一种TWS耳机与充电仓的单线路双向通讯切换电路的制作方法

一种tws耳机与充电仓的单线路双向通讯切换电路
技术领域
1.本实用新型涉及一种tws耳机与充电仓的双向通讯电路，尤其涉及了一种一种tws耳机与充电仓的单线路双向通讯切换电路。


背景技术：

2.tws耳机（称为真无线蓝牙耳机）。tws技术使得主流的a2dp协议的音频可以从主扬声器传输到从扬声器，实现间频在两个分离的扬声器中同步播放，进而实现立体声效果。tws耳机一般使用双向通讯时，发送/接收（tx/rx）需要各自的通讯线路以及参考地gnd，最少需要3条线路。tws耳机和充电盒通过两个充电铜柱正负极和弹簧针（pogopin）接触的方式连接充电；如果要满足双向通讯，需要增加1个额外用于通讯的充电铜柱，增加了设计成本。
3.中国专利公开号为cn113518277a公开了真无线蓝牙耳机充电系统之双向通信电路，本发明涉及一种真无线蓝牙耳机充电系统之双向通信电路，包括有位于蓝牙耳机充电盒内的第一通信电路以及位于蓝牙耳机内的第二通信电路；第一通信电路通过第一充电触点和第三充电触点连接第二通信电路，第一通信电路包括第一开关管、第二开关管、电阻r10和电阻r7，第二通信电路包括第三开关管、第四开关管以及电阻r8，其复用第一充电触点和第三充电触点，实现充电盒和蓝牙耳机之间的单线双向通信，无需额外的通信线路，降低电路设计成本，具有较好的经济效益，而且，充电盒或者蓝牙耳机在自身发送信号的同时能够接收自身发送的信号，便于了解自身所发送信号的情况。
4.上述专利中也是采用至少两个通信电路来实现蓝牙耳机与充电系统之间的双向通信，电路结构过于繁多，充电仓时设计时需要设计较大体积，充电仓的空间利用率不高，不仅增加生产成本，也增加了生产难度、降低生产效率。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种tws耳机与充电仓的单线路双向通讯切换电路。
6.为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
7.一种tws耳机与充电仓的单线路双向通讯切换电路，包括有通讯端vchg、接地端gnd、充电接收端bt-vchg、发射/接收io口uart_tx/rx、耳机电压源u1、pmos管q1、nmos管q2、稳压二极管d1和电阻r1、r2、r3，发射/接收io口uart_tx/rx连接nmos管q2的s极，发射/接受io口uart_tx/rx经电阻r2和电阻r1连接nmos管q2的g极，耳机电压源u1经电阻r1连接nmos管q2的g极，nmos管q2的d极连接pmos管q1的s极，通讯端vchg同时连接nmos管q2的d极、pmos管q1的s极和电阻r3一端，电阻r3另一端同时连接稳压二极管d1负极和pmos管q1的g极，pmos管q1的g极经稳压二极管d1后接地，pmos管q1的d极连接充电接收端bt-vchg。
8.优选的，所述通讯端vchg为充电仓的发射/接收端口以及给耳机5v充电端口。
9.优选的，所述发射/接收io口uart_tx/rx为耳机端信号发射/接受io口，耳机电压
源为u1为耳机提供电压。
10.优选的，所述耳机电压源u1提供1.8伏（1v8）电压。
11.优选的，所述发射/接收io口uart_tx/rx为耳机发射信号io口uart_tx和耳机接收信号io口uart_rx的结合。
12.优选的，所述nmos管q2为通讯切换电路mos，电阻r1为nmos管q2的g极上拉偏置电阻，电阻r2为发射/接收io口uart_tx/rx的上拉限流电阻，pmos 管q1为通讯隔离电路mos，电阻r3为pmos 管q1分压偏置电阻。
13.优选的，所述电阻r1的阻值为1kω，电阻r2的阻值为2.2kω，电阻r3的阻值为10kω。
14.本实用新型利用简单的mos电路实现充电/发射（tx）/接收（rx）共用一个线路，实现充电仓与耳机的充电和双向通讯。通过设计一个切换电路，使双向通讯和充电只用一个线路即可满足，电路结构简单，同时提高了充电仓结构空间利用率，便于设计更小更轻便的产品，不需要额外增加1个用于通讯的充电铜柱，降低了成本，也降低了生产难度、提高了生产效率。
附图说明
15.图1为本实用新型的电路结构图。
具体实施方式
16.请参阅图1，如图所示，
17.一种tws耳机与充电仓的单线路双向通讯切换电路，包括有通讯端vchg、接地端gnd、充电接收端bt-vchg、发射/接收io口uart_tx/rx、耳机电压源u1、pmos管q1、nmos管q2、稳压二极管d1和电阻r1、r2、r3，发射/接收io口uart_tx/rx连接nmos管q2的s极，发射/接受io口uart_tx/rx经电阻r2和电阻r1连接nmos管q2的g极，耳机电压源u1经电阻r1连接nmos管q2的g极，nmos管q2的d极连接pmos管q1的s极，通讯端vchg同时连接nmos管q2的d极、pmos管q1的s极和电阻r3一端，电阻r3另一端同时连接稳压二极管d1负极和pmos管q1的g极，pmos管q1的g极经稳压二极管d1后接地，pmos管q1的d极连接充电接收端bt-vchg。
18.本实用新型利用简单的mos电路实现充电/发射（tx）/接收（rx）共用一个线路，实现充电仓与耳机的充电和双向通讯。
19.本实施例中，通讯端vchg为充电仓的发射/接收端口以及给耳机5v充电端口，配合接地端gnd实现高低电平逻辑。
20.本实施例中，发射/接收io口uart_tx/rx为耳机端信号发射/接受io口，耳机电压源为u1为耳机提供1.8v（1v8）电压；
21.本实施例中，发射/接收io口uart_tx/rx为耳机发射信号io口uart_tx和耳机接收信号io口uart_rx的结合。
22.本实施例中，nmos管q2为通讯切换电路mos，电阻r1为nmos管q2的g极上拉偏置电阻，电阻r2为发射/接收io口uart_tx/rx的上拉限流电阻，pmos 管q1为通讯隔离电路mos，电阻r3为pmos 管q1分压偏置电阻，稳压二极管d1用于抬高pmos 管q1的g极电压，配合电阻r3控制pmos 管q1的vgs导通门限电压，实现隔断1.8v电压，导通5v电压。
23.本实施例中，电阻r1的阻值为1kω，电阻r2的阻值为2.2kω，电阻r3的阻值为10kω。
24.本实用新型的工作原理：
25.充电仓给耳机5v充电模式：通讯端vchg输出5v电压，nmos管q2由于寄生二极管作用，隔断5v，防止了5v高压击穿发射/接受io口uart_tx/rx；在电阻r3分压偏置电阻作用下，pmos管q1 的s极电压高于稳压二极管d1的稳压值，pmos管q1可以正常导通，充电仓可以给充电接收端bt-vchg正常充电。
26.耳机发射（tx）模式：由于耳机电压源u1提供的1.8v（1v8）电压源，耳机发射信号io口uart_tx发射出信号，该发射信号由高低电平脉冲信号组成，发射1v8高电平信号时经过nmos管q2寄生二极管导通到充电仓的通讯端vchg；发射低电平信号时，nmos管q2导通，充电仓的通讯端vchg被拉低，实现完整脉冲信号的接收；此时充电仓的通讯端vchg为rx接收模式。
27.耳机发射信号io口uart_tx默认一直输出高电平，1.8v高电平信号经过nmos管q2寄生二极管导通到充电仓的通讯端vchg；耳机发射信号io口uart_tx需要输出低电平时候，会把耳机发射信号io口uart_tx内部拉低，此时nmos管q2被导通，充电仓的通讯端vchg被拉低。如此，实现完整的高低电平通讯波形。
28.充电仓的通讯端vchg的tx发射模式：充电仓的通讯端vchg的tx发射模式高电平输出到耳机电压源u1，此时pmos管q1 不能被导通；由于耳机接收信号io口uart_rx因为r2上拉1.8v的高电平，充电仓的通讯端vchg只需要发低电平信号；通讯端vchg发送低电平信号时候由于nmos管q2 的寄生二极管作用，耳机接收信号io口uart_rx被拉低，实现完整脉冲信号的接收；此时耳机接收信号io口uart_rx为rx接收模式。
29.本实用新型通过巧妙控制两个mos管的状态，即可实现复杂的单线路双向通讯的电路切换。
30.以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。