充电系统及具有该充电系统的电子设备的制作方法

本发明涉及一种充电系统及具有该充电系统的电子设备。

背景技术：

充电电极对于恢复电子设备的电池能量是必需的，但是会出现许多问题。例如，大多数现有的充电电极必须以特定的方向放置才能适合充电底座，从而在电子设备的可充电电池和电池充电器之间形成适当的电连接。这种对方向的限制可能会引起不便，糟糕的用户体验，甚至充电故障。另外，具有天线的紧凑型电子设备可以改善在有限的空间里同时容纳充电电极和天线造成充电电极可能对天线产生干扰作用的问题。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种充电系统及具有该充电系统的电子设备。

一种充电系统包括一第一充电模块和一第二充电模块，其中所述第一充电模块包括一第一充电电极、一第二充电电极、一充电控制器和至少一可充电电池，所述第一充电电极和所述第二充电电极与所述充电控制器相连接，所述充电控制器与所述可充电电池相连接，所述第二充电电极大体上呈环形形状，并且所述第二充电电极环绕着所述第一充电电极；

其中所述第二充电模块包括一第一对接电极、一第二对接电极和一电池充电器，所述第一对接电极和所述第二对接电极都与所述电池充电器相连接；

其中当所述第一充电模块和所述第二充电模块电连接时，所述第一充电电极电连接于所述第一对接电极，并且所述第二充电电极电连接于所述第二对接电极。

一实施例中，所述第一充电电极是一具有弹簧垫的导电针。

一实施例中，所述第一充电模块可以进一步包括一绝缘壁，所述绝缘壁防止所述第一充电电极和所述第二充电电极之间发生短路，并且所述绝缘壁被设置在所述第一充电电极和所述第二充电电极之间。

一实施例中，所述第二充电模块进一步包括一第三对接电极，当所述第一充电模块和所述第二充电模块电连接时，所述第三对接电极电连接于所述第二充电电极。

一实施例中，所述第二充电电极为一闭环天线电极。

一实施例中，所述第二对接电极包括一外表面，当所述第一充电模块和所述第二充电模块电连接时，所述外表面被配置来连接所述第二充电电极，所述外表面包括一宽度，所述第二充电电极包括被一开口隔开的两端，所述开口包括一距离，并且所述宽度大于所述两端之间的距离。

一实施例中，所述第二充电电极被配置为一开环天线电极。

一实施例中，所述第二充电电极为一天线电极，所述第二充电电极的周长等于电磁波的预定波长或是电磁波的预定波长的四分之一。

一实施例中，所述第二充电电极的内部周长的范围为20毫米到35毫米，所述第二充电电极的外部周长的范围为25毫米到40毫米，所述外部周长大于所述内部周长。

一实施例中，所述第一充电模块进一步包括一收发器模块，所述第二充电电极与所述收发器模块和所述充电控制器连接，所述第二充电电极被配置为从所述收发器模块接收电力或者传递电力到所述收发器模块。

一实施例中，所述第一充电模块进一步包括一转换模块，所述第二充电电极通过所述转换模块与所述收发器模块和所述充电控制器连接，所述转换模块被配置为在所述第一充电模块的一充电模式和一通信模式之间转换。

一种电子设备，包括一可再充电射频通讯设备和一充电盒，所述可再充电射频通讯设备包括一第一充电模块，其中所述第一充电模块包括一第一充电电极、一第二充电电极、一充电控制器和至少一可充电电池，所述第一充电电极与所述充电控制器连接，所述第二充电电极与所述收发器模块和所述充电控制器相连接，所述充电控制器与所述可充电电池相连接，并且所述第二充电电极环绕着所述第一充电电极，所述第二充电电极为大体上呈环形，并且所述第二充电电极为一天线电极，用以从所述收发器模块接收电力或者传递电力到所述收发器模块；

以及所述充电盒包括一第二充电模块，其中所述第二充电模块包括一第一对接电极、一第二对接电极和一电池充电器，所述第一对接电极和所述第二对接电极与所述电池充电器连接；

其中当所述可再充电射频通讯设备和所述充电盒电连接时，所述第一充电电极电连接于所述第一对接电极，并且所述第二充电电极电连接于所述第二对接电极。

一实施例中，所述第一充电电极是一具有弹簧垫的导电针。

一实施例中，所述第一充电模块可以进一步包括一绝缘壁，所述绝缘壁防止所述第一充电电极和所述第二充电电极之间发生短路，并且所述绝缘壁被设置在所述第一充电电极和所述第二充电电极之间。

一实施例中，所述第二充电模块进一步包括一第三对接电极，当所述第一充电模块和所述第二充电模块电连接时，所述第三对接电极电连接于所述第二充电电极。

一实施例中，所述第二对接电极包括一外表面，当所述第一充电模块和所述第二充电模块电连接时，所述外表面被配置来连接所述第二充电电极，所述外表面包括一宽度，所述第二充电电极包括被一开口隔开的两端，所述开口包括一距离，并且所述宽度大于所述两端之间的距离。

一实施例中，所述第二充电电极是一单极天线或一偶极天线。

一实施例中，所述第一充电模块进一步包括一转换模块，所述第二充电电极通过所述转换模块与所述收发器模块和所述充电控制器连接，所述转换模块被配置为在所述第一充电模块的一充电模式和一通信模式之间转换。

一实施例中，在所述充电模式下，所述转换模块允许所述第二充电电极和所述充电控制器之间的导电连接，并且所述转换模块减少第二充电电极和所述收发器模块的电连接。

一实施例中，在所述通信模式下，所述转换模块允许所述第二充电电极和所述收发器模块之间的导电连接，并且所述转换模块减少第二充电电极和所述充电控制器的电连接。

相较现有技术，上述充电系统可以被应用到电子设备上，包括可再充电装置和充电盒，通过将可充电电池、该充电控制器、第一充电电极和第二充电电极紧凑地收容于壳体内，以及将电池充电器、第一对接电极、第二对接电极紧凑地收容于壳体内，以提供一种小型的射频通信设备。并且通过将充电盒被配置为兼容电子设备的无方向充电端口的无方向充电座，该充电座的电极和该充电端口的电极以径向对称设置，以提供用户可以在任意方向上将

该电子设备放置在该充电盒上。

附图说明

本发明将以例子的方式结合附图进行说明。

图1A是一射频通信设备的第一实施例的示意性框图。

图1B是图1A中的射频通信设备的第一实施例的分解图。

图2A是该射频通信设备的第二实施例的示意性框图。

图2B是图2A中的射频通信设备的第二实施例的分解图。

图3A是该射频通信设备的一单极闭环天线电极的透视图。

图3B是该射频通信设备的一单极开环天线电极的透视图。

图3C是该射频通信设备的一偶极闭环天线电极的透视图。

图3D是该射频通信设备的一偶极开环天线电极的透视图。

图4是一无线耳机的一实施例的电路框架图。

图5是一充电系统的一实施例的框架图。

图6A是包括该充电系统的电子设备的一实施例的左视图。

图6B是包括该充电系统的电子设备的另一实施例的侧视图。

图7A是图6B中的充电系统的一实施例的透视图。

图7B是图6B中的充电系统的另一实施例的透视图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

可以理解的，为了简明清楚地进行说明，在适当的地方，相同的标号在不同图式中被重复地用于标示对应的或相类似的元件。此外，为了提供对本发明所描述的实施方式全面深入的理解，说明书中会提及许多特定的细节。然而，本领域技术人员可以理解的是本发明所描述的实施方式的实现并不需依照这些特定的细节。在其他的一些情况下，为了避免被描述的相关技术特征混淆不清，一些方法、流程及元件并未被详细地描述。附图并不一定需要与实物的尺寸等同。为了更好地说明细节及技术特征，附图中特定部分的展示比例可能会被放大。说明书中的描述不应被认为是对本发明所述实施方式范围的限定。

现对适用于本发明的几个定义进行描述。

术语“电极”是指一电导体，且不以该电极的形状、材料或功能来限定该电极的任何特定形式。术语“连接”定义为连接，包括通过中间组件的直接或间接连接，且不局限于物理连接。该连接可以是物体间的永久连接或可释放的连接。术语“包括”意思是“包括，但不限于”，特指被描述的组合、群组、系列等相似概念中开放式的包含或从属关系。

本发明首先提供了一种无线通信设备，比如一种射频通信设备。

一射频通信设备可以包括一天线电极、一充电电极、一收发器模块、一充电控制器、及一可充电电池。该射频通信可以设备具体体现为无线耳机、主动触控笔、遥控器或指示器。

该天线电极是一种能够连接至电池充电器电极的天线。该天线电极可以通过印刷电路技术或通过缠绕和/或焊接电导线来制备。即使为一电极，该天线电极还具有天线的功能。

该天线是能够将电磁波转换为电能或将电能转换为电磁波的电子设备。该电能和该电磁波传递用于通信目的的电信号。天线通过传输线从收发器模块接收电能，产生振荡电磁场，然后发射电磁波。相反地，天线可以接收电磁波，转换为电能，通过传输线传递该电能至收发器模块。该电磁波可以具有用于特定应用的一个或更多射频。例如，工业科学医疗(ISM)频段在各国被保留以用于通信或其他目的而没有监管限制。流行的通信标准包括蓝牙和WI-FI，具有约为2.4吉赫(GHz)的频段范围。

该充电电极被用于在可充电电池和电池充电器之间提供电连接。可充电电池可以是碱性电池、银电池、锌-空气电池、汞电池、锂离子电池等。可充电电池可以是纽扣电池。可充电电池能够为射频通信设备或其他电子设备中的电气部件提供电能。

该电池充电器被用于为可充电电池提供电能。该电池充电器可以包括充电底座，对接电极和电源。充电底座提供至射频通信设备或其他电子设备的机械连接，对接电极提供充电电极与电源之间的电连接。该电源可以是另一可充电电池或家用电源线。

该充电控制器被用于在充电过程中调节电气性质，该电气性质包括，例如，电流或电压。而且充电控制器可以防止电路过载。充电控制器可以被设置为一充电集成电路。

该收发器模块被用于从天线传输或接收电信号。该收发器模块可以通过传输线连接该天线。该收发器模块可以是一ISM频段收发器模块，例如蓝牙模块、WI-FI模块或一专有的收发器模块。

进一步地，该射频通信设备还可以包括一转换模块，该转换模块被用于根据输入信号改变电气部件之间的电连接。该输入信号可以是电流、电势差或信号频率。该转换模块可以是集成电路或继电器。不同的输入信号使该天线电极以充电电极或天线工作。

在如图1A所示的射频通信设备的第一实施例中，该射频通信设备包括一天线电极101、一充电电极102、一收发器模块110、一充电控制器120，及一可充电电池130。该天线电极101用于连接该收发器模块110，以从该收发器模块110接收电能或传输电能至该收发器模块110。该天线电极101和该充电电极102均被连接至该充电控制器120。该充电控制器120从该天线电极101和该充电电极105接收电能，并传送电能至该可充电电池130。

在如图1B所示的射频通信设备的第一实施例中，该射频通信设备具体呈现为一无线耳机。此时，该射频通信设备包括一天线电极101，一充电电极102，一收发器模块110，一充电控制器120，及一可充电电池130。该天线电极101、该充电电极102、该收发器模块110、该充电控制器120及该可充电电池130被设置于一耳机外壳180内。

在如图2A所示的射频通信设备的第二实施例中，该射频通信设备包括一天线电极101、一充电电极102、一收发器模块110、一充电控制器120、一可充电电池130、及一转换模块150。该充电电极102被耦合至该充电控制器120。该转换模块150与该天线电极101、该充电控制器120，以及该收发器模块110连接。该转换模块150被用于确定该射频通信设备是处于充电模式还是通信模式。在充电过程期间，该转换模块150允许该天线电极101和该充电控制器120之间的电连接，并降低或者甚至禁止该天线电极101与该收发器模块110之间的电连接。一旦电连接到外部电源，该充电控制器120接收到来自该天线电极101和该充电电极102的电能，并且传递该电能至该可充电电池130。在通信过程(比如在一通信模式中)，该转换模块150允许该天线电极101和该收发器模块110之间的电连接，以从该接收器模块110接收电能或传输电能至该接收器模块110，同时降低或者甚至禁止该天线电极101与该充电控制器120的电连接。

如图2B所示的射频通信设备的第二实施例中，一射频通信设备具体呈现为一无线耳机。射频通信设备包括一天线电极101、一充电电极102、一收发器模块110、一充电控制器120、一电池130、及一转换模块150。该天线电极101、该充电电极102、该收发器模块110、该充电控制器120、该可充电电池130及该转换模块150被容纳在一耳机外壳180内。

一射频通信设备可以包括一收发器模块、一充电控制器、一可充电电池及一充电电极。该电子设备可以是无线耳机、主动触控笔、遥控器或指示器。

在图3A-3D所示的是该射频通信设备中的天线电极的各种形式。该天线电极101可以为具有至少一个馈电点103的环形天线。该天线的周长被设置为能够匹配指定电磁波的波长。该天线的周长可以等于该波长或该波长的四分之一。在一个实施例中，环形天线的周长约为30.59毫米，以接收2.45吉赫(GHz)的射频信号。可以预计的，该天线的周长可以容纳不同的频率以满足最佳辐射效率。而且环形天线的形状可以是圆形、椭圆形、矩形或其他几何形状。此外，连接传输线和天线电极的馈电点可以位于天线上，除了图3A-3D中所示的该馈电点的位置。

如图3A-3B所示，该环形天线可以是单极天线，也就是说，天线电极101包括1个馈电点103。在图3A中，该单极天线为闭环天线。在一实施方式中，其内周长可以为20毫米至35毫米，外周长可以为25毫米至40毫米，且其外周长大于内周长。在图3B中，该单极天线为开环天线。如图3C-3D所示，该环形天线为偶极天线，也就是说天线电极101包括两个馈电点103。在图3C中，该偶极天线为闭环天线。在图3D中，该偶极天线为开环天线。可以预计的，在某些工作条件下，该天线电极的阻抗应当与收发器模块相匹配。

如图4所示，在一实施例中，射频通信设备具体呈现为无线耳机100。该无线耳机100包括天线电极101、充电电极102、收发器模块110、充电控制器120及电池130。该充电电极102被连接到充电控制器120上。该电池130被连接到充电控制器120上。该天线电极101被连接到收发器模块110(TRX)和充电控制器120上。该天线电极101通过匹配电路173连接该收发器模块110，以确保在该天线电极101和该收发器模块110之间的匹配阻抗。该天线电极101及该充电控制器120通过偏置T电路174相耦合，以在该无线耳机100用于该电池130充电时将该直流电流分流到该充电器控制器120。该偏置T电路174还可以连接该收发器模块110，以将该射频电流分流至该收发器模块110。该收发器模块110可以具体呈现为蓝牙射频(BTRF)。在至少一个实施例中，该偏置T电路174还可以取代转换模块以及该转换模块连接该收发器模块110。

该无线耳机100可以进一步包括微控制器181(MCU)、包括只读存储器182(ROM)和随机存取存储器183(RAM)的存储器、数字信号处理器184(DSP)、基带模块185、输入/输出设备186(I/O device)、音频接口187、用户界面170、麦克风140(MIC)、扬声器145(SPK)、晶振(XTAL)时钟175和保护电路176。在至少一个实施例中，这些电子元件的一部分被嵌入在印刷电路板上，以便于大量生产和无线耳机的容量最小化。此外，该用户界面170包括用于接收用户输入的按钮171，以及该用户界面170还包括传递指示信号给用户的光指示器172。该麦克风140连接该音频接口187，以接收环境声音或用户声音。该音频接口187可以具有消除环境噪声的噪声消除功能，因此该扬声器145能够传送高质量的声音或者可以扩大声音的某些频率，例如人类语音。利用该麦克风140，该无线耳机100可以用作无线对讲机、助听器或声音放大设备。

本发明进一步揭露了一充电系统及其应用。

如图5所示的是本发明的充电系统的一实施例。该充电系统包括第一充电模块250和第二充电模块260。该第一充电模块250包括第一充电电极251、第二充电电极252、充电控制器120和一可充电电池130。第二充电模块260包括第一对接电极261、第二对接电极262和一电池充电器270。该第一充电电极251和该第二充电电极252连接该充电控制器120的阴极或阳极。该第一对接电极261和该第二对接电极262连接该电池充电器270的阴极或阳极。如图5中的虚线表示当充电电路完成时，该第一充电电极251和第一对接电极261之间的导电连接，以及第二充电电极252和第二对接电极262之间的导电连接。

该充电系统可以被应用到电子设备上，包括可再充电装置和充电盒。该第一充电模块250被运用到该可再充电装置，以及该第二充电模块260被运用到该充电盒。该可再充电装置可以包括一可充电电池、一充电控制器、第一充电电极、第二充电电极和一装置外壳。该可充电电池连接该充电控制器。该充电控制器连接该第一充电电极和该第二充电电极。该装置外壳被配置成容纳该可充电电池、该充电控制器、该第一充电电极和该第二充电电极。该充电盒可包括一电池充电器、第一对接电极、第二对接电极和一装置外壳。该电池充电器连接该第一对接电极和该第二对接电极。该装置外壳被配置成容纳该电池充电器、该第一对接电极和该第二对接电极。当该可再充电系统处于充电过程时，该可再充电设备连接该充电盒，是通过该第一充电电极连接该第一对接电极，以及该第二充电电极连接该第二对接电极。在这种情况下，该第一充电电极与该第一对接电极结合，以及该第二充电电极与该第二对接电极结合。

如图6A所示的是该电子设备的一实施例，其中该可再充电装置包括一可充电无线耳机300和一充电盒20。该充电盒20被配置来使该可充电无线耳机300的电池再充电。该充电盒20包括充电组件281和容纳盒286，并且该充电组件281可以被安置在该容纳盒286中。在本实施例中，该充电组件281被配置为一抽屉。该充电组件281包括对接座282和对接架283。该对接座282被配置来提供机械以连接到该可充电无线耳机300的装置外壳上。该对接架283具有颈部部分284，以支撑和稳固该可充电无线耳机300的装置外壳。在图6A中，该充电盒展示出处于打开位置，并且一个可充电无线耳机300中位于该充电组件281的对接架283上。在至少一个实施例中，该对接架283具有两个颈部部分284用于两个可充电无线耳机。

如图6B所示的是与图6A相似的电子设备的另一实施例，该电子设备包括一对可充电无线耳机300a和300b，以及一充电盒20。该充电盒20被配置使该可充电无线耳机300a和300b的电池再充电。该充电盒20包括一电源管理模块(未展示)，一可充电电池(为展示)，以及一外部电源连接口271。该外部电源连接口271被配置来接收外部电能以使该充电盒20的可充电电池再次充电。该外部电源连接口271可以是一通用串行总线(USB)端口或微型USB端口。该充电盒20包括充电组件281和容纳盒286，并且该充电组件281可以被安置在该容纳盒286中。在本实施例中，该充电组件281被配置为一抽屉。该充电盒20的充电组件281包括对接座282和对接架283。而且，每个该可充电无线耳机300a和300b装配有一第一充电模块250，该第一充电模块250包括一第一充电电极251和一第二充电电极252，具体描述参照上文中图5。该充电盒20装配有至少一个第二充电模块260，该第二充电模块260包括至少一第一对接电极261和一第二对接电极262。该第一对接电极261和该第二对接电极262的位置被固定在该对接座282上。当该可充电无线耳机300a和300b与该充电盒20电连接时，该对接座282可以提供机械以连接到该可充电无线耳机300a和300b的装置外壳上。同时，该第一对接电极261与该第一充电电极251电连接，并且该第二对接电极262与该第二充电电极252电连接，从而提供该充电盒20与该该可充电无线耳机300a和300b之间的电连接。该对接架283可以有一个颈部部分284用于支撑和稳固该可充电无线耳机的装置外壳。在本实施例中，该第一充电模块250的充电电极和该第二充电模块260的对接电极是径向对称的。因此，用户可以在任意方向上将该无线耳机放置在该充电盒上。

如图7A所示的是图6B中的充电系统的一实施例，该充电系统包括第一充电模块250和第二充电模块260。该第一充电模块250包括第一充电电极251和第二充电电极252。该第二充电模块260包括第一对接电极261、第二对接电极262和第三对接电极263。当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，该第一充电电极251可以是具有弹簧垫的导电针，以确保与该第一对接电极251的电连接。该第二充电电极252环绕着该第一充电电极251。在本实施例中，该第二充电电极252为环形的。该第一充电模块250可以进一步包括一环形的绝缘壁253，该绝缘壁253阻止该第一充电电极251和该第二充电电极252发生短路。当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，该第一充电模块250的绝缘壁253也可以提供机械支撑，以确保该第一对接电极261正确地连接该第一充电电极251。该绝缘壁253也可以阻止该第一对接电极261接触该第二充电电极252。当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，能确保该第二对接电极262和该第三对接电极263与该第二充电电极252的电连接。因此，无论如何放置和方向为何，该第一充电模块250和该第二充电模块260都能完成充电电路。此外，该第二充电电极252可以为闭合回路的天线电极来提供通信功能。该天线电极的描述可以参考上述段落。

图7B所示的是图6中的充电系统的另一实施例，该充电系统包括第一充电模块250和第二充电模块260。该第一充电模块250包括第一充电电极251和第二充电电极252。该第二充电模块260包括第一对接电极261、第二对接电极262和第三对接电极263。该第一充电电极251环绕着该第二充电电极252。在本实施例中，该第二充电电极252为环形，并且在该第二充电电极252上定义一个开口258。正如图7B所示，该第二充电电极252有两个端点，并且两个端点被开口258所间隔开。该第二对接电极262被配置成某一形状，以确保无论方向为何，该第二对接电极262和该第二充电电极252都能完成充电电路。该第二对接电极262有一外表面266。当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，该外表面266被配置成与该第二充电电极252连接。该外表面266有一宽度268，并且该第二对接电极262的宽度268等于或大于该第二充电电极252的开口258(两个端点之间的距离)。当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，该第二对接电极262的外表面266可以通过穿过开口258，以连接该第二充电电极252，也可以连接远离该开口258的该第二对接电极262的一主要部分。值得注意的是，虽然在本实施例中，该第二对接电极262是弯曲的立方体，但该第二对接电极262的形状不限于此。

如图7B中所示的实施例，当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，该第一充电电极251可以是具有弹簧垫的导电针，以确保与该第一对接电极251的良好的电连接。该第一充电模块250包括一环形绝缘壁253，该环形绝缘壁253防止第一充电电极251和第二充电电极252之间发生短路。当该第一充电模块250和该第二充电模块260电连接时，该环形绝缘壁253也可以提供机械支撑，从而使第一对接电极261的位置与第一充电电极251正确地接触。该绝缘壁253也可以阻止该第一对接电极261连接该第二充电电极252。通过此种方法，无论放置的方式或方向，该第一充电模块250和该第二充电模块260都能完成充电电路。此外，该第二充电电极252可以为闭合回路的天线电极来提供进一步的通信功能。该天线电极的描述可以参考上述段落。

本发明揭露了一天线电极和使用该天线电极的射频通信设备。本发明进一步提供了一充电系统和使用该充电系统的一电子设备。上述实施例仅用来详细描述本发明的一些实施例，并不能理解为限制本发明的范围。对于任何熟悉本技术领域的技术人员，在基于本发明所披露的可轻易想到的变化或者替换，都包含在本发明的保护范围之内。