CN107887957A - 充电电路和充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的充电电路和充电设备，涉及充电技术领域。其中，充电电路包括电荷采集单元、电荷存储单元、控制单元和开关单元。其中，所述电荷存储单元用于获取所述电荷采集单元采集电荷发生电路产生的电荷，并通过存储该电荷以得到电能，所述控制单元在所述电荷存储单元的电压值达到预设值时，控制所述开关单元导通，以使所述电荷存储单元通过所述开关单元对待充电电路进行充电。通过上述设置，可以实现对电荷发生电路产生的电荷的有效利用，避免资源浪费的问题。

Description

充电电路和充电设备

技术领域

本发明涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种充电电路和充电设备。

背景技术

随着电子技术的不断发展，应用该技术的电子设备得到了广泛的应用。其中，在电子设备的应用中一般会存在能够产生电荷并形成电势的电荷发生电路。经发明人研究发现，在现有技术中电荷发生电路产生的电荷因未被利用而存在资源浪费的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充电电路和充电设备，以实现对电荷发生电路产生的电荷的有效利用，避免资源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种充电电路，包括：

电荷采集单元，该电荷采集单元的输入端作为所述充电电路的输入端与电荷发生电路连接，以采集电荷发生电路产生的电荷；

电荷存储单元，该电荷存储单元的输入端与所述电荷采集单元的输出端连接，以获取所述电荷采集单元采集的电荷，并通过存储该电荷以得到电能；

控制单元，该控制单元的输入端与所述电荷存储单元连接，以根据所述电荷存储单元的电压值输出控制信号；

开关单元，该开关单元的控制端与所述控制单元连接、输入端与所述电荷存储单元连接、输出端作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接；

其中，所述控制单元在所述电荷存储单元的电压值达到预设值时，控制所述开关单元导通，以使所述电荷存储单元通过所述开关单元对待充电电路进行充电。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电电路中，所述控制单元包括：

电压检测器，该电压检测器的输入端与所述电荷存储单元连接，以检测所述电荷存储单元的电压值，并根据该电压值输出第一控制信号；

控制信号发生器，该控制信号发生器的输入端与所述电压检测器的输出端连接、输出端与所述开关单元的控制端连接，以根据所述第一控制信号向所述开关单元输出第二控制信号；

其中，所述电压检测器在检测到的电压值大于预设值时输出高电平信号，所述控制信号发生器在接收到所述高电平信号时输出方波信号，所述开关单元在方波信号的高电平时段导通、低电平时段关断，以通过所述开关单元交替导通与关断对待充电电路进行间隙式脉冲充电。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电电路中，所述电荷存储单元为电容器和/或电容板。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电电路中，所述开关单元为三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、晶闸管、碳化硅晶体管、氮化镓晶体管、高电子迁移率晶体管以及绝缘栅双极型晶体管中的一种。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电电路中，所述开关单元为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该N型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制单元的输出端连接、漏极与所述电荷存储单元连接、源极作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电电路中，所述开关单元为三极管，该三极管包括基极、集电极和发射极，其中，所述基极作为所述开关单元的控制端，所述集电极和发射极的其中一个作为所述开关单元的输入端、另一个作为所述开关单元的输出端。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电电路中，所述充电电路还包括：

稳压单元，该稳压单元的输入端与所述开关单元的输出端连接、输出端作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接，以将通过所述开关单元输出的电能进行稳压处理后输出至待充电电路。

本发明实施例还提供了一种充电设备，包括电荷发生电路和充电电路，所述充电电路包括：

电荷采集单元，该电荷采集单元的输入端作为所述充电电路的输入端与电荷发生电路连接，以采集电荷发生电路产生的电荷；

电荷存储单元，该电荷存储单元的输入端与所述电荷采集单元的输出端连接，以获取所述电荷采集单元采集的电荷，并通过存储该电荷以得到电能；

控制单元，该控制单元的输入端与所述电荷存储单元连接，以根据所述电荷存储单元的电压值输出控制信号；

开关单元，该开关单元的控制端与所述控制单元连接、输入端与所述电荷存储单元连接、输出端作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接；

其中，所述控制单元在所述电荷存储单元的电压值达到预设值时，控制所述开关单元导通，以使所述电荷存储单元通过所述开关单元对待充电电路进行充电。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电设备中，所述控制单元包括：

电压检测器，该电压检测器的输入端与所述电荷存储单元连接，以检测所述电荷存储单元的电压值，并根据该电压值输出第一控制信号；

控制信号发生器，该控制信号发生器的输入端与所述电压检测器的输出端连接、输出端与所述开关单元的控制端连接，以根据所述第一控制信号向所述开关单元输出第二控制信号；

其中，所述电压检测器在检测到的电压值大于预设值时输出高电平信号，所述控制信号发生器在接收到所述高电平信号时输出方波信号，所述开关单元在方波信号的高电平时段导通、低电平时段关断，以通过所述开关单元交替导通与关断对待充电电路进行间隙式脉冲充电。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述充电设备中，所述电荷发生电路为射频取电电路、电磁耦合电路、摩擦起电电路、电场耦合电路、光伏转换电路和压电转换电路中的一种。

本发明提供的充电电路和充电设备，通过电荷采集单元、电荷存储单元、控制单元和开关单元的配合，可以将电荷发生电路产生的电荷用于对待充电电路进行充电，进而实现对电荷发生电路产生的电荷的有效利用，有效地避免资源浪费的问题，极大地提高了充电电路和充电设备的经济特性。

进一步地，通过采用方波信号控制开关单元交替导通与关断，以对待充电电路进行间隙式脉冲充电，从而提高充电的效率，有效地提高了充电电路和充电设备的经济特性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的充电设备的应用框图。

图2为本发明实施例提供的充电电路的应用框图。

图3为本发明实施例提供的充电电路的结构框图。

图4为本发明实施例提供的充电电路的另一结构框图。

图标：10-充电设备；100-充电电路；110-电荷采集单元；130-电荷存储单元；150-控制单元；151-电压检测器；153-控制信号发生器；170-开关单元；190-稳压单元；200-电荷发生电路；300-待充电电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种充电设备10，用于对待充电电路300进行充电。其中，所述充电设备10包括电荷发生电路200和充电电路100。

在本实施例中，所述电荷发生电路200的输出端与所述充电电路100的输入端连接，所述充电电路100的输出端与所述待充电电路300的输入端连接，以实现通过所述充电电路100向将所述电荷发生电路200产生的电荷输出至所述待充电电路300，以对所述待充电电路300进行充电的目的。

可选地，所述电荷发生电路200的具体类型不受限制，只要能产生电荷即可，例如，可以是射频取电电路、电磁耦合电路、摩擦起电电路、电场耦合电路、光伏转换电路和压电转换电路中的一种，也可以是其它能够产生的电荷并输出的电路。

结合图2，本发明实施例还提供一种可应用于上述充电设备10的充电电路100。其中，所述充电电路100包括电荷采集单元110、电荷存储单元130、控制单元150和开关单元170。

进一步地，在本实施例中，所述电荷采集单元110的输入端作为所述充电电路100的输入端与电荷发生电路200连接，以采集电荷发生电路200产生的电荷。所述电荷存储单元130的输入端与所述电荷采集单元110的输出端连接，以获取所述电荷采集单元110采集的电荷，并通过存储该电荷以得到电能。所述控制单元150的输入端与所述电荷存储单元130连接，以根据所述电荷存储单元130的电压值输出控制信号。所述开关单元170的控制端与所述控制单元150连接、输入端与所述电荷存储单元130连接、输出端作为所述充电电路100的输出端与待充电电路300连接。

其中，所述控制单元150在所述电荷存储单元130的电压值达到预设值时，控制所述开关单元170导通，以使所述电荷存储单元130通过所述开关单元170对待充电电路300进行充电。所述控制单元150在所述电荷存储单元130的电压值未达到预设值时，控制所述开关单元170关断，以避免所述电荷存储单元130因输出电能的电压值过低而难以对待充电电路300进行有效、可靠地充电的问题。

可选地，所述预设值的具体数值不受限制，可以根据待充电电路300的有效充电电压进行设置，例如，在待充电电路300的有效充电电压为5V时，所述预设值可以为5.5V，以避免所述开关单元170造成的电压降导致充电不能有效、可靠地进行的问题。

可选地，所述电荷采集单元110的具体类型不受限制，根据实际需求进行设置即可，只要能够感应并接收所述电荷发生电路200产生的电荷即可。在本实施例中，考虑到所述电荷发生电路200产生电荷的电荷量一般较小，所述电荷采集单元110可以为电极板。

可选地，所述电荷存储单元130的具体类型不受限制，根据实际需求进行设置即可，只要能够有效地获取并存储电荷采集单元110采集的电荷即可。在本实施例中，电荷发生电路200产生电荷的电荷量一般较小，所述电荷存储单元130需要进行较长时间的存储才能使电压值达到预设值，进而对待充电电路300进行充电，因此，需要将所述电荷存储单元130设置为具有较低漏电特性的电气元件，例如，可以是电容器或电容板，也可以是其它的低漏电的可充电电池。

结合图3，在本实施例中，所述控制单元150可以包括电压检测器151和控制信号发生器153。所述电压检测器151的输入端与所述电荷存储单元130连接，以检测所述电荷存储单元130的电压值，并根据该电压值输出第一控制信号。所述控制信号发生器153的输入端与所述电压检测器151的输出端连接、输出端与所述开关单元170的控制端连接，以根据所述第一控制信号向所述开关单元170输出第二控制信号。

其中，所述电压检测器151在检测到的电压值大于预设值时输出高电平信号，所述控制信号发生器153在接收到所述高电平信号时输出方波信号，所述开关单元170在方波信号的高电平时段导通、低电平时段关断，以通过所述开关单元170交替导通与关断对待充电电路300进行间隙式脉冲充电。所述电压检测器151在检测到的电压值小于预设值时输出低电平信号，所述控制信号发生器153在接收到所述低电平信号时输出低电平信号或不输出信号，以使所述开关单元170根据该信号关断，以控制所述电荷存储单元130停止向待充电电路300进行充电。

可选地，所述开关单元170的具体类型不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以包括，但不限于是三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、晶闸管、碳化硅晶体管、氮化镓晶体管、高电子迁移率晶体管以及绝缘栅双极型晶体管中的一种。

其中，在一种实例中，优选所述开关单元170为金属氧化物半导体场效应晶体。该金属氧化物半导体场效应晶体管可以包括栅极、源极和漏极。所述栅极作为所述开关单元170的控制端与所述控制单元150的输出端连接，所述漏极和源极的其中一个作为所述开关单元170的输入端与所述电荷存储单元130连接、另一个作为所述开关单元170的输出端与待充电电路300连接。

所述金属氧化物半导体场效应晶体管既可以是N型(如N-MOS管)，也可以是P型(如P-MOS管)。在本实施例中，以N型金属氧化物半导体场效应晶体管为例进行说明。其中，该N型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制单元150的输出端连接、漏极与所述电荷存储单元130连接、源极作为所述充电电路100的输出端与待充电电路300连接。通过采用N型金属氧化物半导体场效应晶体管，利用该晶体管的低导通电阻特性，可以有效降低所述充电电路100在工作过程中的功耗，从而降低充电电路100的使用成本。

在另一种实例中，所述开关单元170可以为三极管。该三极管包括基极、集电极和发射极，其中，所述基极作为所述开关单元170的控制端，所述集电极和发射极的其中一个作为所述开关单元170的输入端、另一个作为所述开关单元170的输出端。

所述三极管既可以是NPN型，也可以是PNP型。在本实施例中，以NPN型三极管为例进行说明。其中，该NPN型三极管的基极作为所述开关单元170的控制端与所述控制单元150的输出端连接、集电极作为所述开关单元170的输入端与所述电荷存储单元130连接、发射极作为所述开关单元170的输出端与待充电电路300连接。

进一步地，考虑到所述电荷存储单元130通过所述开关单元170输出电能时，可能存在电压波动的情形，进而导致待充电电路300在充电过程中容易受损的问题，在本实施例中,结合图4，所述充电电路100还可以包括稳压单元190。

其中，所述稳压单元190的输入端与所述开关单元170的输出端连接、输出端作为所述充电电路100的输出端与待充电电路300连接，以将通过所述开关单元170输出的电能进行稳压处理后输出至待充电电路300。

综上所述，本发明提供的充电电路100和充电设备10，通过电荷采集单元110、电荷存储单元130、控制单元150和开关单元170的配合，可以将电荷发生电路200产生的电荷用于对待充电电路300进行充电，进而实现对电荷发生电路200产生的电荷的有效利用，有效地避免资源浪费的问题，极大地提高了充电电路100和充电设备10的经济特性。其次，通过采用方波信号控制开关单元170交替导通与关断，以对待充电电路300进行间隙式脉冲充电，从而提高充电的效率，进一步地提高了充电电路100和充电设备10的经济特性。然后，通过将开关单元170设置为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，利用该晶体管具有低导通电阻的特性，可以使开关单元170在工作中产生的功耗保持在一个较低的范围内，从而降低充电电路100和充电设备10的整体功耗，进一步地提高了充电电路100和充电设备10的经济特性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

电荷采集单元，该电荷采集单元的输入端作为所述充电电路的输入端与电荷发生电路连接，以采集电荷发生电路产生的电荷；

电荷存储单元，该电荷存储单元的输入端与所述电荷采集单元的输出端连接，以获取所述电荷采集单元采集的电荷，并通过存储该电荷以得到电能；

控制单元，该控制单元的输入端与所述电荷存储单元连接，以根据所述电荷存储单元的电压值输出控制信号；

开关单元，该开关单元的控制端与所述控制单元连接、输入端与所述电荷存储单元连接、输出端作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接；

其中，所述控制单元在所述电荷存储单元的电压值达到预设值时，控制所述开关单元导通，以使所述电荷存储单元通过所述开关单元对待充电电路进行充电。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述控制单元包括：

电压检测器，该电压检测器的输入端与所述电荷存储单元连接，以检测所述电荷存储单元的电压值，并根据该电压值输出第一控制信号；

控制信号发生器，该控制信号发生器的输入端与所述电压检测器的输出端连接、输出端与所述开关单元的控制端连接，以根据所述第一控制信号向所述开关单元输出第二控制信号；

其中，所述电压检测器在检测到的电压值大于预设值时输出高电平信号，所述控制信号发生器在接收到所述高电平信号时输出方波信号，所述开关单元在方波信号的高电平时段导通、低电平时段关断，以通过所述开关单元交替导通与关断对待充电电路进行间隙式脉冲充电。

3.根据权利要求1或2所述的充电电路，其特征在于，所述电荷存储单元为电容器和/或电容板。

4.根据权利要求1或2所述的充电电路，其特征在于，所述开关单元为三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、晶闸管、碳化硅晶体管、氮化镓晶体管、高电子迁移率晶体管以及绝缘栅双极型晶体管中的一种。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述开关单元为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该N型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制单元的输出端连接、漏极与所述电荷存储单元连接、源极作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接。

6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述开关单元为三极管，该三极管包括基极、集电极和发射极，其中，所述基极作为所述开关单元的控制端，所述集电极和发射极的其中一个作为所述开关单元的输入端、另一个作为所述开关单元的输出端。

7.根据权利要求1或2所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括：

稳压单元，该稳压单元的输入端与所述开关单元的输出端连接、输出端作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接，以将通过所述开关单元输出的电能进行稳压处理后输出至待充电电路。

8.一种充电设备，其特征在于，包括电荷发生电路和充电电路，所述充电电路包括：

电荷采集单元，该电荷采集单元的输入端作为所述充电电路的输入端与电荷发生电路连接，以采集电荷发生电路产生的电荷；

电荷存储单元，该电荷存储单元的输入端与所述电荷采集单元的输出端连接，以获取所述电荷采集单元采集的电荷，并通过存储该电荷以得到电能；

控制单元，该控制单元的输入端与所述电荷存储单元连接，以根据所述电荷存储单元的电压值输出控制信号；

开关单元，该开关单元的控制端与所述控制单元连接、输入端与所述电荷存储单元连接、输出端作为所述充电电路的输出端与待充电电路连接；

其中，所述控制单元在所述电荷存储单元的电压值达到预设值时，控制所述开关单元导通，以使所述电荷存储单元通过所述开关单元对待充电电路进行充电。

9.根据权利要求8所述的充电设备，其特征在于，所述控制单元包括：

电压检测器，该电压检测器的输入端与所述电荷存储单元连接，以检测所述电荷存储单元的电压值，并根据该电压值输出第一控制信号；

控制信号发生器，该控制信号发生器的输入端与所述电压检测器的输出端连接、输出端与所述开关单元的控制端连接，以根据所述第一控制信号向所述开关单元输出第二控制信号；

其中，所述电压检测器在检测到的电压值大于预设值时输出高电平信号，所述控制信号发生器在接收到所述高电平信号时输出方波信号，所述开关单元在方波信号的高电平时段导通、低电平时段关断，以通过所述开关单元交替导通与关断对待充电电路进行间隙式脉冲充电。

10.根据权利要求8或9所述的充电设备，其特征在于，所述电荷发生电路为射频取电电路、电磁耦合电路、摩擦起电电路、电场耦合电路、光伏转换电路和压电转换电路中的一种。