物联网装置及其电池供电电路的制作方法

1.本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种物联网装置及其电池供电电路。


背景技术：

2.一般来说，物联网装置所使用的电池大部分是一次性电池，因此主要需针对电池的放电状态进行监测，以避免电池在低电压的过放区仍持续放电而出现电池过热的情形。电池过热将缩减电池寿命，更甚者还可能起火而造成使用安全性的问题，因此如何确保电池不在过放区进行放电为十分重要的课题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种物联网装置及其电池供电电路，可确保电池的使用安全性。
4.本发明的电池供电电路包括电池、比较电路以及电池保护电路。比较电路耦接电池，比较电池的电压与默认过放电压，以产生比较信号。电池保护电路耦接电池以及比较电路。电池通过电池保护电路对负载供电，依据比较信号判断是否切断电池至负载的供电路径，其中当电池的电压由大于默认过放电压降低至小于默认过放电压时，电池保护电路切断电池至负载的供电路径，当电池的电压由小于默认过放电压上升至大于默认过放电压时，电池保护电路不导通供电路径。
5.本发明的物联网装置包括通信电路以及电池供电电路。电池供电电路对通信电路进行供电。电池供电电路包括电池、比较电路以及电池保护电路。比较电路耦接电池，比较电池的电压与默认过放电压，以产生比较信号。电池保护电路耦接电池以及比较电路。电池通过电池保护电路对通信电路供电，依据比较信号判断是否切断电池至通信电路的供电路径，其中当电池的电压由大于默认过放电压降低至小于默认过放电压时，电池保护电路切断电池至通信电路的供电路径，当电池的电压由小于默认过放电压上升至大于默认过放电压时，电池保护电路不导通供电路径。
6.基于上述，本发明实施例的电池保护电路可在电池电压由大于默认过放电压降低至小于默认过放电压时，切断电池至负载的供电路径，且在电池电压由小于默认过放电压上升至大于默认过放电压时，不导通电池至负载的供电路径。如此可有效避免电池电压因切断供电路径后的电压回弹造成电池又再度进入过放区进行放电，有效提高电池的使用安全性。
7.为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
8.图1是依照本发明的实施例的一种电池供电电路的示意图；
9.图2是依照本发明一实施例的物联网装置的示意图；
10.图3是依照本发明的实施例的一种三端稳压器的示意图；
11.图4是依照本发明另一实施例的物联网装置的示意图；
12.图5是依照本发明另一实施例的物联网装置的示意图。
具体实施方式
13.图1是依照本发明的实施例的一种电池供电电路的示意图，请参照图1。电池供电电路100可包括电池保护电路102、比较电路104以及电池106，电池保护电路102耦接电池106、比较电路104以及负载108，比较电路104还耦接电池106。电池106可例如为一次性电池，然不以此为限，其可通过电池保护电路102对负载108进行供电。比较电路104可将电池106放电的电压与默认过放电压进比较，以产生比较信号va。电池保护电路102可依据比较信号va判断是否切断电池106至负载108的供电路径，举例来说，电池保护电路102可在电池电压由大于默认过放电压降低至小于默认过放电压时切断电池106至负载108的供电路径，以避免电池106在过放区进行放电。
14.此外，电池保护电路102在电池电压由小于默认过放电压上升至大于默认过放电压后亦不导通电池106至负载108的供电路径，如此当电池106的电压因负载108不再对电池106抽载而回弹至大于默认过放电压时，电池保护电路102仍不导通电池106至负载108的供电路径，以避免电池106再度进入过放区进行放电。前述机制可避免电池106重复地进入过放区进行放电，故可提高电池的使用安全性。
15.在部分实施例中，比较电路104还可比较电池106的(或电池周围的)温度与默认温度以产生比较信号va，当电池106的温度大于默认温度时，电池保护电路102可依据比较信号va切断电池106至负载108的供电路径，而可进一步提高电池的使用安全性。
16.图2是依照本发明一实施例的物联网装置的示意图。在本实施例中，电池供电电路100应用于物联网装置，图1实施例的负载108在本实施例中可例如为物联网装置的通信电路208，然不此为限。此外，在本实施例中，电池保护电路102可包括供电控制电路202、pnp晶体管q1、npn晶体管q2、q3以及电阻r4、r5，比较电路104则可包括分压电路204、电阻r3以及三端稳压器206。
17.其中，pnp晶体管q1的发射极端与集电极端分别耦接电池106与通信电路208，电阻r4耦接于pnp晶体管q1的基极端与供电控制电路202之间，npn晶体管q3的集电极端与发射极端分别耦接电阻r4与接地，npn晶体管q3的基极端耦接npn晶体管q2的集电极端，电阻r5耦接于pnp晶体管q1的集电极端与npn晶体管q2的集电极端之间，npn晶体管q2的基极端耦接比较电路104的输出端(亦即三端稳压器206的阴极端)，npn晶体管q2的发射极端耦接接地。此外，在比较电路104中，分压电路204耦接电池106以及三端稳压器206的参考端，三端稳压器206的阴极端与阳极端分别耦接npn晶体管q2的基极端与接地，电阻r3耦接于电池106与三端稳压器206的阴极端之间。其中三端稳压器206可例如以tl431芯片来实施，然不以此为限。
18.供电控制电路202可反应供电控制信号导通pnp晶体管q1，在本实施例中，供电控制电路202可以电源开关sw1来实施，电源开关sw1可受控于供电控制信号进入导通状态，以拉低pnp晶体管q1的基极电压而导通pnp晶体管q1。其中供电控制信号可例如反应用户对电源按钮的按压操作而提供给电源开关sw1，以导通电源开关sw1，电源按钮可为实体按钮或触控显示器显示的虚拟按钮。在pnp晶体管q1进入导通状态后进入关断状态后，反应按压操
作的结束，电源开关sw1回复为关断状态。在电源开关sw1回复为关断状态后，npn晶体管q3可随着pnp晶体管q1的导通而进入导通状态，此外，npn晶体管q2的导通状态受控于比较电路104输出的比较信号va，在电池106未进入过放区而正常供电时，npn晶体管q2为关断状态。如此，在电池106未进入过放区而正常供电时，电池106可通过pnp晶体管q1对通信电路108供电。
19.分压电路104可分压电池106的电压，而产生分压电压v1，在本实施例中，分压电路104可包括串接于电池106与接地之间的电阻r1与r2，分压电压v1产生于电阻r1与r2的共同接点上。三端稳压器206可将分压电压v1与参考电压进行比较，而于三端稳压器206的阴极端产生比较信号va。进一步来说，三端稳压器206的可如图3所示，包括npn晶体管q4以及比较器a1，比较器a1的正输入端耦接分压电路204的输出端以接收分压电压v1，比较器a1的负输入端耦接参考电压vr，比较器a1的输出端耦接npn晶体管q4的基极端，npn晶体管q4的集电极端与发射极端分别耦接电阻r3与接地。npn晶体管q4的导通状态受控于比较器a1，当分压电压v1大于参考电压vr时，比较器a1导通npn晶体管q4，而使得比较信号va的电压被拉低，此时npn晶体管q2受控于比较信号va而处于关断状态。
20.此外，当分压电压v1小于参考电压vr时，npn晶体管q4为关断的状态，因此比较信号va可维持在高电压电平，此时npn晶体管q2受控于比较信号va而处于导通状态，而使npn晶体管q2的集电极端的电压被拉低。npn晶体管q2的集电极端的低电压将使得npn晶体管q3与pnp晶体管q1进入关断状态，而切断电池106对通信电路208的供电路径。通过适当地设计电阻r1、r2的电阻值以及比较器a1的负输入端的参考电压vr的电压值，可对应不同规格的电池106设计对应的默认过放电压，而可在电池106的电压低于默认过放电压时触发分压电路104、三端稳压器206、npn晶体管q2以及q3等组件关断pnp晶体管q1，以避免电池106在过放区进行放电。由于pnp晶体管q1以及电源开关sw1皆处于关断状态，即使电池106的电压因停止被通信电路208抽载而回弹，也无法使pnp晶体管q1导通，而可避免电池106在过放区进行放电，有效提高电池106的使用安全性。
21.值得注意的是，在部分实施例中，分压电路204的电阻r2可例如以负温度系数热敏电阻来实施，其可被配置于电池106旁，例如与电池106距离3cm以内，以感测电池106的温度。当电池106的温度大于默认温度时，三端稳压器206可依据电阻r1与电阻r2的共同接点上的分压电压v1产生高电压电平的比较信号va，以导通npn晶体管q2，进而关断pnp晶体管q1，切断电池106对通信电路208的供电路径，避免电池106放电而使温度继续升高，进一步提高电池106的使用安全性。此外，在图2实施例中，电阻r3、r4与r5为非必要组件，而可视需求选择性地被移除。
22.图4是依照本发明另一实施例的物联网装置的示意图。本实施例与图2实施例的不同之处在于，本实施例的供电控制电路402为以pnp晶体管q5与电容c1来实施，pnp晶体管q5的发射极端与集电极端分别耦接电阻r4与接地，pnp晶体管q5的基极端耦接比较电路104的输出端(亦即三端稳压器206的阴极端)，电容c1耦接于pnp晶体管q5的基极端与接地之间。在本实施例中，比较信号va可对电容c1充电，而于电容c1上产生供电控制信号。当电池106未进入过放区而正常供电时，比较信号va为低电压电平，因此供电控制信号也为低电压电平而使得pnp晶体管q5处于导通状态，从而拉低pnp晶体管q1的基极端电压，使pnp晶体管q1进入导通状态。如此，电池106可通过pnp晶体管q1对通信电路208供电。此时npn晶体管q2因
比较信号va为低电压电平而处于关断状态，npn晶体管q3的基极端反应pnp晶体管q1的导通而为高电压电平，因此npn晶体管q3处于导通状态。
23.当电池106的电压低于默认过放电压时，比较信号va将转为高电压电平，供电控制信号也随之转为高电压电平而关断pnp晶体管q5，此外npn晶体管q2反应高电压电平的比较信号va进入导通状态，进而拉低npn晶体管q3的基极端电压，使npn晶体管q3进入关断状态。在pnp晶体管q5与npn晶体管q3皆处于关断状态的情形下，pnp晶体管q1的基极端转为高电压电平而使pnp晶体管q1进入关断状态，从而切断电池106对通信电路208的供电路径。由于电容c1具有高电容值(例如10mf，然不以此为限)，因此即使即使电池106的电压因停止被通信电路208抽载而回弹，也无法使pnp晶体管q5导通，而可避免电池106在过放区进行放电，有效提高电池106的使用安全性。
24.值得注意的是，在部分实施例中，上述的比较电路104还可包括用以避免电池电压回弹造成电池106再度进入过放区进行放电的电容。举例来说，图5是依照本发明另一实施例的物联网装置的示意图，在本实施例中，比较电路104还包括电容c2，电容c2耦接于电阻r1与电阻r2的共同接点与接地之间。如此当电池106对通信电路208的供电路径被切断，电池106的电压因停止被通信电路208抽载而回弹时，电池106需额外对电容c2充电，因此可确保比较信号va维持在高电压电平，避免电池106的电压大于默认过放电压而再次导通电池106对通信电路208的供电路径。
25.综上所述，本发明实施例的电池保护电路可在电池电压由大于默认过放电压降低至小于默认过放电压时，切断电池至负载的供电路径，且在电池电压由小于默认过放电压上升至大于默认过放电压时，不导通电池至负载的供电路径。如此可有效避免电池电压因切断供电路径后的电压回弹造成电池又再度进入过放区进行放电，有效提高电池的使用安全性。在部分实施例中，电池保护电路还可在电池的温度大于默认温度时切断电池至负载的供电路径，而可进一步提高电池的使用安全性。
26.虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。