一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统和方法与流程

文档序号:11109383阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统,其特征在于:包括顺次连接的防反接模块、低压保护模块、电源路径控制模块、节能控制和电池电压检测模块;

所述防反接模块用于与输入电源相连,当输入电源正接时,防反接模块输出电源电压信号;

所述低压保护模块对防反接模块输出的电源电压信号和设定的阈值电压进行比较,当电源电压信号大于或者等于阀值电压时,低压保护模块输出电源电压信号;

所述电源路径控制模块包括直通滤波输出电路和LDO稳压输出电路,当低压保护模块输出的电源电压信号大于无线传感器工作要求最大值时,此电源电压信号经过LDO稳压输出电路输出后给无线传感器供电;当低压保护模块输出的电源电压信号小于或者等于无线传感器工作要求最大值时,此电源电压信号经过直通滤波输出电路后直接给无线传感器供电;

所述节能控制和电池电压检测模块采用多路径供电控制,其包括直通供电电路和多个可控供电电路,直通供电电路用于为无线传感器的微控制器MCU供电,可控供电电路可分别用于为通信电路、测量电路和电池电量检测电路供电,可控供电电路由微控制器MCU发出控制信号选通。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统,其特征在于:所述防反接模块包括第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的输入端用于与输入电源相连,确保电源正接。

3.根据权利要求1所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统,其特征在于:所述低压保护模块包括第一支路、第二支路、第三迟滞器U3、第二场效应管Q2;所述第一支路包括第一分压电阻R1和第四分压电阻R4,第一分压电阻R1和第四分压电阻R4的其中一端分别与防反接模块相连,第一分压电阻R1和第四分压电阻R4的另一端相连后接入到第三迟滞器U3的反相输入端;所述第二支路包括限流电阻R2和稳压二极管ZD1,限流电阻R2的其中一端和稳压二极管ZD1的正极分别与防反接模块相连,限流电阻R2的另一端和稳压二极管ZD1的负极相连后接入到第三迟滞器U3的正相输入端;第三迟滞器U3的输出端与第二场效应管Q2的栅极相连,当防反接模块输出的电源电压信号低于设定阀值时,第三迟滞器U3输出高电平信号,使得VGSQ2=0V,第二场效应管Q2截止;当防反接模块输出的电源电压高于设定阀值时,迟滞器U3输出低电平信号,使得VGSQ2=-Vin,第二场效应管Q2导通,并输出电源电压信号到电源路径控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统,其特征在于:所述电源路径控制模块包括直通滤波输出电路和LDO稳压输出电路,直通滤波输出电路和LDO稳压输出电路共用第三分压电阻R3、第五分压电阻R5、第二迟滞比较器U2,第三分压电阻R3和第五分压电阻R5将低压保护模块输出的电源电压信号输入到第二迟滞比较器U2的反相输入端,第二迟滞比较器U2的正相输入端与第三迟滞比较器U3的正相输入端相连;直通滤波输出电路还包括顺次连接的反相器电路、第四场效应管Q4和LC滤波电路,反相器电路由第五场效应管Q5和第六场效应管Q6构成,反相器电路的输入端与第二迟滞比较器U2的输出端相连,反相器电路的输出端控制第四场效应管Q4的通断;所述LC滤波电路的输出端用于与节能控制和电池电压检测模块相连;所述LDO稳压输出电路还包括顺次相连的第三场效应管Q3和LDO稳压器U1,第三场效应管Q3的栅极与第二迟滞比较器U2的输出端相连,LDO稳压器U1的输出端用于与节能控制和电池电压检测模块相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统,其特征在于:所述节能控制和电池电压检测模块的直通供电电路为导线,直通供电电路的其中一端与电源路径控制模块相连,另一端用于与无线传感器的微控制器MCU相连,用于为无线传感器的微控制器MCU供电;

所述可控供电电路包括一个场效应管,场效应管的栅极与无线传感器的微控制器MCU相连,微控制器MCU产生控制信号来控制场效应管的通断,场效应管的源极与电源路径控制模块相连。

6.一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统的管理方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:将电源电压信号输入到防反接模块,当防反接模块检测到电源为正接时导通,并输出电源电压信号;

步骤二:低压保护模块对防反接模块输出的电源电压信号和设定的阈值电压进行比较,当防反接模块输出的电源电压信号大于或者等于阀值电压时,低压保护模块输出电源电压信号;

步骤三:判断低压保护模块输出电源电压信号与无线传感器工作要求最大值的关系,当检测到低压保护模块输出的电源电压信号大于无线传感器工作要求最大值时,此电源电压信号经过电源路径控制模块中的LDO稳压输出电路输出,当检测到低压保护模块输出的电源电压信号小于或者等于无线传感器工作要求最大值时,此电源电压信号经过电源路径控制模块中直通滤波输出电路滤波后直接给无线传感器供电;

步骤四:节能控制和电池电压检测模块接收电源路径控制模块输出的电压信号,节能控制和电池电压检测模块中的直通供电电路用于为无线传感器的微控制器MCU供电,节能控制和电池电压检测模块中的可控供电电路可分别用于为通信电路、测量电路和电池电量检测电路供电,可控供电电路由微控制器MCU发出控制信号选通。

7.根据权利要求6所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统的管理方法,其特征在于:所述步骤二中的设定的阈值电压为传感器工作要求电压最小值。

8.根据权利要求6所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统的管理方法,其特征在于:所述防反接模块包括第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的输入端用于与电源相连,确保电源正接。

9.根据权利要求6所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统的管理方法,其特征在于:所述电源路径控制模块包括直通滤波输出电路和LDO稳压输出电路,直通滤波输出电路和LDO稳压输出电路共用第三分压电阻R3、第五分压电阻R5、第二迟滞比较器U2,第三分压电阻R3和第五分压电阻R5将低压保护模块输出的电源电压信号输入到第二迟滞比较器U2的反相输入端,第二迟滞比较器U2的正相输入端与第三迟滞比较器U3的正相输入端相连;直通滤波输出电路还包括顺次连接的反相器电路、第四场效应管Q4和LC滤波电路,反相器电路由第五场效应管Q5和第六场效应管Q6构成,反相器电路的输入端与第二迟滞比较器U2的输出端相连,反相器电路的输出端控制第四场效应管Q4的通断;所述LDO稳压输出电路还包括顺次相连的第三场效应管Q3和LDO稳压器U1,第三场效应管Q3的栅极与第二迟滞比较器U2的输出端相连,LDO稳压器U1的输出端用于与节能控制和电池电压检测模块相连。

10.根据权利要求6所述的一种基于多级多路径控制的无线传感器电源管理系统的管理方法,其特征在于:所述节能控制和电池电压检测模块的直通供电电路为导线,直通供电电路的其中一端与电源路径控制模块相连,另一端用于与无线传感器的微控制器MCU相连,用于为无线传感器的微控制器MCU供电;

所述可控供电电路包括一个场效应管,场效应管的栅极与无线传感器的微控制器MCU相连,微控制器MCU产生控制信号来控制场效应管的通断,场效应管的源极与电源路径控制模块相连。

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