一种应用在物联网设备中的自切换电路制造技术

本专利公开了一种应用在物联网设备中的自切换电路。该电路包括锂电池充电升压芯片SL8020及其外围电路，并在其外围电路中添加一颗TVS二极管，实现SL8020入口处电源断电时的瞬间切换。所述物联网设备为普通物联网设备，例如目前常见的空气检测仪设备。例如目前常见的空气检测仪设备。

A self switching circuit applied in Internet of things equipment

【技术实现步骤摘要】
一种应用在物联网设备中的自切换电路


[0001]本专利涉及一种应用在物联网设备中的自切换电路。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，尤其是5G通信的高带宽低延时技术给万物互联提供了基础，所以目前物联网应用正在高速发展，包括空气检测仪在内的例如家用的只能机器人，将家庭内的冰箱、电视、洗衣机甚至是窗帘都能连接到一起，实现远程操作。
[0003]目前物联网设备应用广泛，最典型的应用就是空气检测仪，它可以摆放在用户想测试的任意地点来检测当地的空气质量，给用户以合理的建议。在这些物联网设备的应用中，因为使用地点的任意性，有一个必需点就是不能断电，所以基本的物联网应用包括空气检测仪都是有安装锂电池使用的。这样保证在没有电源适配器的环境中，通过锂电池可以实现设备的供电。
[0004]由于大多数的物联网设备功耗较小，目前设备入口处电源芯片多数采用的是锂电池线性充电升压芯片，这种芯片的好处就是在拔掉适配器的时候，芯片可以不经过开关，直接为锂电池升压，输出后端电压，保证在切换的过程中后端用电设备不会断电，实现无缝切换，而这种线性升压芯片有一个缺点是不能做大，输出功耗较低，只能供低功耗的物联网设备使用，随着5G的应用，大多数的物联网设备的功耗开始增大，这种芯片的可用性开始降低。随之取代的是开关升压芯片，芯片内部存在一个开关MOS管，通过MOS关的开关选择，在用适配器的时候，后端用电完全由适配器来提供，当拔掉适配时候的时候，内部路径选择为锂电池升压，由于开关芯片可以做到非常大，继而可以满足用电设备的需求，缺点是MOS关的开关存在几十ms的时间差，这段时间就可能会造成后端用电设备的掉电。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：针对电路拔掉适配器断电重启问题，提出一种增加TVS二极管的方法，实现电压转换。
[0006]首先，该电路的核心芯片采用的是SL8020，该芯片属于开关升压芯片，内部存在一个开关MOS管，实现充电升压的路径选择功能。如图1所示，5V_USB 为设备入口处电源，也就是适配器供电电源。5V为物联网设备后端用电设备供电电源。BAT+(3V
‑
4.2V)为锂电池的电源。该芯片的工作原理是检测后端5V 电源的负载是否存在，如果存在负载，那么SL8020会自启动，开启升压模式，路径是5V_USB至5V转换，5V_USB至BAT+充电。再拔掉适配器时，SL8020内部MOS管的开关性会导致路径变为BAI+至5V升压转换，在这个电压转换的过程中，会由于MOS管的开关延迟，导致5V短暂掉电，这个掉电就会引起后端负载的断电重启，常规的解决办法是在5V用电端增加几颗容量较大的电解电容，利用电容的放电特性，来撑过这段掉电过程，但这种使用方式存在不稳性，同时大容量的电解电容上电瞬间充电电流可能会导致爆炸，有不安全性，所以本专利技术在外围电路中增加了TVS二极管(图1中的D4)，它能保证在切换过程中，瞬间实现BAT+到5V的供电，因为它会跳过SL8020，直接通过二极管进行电
压转换，拔掉适配器，在检测到后端负载之后，SL8020重新接管工作，实现升压。同时，适配器及锂电池同时在位时，用于BAT+(3V
‑
4.2V)电压低于5V， TVS二极管也可以保证5V电压不会倒灌至BAT+处，引起危险。
[0007]本专利技术的有益效果是：
[0008]本专利技术应用在物联网设备中的自切换电路，通过在充电升压芯片输出端增加TVS二极管的操作，就可以实现适配器与锂电池工作的无缝切换，在拔掉适配器之后，通过该自切换电路，实现电压转换的无缝衔接，保证后端负载的用电。
附图说明
[0009]左侧R46、C41、C38和右侧R48、C42、C39分别组成了RC电路，两组RC电路功能相同，除了常规的滤波作用外，还提供了电源缓起作用，防止电源突变伤害芯片和锂电池。C34
‑
C37四个22uf电容组成了5V电源的滤波电路，使芯片的5V输出电压更稳定。
具体实施方式
[0010]下面将更加深刻，完整的阐述本专利技术实施案例中的技术方案。所述实施案例为部分是实施案例。使用者可根据本专利技术，不需付出创造性劳动的获得其他实施案例。该“其他实施案例”均属于本专利技术保护的范围。
[0011]根据本专利技术的一种实施方式，提供了一种应用在物联网设备中的自切换电路。
[0012]本专利技术实施例的应用在物联网设备中的自切换电路，包括以下步骤：
[0013]步骤1：预先确定外围电路结构，标定物联网设备后端用电设备供电电源与锂电池电源的位置；
[0014]步骤2：在标定位置增加TVS二极管。
[0015]其中，步骤所述预先确定外围电路结构，标定物联网设备后端用电设备供电电源与锂电池电源的位置，包括以下步骤：
[0016]在外围电路左侧R46、C41、C38和右侧R48、C42、C39分别组成RC电路， C34
‑
C37四个22uf电容组成5V电源的滤波电路。右侧为物联网设备后端用电设备供电电源与锂电池电源的位置。
[0017]综上所述，借助于上述技术方案，通过在外围电路中增加TVS二极管。能保证电路在切换过程中，瞬间实现BAT+到5V的供电，因为它会跳过SL8020，直接通过二极管进行电压转换，拔掉适配器，在检测到后端负载之后，SL8020 重新接管工作，实现升压。同时，适配器及锂电池同时在位时，用于BAT+(3V
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4.2V)电压低于5V，TVS二极管也可以保证5V电压不会倒灌至BAT+处，引起危险。
[0018]以上所述仅为本专利技术的一个实施方式而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用在物联网设备中的自切换电路，电路包括锂电池充电升压芯片SL8020及其外围电路，其特征是：在外围电路中增加了TVS二极管，实现SL8020入口处电源断电时的瞬间切换。2.根据权利要求1所述应用在物联网设备中...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛萍，魏川博，王宏民，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：