单火线取电芯片制造技术

技术编号:15176572 阅读:75 留言:0更新日期:2017-04-16 01:29
本实用新型专利技术公开了一种单火线取电芯片,取电芯片包括数字锁相环、供电电路、状态机、比较器、带隙基准电路和振荡器电路,数字锁相环接收外部输入信号并连接状态机和比较器,比较器外接电源VCC且连接带隙基准电路和状态机,带隙基准电路连接振荡器电路,振荡器电路连接状态机,状态机连接供电电路并输出信号;本实用新型专利技术方案针对输入为单根火线的应用情况,用精确的数字逻辑控制,实现稳定的直流输出电压。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于取电芯片
,涉及一种单火线取电芯片。
技术介绍
在智能家居控制系统中,现在市面上的单火线产品,通过测试结果显示存在以下不足:给后端无线模块供电不足,存在不能接大负载等问题,如zigbee无线芯片在数据收发瞬间,需要电流大于30mA,市面上的无线单火线产品适用于433/315等只需要很小的电流(几百微安到几毫安)就能工作的无线技术,不能应用于zigbee芯片的单火线工作。目前很多的应用场景中只有一根火线。传统的开关电源芯片都是需要零线和火线输入的,已经不能满足此种应用场景。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是,克服现有技术的缺点,提供一种单火线取电芯片,本技术方案针对输入为单根火线的应用情况,用精确的数字逻辑控制,实现稳定的直流输出电压。为了解决以上技术问题,本技术提供一种单火线取电芯片,取电芯片包括数字锁相环、供电电路、状态机、比较器、带隙基准电路和振荡器电路,数字锁相环接收外部输入信号并连接状态机和比较器,比较器外接电源VCC且连接带隙基准电路和状态机,带隙基准电路连接振荡器电路,振荡器电路连接状态机,状态机连接供电电路并输出信号。本技术进一步限定的技术方案是:前述比较器包括比较器1、比较器2、比较器3和比较器4,数字锁相环、比较器1和比较器2组成过零检测电路,比较器3用于判断外接电源VCC是否正常,比较器4用于判断系统电压是否过压,带隙基准电路提供取电芯片内部的基准电压及4个比较器的比较电压基准。前述输入信号包括输入信号IN1和输入信号IN2,输入信号IN1连接比较器1的同相输入端和N沟mos管NMOS1的D极,输入信号IN2连接比较器2的同相输入端和N沟mos管NMOS2的D极,NMOS1的S极和NMOS2的S极接入地信号;比较器1和比较器2的输出端均连接数字锁相环,数字锁相环连接状态机;比较器1和比较器2的反相输入端均连接带隙基准电路;外接电源VCC连接比较器3和比较器4的同相输入端,比较器3和比较器4的输出端均连接状态机,两者的反相输入端连接带隙基准电路;带隙基准电路串联振荡器电路并连接状态机;状态机连接供电电路并输出信号,且状态机还连接NMOS1和NMOS2的G极。NMOS1和NMOS2用作下拉,仅在需要检测期间下拉提供稳定的电压。检测到过零点后既释放。这样不会有一路一直在充电期间耗电,可以降低芯片功耗。进一步的,前述输出信号包括输出信号OUT1和输出信号OUT2。前述输入信号IN1和输入信号IN2分别连接火线输入端和火线输出端。前述状态机为芯片的控制系统,由状态寄存器和组合逻辑电路构成,用来对进入状态机的模拟信号进行处理。前述状态机的功能分包括两部分:一是对芯片上电瞬间的控制,称为主状态机;二是对芯片正常工作后的控制,称为数字控制状态机。本技术的有益效果是:本技术设计的芯片可以从单根火线中取出稳定的直流电,芯片内部即可完成所有的逻辑运算,大大简化了外围器件,从而简化了单火线取电电路,且内置智能数字化过零检测电路,可以自动调节电网波动,并通过智能逻辑运算以及错误防护,保证主电路的稳定运行,同时将取电电路中的关键控制点设计的更加精确,使得系统稳定性和可靠性大大提高;利用芯片化的设计方法,使得取电系统的功耗极低,片消耗电流小于1mA,极大的提高了芯片的使用环境,提高取电效率。附图说明图1为本技术的电路原理图;图2为本技术的电路图;图3为芯片主工作逻辑图;图4为芯片数字控制流程图;图5为芯片应用电路图。具体实施方式实施例1本实施例提供一种单火线取电芯片,如图1所示,取电芯片包括数字锁相环、供电电路、状态机、比较器、带隙基准电路和振荡器电路,数字锁相环接收外部输入信号并连接状态机和比较器,比较器外接电源VCC且连接带隙基准电路和状态机,带隙基准电路连接振荡器电路,振荡器电路连接状态机,状态机连接供电电路并输出信号。如图2所示,前述比较器包括比较器1、比较器2、比较器3和比较器4,数字锁相环、比较器1和比较器2组成过零检测电路,比较器3用于判断外接电源VCC电压值是否正常,比较器4用于判断系统电压是否过压,带隙基准电路提供取电芯片内部的基准电压及4个比较器的比较电压基准。前述输入信号包括输入信号IN1和输入信号IN2,输入信号IN1连接比较器1的同相输入端和N沟mos管NMOS1的D极,输入信号IN2连接比较器2的同相输入端和N沟mos管NMOS2的D极,NMOS1的S极和NMOS2的S极接入地信号;比较器1和比较器2的输出端均连接数字锁相环,数字锁相环连接状态机;比较器1和比较器2的反相输入端均连接带隙基准电路;外接电源VCC连接比较器3和比较器4的同相输入端,比较器3和比较器4的输出端均连接状态机,两者的反相输入端连接带隙基准电路;带隙基准电路串联振荡器电路并连接状态机;状态机连接供电电路并输出信号,且状态机还连接NMOS1和NMOS2的G极。前述输出信号包括输出信号OUT1和输出信号OUT2;前述输入信号IN1和输入信号IN2分别连接火线输入端和火线输出端;前述状态机为芯片的控制系统,由状态寄存器和组合逻辑电路构成,用来对进入状态机的模拟信号进行处理;前述状态机的功能分包括两部分:一是对芯片上电瞬间的控制,称为主状态机;二是对芯片正常工作后的控制,称为数字控制状态机。如图3、图5所示,在主状态机状态下,应用方法如下:刚上电时,系统由上电控制电路(Q1、Q2、D1、D2)直接控制,在电源VCC的电压低于控制电压时,OUT1和OUT2输出低,使MOSQ1,Q2管关闭,给输出电容C9充电;而在电源电压高于控制电压的时候输出高,开启MOS管,停止给输出电容充电,输出电压降低后再给输出电容充电,如此反复直至芯片内部的基准产生电路稳定工作400us后转由数字控制,其中启动约10us;数字状态机工作以后首先会查找电流过零点,随后通过数字锁相环逐步跟踪电流过零点,之后在每个过零点前关闭相应的MOS管Q1或Q2,在过零点后检测到电压到达控制电压时再开启MOS管Q,停止给输出电容C9充电;在任何时候因为任何异常出现电源电压高于控制电压的16%时,系统将会直接使OUT1和OUT2输出高,使MOSQ1和Q2管导通,停止给输出电容C9的充电,并且该电压持续超过30us后,系统为防止控制部分输出锁死会将数字控制部分复位;到达控制电压时再开启MOS管Q1或者Q2,停止给输出电容C9充电。如图4所示,数字控制状态机状态下,应用方法如下:数字控制状态机有两路,由于结构对称,使用同样的两个控制状态机分别控制Live,Load两端;当上电复位时,状态机归到空闲状态;当过压保护信号稳定30us后,为了防止状态机锁死在某一状态造成电压过高,将状态机清零;当周期计数值异常(30ms内未发现过零点)时,由于不知道发生什么情况,将状态机清零;此种情况多发生在插头松动,即采样不到过零信号,但是由于系统中电容较大,电压并没有掉到复位电压以下;上电控制未完成,即基准产生电路正常工作后未满400us,电压控制权未移交给数字控制模块,所以该状态机保持空闲状态;当上电控制电路把电压控制权移交给数字控制电路后,数字控制电路打开MOSQ1和Q2管100us以冲高MOSQ1和Q2管栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单火线取电芯片,其特征在于,所述取电芯片包括数字锁相环、供电电路、状态机、比较器、带隙基准电路和振荡器电路,所述数字锁相环接收外部输入信号并连接状态机和比较器,所述比较器外接电源VCC且连接带隙基准电路和状态机,所述带隙基准电路连接振荡器电路,所述振荡器电路连接状态机,所述状态机连接供电电路并输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种单火线取电芯片,其特征在于,所述取电芯片包括数字锁相环、供电电路、状态机、比较器、带隙基准电路和振荡器电路,所述数字锁相环接收外部输入信号并连接状态机和比较器,所述比较器外接电源VCC且连接带隙基准电路和状态机,所述带隙基准电路连接振荡器电路,所述振荡器电路连接状态机,所述状态机连接供电电路并输出信号。2.根据权利要求1所述的单火线取电芯片,其特征在于,所述比较器包括比较器1、比较器2、比较器3和比较器4,所述数字锁相环、比较器1和比较器2组成过零检测电路,所述比较器3用于判断外接电源VCC是否正常,比较器4用于判断系统电压是否过压,所述带隙基准电路提供所述取电芯片内部的基准电压及4个比较器的比较电压基准。3.根据权利要求2所述的单火线取电芯片,其特征在于,所述输入信号包括输入信号IN1和输入信号IN2,输入信号IN1连接比较器1的同相输入端和N沟mos管NMOS1的D极,输入信号IN2连接比较器2的同相输入端和N沟mos管NMOS2的D极,所述NMOS1的S极和NMOS2的S极接入地信号;所述比较器1和...

【专利技术属性】
技术研发人员:张伟钟任朱俊岗朱峰朱俊岭余建美
申请(专利权)人:南京物联传感技术有限公司
类型:新型
国别省市:江苏;32

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