便携设备的控制系统、方法、介质及器所应用的冲牙器

技术领域

本申请涉及便携设备技术领域，特别是涉及便携设备的控制系统、方法、介质及器所应用的冲牙器。

背景技术

随着人们生活水平提高，越来越多的手持式便携设备进入到人们的生活当中，像剃须刀、电动牙刷、冲牙器、手持按摩仪等，丰富了人们的生活。上述这些便携设备大多使用电池模块供电，但电池模块在满电和低电量状态下，便携设备带来的用户体验差异性非常大。这是因为电池模块本身有放电曲线，电池模块电量充足时电压较高，带来的体感也很好，而当电池模块电量不足时电压较低，体感就很差。而且，若设备没电后一直忘了充电，待下次急用时就会面临设备不可用的尴尬情况，而且传统的充电电流大多小于500mA，充电时间长。因此，上述这种因电量变化带来的消费体验落差以及充电时间长等问题，严重影响了用户体验并阻碍了用户的购买欲。

另外，随着用户对设备体积和便携性的要求越来越高，设备体积也越来越紧凑，因此PCB板的尺寸也越来越小。然而，矛盾的是，大电流快速充电和升压电路都会占用很大的PCB面积，又会产生较高的热量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供便携设备的控制系统、方法、介质及器所应用的冲牙器，用于解决现有技术中电池电压波动带来的用户体验不佳、充电慢无法应急、PCB尺寸大导致产品体积大等技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种便携设备的控制系统，包括：充电/升压一体式模块；连接所述充电/升压一体式模块的控制模块、驱动模块和电池模块；其中，所述充电/升压一体式模块在多种模式间进行切换；在切换至充电模式后，所述充电/升压一体式模块对所述电池模块进行大电流充电；在切换至驱动模式后，所述控制模块控制所述充电/升压一体式模块将所述电池模块变化的电压升为稳定直流电压，并向所述驱动模块输出。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述控制系统还包括：在切换至待机模式后，所述控制模块控制所述充电/升压一体式模块处于关闭其升压功能的休眠状态。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述充电/升压一体式模块包括：充电/升压一体式芯片；所述充电/升压一体式芯片的输入引脚引出电压输入端，输出引脚引出电压输出端，其它多个引脚还连接有电子开关、充电电容、充电电感及所述电池模块；其中，所述电压输入端连接充电接口，用于接入充电输入电源；所述电压输出端输出升压后的稳定直流电压，用于向电机驱动模块提供稳定电源；所述电压输入端和电压输出端之间通过所述电子开关连接；所述电子开关连接并受控于所述充电/升压一体式芯片。

于本申请的第一方面的一些实施例中，当所述充电/升压一体式芯片检测到所述电压输入端有电源接入时切换至所述充电模式，令所述电子开关打开以连通所述电压输入端和电压输出端，并使所述充电电容、充电电感及电池模块形成充电回路，以对所得电池模块进行大电流充电。

于本申请的第一方面的一些实施例中，当所述充电/升压一体式芯片未检测到所述电压输入端有电源接入时，令所述电子开关关断，以阻止所述电压输出端升压后的电压通过所述电压输入端反向流入充电接口。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述充电/升压一体式芯片还包括升压使能引脚；在待机状态下，所述控制模块控制所述使能引脚为低电平，以关闭所述充电/升压一体式芯片的升压功能。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述控制系统还包括：按键模块，连接所述控制模块；所述按键模块响应于用户操作，对所述控制模块发送相应的操作指令，以对所述便携设备进行档位调节、输出控制或唤醒操作。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述控制系统还包括：显示模块，连接所述控制模块，用于显示所述便携设备的状态。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述显示模块包括多组LED指示单元，通过不同的闪烁频率和/或不同的显示颜色来显示所述便携设备的状态，至少包括充电状态、休眠状态、正常工作状态、电量状态、档位状态。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述控制系统还包括：稳压模块，连接所述电池模块和控制模块，用于将所述电池模块输出的波动电压转变为稳定电压后向所述控制模块提供。

于本申请的第一方面的一些实施例中，所述驱动模块用于驱动电机，包括：与所述电机并联连接的电容和肖特基二极管，用于消除所述电机的反向电动势；所述电机的一端连接所述充电/升压一体式模块输出的升压后的稳定直流电压，另一端连接场效应管的漏极；所述场效应管的栅极耦接所述控制模块，其源极连接并联连接的两个电流采样电阻，用于监控所述电机是否堵转；其中，所述控制模块通过发送PWM信号来控制所述驱动模块，并通过控制所述PWM信号的占空比来调节档位。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种便携设备的控制方法，应用于所述便携设备的控制系统中的控制模块；所述控制方法包括：在驱动模式下，控制所述充电/升压一体式模块的升压使能引脚为高电平，以控制所述充电/升压一体式模块将所述电池模块变化的电压升为稳定直流电压，并向所述驱动模块输出；在待机模式下，控制所述充电/升压一体式模块的升压使能引脚为低电平，以控制所述充电/升压一体式模块不升高所述电池模块的电压。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述便携设备的控制方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第四方面提供一种冲牙器，包括所述便携设备的控制系统。

如上所述，本申请的便携设备的控制系统、方法、介质及器所应用的冲牙器，具有以下有益效果：本发明不仅能够实现恒定控制，还能实现快速充电的目的，可向便携设备的电池模块快速应急充电，可确保便携设备结构紧凑，减小了PCB占用面积。与此同时，充电/升压一体式模块因其一体化而成就了高效率的电路，发热很小。

附图说明

图1显示为本申请一实施例中便携设备的控制系统的结构示意图。

图2显示为本申请一实施例中充电/升压一体式模块的结构示意图。

图3显示为本申请一实施例中按键模块的结构示意图。

图4显示为本申请一实施例中显示模块的结构示意图。

图5显示为本申请一实施例中稳压模块的结构示意图。

图6显示为本申请一实施例中驱动模块的结构示意图。

图7显示为本申请一实施例中控制模块的结构示意图。

图8显示为本申请一实施例中便携设备的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种便携设备的控制系统，使用充电/升压一体式模块，不仅能够实现恒定控制，还能实现快速充电的目的，可向便携设备的电池模块快速应急充电，可确保便携设备结构紧凑，减小了PCB占用面积。与此同时，充电/升压一体式模块因其一体化而成就了高效率的电路，发热很小。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

如图1所示，展示了本发明一实施例中便携设备的控制系统的结构示意图。所述控制系统包括：充电/升压一体式模块101、充电接口102、电池模块103、驱动模块104、控制模块105、按键模块106、显示模块107、稳压模块108。

在本实施例中，所述充电/升压一体式模块101连接所述充电接口102、电池模块103、驱动模块104及控制模块105。在驱动模式下，所述控制模块105控制开启所述充电/升压一体式模块101的升压功能，向变化的电池模块电压进行升压并稳定后向驱动模块104提供；在待机模式下，所述控制模块105控制关闭所述充电/升压一体式模块101的升压功能，使其处于休眠状态，减小待机功耗，减小电池模块耗电，达到节能环保目的；在充电模式下，即所述充电/升压一体式模块101检测到充电接口102有正确的电压输入时，自动切换为充电模式，开启大电流对电池模块104进行大电流充电。

进一步地，在所述充电模式下，内部为开关电源，具有电流大且效率高的特点，因此散发的热量也很小。所述充电/升压一体式模块通过内置的电流检测功能，在检测到充电器电流小于预设电流阈值时，所述充电/升压一体式模块降低充电电流，以保证充电器有最大的输出，并且不会使充电器出现过流保护，而关断充电功能。

在一些示例中，所述充电/升压一体式模块包括充电/升压一体式芯片；所述充电/升压一体式芯片的输入引脚引出电压输入端，输出引脚引出电压输出端；所述充电/升压一体式芯片的其他引脚还分别连接有电子开关、充电电容、充电电感及电池模块。其中，所述电压输入端连接充电接口，用于接入充电输入电源；所述电压输出端为升压后的稳定直流电压，用于向电机驱动模块提供稳定电源；所述电压输入端和电压输出端之间通过所述电子开关连接；所述电子开关连接并受控于所述充电/升压一体式芯片。

当所述充电/升压一体式芯片检测到所述电压输入端有电源接入时，令所述电子开关打开以连通所述电压输入端和电压输出端，并使所述充电电容、充电电感及电池模块形成充电回路，以对所得电池模块进行大电流充电。

当所述充电/升压一体式芯片未检测到所述电压输入端有电源接入时(即处于非充电状态)，令所述电子开关关断，以防止所述电压输出端升压后的电压通过所述电压输入端反向流入充电接口。

在待机状态时，所述控制模块向所述充电/升压一体式芯片的升压使能引脚发送待机控制信号，以关断所述充电/升压一体式芯片的升压功能，从而减小待机功耗，减小电池模块的耗电，达到节能环保的目的。

如图2所示，展示了充电/升压一体式模块的结构示意图。所述充电/升压一体式模块包括充电/升压一体式芯片U3(如ETA6986芯片)；所述充电/升压一体式芯片U3的输入引脚引(引脚3和4)出电压输入端VIN；所述充电/升压一体式芯片U3的输出引脚(引脚11、12、13)引出电压输出端VOUT。其中，所述电压输入端VIN连接充电接口，用于接入充电输入电源；所述电压输出端VOUT为升压后的稳定直流电压，用于向电机驱动模块提供稳定电源。

所述充电/升压一体式芯片U3的7号引脚连接电子开关U4，通过控制7号引脚的高、低电平来控制电子开关U4的打开和关断。所述电子开关U4连接于所述电压输入端VIN和电压输出端VOUT之间。需说明的是，所述电子开关U4包括但不限于如晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等，本实施例不作限定。

所述充电/升压一体式芯片U3的11、12、13引脚接地，14引脚连接电池模块BT1，且11、12、13引脚与14引脚之间设有充电电容C17；10、16引脚与14引脚之间设有充电电感L2。

当所述充电/升压一体式芯片U3检测到所述电压输入端VIN有电源接入时，令所述电子开关U4打开以连通所述电压输入端VIN和电压输出端VOUT，并使所述充电电容C17、充电电感L2及电池模块BT1形成充电回路，以对所得电池模块BT1进行大电流充电。也即，当外接充电器时，充电/升压一体式芯片U3检测到电压输入端VIN有电压输入，则通过7号引脚开启电子开关U4，再通过21、9、17、11、12、13、14、10、16引脚、充电电容C17及充电电感L2向电池模块BT1充电。

当所述充电/升压一体式芯片U3未检测到所述电压输入端VIN有电源接入时(即处于非充电状态)，令所述电子开关U4关断，以防止所述电压输出端VOUT升压后的电压通过所述电压输入端VIN反向流入充电接口。

在待机状态时，所述控制模块向所述充电/升压一体式芯片U3的升压使能引脚发送待机控制信号，以关断所述充电/升压一体式芯片的升压功能，从而减小待机功耗，减小电池模块的耗电，达到节能环保的目的。具体而言，控制模块设置所述充电/升压一体式芯片U3的2号引脚为低电平，从而关闭充电/升压一体式芯片U3的升压功能，使其处于休眠状态。

在本实施例中，所述按键模块106连接所述控制模块105。所述按键模块106响应于用户操作，对所述控制模块105发送相应的操作指令，以对便携设备进行档位调节和输出控制；所述按键模块106还响应于用户操作，将处于低功耗休眠状态的控制模块105唤醒。为便于理解，现结合图3所示的本发明在一实施例中的按键模块的电路结构示意图，图中S1和S2为按键，通过KEY1和KEY2信号连接到控制模块。

在本实施例中，所述显示模块107连接所述控制模块105。所述显示模块107用于显示便携设备的工作状态，例如可通过不同的闪烁频率、不同的显示颜色、或者闪烁率与显示颜色的不同组合，来显示便携设备当前所处的工作状态，如充电状态、休眠状态、正常工作状态、电量状态、档位调节状态等；其中，所述电量状态主要是指设备当前电量充足、中等或欠缺等状态。为便于理解，现结合图4来展示本发明在一实施例中的显示模块的结构示意图，所述显示模块包括多组LED指示单元，每一组LED指示单元由电阻和LED灯组成，R1、R2、R3、R4为电阻，D1、D2、D3、D4为LED指示灯，通过LED1、LED2、LED3、LED4线连接到控制模块。

在本实施例中，所述稳压模块108连接电池模块103和控制模块105。便携设备(如冲牙器)在工作时通常会产生非常大的电流，且电流是以脉冲形式输出，会造成电池模块电压一直处于波动状态，电池模块的纹波如果直接输出到控制模块，会造成控制模块不稳定。本实施例中稳压模块的作用就是将波动电压转变为稳定电压，从而为控制单元提供稳定的工作电压。为便于理解，现结合图5来展示本发明在一实施例中的稳压模块的结构示意图，所述稳压模块包括：稳压芯片U1(如LM7805芯片、LM1117芯片、LM2576芯片等)，用于为控制模块提供稳定电源，C1、C12、C4为电容，D7和D8为二极管，其中VIN为充电/升压一体式芯片的电源输入端，BAT+为充电池模块端。

在本实施例中，所述驱动模块104用于驱动电机。所述驱动模块104连接所述充电/升压一体式模块101和控制模块105；所述充电/升压一体式模块101向驱动模块104提供稳定电源；控制模块105通过输出脉冲波形来控制驱动模块104，并通过调节控制波形的占空比，设定作用在电机上的有效电压，实现档位调节。

进一步地，由于驱动模块104的驱动电源来自充电/升压一体式模块101的稳定电压，故在占空比不变时，各个档位的有效电压也不会改变，因此实现各个档位恒压驱动电机，不受电池模块电压变化的影响。需说明的是，电池模块从满电到电量不足，电压波动很大，一般在4.2V～3.0V，经过升压后变为稳定的直流5V，即改为5V电源来驱动电机。因而，各个档位也不受电池模块电压变化影响，实现使用冲牙器时，冲击力度恒定的目的。

为便于理解，现结合图6来对本发明在一实施例中的驱动模块做进一步的解释说明。充电/升压一体式芯片输出的稳定电压VOUT向电机M1供电，即充电/升压一体式芯片的VOUT端与电机M1的一端连接；电机M1的两端并联有电容C7和肖特基二极管D5，用于消除电机的反向电动势。电机M1的另一端连接场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的栅极通过电阻R7与控制模块连接，场效应管Q1的源极连接并联的电流采样电阻R10和R11，用于监控电机M1是否堵转。控制模块通过MOT信号(PWM信号)控制驱动模块，并通过ADCI信号采集电机电流，控制模块通过控制MOT波形的占空比来调节档位。

下文以冲牙器为例，共可设计为5个档位来调节水压：

第一档位：设置PWM占空比为46％，则电机两端的有效电压为5V*46％＝2.3V；MOT信号控制场效应管Q1以46％的占空比，开启0.4秒，再关闭0.2秒，实现脉冲水流效果。

第二档位：设置PWM占空比为38％，则电机两端的有效电压为5V*38％＝1.9V；为不间断冲压效果。

第三档位：设置PWM占空比为50％，则电机两端的有效电压为5V*50％＝2.5V；为不间断冲压效果。

第四档位：设置PWM占空比为64％，则电机两端的有效电压为5V*64％＝3.2V；为不间断冲压效果。

第五档位：设置PWM占空比为80％，则电机两端的有效电压为5V*80％＝4V；为不间断冲压效果。

所述控制模块105为微控制芯片，如MCU控制芯片、ARM控制芯片、SoC控制芯片、FPGA控制芯片等。下文将结合图7来说明，U2是微控制芯片，R12与C9组成U2的上电复位电路。结合图1～图7可知，微控制芯片U2的1、2号引脚(KEY1和KEY2)连接按键模块的按键S1和S2；微控制芯片U2的5号引脚(Cr 5V)连接充电/升压一体式芯片U3的2号引脚；微控制芯片U2的20号引脚(ADCI)连接驱动模块的ADCI；微控制芯片U2的19号引脚(MOT)连接驱动模块的MOT；微控制芯片U2的13～17引脚(LED1～LED5)连接的是显示模块的LED1～LED5。

所述充电接口102的电路结构如图8所示，VIN端连接电阻R14，电阻R14通过连接电阻R16接地，J1端连接VIN端，J2端接地，且J1端和J2端之间通过二极管D6连接；二极管D6为ESD二极管，用于消除静电。电阻R14和R16用于检测充电接口是否有电。

如图8所示，展示了本发明一实施例中便携设备的控制方法的流程示意图。本实施例的控制方法应用于上文中便携设备的控制系统中的控制模块；所述控制方法包括如下步骤。

步骤S81：在驱动模式下，控制所述充电/升压一体式模块的升压使能引脚为高电平，以控制所述充电/升压一体式模块将所述电池模块变化的电压升为稳定直流电压，并向所述驱动模块输出。

步骤S82：在待机模式下，控制所述充电/升压一体式模块的升压使能引脚为低电平，以控制所述充电/升压一体式模块不升高所述电池模块的电压。

因本发明的控制方法与上文中便携设备的控制系统的实施方式类似，因此不再赘述。

本发明还提供一种冲牙器，包括上文中便携设备的控制系统中的控制模块。因本发明的冲牙器与上文中便携设备的控制系统的实施方式类似，因此不再赘述。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述便携设备的控制方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

综上所述，本申请提供便携设备的控制系统、方法、介质及器所应用的冲牙器，本发明不仅能够实现恒定控制，还能实现快速充电的目的，可向便携设备的电池模块快速应急充电，可确保便携设备结构紧凑，减小了PCB占用面积。与此同时，充电/升压一体式模块因其一体化而成就了高效率的电路，发热很小。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。