[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

本發明公開了一種電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，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，具有功耗低、可提供遲滯區間之特征，并且能同時提供欠壓和過壓閉鎖。低功耗電壓基準電路向低功耗遲滯比較電路提供穩定精準的參考電壓V_ref。低功耗遲滯比較電路中串聯的第二電阻R₂、第三電阻R₃、第四電阻R₄構成電阻分壓器，電池電壓一定時，通過調整電阻分壓器中各電阻值及其比例，更改第一比較器U₁的正輸入和第二比較器U₂的負輸入，設置不同的欠壓臨界值和過壓臨界值，從而控制電路功耗。邏輯處理及閉鎖電路通過PMOS管Q₄連接負載，低功耗遲滯比較電路輸出電壓V_T連接PMOS管Q₄的柵極，控制欠壓和過壓閉鎖。

技術領域

本發明屬于物聯網、智能儀表領域，尤其涉及一種電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路。

背景技術

物聯網裝置通常采用電池供電方式，由于電池電壓會根據電量而波動，故構成電源的不穩定因素。為了保證物聯網裝置能夠有效而穩定的工作，常常需要設計用來防止不穩定因素的電路，稱作保護電路。

對于物聯網裝置而言，通常具有一個能確保裝置可靠工作的電壓范圍，低于該范圍的最小值，稱為“欠壓”，當工作電壓下降到該電壓以下，保護電路動作，切斷電源。相反，如果高于該范圍的最大值，稱為“過壓”，當工作電壓高于該電壓，保護電路動作，同樣切斷電源，從而確保裝置工作于該電壓范圍內。

評價欠壓過壓保護電路的因素有：①保護電路的有效性；②保護電路的功耗；③有無遲滯區間。

現有保護電路一般具有如下不足：①功耗較高，影響電池壽命；②無法提供遲滯區間，在電源噪聲、電阻阻值漂移等異常情況下不能實現平穩無顫振閉鎖。

本發明在實現保護電路的有效性的前提下，聚焦于保護電路的功耗和有無遲滯區間，通過設計過壓和欠壓保護電路結構和控制方法，從而實現保護電路功耗的降低及遲滯區間。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提供一種電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，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，具有功耗低、可提供遲滯區間之特征，并且能同時提供欠壓和過壓閉鎖。

為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：

一種電池供電物聯網裝置過壓和欠壓保護電路，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；