本發(fā)明涉及智能鎖領域，特別涉及一種智能鎖中內(nèi)置發(fā)電裝置的控制電路及其控制方法。

背景技術：

智能鎖是指區(qū)別于傳統(tǒng)機械鎖，在用戶識別、安全性、管理性方面更加智能化的鎖具。

目前市場上的智能鎖，都是使用電池作為工作電源。這些智能鎖，用可充電電池的，需要定時充電；用一次性電池的，需要定時更換電池。否則，當電池電量過低，智能鎖就會宕機，無法實現(xiàn)應有的功能，甚至會將用戶“鎖”在門外。嚴重影響了用戶的體驗和對智能鎖產(chǎn)品的信心。

目前，解決智能鎖因電量不足宕機問題的設計方案中，大部分方式是提供備份電源。具體的實現(xiàn)方式，一般是在智能鎖上預留一個可以與外部互聯(lián)的接口，例如microUSB接口，或者兩腳的9V電源接口。外部的備份電源連接到此接口上，為智能鎖供電。常采用的備份電源為市面上常見的各類“充電寶”，或者是9V的干電池。

這類解決方案存在以下一種或幾種不足：

1、不容易獲得：“充電寶”和9V干電池都需要去專門的電子市場購買。

2、用戶需隨身攜帶。如果用戶沒有攜帶，只有供電接口，解決不了問題。

3、電源電壓匹配問題。9V干電池作為供電電源，一般需要在智能鎖內(nèi)部引入一級電源轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成智能鎖可接受的電壓范圍。

4、安全性問題。暴露在外的供電接口，如果防護措施沒有做好，很容易成為不法分子破壞智能鎖的“后門”。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供了一種智能鎖中內(nèi)置發(fā)電裝置的控制電路，不需要智能鎖之外的任何電源，能夠從電能轉(zhuǎn)換裝置獲取電能，并存儲；能夠自動判斷何時電能已經(jīng)搜集和存儲完成，并在完成時，自動向后續(xù)負載供電；且在供電電壓跌落出后續(xù)負載的正常工作電壓范圍外之前，自動切斷供電。

本發(fā)明實施例提供的智能鎖中內(nèi)置發(fā)電裝置的控制電路，其特征在于，包括：儲能元件A，分壓網(wǎng)絡B，分壓網(wǎng)絡C，控制開關組D，分壓網(wǎng)絡E以及單向控制F，其中：儲能元件A，用于接收所述內(nèi)置發(fā)電裝置的輸出電壓，并將該電壓存儲；分壓網(wǎng)絡B、分壓網(wǎng)絡C、以及分壓網(wǎng)絡E，用于對所述儲能元件A輸出的電壓和向負載提供的輸出電壓VOUT進行分壓，以控制所述控制開關組D導通或截止；控制開關組D，用于控制所述內(nèi)置發(fā)電裝置向負載提供輸出電壓VOUT，當該控制開關組D處于導通狀態(tài)時，所述內(nèi)置發(fā)電裝置為所述負載供電；當該控制開關組D處于截止狀態(tài)時，所述內(nèi)置發(fā)電裝置停止向所述負載供電；單向控制F，與所述分壓網(wǎng)絡E串聯(lián)連接，用于控制所述控制電路中分壓網(wǎng)絡E支路電流的單向?qū)ā?/p>

較佳地，該控制電路還包括：輔助單元，所述輔助單元用于在其所處的電路支路中完成限流、分壓或整形。

較佳地，所述儲能元件A包括一個或多個電容。

較佳地，所述分壓網(wǎng)絡B、C、E至少包括電阻、電容或二極管其中的一種。

較佳地，所述單向控制F的一端連接所述輸出電壓VOUT，另一端與所述分壓網(wǎng)絡E的一端串聯(lián)連接，所述分壓網(wǎng)絡E的另一端連接所述控制開關組D的輸入端。

較佳地，所述單向?qū)閺乃鲚敵鲭妷篤OUT端到所述分壓網(wǎng)絡E的方向?qū)ā?/p>

較佳地，所述負載為智能鎖功能電路。

該控制電路的控制方法包括如下步驟：1）、儲能元件A從內(nèi)置發(fā)電裝置的輸出電壓獲取電能并存儲；2）、隨著儲能元件A內(nèi)部電能的累積，通過分壓網(wǎng)絡B和分壓網(wǎng)絡C將電壓施加到控制開關組D的控制端，當該電壓大于第一閾值時，控制開關組D處于導通狀態(tài)，所述儲能元件A向所述輸出電壓VOUT端供電；3）、當所述控制開關組D導通后，分壓網(wǎng)絡E和單向控制F形成的反饋通路將所述輸出電壓VOUT反饋，使得施加到控制開關組D控制端的電壓進一步拉高，從而使所述儲能元件A持續(xù)為負載供電；4）、隨著儲能元件A內(nèi)部電能的逐漸減少，通過分壓網(wǎng)絡B、分壓網(wǎng)絡C和分壓網(wǎng)絡E提供給控制開關組D控制端的電壓也會逐漸降低，當該電壓小于所述第一閾值時，控制開關組D處于截止狀態(tài)，所述儲能元件A停止為所述負載供電。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明存在以下技術效果：

第一、不需要智能鎖之外的任何電源以及其它電氣部件參與，免除了用戶需隨身攜帶備用電源的煩惱。

第二、通過設置參數(shù)，此內(nèi)置發(fā)電裝置與該控制電路的結合可與智能鎖的電池電源實現(xiàn)兼容，可省去電源電壓轉(zhuǎn)換器件的成本。

第三、智能鎖不需要對外留出電源接口，減少了不法分子破壞智能鎖的可乘之機。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例控制電路的拓撲結構圖；

圖2是本發(fā)明第一實施例控制電路的連接結構圖；

圖3是本發(fā)明第一實施例控制電路的電壓波形圖；

圖4是本發(fā)明第二實施例控制電路的拓撲結構圖；

附圖標記：附圖3中的標記說明，1—電容C1兩端的電壓、2—向負載提供的輸出電壓VOUT端的電壓、3—晶體管M1的柵極電壓。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明中涉及的“內(nèi)置發(fā)電裝置”是指可集成在智能鎖上的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，例如手搖機械發(fā)電機，或者其它形式的電能轉(zhuǎn)換裝置。

實施例一：

參見附圖1，該實施例涉及的控制電路，包括：儲能元件A，分壓網(wǎng)絡B，分壓網(wǎng)絡C，控制開關組D，分壓網(wǎng)絡E以及單向控制F。

其中儲能元件A具有電壓輸入端VIN，用于接收所述內(nèi)置發(fā)電裝置的輸出電壓，并將該電壓存儲；分壓網(wǎng)絡B的一端連接所述電壓輸入端VIN，另一端連接分壓網(wǎng)絡C的一端，用于對儲能元件A輸出的電壓進行分壓；分壓網(wǎng)絡C的另一端直接接地；同時，分壓網(wǎng)絡C的所述一端連接控制開關組D的輸入端，提供電壓以控制所述控制開關組D導通或截止；所述控制開關組D，用于控制所述內(nèi)置發(fā)電裝置向負載提供輸出電壓VOUT，當該控制開關組D處于導通狀態(tài)時，所述內(nèi)置發(fā)電裝置為所述負載供電；當該控制開關組D處于截止狀態(tài)時，所述內(nèi)置發(fā)電裝置停止向所述負載供電；單向控制F的一端連接所述輸出電壓VOUT，另一端與所述分壓網(wǎng)絡E的一端串聯(lián)連接，所述分壓網(wǎng)絡E的另一端連接所述控制開關組D的輸入端，單向控制F和分壓網(wǎng)絡E形成了所述控制電路的反饋分支，將所述輸出電壓VOUT反饋到所述控制開關組D的輸入端，同時也阻止電流從所述電壓輸入端VIN流向所述輸出電壓VOUT端。

相應于上述控制電路，其控制方法包括如下步驟：1）、儲能元件A從內(nèi)置發(fā)電裝置的輸出電壓獲取電能并存儲；2）、隨著儲能元件A內(nèi)部電能的累積，通過分壓網(wǎng)絡C施加到控制開關組D的電壓升高，當該電壓大于第一閾值時，控制開關組D處于導通狀態(tài)，所述儲能元件A與所述輸出電壓VOUT端處于連接狀態(tài)；3）、同時，分壓網(wǎng)絡E和單向控制F形成的反饋通路將所述輸出電壓VOUT反饋，使得施加到控制開關組D的電壓進一步拉高，確保所述儲能元件A持續(xù)為所述負載供電；4）、隨著儲能元件A內(nèi)部電能的逐漸減少，通過分壓網(wǎng)絡C和分壓網(wǎng)絡E提供給控制開關組D的電壓也會逐漸降低，當該電壓小于所述第一閾值時，控制開關組D處于截止狀態(tài)，所述儲能元件A與所述輸出電壓VOUT端處于截止狀態(tài)，所述儲能元件A停止為所述負載供電。

參見附圖2，本發(fā)明第一實施例涉及的控制電路中的儲能元件A優(yōu)選為電容C1，分壓網(wǎng)絡B優(yōu)選為電阻R1，分壓網(wǎng)絡C優(yōu)選為電阻R2，控制開關組D優(yōu)選為由NMOS管M1、PMOS管M2以及電阻R4組成的電路形成，分壓網(wǎng)絡E優(yōu)選為電阻R3，單向控制F優(yōu)選為二極管D1，優(yōu)選地，圖中的VIN網(wǎng)絡接智能鎖上內(nèi)置發(fā)電裝置的輸出，VOUT網(wǎng)絡連接智能鎖功能電路。

附圖2中涉及的電路的工作流程如下：電容C1從內(nèi)置發(fā)電裝置獲取電能，并儲存。當電容C1中沒有儲存電能時，C1的兩個電極之間電壓為0V；當內(nèi)置發(fā)電裝置開始輸出電能，電容C1開始獲取并存儲，其兩個電極之間電壓開始正向增長，并隨著電容內(nèi)部電能的累積，兩個電極之間電壓也逐漸升高。NMOS管M1、PMOS管M2以及電阻R4組成的電路構成開關組，開關組的“導通”和“截止”狀態(tài)由NMOS管M1的柵極電壓控制，當NMOS管M1的柵極電壓（記為Vg1）大于NMOS管M1固有的開啟電壓（記為Vg1(th)）時，NMOS管M1處于“導通”狀態(tài)。由于NMOS管M1“導通”，PMOS管M2的柵極被下拉到地電平，使得PMOS管M2也處于“導通”狀態(tài)，這樣使得VIN網(wǎng)絡與VOUT網(wǎng)絡處于連接狀態(tài)，VIN端所連接的內(nèi)置發(fā)電裝置可為VOUT端所連接的智能鎖功能電路供電，此時開關組整體處于“導通”狀態(tài)；當NMOS管M1的柵極電壓Vg1小于NMOS管M1固有的開啟電壓Vg1(th)時，NMOS管M1“截止”，由于NMOS管M1“截止”，PMOS管M2的柵極通過電阻R4被上拉到與PMOS管M2的源極同樣的電位，使得PMOS管M2也處于“截止”狀態(tài)，這時VIN網(wǎng)絡與VOUT網(wǎng)絡之間的連接被切斷，VIN端所連接的內(nèi)置發(fā)電裝置無法為VOUT端所連接的智能鎖功能電路供電，此時開關組整體處于“截止”狀態(tài)。

由此可見，該控制電路能夠自動判斷何時電能已經(jīng)搜集和存儲完成，并在完成時，自動向智能鎖功能電路供電。供電過程中，在供電電壓跌落出智能鎖功能電路的正常工作電壓范圍外之前，自動切斷供電。

附圖2中電阻R1，R2，R3是三個提供分壓功能的電阻。二極管D1主要是用于控制電流的單向流動。這四個電子器件，決定了開關組“導通”和“截止”的時機。具體描述如下：

當電容C1中沒有電能時，電容C1對地的電壓Vc=0V，NMOS管M1的柵極電壓Vg1由所述電壓Vc經(jīng)電阻R1和R2分壓得到，此時該柵極電壓Vg1=0V，且該柵極電壓Vg1<NMOS管M1固有的開啟電壓Vg1(th) ，開關組處于“截止”狀態(tài)。電容C1處于采集和儲存電能的階段，隨著內(nèi)置發(fā)電裝置輸出電能，電容C1存儲電能，電壓Vc升高，所述柵極電壓Vg1也隨之按比例升高；當所述柵極電壓Vg1升高至所述開啟電壓Vg1(th)時，開關組由“截止”轉(zhuǎn)到“導通”狀態(tài)，電容C1開始向智能鎖功能電路供電，此時刻所述電壓Vc 的值記為Vc(th1)。當開關模塊剛“導通”時，VOUT端的電壓（約等于所述電壓Vc）通過由電阻R3和二極管D1構成的正反饋通路后，立即將所述柵極電壓Vg1拉升到遠大于所述開啟電壓Vg1(th)的電壓，確保了電容C1可持續(xù)為智能鎖功能電路供電。

二極管D1的單向?qū)щ娦裕纱_保電容C1的電壓Vc在升高至所述Vc(th1)之前，電容C1不會通過由電阻R1、R3、以及二極管D1組成的這條通路向智能鎖功能電路供電；同時，由于電路中存在由電阻R3和二極管D1構成的正反饋通路，使得當電容C1的電壓Vc剛開始降低時，所述柵極電壓Vg1也不會隨著立刻降低到小于所述開啟電壓Vg1(th)，開關模塊不會立刻“切斷”，進而能夠確保電容C1持續(xù)為智能鎖功能電路供電。

若此后內(nèi)置發(fā)電裝置沒有繼續(xù)輸出電能，或者內(nèi)置發(fā)電裝置的發(fā)電功率小于智能鎖功能電路的功率，則電容C1中的電能會逐漸減少，其兩端的電壓Vc也會逐漸降低，隨著該電壓Vc的降低，所述柵極電壓Vg1也隨之按一定比例降低，最后，當該柵極電壓Vg1降低到小于所述開啟電壓Vg1(th)時，開關模塊“截止”，電容C1停止供電，此時刻其兩端的電壓Vc的值記為Vc(th2) 。

以上只是例舉，儲能元件A不限于單個電容，可以由一個或多個電容組成，也可以由本領域技術人員熟知的其它具有存能功能的元件組成；三個分壓網(wǎng)絡B、C、E，每個都是由一個或多個電子元器件構成的具有分壓功能的模塊，此處的電子元器件包括但不限于電阻、電容、二極管等；單向控制F不僅僅限于二極管，可以是由一個或多個電子元器件構成的具有單向?qū)щ娞匦缘哪K；控制開關組D也不僅僅限于附圖2中所示的電路，可以是由一個或多個電子元器件構成的、可控制的、具有“開關”功能的模塊，此處的電子元器件包括但不限于電阻，電容，電感，二極管，MOS管，晶體管，電子管，光電耦合器，電磁繼電器等。

參見附圖3，用示波器實際測量的上述控制電路中各電壓的波形。其中CH1通道（附圖標記為1）表示電容C1兩端電壓的波形，CH2通道（附圖標記為2）表示向負載提供輸出電壓VOUT端的電壓的波形，CH3通道（附圖標記為3）表示晶體管M1的柵極電壓的波形。

從附圖3波形圖中可以看出，從A時刻到B時刻之間，控制開關組處于“截止”狀態(tài)，電容C1處于儲存電能階段，其兩端的電壓Vc逐步升高，NMOS管M1的柵極電壓Vg1也隨之升高，VOUT網(wǎng)絡電壓始終為0V。在B時刻，所述柵極電壓Vg1升高到NMOS管M1固有的開啟電壓Vg1(th)，控制開關組“導通”，VOUT端電壓升高至約等于電壓Vc；同時，VOUT端電壓通過由電阻R3和二極管D1構成的正反饋通路將所述柵極電壓Vg1瞬間拉升到比較高的電壓，從而確保電容C1持續(xù)為智能鎖功能電路供電。

B時刻到C時刻之間，電容C1存儲電能減少，其兩端的電壓Vc降低，所述柵極電壓Vg1也隨之降低；在C時刻，所述柵極電壓Vg1降低到所述開啟電壓Vg1(th)，控制開關組“截止”，此時所述柵極電壓Vg1 重新由電阻R1和R2分壓得到（控制開關組“導通”時由電阻R1、R2和R3分壓得到），故有一個瞬間跌落的過程，VOUT端的電壓此后逐漸降低至0V。

實施例二：

參見附圖4，該實施例涉及的控制電路，包括：儲能元件A，分壓網(wǎng)絡B，分壓網(wǎng)絡C，控制開關組D，分壓網(wǎng)絡E、單向控制F以及一些輔助單元。

相比于第一實施例，該控制電路中增加了一些輔助單元，具體為：在所述電壓輸入端VIN和所述控制開關組D的輸入端之間增加所述輔助單元；在分壓網(wǎng)絡E的一端和所述控制開關組D的輸入端之間增加所述輔助單元；在單向控制F的一端和所述輸出電壓VOUT端之間增加所述輔助單元；在所述控制開關組D的輸出端和所述輸出電壓VOUT端之間增加所述輔助單元。

該些輔助單元為電路的可增加項，每個都是可選的，每個都是由一個或多個電子元器件構成的模塊，這些輔助單元用于在其所處的電路支路中完成限流、分壓、整形以及其它優(yōu)化功能，但是其功能包括但不限于優(yōu)化，調(diào)整等功能。

本發(fā)明至少具有以下有益的技術效果：

1、控制電路是從內(nèi)置發(fā)電裝置獲取電能，完成所有的功能，不需要額外的電源提供電能。通過選取合適的參數(shù)，可使該控制電路的功耗極低，從而保證從內(nèi)置發(fā)電裝置發(fā)出的電能幾乎都用于驅(qū)動智能鎖功能電路，提高電路運行效率。

2、由于該控制電路是先采集和儲存電能，等儲存足夠的電能后，才開始為智能鎖功能電路供電，這樣的工作模式使得對內(nèi)置發(fā)電裝置的發(fā)電功率沒有太多限制，即使內(nèi)置發(fā)電裝置的發(fā)電功率小于智能鎖功能電路的額定功率，也可以實現(xiàn)由內(nèi)置發(fā)電裝置為智能鎖功能電路供電。

3、當開關組“導通”和“截止”時，電容C1兩端的電壓 Vc(th1)和Vc(th2)并不相同，且Vc(th1)> Vc(th2)，通過電阻R1，R2，R3和二極管D1的參數(shù)的適當選取，可改變所述Vc(th1)和Vc(th2)的值，進而控制電容C1中存儲的能量；并且通過控制Vc(th2)的值大于智能鎖功能電路的額定工作電壓，可使所述智能鎖功能電路可靠斷電，進而避免由于供電電壓進入其臨界工作電壓區(qū)間觸發(fā)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)導致的不可控情況的發(fā)生。

盡管己描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。