基于磁耦合无线输电技术的免充电蓝牙耳机的制作方法

本发明公开了一种蓝牙耳机，尤其涉及一种基于磁耦合无线输电技术的免充电蓝牙耳机。

背景技术：

耳机最为电脑和手机的重要外部设备之一，为人们的日常生活提供很大便利，在我们的学习生活中也发挥着很大的作用。但耳机连线带来了很大的不便，且易损坏。随着无线信号传输技术的发展，蓝牙耳机的技术趋于稳定，使耳机摆脱了耳机线的束缚，在距离电脑或手机一定距离的范围内，也能稳定传输。蓝牙耳机虽然摆脱耳机线的束缚，却需要定期充电，而且充电时由于充电线的束缚，不便正常使用。

根据电能传输原理，无线电能传输大致上可以分为三类:第一类是变压器原理的直接耦合式，这种方式功率虽然较大，但是仅适于近距离；第二类电波无线能量传输技术，直接利用电磁波能量可以通过天线发射和接收的原理，这种方式虽然实现了长距离和大功率能量的传输，但是能量传输受方向限制，也不能绕过障碍物，并且损耗较大，对人体和其它生物都有严重伤害；第三类是非辐射耦合谐振方式，该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离也比较远，传输功率也较大，而且对人体没有伤害。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种可实现无线充电的基于磁耦合无线输电技术的免充电蓝牙耳机。

本发明所采用的技术方案为：一种基于磁耦合无线输电技术的免充电蓝牙耳机，包括耳机本体和感应范围为0-60cm的电能发射电路；所述蓝牙耳机本体包括两个耳机单体和连接两个耳机单体的连接件；所述连接件内设有连接两个耳机单体的数据线和电源线，两个耳机单体其中一个设有蓝牙耳机功能电路，耳机单体内设有可充电锂电池、电能接收电路和整流调压系统，所述电能接收电路接收电能发射电路的电能，并通过整流调压系统将电能输送给可充电锂电池,可充电锂电池为蓝牙耳机功能电路提供工作电压。

进一步的，所述电能发射电路包括依次串联构成闭合回路的发射线圈L1、谐振电容C1、交流电压V1和等效阻抗Zl。

进一步的，所述电能接收电路包括依次串联构成闭合回路的接收线圈L2、谐振电容C2、负载阻抗ZL和等效阻抗Z2。

进一步的，所述的整流调压系统由整流和调压两部分，整流部分利用肖特基二极管组成的桥式电路将交流电能变成直流，同时加一滤波电路滤除高次谐波；整流后得到的直流电能进入调压部分，调压部分由DC/DC电路组成将电压进行调整达到耳机所需电压。

与现有技术相比，本发明具有以下优点:首先该蓝牙耳机通过蓝牙耳机本体内的电能接收电路和蓝牙耳机外的电能发射电路的磁耦合无线输电技术对锂电池进行无线充电，以及为蓝牙本体内的部件供电；当蓝牙耳机和电能发射电路距离在0-60cm范围内时保持蓝牙耳机在不充电的情况下持续工作，且同时提供电能存储于锂电池内，当蓝牙耳机和电能发射电路距离较远时，依靠内置的可充电锂电池保障蓝牙耳机的正常工作。

附图说明

图1为本发明耳机结构示意图；

图2为本发明的电路原理框图；

图3为本发明中谐振式电能传输方案原理图；

图4为本发明中副边接收电路原理图；

图5为本发明中无源整流、滤波、稳压电路图；

图6为本发明中驱动交流电压V1的驱动电路图；

图中：耳机本体1、耳机单体101、连接件102。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明公开了一种基于磁耦合无线输电技术的免充电蓝牙耳机，包括耳机本体1和感应范围为0-60cm的电能发射电路；所述蓝牙耳机本体1包括两个耳机单体101和连接两个耳机单体的连接件102；所述连接件102内设有连接两个耳机单体的数据线和电源线，两个耳机单体101其中一个设有蓝牙耳机功能电路，耳机单体101内设有可充电锂电池、电能接收电路和整流调压系统，所述电能接收电路接收电能发射电路的电能，并通过整流调压系统将电能输送给通过电线连接的可充电锂电池，可充电锂电池为蓝牙耳机功能电路提供工作电压。所述蓝牙耳机功能电路可以为现有的所有具有蓝牙功能的耳机电路。

无线供电技术也称为无接触能量传输或松耦合电能传输，主要分为电磁辐射式、电磁感应式以及电磁谐振式(即磁耦合无线输电)三种。其中，电磁谐振式的基本原理是两个振动频率相同的物体间可以高效地传输能量，而对于不同振动频率的物体几乎没有影响。该技术就是通过磁场的近场耦合，使得原边线圈、副边线圈产生谐振，继而传送能量。电磁谐振式无线供电技术可以在有障碍物的情况下，达到米级的传送距离。在本发明中电能接收电路和电能发射电路利用磁耦合无线输电技术实现电能的传输。

如图3所示，本发明的电能接收电路采用串联谐振，所述电能接收电路包括依次串联构成闭合回路的接收线圈L2、谐振电容C2、负载阻抗ZL和等效阻抗Z2。电能发射电路也同样采用串联谐振，电能发射电路的感应范围为0-60cm，该电能发射电路包括依次串联构成闭合回路的发射线圈L1、谐振电容C1、交流电压V1和等效阻抗Zl。即经过逆变和功率放大后的交流电压。通过发射线圈和接收线圈的耦合，谐振电能传输到接收线圈，该接收线圈接收到的波形是正弦波，再经过整流、滤波后即可提供给负载。其中，对于直流负载而言，负载阻抗ZL采用副边接收电路，该电路的典型设计方案是电流经线圈通过无源整流后，再经过滤波、稳压和电压调节后提供给负载；副边接收电路原理图如图4所示。其中，实际用电负载为无线蓝牙耳机功能电路以及无线蓝牙耳机内置的充电状态下的锂电池。其中，无源整流、滤波、稳压电路如图5所示，可以使用集成芯片BQ51013B实现AC-DC转换功能，使用集成芯片MP1584EN实现DC-DC变换。

所述电能发射电路中的所述交流电压V1经由驱动芯片后加载在由L1、C1构成的LC谐振电路上，如图6所示，Ql,Q2表示两只增强型场效应管，在这里用作开关管；Dl,D2表示两只二极管，作用为电流续流。Q1、Q2串联后接地，栅极分别与驱动芯片相连，用以控制场效应管通断。D1，D2分别与Q1，Q2并联。Q1，Q2中间引出电压Vl加载在LC谐振电路上上。驱动芯片可以使用谐振型开关电源控制器MC34067P。该电能发射电路将直流电通过逆变转换为高频交流电，通过发射线圈对外发射能量。该电能发射电路可采用半桥式逆变电路。考虑到电路工作在串联谐振时电流较大，需要增大发送功率时可以将场效应管换为绝缘栅双极型晶体(IGBT)。

工作原理:应用时，可在蓝牙耳机附近安装电能发射电路，当蓝牙耳机和电能发射电路距离在0-60cm范围内时保持无线蓝牙耳机在不充电的情况下持续工作，且同时提供电能存储于锂电池内；当蓝牙耳机和电能发射电路距离较远时，依靠内置的可充电锂电池保障无线蓝牙耳机的正常工作。