CN112366672A - 一种自供电物联网芯片过压保护电路 - Google Patents

一种自供电物联网芯片过压保护电路 Download PDF

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Shanghai Tianmata Kexin Internet Of Things Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种自供电物联网芯片过压保护电路，包括：开关电路偏置电压产生电路，连接能量采集电路及开关电路，用于产生开关电路导通所需的偏置控制电压；开关电路，连接能量采集电路及物联网芯片系统，用于在所述开关电路偏置电压产生电路产生的偏置控制电压的控制下在所述能量采集电路的输出与物联网芯片系统之间形成具有可变等效电阻的导通通路以形成具有可变的电压降；泄流电路，连接开关电路的输出端以及所述开关电路偏置电压产生电路，以在输出电压较高时形成泄流支路并成正比地影响所述开关电路偏置电压产生电路输出的所述偏置控制电压。

Description

一种自供电物联网芯片过压保护电路
技术领域
本发明涉及一种过压保护电路，特别是涉及一种自供电物联网芯片过压保护电路。
背景技术
任何电子器件都有其可以承受的最大额定工作电压，一旦超出最大的耐压范围，器件的寿命会受到很大的影响，甚至器件直接损坏。过压保护电路则可以用于防止输入电压过高而造成电路系统中器件的损害，一旦输入电压高于设定的电压，过压保护电压立即启动关闭或者降低输入至设定值。
现有自供电物联网芯片系统中，芯片的输入电源通常由自带的能量采集电路提供，当系统采集能量大于系统所需能量就存在着过压的危险。为了防止这种现象的发生，目前的方法通常是在电源电压上接几个二极管D1-D3到电源地，如图1所示，其通过泄流的方式来降低电压，在正常工作的电压下，泄流电路本身并没有功耗，这种方法在一定程度上会把电压控制在一定的范围内，但是由于受限于二极管器件的泄流能力，当接收到的能量太大时，导致器件的输入电压超过额定值而致使器件遭到破坏，为防止器件损坏，现有技术中通常采用大尺寸器件，然而，提升大尺寸器件虽然能有效提升电路的保护能力，但是会在电路正常工作电压下产生漏电流。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种自供电物联网芯片过压保护电路，以解决现有技术中在接收到的能量太大时可能导致自供电物联网芯片输入电压过大而致器件遭到破坏的问题。
为达上述及其它目的，本发明提出一种自供电物联网芯片过压保护电路，包括：
开关电路偏置电压产生电路，连接能量采集电路及开关电路，用于产生开关电路导通所需的偏置控制电压；
开关电路，连接能量采集电路及物联网芯片系统，用于在所述开关电路偏置电压产生电路产生的偏置控制电压的控制下在所述能量采集电路的输出与物联网芯片系统之间形成具有可变等效电阻的导通通路以形成具有可变的电压降；
泄流电路，连接开关电路的输出端以及所述开关电路偏置电压产生电路，以在输出电压较高时形成泄流支路并成正比地影响所述开关电路偏置电压产生电路输出的所述偏置控制电压。
优选地，所述开关电路偏置电压产生电路包括第一PMOS偏置管和负载电阻，所述第一PMOS偏置管的源极连接所述能量采集电路的输出端，漏极接所述开关电路，并通过所述负载电阻接地，栅极连接所述泄流电路。
优选地，所述开关电路包括一第二PMOS开关管，所述第二PMOS开关管源极接所述能量采集电路的输出端，漏极接所述泄流电路及所述物联网芯片系统，栅极接所述第一PMOS偏置管的漏极。
优选地，所述泄流电路包括若干源漏串接的PMOS泄流管，并接在所述第二PMOS开关管的漏极与地之间，且各PMOS泄流管栅漏短接。
优选地，与所述第二PMOS开关管漏极连接的PMOS泄流管的栅极连接所述第一PMOS偏置管栅极，以与所述第一PMOS偏置管形成镜像关系。
与现有技术相比，本发明一种自供电物联网芯片过压保护电路，通过利用开关电路偏置电压产生电路产生开关电路导通所需的偏置控制电压，控制开关电路在所述能量采集电路的输出与物联网芯片系统之间形成具有可变等效电阻的导通通路以形成具有可变的电压降，并在其输出电压较高时通过泄流电路形成泄流支路并成正比地影响所述开关电路偏置电压产生电路输出的所述偏置控制电压，从而实现自供电物联网芯片的过压保护，解决现有技术中在接收到的能量太大时可能导致物联网芯片输入电压过大而致器件遭到破坏的问题。
附图说明
图1为现有技术之自供电物联网芯片过压保护电路的电路结构图；
图2为本发明一种自供电物联网芯片过压保护电路之较佳实施例的电路结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明一种自供电物联网芯片过压保护电路之较佳实施例的电路结构图。如图2所示，在本发明较佳实施例中，一种自供电物联网芯片过压保护电路，包括：开关电路偏置电压产生电路201、开关电路202和泄流电路203。
其中，开关电路偏置电压产生电路201由第一PMOS偏置管PM1和负载电阻R1组成，连接能量采集电路，用于产生开关电路202导通所需的偏置控制电压VC；开关电路202由第二PMOS开关管PM2组成，连接能量采集电路、开关电路偏置电压产生电路201以及泄流电路203，用于在开关电路偏置电压产生电路201产生的偏置控制电压VC的控制下在能量采集电路10的输出与自供电物联网芯片系统30之间形成具有可变等效电阻的导通通路以形成具有可变的电压降；泄流电路203由多个PMOS泄流管第三PMOS泄流管PM3、第四PMOS泄流管PM4、……、第N PMOS泄流管PMN组成，用于在输出电压较高(例如大于泄流电路的启动阈值)时形成泄流支路并成正比地影响开关电路偏置电压产生电路201输出的偏置控制电压VC。
能量采集电路10与本发明之过压保护电路20和物联网电路芯片系统30组成本发明的应用图。从天线接收来的能量从能量采集电路10的能量输入端进入，能量采集电路10的输出电压VDDH连接至第一PMOS偏置管PM1的源极、第二PMOS开关管PM2的源极，第一PMOS偏置管PM1的漏极与负载电阻R1的一端相连组成偏置控制电压VC节点并连接至第二PMOS开关管PM2的栅极，负载电阻R1的另一端接地，第二PMOS开关管PM2的源极与第三PMOS泄流管PM3的源极相连组成输出电压VDDL并连接至物联网电路芯片系统30的电源输入正端，第一PMOS偏置管PM1的栅极连接至第三PMOS泄流管PM3的栅极和漏极以及第四PMOS泄流管PM4的源极，第四PMOS泄流管PM4的栅极和漏极短接并连接至第五PMOS泄流管PM5的源极，……，第(N-1)PMOS泄流管PM(N-1)的栅极和漏极短接并连接至第N PMOS泄流管PMN的源极，第NPMOS泄流管PMN的栅极和漏极接地，物联网电路芯片系统30的电源输入负端接地。
本发明的工作原理如下：
起始时，负载电阻R1压降为0，即偏置控制电压VC＝0，第二PMOS开关管PM2完全打开；当输入电压VDDH较小时，泄流电路之泄流管PM3～PMN上流过的电流为0，负载电阻R1上的压降为“0”，从而偏置控制电压VC＝0，第二PMOS开关管PM2完全打开，第二PMOS开关管PM2晶体管上的压降为0或很小，输出电压VDDL＝VDDH。
伴随着输入电压VDDH的增大，流过泄流电路之泄流管PM3～PMN的电流会逐步增大，由于第一PMOS偏置管PM1与第三PMOS泄流管PM3为镜像关系，因此流过第一PMOS偏置管PM1的电流会逐渐增大，从而负载电阻R1上的压降同比例逐渐增大，即偏置控制电压VC逐渐增大，第二PMOS开关管PM2的栅漏压差逐渐较小，第二PMOS开关管PM2对应的电阻逐渐增大，其压降逐步增大，从而输出电压VDDL与输入电压VDDH的电压差也会逐步增大，从而降低标签芯片即物联网电路芯片系统30的工作电压，使得标签芯片得到过压保护。
在本发明较佳实施例中，第二PMOS开关管PM2管工作在线性区时的电阻可表示为：
Figure BDA0002812485330000051
其中β为第二PMOS开关管PM2管的工艺参数，VGS＝VDDH-VC，VTHp为第二PMOS开关管PM2管的阈值电压，可见该电阻于偏置控制电压VC相关，可由偏置控制电压VC控制。
本发明的保护效果主要体现在以下三个方面：
1、本发明由于第二PMOS开关管PM2晶体管电阻的存在，当流过泄流电路的电流增大，本身在输入和输出端就会产生一定压降；
2、本发明中第一PMOS偏置管PM1与第三PMOS泄流管PM3的电流是镜像复制，所以当泄流电路电流增大的同时，通过第一PMOS偏置管PM1管和负载电阻R1泄流到地的电流也会增大，这部分泄流也会对电压的限制起到效果；
3、当泄流电路电流增大，输入电压VDDH和偏置控制电压VC之间的电压差在减小，进一步加大了第二PMOS开关管PM2管的导通电阻，从而在第二PMOS开关管PM2管两端产生更大的压降。
综上所述，本发明一种自供电物联网芯片过压保护电路，通过利用开关电路偏置电压产生电路产生开关电路导通所需的偏置控制电压，控制开关电路在所述能量采集电路的输出与物联网芯片系统之间形成具有可变等效电阻的导通通路以形成具有可变的电压降，并在其输出电压较高时通过泄流电路形成泄流支路并成正比地影响所述开关电路偏置电压产生电路输出的所述偏置控制电压，从而实现自供电物联网芯片的过压保护，解决现有技术中在接收到的能量太大时可能导致物联网芯片输入电压过大而致器件遭到破坏的问题。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (5)

1.一种自供电物联网芯片过压保护电路，包括：
开关电路偏置电压产生电路，连接能量采集电路及开关电路，用于产生开关电路导通所需的偏置控制电压；
开关电路，连接能量采集电路及物联网芯片系统，用于在所述开关电路偏置电压产生电路产生的偏置控制电压的控制下在所述能量采集电路的输出与物联网芯片系统之间形成具有可变等效电阻的导通通路以形成具有可变的电压降；
泄流电路，连接开关电路的输出端以及所述开关电路偏置电压产生电路，以在输出电压较高时形成泄流支路并成正比地影响所述开关电路偏置电压产生电路输出的所述偏置控制电压。
2.如权利要求1一种自供电物联网芯片过压保护电路，其特征在于：所述开关电路偏置电压产生电路包括第一PMOS偏置管和负载电阻，所述第一PMOS偏置管的源极连接所述能量采集电路的输出端，漏极接所述开关电路，并通过所述负载电阻接地，栅极连接所述泄流电路。
3.如权利要求2一种自供电物联网芯片过压保护电路，其特征在于：所述开关电路包括一第二PMOS开关管，所述第二PMOS开关管源极接所述能量采集电路的输出端，漏极接所述泄流电路及所述物联网芯片系统，栅极接所述所述第一PMOS偏置管的漏极。
4.如权利要求3一种自供电物联网芯片过压保护电路，其特征在于：所述泄流电路包括若干源漏串接的PMOS泄流管，并接在所述第二PMOS开关管的漏极与地之间，且各PMOS泄流管栅漏短接。
5.如权利要求4一种自供电物联网芯片过压保护电路，其特征在于：与所述第二PMOS开关管漏极连接的PMOS泄流管的栅极连接所述第一PMOS偏置管栅极，以与所述第一PMOS偏置管形成镜像关系。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113282132A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 江苏万邦微电子有限公司 一种简易型输出端无过冲电压的线性稳压器电路
CN114256825A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 中国科学院上海高等研究院 一种能量自治无线传感节点过压保护电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195943A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Song Liu Overvoltage Protection Circuit with Reduced Sensitivity to Process Variations
CN110442227A (zh) * 2018-05-02 2019-11-12 亚德诺半导体无限责任公司 用于在低功率或非激活模式期间控制和/或降低电流泄漏的方法和电路
CN110460015A (zh) * 2018-05-08 2019-11-15 半导体组件工业公司 过压保护电路、usb连接器和用于usb连接器的过压保护方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195943A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Song Liu Overvoltage Protection Circuit with Reduced Sensitivity to Process Variations
CN110442227A (zh) * 2018-05-02 2019-11-12 亚德诺半导体无限责任公司 用于在低功率或非激活模式期间控制和/或降低电流泄漏的方法和电路
CN110460015A (zh) * 2018-05-08 2019-11-15 半导体组件工业公司 过压保护电路、usb连接器和用于usb连接器的过压保护方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113282132A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 江苏万邦微电子有限公司 一种简易型输出端无过冲电压的线性稳压器电路
CN114256825A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 中国科学院上海高等研究院 一种能量自治无线传感节点过压保护电路
CN114256825B (zh) * 2021-12-17 2023-09-19 中国科学院上海高等研究院 一种能量自治无线传感节点过压保护电路

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