CN203813502U - 实现无线充电的智能电源管理芯片及超薄电子标签 - Google Patents
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Abstract
一种实现无线充电的智能电源管理芯片及超薄电子标签，用于管理电池模块，包括通过匹配电路与天线模块相连而以近场耦合的方式获取电流的第一电流转换电路，电源管理芯片还包括幅值检测电路、电压控制电路，幅值检测电路一端与第一电流转换电路电性连接，另一端与第一电流转换电路及电压控制电路电性连接，第一电流转换电路接收输入的第一电压信号并将该电压信号转换为第二电压信号，幅值检测电路接收第二电压信号，并根据第二电压信号生成控制信号，该控制信号传输至电压控制电路，以控制该电压控制电路，电压控制电路与电池模块电性连接并根据控制信号控制电池模块的充电。本实用新型还提供一种电子标签，能够有效实现充电控制，提高了使用的便捷性。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能交通（Intelligent Transportation System，ITS）领域，尤其涉及一种实现无线充电的智能电源管理芯片及超薄电子标签（On Board Unit，OBU）。
背景技术
随着信息化、网络化的不断发展，路径识别正由概率识别逐步过渡到精确识别，二义性路径识别系统正是在此种大环境下发展起来的。所述二义性路径识别系统适用于高速公路系统，尤其是路网状况复杂、多路径路段较多，不确定通行费用比例较高的路段，其可为高速公路业提供可靠的路径识别服务。
现有的二义性路径识别系统一般包括路侧单元、电子标签等，该路侧单元与所述电子标签之间大多利用微波进行通讯。
然而，现有技术中，二义性路径识别系统中的电子标签一般采用一次性电池，不具备无线充电功能；或者一部分具有无线充电功能的电子标签中，但是缺乏适当的充电控制方式。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种电源管理芯片，针对电子标签的无线充电问题，能够有效实现充电控制，提高了电子标签使用的便捷性。
本实用新型还提供了一种应用上述电源管理芯片的电子标签。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种实现电子标签无线充电的智能电源管理芯片，用于管理电池模块，包括通过匹配电路与天线模块相连而以近场耦合的方式获取电流的第一电流转换电路，所述电源管理芯片还包括幅值检测电路、电压控制电路，所述幅值检测电路一端与所述第一电流转换电路电性连接，另一端与所述第一电流转换电路及所述电压控制电路电性连接，所述第一电流转换电路接收输入的第一电压信号并将该电压信号转换为第二电压信号，该幅值检测电路接收所述第二电压信号，并根据该第二电压信号生成控制信号，该控制信号传输至所述电压控制电路，以控制该电压控制电路，该幅值检测电路预设一阈值电压，并检测所述第一电流转换电路传输过来的第二电压信号的强度，当所述第二电压信号的强度不小于所述阈值电压，所述幅值检测电路输出第一控制信号至所述电压控制电路；当所述第二电压信号的强度小于所述阈值电压，所述幅值检测电路输出第二控制信号至所述电压控制电路，所述电压控制电路与所述电池模块电性连接并根据所述控制信号控制所述电池模块的充电。
其中，所述电源管理芯片还包括用于与微控制单元相连的唤醒电路，所述唤醒电路与所述第一电流转换电路电性连接，所述唤醒电路接收外部的第一电压信号并将该第一电压信号转换为直流电压，所述直流电压传输至所述微控制单元，以唤醒该微控制单元。
其中，所述电压控制电路包括通路和截止两个工作模式，当所述电压控制电路接收到所述第一控制信号时，所述电压控制电路设置为通路的工作模式；当所述电压控制电路接收到所述第二控制信号时，所述电压控制电路设置于截止的工作模式。
其中，所述电源管理芯片还包括第二电流转换电路，所述第二电流转换电路与所述电压控制电路及所述电池模块电性连接，当所述电压控制电路为通路的工作模式时，所述第二电流转换电路接收所述电压控制电路传输过来的第二电压信号并将该第二电压信号转换为所述电池模块所需的工作电压，以对所述电池模块进行充电。
其中，所述第一电流转换电路为交流/直流转换器，所述第二电流转换电路为直流/直流转换器。
其中，所述电源管理芯片还包括用于与微控制单元相连的开关电路，所述开关电路一端与所述幅值检测电路电性连接，另一端与所述电池模块电性连接，所述幅值检测电路还将所述控制信号传输至所述开关电路，以控制该开关电路，所述开关电路根据所述控制信号控制所述电池模块供电。
其中，所述开关电路包括开启状态和关闭状态，其初始预设为关闭状态，所述幅值检测电路检测到所述第一电流转换电路传输过来的第二电压的幅值大于0时，该幅值检测电路发出第三控制信号控制所述开关电路切换为开启状态，所述电池模块对微控制单元供电。
本实用新型还提供一种实现无线充电的超薄电子标签，所述电子标签包括天线模块、微控制单元及如上述任一项所述的电源管理芯片及电池模块，所述天线模块、所述微控制单元、所述匹配电路及所述电池模块均与所述电源管理芯片电性连接。
其中，所述微控制单元还包括与所述开关电路相连的控制接口，用于在微控制单元上电后发送控制信号，以控制所述开关电路持续开启或关闭。
其中，所述电子标签还包括IC卡，所述IC卡与所述匹配电路电性连接，以获取所述匹配电路输出的所述第一电压信号。
本实用新型实施例提供的电子标签中，所述幅值检测电路检测所述第一电流转换电路传输过来的第二电压信号并根据该第二电压信号的强度生成控制信号，所述控制信号传输至所述电压控制电路并控制所述电压控制电路的通路或截止，从而对所述电池模块进行充电控制。所述电池模块对所述MCU及外部的电路和设备进行供电，所述MCU上电后通过所述开关电路控制所述电池模块对所述MCU供电或停止供电，从而保证所述电子标签的正常工作，又降低了所述电子标签整机休眠时所述电池模块的电量损耗。所述电子标签实现了所述电池模块的无线充电和供电管理等功能一体化集成，相对于单独分立器件的实现方法，可靠性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的电子标签的模块图。
图2是本实用新型实施例提供的电子标签的电路示意图。
图3是天线模块、匹配电路与IC卡的电路图。
图4是第一电流转换电路与幅值检测电路相连的具体电路图。
图5是唤醒电路的电路图。
图6是电压控制模块的电路图。
图7是第二电流转换电路的电路图。
图8是MCU的电路图。
图9是电池模块的电路图。
图10是开关电路的主要部分电路图。
图11是开关电路的控制部分电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型的实施例提供一种实现无线充电的超薄电子标签（On Board Unit，OBU）100，所述电子标签100包括天线模块10、匹配电路20、电源管理芯片30、集成电路（Integrated Circuit Card，IC）卡40、微控制单元（micro control unit，MCU）50及电池模块60。
在本实用新型的实施例中，所述天线模块10与所述匹配电路20电性连接，所述天线模块10发出交流信号，并将该交流信号传输至所述匹配电路20。所述匹配电路20与所述电源管理芯片30及所述IC卡40电性连接，该匹配电路20对所述天线模块10传输过来的交流信号进行整形后输出第一电压信号（如交流电压），所述电源管理芯片30及所述IC卡40通过无线近场耦合的方式获取该第一电压信号。
请一并参阅图2至图11，在本实用新型提供的实施例中，所述电源管理芯片30包括第一电流转换电路31、唤醒电路32、幅值检测电路33、电压控制电路34、第二电流转换电路35及开关电路36。其中，所述第一电流转换电路31可为交流/直流（Alternating current/direct current,AC/DC）模块，其与所述匹配电路20、所述幅值检测电路33及所述电压控制电路34均电性连接。所述匹配电路20输出第一电压信号，所述第一电流转换电路31通过无线近场耦合的方式获取该第一电压信号，并将该第一电压信号转换为第二电压信号（如直流电压），该第二电压信号同时传输至所述幅值检测电路33及所述电压控制电路34。
在本实用新型的实施例中，所述唤醒电路32与所述匹配电路20及所述MCU50电性连接。所述MCU50用以对所述电子标签100及所述电源管理芯片30进行控制管理，本实施例中该MCU50的初始状态预定为休眠状态，所述唤醒电路32通过无线近场耦合的方式获取所述匹配电路20输出的第一电压信号，并将该第一电压信号转换为直流电压后传输至所述MCU50，用以唤醒所述MCU50并使其进入工作状态。
在本实用新型的实施例中，所述幅值检测电路33与所述第一电流转换电路31、所述电压控制电路34及所述开关电路36电性连接，所述幅值检测电路33检测所述第一电流转换电路31传输过来的第二电压信号的强度并根据该第二电压信号的强度后输出相应的控制信号至所述电压控制电路34及所述开关电路16。具体为，所述幅值检测电路33预设一阈值电压，当所述幅值检测电路33检测到的第二电压信号的强度不小于所述阈值电压的强度时，其输出一第一控制信号至所述电压控制电路34；当所述幅值检测电路33检测到的第二电压信号的强度小于所述阈值电压的强度时，其输出一第二控制信号至所述电压控制电路34；当所述幅值检测电路33检测到的第二电压信号的幅值大于0时，其输出一第三控制信号至所述开关电路16。
在本实用新型的实施例中，所述电压控制电路34与所述第一电流转换电路31、所述幅值检测电路33及所述第二电流转换电路35均电线连接。所述电压控制电路34包括通路与截止两个工作模式，所述电压控制电路34的两个工作模式之间的切换由所述幅值检测电路33控制。具体为，当所述电压控制电路34接收到所述幅值检测电路33传输过来的第一控制信号时，所述电压控制电路34被设置为通路的工作模式，所述第一电流转换电路31传输过来的第二电压信号可通过所述电源控制模块34流向所述第二电流转换电路35，从而对所述电池模块60进行充电；当所述电压控制电路34接收到所述幅值检测电路33传输过来的第二控制信号时，所述电压控制电路34被设置于截止的工作模式，所述第一电流转换电路31的第二电压信号不能通过所述电压控制电路34，所述匹配电路20输出第一电压信号对所述IC卡40供电。
在本实用新型的实施例中，所述第二电流转换电路35可为直流/直流（directcurrent/direct current，DC/DC）模块，其与所述电压控制电路34、开关电路36及所述电池模块60电性连接。当所述电压控制电路34处于通路的工作模式，所述第二电流转换电路35获取所述流直流转换模块31传输过来的第二电压信号并将该第二电压信号转换为所述电池模块60所需的工作电压，进而对所述电池模块60进行充电。
在本实用新型提供的实施例中，所述开关电路36与所述幅值检测电路33、所述MCU50及所述电池模块60均电性连接。所述开关电路36包括开启及关闭两个状态，所述开关电路36的状态由所述幅值检测电路33及所述MCU50共同控制。具体为，所述开关电路36初始模式可预定为关闭状态，所述MCU50经所述唤醒电路32唤醒，所述开关电路36接收到所述幅值检测电路33发送的第三控制信号后，被切换为开启状态，从而所述电池模块60对已经唤醒的MCU50及相应的外部电路和设备进行供电。所述MCU50上电后可对所述开关电路36进行控制，所述MCU50具有通用输入/输出（General Purpose Input Output，GPIO）接口51，并通过该GPIO接口51控制所述开关电路36，具体为：当所述电子标签100需要工作时，所述GPIO接口51控制所述开关电路36进入并保持开启状态，从而保证所述电池模块60持续对所述MCU50及相应的外部电路和设备进行供电；当所述电子标签100进入整机休眠时，所述GPIO接口51控制所述开关电路36关闭，所述电池模块60停止对所述MCU50及其他外部电路和设备进行供电，以降低所述电池模块60的电量损耗，从而延长所述电子标签100的工作时间。
综上所述，本实用新型实施例提供的电子标签100中，所述幅值检测电路33检测所述第一电流转换电路31传输过来的第二电压信号并根据该第二电压信号生成控制信号，所述控制信号控制所述电压控制电路34的通路或截止，从而对所述电池模块60进行充电控制。所述电池模块60对所述MCU50及外部的电路和设备进行供电，所述MCU50上电后通过所述开关电路36控制所述电池模块60对所述MCU50供电或停止供电，从而保证所述电子标签100的正常工作，又降低了所述电子标签100整机休眠时所述电池模块60的电量损耗。所述电子标签实现了MCU50的无线唤醒及所述电池模块60的无线充电和供电管理等功能一体化集成，相对于单独分立器件的实现方法，可靠性更高。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种实现电子标签无线充电的智能电源管理芯片，用于管理电池模块，包括通过匹配电路与天线模块相连而以近场耦合的方式获取电流的第一电流转换电路，其特征在于，所述电源管理芯片还包括幅值检测电路、电压控制电路，所述幅值检测电路一端与所述第一电流转换电路电性连接，另一端与所述第一电流转换电路及所述电压控制电路电性连接，所述第一电流转换电路接收输入的第一电压信号并将该电压信号转换为第二电压信号，该幅值检测电路接收所述第二电压信号，并根据该第二电压信号生成控制信号，该控制信号传输至所述电压控制电路，以控制该电压控制电路，
该幅值检测电路预设一阈值电压，并检测所述第一电流转换电路传输过来的第二电压信号的强度，当所述第二电压信号的强度不小于所述阈值电压，所述幅值检测电路输出第一控制信号至所述电压控制电路；当所述第二电压信号的强度小于所述阈值电压，所述幅值检测电路输出第二控制信号至所述电压控制电路，所述电压控制电路与所述电池模块电性连接并根据所述控制信号控制所述电池模块的充电。
2.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电源管理芯片还包括用于与微控制单元相连的唤醒电路，所述唤醒电路与所述第一电流转换电路电性连接，所述唤醒电路接收外部的第一电压信号并将该第一电压信号转换为直流电压，所述直流电压传输至所述微控制单元，以唤醒该微控制单元。
3.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电压控制电路包括通路和截止两个工作模式，当所述电压控制电路接收到所述第一控制信号时，所述电压控制电路设置为通路的工作模式；当所述电压控制电路接收到所述第二控制信号时，所述电压控制电路设置于截止的工作模式。
4.根据权利要求3所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电源管理芯片还包括第二电流转换电路，所述第二电流转换电路与所述电压控制电路及所述电池模块电性连接，当所述电压控制电路为通路的工作模式时，所述第二电流转换电路接收所述电压控制电路传输过来的第二电压信号并将该第二电压信号转换为所述电池模块所需的工作电压，以对所述电池模块进行充电。
5.根据权利要求4所述的电源管理芯片，其特征在于，所述第一电流转换电路为交流/直流转换器，所述第二电流转换电路为直流/直流转换器。
6.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电源管理芯片还包括用于与微控制单元相连的开关电路，所述开关电路一端与所述幅值检测电路电性连接，另一端与所述电池模块电性连接，所述幅值检测电路还将所述控制信号传输至所述开关电路，以控制该开关电路，所述开关电路根据所述控制信号控制所述电池模块供电。
7.根据权利要求6所述的电源管理芯片，其特征在于，所述开关电路包括开启状态和关闭状态，其初始预设为关闭状态，所述幅值检测电路检测到所述第一电流转换电路传输过来的第二电压的幅值大于0时，该幅值检测电路发出第三控制信号控制所述开关电路切换为开启状态，所述电池模块对微控制单元供电。
8.一种实现无线充电的超薄电子标签，其特征在于，所述电子标签包括天线模块、微控制单元及如权利要求1至7任一项所述的电源管理芯片及电池模块，所述天线模块、所述微控制单元、所述匹配电路及所述电池模块均与所述电源管理芯片电性连接。
9.根据权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述微控制单元还包括与开关电路相连的控制接口，所述控制接口用于在微控制单元上电后发送控制信号，以控制所述开关电路持续开启或关闭。
10.根据权利要求8所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签还包括IC卡，所述IC卡与所述匹配电路电性连接，以获取所述匹配电路输出的所述第一电压信号。
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