零功耗待机唤醒电路及电器设备的制作方法

文档序号:18365797发布日期:2019-08-07 01:14
零功耗待机唤醒电路及电器设备的制作方法

本实用新型涉及电器技术领域,具体涉及一种零功耗待机唤醒电路及电器设备。



背景技术:

为了实现低功耗,很多家用电器在正常使用模式结束后会进入待机状态,多通过单片机实现上述控制。现有的单片机的电源控制系统如图1所示,该电源控制系统200包括:内部稳压源模块203,与单片机内核201相连接(单片机内核201与内部稳压源模块203一起构成单片机207),用于当单片机207在正常模式时向单片机内核201供应正常电流,在进入省电模式时根据单片机内核201的指令进入低功耗状态或者关闭状态;外部稳压源模块209,分别与外部电源和内部稳压源模块203相连接,用于将外部电源的电压升高后提供给内部稳压源模块203;唤醒按键213,用于在单片机207需要从省电模式中唤醒进入正常模式时被按下,产生唤醒指令;电源控制模块205,分别与单片机内核201、外部稳压源模块209、内部稳压源模块203和唤醒按键213相连接,用于在进入省电模式时根据单片机内核201的指令关闭外部稳压源模块209,在进入正常模式时根据唤醒按键213的唤醒指令开启内部稳压源模块203和外部稳压源模块209,并通知单片机内核201准备进入正常模式;以及单向导通模块211,分别与单片机内核201和外部电源相连接,用于向单片机内核201供应低压电源,在单片机207进入省电模式后维持单片机内核201中的部分电路工作,以等待单片机207被唤醒进入正常模式。

上述电源控制系统200由于电源控制模块205和单向导通模块211在整个过程中均处于带电状态,本身都会消耗一定的电能,并且单片机207在进入省电模式后单片机内核201中的部分电路仍有处于工作状态以等待被唤醒,即便是在低功耗模式下,仍需要消耗电能,无法进一步地降低单片机以及整个单片机电路系统的待机功耗。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型实施例提供了一种零功耗待机唤醒电路及电器设备,以解决现有技术中电器设备功耗高的问题。

根据第一方面,本实用新型实施例提供了一种零功耗待机唤醒电路,包括:第一电阻;第一开关,第一开关的第一端与外接电源连接,所述第一开关的第一端和第一开关的控制端之间连接有所述第一电阻;第二电阻;第二开关,第二开关的第一端与所述第一开关的控制端之间连接有所述第二电阻,第二开关的第二端与地线连接;稳压模块,输入端与第一开关的第二端连接;第三电阻,第三电阻的第一端与第一开关的控制端连接,第三电阻的第二端与启动信号连接;控制器,控制器的电源输入端与稳压模块的输出端连接,控制器的电压锁定信号输出端与第二开关的控制端连接。

可选地,还包括:二极管,阴极与第三电阻的第二端连接;阳极与控制器的计数信号检测端连接。

可选地,还包括:第一滤波模块,并联连接于所述稳压模块的输入端与地线之间;和/或,第二滤波模块,并联连接于所述稳压模块的输出端与地线之间。

可选地,还包括:降压模块,一端与所述第一开关的第二端连接,另一端与所述稳压模块的输入端连接。

可选地,还包括:下拉电阻,并连接连接于所述第二开关的控制端与地线之间;和/或,限流电阻,串联连接于所述电压锁定信号输出端与所述第二开关的控制端之间。

可选地,还包括:过流保护模块,串联连接于所述外接电源与所述第一开关的第一端之间。

可选地,还包括:第六电阻,第六电阻的第一端与PWM信号连接,第六电阻的第二端与控制器的PWM信号输入端连接。

可选地,还包括:电压采集模块,输入端与PWM信号连接,输出端与控制器的电压检测端连接。

可选地,所述电压采集模块包括:第七电阻,第七电阻的第一端与PWM信号连接,第七电阻第二端与控制器的电压检测端连接;第八电阻,第八电阻的第一端与第七电阻的第二端连接,第八电阻的第二端与地线连接。

可选地,所述电压采集模块还包括:第三滤波模块,并联连接于第七电阻的第二端与地线之间。

根据第二方面,本实用新型实施例提供了一种电器设备,包括如本实用新型第一方面中任一所述的零功耗待机唤醒电路。

本实用新型技术方案,具有如下优点:

本实用新型提供的零功耗待机唤醒电路,包括:第一电阻;第一开关,第一开关的第一端与外接电源连接,所述第一开关的第一端和第一开关的控制端之间连接有所述第一电阻;第二电阻;第二开关,第二开关的第一端与所述第一开关的控制端之间连接有所述第二电阻,第二开关的第二端与地线连接;稳压模块,输入端与第一开关的第二端连接;第三电阻,第三电阻的第一端与第一开关的控制端连接,第三电阻的第二端与启动信号连接;控制器,控制器的电源输入端与稳压模块的输出端连接,控制器的电压锁定信号输出端与第二开关的控制端连接。上述零功耗待机唤醒电路,电路处于待机状态时,通过启动信号将整个电路唤醒,启动信号控制第一开关和第二开关的导通,进而控制稳压模块的导通,稳压模块导通后输出的电压供给控制器使控制器的电源得电,控制器输出电压锁定信号将整个电路的电源锁定,控制器可实现相应的逻辑控制,待控制器完成控制操作后需要进入待机状态,此时控制器控制电压锁定信号输出端输出低电平信号时,整个电路进入待机状态,此时,整个电路中的所有元器件均处于断电状态,整个电路在待机状态时的输出功耗为零功耗,降低了功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中单片机的电源控制系统的一个具体示例的示意图;

图2为本实用新型实施例的零功耗待机唤醒电路的一个具体示例的示意图;

图3为本实用新型实施例的零功耗待机唤醒电路的另一个具体示例的示意图;

图4为本实用新型实施例的零功耗待机唤醒电路的另一个具体示例的示意图;

图5为本实用新型实施例的零功耗待机唤醒电路的另一个具体示例的示意图;

图6为本实用新型实施例的零功耗待机唤醒电路的另一个具体示例的示意图;

图7为本实用新型实施例的零功耗待机唤醒电路的另一个具体示例的示意图。

附图标记:

Q7、第一开关;Q9、第二开关;U、稳压模块;C、控制器;R33、第一电阻;R36、第二电阻;R34、第三电阻;R7、第四电阻;R8、第五电阻;R31、第六电阻;R26、第七电阻;R30、第八电阻;R28、保护电阻;C10、第一滤波电容;C13、第二滤波电容;C14、第三滤波电容;C29、第四滤波电容;R46、限流电阻;R47、下拉电阻;D5、二极管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供了一种零功耗待机唤醒电路,可应用于吸尘器、扫地机器人等电器设备中,实现电器设备的零功耗待机,降低了电器设备的功耗,如图2所示,包括:第一电阻R33、第一开关Q7、第二电阻R36、第二开关Q9、稳压模块U、第三电阻R34以及控制器C。

其中,第一开关Q7的第一端与外接电源P连接,第一开关Q7的第一端和第一开关Q7的控制端之间连接有第一电阻R33;第二开关Q9的第一端与第一开关Q7的控制端之间连接有第二电阻R36,第二开关Q9的第二端与地线GND连接;稳压模块U的输入端与第一开关Q7的第二端连接;第三电阻R34的第一端与第一开关Q7的控制端连接,第三电阻R34的第二端与启动信号ON/OFF连接;控制器C的电源输入端与稳压模块U的输出端连接,控制器C的电压锁定信号输出端LOCK_power与第二开关Q9的控制端连接。

在一实施例中,第一开关Q7和第二开关Q9均为三极管,具体地,第一开关Q7为PNP型的三极管,第二开关Q9为NPN型的三极管。当然,在其它实施例中,上述开关还可以是MOS管、IGBT等开关器件,根据需要合理设置即可,本实施例对此不作任何限制。

在一实施例中,稳压模块U可以是稳压芯片,例如78M05芯片;当然,在其它实施例中,还可采用现有技术中的其它稳压电路实现,本实施例对此不作任何限制,根据需要合理设置即可。

在一实施例中,控制器C可以是单片机(MCU),本实施例仅作示意性说明,并不以此为限。

上述零功耗待机唤醒电路,电路处于待机状态时,通过启动信号将整个电路唤醒,启动信号控制第一开关和第二开关的导通,进而控制稳压模块的导通,稳压模块导通后输出的电压供给控制器使控制器的电源得电,控制器输出电压锁定信号将整个电路的电源锁定,控制器可实现相应的逻辑控制,待控制器完成控制操作后需要进入待机状态,此时控制器控制电压锁定信号输出端输出低电平信号时,整个电路进入待机状态,此时,整个电路中的所有元器件均处于断电状态,整个电路在待机状态时的输出功耗为零功耗,降低了功耗。

在一实施例中,如图3所示,零功耗待机唤醒电路还包括:二极管D5,二极管D5的阴极K与第三电阻R34的第二端连接,二极管D5的阳极A与控制器C的计数信号检测端KEY连接,用于对计数信号检测端输入的KEY信号进行计数,控制器根据计数信号实现逻辑控制。

需要说明的是,本实施例中的二极管的阳极还连接有上拉电阻,上拉电阻可以是控制器内部的上拉电阻,在启动信号ON/OFF连接低电平时,二极管D5导通,计数信号检测端输入的KEY信号变为低电平,控制器根据低电平个数进行计数。当然,在其它实施例中,也可以是外接的上拉电阻,根据需要合理设置即可,本实施例对此不作任何限制。

在一实施例中,零功耗待机唤醒电路还包括:第一滤波模块,并联连接于稳压模块U的输入端与地线GND之间,用于滤除输入稳压模块的电信号干扰,稳定输入电压;第二滤波模块,并联连接于稳压模块U的输出端与地线GND之间,用于滤除稳压模块输出端的电信号干扰,稳定输出电压。

具体地,如图3所示,第一滤波模块可以是第一滤波电容C10,滤波电路简单;当然,在其它实施例中,第一滤波模块还可现有技术中其它滤波电路,如RLC滤波或者RC滤波等,根据需要合理设置即可。第二滤波模块可以是并联连接的第二滤波电容C13和第三滤波电容C14,一个滤除高频信号,另一个滤除低频信号,滤波效果较佳、滤波电路简单;当然,在其它实施例中,第二滤波模块还可现有技术中其它滤波电路,如RLC滤波或者RC滤波等,根据需要合理设置即可。

需要说明的是,在其它可替换实施例中,零功耗待机唤醒电路可仅包括第一滤波模块或者第二滤波模块,本实施例对此不作限制,根据实际情况合理设置即可。

在一实施例中,零功耗待机唤醒电路还包括:降压模块,一端与第一开关的第二端连接,另一端与稳压模块的输入端连接。具体地,如图3所示,降压模块可以是降压电阻,降压电阻包括并联连接的第四电阻R7和第五电阻R8,并联连接后的一端与第一开关Q7的第二端连接,另一端与稳压模块U的输入端连接,用于将第一开关Q7第二端的电压降低至稳压器输入端允许的范围内。

在一实施例中,如图3所示,零功耗待机唤醒电路还包括:下拉电阻R47,并连接连接于第二开关Q9的控制端与地线GND之间;用于稳定第二开关Q9控制端的输入电压,在控制端电压处于低电位时实现有效下拉,保证第二开关不会误导通,提高了整个电路的可靠性。

在一实施例中,如图3所示,零功耗待机唤醒电路还包括:限流电阻R46,串联连接于电压锁定信号输出端LOCK_power与第二开关Q9的控制端之间,用于限制控制器输入第二开关的电流值,防止由于过流损坏第二开关,对第二开关起到保护作用。

在一实施例中,零功耗待机唤醒电路还包括:过流保护模块,串联连接于外接电源P与第一开关Q7的第一端之间。具体地,如图3所示,过流保护模块可以是保护电阻R28,串联连接于外接电源P与第一开关Q7的第一端之间,保护电阻R28的作用是在后级电路发生短路时发生熔断,起到保护后级电路的作用,而且上电瞬间时限流,能抑制上电产生的大电流。当然,在其它实施例中,过流保护模块还可采用现有技术中的其它保护装置实现,例如熔断器(FUSE)等,根据需要合理设置即可。

在一实施例中,如图3所示,零功耗待机唤醒电路还包括:第六电阻R31,第六电阻R31的第一端与PWM信号连接,第六电阻R31的第二端与控制器C的PWM信号输入端连接;使得控制器C接收该PWM信号并根据接收到的PWM信号进行相应地PWM控制。

在一实施例中,零功耗待机唤醒电路还包括:电压采集模块,输入端与PWM信号连接,输出端与控制器C的电压检测端SPEED连接。具体地,如图3所示,电压采集模块包括:第七电阻R26和第八电阻R30;第七电阻R26的第一端与PWM信号连接,第七电阻R26第二端与控制器C的电压检测端SPEED连接;第八电阻R30的第一端与第七电阻R26的第二端连接,第八电阻R30的第二端与地线GND连接。当然,在其它实施例中,电压采集模块还可采用现有技术中的其它电压采集装置,根据需要合理设置即可,本实施例对此不作任何限制。

在一可替换实施例中,电压采集模块还包括:第三滤波模块,并联连接于第七电阻R26的第二端与地线GND之间。具体地,如图3所示,第三滤波模块可以是第四滤波电容C29,滤波电路简单;当然,在其它实施例中,第三滤波模块还可现有技术中其它滤波电路,如RLC滤波或者RC滤波等,根据需要合理设置即可。

上述零功耗待机唤醒电路不仅能够实现待机状态时的零功耗和唤醒,还能够实现多种不同方式的控制,控制方式更加灵活和多样化,应用的场合也更加广泛。

在一实施例中,如图4所示,该零功耗待机唤醒电路可实现单按键控制,待机状态Q7不导通,当ON/OFF通过控制开关(例如轻触按键)接到GND时Q7导通,系统带电,MCU对LOCK_power置高电平,系统电源锁定,检测信号KEY,对KEY信号低电平的计数可以实现不同逻辑控制,根据逻辑MCU对LOCK_power置高低平系统掉电进入零功耗。

具体工作过程如下:待机状态时,第一开关Q7不导通,稳压模块U的输出VD端的输出电压为0V,控制器C的电源为0V,控制器不工作,处于零功耗状态,第二开关Q9不导通,整个电路处于零功耗状态。轻触按键与接口J3的ON/OFF端连接,轻触开关按下,ON/OFF端接到GND,第一开关Q7导通,稳压模块U的输出端输出电压值使得控制器U带电,控制器上电后输出端LOCK_power置高电平,第二开关Q9导通,将第一开关Q7的控制端电压下拉至低电平,第一开关Q7的控制端电压由第二开关Q9锁定,系统电源锁定,轻触开关的状态可根据实际需要合理设置。轻触开关按下后,ON/OFF端接到GND,二极管D5导通,KEY端输出低电平,轻触开关释放后,ON/OFF端接到高电平,二极管D5不导通,KEY端输出高电平。该电路可通过检测信号KEY,对KEY信号低电平的计数可以实现不同逻辑控制,根据逻辑MCU对LOCK_power置高低平系统掉电进入零功耗。

在另一实施例中,如图5所示,该零功耗待机唤醒电路可实现双按键控制,待机状态,第一开关Q7不导通,当ON/OFF通过轻触按键接到GND时第一开关Q7导通,系统带电,MCU对LOCK_power置高电平,系统电源锁定,检测信号KEY,对KEY信号低电平的计数可以实现不同逻辑控制,根据逻辑MCU对LOCK_power置高低平系统掉电进入零功耗。另一个轻触按键通过PWM/VSP输入,MCU检测PWM,实现逻辑控制。双按键控制在上述单按键控制的基础上增加一个轻触按键,轻触按键与接口J3的PWM/VSP端口连接,通过轻触按键产生PWM波形,MCU的PWM检测端口在系统电源锁定后便可检测到上述PWM波形,并根据该PWM波形实现逻辑控制,例如,MCU根据PWM波形生成其它控制输出信号以控制其它模块的工作状态。

在另一实施例中,如图5所示,该零功耗待机唤醒电路还可实现单按键+PWM控制,待机状态,第一开关Q7不导通,当ON/OFF通过轻触按键接到GND时第一开关Q7导通,系统带电,MCU对LOCK_power置高电平,系统电源锁定,检测信号KEY,对KEY信号低电平的计数可以实现不同逻辑控制。PWM通过PWM/VSP输入,MCU检测PWM信号,实现逻辑控制,根据逻辑MCU对LOCK_power置高低平系统掉电进入零功耗。单按键+PWM控制在上述单按键控制的基础上,在接口J3的PWM/VSP端口输入数字信号PWM脉冲信号,MCU接收该PWM脉冲控制信号进而根据其进行逻辑控制。

在另一实施例中,如图6所示,该零功耗待机唤醒电路可实现PWM控制,具体地,待机状态,第一开关Q7不导通,外部PWM信号需做成OC电路,接入接口J3的ON/OFF端口,开机时,PWM信号给预设时间(例如300ms左右)的高电平,第一开关Q7导通,系统带电,MCU对LOCK_power置高电平,系统电源锁定。MCU检测KEY口状态,读取PWM值。同时实现逻辑控制,根据逻辑MCU对LOCK_power置高低平系统掉电进入零功耗。

在另一实施例中,如图7所示,该零功耗待机唤醒电路可实现单按键+外部模拟信号控制,具体地,待机状态,第一开关Q7不导通,当ON/OFF端口通过轻触按键接到GND时第一开关Q7导通,系统带电,MCU对LOCK_power置高电平,系统电源锁定,检测信号KEY,对KEY信号低电平的计数可以实现不同逻辑控制,根据逻辑MCU对LOCK_power置高低平系统掉电进入零功耗。外部模拟接入接口J3的PWM/VSP端口,MCU检测SPEED口电压实现逻辑控制。

本实施例中的零功耗待机唤醒电路可实现多种信号输入唤醒系统电源,并实现逻辑控制;集成度提高,可靠性提高,系统成本降低。并且在待机模式下,整个电路处于零功耗。

本实用新型实施例还提供了一种电器设备,包括如上述实施例中任一所述的零功耗待机唤醒电路。该电器设备由于采用了上述实施例中的零功耗待机唤醒电路,零功耗待机唤醒电路在待机状态时的功耗为零功耗,降低了电器设备的功耗。

在一实施例中,上述电器设备可为电饭煲、烤箱、吸尘器、空调、电视机等电器,本实施例仅作示意性说明,并不以此为限。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例,但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

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