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| 权利要求书 1、 一种增强 USB接口输出功耗的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 发射模块获取电能， 并将获取的电能转换成电磁能； 接收模块将电磁能转换为电能输送给 USB终端。 2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 获取电能的方式包括： 从主机的主板电源上获取电能， 或从主机主板 的计算机接口获取电能。 3、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 所述接收模块将电 磁能转换为电能输送给 USB终端之前， 还包括： 接收模块向发射模块反馈带有状态信息的数据信号； 发射模块根据所述数据信号判断是否调整磁场强度， 当要调整磁场强 度时， 发射模块根据所述数据信号调整磁场强度。 4、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 所述发射模块将获 取的电能转换成电磁能之前， 还包括： 对电能的电压进行滤波整流和调整输出直流电源。 5、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 所述接收模块将电 能输送给 USB终端， 之前还包括： 对电能的电压进行整流和转换输出符合要求的电压。 6、 一种增强 USB接口输出功耗的装置， 其特征在于， 包括： 发射模 块和接收模块； 其中： 所述发射模块， 用于获取电能， 并将获取的电能转换成电磁能输出给 接收模块； 所述接收模块， 用于接收发射模块输出的电磁能， 并将电磁能转换为 电能输送给 USB终端。 7、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述接收模块还用于， 向发射模块反馈带有状态信息的数据信号； 所述发射模块还用于， 根据所述数据信号判断是否调整磁场强度， 当 要调整磁场强度时， 根据所述数据信号调整磁场强度。 8、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述发射模块还用于， 对电能的电压进行滤波整流和调整输出直流电 源； 所述接收模块还用于， 对电能的电压进行整流和转换输出符合要求的 电压。 9、 根据权利要求 6、 7或 8所述的装置， 其特征在于， 所述发射模块集成在主机的主板上或者发射模块通过计算机接口与主 机连接； 所述接收模块集成在 USB终端并与 USB终端的输入电源端口连接。 10、 根据权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述 USB终端为一个 或一个以上。 11、 一种增强 USB接口输出功耗的系统， 包括主机以及与主机通过第 一主机 USB接口连接的 USB终端， 其特征在于， 还包括： 设置在主机上的发射模块， 用于获取电能， 并将获取的电能转换成电 磁能输出； 以及 设置在 USB终端上的接收模块， 用于接收发射模块输出的电磁能， 并 将电磁能转换为电能输送给 USB终端。 12、 根据权利要求 11所述的系统， 其特征在于， 所述发射模块与主机 电源管理模块连接或发射模块与设置在主机上的计算机接口连接。 |
本发明涉及终端技术， 尤其涉及一种增强 USB接口输出功耗的方法、 装置及系统。 背景技术
目前， USB ( Universal Serial BUS, 通用串行总线）接口是一种主流数 据传输的接口，广泛应用在各种终端中。 USB接口的标准从 USB1.1、 USB2.0 发展到了 USB3.0, 其传输的数据速率越来越快。 目前大多数终端釆用的是 USB2.0标准的接口。在釆用 USB接口的终端中，其供电方式主要是从 USB 接口中获取 5V电源，然后通过其内部电路中的电源管理模 产生其它的电 压供给其内部使用。 为方便描述， 以下将釆用 USB接口的终端简称为 USB 终端。
在 USB2.0的标准中， 对 USB接口的电源输出参数有明确的规定， 即： 输出电压为 5V, 输出电流最大为 500mA, 总功率为 2.5W。 但是， 在目前 USB终端中， 很多 USB终端需要从主机的 USB接口中得到更多的电流， 如 3 G制式的双模双待 USB接口无线上网卡以及 LTE( Long Term Evolution , 长期演进）制式的 USB上网卡等， 由于数据传输速率^快， 消耗的功率艮 大， 500mA的电流并不能满足其使用要求， 甚至会造成系统损坏。 比如： USB无线上网卡工作时需要 5V的电压以及 700mA的功率， 即需要 USB 接口提供 700mA的输出电流， 显然超过 USB2.0接口的 500mA供电能力， 会导致 USB无线上网卡无法正常工作或造成主机系统崩 溃。
现有技术中，解决 USB接口供电不足的一种方式是： 利用 USB双口线 缆（ Y型线）从两个 USB接口同时取电， 这种方式从理论上可以达到 1A 的输出电流。 另外一种方式是： 使用外接的电源适配器对 USB终端进行供 电， 以补充不足的电流， 其具体方法为： 用有线电源适配器将 220V交流电 转换成 5V直流电压输入， 或者在 USB终端中使用充电电池或大容量储能 电容等。
上述两种解决 USB接口供电不足的方式存在以下缺点：
其一， 釆用 USB双口线缆要占用两个 USB接口， 对 USB接口比较少 的主机来说， 过多地占用了 USB接口。 而且对用户来说， 必须配置 USB 双口线缆才能使用， 比较麻烦。
其二， 釆用有线电源适配器， 虽然只需使用一个 USB接口， 但整体移 动性能很差， 对笔记本电脑用户来说， 还需固定电源给有线电源适配器供 电， 不能移动， 便携性较差。 另外， 在 USB终端中增加充电电池和大容量 储能电容， 虽然也能为 USB终端补充不足的电流， 但充电电池使用时间有 限， 而且体积比较大； 同样， 对于大容量储能电容， 在工作期间如果得不 到电流的补充， 将无法提供输出电流， 而且体积较大， 对目前 USB终端的 小型化有^^大的阻碍。 发明内容
有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种增强 USB接口输出功耗的 方法、装置及系统， 旨在增强 USB接口的输出功耗且不使 USB接口的输出 电流超出标准， 使大功率 USB终端能够正常工作。
为解决上述技术问题， 本发明的技术方案是这样实现的：
一种增强 USB接口输出功耗的方法， 包括以下步骤： 发射模块获取电 能， 并将获取的电能转换成电磁能； 接收模块将电磁能转换为电能输送给
USB终端。
获取电能的方式包括： 从主机的主板电源上获取电能， 或从主机主板 的计算机接口获取电能。 所述接收模块将电磁能转换为电能输送给 USB终端之前， 还包括： 接 收模块向发射模块反馈带有状态信息的数据信 号； 发射模块根据所述数据 信号判断是否调整磁场强度， 当要调整磁场强度时， 发射模块根据所述数 据信号调整磁场强度。
所述发射模块将获取的电能转换成电磁能之前 ， 还包括： 对电能的电 压进行滤波整流和调整输出直流电源。
所述接收模块将电能输送给 USB终端， 之前还包括： 对电能的电压进 行整流和转换输出符合要求的电压。
一种增强 USB接口输出功耗的装置， 包括： 发射模块和接收模块； 其 中： 所述发射模块， 用于获取电能， 并将获取的电能转换成电磁能输出给 接收模块； 所述接收模块， 用于接收发射模块输出的电磁能， 并将电磁能 转换为电能输送给 USB终端。
所述接收模块还用于， 向发射模块反馈带有状态信息的数据信号； 所 述发射模块还用于， 根据所述数据信号判断是否调整磁场强度， 当要调整 磁场强度时， 根据所述数据信号调整磁场强度。
所述发射模块还用于， 对电能的电压进行滤波整流和调整输出直流电 源； 所述接收模块还用于， 对电能的电压进行整流和转换输出符合要求的 电压。
所述发射模块集成在主机的主板上或者发射模 块通过计算机接口与主 机连接；所述接收模块集成在 USB终端并与 USB终端的输入电源端口连接。
所述 USB终端为一个或一个以上。
一种增强 USB接口输出功耗的系统， 包括主机以及与主机通过第一主 机 USB接口连接的 USB终端，还包括： 设置在主机上的发射模块， 用于获 取电能， 并将获取的电能转换成电磁能输出； 以及， 设置在 USB终端上的 接收模块， 用于接收发射模块输出的电磁能， 并将电磁能转换为电能输送 给 USB终端。
所述发射模块与主机电源管理模块连接或发射 模块与设置在主机上的 计算机接口连接。
本发明通过无线供电方式为 USB终端提供无线电源，对 USB接口输出 电源进行补充， 以解决 USB接口输出功率不足的问题， 使用户在不使用 USB双口线缆和不外接有线电源适配器的情况下 仍然可以使用大功率 USB 终端。 增强了 USB接口的输出功耗的能力， 从而可以去掉现有技术中有线 电源的连接线。
另外， 利用无线供电方式， 可以防止因供电不足， 一个 USB终端占用 多个 USB接口的情况，使主机上的 USB接口能够得到充分利用。而且釆用 电磁场进行能量转换， 还可以实现在电磁场覆盖的范围内一个发射模 块对 多个接收模块的能量传递， 从而实现一对多的供电方式。 此外， 可将发射 模块集成在笔记本电脑上， 以及将接收模块集成在 USB终端内， 使便携性 得到提高， 方便用户的使用。 附图说明
图 1是本发明增强 USB接口输出功耗的方法一实施例流程示意图； 图 2是本发明增强 USB接口输出功耗的方法另一实施例流程示意图 ； 图 3是本发明增强 USB接口输出功耗的装置一实施例结构示意图； 图 4是本发明增强 USB接口输出功耗的系统一实施例结构示意图； 图 5是本发明增强 USB接口输出功耗的系统另一实施例结构示意图 。 具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚、 明了， 下面将结合附图作进一步 详述：
本发明技术方案主要利用无线供电的方式对 USB接口输出电源进行补 充， 以解决 USB接口输出功率不足的问题。
图 1示出了增强 USB接口输出功耗的方法一实施例流程示意图， 如图 1所示， 本实施例提供一种增强 USB接口输出功耗的方法， 包括：
步骤 101 , 发射模块获取电能， 并将获取的电能转换成电磁能； 步骤 102, 接收模块将电磁能转换为电能输送给 USB终端。
本实施例增强 USB接口输出功耗的方法的运行环境包括： 计算机主机 以及与主机通过 USB接口连接的 USB终端， 主机主要是指内部有 CPU的 个人电脑、 笔记本、 掌上电脑、 上网本以及工控机等上位控制设备。 USB 终端主要包括但不限于使用 USB接口的终端，如 USB无线上网卡、带 USB 接口的 MP4等。 一般 USB终端内部都有电源管理模块， 可以从 USB接口 获取电源。
本实施例釆用无线供电的解决方案来增强 USB接口的输出功耗， 使 USB终端能从接收模块得到部分电流， 进行正常的工作， 又不至于使 USB 接口的输出电流超出标准。
目前， 很多的芯片生产商都推出了针对无线电源管理 的芯片 （无线电 源发射机 /接收机）方案，如 TI公司的 bqTESLA芯片解决方案，利用 bq50k、 UCD72k、 bq5 lk等芯片和相应的电磁线圈以及外围电路可实 无线供电方 案。
因此， 无线供电技术已趋成熟， 本实施例釆用的无线供电方案主要利 用电磁线圈等电磁耦合原理， 通过发射机与接收机进行能量转换， 本实施 例釆用发射模块与接收模块进行能量转换， 可以将发射模块集成在主机的 主板上或者将发射模块通过接口与主机主板上 的接口连接， 利用主机的电 源为发射模块供电， 其包括从主机的主板电源上获取电能或从主机 的接口 获取电能。 同时，将接收模块集成在用户使用的 USB终端并与 USB终端的 输入电源端口连接。 发射模块将获取的电能转换成电磁能； 接收模块接收发射模块通过电 磁场传送的电磁能， 并将电磁能转换成电能输送给 USB终端内的电源管理 模块，通过 USB终端内的电源管理模块，使 USB终端的电源可以同时从接 收模块和 USB接口并行取电， 从而为 USB接口提供电源补充。
例如， USB无线上网卡工作时需要 5V的电源以及 700mA的功率， 也 就是说 USB无线上网卡工作时需要 USB接口提供 700mA的输出电流， 其 超过了 USB接口 500mA的供电能力， 因此将会导致 USB无线上网卡无法 正常工作或造成主机系统崩溃。 釆用本实施例的无线供电方案后， 可以同 时由 USB接口和无线电源提供电流给 USB无线上网卡，由于有无线电源分 担一半的电流,使 USB无线上网卡从 USB接口上直接得到的电流不会超过 500mA, 这样既不会造成主机崩溃， USB无线上网卡也能得到需要的电流， 进行正常工作。
以笔记本电脑作为主机为例， 在设计时， 发射模块可以集成在笔记本 的主板上， 也可以将发射模块做成 USB接口的模块， 将其连接在笔记本电 脑的一个 USB接口上，利用笔记本电脑的 USB接口的电源给发射模块供电， 以便发射模块将电能转换成电磁能。 由于发射模块集成在笔记本电脑内部 或做成 USB接口的模块， 便于携带。 而且由于发射模块能够将电能转换成 电磁能， 在磁场范围内的多个接收模块都可以接收电磁 能， 因而可以实现 一个发射模块同时对多个 USB终端进行供电。
本实施例中，发射模块将接收的来自主机的 AC交流电或其它直流电经 过整流和转换， 通过电磁线圈产生电磁能， 并将电磁能输出给接收模块； 接收模块根据相互约定的通讯协议与发射模块 进行通讯， 将带有自身状态 信息的数据信号反馈给发射模块， 该状态信息包括发射模块发送的电磁能 是否合适； 发射模块接收到接收模块反馈的数据信号后， 判断接收模块的 状态， 以此控制发射磁场能量的强度。 接收模块通过电磁线圈等接收电磁 能， 并将电磁能转换成电能， 经过整流和电压转换处理， 输出符合要求的 电压给 USB终端。
图 2是本发明增强 USB接口输出功耗的方法另一实施例流程示意图 ， 如图 2所示， 本实施例提供的一种增强 USB接口输出功耗的方法包括： 步骤 201 , 发射模块获取电能；
步骤 202, 发射模块对电能的电压进行滤波整流和调整输 出直流电源； 步骤 203 , 发射模块将直流电源的电能转换成电磁能；
步骤 204, 发射模块输出电磁能；
步骤 205 , 接收模块接收电磁能；
步骤 206, 接收模块将电磁能转换为电能；
步骤 207,接收模块对电能的电压进行整流和转换， 输出符合要求的电 压；
步骤 208, 接收模块将符合要求的电压的电能输送给 USB终端。
本实施例中， 在步骤 205之后还包括：
步骤 2051 , 接收模块向发射模块反馈带有状态信息的数据 信号； 步骤 2052 , 发射模块根据数据信号判断是否调整磁场强度 ， 如果是， 进入 2053 , 否则进入步骤 204;
步骤 2053 , 发射模块根据数据信号调整磁场强度， 并进入步骤 204。 图 3是本发明增强 USB接口输出功耗的装置一实施例结构示意图， 如 图 3所示， 本实施例提出一种增强 USB接口输出功耗的装置， 包括： 发射 模块 301和接收模块 302; 其中：
发射模块 301 , 用于获取电能， 并将获取的电能转换成电磁能输出给接 收模块 302;
接收模块 302, 用于接收发射模块 301输出的电磁能， 并将电磁能转换 为电能输送给 USB终端。 在本实施例中， 接收模块 302还用于， 向发射模块 301反馈带有状态 信息的数据信号； 发射模块 301 还用于， 根据数据信号判断是否调整磁场 强度， 当要调整磁场强度时， 根据数据信号调整磁场强度。
发射模块 301 还用于， 在将电能转换成电磁能之前， 对电能的电压进 行滤波整流和调整；接收模块 302还用于，在将电能输送给 USB终端之前， 对电能的电压进行整流和转换。
在本实施例中， 发射模块 301 可以集成在主机的主板上或者通过接口 与主机连接；接收模块 302集成在 USB终端并与 USB终端的输入电源端口 连接。
本实施例中， 根据发射模块 301发射的电磁场能量的辐射范围及强度， 可以配置多个接收模块 302接收发射模块 301发射的电磁场能量， 从而使 与主机主板连接的 USB终端可以为一个或一个以上。
发射模块 301 首先接收来自主机主板上的交流或直流电， 如果接收的 是交流电， 发射模块 301 首先将交流电整流成直流电。 如果接收的是直流 电， 发射模块 301 对直流电进行整流后， 再将电能转换成电磁能输出。 接 收模块 302接收发射模块 301输出的电磁能， 通过电磁转换和电压转换后， 向 USB终端输出符合要求的电压， 比如 5V电压。 同时， 接收模块 302根 据相互约定的通讯协议与发射模块 301进行通讯， 向发射模块 301发送关 于自身状态信息的数据信号， 以便发射模块 301根据接收模块 302的状态 调整发射磁场的强度。
图 4是本发明增强 USB接口输出功耗的系统一实施例结构示意图， 如 图 4所示， 本实施例提出一种增强 USB接口输出功耗的系统， 包括主机的 主板 40以及与主板 40通过 USB接口连接的 USB终端 41。 其中， 主机的 主板 40上还集成有发射模块 301 , USB终端 41上还集成有与发射模块 301 通过磁场连接的接收模块 302, 其中： 发射模块 301 , 用于获取电能， 并将获取的电能转换成电磁能输出； 接收模块 302, 用于接收发射模块 301输出的电磁能， 并将电磁能转换 为电能输送给 USB终端 41；
接收模块 302还用于， 向发射模块 301反馈带有状态信息的数据信号； 发射模块 301 还用于， 根据数据信号判断是否调整磁场强度， 当要调整磁 场强度时， 根据数据信号调整磁场强度。
发射模块 301 还用于， 在将电能转换成电磁能之前， 对电能的电压进 行滤波整流和调整；接收模块 302还用于，在将电能输送给 USB终端之前， 对电能的电压进行整流和转换。
如图 4所示， 主机的主板 40上还设有：
主机 USB接口 402, 用于将主板 40与 USB终端 41连接；
主机电源管理模块 401 , 用于为主板 40提供电源。
USB终端 41上设有： 终端 USB接口 412,与主机 USB接口 402连接， 用于将 USB终端 41与主机的主板 40连接；
USB终端电源管理模块 411 , 用于为 USB终端 41的运行提供电源。 本实施例中， 发射模块 301与主板 40的主机电源管理模块 401连接。 本实施例主要利用电磁线圈的电磁耦合原理， 通过发射模块 301 将交 流或直流电转换成电磁能。 而接收模块 302同样利用电磁线圈接收电磁能， 并将电磁能转换成电能后输出。 同时， 利用电磁线圈， 发射模块 301 和接 收模块 302根据相互约定的通讯协议进行无线数据通讯 ， 反馈各自的状态。
本实施例中， 将发射模块 301集成到主机的主板 40上， 其工作电源可 以使用主板 40上的 12V、 5V以及交流 220V中的任何一个电源。 或者可以 将发射模块 301做成 USB接口或其它计算机接口（如 miniPCIE、 EXPRESS, 并行接口等） 的模块， 其电源从计算机接口获取。
将接收模块 302设置在 USB终端 41上， 且接收模块 302的电源输出 端连接在 USB终端电源管理模块 411的电源输入端口， 接收模块 302接收 到磁场能量后， 将电磁能转换成电能并向 USB终端电源管理模块 411输出 电压与电流， 从而， 终端 USB接口 412与接收模块 302可同时提供电源给 USB终端电源管理模块 411。
由于是两个电源同时给 USB终端电源管理模块 411供电， USB终端 41 将比只从终端 USB接口 412供电得到更多的电流，实现了大电流 USB终端 41用一个 USB接口正常工作的方法， 也即增强了终端 USB接口 412的输 出功耗。
图 5是本发明增强 USB接口输出功耗的系统另一实施例结构示意图 ， 如同 5所示， 本实施例与上述图 4所示的实施例的不同之处在于： 本实施 例中， 发射模块 301单独设计成 USB接口的模块， 该设计是针对现有主机 的主板在设计时没有集成无线电源发射机电路 的情形。 可以将无线电源发 射机电路部分即发射模块 301设计成一个 USB、 EXPRESS或 miniPCIE等 计算机接口的模块， 通过上述相应的计算机接口将发射模块 301 与主机连 接。 本实施例， 以将发射模块 301设计成 USB接口的模块为例进行说明。
如同 5 所示， 在本实施例中， 上述实施例主机 USB接口为第一主机 USB接口， 发射模块 301通过 USB接口与设置在主机的主板 40上的第二 主机 USB接口 403连接。 接收模块 302与上述实施例中接收模块 302—样 集成在 USB终端上且与 USB终端电源管理模块 411连接。
当主机上电后， 发射模块 301从主机的主板 40上的第二主机 USB接 口 403获取电源电能。 发射模块 301将电源电能转换成电磁能并将电磁能 输出给接收模块 302, 同时，发射模块 301与接收模块 302根据相互约定的 通讯协议进行无线数据通讯， 以便发射模块 301 调整磁场发射强度。 接收 模块 302将接收的电磁能转换成 5V 电压输出给 USB终端电源管理模块 411 ,并反馈自身状态信息给发射模块 301。发射模块 301根据接收模块 302 反馈的状态信息调整输出的电磁场能量， 和接收模块 302构成一个闭环的 控制系统。
因此， USB终端电源管理模块 411可同时接收终端 USB接口 412和接 收模块 302输出的电源， 从而使 USB终端 41也能进行正常工作。
本发明实施例通过无线供电方式为 USB终端 41提供无线电源， 对第 一主机 USB接口 402输出电源进行补充， 以解决第一主机 USB接口 402 输出功率不足的问题， 使用户在不使用 USB双口线缆和外接有线电源适配 器的情况下仍然可以正常使用 USB终端 41 ,增强了第一主机 USB接口 402 的输出功耗的能力， 从而可以去掉现有技术中有线电源的连接线。
另外， 利用无线供电方式， 可以防止因供电不足， 一个 USB终端 41 占用多个 USB接口的情况，使主机上的 USB接口能够得到充分利用。 而且 釆用电磁场进行能量转换， 还可以实现在电磁场覆盖的范围内一个发射模 块 301对多个接收模块 302的能量传递， 从而实现一对多的供电方式。 同 时， 本发明实施例通过将发射模块 301 集成在笔记本电脑上， 以及将接收 模块 302集成在 USB终端 41内， 使便携性得到提高， 方便用户的使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效 结构或流程变换， 或直接或 间接运用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。