[發明專利]電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路

在審

• 申請號: 202110847969.2
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113394743A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 申永鵬;王延峰;劉普;和萍;許潔;李海林;王乾;楊小亮;梁偉華;王明杰;李從善;邱洪波;郭磊磊;袁小芳;孟步敏;張細政;王前程;李元豐;劉迪;王帥兵;武克軒;孫嵩楠;謝俊超
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: H02H3/20
• 分類號: H02H3/20;H02H3/24
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 41188
• 代理人: 張夏謙

1.一種電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，其特征在于，包括低功耗電壓基準電路、低功耗遲滯比較電路、邏輯處理及閉鎖電路；

低功耗電壓基準電路包括串聯的第一電阻R₁和二極管D₁，第一電阻R₁和二極管D₁之間的輸出電壓向低功耗遲滯比較電路參考電壓V_ref；

低功耗遲滯比較電路包括串聯的電阻分壓器第二電阻R₂、第三電阻R₃、第四電阻R₄，以及第一比較器U₁、第二比較器U₂；

第二電阻R₂和第三電阻R₃之間的輸出電壓作為第一比較器U₁的正輸入V_U1，第三電阻R₃和第四電阻R₄之間的輸出電壓作為第二比較器U₂的負輸入V_U2，第一比較器U₁的負輸入和第二比較器U₂的正輸入連接參考電壓V_ref；

邏輯處理及閉鎖電路包括第一NMOS管Q₁、第二NMOS管Q₂、第三NMOS管Q₃和PMOS管Q₄，以及第五電阻R₅、第六電阻R₆；

第一NMOS管Q₁、第二NMOS管Q₂、第五電阻R₅串聯構成一條支路，第一NMOS管Q₁的柵極連接第一比較器U₁的輸出，第二NMOS管Q₂的柵極連接第二比較器U₂的輸出；

第六電阻R₆、第三NMOS管Q₃串聯構成一條支路，第二NMOS管Q₂和第五電阻R₅之間的輸出電壓連接第三NMOS管Q₃的柵極；

邏輯處理及閉鎖電路通過PMOS管Q₄連接負載，第六電阻R₆和第三NMOS管Q₃之間的輸出電壓V_T連接PMOS管Q₄的柵極，控制欠壓和過壓閉鎖。

2.根據權利要求1所述的電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，其特征在于，

電池電壓V_bat一定時，通過調整串聯電阻分壓器中各電阻值及其比例，更改第一比較器U₁的正輸入V_U1和第二比較器U₂的負輸入V_U2，設置不同的欠壓臨界值和過壓臨界值，從而控制電路功耗。

3.根據權利要求1所述的電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，其特征在于，

還包括備用容性電池C₁，當閉鎖發生時為負載提供備用電源。

4.根據權利要求1所述的電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，其特征在于，

負載中包括控制器，通過檢測V_T的電平，判定是否發生閉鎖；當V_T為高時表示閉鎖發生，為低時表示未發生閉鎖。

5.根據權利要求1所述的電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，其特征在于，

當電路欠壓閉鎖時，各支路電流及各節點電壓，計算公式如下：

V_bat＝UVLO

Ia＝I_s1

其中，V_bat為電池電壓，UVLO為欠壓臨界值，I_a為基準電流，I_s1為二極管D₁的最小工作電流，I_s2為流過電阻分壓器的電流。

6.根據權利要求1所述的電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，其特征在于，

當電路過壓閉鎖時，各支路電流及各節點電壓，計算公式如下：

V_bat＝OVLO

其中，V_bat為電池電壓，OVLO為過壓臨界值，I_a為基準電流，I_s2為流過電阻分壓器的電流。