[发明专利]一种用供电脉冲控制的物联网电源模块

权利要求书

1.一种用供电脉冲控制的物联网电源模块，其特征在于，包括：

电源管理模块、物联网无线传感器模块和低功耗降压转换系统，通过电源管理模块基于脉冲控制分配无线传感器的各个节点的运行功率使得当前采集能量进行匹配；

基于低功耗降压转换系统控制各个物联网无线传感器模块休眠状态和唤醒状态的转换效率，降低静态电流和动态损耗；

所述低功耗降压转换系统通过对输出电压进行检测，若输出电压值高于设定输出值，启动一个或多个开关周期，当输出电压值低于设定输出值时，停止开关；

所述低功耗降压转换系统包括：

电流基准源、电压基准、反馈网络、迟滞比较器、驱动电路、电流采样电路、电流峰值比较器和电流过零比较器；

休眠状态时，电源管理模块基于电压基准检测输出电压是否小于基准电压，电流采样电路、电流峰值比较器和电流过零比较器不工作，工作的电路模块包括电流基准源、电压基准、反馈网络、迟滞比较器；

唤醒状态时，包括驱动电路、电流采样电路、电流峰值比较器和电流过零比较器均被快速开启；

电源管理模块通过迟滞比较器比较基准电压和反馈电压，当迟滞比较器输出为高时，电源管理模块控制各个物联网无线传感器模块进入唤醒状态，高边功率管开启，电感电流上升；电流采样电路、电流峰值比较器和电流过零比较器快速开启；

当电流峰值比较器检测到高边功率管超过峰值阈值时，高边功率管关闭，低边功率管开启；当电流过零比较器检测到低边功率管电流为零时，低边功率管关闭，一个开关周期结束；

当一个开关周期结束时，迟滞比较器检测输出是否为低，若迟滞比较器的输出为低时，电源管理模块控制各个物联网无线传感器模块进入休眠状态，并且关闭电流采样电路、电流峰值比较器和电流过零比较器。

2.根据权利要求1所述的用供电脉冲控制的物联网电源模块，其特征在于，

还包括低功耗控制系统，所述低功耗控制系统包括：

低功耗PFM比较器、采样保持电压基准、低功耗振荡器和偏置电流比较器；

所述低功耗PFM比较器用于监控输出电压并在唤醒状态和休眠状态中进行切换；所述采样保持电压基准用于产生低功耗PFM比较器的输出参考电压；所述偏置电流比较器的重载检测逻辑通过时钟进行负载的判断，所述低功耗振荡器用于为重载检测逻辑提供时钟，并通过时钟分频电路，给采样保持电压基准提供保持延迟。

3.根据权利要求2所述的用供电脉冲控制的物联网电源模块，其特征在于，

所述低功耗PFM比较器包括：

重载检测逻辑电路，基于重载检测逻辑电路检测休眠状态时间，当检测到休眠状态时间超过2个时钟时，低功耗PFM比较器进入第一负载模式，当检测到休眠状态时间超过1个时钟且小于2个时钟时，则低功耗PFM比较器进入第二负载模式；

反馈电阻，包括前馈电容和上端电阻并联，在高边功率管和低边功率管源漏极之间的漏电流在高温时不一致，高边功率管漏电流大于低边功率管，通过反馈电阻降低空载时漏电流。

4.根据权利要求2所述的用供电脉冲控制的物联网电源模块，其特征在于，

所述采样保持电压基准包括带隙基准电路和采样保持电路；

所述带隙基准电路输出的带隙基准每经过预设时间进行唤醒一次，刷新采样保持电路上的保持电容上的基准电压，在带隙基准电路关闭时，保持电容维持基准电压；当计时器触发时，带隙基准电路启动。

5.根据权利要求2所述的用供电脉冲控制的物联网电源模块，其特征在于，

所述低功耗振荡器基于张弛振荡器结构形成的，两个串联的二极管连接一个NMOS管形成参考电压电路，第一偏置电流流过该参考电压电路形成参考电压，第二偏置电流给充电电容充电，充电电容上极板电压与参考电压比较，对比较的输出进行自偏置；

设置低功耗振荡器的三个状态，计算三个状态下的平均静态电流值。