[发明专利]一种串口多级充放电电源的设计方法与电路

说明书

一种串口多级充放电电源的设计方法与电路，本方法和电路通过设计从串口的微电流信号源取电给专用的多级充放电电路的充电，以获取瞬时大电流供电的电源，在不影响信号通信质量的前提下，解决基于串口的自供电问题。所述微信号源包括支持3线制的从RS232口的TxD端子取电，通过双向整流滤波和电荷泵反转极性获得充电电源，第一级电源为主电源，第二级电源为后备电源，通过后备电源为主电源支撑，使得本方法及电路在取电电流不超过5mA的情况下，满足在下列情况下的极端供电要求：支持蓝牙设备在+8dB无线电发射、瞬时电流20mA、通信距离达300米、每4秒发送一次数据，数据长度支持255字节。另外，作为一个选项，同时采用长寿命电池微电流供电，可以提供在存储状态下长达9.5年的显示及接插件有效性监测。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其是涉及智能设备和传感器网络领域，特别是低功耗自取电的串口通信设备的细分领域。

背景技术

根据发明人对此前业内已有的研究成果的检索和研究，发现如下：

申请号201410054366.7，《一种自取电的RS232与红外通信接口转换电路》，提出用RS232的DTR和TxD信号端供电，用于红外38KHz的发射电路中。实际上，由于DTR的输出最大电流是60mA。而TxD是用于发送数据，在不影响数据发送的情况下，只能提供6mA以下的电流。同时，在3线制的RS232端口中，没有DTR端子，没有采用多级电源设计，所以该申请在微功率电源设计上，不具备明显的优势。

申请号201510204268.1，《无源四路RS232串口集线器》，虽然提出采用TxD和RxD取电，但是并未给出设计方法和电路。此外，该申请采用4路RS232端口取电，所提供的电流是单个RS232端口的4倍。没有采用多级电源设计，所以该申请在微功率电源设计上，依然不具备明显的优势。

申请号201710149880.2，《RS232-485无源转换器的供电电路》，该申请除了采用TxD和RxD取电，还采用RTS和DTR取电，无法在3线制的RS232中使用，没有采用多级电源。

申请号201520648984.4，《一种带串口取电的转换电路》，采用的是9线制的RS232取电，没有多级电源。

现有技术的不足，在小电流充电时，表现在于：

1、单级电源供电，由于为了使得电源的供电能力足够支撑电路的需求，只能加存储大电容的容量。这一方面使得电源上电的准备时间较长；另外一方面由于单级电源是用于主电路供电的，所以，其电压通常较低，例如3.3V。这样，来自于充电端的高电压的电能在给电容充电时就有很多白白浪费。

而采用多级供电，第一级作为低电压的主电源，第二级或者后一级就可以采用高电压给电容充电，免去了充电端高电压电能的浪费。

2、对于采用类似RS232的TxD信号端提供的仅有几个毫安量级的微电流做单级充电时，如果存储电容太小，则大电流脉冲类应用的供电就无法实现；如果存储电容太大，则由于充电时间过长，因此而影响电路的启动。

3、在做基于3线制的RS232通信时，由于没有RTS、DTR引线，无法实现串口取电。

本发明的意图在于，通过设计一种多级充放电电源，第一级作为低电压的主电源，采用小电容快速充电，以便于主电路尽快进入工作状态。第二级或者后一级就可以采用高电压给大电容充电，免去了充电端高电压电能的浪费，存储足够的电能，满足主电路在做大电流脉冲供电需求(例如蓝牙通信)。同时，再设计出通过采用3线制串口的数据发送端TxD的信号取电，以适应某些3线制RS232接口的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种串口多级充放电电源的设计方法与电路。

本发明的目的是采用如下技术方案实现的：

一种串口多级充放电电源的设计方法，包括但不限于：