一中相同，PCB板200、无线接收模块300、充电电路400和储能模块500仍然是设置在外壳体的内部，只不过【具体实施方式】一中无线接收模块300、充电电路400和储能模块500设置在下壳体102上，相应电路功能模块设置在PCB板200上；而本【具体实施方式】中无线接收模块300、充电电路400和储能模块500三个模块与电子设备的相应电路功能模块一起均设置在PCB板200上。虽然设置位置有所不同，但并不影响卡片式电子设备的无线充电，因此也不再详细说明。如下仅详细说明本【具体实施方式】中无线充电过程。
[0041]无线接收模块300包括由第二线圈L2和第一电容Cl串联连接组成的LC共振电路。如图7所示，为本【具体实施方式】中卡片式电子设备充电时的状态示意图。本【具体实施方式】中，通过磁共振的方式传输电能。无线发射模块600包括由第四线圈L4和第二电容C2串联连接组成的LC共振电路。在磁共振过程中，无线发射模块600与辅助组件(例如变压器等)一起组成无线充电模块，通过导线700接通电源后(图中未具体示意出无线发射模块600与导线700的连接)，第四线圈L4和第二电容C2串联组成的LC共振电路在电信号的作用下产生一定频率的磁信号，无线充电发射端和无线充电接收端的LC共振电路具有相同的振动频率，从而磁信号从无线发射模块600传输至无线接收模块300，第二线圈L2接收后，LC共振电路在磁信号的作用下产生电信号,输出至充电电路400。
[0042]本【具体实施方式】中，同样通过设置无线发射模块实现无线充电，也具有便于存放，便于卡片集成更多功能，便于用户使用，以及延长电子设备使用寿命的效果。另外，本【具体实施方式】米用磁共振的方式传输电能充电，相对于【具体实施方式】一的电磁感应方式而言，允许两个线圈在一定程度上有较大的错位(数十厘米)，而且相对于实施方式一，本【具体实施方式】中的充电方式可以实现多个卡片式电子设备同时进行充电。
[0043]【具体实施方式】三
[0044]本【具体实施方式】与实施方式一的不同之处在于:本【具体实施方式】为通过无线电波的方式进行电能传输，由微波发射单元作为无线发射模块，由微波接收单元作为无线接收模块，接收微波信号，配合整流单元转换成电信号，从而将电信号传输给后端的充电电路。而【具体实施方式】一中为通过电磁感应的方式进行电能传输，由线圈分别作为无线发射模块和无线接收模块。
[0045]如图8和9所示，分别为本【具体实施方式】中的卡片式电子设备的结构示意图和充电部分的结构示意图。卡片式电子设备包括外壳体、PCB板200、无线接收模块300、整流单元110、充电电路400和储能模块500。其中，外壳体、PCB板200、充电电路400和储能模块500的具体组成同【具体实施方式】一相同，在此不重复说明。如下仅详细说明本【具体实施方式】中无线充电过程。
[0046]无线接收模块300包括微波接收单元Wl。卡片式电子设备还包括设置在无线接收模块300和充电电路400之间的整流单元110。微波接收单元Wl用于接收外部的微波发射单元发出的微波信号，整流单元110的输入端连接微波接收单元Wl的输出端，输出端连接充电电路400的输入端,用于将微波接收单兀Wl输出的微波信号转化为电信号后输出给充电电路400。充电电路400接收整流单元110输出的电信号后，为储能模块500充电。即针对微波信号，匹配整流单元，从而将无线充电微波信号转化成稳定的电流，并将其传输给储能模块如二次电池等。
[0047]充电时，匹配外部的无线发射模块进行充电。如图11所示，为本【具体实施方式】中卡片式电子设备充电时的状态示意图。本【具体实施方式】中，通过无线电波的方式传输电能。无线发射模块600包括微波发射单元W2，无线电波传输过程中，微波发射单元W2与辅助组件(例如变压器等)一起组成无线充电模块，通过导线700接通电源后，微波发射单元W2发射一定频率的微波信号。当无线接收模块300处于一定距离范围内时，该微波信号被微波接收单元Wl接收到。微波接收单元Wl接收微波信号后将其输出至整流电路110，整流电路110将微波信号转换为电信号后输出至充电电路400。
[0048]本【具体实施方式】中，同样通过设置无线发射模块实现无线充电，也具有便于存放，便于卡片集成更多功能，便于用户使用，以及延长电子设备使用寿命的效果。另外，本【具体实施方式】米用无线电波方式传输电能充电，相对于【具体实施方式】一的电磁感应方式以及【具体实施方式】二的磁共振方式而言，充电距离较大，可达Im以上。且相对于实施方式一,本【具体实施方式】中的充电方式可以实现多个卡片式电子设备同时进行充电。
[0049]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.ー种卡片式电子设备，包括外壳体和PCB板，所述外壳体为卡片状，所述PCB板设置在所述外壳体的内部，所述PCB板上设置有功能模块；其特征在于:还包括设置在所述外壳体内部的无线接收模块、充电电路和储能模块；所述无线接收模块用于接收外部的无线信号；所述充电电路的输入端连接所述无线接收模块的输出端，输出端连接所述储能模块的输入端，用于接收所述无线接收模块输出的信号，为所述储能模块充电；所述储能模块的电量输出端连接所述PCB板上的电路模块的电量输入端，用于为所述PCB板上的电路模块提供工作电量。
2.根据权利要求1所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述无线接收模块包括第一线圈，所述第一线圈用于接收外部的无线发射线圈发出的磁信号后产生电信号，输出至所述充电电路。
3.根据权利要求1所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述无线接收模块包括由第ニ线圈和第一电容串联连接组成的LC共振电路，所述LC共振电路接收外部的LC共振电路发出的磁信号后产生电信号，输出至所述充电电路。
4.根据权利要求1所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述无线接收模块包括微波接收单元，所述卡片式电子设备还包括设置在所述无线接收模块和所述充电电路之间的整流単元；所述微波接收单元用于接收外部的微波发射单元发出的微波信号；所述整流単元的输入端连接所述微波接收单元的输出端，输出端连接所述充电电路的输入端，用于将所述微波接收单元输出的微波信号转化为电信号，输出至所述充电电路。
5.根据权利要求1-4任一所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述无线接收模块和/或所述充电电路通过粘结或卡槽的方式设置在所述外壳体的内部。
6.根据权利要求1所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述卡片式电子设备还包括监测电路，所述监测电路的输入端连接所述储能模块的输出端，所述监测电路的控制信号输出端连接所述充电电路的控制输入端，用于监测所述储能模块的电量，在所述储能模块的电量充满时输出控制信号，所述控制信号用于控制所述充电电路停止充电。
7.根据权利要求6所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述卡片式电子设备还包括电量显示単元，所述电量显示单元的输入端连接所述监测电路的电量信号输出端，用于显示所述储能模块的电量。
8.根据权利要求1所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述外壳体为封闭式的外形结构。
9.根据权利要求1所述的卡片式电子设备，其特征在于:所述PCB板上设置的功能模块包括射频读写器。
10.ー种电子系统，其特征在于:包括无线发射模块和卡片式电子设备，所述卡片式电子设备为权利要求1所述的卡片式电子设备，所述卡片式电子设备中所述无线接收模块用于接收所述无线发射模块发射的无线信号。
【文档编号】H02J7/00GK203456920SQ201320589349
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】杨诚, 苏滋津, 刘静平, 谢炳河 申请人:清华大学深圳研究生院