本發(fā)明涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種帶有無線充電的集成電路和集成方法。

背景技術(shù)：

智能穿戴電子設(shè)備例如智能手表、手環(huán)以及智能跑鞋由于其方便、快捷越來越受大眾歡迎，但這些智能穿戴設(shè)備的充電是一大技術(shù)難題，現(xiàn)有技術(shù)大多采用兩種方式：接觸式充電和非接觸磁感應(yīng)式充電。

在接觸式充電中，需要給電子設(shè)備設(shè)置可以導(dǎo)電的金屬接觸點(diǎn)，外部直流電通過金屬接觸點(diǎn)給電子設(shè)備充電，但這種充電方式會(huì)使得金屬接觸點(diǎn)裸露在外面，整個(gè)設(shè)備不是完全封閉的，造成穿戴電子設(shè)備內(nèi)部的防水防塵能力降低。

在非接觸磁感應(yīng)充電方式中，將具有無線充電接收功能的模塊集成到智能穿戴電子設(shè)備里，電子設(shè)備可以做到全封閉?，F(xiàn)有技術(shù)中的非接觸無線充電方式一般是通過外置的電能發(fā)射平臺(tái)產(chǎn)生空間磁場(chǎng)，通過內(nèi)置的電能接收線圈感應(yīng)交變磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生電能給電子設(shè)備充電，但是，在磁感應(yīng)充電方式中，穿戴電子設(shè)備內(nèi)的電能接收線圈和外置的電能發(fā)射線圈需要緊密貼合，接收線圈才能感應(yīng)出電壓，而且，由于穿戴設(shè)備自身的形狀特征，往往需要通過磁吸的方式和外部的電能發(fā)射線圈緊密貼合，才能正常充電。可以看出，這樣的無線充電方式非常不便，充電效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種帶有無線充電的集成電路和集成方法，通過將無線電能接收層放置于無線充電主板上，再將無線充電主板堆疊放置于電子設(shè)備的主板(或電池)之上，無線電能接收層通過磁共振方式耦合空間磁場(chǎng)，這樣，可使得可穿戴設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，并且能量傳輸效率高。

依據(jù)本發(fā)明的一種帶有無線充電的集成電路，用于可穿戴電子設(shè)備中，所述 集成電路包括電子設(shè)備主板、電子設(shè)備電池、無線充電主板以及電能接收層；

所述電子設(shè)備主板用以放置實(shí)現(xiàn)各功能的電子設(shè)備器件，并且所述實(shí)現(xiàn)各功能的電子設(shè)備器件電連接至所述電子設(shè)備主板；

所述無線充電主板用以放置實(shí)現(xiàn)無線充電的無線充電器件，并且所述無線充電器件電連接至所述無線充電主板；

所述電能接收層包括電能接收線圈、依次與所述電能接收線圈緊鄰放置的第一屏蔽層和第二屏蔽層，所述電能接收層放置于所述無線充電主板之上；

其中，所述電能接收層和所述無線充電主板共同作為第一結(jié)構(gòu)層，所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備電池共同作為第二結(jié)構(gòu)層，所述第一結(jié)構(gòu)層和所述第二結(jié)構(gòu)層堆疊放置。

優(yōu)選的，所述電子設(shè)備器件放置在所述電子設(shè)備主板之上，所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備電池疊加放置，且所述電子設(shè)備電池放置于所述電子設(shè)備器件之上。

優(yōu)選的，所述電子設(shè)備器件放置在所述電子設(shè)備主板之上，所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備電池疊加放置，且所述電子設(shè)備電池放置于所述電子設(shè)備主板之下。

優(yōu)選的，所述電子設(shè)備器件放置于所述電子設(shè)備主板之上，所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備電池平行放置。

優(yōu)選的，所述無線充電主板的放置有無線充電器件的方向與所述電子設(shè)備主板的放置有電子設(shè)備器件的方向?yàn)橄嗤姆较颉?/p>

優(yōu)選的，所述無線充電主板的放置有無線充電器件的方向與所述電子設(shè)備主板的放置有電子設(shè)備器件的方向?yàn)橄喾吹姆较颍宜鰺o線充電器件和所述電子設(shè)備器件對(duì)向放置。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述無線充電器件和所述電子設(shè)備器件對(duì)向放置時(shí)，則將高度超過一定值的部分器件放置于電子設(shè)備主板上電子設(shè)備器件的間隙中。

進(jìn)一步的，所述無線充電器件包括諧振電容、整流電路、直流變換電路和濾波電路，

所述諧振電容和所述電能接收線圈諧振工作以耦合電能發(fā)射板的空間磁場(chǎng)，以獲得對(duì)應(yīng)的交變電壓；

所述整流電路接收所述交變電壓以轉(zhuǎn)換為第一直流電壓；

所述直流變換電路接收所述第一直流電壓以轉(zhuǎn)換為期望值的第二直流電壓；

所述濾波電路接收所述第二直流電壓進(jìn)行濾波處理后產(chǎn)生輸出電壓或電流以給所述電子設(shè)備電池充電。

優(yōu)選的，所述第一屏蔽層為磁屏蔽層，所述第二屏蔽層為銅屏蔽層，且所述磁屏蔽層為中間具有一通孔的空心結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述電能接收線圈為中間空心的線圈結(jié)構(gòu)，所述電能接收線圈的外側(cè)與所述集成電路的外沿相齊平。

依據(jù)本發(fā)明的一種帶有無線充電的集成方法，用于可穿戴電子設(shè)備中，包括以下步驟：

將實(shí)現(xiàn)各功能的電子設(shè)備器件放置于所述電子設(shè)備主板之上，并電連接至所述電子設(shè)備主板；

將實(shí)現(xiàn)無線充電器件放置于所述無線充電主板之上，并電連接至所述無線充電主板；

將電能接收層放置于所述無線充電主板之上；

其中，所述電能接收層和所述無線充電主板共同作為第一結(jié)構(gòu)層，所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備的電池共同作為第二結(jié)構(gòu)層，所述第一結(jié)構(gòu)層和所述第二結(jié)構(gòu)堆疊放置。

優(yōu)選的，所述電能接收層包括電能接收線圈、依次與所述電能接收線圈緊鄰放置的磁屏蔽層和銅屏蔽層，且所述磁屏蔽層為中間具有一通孔的空心結(jié)構(gòu)。

根據(jù)上述的帶有無線充電的集成電路和集成方法，通過將無線電能接收層放置于無線充電主板上，然后將無線充電主板堆疊放置于電子設(shè)備的主板(或電池)之上，最上層的無線電能接收層通過磁共振方式耦合空間磁場(chǎng)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用磁共振方式耦合能量，能量傳輸效率高，距離遠(yuǎn)；無線充電器件采用單獨(dú)的主板放置，散熱性能好；采用堆疊方式放置無線充電主板和電子設(shè)備主板，可使得可穿戴設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。

附圖說明

圖1所示為可穿戴電子設(shè)備內(nèi)置主板的集成實(shí)施方式之一；

圖2所示為可穿戴電子設(shè)備內(nèi)置主板的集成實(shí)施方式之二；

圖3所示為可穿戴電子設(shè)備內(nèi)置主板的集成實(shí)施方式之三；

圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第一種實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；

圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第二種實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；

圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第三種實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；

圖7所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第四種實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明不限于此。

現(xiàn)有的可穿戴電子設(shè)備中，其集成電路通常包括有實(shí)現(xiàn)各功能的電子設(shè)備器件2、放置所述電子設(shè)備器件的電子設(shè)備主板3以及給電子設(shè)備供電的電子設(shè)備電池1，并且所述電子設(shè)備器件2電連接至所述電子設(shè)備主板3，這里，所述電子設(shè)備器件包括功率開關(guān)管、電容、電感等電子元器件或由元器件構(gòu)成的功率電路。現(xiàn)有技術(shù)中電子設(shè)備主板和電池排列集成通常有如下三種方式：

如圖1所示為第一種實(shí)現(xiàn)方式，所述電子設(shè)備器件2放置在所述電子設(shè)備主板3之上，所述電子設(shè)備主板3和所述電子設(shè)備電池1疊加放置，且所述電子設(shè)備電池1放置于所述電子設(shè)備器件2之上。

如圖2所示為第二種實(shí)現(xiàn)方式，所述電子設(shè)備器件2放置于所述電子設(shè)備主板3之上，所述電子設(shè)備主板3和所述電子設(shè)備電池1堆疊放置，且所述電子設(shè)備電池1放置于所述電子設(shè)備主板3之下。

如圖3所示為第三種實(shí)現(xiàn)方式，所述電子設(shè)備器件2放置于所述電子設(shè)備主板3之上，所述電子設(shè)備主板3和所述電子設(shè)備電池1平行放置。

當(dāng)可穿戴電子設(shè)備需要集成無線充電功能時(shí)，則需要在上述幾種集成電路基礎(chǔ)上增加無線充電相關(guān)器件，參考圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的 集成電路的第一種實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例中所述電子設(shè)備主板和電子設(shè)備電池的排列以第一種實(shí)現(xiàn)方式為例。這里，所述集成電路進(jìn)一步包括電能接收層、無線充電器件7和無線充電主板8，所述電能接收層包括電能接收線圈4、依次與所述電能接收線圈緊鄰放置的第一屏蔽層(磁屏蔽層5)和第二屏蔽層(金屬銅屏蔽層6)，下文中均相同，所述電能接收層放置于所述無線充電主板8之上。

這里，所述無線充電器件7包括諧振電容、整流電路、直流變換電路和濾波電路(圖4中未詳細(xì)示出)，所述諧振電容和所述電能接收線圈諧振工作以耦合電能發(fā)射板的空間磁場(chǎng)，以獲得對(duì)應(yīng)的交變電壓；所述整流電路接收所述交變電壓以轉(zhuǎn)換為第一直流電壓；所述直流變換電路接收所述第一直流電壓以轉(zhuǎn)換為期望值的第二直流電壓；所述濾波電路接收所述第二直流電壓進(jìn)行濾波處理后產(chǎn)生輸出電壓或電流以給所述電子設(shè)備電池充電。根據(jù)上述的闡述可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中的無線充電結(jié)構(gòu)是以磁共振的方式從發(fā)射裝置耦合能量的，能量傳輸效率高、距離遠(yuǎn)。

其中，無線充電器件7放置于所述無線充電主板8之上，并且電連接至所述無線充電主板8，如圖4所示，所述電能接收層實(shí)際放置于所述無線充電器件7之上。

根據(jù)上述的內(nèi)容可知，將所述電能接收層和所述無線充電主板共同作為第一結(jié)構(gòu)層，將所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備電池共同作為第二結(jié)構(gòu)層，則所述第一結(jié)構(gòu)層和所述第二結(jié)構(gòu)層疊加放置。這里，所述電子設(shè)備主板和所述無線充電主板可為PCB板或陶瓷基板。在圖4中，無線充電主板和電能接收層置于上一結(jié)構(gòu)層，電子設(shè)備主板和電池置于下一結(jié)構(gòu)層，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，其疊加位置可上下互換。

所述電子設(shè)備主板與所述無線充電主板堆疊的一種具體方式為：所述無線充電主板的放置有無線充電器件的方向與所述電子設(shè)備主板的放置有電子設(shè)備器件的方向?yàn)橄嗤姆较?，例如定義無線充電器件向上放置在所述無線充電主板中，則所述電子設(shè)備器件也是向上放置在所述電子設(shè)備主板上，這樣可使得無線接收層、無線充電器件、無線充電主板、電子設(shè)備電池、電子設(shè)備器件、電子設(shè)備主板依次堆疊放置。

從圖4中可以看出，本實(shí)施方式中，為了盡可能大的耦合空間磁場(chǎng)，所述電能接收線圈為中間空心的線圈結(jié)構(gòu)，即是中間無線圈繞線，四周有線圈繞線的線圈結(jié)構(gòu)，并且，所述電能接收線圈的外側(cè)與所述集成電路的外沿相齊平。這樣可使得接收線圈能盡可能大的包圍發(fā)射裝置的磁場(chǎng)空間，以獲得更多的傳輸能量。

本發(fā)明實(shí)施例的帶有無線充電的集成電路采用堆疊方式放置無線充電主板和電子設(shè)備主板，可使得集成電路結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，非常適用于智能手表、手環(huán)等體積要求較小的可穿戴電子設(shè)備中。

參考圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第二種實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例是在圖4實(shí)施例的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)施例中無線充電器件和主板以及電子設(shè)備器件和主板的排列方式均與上一實(shí)施例相同，在此不再贅述，所不同的是，在本實(shí)施例中，所述磁屏蔽層為中間具有一通孔的空心結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置磁屏蔽層為空心結(jié)構(gòu)，可以減小對(duì)電能發(fā)射裝置的磁阻影響，以提高無線能量傳輸?shù)男剩瑫r(shí)，也可以減輕整個(gè)集成電路的重量，進(jìn)而減小了可穿戴電子設(shè)備的重量。

參考圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第三種實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例中所述電子設(shè)備主板和電子設(shè)備電池的排列以第二種實(shí)現(xiàn)方式為例。在本實(shí)施例中，所述電能接收層放置于所述無線充電主板7之上，與上兩個(gè)不同的是，本實(shí)施例中，所述無線充電主板的放置有無線充電器件的方向與所述電子設(shè)備主板的放置有電子設(shè)備器件的方向?yàn)橄喾吹姆较?，且所述無線充電器件和所述電子設(shè)備器件對(duì)向放置，例如定義無線充電器件向下放置在所述無線充電主板中，則所述電子設(shè)備器件是向上放置在所述電子設(shè)備主板上，這樣可使得無線充電主板、無線充電器件、電子設(shè)備器件、電子設(shè)備主板依次堆疊放置。并且，當(dāng)所述無線充電器件中部分器件高度大于一定值時(shí)，則將高度超過一定值的部分器件放置于電子設(shè)備器件的間隙中，這樣可使得堆疊的整體高度不致過高。本實(shí)施例的排列集成方式同樣能夠?qū)崿F(xiàn)無線磁共振的無線充電，無線充電過程和原理以上述第一個(gè)實(shí)施例相同，且同樣使得集成電路結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。

參考圖7所示為依據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路的第四種實(shí)現(xiàn)方式， 在本實(shí)施例中所述電子設(shè)備主板和電子設(shè)備電池的排列以第三種實(shí)現(xiàn)方式為例，所述電子設(shè)備主板3和電子設(shè)備電池1是平行放置的。電能接收層放置于無線充電主板8之上，并且，所述電能接收層和無線充電主板構(gòu)成的第一結(jié)構(gòu)層放置于所述電子設(shè)備主板3和電子設(shè)備電池1之上，這種排列方式對(duì)子電子設(shè)備器件較少的電子設(shè)備而言，能夠進(jìn)一步減小厚度。同理，本實(shí)施例的排列集成方式同樣能夠?qū)崿F(xiàn)無線磁共振的無線充電，無線充電過程和原理以上述第一個(gè)實(shí)施例相同，且同樣使得集成電路結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。

最后需要說明的是，上述實(shí)施例是對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行闡述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，上述實(shí)施方式之間也可結(jié)合使用，例如，第二種實(shí)施例和第三種實(shí)施例方式結(jié)合使用，即是磁屏蔽層為中間具有一通孔的空心結(jié)構(gòu)，且所述無線充電器件和所述電子設(shè)備器件對(duì)向放置，這樣既可以減小集成電路的厚度也可以增大接收線圈的耦合程度?；蛘呤菍⒌谌N實(shí)施例與第四種實(shí)施例結(jié)合使用，當(dāng)所述電子設(shè)備主板3和電子設(shè)備電池1是平行放置時(shí)，將無線充電器件和電子設(shè)備器件對(duì)向放置，還可以將厚度較大的無線充電器件放置于所述電子設(shè)備器件的空隙中，可減小集成電路厚度的同時(shí)提高電路內(nèi)部的空間利用率，使得集成電路的結(jié)構(gòu)更加緊湊。

最后，本發(fā)明還提供了一種帶有無線充電的集成方法，用于可穿戴電子設(shè)備中，包括以下步驟：

將實(shí)現(xiàn)各功能的電子設(shè)備器件放置于所述電子設(shè)備主板之上，并電連接至所述電子設(shè)備主板；

將實(shí)現(xiàn)無線充電器件放置于所述無線充電主板之上，并電連接至所述無線充電主板；

將電能接收層放置于所述無線充電主板之上；

其中，所述電能接收層和所述無線充電主板共同作為第一結(jié)構(gòu)層，所述電子設(shè)備主板和所述電子設(shè)備的電池共同作為第二結(jié)構(gòu)層，所述第一結(jié)構(gòu)層和所述第二結(jié)構(gòu)堆疊放置。

優(yōu)選的，所述電能接收層包括電能接收線圈、依次與所述電能接收線圈緊鄰放置的磁屏蔽層和銅屏蔽層，且所述磁屏蔽層為中間具有一通孔的空心結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的帶有無線充電的集成電路和集成方法，通過將無線電能接收 層放置于無線充電主板上，然后無線充電主板堆疊放置于電子設(shè)備的主板(或電池)之上，無線電能接收層通過磁共振方式耦合發(fā)射裝置傳輸?shù)目臻g磁場(chǎng)，這樣，可使得可穿戴設(shè)備能量傳輸效率高、距離遠(yuǎn)。無線充電器件采用單獨(dú)的主板放置，散熱性能好，無線充電主板和電子設(shè)備主板通過疊加的方式集成在一個(gè)電路中，可以使得集成電路結(jié)構(gòu)緊湊，進(jìn)而使得可穿戴設(shè)備體積小巧。

以上對(duì)依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的帶有無線充電的集成電路和集成方法進(jìn)行了詳盡描述，但關(guān)于該專利的電路和有益效果不應(yīng)該被認(rèn)為僅僅局限于上述所述的，公開的實(shí)施例和附圖可以更好的理解本發(fā)明，因此，上述公開的實(shí)施例及說明書附圖內(nèi)容是為了更好的理解本發(fā)明，本發(fā)明保護(hù)并不限于限定本公開的范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的替換、修改均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。