CN116566197B - 一种智能窗口导通取电芯片、供电电路 - Google Patents

一种智能窗口导通取电芯片、供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能窗口导通取电芯片、供电电路，所述智能窗口导通取电芯片包括开关模块；与开关模块的控制端连接的主动泄放电路，与主动泄放电路连接的分压模块、启动控制电路和智能充电控制电路；主动泄放电路与所述分压模块的共接点连接芯片的输入端；智能充电控制电路的输入端连接所述分压模块，启动控制电路的输入端、所述智能充电控制电路的信号端分别连接芯片的输出端；所述启动控制电路还与所述智能充电控制电路连接；本发明实现了启动阶段的小窗口充电模式，能够快速地为储能电解电容充电，有效地提高了芯片启动速度，以及芯片启动后通过动态调整充电窗口，使得系统工作在最佳充电窗口，有效地提升了充电效率、减少了充电损耗。

Description

一种智能窗口导通取电芯片、供电电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种智能窗口导通取电芯片、供电电路。
背景技术
随着智能家电、智能家居、智能照明等智能设备和产品应用发展，现有家电、家居、照明产品实现了智能化，能够通过红外、蓝牙、WiFi、ZigBee等通信连接方式进行控制交互。
要实现这些通信连接方式需要额外提供电能。现有技术主要采用固定窗口控制类线性充电芯片，比如高压LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)，在输入交流电AC经整流后的馒头波电压的交越点建立充电窗口进行充电。若负载较轻时，通过暂停场效应管MOS的若干个充电窗口，不充电，也就是调频的方式，可实现输出恒压。此方法虽然提升了系统效率，但是为了照顾负载较大时的负载能力，充电窗口通常会选的比较高，由于充电窗口是不变的，从而导致在待机状态下的充电效率低。进一步地，由于固定窗口控制类线性充电芯片的内部供电采用的是储能电解供电，系统刚开始上电时，一般采用的是从电网直接强取电，因此在整个AC整流后的馒头波周期都在充电，充电电流不能太大，否则会造成充电芯片炸机风险。这是因为输入电压Vin和输出电压Vout之间的压差大，损耗高，芯片内部的损耗大且超过芯片最大带载能力导致芯片炸机。然而充电电流比较小，则会导致系统启动慢的问题。
发明内容
本发明提供一种智能窗口导通取电芯片、供电电路，以解决固定窗口导通取电芯片存在的芯片启动速度慢、充电效率欠佳、损耗大的问题。
本发明的是这样实现的，一种智能窗口导通取电芯片，包括串接在所述智能窗口导通取电芯片的输入端和输出端之间的开关模块；
与所述开关模块的控制端连接的主动泄放电路，与所述主动泄放电路连接的分压模块、启动控制电路和智能充电控制电路；所述主动泄放电路与所述分压模块的共接点连接芯片的输入端；所述智能充电控制电路的输入端连接所述分压模块，所述启动控制电路的输入端、所述智能充电控制电路的信号端分别连接芯片的输出端；所述启动控制电路还与所述智能充电控制电路连接；
所述主动泄放电路用于接收馒头波信号，向所述开关模块发送接通指令；
所述启动控制电路用于产生选通信号，以及产生取电结束信号；
所述主动泄放电路用于根据所述选通信号从低压启动模式切换至智能充电模式，在智能充电模式中，根据所述取电结束信号向所述开关模块发送关断指令以及向所述智能充电控制电路发送时钟信号；
所述智能充电控制电路用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，在所述时钟信号下根据所述结束电压动态调整智能充电模式下的充电窗口，使得充电窗口的开始电压和结束电压保持在预设的差值范围内。
可选地，所述主动泄放电路用于接收馒头波信号，在低压启动模式中每当所述馒头波信号低于第一电压阈值时，向所述开关模块发送接通指令；在智能充电模式中当所述馒头波信号低于第二电压阈值时，向所述开关模块发送接通指令。
可选地，所述主动泄放电路包括第一比较器、第二比较器、第一非门、第一与门、第二与门、二通路选择器；
所述第一比较器的正相输入端连接第一电压阈值，所述第二比较器的正相输入端连接第二电压阈值，所述第一比较器和第二比较器的反相输入端共接于芯片的输入端；
所述第一比较器的输出端与所述二通路选择器的一个通路连接；
所述第二比较器的输出端分别与所述第一与门的一个输入端、所述第二与门的一个输入端连接；所述第一非门的输入端和所述第二与门的另一个输入端共接于所述启动控制电路的结束信号端；所述第一非门的输出端与所述第一与门的另一个输入端连接；
所述第一与门的输出端与所述二通路选择器的另一个通路连接；
所述第二与门的输出端与所述智能充电控制电路的时钟信号端连接；
所述二通路选择器的输出端与所述开关模块的控制端连接，受控端与所述启动控制电路的选通信号端连接。
可选地，所述启动控制电路用于在低压启动模式中检测到芯片输出端电压达到预设的启动电压阈值时，产生选通信号，以及在智能充电模式中检测到芯片输出端电压达到预设的启动电压阈值时，产生取电结束信号；
所述智能充电控制电路用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，在所述时钟信号下根据所述结束电压动态调整所述第二电压阈值，使得所述第二电压阈值和所述结束电压保持在预设的差值范围内。
可选地，所述启动控制电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三比较器、第四比较器、第一RS触发器；
所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间的串接点，分别连接所述第三比较器的正相输入端、第四比较器的正相输入端；
所述第一分压电阻的另一端与所述智能窗口导通取电芯片的输出端连接，所述第二分压电阻的另一端接地；
所述第三比较器的反相输入端连接第一基准电压，输出端作为结束信号端分别与所述主动泄放电路、所述智能充电控制电路连接；
所述第四比较器的反相输入端连接第二基准电压，输出端与所述第一RS触发器的一个输入端连接；
所述第一RS触发器的另一个输入端连接欠压保护信号，输出端作为选通信号端连接所述主动泄放电路。
可选地，所述智能充电控制电路包括结束电压采样模块、步长加减模块、比较模块；
所述结束电压采样模块的第一输入端与所述启动控制电路连接，第二输入端与分压模块连接，输出端与所述比较模块的第一输入端连接；
所述比较模块的第二输入端连接第二电压阈值，第三输入端与所述智能窗口导通取电芯片的输出端连接，输出端与所述步长加减模块的输入端连接；
所述步长加减模块的时钟信号端与所述主动泄放电路连接，输出端与所述比较模块的第二输入端连接；
所述结束电压采样模块用于根据取电结束信号采集本次取电的结束电压；
所述比较模块用于比较所述第二电压阈值和所述结束电压，当所述第二电压阈值与所述结束电压之间的差值大于预设电压时，发送减步长指令，当所述结束电压与所述第二电压阈值之间的差值大于预设电压时，发送加步长指令；
所述步长加减模块用于根据所述时钟信号和加步长指令在所述第二电压阈值的基础上增加一个预设步长值，根据所述时钟信号和减步长指令在所述第二电压阈值的基础上减去一个预设步长值，将更新后的第二电压阈值发送至所述比较模块。
可选地，所述比较模块包括反向迟滞比较器、第五比较器、第六比较器、第一或门、第二RS触发器；
所述反向迟滞比较器的第一输入端连接第二电压阈值，第二输入端与芯片的输出端连接，第一输出端与所述第五比较器的反相输入端连接，第二输出端与所述第六比较器的正相输入端连接；
所述第五比较器的正相输入端和所述第六比较器的反相输入端共接于所述结束电压采样模块的输出端；
所述第五比较器的输出端分别连接所述第一或门的一个输入端、所述第二RS触发器的R端；
所述第六比较器的输出端分别连接所述第一或门的另一个输入端、所述第二RS触发器的S端；
所述第一或门的输出端、所述第二RS触发器的输出端分别与所述步长加减模块的输入端连接；
所述反向迟滞比较器用于根据所述智能窗口导通取电芯片的输出端电压设置并输出第二电压阈值与预设电压之和、第二电压阈值与预设电压之差。
可选地，所述步长加减模块包括第三与门、加减计数器、数模转换器；
所述第三与门的一端连接时钟信号，另一端与所述比较模块中第一或门的输出端连接，输出端与所述加减计数器的第一输入端连接；
所述加减计数器的第二输入端与所述比较模块中的第二RS触发器的输出端连接，输出端与所述数模转换器的输入端连接；
所述数模转换器的输出端与所述反向迟滞比较器的第一输入端连接。
可选地，所述结束电压采样模块包括采样脉冲接收单元、采样保持单元；
所述采样脉冲接收单元的输入端与所述启动控制电路连接，输出端与所述采样保持单元的第一输入端连接；
所述采样保持单元的第二输入端连接所述分压模块，输出端分别与所述第五比较器的正相输入端和所述第六比较器的反相输入端连接；
所述采样脉冲接收单元用于接收取电结束信号；
所述采样保持单元用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压。
可选地，所述智能窗口导通取电芯片包括输出控制电路；
所述输出控制电路串接在所述智能窗口导通取电芯片的输出端和稳压端之间；
所述输出控制电路用于在所述智能窗口导通取电芯片的输出端电压达到预设的启动电压阈值后，将稳压端的电能向输出端释放，以维持输出端输出稳定的电压。
可选地，所述开关模块包括开关管，与所述开关管的栅极连接的驱动电路；
所述开关管的漏极和源极分别串接在所述智能窗口导通取电芯片的输入端和输出端之间；
所述驱动电路的输入端与所述主动泄放电路的输出端连接；
所述驱动电路用于根据所述接通指令控制所述开关管导通，根据所述关断指令控制所述开关管断开。
一种供电电路，包括整流滤波模组、第一电解电容、第二电解电容以及如上所述的智能窗口导通取电芯片；
所述整流滤波模组的第一端、第二端连接市电，第三端与所述智能窗口导通取电芯片的输入端连接；
所述智能窗口导通取电芯片的输出端和所述第二电解电容的正极之间的共接点，与负载连接；
所述智能窗口导通取电芯片的稳压端与所述第一电解电容的正极连接；
所述智能窗口导通取电芯片的地端、第一电解电容的负极、第二电解电容的负极共接于所述整流滤波模组的第四端。
本发明通过设置主动泄放电路、启动控制电路、智能充电控制电路，和分压模块、开关模块构成智能窗口导通取电芯片，由所述主动泄放电路从输入端接收馒头波信号，接通智能窗口导通取电芯片的输入端和输出端之间的通路，根据启动控制电路的所述选通信号从低压启动模式切换至智能充电模式；由所述启动控制电路产生选通信号，以及产生取电结束信号；由所述智能充电控制电路根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，并根据所述第二电压阈值和所述结束电压动态调整智能充电模式下的充电窗口，使得充电窗口的开始电压和结束电压保持在预设的差值范围内；从而实现了启动阶段的小窗口充电模式，能够快速地为储能电解电容充电，有效地提高了芯片启动速度，以及芯片启动后通过动态调整充电窗口，使得系统工作在最佳充电窗口，有效地提升了充电效率欠、减少了充电损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的智能窗口导通取电芯片的示意图；
图2是本发明一实施例提供的时序示意图；
图3是本发明另一实施例提供的智能窗口导通取电芯片的示意图；
图4是本发明一实施例提供的主动泄放电路和启动控制电路的示意图；
图5是本发明一实施例提供的智能充电控制电路的示意图；
图6是本发明另一实施例提供的智能充电控制电路的示意图；
图7是本发明另一实施例提供的智能窗口导通取电芯片的示意图；
图8是本发明一实施例提供的供电电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的智能窗口导通取电芯片的示意图。如图1所示，所述智能窗口导通取电芯片10包括：串接在所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端之间的开关模块12；
与所述开关模块12的输入端连接的主动泄放电路11；与所述主动泄放电路11连接的分压模块15、启动控制电路13和智能充电控制电路14；
其中，所述主动泄放电路11与所述分压模块15的共接点连接芯片的输入端；所述智能充电控制电路14的输入端连接所述分压模块15，所述启动控制电路13的输入端、所述智能充电控制电路14的信号端分别连接芯片的输出端；所述启动控制电路13还与所述智能充电控制电路14连接；
所述主动泄放电路11用于接收馒头波信号，向所述开关模块12发送接通指令；
所述启动控制电路13用于产生选通信号，以及产生取电结束信号；
所述主动泄放电路11用于根据所述选通信号从低压启动模式切换至智能充电模式，在智能充电模式中，根据所述取电结束信号向所述开关模块12发送关断指令以及向所述智能充电控制电路14发送时钟信号；
所述智能充电控制电路14用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，在所述时钟信号下根据所述结束电压动态调整智能充电模式下的充电窗口，使得充电窗口的开始电压和结束电压保持在预设的差值范围内。
现有固定窗口控制类线性充电芯片，比如高压LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)，在输入交流电AC经整流后的馒头波电压的交越点建立充电窗口进行充电时，为了提升了系统效率，同时照顾负载较大时的负载能力，通常选取较高的充电窗口和保持充电窗口不变，从而导致在待机状态下的充电效率低的问题。鉴于此，本实施例在不同的模式中采用不同的充电窗口，所述低压启动模式选用较小的充电窗口，所述智能充电模式选用可动态调整的充电窗口，以实现了启动阶段能够快速地为储能电解电容充电，提高芯片启动速度，以及芯片启动后通过动态调整充电窗口，使得系统工作在最佳充电窗口，有效地提升了充电效率、减少充电损耗。
作为本发明的一个优选示例，在本实施例中，所述主动泄放电路11用于接收馒头波信号，在低压启动模式中每当所述馒头波信号低于第一电压阈值时，向所述开关模块12发送接通指令；在智能充电模式中当所述馒头波信号低于第二电压阈值时，向所述开关模块12发送接通指令。
在本实施例中，所述启动控制电路13用于在低压启动模式中检测到芯片输出端电压达到预设的启动电压阈值时，产生选通信号，以及在智能充电模式中检测到芯片输出端电压达到预设的启动电压阈值时，产生取电结束信号。
所述智能充电控制电路14用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，在所述时钟信号下根据所述结束电压动态调整所述第二电压阈值，使得所述第二电压阈值和所述结束电压保持在预设的差值范围内。
在这里，所述馒头波信号通过整流桥堆得到，输入至所述智能窗口导通取电芯片10。所述主动泄放电路11从输入端VIN接收馒头波信号，在低压启动模式中每当所述馒头波信号低于第一电压阈值时，指示所述开关模块12导通。其中，所述第一电压阈值优选为20V，即只要检测到输入端的馒头波信号在20V以下的估值区间时，所述智能窗口导通取电芯片10的输入端VIN和输出端VCC导通，向外输出电能，对负载供电或者对储能电解电容充电。一旦馒头波信号上升超过20V，则所述智能窗口导通取电芯片10的输入端VIN和输出端VCC断开，停止向外输出电能。为了便于理解，图2为本发明实施例提供的时序示意图。其中VCC即输出端电压。
在低压启动模式中，输出端电压VCC逐渐上升，当所述启动控制电路13检测到所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压VCC达到预设的启动电压阈值时，产生选通信号VCC-OK发送至所述主动泄放电路11。所述主动泄放电路11根据所述选通信号从低压启动模式切换至智能充电模式，启动所述智能窗口导通取电芯片10，保证启动时序不会异常。可见，本实施例通过主动泄放电路11在芯片启动时采用小窗口充电，快速为储能电解电容充电，替代现有技术采用小电流直接从电网抽电的模式，启动速度更快，效率更高，又因为仍然是在AC整流后馒头波交越点附近抽电流，所以芯片没有炸机风险。避免了输入电压因为寄生电容的存在而进入不了低压启动模式。
在智能充电模式中，当所述主动泄放电路11检测到所述馒头波信号低于第二电压阈值Vin_st时，指示所述开关模块12导通。输出端电压VCC逐渐上升。所述启动控制电路13在检测到所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压VCC达到预设的启动电压阈值时，产生取电结束信号发送至所述主动泄放电路11和所述智能充电控制电路14。所述主动泄放电路11根据所述取电结束信号指示所述开关模块12关断，同时，根据所述取电结束信号产生时钟信号发送至所述智能充电控制电路14。所述智能充电控制电路14根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压Vin_end，并在所述时钟信号作用下根据所述第二电压阈值Vin_st和所述结束电压Vin_end动态调整所述第二电压阈值Vin_st，以调整充电窗口的大小。经过一个或多个充电窗口之后，所述第二电压阈值Vin_st和所述结束电压Vin_end保持在预设的差值范围内，从而最优化充电效率。可见，本实施例通过所述启动控制电路13和智能充电控制电路14在系统正常工作之后采取智能窗口充电模式，能够根据负载大小、电网电压情况，智能调整充电窗口，使系统工作在最佳充电窗口，有效地提升了充电效率欠、减少了充电损耗。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述开关模块12包括开关管Q1，与所述开关管Q1的栅极连接的驱动电路121；
所述开关管Q1的漏极和源极分别串接在所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端之间；
所述驱动电路121的输入端与所述主动泄放电路11的输出端连接；
所述驱动电路121用于根据所述接通指令控制所述开关管Q1导通，根据所述关断指令控制所述开关管Q1断开。
图3为本发明实施例提供的智能窗口导通取电芯片的示意图。如图3所示，在这里，所述开关管Q1优选为NMOS管，可根据所述驱动电路121输出的接通指令导通，和根据所述驱动电路121输出的关断指令断开。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述分压模块15可以采用相互串联的分压电阻。如图3所示，分压电阻R5和分压电阻R6构成所述分压模块。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述智能窗口导通取电芯片10包括输出控制电路16；
所述输出控制电路16串接在所述智能窗口导通取电芯片10的输出端和稳压端之间；
所述输出控制电路16用于在所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压达到预设的启动电压阈值后，将稳压端的电能向输出端释放，以维持输出端输出稳定的电压。
在智能充电模式中，当所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压达到预设的启动电压阈值后，所述开关管Q1关断，所述智能窗口导通取电芯片10的输入端VIN和输出端VCC断开不能向外输出电能，本实施例还通过所述输出控制电路16将稳压端VOUT的电能向输出端VCC释放，持续到输入端VIN和输出端VCC的下一次导通，周而复始从而稳定所述智能窗口导通取电芯片10的输出。其中，所述稳压端VOUT的电能通过在稳压端外接大电解电容实现。
作为本发明的一个优选示例，所述主动泄放电路11包括：
第一比较器101、第二比较器102、第一非门401、第一与门402、第二与门403、二通路选择器203；
所述第一比较器101的正相输入端连接第一电压阈值，所述第二比较器102的正相输入端连接第二电压阈值，所述第一比较器101和第二比较器102的反相输入端的共接于芯片的输入端；
所述第一比较器101的输出端与所述二通路选择器203的一个通路连接；
所述第二比较器102的输出端分别与所述第一与门402的一个输入端、所述第二与门403的一个输入端连接；所述第一非门401的输入端和所述第二与门403的另一个输入端共接于所述启动控制电路13的结束信号端；所述第一非门401的输出端与所述第一与门402的另一个输入端连接；
所述第一与门402的输出端与所述二通路选择器203的另一个通路连接；
所述第二与门403的输出端与所述智能充电控制电路14的时钟信号端连接；
所述二通路选择器203的输出端与所述开关模块12的输入端连接，受控端与所述启动控制电路13的选通信号端连接。
作为本发明的一个优选示例，所述启动控制电路13包括：
第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三比较器103、第四比较器104、第一RS触发器301；
所述第一分压电阻R1与所述第二分压电阻R2之间的串接点，分别连接所述第三比较器103的正相输入端、第四比较器104的正相输入端；
所述第一分压电阻R1的另一端与所述智能窗口导通取电芯片10的输出端连接，所述第二分压电阻R2的另一端接地；
所述第三比较器103的反相输入端连接第一基准电压VREF1，输出端作为结束信号端分别与所述主动泄放电路11、所述智能充电控制电路14连接；
所述第四比较器104的反相输入端连接第二基准电压VREF2，输出端与所述第一RS触发器301的一个输入端连接；
所述第一RS触发器301的另一个输入端连接欠压保护信号，输出端作为选通信号端连接所述主动泄放电路11。
为了便于理解，图4为本发明实施例提供的主动泄放电路和启动控制电路的示意图。如图4所示，二通路选择器203包括两个通路，当选通信号VCC-OK为低电平时，表示低压启动模式的第一比较器101所在的通路导通，当选通信号VCC-OK为高电平时，表示智能充电模式的第二比较器102所在的通路导通。所述主动泄放电路11从输入端接收馒头波信号，在低压启动模式中每当检测到输入端的馒头波信号在第一电压阈值以下的估值区间时，第一比较器101输出高电平，指示所述驱动电路121控制所述开关管Q1导通，所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端导通向外输出电能，对负载供电或者对储能电解电容充电；否则，所述第一比较器101输出低电平，指示所述驱动电路121控制所述开关管Q1关断。可选地，所述第一电压阈值优选为20V。
本发明实施例预先根据启动电压阈值，通过第一分压电阻R1、第二分压电阻R2分压设置所述第一基准电压VREF1、第二基准电压VREF2。在输出端电压VCC逐渐上升过程中，所述启动控制电路13检测所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压VCC。获取所述输出端电压VCC经过第一分压电阻R1、第二分压电阻R2后得到的分电压，分别输入至所述第三比较器103和第四比较器104。当所述输出端电压VCC上升至所述启动电压阈值时，分压电压达到所述第一基准电压VREF1，所述第三比较器103产生取电结束信号VCCH发送至所述主动泄放电路11和智能充电控制电路14；同时，分压电压达到所述第二基准电压VREF2，所述第四比较器104结合第一RS触发器301产生选通信号VCC-OK发送至所述二通路选择器203。此时，所述选通信号VCC-OK为由低电平变为高电平。所述二通路选择器203根据所述选通信号从低压启动模式切换至智能充电模式，启动所述智能窗口导通取电芯片10。在智能充电模式中，所述主动泄放电路11从输入端接收馒头波信号，每当检测到输入端的馒头波信号在第二电压阈值以下时，第二比较器102输出高电平，指示所述驱动电路121控制所述开关管Q1导通，所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端导通向外输出电能，对负载供电或者对储能电解电容充电；与第一比较器101不同，所述第二比较器102根据取电结束信号决定充电窗口。
在本实施例中，当所述取电结束信号VCCH由低电平变为高电平后，所述第一与门402输出低电平到所述驱动电路121，所述开关管Q1关断，结束本次充电窗口，从而使得在智能充电模式中，所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端之间的电流通路，在馒头波信号低于第二阈值电压Vin_st时导通，在接收到所述取电结束信号时断开，构成智能充电模式中的充电窗口。与此同时，所述取电结束信号VCCH和第二比较器102的输出端均输出高电平，所述第二与门403输出的时钟信号为1。
所述欠压保护信号也即欠压锁定(under voltage lock out，简称UVLO)，所述欠压锁定是指当输入电压低于某一值时，电源芯片不工作，处于保护状态。在本发明实施例中，所述第一RS触发器301的另一个输入端通过所述输出欠压保护模块17连接欠压保护信号。当所述第四比较器104输出低电平时，不管所述欠压锁定UVLO为高电平还是低电平，所述第一RS触发器301输出低电平；当所述第四比较器104输出高电平时，若所述欠压锁定UVLO为低电平，则所述第一RS触发器301输出的选通信号VCC_OK为高电平，若所述欠压锁定UVLO为高电平，则所述第一RS触发器301输出的选通信号VCC_OK为低电平，实现电源芯片不工作。
作为本发明的一个优选示例，所述智能充电控制电路14包括：
结束电压采样模块141、步长加减模块142、比较模块143；
所述结束电压采样模块141的第一输入端与所述启动控制电路13连接，第二输入端与分压模块15连接，输出端与所述比较模块143的第一输入端连接；
所述比较模块143的第二输入端连接第二电压阈值，第三输入端与所述智能窗口导通取电芯片10的输出端连接，输出端与所述步长加减模块142的输入端连接；
所述步长加减模块142的时钟信号端与所述主动泄放电路11连接，输出端与所述比较模块143的第二输入端连接；
所述结束电压采样模块141用于根据取电结束信号采集本次取电的结束电压；
所述比较模块143用于比较所述第二电压阈值和所述结束电压，当所述第二电压阈值与所述结束电压之间的差值大于预设电压时，发送减步长指令，当所述结束电压与所述第二电压阈值之间的差值大于预设电压时，发送加步长指令；
所述步长加减模块142用于根据所述时钟信号和加步长指令在所述第二电压阈值的基础上增加一个预设步长值，根据所述时钟信号和减步长指令在所述第二电压阈值的基础上减去一个预设步长值，将更新后的第二电压阈值发送至所述比较模块143。
为了便于理解，图5是本发明一实施例提供的智能充电控制电路的示意图。如图5所示，本发明实施例在智能充电模式中，每当所述馒头波信号低于第二电压阈值Vin_st进入馒头波信号的谷值阶段时，所述开关管Q1导通。所述启动控制电路13在检测到所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压VCC达到预设的启动电压阈值时，产生取电结束信号VCCH发送至所述主动泄放电路11和所述智能充电控制电路14。所述主动泄放电路11根据所述取电结束信号VCCH指示所述驱动电路121控制所述开关管Q1关断，同时所述结束电压采样模块141根据所述取电结束信号VCCH采集本次取电的结束电压Vin_end。所述比较模块143比较本次充电窗口中的开始电压即所述第二电压阈值Vin_st和结束电压即所述结束电压Vin_end，动态调整所述第二电压阈值Vin_st，以调整充电窗口的大小。具体地，一旦所述时钟信号从低电平变为高电平后，所述步长加减模块142启动。当所述第二电压阈值Vin_st与所述结束电压Vin_end之间的差值大于预设电压时，所述步长加减模块142将下一个充电窗口中第二电压阈值减去一个预设步长值；当所述结束电压Vin_end与所述第二电压阈值Vin_st之间的差值大于预设电压时，所述步长加减模块142将下一个充电窗口中第二电压阈值增加一个预设步长值。可选地，所述预设步长值优选为10V，所述预设电压优选为15V，因此，当Vin_st-Vin_end>15V，则将下一个充电窗口中第二电压阈值Vin_st减去10V；当Vin_end-Vin_st>15V，则将下一个充电窗口中第二电压阈值Vin_st增加10V。经过一个或多个充电窗口之后，所述第二电压阈值Vin_st和所述结束电压Vin_end保持在预设的差值范围内，从而最优化充电效率，能够根据负载大小、电网电压情况，智能调整充电窗口，使系统工作在最佳充电窗口，有效地提升了充电效率、减少了充电损耗。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述比较模块143包括：
反向迟滞比较器404、第五比较器105、第六比较器106、第一或门405、第二RS触发器302；
所述反向迟滞比较器404的第一输入端连接第二电压阈值，第二输入端与芯片的输出端连接，第一输出端与所述第五比较器105的反相输入端连接，第二输出端与所述第六比较器106的正相输入端连接；
所述第五比较器105的正相输入端和所述第六比较器106的反相输入端共接于所述结束电压采样模块141的输出端；
所述第五比较器105的输出端分别连接所述第一或门405的一个输入端、所述第二RS触发器302的R端；
所述第六比较器106的输出端分别连接所述第一或门405的另一个输入端、所述第二RS触发器302的S端；
所述第一或门405的输出端、所述第二RS触发器302的输出端分别与所述步长加减模块142的输入端连接；
所述反向迟滞比较器404用于根据所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压设置并输出第二电压阈值与预设电压之和、第二电压阈值与预设电压之差。
为了便于理解，图6是本发明另一实施例提供的智能充电控制电路的示意图。如图6所示，在这里，所述反向迟滞比较器404根据所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压设置第二电压阈值Vin_st与预设电压之和并提供至所述第五比较器105的反相输入端，设置第二电压阈值Vin_st与预设电压之差并提供至所述第六比较器106的正相输入端。所述第五比较器105比较所述结束电压Vin_ed、第二电压阈值Vin_st与预设电压之和，所述第六比较器106比较所述结束电压Vin_ed、第二电压阈值Vin_st与预设电压之差。当所述结束电压Vin_end-Vin_st大于15V时，第五比较器105输出1，第六比较器106输出0，第一或门405输出1，第二RS触发器302输出1，向所述步长加减模块142发送加步长指令。当所述第二电压阈值Vin_st-Vin_end大于15V时，第五比较器105输出0，第六比较器106输出1，第一或门405输出1，第二RS触发器302输出0，向所述步长加减模块142发送减步长指令。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述步长加减模块142包括：
第三与门406、加减计数器407、数模转换器408；
所述第三与门406的一端连接时钟信号，另一端与所述比较模块143中第一或门405的输出端连接，输出端与所述加减计数器407的第一输入端连接；
所述加减计数器407的第二输入端与所述比较模块143中的第二RS触发器302的输出端连接，输出端与所述数模转换器408的输入端连接；
所述数模转换器408的输出端与所述反向迟滞比较器404的第一输入端连接。
在图6中，所述第三与门406接收时钟信号和第一或门405的输出信号，当两者都为1时，所述第三与门406输出1触发所述加减计数器407。所述加减计数器407根据所述第二RS触发器302的输出信号执行增加或减去预设步长值。具体地，当第二RS触发器302输出1，所述加减计数器407将下一个充电窗口中第二电压阈值增加一个预设步长值；当第二RS触发器302输出0，所述加减计数器407将下一个充电窗口中第二电压阈值减去一个预设步长值。所述数模转换器408将更新后的第二电压阈值从数字信号转换为模拟信号并提供至所述反向迟滞比较器404。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述结束电压采样模块141包括：
采样脉冲接收单元409、采样保持单元410；
所述采样脉冲接收单元409的输入端与所述启动控制电路13连接，输出端与所述采样保持单元410的第一输入端连接；
所述采样保持单元410的第二输入端连接所述分压模块15，输出端分别与所述第五比较器105的正相输入端和所述第六比较器106的反相输入端连接；
所述采样脉冲接收单元409用于接收取电结束信号；
所述采样保持单元410用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压。
在图6中，所述采样脉冲接收单元409从所述启动控制电路13接收所述取电结束信号，所述采样保持单元410根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，从而完成一个充电窗口，本次取电的结束电压也即充电窗口的末端电压。
可选地，作为本发明的一个优选示例，所述反向迟滞比较器404包括：
第七比较器107、NMOS管Q2、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4、第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3；
所述第七比较器107的正相输入端连接第二电压阈值，反相输入端分别连接所述NMOS管Q2的源极、连接所述第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的共接点；
所述第七比较器107的输出端与所述NMOS管Q2的栅极连接；
所述NMOS管Q2的漏极与所述智能窗口导通取电芯片10的输出端连接；
所述第一电流源I1、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4、第二电流源I2依次串接在所述智能窗口导通取电芯片10的输出端和地端；
所述第一电流源I1和所述第三分压电阻R3之间的串接点连接所述第五比较器105的反相输入端；所述第四分压电阻R4和所述第二电流源I2之间的串接点连接所述第六比较器106的正相输入端；
所述NMOS管Q2的源极通过第三电流源I3接地。
其中，所述第三分压电阻R3和第一电流源I1共同设置所述第二电压阈值Vin_st和预设电压之和，所述第四分压电阻R4和第二电流源I2共同设置了所述第二电压阈值Vin_st和预设电压之差。
可选地，作为本发明的一个优选示例，图7为本发明另一实施例提供的智能窗口导通取电芯片的示意图。如图7所示，在图1或图3实施例提供的所述智能窗口导通取电芯片10的基础上，还可以包括逻辑控制模块17、输出欠压保护模块18、过温保护模块19、短路保护模块20；
所述逻辑控制模块17的第一端连接所述分压模块15的共接点，第二端连接所述开关模块12；
所述逻辑控制模块17的第三端分别连接所述输出欠压保护模块18、过温保护模块19、短路保护模块20；
所述输出欠压保护模块18用于检测所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压是否小于预设临界电压，若是则产生欠压保护指令；
所述过温保护模块19用于检测所述智能窗口导通取电芯片10的芯片温度是否大于预设临界温度，若是则产生过温保护指令；
所述短路保护模块20用于检测所述智能窗口导通取电芯片10是否发生短路，若是则产生短路保护指令；
所述逻辑控制模块17用于根据所述欠压保护指令、过温保护指令或者短路保护指令控制所述开关模块12关断所述智能窗口导通取电芯片的输入端和输出端之间电流通路。
应当理解，上述功能模式仅为本发明的一个实施例，并不用于限制本发明。在其他的一些实施例中，也可以根据实际需要设置功能模式具体控制逻辑。
本发明实施例还提供了一种供电电路，包括如上所述的智能窗口导通取电芯片10，以及整流滤波模组20、第一电解电容EC1、第二电解电容EC2。
所述整流滤波模组20的第一端、第二端连接市电，第三端与所述智能窗口导通取电芯片10的输入端连接；
所述智能窗口导通取电芯片10的输出端VCC和所述第二电解电容EC2的正极之间的共接点，与负载连接；
所述智能窗口导通取电芯片10的稳压端VOUT与所述第一电解电容EC1的正极连接；
所述智能窗口导通取电芯片10的地端、第一电解电容EC1的负极、第二电解电容EC2的负极共接于所述整流滤波模组20的第四端。
在这里，所述整流滤波模组20用于将市电转换为馒头波信号。
所述智能窗口导通取电芯片10用于接收所述馒头波信号，在低压启动模式中每当所述馒头波信号低于第一电压阈值时，接通所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端之间电流通路，向负载供电以及对第一电解电容EC1进行充电；当检测到所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压达到预设的启动电压阈值时，切换到智能充电模式；在智能充电模式中，当所述馒头波信号低于第二电压阈值时，接通所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端之间电流通路，向负载供电以及对第一电解电容EC1进行充电，当检测到所述智能窗口导通取电芯片10的输出端电压达到预设的启动电压阈值时，断开所述智能窗口导通取电芯片10的输入端和输出端之间电流通路，并采集本次取电的结束电压，根据所述第二电压阈值和所述结束电压动态调整所述第二电压阈值，使得所述第二电压阈值和所述结束电压保持在预设的差值范围内。
所述智能窗口导通取电芯片10的功能和结构具体请参见上述实施例的叙述，此处不再赘述。
图8为本发明实施例提供的供电电路示意图。如图8所示，AC/L-N表示输入电网电压，经过整流滤波模组20后得到馒头波信号，输入到智能窗口导通取电芯片10的输入端VIN，再经过智能窗口导通取电芯片10内部的主动泄放电路11、启动控制电路13、智能充电控制电路14及各附属的保护电路后，从输入端VIN经过内部开关管Q1传输给输出端VCC和稳压端VOUT。其中，稳压端VOUT和输出端VCC之间连接输出控制电路16，所述稳压端VOUT外接第一电解电容EC1做储能滤波用。所述第一电解电容EC1优选大电解电容，在输入的馒头波信号小于20V、充电窗口开启时进行储能，在输入的馒头波信号大于20V、输入端和输出端之间的电流通路关断时停止向所述第一电解电容EC1传输能量，然后所述第一电解电容EC1通过稳压端VOUT给输出端VCC放电维持输出端VCC的稳定输出。一直持续到输入端VIN和输出端VCC之间电流通路的下一次导通，周而复始从而稳定VCC的输出。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种智能窗口导通取电芯片，其特征在于，包括串接在所述智能窗口导通取电芯片的输入端和输出端之间的开关模块；
与所述开关模块的控制端连接的主动泄放电路，与所述主动泄放电路连接的分压模块、启动控制电路和智能充电控制电路；所述主动泄放电路与所述分压模块的共接点连接芯片的输入端；所述智能充电控制电路的输入端连接所述分压模块，所述启动控制电路的输入端、所述智能充电控制电路的信号端分别连接芯片的输出端；所述启动控制电路还与所述智能充电控制电路连接；
所述主动泄放电路用于接收馒头波信号，在低压启动模式中每当所述馒头波信号低于第一电压阈值时，向所述开关模块发送接通指令；在智能充电模式中当所述馒头波信号低于第二电压阈值时，向所述开关模块发送接通指令；
所述启动控制电路用于在低压启动模式中检测到芯片输出端电压达到预设的启动电压阈值时，产生选通信号，以及在智能充电模式中检测到芯片输出端电压达到预设的启动电压阈值时，产生取电结束信号；
所述主动泄放电路用于根据所述选通信号从低压启动模式切换至智能充电模式，在智能充电模式中，根据所述取电结束信号向所述开关模块发送关断指令以及向所述智能充电控制电路发送时钟信号；
所述智能充电控制电路用于根据所述取电结束信号采集芯片的输入端的本次取电的结束电压，在所述时钟信号下根据所述结束电压动态调整智能充电模式下的充电窗口，使得充电窗口的开始电压和结束电压保持在预设的差值范围内。
2.如权利要求1所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述主动泄放电路包括第一比较器、第二比较器、第一非门、第一与门、第二与门、二通路选择器；
所述第一比较器的正相输入端连接第一电压阈值，所述第二比较器的正相输入端连接第二电压阈值，所述第一比较器和第二比较器的反相输入端共接于芯片的输入端；
所述第一比较器的输出端与所述二通路选择器的一个通路连接；
所述第二比较器的输出端分别与所述第一与门的一个输入端、所述第二与门的一个输入端连接；所述第一非门的输入端和所述第二与门的另一个输入端共接于所述启动控制电路的结束信号端；所述第一非门的输出端与所述第一与门的另一个输入端连接；
所述第一与门的输出端与所述二通路选择器的另一个通路连接；
所述第二与门的输出端与所述智能充电控制电路的时钟信号端连接；
所述二通路选择器的输出端与所述开关模块的控制端连接，受控端与所述启动控制电路的选通信号端连接。
3.如权利要求1所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，
所述智能充电控制电路用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压，在所述时钟信号下根据所述结束电压动态调整所述第二电压阈值，使得所述第二电压阈值和所述结束电压保持在预设的差值范围内。
4.如权利要求3所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述启动控制电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三比较器、第四比较器、第一RS触发器；
所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间的串接点，分别连接所述第三比较器的正相输入端、第四比较器的正相输入端；
所述第一分压电阻的另一端与所述智能窗口导通取电芯片的输出端连接，所述第二分压电阻的另一端接地；
所述第三比较器的反相输入端连接第一基准电压，输出端作为结束信号端分别与所述主动泄放电路、所述智能充电控制电路连接；
所述第四比较器的反相输入端连接第二基准电压，输出端与所述第一RS触发器的一个输入端连接；
所述第一RS触发器的另一个输入端连接欠压保护信号，输出端作为选通信号端连接所述主动泄放电路；
其中，所述第一基准电压、第二基准电压根据启动电压阈值设置得到。
5.如权利要求4所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述智能充电控制电路包括结束电压采样模块、步长加减模块、比较模块；
所述结束电压采样模块的第一输入端与所述启动控制电路的取电结束信号连接，第二输入端与分压模块的输出端连接，输出端与所述比较模块的第一输入端连接；
所述比较模块的第二输入端连接第二电压阈值，第三输入端与所述智能窗口导通取电芯片的输出端连接，输出端与所述步长加减模块的输入端连接；
所述步长加减模块的时钟信号端与所述主动泄放电路连接，输出端与所述比较模块的第二输入端连接；
所述结束电压采样模块用于根据取电结束信号采集本次取电的结束电压；
所述比较模块用于比较所述第二电压阈值和所述结束电压，当所述第二电压阈值与所述结束电压之间的差值大于预设电压时，发送减步长指令，当所述结束电压与所述第二电压阈值之间的差值大于预设电压时，发送加步长指令；
所述步长加减模块用于根据所述时钟信号和加步长指令在所述第二电压阈值的基础上增加一个预设步长值，根据所述时钟信号和减步长指令在所述第二电压阈值的基础上减去一个预设步长值，将更新后的第二电压阈值发送至所述比较模块。
6.如权利要求5所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述比较模块包括反向迟滞比较器、第五比较器、第六比较器、第一或门、第二RS触发器；
所述反向迟滞比较器的第一输入端连接第二电压阈值，第二输入端与芯片的输出端连接，第一输出端与所述第五比较器的反相输入端连接，第二输出端与所述第六比较器的正相输入端连接；
所述第五比较器的正相输入端和所述第六比较器的反相输入端共接于所述结束电压采样模块的输出端；
所述第五比较器的输出端分别连接所述第一或门的一个输入端、所述第二RS触发器的R端；
所述第六比较器的输出端分别连接所述第一或门的另一个输入端、所述第二RS触发器的S端；
所述第一或门的输出端、所述第二RS触发器的输出端分别与所述步长加减模块的输入端连接；
所述反向迟滞比较器用于根据所述智能窗口导通取电芯片的输出端电压设置并输出第二电压阈值与预设电压之和、第二电压阈值与预设电压之差。
7.如权利要求6所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述步长加减模块包括第三与门、加减计数器、数模转换器；
所述第三与门的一端连接时钟信号，另一端与所述比较模块中第一或门的输出端连接，输出端与所述加减计数器的第一输入端连接；
所述加减计数器的第二输入端与所述比较模块中的第二RS触发器的输出端连接，输出端与所述数模转换器的输入端连接；
所述数模转换器的输出端与所述反向迟滞比较器的第一输入端连接。
8.如权利要求7所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述结束电压采样模块包括采样脉冲接收单元、采样保持单元；
所述采样脉冲接收单元的输入端与所述启动控制电路连接，输出端与所述采样保持单元的第一输入端连接；
所述采样保持单元的第二输入端连接所述分压模块，输出端分别与所述第五比较器的正相输入端和所述第六比较器的反相输入端连接；
所述采样脉冲接收单元用于接收取电结束信号；
所述采样保持单元用于根据所述取电结束信号采集本次取电的结束电压。
9.如权利要求1至8任一项所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述智能窗口导通取电芯片包括输出控制电路；
所述输出控制电路串接在所述智能窗口导通取电芯片的输出端和稳压端之间；
所述输出控制电路用于在所述智能窗口导通取电芯片的输出端电压达到预设的启动电压阈值后，将稳压端的电能向输出端释放，以维持输出端输出稳定的电压。
10.如权利要求9所述的智能窗口导通取电芯片，其特征在于，所述开关模块包括开关管，与所述开关管的栅极连接的驱动电路；
所述开关管的漏极和源极分别串接在所述智能窗口导通取电芯片的输入端和输出端之间；
所述驱动电路的输入端与所述主动泄放电路的输出端连接；
所述驱动电路用于根据所述接通指令控制所述开关管导通，根据所述关断指令控制所述开关管断开。
11.一种供电电路，其特征在于，包括整流滤波模组、第一电解电容、第二电解电容以及如权利要求1至10任一项所述的智能窗口导通取电芯片；
所述整流滤波模组的第一端、第二端连接市电，第三端与所述智能窗口导通取电芯片的输入端连接；
所述智能窗口导通取电芯片的输出端和所述第二电解电容的正极之间的共接点，与负载连接；
所述智能窗口导通取电芯片的稳压端与所述第一电解电容的正极连接；
所述智能窗口导通取电芯片的地端、第一电解电容的负极、第二电解电容的负极共接于所述整流滤波模组的第四端。
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