[发明专利]一种应用在物联网设备中的自切换电路

说明书

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。

技术领域

本专利涉及一种应用在物联网设备中的自切换电路。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明解决的技术问题是：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。

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，所以本发明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。

本发明的有益效果是：

本发明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

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。