壓電充電式移動終端的製作方法
2023-05-04 16:10:31 1
專利名稱：壓電充電式移動終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及可攜式充電設備領域，尤其涉及一種壓電充電式移動終端。
背景技術：
充電器是一種通過外部的能量採集轉化、傳輸和存儲給電子設備內置充電電池的裝置。傳統的針對可攜式產品電池充電裝置，大多是採用分離式的單獨的充電器，並使用外部公共交流市電作為能量來源。需要使用的設備包括插座、變壓器、電力傳輸線、電氣接口等，操作工程繁瑣。此外，還有太陽能式的充電器，利用光電轉化，來達到給內部電池充電的目的。太陽能充電器雖然便攜、輕巧，且其材料成本高、工藝也較複雜，在實際的終端電子產品中很少應用。隨著可攜式移動終端的運行速度越來越快，運行的功耗越來越大，在保證足夠待機和用戶使用時間的情況下，傳統的只能通過加大產品內置充電電池的體積來實現，但這不利於產品的小型化發展，且在沒有公共交流電供應的場合，充電問題仍然難以解決。
發明內容
基於此，有必要針對傳統的移動終端內置電池充電繁瑣的問題，提供一種可隨時方便充電的壓電充電式移動終端。一種壓電充電式移動終端，包括外殼；壓電駐極體薄膜，設在所述外殼的外側表面；壓電充電管理模塊，與所述壓電駐極體薄膜的兩側電連接，且與所述移動終端的內置電池接口電連接。在其中一個實施例中，還包括分別設在所述壓電駐極體薄膜兩側的金屬電極，所述充電管理模塊與所述壓電駐極體薄膜兩側的金屬電極電連接。在其中一個實施例中，所述外殼為金屬材質，所述壓電駐極體薄膜遠離所述外殼的一側設有金屬電極，所述充電管理模塊與所述金屬外殼及所述金屬電極電連接。在其中一個實施例中，所述壓電駐極體薄膜為單層極化的多孔聚合物薄膜。在其中一個實施例中，所述壓電駐極體薄膜包括多層層疊設置、且極化的多孔聚合物薄膜。在其中一個實施例中，所述壓電充電管理模塊包括整流電路模塊及升壓電路模塊，所述整流電路模塊用於將從所述壓電駐極體薄膜採集的交流電信號轉換為直流電信號，所述升壓電路模塊用於將所述直流電信號進行升壓處理，轉換成所述內置電池可充電的電壓伏值。在其中一個實施例中，還包括設在所述壓電駐極體薄膜外側的防水層及設在所述 防水層外側的耐磨層。上述壓電充電式移動終端在不使用外部充電器的時候，仍然可以通過擠壓位於外殼表面的壓電駐極體薄膜，利用壓電效應收集環境中的機械能，將其轉化為電能存儲到移動終端的內置電池中，從而在不增加充電電池體積的情況下，大大增加了產品的使用和續航待機時間，提升了移動終端用戶的產品體驗感受。
圖I為一實施方式的壓電充電式移動終端的結構示意圖；圖2為圖I中壓電駐極體薄膜的結構示意圖；圖3為壓電充電管理模塊中的整流並使用電容蓄電的電路圖；圖4為壓電充電管理模塊中的升壓電路圖。
具體實施例方式為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳的實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透·徹全面。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。如圖I所示，一實施方式的壓電充電式移動終端100 (以下簡稱移動終端100)包括移動終端主體(圖未示)、外殼110、壓電駐極體薄膜120及壓電充電管理模塊130。移動終端主體主要包括內置的電路板組件、顯示及通訊器件等。外殼110可以為移動終端100 (如手機、平板電腦等)的通用外殼。在本實施方式中，夕卜殼Iio由絕緣材料製作。可以理解，在其他實施方式中，夕卜殼110也可以為金屬或合金等導電材料製作。壓電駐極體薄膜120鋪設在外殼110的外側表面，可以覆蓋在整個外殼110的表面，也可以部分覆蓋，如鋪設在外殼110的底蓋、上蓋或側邊等位置。本實施方式中的壓電駐極體薄膜120覆蓋在外殼110的手持部分，主要是底蓋和上蓋邊沿部位。壓電駐極體薄膜120由厚度在幾十到幾百微米之間的多孔聚合物薄膜構成，如聚丙烯、聚四氟乙烯等多孔聚合物薄膜。請結合圖2，在本實施方式中，壓電駐極體薄膜120包括多張層疊設置的多孔聚合物薄膜，且壓電駐極體薄膜120的兩側均對應設有電極層122。壓電充電管理模塊130與壓電駐極體薄膜120兩側的電極層122電連接，且與移動終端100內置電池140的接口電連接，可以對該內置電池140進行充電。在本實施方式中，壓電充電管理模塊130包括整流電路模塊132及升壓電路模塊134，如圖3和圖4所示。整流電路模塊132用於將從壓電駐極體薄膜120採集的交流電信號轉換為直流電信號，使用如圖3所示的整流電路，首先將壓電駐極體薄膜120產生的如2V峰峰值的交流電信號通過全橋整流晶片或是小信號肖特基二級管進行整流，轉換成直流電信號，其中肖特基小信號二極體可採用FAIRCHILD公司的BAT54HT1G等器件，考慮到此類器件的導通管壓降最小只有0. 24V的狀態，可以降低交直流信號轉換過程中的能量損耗，再將轉化後的
0.7V直流電信號不間斷的輸入並存儲到2V的500uF的電容C中，待電容滿倉後，電容放電，電壓逐步從2V降低至0. 7V。
升壓電路模塊134用於將整流電路模塊132當中電容器件所輸出的直流電信號進行升壓處理，轉換成內置電池140可充電的電壓伏值。如圖4所示，升壓電路模塊134包括直流穩壓電路包括電感LI、電流轉換晶片Ul、分壓電阻Rl、R2及濾波電容Cl、C2，其中，電流轉換晶片Ul的型號為德州儀器公司的TPS61220元件(其中，各引腳功能如下L :電感連接端；FB :電壓反饋端；GND :接地端)。濾波電容Cl並聯在輸入電池的正負兩極之間，電感LI 一端與直流電池正極連接，另一端與電流轉換晶片Ul的L端連接，電流轉換晶片Ul的電池輸入端VIN和使能端EN與直流電池正極連接，電流轉換晶片Ul的輸出端輸出直流電流，電流轉換晶片Ul的接地端接地，分壓電阻Rl —端與輸出直流電池的正極連接，另一端與分壓電阻R2的一端連接，分壓電阻R2的另一端接地，電流轉換晶片Ul的的FB端與分壓電阻R2和分壓電阻Rl的公共端連接，濾波電容C2並聯在輸出電池的正負兩極(VOUT及GND兩極)之間。上述整流電路模塊132輸出的2V至0. 7V的直流電可直接輸送到升壓電路模塊134，利用晶片內部升壓電路轉變成I. 8V至5V可調任意電壓值的直流源。此直流源即可以為I. 2V，1. 5V，3V，3. 7V和4. 2V的各種充電電池進行充電，也可以5V直接接入便攜電子設備中已存在的USB接口，利用本身產品自帶的USB充電管理裝置對充電電池進行充電。
通過對多孔聚合物薄膜進行高壓極化，在多孔聚合物薄膜的孔洞上下表面分別沉積正負電荷，形成電偶極子，表現出一定的電偶極矩，最後在壓電駐極體薄膜120兩外側的電極層122上產生補償電荷，以平衡薄膜內部電場，補償電荷的數量與壓電駐極體薄膜120內部單位體積電偶極矩的大小有關。在各種機械力(包括聲波和各種電磁波)的作用下，壓電駐極體薄膜120內孔洞的厚度發生變化，孔洞內電偶極子的大小發生變化，單位體積的電偶極距發生變化，相應地，壓電駐極體薄膜兩側的電極層122內的補償電荷也隨之發生變化，從而改變電極層之間的電壓，產生流動電荷，此即壓電效應，此能量(電荷)經過傳輸線傳輸給後端的壓電充電管理模塊，對其升壓、恆壓、恆流等一系列操作，將能量輸送給便移動終端100內部的內置電池140，使能量得以存儲。此外，在本實施方式中，壓電駐極體薄膜120的外側表面設置有防水層，或進一步在防水層的外側設置有耐磨層等(圖未示)。防水層或耐磨層覆蓋住壓電駐極體薄膜120及其上的電極層122。可以理解，在其他實施方式中，當外殼110為金屬材質時，外殼110自身即可以作為壓電駐極體薄膜120 —側的電極層122，無需在該側再鍍置電極層122，從而達到節省成本，降低厚度的效果。該壓電充電式移動終端100在不使用外部充電器的時候，仍然可以通過擠壓位於外殼表面的壓電駐極體薄膜120，利用壓電效應收集環境中的機械能，將其轉化為電能存儲到移動終端的內置電池140中，從而在不增加內置電池140體積的情況下，大大增加了產品的使用和續航待機時間，提升了移動終端100用戶的產品體驗感受。通過壓電式能量收集，無需外置的變壓器、插頭、插座和公共市電來源，只靠機械力和外部周圍環境的信號能量，進行收集、存儲，是綠色可再生能源，單層多孔聚合物薄膜的厚度只有40微米，從而整個壓電駐極體薄膜120的厚度也只有幾十到幾百微米，厚度薄，具有柔軟、纖薄的特點，將其覆蓋在移動終端100外殼110的表面，幾乎不影響產品的重量和外觀，且可以適應不同形狀的外殼110。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種壓電充電式移動終端，其特徵在於，包括 夕卜殼; 壓電駐極體薄膜，設在所述外殼的外側表面； 壓電充電管理模塊，與所述壓電駐極體薄膜的兩側電連接，且與所述移動終端的內置電池接口電連接。
2.如權利要求I所述的壓電充電式移動終端，其特徵在於，還包括分別設在所述壓電駐極體薄膜兩側的金屬電極，所述充電管理模塊與所述壓電駐極體薄膜兩側的金屬電極電連接。
3.如權利要求I所述的壓電充電式移動終端，其特徵在於，所述外殼為金屬材質，所述壓電駐極體薄膜在遠離所述外殼的一側設有金屬電極，所述充電管理模塊與所述金屬外殼及所述金屬電極電連接。
4.如權利要求2或3所述的壓電充電式移動終端，其特徵在於，所述壓電駐極體薄膜為單層極化的多孔聚合物薄膜。
5.如權利要求2或3所述的壓電充電式移動終端，其特徵在於，所述壓電駐極體薄膜包括多層層疊設置、且極化的多孔聚合物薄膜。
6.如權利要求I所述的壓電充電式移動終端，其特徵在於，所述壓電充電管理模塊包括整流電路模塊及升壓電路模塊，所述整流電路模塊用於將從所述壓電駐極體薄膜採集的交流電信號轉換為直流電信號，所述升壓電路模塊用於將所述直流電信號進行升壓處理，轉換成所述內置電池可充電的電壓伏值。
7.如權利要求I所述的壓電充電式移動終端，其特徵在於，還包括設在所述壓電駐極體薄膜外側的防水層及設在所述防水層外側的耐磨層。
全文摘要
本發明涉及一種壓電充電式移動終端，其包括外殼、設在所述外殼的外側表面的壓電駐極體薄膜以及分別與壓電駐極體薄膜和移動終端的內置電池接口電連接的壓電充電管理模塊。該壓電充電式移動終端在不使用外部充電器的時候，仍然可以通過擠壓位於外殼表面的壓電駐極體薄膜，利用壓電效應收集環境中的機械能，將其轉化為電能存儲到移動終端的內置電池中，從而在不增加電池體積的情況下，大大增加了產品的使用和續航待機時間，提升了移動終端用戶的產品體驗感受。
文檔編號H02J7/00GK102723752SQ201210164289
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者張宇, 朱彪, 李軍 申請人:深圳市豪恩聲學股份有限公司