專利名稱：一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，屬于國際專利分類電學(xué)部中電能存儲(chǔ)系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置主要有兩種一種是通過電導(dǎo)線直接將電子設(shè)備與某種固定能量源連接，這種裝置的缺點(diǎn)是耗能設(shè)備與能量源之間有導(dǎo)線連接，對(duì)于必須相對(duì)于固定能量源經(jīng)常移動(dòng)的電子設(shè)備來說很不方便，例如常用的有線手寫筆在使用過程中經(jīng)常相對(duì)于手寫板不斷移動(dòng)位置，用戶對(duì)此深感不便；另一種裝置是用電池為電子設(shè)備提供電能，采用這種能源提供裝置雖然解決了電子設(shè)備移動(dòng)不便的問題，但通常由于采用這種裝置后造成電子設(shè)備的成本、體積等因素的限制，而沒有得到廣泛的應(yīng)用，目前市場上出現(xiàn)的無線有源手寫筆均使用普通干電池、鈕扣電池來充當(dāng)手寫筆的能量源，但是這種能源最大的缺陷是不能重復(fù)使用，并且還可能造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的為微功耗電子設(shè)備能源提供的弊端，本實(shí)用新型提出了一種可反復(fù)使用，干凈環(huán)保的電能裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用具有貯能作用的器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)備中使用的電池，本實(shí)用新型分別設(shè)計(jì)有線和無線兩種充電電路。
有線充電電路的原理圖如圖1所示，其技術(shù)要點(diǎn)是電源提供電能，然后輸入緩沖電路，電流經(jīng)過二極管的單向化處理后由限幅電路輸入貯能器件；同時(shí)，將貯能器件兩端的電壓反饋給控制電路，當(dāng)貯能器件兩端的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，該控制電路關(guān)斷充電指示燈表示充電結(jié)束。有線充電電路按如下方式配置電源與緩沖電路相連，緩沖電路經(jīng)過單項(xiàng)化處理后與限幅電路相連，限幅電路與貯能器件相連后與控制電路相連，控制電路再與充電指示電路相連。
有線充電電路如圖3所示，主要由貯能器件和充電電路組成。本實(shí)用新型以手寫筆為例，充電電路置于手寫板中，并設(shè)計(jì)一個(gè)充電插座，貯能器件置于手寫筆中，并設(shè)計(jì)一個(gè)充電插頭，當(dāng)需要為手寫筆的貯能器件充電時(shí)，將充電插頭與充電插座接觸一下即完成充電。
無線充電電路的原理圖如圖2所示，其技術(shù)要點(diǎn)是先由放電回路發(fā)射電磁波，由接收回路接收，經(jīng)過逆變回路和整流器，一方面對(duì)貯能器件充電，通過緩沖電路緩沖后進(jìn)入整流器，加速充電過程。同時(shí)，將貯能器件兩端的電壓反饋給控制電路，當(dāng)貯能器件兩端的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，該控制電路驅(qū)動(dòng)充電指示燈發(fā)光表示充電結(jié)束。無線充電電路按如下方式配置接收回路接收由放電回路發(fā)射的電磁波后與逆變回路相連，逆變回路經(jīng)過整流器與貯能器件相連，貯能器件分別與控制電路和緩沖電路相連，控制電路再與充電指示電路相連，緩沖電路與整流器相連。
無線充電電路主要由放電回路和充電回路兩部分組成。無線充電電路的充電回路的接收線圈的外徑小于放電回路的發(fā)射線圈的內(nèi)徑，接收線圈可插入放電回路的發(fā)射線圈中。以手寫筆為例，充電回路置于手寫筆中如圖4所示，保持接收線圈L1和電容C1組成的諧振回路的諧振頻率與放電回路的簡諧振蕩源的頻率一致，在本實(shí)施例中諧振回路的諧振頻率為455KHz；放電回路置于手寫板中如圖5所示，由簡諧振蕩源和一個(gè)特制發(fā)射線圈連接而成，簡諧振蕩源在某一特定頻率振蕩，驅(qū)動(dòng)放電線圈，主要在其內(nèi)部產(chǎn)生交變電磁場；當(dāng)手寫筆進(jìn)行充電時(shí)如圖6所示，將手寫筆的充電回路的接收線圈插入手寫板的放電回路的發(fā)射線圈中，發(fā)射線圈發(fā)射的電磁波在接收線圈中感應(yīng)出交變電壓，通過充電回路為手寫筆中的貯能器件充電。
本實(shí)用新型的有益效果是，克服傳統(tǒng)為微功耗電子設(shè)備提供能量的弊端，提出了一種可以重復(fù)使用，并且環(huán)保的電能裝置，大大降低了電子設(shè)備的成本，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的兩種充電電路結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于需要提供能源的電子設(shè)備。


圖1是本實(shí)用新型的有線充電電路的原理圖。
圖2是本實(shí)用新型的無線充電電路的原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的有線充電電路示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的無線充電電路的充電回路。
圖5是本實(shí)用新型的無線充電電路的放電回路。
圖6是本實(shí)用新型的無線充電電路的充電電路示意圖。
圖7是本實(shí)用新型在正弦波振蕩電路中應(yīng)用的電路圖。
具體實(shí)施例
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
在圖3有線充電電路圖中，主要由貯能器件和充電電路組成，貯能器件為電容量為1F的電解電容C1，二極管D1的主要作用是保證充電時(shí)電流由充電回路流向電容，而不會(huì)發(fā)生反向流動(dòng)，亦即起到單向化的作用；電流經(jīng)電阻R1的左端流入，經(jīng)過三極管Q1緩沖后再經(jīng)D1流入貯能器件C1；R1和芯片U1構(gòu)成控制電路，其工作過程是當(dāng)電容C1兩端的電壓未達(dá)到規(guī)定值時(shí)，芯片U1輸出低電平，經(jīng)過反相器U2變?yōu)楦唠娖剑缓蠓譃閮陕芬宦方?jīng)電阻R3為Q1提供偏置電流，另一路經(jīng)電阻R6和R7分壓后，輸入三極管Q2的基極，使Q2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管D2發(fā)光，表示充電正在進(jìn)行；當(dāng)電容C1兩端的電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，芯片U1輸出高電平，經(jīng)過反相器U2變?yōu)榈碗娖?，從而使三極管Q1，Q2截止，一方面切斷充電電流，同時(shí)關(guān)斷發(fā)光二極管D2，表示充電過程結(jié)束；其具體的電路連接關(guān)系是電阻R1的一端與電源VCC相連，另一端與三極管Q1的集電極相連；電阻R8的一端與電源VCC相連，另一端與發(fā)光二極管D2的正極相連；D2的負(fù)極與三極管Q2的集電極相連；Q2的發(fā)射極接地；Q2的基極分別與電阻R6、R7的一端相連；R7的另一端接地；R6的另一端分別與電阻R3的一端、反相器U2的輸出端相連；U2的輸入端與U1的腳3相連；R3的另一端分別與Q1的基極、電阻R4的一端相連；R4的另一端與Q1的發(fā)射極相連；電阻R2的一端與Q1的集電極相連，另一端與Q1的發(fā)射極相連；U1的腳1接地；U1的腳2與電阻R5的一端相連；R5的另一端與二極管D1的正極相連；D1的正極與Q1的發(fā)射極相連負(fù)極與充電插座相連接；貯能器件置入耗能電子設(shè)備中，其連接方式是充電插頭與電解電容C1的正極相連；C1的負(fù)極接地。
在圖4無線充電電路的充電回路中，保持接收線圈L1和電容C1組成的諧振回路的諧振頻率與放電回路的簡諧振蕩源的頻率一致，在本實(shí)施例中諧振回路的諧振頻率為455KHz；接收線圈L1是特殊繞制的線圈，其直徑小于發(fā)射線圈，使用時(shí)應(yīng)能全部插入發(fā)射線圈；發(fā)射線圈發(fā)射的電磁波在接收線圈中感應(yīng)出交變電壓，通過芯片U1變換為直流電壓；該直流電壓通過二極管D2對(duì)貯能器件C6充電，同時(shí)通過芯片U2構(gòu)成的緩沖電路，經(jīng)二極管D1后進(jìn)入充電回路；芯片U3、三極管Q1和發(fā)光二極管D4組成充電指示回路；當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，D4發(fā)光表示充電結(jié)束；其具體的電路連接關(guān)系是L1與C1并聯(lián)后其中一端與電容C2相連后接地，另一端與電容C3相連后接地；芯片U1的輸入端腳2與C2相連后接地；U1的腳3接地；U1的輸出端腳4與C3相連后接地；U1的腳5一端與電容C4相連后接地，另一端分別與二極管D1的負(fù)極、二極管D2的正極相連；D2的負(fù)極分別與電容C5、電容C6相連后接地；D1的正極分別與芯片U2的腳2、腳3相連；U2的電源地接地；U2的腳1分別與二極管D3的負(fù)極、電阻R1的一端相連；D3的正極接地；R1的另一端分別與U2的電源端、發(fā)光二極管D4的正極相連；D4的負(fù)極經(jīng)過電阻R3后與三極管Q1的集電極相連；Q1的發(fā)射極接地；Q1的基極經(jīng)過電阻R2后與芯片U3的輸出端腳3相連；U3的腳2接地；U3的腳1分別與D4的正極、D2的負(fù)極相連。
放電回路如圖5所示，由簡諧振蕩源和一個(gè)發(fā)射線圈閉合連接而成。簡諧振蕩源在某一特定頻率振蕩，驅(qū)動(dòng)放電線圈，主要在其內(nèi)部產(chǎn)生交變電磁場。
無線充電電路充電如圖6所示，貯能器件需要充電時(shí)，將充電回路中的接收線圈插入放電回路中的發(fā)射線圈，發(fā)射線圈發(fā)射的電磁波在接收線圈中感應(yīng)出交變電壓，通過充電回路為貯能器件充電。
圖7是本實(shí)用新型在正弦波振蕩電路中的應(yīng)用，以手寫筆為例，該電路置于手寫筆中，由大容量電容C1提供維持正弦波振蕩的能量，電流由R4、R5組成的基極偏置電路進(jìn)入三極管Q1的基極，經(jīng)過電容C9反饋給電感L2和電容C2組成的集電極諧振回路，產(chǎn)生持續(xù)的正弦振蕩，手寫板接收手寫筆產(chǎn)生的振蕩信號(hào)，從而獲取手寫筆位于手寫板上的坐標(biāo)值；若采用1F電解電容可維持正弦振蕩兩個(gè)小時(shí)以上；若采用4.7F電解電容，則可至少持續(xù)振蕩八個(gè)小時(shí)；其具體的電路連接關(guān)系是充電電路為電解電容C1提供能量；C1的負(fù)極接地，正極分別與電感L2、電容C2、電阻R4和電容C11的一端相連；L2、C2的另一端相連后分別與三極管Q1的集電極、電容C9的一端相連；R4的另一端分別與電容C10、電阻R5的一端、Q1的基極相連；Q1的發(fā)射極與電阻R6的一端相連；R6、C9的另一端相連后分別與電阻R7、電容C8的一端相連；R7、C8、R5、C10、C11的另一端相連后接地。
本實(shí)用新型提出的電能供給裝置克服了傳統(tǒng)方式的弊端，設(shè)計(jì)的有線和無線充電電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可廣泛應(yīng)用于微功耗電子設(shè)備中，并且不會(huì)造成環(huán)境污染。
權(quán)利要求1.一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，由有線充電電路及無線充電電路構(gòu)成，其特征在于有線充電電路按如下方式配置電源與緩沖電路相連，緩沖電路經(jīng)過單項(xiàng)化處理后與限幅電路相連，限幅電路與貯能器件相連后與控制電路相連，控制電路再與充電指示電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，其特征在于無線充電電路按如下方式配置接收回路接收由放電回路發(fā)射的電磁波后與逆變回路相連，逆變回路經(jīng)過整流器與貯能器件相連，貯能器件分別與控制電路和緩沖電路相連，控制電路再與充電指示電路相連，緩沖電路與整流器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，其特征在于有線充電電路由貯能器件和充電電路組成，有線充電電路連接關(guān)系是電阻R1的一端與電源VCC相連，另一端與三極管Q1的集電極相連；電阻R8的一端與電源VCC相連，另一端與發(fā)光二極管D2的正極相連；D2的負(fù)極與三極管Q2的集電極相連；Q2的發(fā)射極接地；Q2的基極分別與電阻R6、R7的一端相連；R7的另一端接地；R6的另一端分別與電阻R3的一端、反相器U2的輸出端相連；U2的輸入端與U1的腳3相連；R3的另一端分別與Q1的基極、電阻R4的一端相連；R4的另一端與Q1的發(fā)射極相連；電阻R2的一端與Q1的集電極相連，另一端與Q1的發(fā)射極相連；U1的腳1接地；U1的腳2與電阻R5的一端相連；R5的另一端與二極管D1的正極相連；D1的正極與Q1的發(fā)射極相連負(fù)極與充電插座相連接；貯能器件置入耗能電子設(shè)備中，其連接方式是充電插頭與電解電容C1的正極相連；C1的負(fù)極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，其特征在于無線充電電路由放電回路和充電回路組成；充電回路的具體電路連接關(guān)系是L1與C1并聯(lián)后其中一端與電容C2相連后接地，另一端與電容C3相連后接地；芯片U1的輸入端腳2與C2相連后接地；U1的腳3接地；U1的輸出端腳4與C3相連后接地；U1的腳5一端與電容C4相連后接地，另一端分別與二極管D1的負(fù)極、二極管D2的正極相連；D2的負(fù)極分別與電容C5、電容C6相連后接地；D1的正極分別與芯片U2的腳2、腳3相連；U2的電源地接地；U2的腳1分別與二極管D3的負(fù)極、電阻R1的一端相連；D3的正極接地；R1的另一端分別與U2的電源端、發(fā)光二極管D4的正極相連；D4的負(fù)極經(jīng)過電阻R3后與三極管Q1的集電極相連；Q1的發(fā)射極接地；Q1的基極經(jīng)過電阻R2后與芯片U3的輸出端腳3相連；U3的腳2接地；U3的腳1分別與D4的正極、D2的負(fù)極相連；放電回路由簡諧振蕩源和一個(gè)發(fā)射線圈閉合連接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，其特征在于無線充電電路的充電回路的接收線圈的外徑小于放電回路的發(fā)射線圈的內(nèi)徑，接收線圈可插入放電回路的發(fā)射線圈中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，其特征在于無線充電電路在正弦波振蕩電路中的具體電路連接關(guān)系是充電電路為電解電容C1提供能量；C1的負(fù)極接地，正極分別與電感L2、電容C2、電阻R4和電容C11的一端相連；L2、C2的另一端相連后分別與三極管Q1的集電極、電容C9的一端相連；R4的另一端分別與電容C10、電阻R5的一端、Q1的基極相連；Q1的發(fā)射極與電阻R6的一端相連；R6、C9的另一端相連后分別與電阻R7、電容C8的一端相連；R7、C8、R5、C10、C11的另一端相連后接地。
專利摘要一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置，屬于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)領(lǐng)域。本實(shí)用新型由有線和無線充電電路構(gòu)成。有線充電電路由電源提供電能，輸入緩沖電路，電流經(jīng)過二極管的單向化處理后由限幅電路輸入貯能器件，并將貯能器件兩端的電壓反饋給控制電路，當(dāng)貯能器件兩端的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，該控制電路關(guān)斷充電指示燈表示充電結(jié)束。無線充電電路先由放電回路發(fā)射電磁波，由接收回路接收，經(jīng)過逆變回路和整流器，對(duì)貯能器件充電，通過緩沖電路緩沖后進(jìn)入整流器，加速充電過程，當(dāng)貯能器件兩端的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制電路驅(qū)動(dòng)充電指示燈發(fā)光表示充電結(jié)束。該裝置采用具有貯能作用的器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)備中使用的電池，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，無環(huán)境污染。
文檔編號(hào)H02J17/00GK2694585SQ200420003999
公開日2005年4月20日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者劉迎建, 胡長俊, 王紅崗 申請人:北京漢王科技有限公司