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| 权利要求书 1、 一种热感供电装置， 其特征在于， 用于小功率设备的供电， 包括： 热电转换模块， 用于吸收热能并转换为电能输出； 电荷泵模块， 与所述热电转换模块输出端连接， 用于贮存所述热电转 换模块输出的电能， 以输出所述设备所需供电电压； 滤波稳压模块， 与所述电荷泵模块输出端连接， 用于将所述电荷泵模 块的输出电压滤波、 稳压后输出直流稳定电压。 2、 如权利要求 1所述的热感供电装置， 其特征在于， 所述热电转换模 块包括串联的可调电阻和热电材料， 所述热电材料包括两端连接的两种不 同金属或两种不同半导体， 所述两种金属或两种半导体的连接点设置至少 一热感应部件。 3、 如权利要求 2所述的热感供电装置， 其特征在于， 所述热感应部件 包括高温度灵敏性且可累积升温的热感应电子元件、 或热吸收材料、 或所 述热感应电子元件和热吸收材料的组合。 4、 如权利要求 1至 3任意一项所述的热感供电装置， 其特征在于， 所 述电荷泵模块为开关式调整器升压泵电路。 5、 一种自供电设备， 包括充电电池， 其特征在于， 还包括： 电源管理模块， 连接所述充电电池， 用于控制充电过程； 热感供电装置， 与所述电源管理模块连接， 用于为所述充电电池提供 直流稳定电压， 所述热感供电装置包括： 热电转换模块， 用于吸收热能并转换为电能输出； 电荷泵模块， 与所述热电转换模块输出端连接， 用于贮存所述热电转 换模块输出的电能以输出所述充电电池所需充电电压； 滤波稳压模块， 与所述电荷泵模块输出端连接， 用于将所述电荷泵模 块输出的电压滤波、 稳压后输出直流稳定电压。 6、 如权利要求 5所述的设备， 其特征在于， 所述热电转换模块包括串 联的可调电阻和热电材料， 所述热电材料包括两端连接的两种不同金属或 两种不同半导体， 所述两种金属或两种半导体的连接点设置至少一热感应 部件。 7、 如权利要求 6所述的设备， 其特征在于， 所述热感应部件包括高温 度灵敏性且可累积升温的热感应电子元件、 或热吸收材料、 或所述热感应 电子元件和热吸收材料的组合。 8、 如权利要求 5至 7任意一项所述的设备， 其特征在于， 所述电荷泵 模块为开关式调整器升压泵电路。 9、 如权利要求 5至 7任意一项所述的设备， 其特征在于， 所述设备还 包括充电显示模块， 与所述电源管理模块连接， 显示充电是否正在进行。 10、 如权利要求 5至 7任意一项所述的设备， 其特征在于， 所述电源 管理模块包括： 外部电源检测器， 用于检测所述充电电池的充电模式； 电流监控器， 用于检测充电电流大小； 充电控制器， 连接外部电源检测器和电流监控器， 用于控制充电的开 始或结束。 |
本发明涉及到移动通信领域， 特别涉及到一种热感供电装置和自供电 设备。 背景技术
随着科学技术的发展， 手机等移动终端已经成为人们日常生活中必不 可少的通信工具， 随着移动终端的功能日益多样化， 移动终端的充电问题 也日益突出， 目前的移动终端通常釆用外接充电电源的方式 ， 这种充电方 式必须在有电源的地方才可完成， 而人们在户外或长途旅途中， 有时无法 保证电源的供应， 使移动终端在关键时刻关机， 给用户带来了极大不便。
目前的移动终端太阳能供电装置， 可在无外部电源的情况下实现自供 电， 但其必须在有光源的地方方可工作， 受外部条件制约， 无法实现自供 电。 发明内容
有鉴于此， 本发明的主要为提供一种热感供电装置和自供 电设备， 利 用热电转换技术为设备自身供电， 无须依靠外接电源。
一种热感供电装置， 用于小功率设备的供电， 包括：
热电转换模块， 用于吸收热能并转换为电能输出；
电荷泵模块， 与所述热电转换模块输出端连接， 用于贮存所述热电转 换模块输出的电能， 以输出所述设备所需供电电压；
滤波稳压模块， 与所述电荷泵模块输出端连接， 用于将所述电荷泵模 块的输出电压滤波、 稳压后输出直流稳定电压。 所述热电转换模块包括串联的可调电阻和热电 材料， 所述热电材料包 括两端连接的两种不同金属或两种不同半导体 ， 所述两种金属或两种半导 体的连接点设置至少一热感应部件。
所述热感应部件包括高温度灵敏性且可累积升 温的热感应电子元件、 或热吸收材料、 或所述热感应电子元件和热吸收材料的组合。
所述电荷泵模块为开关式调整器升压泵电路。
一种自供电设备， 包括充电电池， 还包括：
电源管理模块， 连接所述充电电池， 用于控制充电过程；
热感供电装置， 与所述电源管理模块连接， 用于为所述充电电池提供 直流稳定电压， 所述热感供电装置包括：
热电转换模块， 用于吸收热能并转换为电能输出；
电荷泵模块， 与所述热电转换模块输出端连接， 用于贮存所述热电转 换模块输出的电能以输出所述充电电池所需充 电电压；
滤波稳压模块， 与所述电荷泵模块输出端连接， 用于将所述电荷泵模 块输出的电压滤波、 稳压后输出直流稳定电压。
所述热电转换模块包括串联的可调电阻和热电 材料， 所述热电材料包 括两端连接的两种不同金属或两种不同半导体 ， 所述两种金属或两种半导 体的连接点设置至少一热感应部件。
所述热感应部件包括高温度灵敏性且可累积升 温的热感应电子元件、 或热吸收材料、 或所述热感应电子元件和热吸收材料的组合。
所述电荷泵模块为开关式调整器升压泵电路。
所述设备还包括充电显示模块， 与所述电源管理模块连接， 显示充电 是否正在进行。
所述电源管理模块包括： 外部电源检测器， 用于检测所述充电电池的 充电模式； 电流监控器， 用于检测充电电流大小； 充电控制器， 连接外部 电源检测器和电流监控器， 用于控制充电的开始或结束。
本发明提出的热感供电装置和自供电设备， 利用热电转换技术， 将设 备内外部热量转换为可供设备自身供电的电源 ， 使设备可随时随地自供电， 无须依靠外部电源。 根据本发明方案， 提供一种方便快捷的供电方式， 极 大地方便了用户对小功率设备的使用， 无需再为找不到外接电源而烦恼， 具有很高的实用性。 附图说明
图 1为热电技术原理图；
图 2为本发明实施例热感供电装置的结构示意图
图 3为本发明实施例热感供电装置的热电转换模 的电路结构示意图； 图 4为本发明实施例移动终端的结构示意图；
图 5为本发明实施例移动终端的电源管理模块结 示意图。 具体实施方式
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。
本发明的热感供电装置和移动终端利用热感供 电技术， 将移动终端内 外部热量转换为可供移动终端供电的电能， 使移动终端可随时自供电。
图 1所示为热电技术的原理图， 当两种不同材料的金属 A和金属 B两 端接合成回路，金属 A和金属 B的两个节点为 TH和 TC, 分别为热节点和 冷节点， 当 TH和 TC存在温度差时， 例如 TH的温度高于 TC的温度， 在 回路中就会产生电动势 VOUT, 这种现象为热电效应。 利用热电效应可将 热能转化成电能进行发电， 根据热电效应， 只要有 5 °C的温差， 就可以利用 该温差转化为移动终端所需电压， 而金属 A和金属 B可替换为可感应温差 硅片或其它半导体材料， 上述金属或半导体构成的具有热电效应的材料 统 称为热电材料。
参照图 2,提出本发明的热感供电装置 100—实施例， 其可用于移动终 端, 包括：
热电转换模块 10, 用于吸收热能并转换为电能输出；
电荷泵模块 20, 与热电转换模块 10输出端连接， 用于贮存热电转换模 块 10输出的电能以输出移动终端所需供电电压；
滤波稳压模块 30, 与电荷泵模块 20输出端连接， 用于将电荷泵模块 20输出的电压滤波、 稳压后输出直流稳定电压。
参照图 3 , 热电转换模块 10包括可调电阻 Rl、 R2和热电材料 101 , 热 电转换模块 10可以包括一个或多个串联的可调电阻， 较佳地， 热电转换模 块 10包括一个粗调电阻和一个微调电阻。 热电材料 101包括两端连接的两 种不同金属或两种不同半导体， 上述两种金属或两种半导体的连接点设置 至少一热感应部件。
热感应部件为高温度灵敏性且可累积升温的热 感应电子元件、 热吸收 材料、 或者两者的组合。 所述热吸收材料可以为热吸收膜、 硅片、 半导体 等。
其中， 电荷泵模块 20为开关式调整器升压泵电路。
热电转换模块 10吸收移动终端内外部热能， 转化为电能后发送给电荷 泵模块 20, 热电转换模块 10输出的电压非常小， 还不足以提供移动终端所 需的电压， 电荷泵模块 20将热电转换模块 10输出的小电压累积成移动终 端所需的电压， 即电荷泵模块 20贮存电能后以受控方式输出直流电压至滤 波稳压模块 30,滤波稳压模块 30对电荷泵模块 20输出的电压做直流滤波、 稳压后输出至移动终端， 完成供电。
下面详细说明上述热感供电装置 100的工作原理：
根据热电效应原理， 热电材料 101 包括两端连接的两种不同材料的金 属或两种不同材料的半导体， 较佳地， 使用热转换效率比较高的 P型半导 体和 N型半导体， 两种金属或两种半导体的两个连接点分别为热 节点和冷 节点。 热电材料 101 还包括至少两个热感应部件， 分别连接至冷节点及热 节点， 热节点处的热感应部件吸收热能， 冷节点处的热感应部件放置在低 于热节点温度的常温处， 热感应部件可使用对温度敏感且可累积升温的 热 感应电子元件、 热吸收材料、 或两者的组合。 较佳地， 热感应部件为面积 较大的热吸收材料以更好地吸收热能， 提高热转换效率。 热电转换模块 10 中可调电阻 Rl、 R2可以分别是粗调电阻和微调电阻，釆用粗调 微调两种 电阻调整方式， 能够使负载电阻因温差变化随热感应部件本身 阻抗快速完 成匹配， 优化输出电压值。
热电转换模块 10输出的电压是比较小的电压， 还不足以给移动终端供 电，电荷泵模块 20釆用开关式调整器升压泵电路，通过电容器 贮存能量， 通过内部低电压场效应管（FET )开关阵列控制电容器的充放电， 使从热电 转换模块 10输出的电压以一定倍数如 4到 10倍的倍数倍增， 达到移动终 端所需电压。
电荷泵模块 20输出的电压具有一定的紋波和毛刺， 而给移动终端供电 需要稳定的工作电压和电流。 滤波稳压模块 30将电荷泵模块 20输出的电 压进行直流滤波， 去除交流成份， 再进行稳压为移动终端提供所需稳定直 流电压， 此外， 滤波稳压模块 30还对电荷泵模块 20输出的电压进行过电 压保护， 防止因瞬间电压过大损坏移动终端。
上述热感供电装置 100可用于移动终端等小功率设备的供电， 利用环 境或设备内部运行产生的温差， 将热能转换成电能， 非常方便地为移动终 端等小功率设备提供可靠电源， 实现自供电。
参照图 4, 提出本发明的移动终端一实施例， 其包括充电电池 70、 电 源管理模块 200和热感供电装置 100。 其中， 电源管理模块 200连接充电电池 70, 用于检测移动终端的充电 模式和控制充电过程；
热感供电装置 100, 与电源管理模块 200连接， 用于为充电电池 70提 供直流稳定电压， 热感供电装置 100包括： 热电转换模块 10, 用于吸收热 能并转换为电能输出； 电荷泵模块 20, 与热电转换模块 10输出端连接， 用 于贮存热电转换模块 10输出的电能以输出充电电池 70所需充电电压； 滤 波稳压模块 30, 与电荷泵模块 20输出端连接， 用于将电荷泵模块 20输出 的电压滤波、 稳压后输出直流稳定电压。 其中， 电荷泵模块 20为开关式调 整器升压泵电路， 热电转换模块 10结构和功能同图 3所示实施例的热电转 换模块 10, 不再赘述。
进一步的，上述移动终端还包括充电显示模块 80,与电源管理模块 200 连接， 用于显示充电电池 70的充电状态， 该充电状态为正在充电或充电结 束。
参阅图 5所示为电源管理模块 200的具体结构示意图， 电源管理模块 200包括外部电源检测器 40、 充电控制器 50和电流监控器 60。
其中， 外部电源检测器 40, 用于检测充电电池 70的充电模式， 判断是 USB数据线充电模式、 充电器充电模式或热感充电模式； 电流监控器 60, 用于检测充电电流大小； 充电控制器 50， 连接外部电源检测器 50和电流监 控器 60, 控制充电电池 70的充电开始或结束；
下面以手机为例说明上述移动终端的工作原理 ：
手机可利用的热能来源有两种， 一是手机在使用过程中， 自身会产生 热能， 在环境温度 0-30度及长时间通话条件下手机射频功放芯片 面温度 可达 76.97°C , 射频和基带芯片温度可达 72.8°C , 手机电源管理芯片、 手机 屏和锂电池等都会不同程度地发热， 因此手机机壳内温度普遍高于机壳外 5°C-10°C , 将作为热节点的热吸收材料贴在机壳内表面、 手机屏背面、锂电 池、 射频模块罩和基带模块罩表面， 可吸收大量热能， 另一热能源来自手 机外部， 将作为热节点的热感应电子元件放置在手机发 声器件所在的网筛 开口处， 将该网筛开口靠近发热物体， 可吸收大量热能， 且通话过程中人 体有规律地呼吸也能使放置在网筛开口处的热 感应电子元件累积温度最高 达 70°C。 而在手机耳机处， 温度与手机外部环境温度接近， 属于常温处， 可放置一热感应电子元件， 作为冷节点。 冷热节点温差超过 5°C时， 热电转 换模块 10产生的电能可为移动终端供电。
根据热电效应原理， 热电转换模块 10包括的热电材料包括两端连接的 两种不同材料的金属或两种不同材料的半导体 ， 较佳地， 使用热转换效率 比较高的 P型半导体和 N型半导体， 两种金属或两种半导体的两个连接点 分别为热节点和冷节点。 热电材料还包括至少两个热感应部件， 分别连接 冷热节点， 如之前所述， 手机的热节点处的热感应部件放置在手机机壳 内 各发热部位及可以较好吸收外部热能的手机发 声器件所在的网筛开口处， 冷节点处的热感应部件位于与环境接触的耳机 处， 冷热节点处的热感应部 件可使用对温度敏感且可累积升温的热感应电 子元件、 热吸收材料或两者 的组合， 当手机工作时， 热节点处的热感应部件吸收手机内部热量， 同时 人体在通话过程中有规律地呼吸时产生的热量 以及外部可接触到的热源热 量通过网筛开口处传送给热感应部件， 此时冷热节点之间产生温差， 热电 转换模块 10将吸收的热能转化为电能输出， 热电转换模块 10釆用粗调和 微调两种电阻调整方式， 使负载电阻因温差变化随热感应部件本身阻抗 快 速完成匹配， 优化输出电压值。
热电转换模块 10输出的电压是比较小的电压，还不足以给充 电池 70 充电， 电荷泵模块 20釆用开关式调整器升压泵电路， 通过电容器来贮存能 量， 通过内部 FET开关阵列控制电容器的充放电， 使从热电转换模块 10 输出的电压以一定倍数如 4到 10倍的倍数倍增， 达到充电电池 70所需充 电电压。
电荷泵模块 20输出的电压具有一定的紋波和毛刺， 而给充电电池 70 充电需要稳定的工作电压和电流， 滤波稳压模块 30将电荷泵模块 20输出 的电压进行直流滤波， 去除交流成份， 再进行稳压为充电电池 70提供所需 稳定直流电压， 滤波稳压模块 30还对电荷泵模块 20输出的电压进行过电 压保护， 防止因瞬间电压过大损坏充电电池 70。
热感供电装置 100对充电电池 70的充电过程由电源管理模块 200控制 , 手机在通常情况下使用充电器或 USB数据线进行供电，外部电源检测器 40 对充电器充电模式、 USB数据线充电模式、 热感充电模式三种模式进行检 测， 具体可通过相关充电接口的电平来确定， 当检测到手机处于热感供电 状态时，反馈信息给充电控制器 50, 充电控制器 50使热感供电装置 100与 充电电池 70处于导通状态， 热感供电装置 100开始对充电电池 70充电， 充电控制器 50对上述过程进行控制： 通常充电电流釆用 2小时充电率， 例 如 500MAH电池釆用 200MA电流充电约 2小时即可达到 4.3V, 当平均脉 冲电流达到快充电流的 1%或时间超出预置的时间参数时， 停止充电。 电流 监控器 60对充电电流进行监控，当检测到平均脉冲电 达到快充电流的 1% 时， 触发充电控制器 50停止充电电池 70的充电。 充电控制器 50同时还对 电荷泵模块 20进行控制， 手机长时间处于待机状态不需要供电时， 充电控 制器 50发出控制信号， 关闭电荷泵模块 20使能端。
上述手机还包括充电显示模块 80, 通过发光二极管向手机用户显示充 电状态。充电显示模块 80可以是一般的发光二极管或红绿双色二极管 成 , 用灯亮灯灭或红灯绿灯显示充电电池 70电量是否已经达到一定阔值。
热感充电初期， 充电电池 70的电量还很小， 不足以给手机供电， 当电 池电量达到一定的值时， 电源管理模块 200 的输出使能脚有效， 充电电池 70开始为手机供电， 实现手机自供电。 上述实施例不仅仅用于移动终端， 还可以应用于其它小功率设备， 利 用小功率设备内部工作产生的热能和外部可接 触的热源， 将热能转换成电 能， 实现自供电， 是一种方便快捷的供电方式。
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 结构或等效流程变换， 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。
Next Patent: AUTOMATIC UPDATE METHOD AND DEVICE FOR WIRELESS COMMUNICATION EQUIPMENT