专利名称：降低设备待机能耗的方法和具有低待机能耗的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源管理技术，特别涉及一种可降低设备待机能耗的 方法以及具有低待机能耗的设备。
背景技术：
待机能耗是指设备(例如家电产品)在待机功能状态或模式下的 电能消耗。为了方便用户使用，有些设备带有遥控开关、持续数字显 示、网络唤醒、定时开关等各种待机功能，这样设备虽然没有在工作， 但有一部分电路还通电，用来随时接收开机信号，或者显示时钟，记 录钟点等等。
当今，社会、家庭和办公室中的各种设备的待机能耗已成为污染 的重要来源。据统计测算，我国城市家庭的平均待机能糾目当于这些
家庭每天都在使用着一盏15瓦到30瓦的的长明灯，待机能耗占中国 家庭电力消耗的10%左右，其中，仅彩电一项的待机能耗就相当于我 们国家几个大型火力发电厂的发电总额。
为了降低待机能耗，很多新技术应运而生，其中一种方式是使开 关电源在负载很小或处于待机状态时能够以较低开关频率操作。例 如，TI公司提供的UCC28600电源方案，在30%~100%输出功率段， 采用准谐振零电压和固定频率不连续模式相结合的电源控制方式，以 及高达1A的驱动能力，使得反激式电源的开关损耗大为降低，整机 工作效率达到85%以上；在10%~30%输出功率段，采用固定峰值电 流的关断时间调制模式的电源控制方式，使得电源的动态负载响应和 低功率段的转换效率都得到极大的改善；同时在大约10%输出功率段 采用跳脉冲的待才/U空制模式，从而降低待机能耗。
在许多视频和音频设备(例如电视机、DVD播放机和CD播放机 等)中，常常将运行模式和待机;漠式下的各种功能集成在一块或几块 芯片内。在这种架构下，当设备处于待才;i^莫式时，电源可仅向负责控 制待机模式下功能的芯片供电。但是上述技术或者在实现上比较复杂，不利于降低设备的开发和 制造成本，或者是降耗效果不明显，不符合日益严格的环保标准。可 见，的确需要一种简单、有效和便于实现的降低待机能耗的方法以及 基于这种方法的设备。
发明内容
本发明的 一个目的是提供一种降低设备的待机能耗的方法和具 有低待机能耗的设备，其具有实现方式筒单、有效和低成本的优点。
按照本发明的一个方面，提供一种降低设备的待机能耗的方法， 所述设备包括控制单元、在所述控制单元的控制下运行的受控单元、 与外部电源相连并向所述控制单元和受控单元供电的适配电源单元， 其中，所述设备设置为进一步包含独立于所述控制单元运行的适配电 源管理单元和向所述适配电源管理单元供电的储能单元，所述适配电 源管理单元适于响应来自于所述设备外部的待机信号和激活信号，分 别中止和激活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电。
按照本发明的另一个方面，提供一种具有低待机能耗的设备，包
括
控制单元；
在所述控制单元的控制下运行的受控单元； 向所述控制单元和受控单元供电的适配电源单元； 适配电源管理单元，其响应来自于所述设备外部的待机信号和激
活信号，分别中止和激活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单
元供电；以及
向所述适配电源管理单元供电的储能单元。
优选地，所述待机信号和激活信号为无线信号。
优选地，所述适配电源管理单元通过断开和接通所述适配电源单
元与所述外部电源的连接，分别中止和激活所述适配电源单元向所述
控制单元和受控单元供电。
优选地，所述储能单元为电池和超级电容器中的至少一种。 优选地，所述适配电源管理单元利用集成有无线信号接收和处理
功能的微控制器来实现。
优选地，所述适配电源单元包含对电流/电压进行转换的适配电路
和串接在所述适配电路与外部电源之间的继电器或功率开关器件，所述适配电源管理单元通过控制所述继电器或功率开关器件来中止和 激活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电。
与通过降低开关频率来减少待机能耗的方式相比，本发明在进入
待积4莫式时直接关断适配电源单元的方式更为简单。此外，根据本发 明，由于可以完全停止向控制单元和受控单元供电，并且适配电源单 元也可完全停止工作，再加之作为适配电源管理单元的微控制器能耗 极低(最低在数十纳瓦量级)，因而有效降低了待机能耗。
附图简述
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个 方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元以
相同的标号表示，附图包括
图1示出根据本发明一个实施例的具有低待机能耗的设备的架构 示意图。
图2示出了实现图1所示架构的设备的一个具体实施例。
具体实施例方式
下面参照其中图示本发明各示范性实施例的附图更为全面地说
明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为限于本文 给出的各实施例。给出的上述各实施例是为了便于本文的披露全面完 整，更为全面地传达给本领域技术人员本发明的保护范围。
在本发明中，设备泛指各种具有待机工作模式的电器，例如包括 但不限于电视接收机、视频/音频播放装置(例如DVD播放机和音响 等)、监视器、打印机和传真机等。
下面参照图1更为具体地描述本发明具有低待机能耗的设备的架 构。如图1所示，i殳备100包括控制单元101、多个受控单元1021-102n、 适配电源单元103、适配电源管理单元104和储能单元105。
在本发明中，运行模式下的功能需要借助图l所示的控制单元和 受控单元才能实现，例如电视接收机的频道调谐和DVD播放机的回 放等，在该模式下，适配电源单元向控制单元和受控单元供电；而待 机模式指的是这样一种模式，此时适配电源单元停止向控制单元和受 控单元供电，并且优选地，此时适配电源单元自身也被断电。在本发明的一个实施例中，运行模式下的设备采用主-从结构，
控制单元101作为主单元，对作为从单元的各个受控单元1021-102n 进行控制，从而使设备完成各种功能。例如对于液晶电视接收机，受 控单元1021-102n可以包括信号调谐电路、解码电路、音量控制电路 和光源亮度控制电路等。在下面的描述中，也将控制单元和受控单元 统称为运行模式功能执行单元。值得指出的是，这里的控制单元和受 控单元是就功能而言的，也就是it，它们可理解为是实现运行模式下 各种功能的功能单元而非物理单元。实际上，为了提高集成度，常将 一些实现不同功能的电路集成在同 一芯片上。
如图l所示，适配电源单元103与外部电源相连，负责向控制单 元101和受控单元1021-102n提供合适的电压和电流。外部电源例如 可以是商用交流电或者蓄电池等各种电源。适配电源单元103包含对 外部电源的电压/电流进行转换的适配电路(未画出)，经过转换后的 电压和/电流后被提供给具有不同电气特性的电路或单元(例如用于阴 极射线管电子枪的高压电路和用于解码视频帧的芯片)。有关适配电 路的结构属公知技术并且也非本发明的关注要点，因此这里不作详 述。
参见图1，设备100还包含适配电源管理单元104和储能单元105。 适配电源管理单元104响应来自设备100的外部信号，控制适配电源 单元103向控制单元101和受控单元1021-102n的供电，从而使设备 IOO在运行模式与待机模式之间切换。优选地，适配电源管理单元104 通过直接切断或导通适配电源单元103与外部电源的连接来实现上述 供电的控制。
一种可行的方式例如可以是在适配电源单元103的电流/电压转 换电路与外部电源之间串接一个电磁继电器或固态继电器作为开关， 然后由适配电源管理单元104通过控制继电器来实现适配电源单元 103向控制单元101和受控单元1021-102n的供电或断电。这种实现 方式的好处是在待机模式下适配电源单元103内没有电流流过，从而 避免变压器和其它元器件的能耗。
可选地，可以采用功率开关器件(例如功率MOSFET器件和绝 缘栅双极晶体管)代替继电器作为开关，此时，功率开关器件被串接 在适配电源单元103的电流/电压转换电路与外部电源之间，适配电源管理单元104通过控制功率开关器件的栅极来实现适配电源单元103 向控制单元101和受控单元1021-102n的供电或断电。
适配电源管理单元104接收的外部信号可以是无线信号，或者是 经电缆输入适配电源管理单元104的电信号。对于前者的情形，可以 采用集成有射频接收能力的微控制器(例如TI公司生产和出售的型号 为MSP430的孩t控制器芯片)作为适配电源管理单元104,或者也可 以在适配电源管理单元104内布置相应的射频接收电路。需要指出的 是，不管是将射频功能内置于芯片的集成方案还是单独布置射频电路 的分立元件方案，二者的功耗都是较低的， 一般不会超过10微瓦。
在本发明中，适配电源管理单元104由储能单元105供电。如上 所述，由于适配电源管理单元104的能拟艮低，因此储能单元105可 以采用微型或小型储能元件，例如包括电池和/或超级电容器。以1法 拉的超级电容器为例，其存储的电能可以达到5焦耳，而适配电源管 理单元104的耗电为IO微瓦，因此超级电容器充电一次后可以支持 适配电源管理单元104至少工作250小时。用作储能单元的电池可以 是充电电池(例如扣式锂电池)，也可以是太阳能电池。此外，储能 单元105也可以与适配电源单元103相连，当储能单元105电量不足 时，适配电源单元103可向其充电。
图2示出了实现图1所示架构的设备的一个具体实施例。在图2 中，适配电源单元103包括与控制单元101和受控单元1021-102n耦 合的适配电路1031，其将外部电源的电压/电流转换为适于控制单元 和受控单元的电压和/电流。适配电源单元103还包含一个继电器 1032,其串接在适配电路1031与外部电源之间。在本实施例中，该 继电器为一个电-兹继电器，该继电器的控制电路(例如包含线圏和被 线圏缠绕的铁芯)的工作电流由储能单元105提供，而控制电路的闭 合和断开由适配电源控制单元104内的微控制器1041通过输出端口 A 控制。特别是，例如假设线圈内有电流通过和无电流通过时动触点分 别位于T1端和T2端，在适配电源控制单元104的控制下，当动触点 位于Tl端处时，外部电源与适配电路1031接通，控制单元101和受 控单元1021-012n上电工作，设备100进入运4亍才莫式；另一方面，在 适配电源控制单元104的控制下，当动触点位于T2端处时，外部电 源与适配电路1031断开，控制单元101和受控单元1021-012n停止工作，设备100进入待才几模式。如图2所示，在待机^f莫式下，发光二极 管Dl经继电器1032和电阻器R1与外部电源相连，这样就可以在设 备100进入待机模式时向用户提供视觉化的指示。
值得指出的是，图2中的继电器也可以采用固态继电器替代，这 些变化属于本发明的应有之义。
参见图2，适配电源管理单元104包含孩t控制器1041和无线信号 接收和处理电路1042。无线信号接收和处理电路1042接收例如遥控 器发射的无线信号，将其译码后输出至微控制器1041的端口 B。微控 制器1041响应接收到译码信号，经输出端口 A控制继电器1032的动 触点的位置。值得指出的是，可选地，无线信号接收和处理电路1042 也可以内置于樣史控制器1041中。
如图2所示，微控制器1041的输入端口 C上连接一个开关Kl, 这是考虑到用户需要手动关闭设备的需要。当用户按下开关K1时， 端口 C接地，从而触发凝:控制器1041经端口 A控制继电器1032，使 设备进入待积4莫式；当用户再次按下开关K1时，触发微控制器1041 经端口 A控制继电器1032，使设备i^运行模式。
再次参见图2，储能单元105包括充电电池E和超级电容器Cl, 它们并联在微控制器1041的电源输入端V与接地之间以向微控制器 1041供电；此外，无线信号接收和处理电路1042也由充电电池E和 超级电容器C1供电；最后，充电电池E和超级电容器C1还接入继电 器1032的控制电路以向线圈提供工作电流。为了进一步降低待机功 耗，可选地，充电电池E和超级电容器C1经开关K2介入继电器1032 的控制电路，而微控制器1041的D端与开关K2的控制器端EN相连 以控制充电电池E和超级电容器C1对继电器的控制电路的供电。作 为开关K2,例如可采用位于美国加利福尼亚州的Micrel公司生产的 型号为MIC94060或MIC94061的智能负载开关。
如图2所示，适配电路1031经二极管D2连接至充电电池E、超 级电容器C1和电源输入端口 V的共接端，因此在运行模式下，当充 电电池E和超级电容器C1的供电电压都低于被供电单元(例如微控 制器1041、无线信号接收和处理电路1042和继电器1032)的正常工 作电压时，这些单元可改由适配电^各1031供电；与此同时，适配电 ;洛1031还向充电电池E和超级电容器Cl充电。值得指出的是，可以考虑省略图2所示的充电电池E和超级电容 器C1中的其中一个。此外，充电电池E也可改用太阳能电池替代。
在此披露了本发明各示范性实施例，尽管所用的是特定术语，但 这种使用仅是按总体描述的意义进行说明，并非用于限定。因而，本 领域技术人员会理解，可以在不背离如后续权利要求所给出的本发明 实质和范围的情况下就其形式和细节进行种种变化。
权利要求
1、一种降低设备的待机能耗的方法，所述设备包括控制单元、在所述控制单元的控制下运行的受控单元、与外部电源相连并向所述控制单元和受控单元供电的适配电源单元，其中，所述设备设置为进一步包含独立于所述控制单元运行的适配电源管理单元和向所述适配电源管理单元供电的储能单元，所述适配电源管理单元适于响应来自于所述设备外部的待机信号和激活信号，分别中止和激活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，所述待机信号和激活信号为 无线信号。
3、 如权利要求l所述的方法，其中，所述适配电源管理单元通过 断开和接通所述适配电源单元与所述外部电源的连4矣，分别中止和激 活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电。
4、 如权利要求l所述的方法，其中，采用电池或超级电容器中的 至少一种作为所述储能单元。
5、 .如权利要求2所述的方法，其中，所述适配电源管理单元利用 集成有无线信号接收和处理功能的微控制器来实现。
6、 如权利要求3所述的方法，其中，所述适配电源单元包含对电 流/电压进行转换的适配电路和与所述适配电路串联的继电器，所述适 配电源管理单元通过控制所述继电器来断开和接通所述适配电源单 元与所述外部电源的连接。
7、 一种具有低待机能耗的设备，包括 控制单元；在所述控制单元的控制下运行的受控单元； 向所述控制单元和受控单元供电的适配电源单元； 适配电源管理单元，其响应来自于所述设备外部的待机信号和激活信号，分别中止和激活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电；以及向所述适配电源管理单元供电的储能单元。
8、 如权利要求7所述的设备，其中，所述待机信号和激活信号为 无线信号。
9、 如权利要求7所述的设备，其中，所述适配电源管理单元通过断开和接通所述适配电源单元与所述外部电源的连接，分别中止和激 活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电。
10、 如权利要求7所述的设备，其中，所述储能单元采用电池和 超级电容器中的至少一种。
11、 如权利要求7所述的设备，其中，所述设备为电视接收机、视 频/音频播放装置、监视器、打印机、传真机。
12、 如权利要求8所述的设备，其中，所述适配电源管理单元为 集成有无线信号接收和处理功能的微控制器。
13、 如权利要求8所述的设备，其中，所述适配电源管理单元包 含微控制器和与所述微控制器相连的无线信号接收和处理电路，所述 无线信号接收和处理电路接收和处理所述待机信号和激活信号并提 供给所述微控制器。
14、 如权利要求9所述的设备，其中，所述适配电源单元包含对 电流/电压进行转换的适配电路和串接在所述适配电路与外部电源之 间的继电器或功率开关器件，所述适配电源管理单元通过控制所述继源"i接r 、'、、'-；'、、 一 、；
15、 如权利要求10所述的谈备，其中，所述电池和超级电容器由 所述适配电源单元充电。
16、 如权利要求10所述的设备，其中，所述电池为太阳能电池。
17、 如权利要求14所述的设备，其中，所述继电器为电磁继电器 或固态继电器，所述功率开关器件为功率MOSFET器件和绝缘栅双极 晶体管。
18、 如权利要求14所述的设备，其中，所述继电器为电磁继电器， 包含两个位置，当动触点位于其中一个位置时外部电源与所述适配电 ^各相连，当动触点位于另 一个位置时所述外部电源断开与所述适配电 路的连接并与发光二极管相连。
全文摘要
本发明提供一种降低设备的待机能耗的方法和具有低待机能耗的设备。按照本发明的降低设备的待机能耗的方法，所述设备包括控制单元、在所述控制单元的控制下运行的受控单元、与外部电源相连并向所述控制单元和受控单元供电的适配电源单元，其中，使所述设备进一步包含独立于所述控制单元运行的适配电源管理单元和向所述适配电源管理单元供电的储能单元，并使所述适配电源管理单元响应来自于所述设备外部的待机信号和激活信号，分别中止和激活所述适配电源单元向所述控制单元和受控单元供电。由于可完全停止向控制单元和受控单元供电，并且适配电源单元也可完全停止工作，再加之作为适配电源管理单元的微控制器能耗极低，因而有效降低了待机能耗。
文档编号G05B19/04GK101630148SQ200810040670
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者赵依军 申请人:上海普芯达电子有限公司