CN218102615U - 供电单元及智能锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了供电单元及智能锁，其供电单元包括：电池；第一电源芯片，所述第一电源芯片从所述电池获得电源输入；第二电源芯片，所述第二电源芯片从所述电池获得电源输入；PMOS管，所述PMOS管的源极及漏极串接在所述第一电源芯片向负载供电的供电支路中；所述第二电源芯片向所述负载供电的供电支路中具有一激励支路，所述激励支路作用于所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的栅极激励电压小于所述第二电源芯片的输出电压；所述第一电源芯片的输出电压与所述第二电源芯片的输出电压不同，所述第二电源芯片基于所述负载输出的使能信号通断。本实用新型通过PMOS管实现第一电源芯片与第二电源芯片在负载的不同工况下的自适应切换，提高了电池的使用寿命。

Description

供电单元及智能锁

技术领域

本实用新型涉及电源管理技术领域，具体涉及一种供电单元及智能锁。

背景技术

在一些通过电池实现供电的装置中，由于负载可能存在多种工作状态而导致所需的电压不同，或，多个负载工作时所需的工作电压不同，或，每个时刻在工作的负载数量不同。如不考虑这些特定因素，而进行无差别的供电，其供电策略势必要基于负载工况下最大的需求来提供，将会导致电池大功率放电，最终影响电池的使用寿命。

如智能锁，即是一个典型的对应场景，其基于电池(锂电池或干电池) 供电，受到电池电量的制约，如果为WIFI进行无差别供电，或者持续为其他大功耗负载如视频单元供电，将导致电池的可用寿命缩短，带来不好的用户体验。

因此，有必要基于此类场景的装置及智能锁，提出一种供电单元，以尽可能延长电池的使用寿命。

附带地，在智能锁的设计中还存在如下缺陷：目前常用的是WIFI单独供电，视频***单独供电，不仅电源效率上较低，还会导致在器件选型中出现需要选取较低静态电流的高压BUCK芯片，同时低静态电流的高压BUCK芯片较少，价格较高，对芯片的选择挑战大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可延长电池寿命的供电单元及智能锁。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提出了一种供电单元，其包括：电池；第一电源芯片，所述第一电源芯片从所述电池获得电源输入；第二电源芯片，所述第二电源芯片从所述电池获得电源输入；PMOS管，所述PMOS管的源极及漏极串接在所述第一电源芯片向负载供电的供电支路中；所述第二电源芯片向所述负载供电的供电支路中具有一激励支路，所述激励支路作用于所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的栅极激励电压小于所述第二电源芯片的输出电压；所述第一电源芯片的输出电压与所述第二电源芯片的输出电压不同，所述第二电源芯片基于所述负载输出的使能信号通断。

一种可选的实施方式中，所述第一电源芯片的输出电压低于所述第二电源芯片的输出电压。

一种可选的实施方式中，供电单元还包括阻尼二极管及保护二极管，所述阻尼二极管的两端分别并联所述PMOS管的源极及漏极，所述保护二极管串联在所述第二电源芯片向所述负载的供电的供电支路中。

一种可选的实施方式中，供电单元还包括保护电阻，所述保护电阻串联在所述第二电源芯片的激励支路中。

一种可选的实施方式中，供电单元还包括泄放电阻，所述泄放电阻的一端连接所述第二电源芯片的输出端，另一端接地。

一种可选的实施方式中，供电单元还包括第一滤波电容及第二滤波电容，所述第一滤波电容及第二滤波电容并联，并联后一端接地，另一端接所述负载的电源输入端。

本发明的第二方面还公开了一种智能锁，其包括WIFI单元及为所述WIFI 单元供电的供电单元，所述供电单元为如前所述的供电单元；所述WIFI单元作为负载根据其自身工作状态向所述第二电源芯片输出使能信号。

一种可选的实施方式中，智能锁还包括视频单元，所述视频单元作为负载被触发时向所述第二电源芯片输出使能信号。

一种可选的实施方式中，智能锁所述第一电源芯片的输出电压低于所述第二电源芯片的输出电压，所述第一电源芯片采用LDO电源芯片，所述第二电源芯片采用BUCK电源芯片。

本发明第三方面还公开了一种装置，其包括负载及供电单元，所述负载具有两种不同电压的供电需求，所述供电单元为如前所述的供电单元，以为所述负载供电。

采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：

本实用新型设计了供电单元，其包括第一电源芯片与第二电源芯片，第一电源芯片与第二电源芯片的电压不同，以适应不同的工况或不同负载数量的供电需求，第一电源芯片向负载的供电支路中设串接PMOS管的源极与漏极，常态下其导通，为负载供电；当负载的需求发生变化时，使能第二电源芯片，此时，第二电源芯片输出电压，激励PMOS管，使PMOS管截止，此时，第一电源芯片向负载的供电支路断开，由第二电源芯片供电，实现在不同工况下的自适应电源切换，提高了电池的使用寿命；

本实用新型公开了智能锁，其基于供电单元可以灵活根据WIFI单元的工况自适应性地选择供电支路，使得电池按需放电，提高了电池的可使用寿命；此外，基于第二电源芯片在WIFI单元低功耗及视频单元未工作状态下无需启动，因此，降低了其对低静态电流参数的要求减弱，便于其芯片的选型；而第一电源芯片可采用LDO电源芯片，且选择过程无需考虑WIFI的工作电流，对成本及型号的旋转范围可以扩大。

本实用新型公开了一种装置，其基于供电单元，实现了电池的长续航，以及，降低了对电源芯片的要求。

附图说明

图1为本实用新型的供电单元示意图；

图2为本实用新型智能锁的供电示意图；

图3为本实用新型智能锁的供电逻辑示意图；

图4为本实用新型供电单元在智能锁场景应用的电路图；

图5为本实用新型一种装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、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实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。另外，需要说明的是：

术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示本实用新型的装置或者元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。

实施例1

请参考图1所示，本实用新型第一方面提出了一种供电单元，其包括：电池、第一电源芯片、第二电源芯片、PMOS管及滤波电路。

其中，电池提供负载的电源，其分别与第一电源芯片及第二电源芯片连接，以提供两种不同的输出电压。

PMOS管的源极及漏极串接在第一电源芯片向负载供电的供电支路中，即， PMOS管作为开关管，设置在第一电源芯片向负载供电的供电支路中，以开关该供电支路。

第二电源芯片由另一供电支路向负载供电，同时，其具有一激励支路，以在其实现向负载供电的向PMOS管的栅极提供激励电压。

PMOS管的栅极激励电压小于所述第二电源芯片的输出电压，如此，常态下，PMOS管处于导通状态，由第一电源芯片向负载供电，第二电源芯片关断，不对外输出电源。而在第二电源芯片获得负载的使能信号而开启时，PMOS管在栅极获得激励电压时，漏极与源极间端开，换言之，即断开了第一电源芯片向负载的供电支路，换成由第二电源芯片为负载供电。

滤波电路设置在负载的电源输入端，以提高电源的输入质量。

应予以说明的是，负载根据自身工作状态，向外输出使能信号，是控制领域的现有技术手段，在此不做赘述。

为便于进一步理解本供电单元的优越性，本申请在实施例2部分结合具体的应用场景，对本供电单元的基本电路、原理及优势进行进一步述明，本实施例不再赘述。

实施例2

请参考图2所示，其公开了智能锁的结构示意图，其包括供电单元及负载，其负载包括WIFI单元及视频单元。

一种情形下，仅仅考虑WIFI单元，可以理解，WIFI单元的工作状态中至少包括保活、断网及上传数据。其中，保活状态下，其处于低功耗状态；而断网重连以及上传数据时，需要大电流供电；由此，即提出了两种输入电压的需求。

基于此情形，鉴于WIFI单元的保活状态为常态，而断网重连及上传数据为临时性或突发任务，因此，可以将第一电源芯片选型为低电压输出的芯片，而将第二电源芯片选型为高电压输出的芯片，如此，常态下，通过第一电源芯片为WIFI单元供电，第二电源芯片为断网重连及上传数据的工况下提供大电流供电。

另一种情形下，综合考虑视频单元，视频单元为大功耗元件，其在工作状态下需要大电流支持，此种情形下，由第二电源芯片为视频单元供电。

本实施例中，第一电源芯片选型为LDO电源芯片，第二电源芯片选型为 BUCK电源芯片，如此，由于LDO电源芯片在选型过程中无需考虑WIFI单元的工作电流(大电流工况由BUCK芯片提供)，提高了选型的范围；而BUCK芯片在低功耗状态下无需启动，因此，降低了对低静态电流的要求，降低了高压BUCK的选型难度与成本。

为便于理解前述两种情形，请参考图3所示，其公开了智能锁的供电逻辑，在接收到客户端的心跳指令时，检测WIFI单元是否处于保活状态，若是，则不使能BUCK电源芯片(即第二电源芯片)，由LDO电源芯片供电(即第一电源芯片供电)；若否，确认WIFI单元是否断连。若WIFI单元断连，则使能BUCK电源芯片，由BUCK电源芯片供电，此时，LDO电源芯片的供电支路被断开；若未断连，则进入视频单元是否要开启的确认环节，其可通过微波雷达(自动探测是否有人来到，以唤醒视频单元)以及按键(检测是否被按下，被动检测是否有人操作，以唤醒视频单元)判定视频单元是否要开启，若是，则使能BUCK电源芯片，启动人脸识别操作，若否，则返回接收客户端心跳指令流程。

请参考图4所示，其是供电单元的电路示意，应当理解，将其代入智能锁的场景中予以述明，只是为了理解供电单元的工作原理，并不代表其必须使用如图4中的各类元件的型号、参数及性能等，图中各元件的标识、参数等不构成对本申请的具体限制。

图中，VCC-3V3-WIFI为第一电源芯片的接口，其输出的电压进PMOS管 1Q1的源极及漏极后输入负载的电源输入端3V3-WIFI，常态下，PMOS管1Q1 的源极及漏极导通，以提供低功耗状态下的供电。VCC-3V7-YZ为第二电源芯片的接口，其输出的电压经保护二极管1D2(防止电流逆向冲击)后输入负载的电源输入端3V3-WIFI，提供大电流状态下的通电，常态下第二电源芯片不开启。

当第二电源芯片基于WIFI单元或视频单元的使能而开启时，此时，第二电源芯片向复杂的供电支路中的激励支路即向PMOS管1Q1的栅极输入激励电压，使得PMOS管导通，第一电源芯片的供电支路被切断。保护电阻1R1串联在所述第二电源芯片的激励支路中，以防止因PMOS管1Q1开关速率过快而导致周围元器件被击穿。

阻尼二极管1D1的两端分别并联PMOS管1Q1的源极及漏极，防止电路切换时产生的逆向电流冲击，避免PMOS管1Q1被击穿。

泄放电阻1R2的一端连接第二电源芯片的输出端，另一端接地。泄放电阻1R2一方面用于放掉PMOS管1Q1的G-S的少量静电，以保护PMOS管1Q1，另一方面为PMOS管1Q1提供偏置电压。

滤波电路包括第一滤波电容1C6及第二滤波电容1C7。其中，第一滤波电容1C6及第二滤波电容1C7并联，并联后一端接地，另一端接负载的电源输入端。

实施例3

请参考图5所示，本发明还公开了一种装置，其包括负载及供电单元，所述负载具有两种不同电压的供电需求，所述供电单元为所述负载提供不同供电电压的供电。其工作原理请参考实施例1及实施例2所示，本申请在此不做赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.供电单元，其特征在于，包括：

电池；

第一电源芯片，所述第一电源芯片从所述电池获得电源输入；

第二电源芯片，所述第二电源芯片从所述电池获得电源输入；

PMOS管，所述PMOS管的源极及漏极串接在所述第一电源芯片向负载供电的供电支路中；所述第二电源芯片向所述负载供电的供电支路中具有一激励支路，所述激励支路作用于所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的栅极激励电压小于所述第二电源芯片的输出电压；

所述第一电源芯片的输出电压与所述第二电源芯片的输出电压不同，所述第二电源芯片基于所述负载输出的使能信号通断。

2.如权利要求1所述的供电单元，其特征在于：所述第一电源芯片的输出电压低于所述第二电源芯片的输出电压。

3.如权利要求1所述的供电单元，其特征在于：还包括阻尼二极管及保护二极管，所述阻尼二极管的两端分别并联所述PMOS管的源极及漏极，所述保护二极管串联在所述第二电源芯片向所述负载的供电的供电支路中。

4.如权利要求1所述的供电单元，其特征在于：还包括保护电阻，所述保护电阻串联在所述第二电源芯片的激励支路中。

5.如权利要求1所述的供电单元，其特征在于：还包括泄放电阻，所述泄放电阻的一端连接所述第二电源芯片的输出端，另一端接地。

6.如权利要求1所述的供电单元，其特征在于：还包括第一滤波电容及第二滤波电容，所述第一滤波电容及第二滤波电容并联，并联后一端接地，另一端接所述负载的电源输入端。

7.智能锁，包括WIFI单元及为所述WIFI单元供电的供电单元，其特征在于：所述供电单元为如权利要求1-6任一项所述的供电单元；所述WIFI单元作为负载根据其自身工作状态向所述第二电源芯片输出使能信号。

8.如权利要求7所述的智能锁，其特征在于：还包括视频单元，所述视频单元作为负载被触发时向所述第二电源芯片输出使能信号。

9.如权利要求7或8所述的智能锁，其特征在于：所述第一电源芯片的输出电压低于所述第二电源芯片的输出电压，所述第一电源芯片采用LDO电源芯片，所述第二电源芯片采用BUCK电源芯片。

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