CN111697652B - 充电盒、无线耳机及无线耳机的充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电盒、无线耳机及无线耳机的充电方法，该充电盒包括：供电组件；CC端及电源端；电源开关，电源开关的第一输入端与供电组件连接，电源开关的第一输出端与电源端连接；外设识别电路，与CC端连接；外设识别电路，被配置为根据外部设备的身份信息，识别外部设备的身份类型，并输出相应的外设识别信号；充电盒控制器，与外设识别电路连接；充电盒控制器，被配置为根据外设识别信号确认外部设备为无线耳机时，配置对应的充电电流/充电电压，并控制电源开关连通供电组件与电源端的回路，以给无线耳机充电。本发明提高了无线耳机充电效率。

Description

充电盒、无线耳机及无线耳机的充电方法

技术领域

本发明涉及无线耳机技术领域，特别涉及一种充电盒、无线耳机及无线耳机的充电方法。

背景技术

随着耳机技术的快速发展，无线耳机，特别是蓝牙耳机的应用越来越广泛，无线耳机通常是通过充电盒，也即耳机盒进行充电。目前，无线耳机充电通常是使用pogo pin接触的方法，这种方法充电盒模拟了“充电盒”的作用，缺陷是充电效率受限于充电电流，充电电压的限制且无充电协议的交互。并且，现有的充电盒对无线耳机充电过程遵循传统的依次以涓流充电、恒流充电、恒压充电的顺序进行充电过程，充电电流小，充电电压恒定，充电效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种充电盒、无线耳机及无线耳机的充电方法，旨在提高无线耳机充电效率。

为实现上述目的，本发明提出一种充电盒，所述充电盒包括：

供电组件；

CC端及电源端；

电源开关，所述电源开关的第一输入端与所述供电组件连接，所述电源开关的第一输出端与所述电源端连接；

外设识别电路，与所述CC端连接；所述外设识别电路，被配置为根据外部设备的身份信息，识别外部设备的身份类型，并输出相应的外设识别信号；

充电盒控制器，与所述外设识别电路连接；所述充电盒控制器，被配置为根据所述外设识别信号确认外部设备为无线耳机时，配置对应的充电电流/充电电压，并控制所述电源开关连通所述供电组件与所述电源端的回路，以给所述无线耳机充电。

可选地，所述充电盒控制器，具体被配置为通过所述CC端向所述无线耳机提供多种充电电流/充电电压，以供所述无线耳机选择并反馈对应的充电电流/充电电压，根据反馈的所述充电电流/充电电压，输出匹配的充电电流/充电电压给所述无线耳机进行充电。

可选地，所述充电盒还包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述供电组件连接，所述升压电路的输出端与所述电源开关连接；

所述充电盒控制器，还被配置为，在所述无线耳机的充电电流/充电电压大于所述充电盒的输出电流/电压时，控制所述升压电路工作，以匹配所述无线耳机的充电电流/充电电压。

可选地，所述充电盒控制器，具体被配置为在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为充电装置时，通过所述CC端获取所述充电装置提供的多种充电电流/充电电压，并选择适配的充电电流/充电电压，以进行充电盒充电。

可选地，所述充电盒还包括：

充电组件；

所述电源开关的第二输入端与所述电源端连接，所述电源开关的第二输出端与所述充电连接。

可选地，所述充电盒控制器，具体被配置为在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为充电装置时，控制所述电源开关连通所述充电组件与所述电源端的回路，以接入所述充电装置输出的电能。

可选地，所述外设识别电路包括切换开关、上拉电阻、下拉电阻及外设识别单元，所述切换开关的公共端与CC端连接，所述切换开关的第一连接端与上拉电阻的一端连接，所述切换开关的第二连接端与下拉电阻的一端连接；所述上拉电阻的另一端与第一直流电源连接；所述下拉电阻的另一端接地；所述外设识别单元的检测端与所述公共端连接。

可选地，所述充电盒还包括磁吸式USB端口，所述磁吸式USB端口包括电源端口和CC端口，

所述磁吸式USB端口的电源端口供所述电源端与耳机的电源端连接；

所述磁吸式USB端口的CC端口供所述CC端与耳机的CC端连接。

本发明还提出一种无线耳机，所述无线耳机包括：

充电组件；

CC端及电源端；

外设匹配电路，与所述CC端连接；所述外设匹配电路，被配置为在所述无线耳机放入至充电盒时，通过所述CC端输出相应的身份信息，以实现无线耳机与充电盒握手连接；

耳机控制器，与所述外设匹配电路连接；所述充电盒控制器，被配置为在无线耳机与充电盒握手连接成功后，接收所述充电盒提供多种充电电流/充电电压，并反馈与无线耳机匹配的充电电流/充电电压至充电盒，以使充电盒提供匹配的充电电流/充电电压。

本发明还提出一种无线耳机的充电方法，适用于如上所述的充电盒，所述无线耳机的充电方法包括以下步骤：

在充电盒与外部设备建立连接后，识别所述外部设备的身份类型；

在识别出所述外部设备的身份类型为无线耳机时，向所述无线耳机提供多种充电电流/充电电压，以使所述无线耳机选择并反馈；

根据所述无线耳机返回的充电电流/充电电压，确定所述无线耳机匹配的充电电流/充电电压；

根据所述无线耳机充电匹配的充电电流/充电电压，输出匹配的充电电流/充电电压给所述无线耳机进行充电。

本发明通过在充电盒中设置供电组件，并通过设置CC端及电源端与无线耳机连接，本发明还设置有外设识别电路，外设识别电路通过CC端与无线耳机连接；外设识别电路可以在无线耳机放入至充电盒时，根据外部设备的身份信息，识别外部设备的身份类型，并在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为无线耳机时，输出相应的外设识别信号至充电盒控制器，以根据所述外设识别信号，配置对应的充电电流/充电电压，并控制所述电源开关连通所述供电组件与所述电源端的回路，以给所述无线耳机充电。本发明提高了无线耳机充电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明充电盒一实施例的功能模块示意图；

图2为本发明充电盒及无线耳机一实施例的电路结构示意图；

图3为本发明无线耳机的充电方法一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				110	供电组件	210	储能组件
120	电源开关	220	外设匹配电路
				130	外设识别电路	230	耳机控制器
140	充电盒控制器	K1	切换开关
				150	充电组件	131	外设识别单元

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明提出一种充电盒。

随着耳机技术的快速发展，无线耳机，特别是蓝牙耳机的应用越来越广泛，最新出现的TWS(True Wireless Stereo，真无线立体声)耳机就是无线耳机中较为典型的一种智能化和无线化趋势良好结合的产品，无线耳机凭借佩戴自由感和良好音质已在耳机市场持有一定的占有率，这种无线耳机在各种场合也得到越来越频繁的使用，单次使用时间也越来越长。而且在实际使用过程中，人们经常会将无线耳机与智能电子设备，例如手机、智能手表等建立通讯链接，利用无线耳机播放语音，例如通话或者播放音乐灯，并采集用户的语音，通过配置在无线耳机内的无线通讯模块输出至智能电子设备。无线耳机虽然小巧方便，但不比传统挂脖式和头戴式蓝牙耳机具有强大的蓄电池容量，双耳之间的蓝牙传输也避免不了成为一个耗电点。无线耳机大都内部自带电源，例如蓄电池，但是其自带电源一般容量有限，因此通常需要采用耳机充电装置给无线耳机充电。耳机充电装置大多设置为充电盒形状，无线耳机在未使用时，也可以将其收纳进充电盒内，以免丢失。充电盒可以与耳机之间通信，实现无线耳机强制配对、开关盒动作、OTA升级等功能。无线耳机不同于传统的有线耳机，通常需要配合充电盒进行充电，而由于无线耳机本身体积小，佩戴轻盈等特点，决定了耳机本身的电池容量偏小。目前，无线耳机充电通常是使用pogo pin接触的方法，这种方法充电盒模拟了“充电盒”的作用，缺陷是充电效率受限于充电电流，充电电压的限制且无充电协议的交互。并且，现有的充电盒对无线耳机充电过程遵循传统的涓流充->恒流充->恒压充的充电过程，充电电流小，充电电压恒定，充电效率低。

参照图1及图2，在本发明一实施例中，该充电盒包括：

供电组件110；

CC(configuration channel，配置通道)端(CC1、CC2)及电源端VBUS；

电源开关120，所述电源开关120的第一输入端与所述供电组件110连接，所述电源开关120的第一输出端与所述电源端VBUS连接；外设识别电路130，与所述CC端连接；

外设识别电路130，与所述CC端连接；所述外设识别电路130，被配置为根据外部设备的身份信息，识别外部设备的身份类型，并输出相应的外设识别信号；

充电盒控制器140，与所述外设识别电路130连接；所述充电盒控制器140，被配置为根据所述外设识别信号确认外部设备为无线耳机时，配置对应的充电电流/充电电压，并控制所述电源开关120连通所述供电组件110与所述电源端VBUS的回路，以给所述无线耳机充电。

在一实施例中，充电盒还包括壳体，壳体用于容置供电组件110及电控板，壳体的形状可以是圆形，也可以是方形，其具体结构可根据无线耳机的大小、电控板等的体积大小来进行设置，此处不做限制。壳体的材质可选采用轻便、绝缘的材料来实现。本实施例中，壳体内可以设置有凹槽，该凹槽中配置有相应的金属接口或者金属探针，也即电连接器，电连接器与无线耳机的充电接口适配，在无线耳机置入充电盒的凹槽上时，无线耳机的电连接器与电连接器接触，由于弹片以及所述金属接口均为导电性物质。此时，无线耳机与充电盒电导通。由于无线耳机一般针对人耳使用，因此，所述无线耳机可以包括壳体对称的一对，充电盒中可以对应有两个电连接器。该充电盒在无线耳机在非充电状态时，还可以用于收纳耳机。在一些实施例中，电连接器还可以设置有磁性导电件，以在耳机置入至充电盒的电连接器上时，保证电连接器与无线耳机的电连接器能够紧固连接，从而防止电连接器与耳机的充电接口接触不良而损坏无限耳机或者充电盒。本实施例中，连接耳机的充电盒的电连接器可以采用磁吸式USB(Type-C)端口来实现，所述磁吸式USB端口包括电源端VBUS口和CC端口，所述磁吸式USB端口的电源端VBUS口供所述电源端VBUS与耳机的电源端VBUS连接；所述磁吸式USB端口的CC端口供所述CC端与耳机的CC端连接。也即，充电盒与无线耳机的接触方式为磁吸式USB(Type-C)，磁吸式USB接触相当于Type-C线的插入，USB多个pin既可以充电过程中通过D+、D-的上下拉电阻交互充电方式又能通过搭建CC线实现无线耳机与充电盒之间的通信，完成充电电流和充电电压的信息交互。在充电盒的外壳上还设置有为充电器自身充电的充电接口，该充电接口可以是USB接口或者Type-C接口，当然在其他实施例中，充电接口还可以采用其他充电接口来实现，此处不做限制。

供电组件110可以包括电源管理电路及电池，电池可以是单个的电池，也可以是多个电池串联或者并联组成的电池组。电源管理电路将电池存储的电能进行电能转换后进行输出，电源管理电路可以采用电源转换芯片来实现。电池的存储电能的范围可以根据充电盒的容量进行设置，例如设置为3.5～4.3V，具体可以采用干电池、储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现。电源管理电路基于充电盒控制器140的控制，以实现对无线耳机进行充电。电源管理电路的输出电流/电压可调，具体可以根据充电盒控制器140输出的控制信号调整，从而为无线耳机提供相应的输出电流/电压。

需要说明的是，无线耳机的充电接口和充电盒的充电器均为可以实现USB-PD(Power Delivery)快速充电的接口，在充电盒控制器140中，存储有PD充电协议，并在无线耳机放入至充电盒时，进行通讯后，通过调整充电器的输出电压和电流来实现USB-PD快速充电。

在耳机和充电盒的充电器中，设置有用于进行身份识别的上拉电阻和下拉电阻。具体地，可以在耳机中设置下拉电阻，在充电盒的充电器中设置上拉电阻，该上拉电阻和下拉电阻还可以表征充电盒的充电器和无线耳机是支持USB-PD的，也即该上拉电阻和下拉电阻即为外部设备的身份类型。在实际应用时，上拉电阻和下拉电阻设置在CC端上，在进一步地实施例中，还可以通过检测电源端VBUS的电压来进行身份识别。当耳机或者充电盒的充电器接入至充电盒中时，外设识别电路130可以通过检测CC端上外接的是下拉电阻还是上拉电阻Rp来实现身份识别。可以的理解的是，对应两个CC端(CC1、CC2)，外设识别电路130的数量也为两个，CC1或CC2上在有外部设备接入时，通过外部设备上拉电阻或下拉电阻与CC端形成的电流回路，即可身份识别。在无线耳机接入至充电盒时，还可以通过调整上拉电阻Rp1的大小来控制上拉电阻Rp1的电压值，无线耳机通过检测上拉电阻Rp1的大小从而得知其可以从vbus上拉多大的电流。

在耳机放入至充电盒时，耳机中的下拉电阻通过耳机充电接口的CC端，与电盒的CC端连接，外设识别电路130可以根据识别到的下拉电阻来实现无线耳机的识别，外设识别电路130在根据外设识别信号识别出外部设备的身份类型为无线耳机时，输出相应的外设识别信号。

充电盒控制器140可以采用充电盒内的专用充电盒控制芯片来实现，也可以采用独立的微处理器来实现，此处不做限制。充电盒控制器140可以是单片机、DSP及FPGA等微处理器，本领域的技术人员能够通过在充电盒控制器140中集成一些硬件电路和软件程序或算法，利用各种接口和线路连接整个无线耳机的各个部分，通过运行或执行充电盒控制器140内的软件程序和/或模块，以及调用充电盒控制器140内的数据，执行充电盒的各种功能和处理数据，从而对充电盒控制器140进行整体监控。充电盒控制器140在识别到外部设备为无线耳机时，打开VCONN，通过CC端向无线耳机发送充电盒支持的所有电压和电流列表对，以供无线耳机从电压和电流列表中选择一个与自身匹配的电压和电流对(无线耳机根据型号，电量，续航能力，使用时间，电池损耗以及充电时间等，所需要的电流/电压会有所不同)，并将电压和电流对加在Request消息的payload上，再通过CC端反馈至充电盒控制器140。充电盒控制器140根据无线耳机从电压和电流控制所述电源开关120连通所述供电组件110与所述电源端VBUS的回路，从而连通直流母线，以给所述无线耳机充电。

在充电的过程中，充电盒与无线耳机通过CC端反馈电压、电流等信息，充电盒控制器140根据反馈的电压、电流信息，控制供电组件110工作，可以实时调整充电盒的输出电压、电流，并发出Accept消息给无线耳机，无线耳机在收到Accept消息，可以调整充电电路的充电电压和电流；无线耳机在充电过程中也可以动态发送Request消息来请求充电盒改变输出电压和电流，从而实现快速充电的过程。

其中，充电盒的充电器可以是具有USBType-C接口的移动电话或智能手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、多媒体播放器、数字摄影机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、导航装置、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴式设备(Wearable Device)、移动电源、电源适配器、移动硬盘、U盘和数据线等。

本发明通过在充电盒中设置供电组件110，并通过设置CC端及电源端VBUS与无线耳机连接，本发明还设置有外设识别电路130，外设识别电路130通过CC端与无线耳机连接；外设识别电路130可以在无线耳机放入至充电盒时，根据外部设备的身份信息，识别外部设备的身份类型，并在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为无线耳机时，输出相应的外设识别信号至充电盒控制器140，以根据所述外设识别信号，配置对应的充电电流/充电电压，并控制所述电源开关120连通所述供电组件110与所述电源端VBUS的回路，以给所述无线耳机充电。本发明提高了无线耳机充电效率。

参照图1及图2，在一实施例中，所述充电盒控制器140，具体被配置为，通过所述CC端向所述无线耳机提供多种充电电流/充电电压，以供所述无线耳机选择并反馈对应的充电电流/充电电压，根据反馈的所述充电电流/充电电压，输出匹配的充电电流/充电电压给所述无线耳机进行充电。

本实施例中，在无线耳机接入时，充电盒与无线耳机实现角色握手，充电盒控制器140在确定外设设备接入的是下拉电阻Rd2时，充电盒作为source端在CC线上广播其能够提供的充电能力，发送source_cap数据至无线耳机，以向无线耳机提供充电电流/电压，例如充电盒能够提供5V 3A，9V 2A，12V2.25A三种充电能力。无线耳机回复GoodCRC数据给充电盒，表示充电盒广播的数据，格式正确，CRC校验成功后，再向充电盒控制器140发送request类型数据表示无线耳机根据充电盒提供的三种能力中，请求充电盒输出与其对应的电流/电压输出规格。充电盒再向无线耳机GoodCRC数据同步，充电盒对无线耳机提出请求的数据表示数据格式正确CRC校验成功，并发送Accept类型数据表示充电盒接受耳机的请求，能够提供与其请求对应的电流/电压输出规格。随后，充电盒向无线耳机发送PY_RDY数据表示充电盒已经准备好，将输出对应的电流/电压。

参照图1及图2，在一实施例中，所述充电盒还包括升压电路(图未示出)，所述升压电路的输入端与所述供电组件110连接，所述升压电路的输出端与所述电源开关120连接；

所述充电盒控制器140，还被配置为，在所述无线耳机的充电电流/充电电压大于所述充电盒的输出电流/电压时，控制所述升压电路工作，以匹配所述无线耳机的充电电流/充电电压。

需要说明的是，根据无线耳机的型号，电量，续航能力，使用时间，电池损耗以及充电时间等的不同，所需要的电流/电压也会有所不同，充电盒的供电组件110输出的电压可能不能直接满足无线耳机的充电需求。为了解决上述问题，在电源开关120与供电组件110之间还设置有升压电路，升压电路基于充电盒控制器140的控制，以根据需要将供电组件110输出的电压进行升压后再输出。如此，即可在提供PD充电协议交互后定义不同的充电电流和充电电压。其中，升压电路可以是boost升压电路，也可以是其他的可以实现升压的拓扑。

参照图1及图2，在一些实施例中，充电盒还可以设置电压检测电路用于检测电源端VBUS上的电量，并将电压检测信号输出至充电盒控制器140。电压检测电路具体可以采用电阻、电容等分立元件组成串联分压电路来实现对供电组件110和充电组件150的电量检测，也可以采用电压检测芯片等集成IC来实现电量检测，此处不做限制。

参照图1及图2，在一实施例中所述充电盒还包括：

充电组件150；

所述电源开关120的第二输入端与所述电源端VBUS连接，所述电源开关120的第二输出端与所述充电连接。

本实施例中，充电组件150可以包括电源管理电路及电池，电池可以是单个的电池，也可以是多个电池串联或者并联组成的电池组。电源管理电路将电池存储的电能进行电能转换后进行输出，电源管理电路可以采用电源转换芯片来实现。电池的存储电能的范围可以根据充电盒的容量进行设置，例如设置为3.5～4.3V，具体可以采用干电池、储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现。电源管理电路基于充电盒控制器140的控制，以实现对无线耳机进行充电。电源管理电路的输出电流/电压可调，具体可以根据充电盒控制器140输出的控制信号调整，从而通过调节充电电流/电压，实现调节充电盒自身的充电速度。其中，充电组件150的电池与供电组件110的电池为同一电池，电源管理电路可以为充电控制芯片，充电控制芯片用于将电源端VBUS接入的直流电能转换为充电组件150自身的存储电能进行储能。在一些实施例中，充电控制芯片还可以将接入的直流电能转换为无线耳机的充电电能给无线耳机充电。也即充电控制芯片既可以用于对充电盒自身充电，也可以用于给无线耳机提供充电电能。

在一些实施例中，充电盒还包括电控板，充电组件150、供电组件110、电源开关120、外设识别电路130及充电盒控制器140等设置在电控板上，电控板与电池之间壳体通过柔性电路板、导线等实现电连接。

参照图1及图2，在一实施例中，所述充电盒控制器140，具体被配置为在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为充电装置时，通过所述CC端获取所述充电装置提供的多种充电电流/充电电压，并选择适配的充电电流/充电电压，以进行充电盒充电。

本实施例中，充电装置为充电盒的充电器，在充电盒自身进行充电时，充电盒与充电器实现角色握手，充电盒控制器140在确定外设设备接入的是上拉电阻Rp时，充电盒作为sink端，充电器在CC线上广播其能够提供的充电能力，发送source_cap数据至充电盒，以向充电盒提供充电电流/电压，例如充电器能够提供5V 3A，9V 2A，12V 2.25A三种充电能力。充电盒回复GoodCRC数据给充电盒，表示充电盒广播的数据，格式正确，CRC校验成功后，再向充电盒发送request类型数据表示充电器根据充电器提供的三种能力中，请求充电盒输出与其对应的电流/电压输出规格。充电器再向充电盒GoodCRC数据同步，充电器对充电盒提出请求的数据表示数据格式正确CRC校验成功，并发送Accept类型数据表示充电器接受充电盒的请求，能够提供与其请求对应的电流/电压输出规格。随后，充电器向充电盒发送PY_RDY数据表示充电器已经准备好，将输出对应的电流/电压。

参照图1及图2，在一实施例中，所述充电盒控制器140，具体被配置为在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为充电装置时，控制所述电源开关120连通所述充电组件150与所述电源端VBUS的回路，以接入所述充电装置输出的电能。

可以理解的是，本实施例中，充电盒既可以通过USB-PD充电器进行快速充电，也可以向无线耳机进行快速充电，也即在充电盒与耳机充电过程中，作为source端，而在充电器给自身充电时则为sink端，根据接入的外部设备不同，充电盒控制器140控制电源开关120连通对应的充电回路。

参照图1及图2，在一实施例中，所述外设识别电路130包括切换开关K1、上拉电阻Rp1、下拉电阻Rd1及外设识别单元31，所述切换开关K1的公共端与CC端连接，所述切换开关K1的第一连接端与上拉电阻Rp1的一端连接，所述切换开关K1的第二连接端与下拉电阻Rd1的一端连接；所述上拉电阻Rp1的另一端与第一直流电源VDD连接；所述下拉电阻Rd1的另一端接地，所述外设识别单元31的检测端与所述公共端连接。

本实施例中，切换开关K1在充电盒工作时，公共端在两个连接端之间进行切换，在外部设备为无线耳机时，公共端与第一连接，也即公共端与第一直流电源VDD、上拉电阻Rp1、第一连接端及外部设备的下拉电阻Rd2之间形成电流回路。在外部设备为充电器时，公共端与第二连接端连接，也即公共端与第一连接端、下拉电阻Rd1及外部设备的上拉电阻(图未示出)之间形成电流回路。外设识别单元31根据公共端与切换开关K1、上拉电阻Rp1或者下拉电阻Rd1及外部设备形成不同的电流回路可以检测外部设备接入的为上拉电阻还是下拉电阻。具体地，上拉电阻Rp1与外部设备的下拉电阻形成一串联分压电路，下拉电阻Rd1与外部设备的上拉电阻形成另一串联分压电路。两个串联分路可以根据协议的不同，来设置充电盒中上拉电阻Rp1、下拉电阻Rd1的阻值，例如外部设备中，充电盒的上拉电阻Rp1与无线耳机的下拉电阻Rd2的阻值可以设置为同一阻值，而充电盒中上拉电阻Rp1、下拉电阻Rd1的阻值则可以设置为不同。或者，在充电器的上拉电阻Rp1与无线耳机的下拉电阻Rd2的阻值可以设置为不同时阻值，充电盒中上拉电阻Rp1、下拉电阻Rd1的阻值则可以设置为相同，外设识别单元31根据检测到的分压电压的不同，即可确定外接的是充电器还是无线耳机。

本发明还提出一种无线耳机。

参照图2，所述无线耳机包括：

储能组件210；

CC端及电源端VBUS；

外设匹配电路220，与所述CC端连接；所述外设匹配电路220，被配置为在所述无线耳机放入至充电盒时，通过所述CC端输出相应的身份信息，以实现无线耳机与充电盒握手连接；

耳机控制器230，与所述外设匹配电路220连接；所述充电盒控制器140，被配置为在无线耳机与充电盒握手连接成功后，接收所述充电盒提供多种充电电流/充电电压，并反馈与无线耳机匹配的充电电流/充电电压至充电盒，以使充电盒提供匹配的充电电流/充电电压。

本实施例中，该无线耳机可以是蓝牙耳机，或者红外线耳机等无线耳机。无线耳机中的储能组件210用于给耳机中的用电负载供电，该用电负载可以是扬声器、麦克风、指示灯、微型电机等。储能组件210包括用于存储电能的电池，以及将充电盒输出的供电电源转换为上述电池存储电能的充电控制芯片。电池的存储电能的范围可以设置为3.5～4.3V，具体可以采用干电池、储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现。充电控制芯片基于耳机控制器230的控制，一般具有休眠状态，也即待机状态、正常工作状态和关闭状态。

外设匹配电路220可以设置有下拉电阻Rd2，下拉电阻Rd2的阻值可调，通过调整下拉电阻Rd2的阻值，可以实现无线耳机不同型号之间的识别。

耳机控制器230可以采用无线耳机内的专用无线耳机控制芯片来实现，也可以采用独立的微处理器来实现，此处不做限制。耳机控制器230的芯片上设置有接收电池电压检测信号的反馈脚，耳机控制器230可以根据电压检测信号确定电池当前的电量，也可以根据此信号来对电池进行过压、欠压保护。耳机控制器230可以是单片机、DSP及FPGA等微处理器，本领域的技术人员能够通过在耳机控制器230中集成一些硬件电路和软件程序或算法，来实现对电池的电压阈值进行设定，例如集成有存储器、ADC转换电路，以及滤波器等硬件电路，或者用于分析比较接收到的电压检测信号的软件算法程序。通过运行或执行存储在耳机控制器230存储器内的软件程序和/或模块，并调用存储在存储器内的数据，以及集成在耳机控制器230内ADC转换电路将该模拟的电压检测信号转换为数字信号，并通过集成在耳机控制器230内的软件算法程序和/或硬件电路模块对该转换为数字信号的电压检测信号进行比较、分析等处理，以确定当前储能组件210的电量值。在无线耳机接入至充电盒时，与充电盒进行通讯连接后，耳机控制器230将自身的充电需求输出至充电盒，充电盒再根据无线耳机的充电需求，对无线耳机进行充电。耳机控制器230在充电前或者在充电的过程中，可以通过CC端向充电盒发送ID包、版本包、功率包等，以实现与充电盒的通讯，以使充电盒确定无线耳机的充电模式、充电需求。

可以理解的是，充电盒输出的电能可能与无线耳机输出的电能不匹配，在一些实施例中，无线耳机中还设置有充电电路，充电电路可以采用充电芯片、DC-DC电路等来实现，将充电端口获取的外部电压转换为电池的充电电压，为各个电池充电。在这个过程中，充电芯片、DC-DC电路可以对接入的电能进行升压、滤波等处理，同时还可以根据充电需求调节充电电压、充电电流等。

在一些实施例中，无线耳机还可以设置电压检测电路用于检测储能组件210的电量，并将电压检测信号输出至耳机控制器230。电压检测电路具体可以采用电阻、电容等分立元件组成串联分压电路来实现对储能组件210的电量检测，也可以采用电压检测芯片等集成IC来实现电量检测，此处不做限制。无线耳机和/或充电盒还可以设置电流检测电路用于检测无线耳机的当前电流值，并根据无线耳机的当前电流值调整无线耳机的充电。电压检测电路具体可以采用电阻来实现对无线耳机的电流检测，也可以采用电流检测芯片等集成IC来实现电流检测，此处不做限制。无线耳机还可以设置LED灯、蜂鸣器、或者通过扬声器输出语音提示，以在储能组件210的电量值小于充电阈值时，输出表征耳机需要进行充电的提示信号，以提醒用户及时为无线耳机进行充电。可以理解的是，无线耳机和充电盒还具有充电接口，通过该充电接口，充电盒和无线耳机实现电能传输。

在无线耳机自身进行充电时，充电盒与无线耳机实现角色握手，充电盒控制器140在确定外设设备接入的是下拉电阻时，充电盒作为source端，无线耳机作为sink端，在接收到充电盒在CC线上广播其能够提供的充电能力，并接收到充电盒发送source_cap数据，获取充电盒可以提供的充电电流/电压，例如充电器能够提供5V 3A，9V 2A，12V 2.25A三种充电能力。耳机控制器230回复GoodCRC数据给充电盒，表示耳机控制器230广播的数据，格式正确，CRC校验成功后，再向耳机控制器230发送request类型数据表示无线耳机根据充电盒提供的三种能力中，请求充电盒输出与其对应的电流/电压输出规格。充电盒再向无线耳机GoodCRC数据同步，充电盒对耳机控制器230提出请求的数据表示数据格式正确CRC校验成功，并发送Accept类型数据表示充电盒接受耳机控制器230的请求，能够提供与其请求对应的电流/电压输出规格。随后，充电盒向耳机控制器230发送PY_RDY数据表示充电器已经准备好，将输出对应的电流/电压。在充电的过程中，无线耳机与充电盒之间通过通讯连接，充电盒和无线耳机之间还可以动态调整无线耳机的充电电流/电压，以提高无线耳机的充电效率。

本发明还提出一种无线耳机的充电方法，适用于如上的充电盒及无线耳机。

参照图3，所述无线耳机的充电方法包括以下步骤：

步骤S100、在充电盒与外部设备建立连接后，识别所述外部设备的身份类型；

本实施例中，充电盒即可以通过充电器给自身充电，也可以向无线耳机提供电能，因此在外部设备接入时，需要进行身份识别，具体可以通过检测CC端上外接的是下拉电阻还是上拉电阻来实现身份识别，实现角色握手。

步骤S200、在识别出所述外部设备的身份类型为无线耳机时，向所述无线耳机提供多种充电电流/充电电压，以使所述无线耳机选择并反馈；

本实施例中，在识别外部设备为耳机时，耳机作为sink端，充电盒作为source端，并在CC线上广播其能够提供的充电能力，发送source_cap数据至无线耳机，以向无线耳机提供充电电流/电压，例如充电盒能够提供5V 3A，9V 2A，12V 2.25A三种充电能力。无线耳机回复GoodCRC数据给充电盒，表示充电盒广播的数据，格式正确，CRC校验成功后，再向充电盒控制器发送request类型数据表示无线耳机根据充电盒提供的三种能力中，请求充电盒输出与其对应的电流/电压输出规格。

步骤S300、根据所述无线耳机返回的充电电流/充电电压，确定所述无线耳机匹配的充电电流/充电电压；

本实施例中，充电盒再向无线耳机GoodCRC数据同步，充电盒对无线耳机提出请求的数据表示数据格式正确CRC校验成功，并发送Accept类型数据表示充电盒接受耳机的请求，能够提供与其请求对应的电流/电压输出规格。

步骤S400、根据所述无线耳机充电匹配的充电电流/充电电压，输出匹配的充电电流/充电电压给所述无线耳机进行充电。

本实施例中，充电盒向与无线耳机之间连通电源端的回路，以给所述无线耳机充电。在充电的过程中，充电盒与无线耳机通过CC端反馈电压、电流等信息，充电盒控制电路根据反馈的电压、电流信息，控制供电组件工作，可以实时调整充电盒的输出电压、电流，并发出Accept消息给无线耳机，无线耳机在收到Accept消息，可以调整充电电路的充电电压和电流；无线耳机在充电过程中也可以动态发送Request消息来请求充电盒改变输出电压和电流，从而实现快速充电的过程。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种充电盒，其特征在于，所述充电盒用于对无线耳机进行USB-PD快速充电；包括：

供电组件；

CC端及电源端VBUS；所述充电盒通过检测CC端上外接的是下拉电阻还是上拉电阻来实现身份识别，实现角色握手；

电源开关，所述电源开关的第一输入端与所述供电组件连接，所述电源开关的第一输出端与所述电源端连接；

外设识别电路，与所述CC端连接；所述外设识别电路，被配置为根据外部设备的身份信息，识别外部设备的身份类型，并输出相应的外设识别信号；

充电盒控制器，与所述外设识别电路连接；所述充电盒控制器，存储有PD充电协议，以及被配置为根据所述外设识别信号确认外部设备为无线耳机时，通过所述CC端向无线耳机发送所述充电盒支持的所有电压和电流列表对，以供无线耳机从电压和电流列表中选择一个与自身匹配的电压和电流对后通过所述CC端反馈选择结果；

所述充电盒控制器还用于根据CC端反馈的电压和电流对，配置对应的充电电流/充电电压，并控制所述电源开关连通所述供电组件与所述电源端的回路，以给所述无线耳机进行USB-PD快速充电；

所述充电盒还包括磁吸式USB端口，所述磁吸式USB端口包括电源端口和CC端口，

所述磁吸式USB端口的电源端口供所述电源端与耳机的电源端连接；

所述磁吸式USB端口的CC端口供所述CC端与耳机的CC端连接。

2.如权利要求1所述的充电盒，其特征在于，所述充电盒控制器，具体被配置为通过所述CC端向所述无线耳机提供多种充电电流/充电电压，以供所述无线耳机选择并反馈对应的充电电流/充电电压，根据反馈的所述充电电流/充电电压，输出匹配的充电电流/充电电压给所述无线耳机进行充电。

3.如权利要求1所述的充电盒，其特征在于，所述充电盒还包括升压电路，所述升压电路的输入端与所述供电组件连接，所述升压电路的输出端与所述电源开关连接；

所述充电盒控制器，还被配置为，在所述无线耳机的充电电流/充电电压大于所述充电盒的输出电流/电压时，控制所述升压电路工作，以匹配所述无线耳机的充电电流/充电电压。

4.如权利要求1所述的充电盒，其特征在于，所述充电盒控制器，具体被配置为在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为充电装置时，通过所述CC端获取所述充电装置提供的多种充电电流/充电电压，并选择适配的充电电流/充电电压，以进行充电盒充电。

5.如权利要求1所述的充电盒，其特征在于，所述充电盒还包括：

充电组件；

所述电源开关的第二输入端与所述电源端连接，所述电源开关的第二输出端与所述充电连接。

6.如权利要求5所述的充电盒，其特征在于，所述充电盒控制器，具体被配置为在根据所述外设识别信号识别出外部设备的身份类型为充电装置时，控制所述电源开关连通所述充电组件与所述电源端的回路，以接入所述充电装置输出的电能。

7.如权利要求1至6任意一项所述的充电盒，其特征在于，所述外设识别电路包括切换开关、上拉电阻、下拉电阻及外设识别单元，所述切换开关的公共端与CC端连接，所述切换开关的第一连接端与上拉电阻的一端连接，所述切换开关的第二连接端与下拉电阻的一端连接；所述上拉电阻的另一端与第一直流电源连接；所述下拉电阻的另一端接地；所述外设识别单元的检测端与所述公共端连接。

8.一种无线耳机，其特征在于，所述无线耳机适用于利用权利要求1所述的充电盒进行USB-PD快速充电，包括：

充电组件；

CC端及电源端VBUS；

外设匹配电路，与所述CC端连接；所述外设匹配电路，被配置为在所述无线耳机放入至充电盒时，通过所述CC端输出相应的身份信息，以实现无线耳机与充电盒握手连接；

耳机控制器，与所述外设匹配电路连接；所述充电盒控制器，被配置为在无线耳机与充电盒握手连接成功后，接收所述充电盒提供多种充电电流/充电电压，并反馈与无线耳机匹配的充电电流/充电电压至充电盒，以使充电盒提供匹配的充电电流/充电电压。

9.一种无线耳机的充电方法，适用于如权利要求1至7任意一项所述的充电盒，其特征在于，所述无线耳机的充电方法包括以下步骤：

在充电盒与外部设备建立连接后，识别所述外部设备的身份类型；

在识别出所述外部设备的身份类型为无线耳机时，向所述无线耳机提供多种充电电流/充电电压，以使所述无线耳机选择并反馈；

根据所述无线耳机返回的充电电流/充电电压，确定所述无线耳机匹配的充电电流/充电电压；

根据所述无线耳机充电匹配的充电电流/充电电压，输出匹配的充电电流/充电电压给所述无线耳机进行充电。