电源设备唤醒电路的制作方法

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种电源设备唤醒电路。

背景技术：

目前业界常见的电源技术所能达到的待机电流通常在200微安左右，稍低端电源产品甚至超过2毫安，在长时间的运输过程中，出于安全的角度考虑，需要将电源产品的电量控制在不超过30％，待运输到目的地之后，在销售之前再对其进行重新充电。由于在运输过程中需要将电量控制在不超过30％，使得对电源产品的待机电流要求更严苛。

当前的电源产品等储能设备，仅仅是在后端进行待机电流的降低，这样会导致降低的不够彻底，如何使电源产品的待机电流降低得更加彻底是本文关注的一个重要课题。同时，如何将进入低功耗状态的电源产品唤醒便成了本文关注的另一个重要课题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种电源设备唤醒电路。

一种电源设备唤醒电路，所述电源设备唤醒电路包括功耗控制电路和唤醒电路；所述功耗控制电路与所述唤醒电路连接；所述功耗控制电路包括电压调节模块和保护电路；所述电压调节模块与所述保护电路电性连接；

所述电压调节模块根据一休眠控制信号调节输出至所述保护电路的电压大小；

所述保护电路根据输入的电压大小判断是否触发过放保护；

所述唤醒电路包括第一开关器件，所述唤醒电路基于用户对所述第一开关器件的操作输出一唤醒控制信号至所述保护电路以使所述保护电路停止触发过放保护。

在其中一个实施例中，所述功耗控制电路还包括控制电路，与所述电压调节模块连接；所述控制电路用于输出所述休眠控制信号。

在其中一个实施例中，所述电压调节模块为一分压电阻。

在其中一个实施例中，所述电压调节模块为pwm电压调节电路，所述pwm电压调节电路根据所述休眠控制信号调节输出的pwm信号的占空比。

在其中一个实施例中，所述电压调节模块为数模控制电路，所述数模控制电路用于根据所述休眠控制信号输出一预设电压至所述保护电路以使所述保护电路触发过放保护。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括保护单元和第二开关器件；所述保护单元的输入端与所述电压调节模块的输出端连接，所述第二开关器件的输入端与所述保护单元的输出端连接；响应于所述电压调节模块输出的电压低于一电压阈值，所述保护单元控制所述第二开关器件切断所述电源设备唤醒电路的系统供电。

在其中一个实施例中，所述保护单元采用s-8211型锂电保护芯片。

在其中一个实施例中，所述第二开关器件为场效应晶体管。

在其中一个实施例中，所述第一开关器件包括按键开关、行程开关、接触开关或磁控开关中的任意一种。

在其中一个实施例中，所述唤醒电路还包括场效应晶体管q1，电阻r33，电阻r34，电阻r35及电容c13；所述电阻r35的一端与电池的负极连接，另一端与所述第一开关器件连接；所述第一开关器件的另一端与所述场效应晶体管q1的源极连接；所述场效应晶体管q1的栅极与所述电容c13连接，所述场效应晶体管q1的漏极接地；所述电容c13的另一端与电池的正极连接；所述电阻r34接在所述场效应晶体管q1的栅极和源极之间；所述电阻r33接在所述场效应晶体管q1的源极和漏极之间。

在其中一个实施例中，所述唤醒电路还包括场效应晶体管q10，电阻r38，电阻r40及电容c37；所述电阻r40的一端与电池的负极连接，另一端与所述第一开关器件连接；所述第一开关器件的另一端与所述场效应晶体管q10的源极连接；所述场效应晶体管q10的栅极与所述电容c37连接，所述场效应晶体管q10的漏极接地；所述电容c37的另一端与电池的正极连接；所述电阻r38接在所述场效应晶体管q10的栅极和漏极之间。

上述电源设备唤醒电路，一方面通过在功耗控制电路中设置电压调节模块(相当于从前端介入)，利用电压调节模块在接受到休眠控制信号后调节输入至保护电路的电压大小，保护电路根据接收的电压大小判断是否触发过放保护，由于触发过放保护之后，整个电路处于断电保护状态，在断电保护状态下，系统的待机电流可以降低得更加彻底，使得本申请的待机电流可以降低到1微安以下；另一方面通过在唤醒电路中设置第一开关器件来接受用户的操作，并根据用户的操作控制保护电路停止触发过放保护，可实现电路的唤醒功能。

附图说明

图1为一实施例中的电源设备唤醒电路的模块示意图；

图2为另一实施例中的电源设备唤醒电路的模块示意图；

图3为一实施例中的电源设备唤醒电路的原理示意图；

图4为另一实施例中的唤醒电路的部分电路结构示意图。

其中：

10：电压调节模块20：保护电路

30：唤醒电路40：控制电路

sleep-en：休眠控制信号210：保护单元

220：第二开关器件310：第一开关器件

b+：电池正极b-：电池负极

vdd：正电源输入端vss：负电源输入端

od：放电控制fet门极连接端oc：充电控制fet门极连接端

vm：过电流/充电器检测端子p-：电池pack的负端(接地端)

p+：电池pack的正端g1、g2：栅极

s1、s2：源极d1、d2：漏极

r1、r2：电阻器c1、c2：电容器

q1、q10：场效应管c13、c37：电容器

r33、r34、r35、r38、r340：电阻器

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

请同时参阅图1和图4。该电源设备唤醒电路可以包括功耗控制电路(图未示)和唤醒电路30。其中，所述功耗控制电路与所述唤醒电路30连接；所述功耗控制电路包括电压调节模块10和保护电路20；所述电压调节模块10与所述保护电路20电性连接。所述电压调节模块10根据一休眠控制信号sleep-en调节输出至所述保护电路20的电压大小，所述保护电路20根据输入的电压大小判断是否触发过放保护；所述唤醒电路30包括第一开关器件310，所述唤醒电路30基于用户对所述第一开关器件310的操作输出一唤醒控制信号至所述保护电路20以使所述保护电路20停止触发过放保护。进一步地，本申请的第一开关器件310可以包括按键开关、行程开关、接触开关或磁控开关中的任意一种。以第一开关器件310为按键开关为例，当用户按下按键开关时，所述唤醒电路30则输出一唤醒控制信号至所述保护电路20，保护电路20接收到所述唤醒控制信号后停止触发过放保护，也即是说，保护电路20在这之前一般是处于过放保护的状态，待接收到唤醒控制信号后，则停止触发过放保护。为了便于描述和说明，本申请以下实施例均以电源设备唤醒电路应用在移动电源为例进行说明。

休眠控制信号sleep-en主要使移动电源的整个供电系统进入锂电保护待机休眠状态，在没有进入该状态下，一般的移动电源的待机电流通常在200微安，一些稍低端的产品甚至会超过2毫安。本申请一方面希望能以最小的成本控制移动电源的待机电流降到最低，另一方面又希望能将进入低功耗状态的电源产品进行唤醒。通常的移动电源在接收到休眠控制信号sleep-en后直接控制整个供电系统进入待机休眠状态，而本申请设置可以调节输出电压大小的电压调节模块10，来控制输出至保护电路20的电压大小，本申请的保护电路20采用锂电保护板，该锂电保护板内部集成有过压保护电路、欠压保护电路、断路保护电路、短路保护电路等基本电路；锂电保护板通过检测经电压调节模块10调节后的电压的大小，与内部设置的电压值进行比较，如果电压调节模块10调节后的电压小于内部设置的电压值，则触发过放保护，过放保护也就是过度释放保护功能。在一般的锂电池移动电源中，由于锂电池本身的特性，导致其不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此为了避免锂电池出现上述情况，在锂电池移动电源中均会设置类似于锂电池保护板以及一些电流保险器件来对移动电源进行保护。触发过放保护之后，整个供电系统会被切断，整个移动电源的待机电流会降低到不超过1微安，可以理解，对于待机电流的能够降低到的具体数值主要取决于所选的保护电路的规格。

可以理解，本申请的电源设备唤醒电路可以应用在使用锂电保护板的任何情形，本申请的电源设备包括但不限于便携式的有线式移动电源，无线式移动电源，耳机充电仓等；进一步地，本申请并不局限于分立器件或整体封装在一个或多个芯片中，例如在锂电保护板+场效应管的二合一方案中增加本申请的设计构想，又或是在移动电源多合一方案中增加本申请的设计构想，来实现本案效果。

在一个实施例中，请参阅图2，所述电源设备唤醒电路还可以包括控制电路40，控制电路40用于输出所述休眠控制信号sleep-en，休眠控制信号sleep-en可以是控制电路40接收到外部触发的指令之后输出，控制电路40可以为微控制器，具体地，微控制器可以选用hc18p124单片机。

在一个实施例中，电压调节模块10可以为一个阻值为100欧姆的分压电阻(图未示)，分压电阻的一端连接控制电路40的信号输出端，用以接收控制电路40输出的休眠控制信号sleep-en，另一端接保护电路20的电源输入端，控制电路40输出的休眠控制信号sleep-en经分压电阻拉低(分压)后，输入至保护电路20的电源输入端，保护电路20将之与内部设置的电压阈值进行比较，并据此判断是否触发过放保护。仅采用一个分压电阻就能实现超低功耗的目的，使得本申请的成本得以最小化。示例性地，本申请以控制电路40输出的电压为4.35v，分压电阻的分压比例为1/2，保护电路20欠压保护电压为2.5v为例进行说明，输入至保护电路20的电压通过分压电阻进行分压，分压比例为1/2，分压后的电压最高为2.175v，低于保护电路20欠压保护电压(2.5v)，保护电路20触发电池过放保护。

在一个实施例中，电压调节模块10还可以为pwm电压调节电路(图未示)，该pwm电压调节电路的输入端接控制电路40的信号输出端，用以接收控制电路40输出的休眠控制信号sleep-en，另一端接保护电路20的电源输入端，pwm电压调节电路根据休眠控制信号sleep-en调节输出的pwm信号的占空比，保护电路20根据调节后的pwm信号来判断是否触发过放保护，其判断原理与分压电阻的类似，在此不再进一步赘述。

在一个实施例中，电压调节模块10还可以为数模控制电路(图未示)，数模控制电路的输入端接控制电路40的信号输出端，用以接收控制电路40输出的休眠控制信号sleep-en，另一端接保护电路20的电源输入端，数模控制电路用于根据休眠控制信号sleep-en输出一预设电压至保护电路20以使保护电路20触发过放保护。该预设电压通常为一个固定值，其具体数值应当低于保护电路20能够触发过放保护的最低值。可以理解，保护电路20根据数模控制电路输出的电压值判断是否触发过放保护的原理与分压电阻的类似，在此不再进一步赘述。

请参阅图3，为一实施例中的电源设备唤醒电路的原理示意图。图3中，保护电路20可以包括保护单元210和第二开关器件220。第二开关器件220可以为场效应晶体管，具体可选用n沟道型场效应晶体管。其中，保护单元210的正电源输入端vdd与电压调节模块10的输出端连接，第二开关器件220的输入端g1、g2(栅极)与保护单元210的输出端od、oc连接。响应于电压调节模块10输出的电压低于一电压阈值，保护单元210控制第二开关器件220切断电源设备唤醒电路的系统供电，由于本申请以电源设备唤醒电路应用在移动电源为例进行说明，所以，此处控制第二开关器件220切断电源设备唤醒电路的系统供电也就是切断移动电源的系统供电。在具体工作时，还可以设置一保护电路来与保护单元210所在的电路组成并联选择电路，实际使用的时候二选一即可。进一步地，保护单元210可以采用s-8211型锂电保护芯片，该型号的锂电保护芯片的vm端为充电器(图未示)接入检测端口，也即是说，在接入充电器时，锂电保护芯片会检测锂电池电压(vdd端的电压)与充电器电压(vm端的电压)之间的压差，只有压差大于1.3v的时候才会解除休眠功能，也即是将进入低功耗状态的电源设备唤醒。

更进一步地，本申请的电源设备唤醒电路具有的接口可以包括usb、type-c和pogopin接口中的至少一种，由于本申请以电源设备唤醒电路应用在移动电源为例进行说明，所以，此处电源设备唤醒电路所具有的接口也就是移动电源所具有的接口。换句话说，本申请的电源设备唤醒电路可以只具有其中的一个接口，例如，只具有usb接口，或者type-c接口，或者pogopin接口，其中，pogopin接口为蓝牙耳机充电接口；电源设备唤醒电路也可以同时具有两种接口，例如，同时具有usb和type-c接口，或者同时具有usb和pogopin接口，或者同时具有type-c和pogopin接口；电源设备唤醒电路还可以同时具有三种接口，例如，同时具有usb接口、type-c接口和pogopin接口。

但是，传统的s-8211型锂电保护芯片通常仅在接入充电器时才具备唤醒功能，也就是当检测到有充电器接入电源设备、并且锂电池电压(vdd端的电压)和充电器电压(vm端的电压)的压差还要大于1.3v(典型值)时，才会将进入低功耗状态的电源设备唤醒，该方案存在一定的使用局限，不能为用户带来很好的使用体验。

基于此，本申请也希望提供一种能够解决上述技术问题的技术方案，具体将通过以下实施例进行描述。

请继续参阅图3，由于本申请的电源设备唤醒电路可具体应用至不同的电源产品上，所以，当将本申请的电源设备唤醒电路应用至具体的电池pack(组合电池)上时，p+表示电池pack的正端，p-表示电池pack的负端(接地端)；如图3所示，本申请的唤醒电路30可以包括场效应晶体管q10，电阻r38，电阻r40及电容c37；所述电阻r40的一端与电池的负极b-连接，另一端与所述第一开关器件310连接；所述第一开关器件310的另一端与所述场效应晶体管q10的源极连接；所述场效应晶体管q10的栅极与所述电容c37连接；所述场效应晶体管q10的漏极接地(电池pack的负端p-)；所述电容c37的另一端接电池pack的正端p+或者电池的正极b+；所述电阻r38接在所述场效应晶体管q10的栅极和漏极之间；电阻r38与场效应晶体管q10的漏极的公共端接在接地端(电池pack的负端p-)和第二开关器件的源极s2之间。

综上，结合图3，本申请以电压调节模块10为分压电阻，保护单元210为锂电保护板，第二开关器件220为场效应晶体管，第一开关器件310为按键开关举例说明本申请电源设备唤醒电路进入低功耗状态和解除低功耗状态的工作原理：

一：进入低功耗状态，电压调节模块(分压电阻)10接收由控制电路40输出的休眠控制信号sleep-en，并将该休眠控制信号sleep-en拉低(分压)后，输入至保护单元210的vdd端，保护单元210将vdd端与vss端的压差和内部设置的电压阈值进行比较，并据此判断是否触发过放保护，如果vdd端与vss端的压差小于保护单元210内部设置的电压阈值，则保护单元210输出一开关信号至第二开关器件220，第二开关器件220接收到该开关信号后切断电源设备唤醒电路所处系统的供电，从而使整个系统进入低功耗状态，进入低功耗状态的系统待机功耗低于1微安；

二、低功耗状态的解除，由于本申请的保护单元210选用型号为s-8211c系列锂电保护板；基于该锂电保护板使整个系统解除休眠状态的条件：1、vdd和vss之间的压差大于欠压解除电压；2、vdd和vm之间的电压差需大于1.3v(典型值)；故，解除低功耗状态的工作原理为：

1、当第一开关器件310断开时，电池pack的正端p+或者电池的正极b+、电容c37、电阻r38、接地端p-形成一个对电容c37的充电回路，此时电容c37通过电阻r38开始充电。

2、当第一开关器件310受到用户的按压操作而导通时，由于电路的连接关系，本申请存在以下两种情形：

a：当电池pack的负端(接地端)p-的电压和电池负极b-的电压相同，即功耗控制电路中的保护单元210处于激活状态，此时场效应管q10的栅-源电压为0，场效应管q10截止，电池pack的负端(接地端)p-和电池负极b-间的导通电阻趋近于无穷大，此时不影响保护单元210的正常保护工作。

b：当电池pack的负端(接地端)p-的电压和电池负极b-的电压不相同，即功耗控制电路中的保护单元210处于保护(休眠)状态，因电容两端电压不能突变，此时场效应管q10的栅-源电压约为电池pack中电池的电压，场效应管q10导通工作，电池pack的负端(接地端)p-和电池负极b-间导通电阻约100欧姆(r40)，使得电池pack的负端(接地端)p-和电池负极b-间的电压被拉低，从而使vm端和vdd端之间的电压压差增大，当保护单元210内部检测到vm端和vdd端之间的电压压差大于1.3v，且vdd端和vss端之间的压差大于欠压解除电压时，此时会激活保护单元210，即实现电路唤醒功能，保护电路20从保护(休眠)状态转正常工作状态。

本具体实施例的唤醒电路的结构简单，使用的元器件相对更少，相应地可降低本申请唤醒电路的成本。

请参阅图4，为另一实施例中的唤醒电路的原理示意图。所述唤醒电路30还可以包括场效应晶体管q1，电阻r33，电阻r34，电阻r35及电容c13；所述电阻r35的一端与电池的负极b-连接，另一端与所述第一开关器件310连接；所述第一开关器件310的另一端与所述场效应晶体管q1的源极连接；所述场效应晶体管q1的栅极与电容c13连接；所述场效应晶体管q1的漏极接地；所述电容c13的另一端与电池的正极b+连接；所述电阻r34接在所述场效应晶体管q1的栅极和源极之间；所述电阻r33接在所述场效应晶体管q1的源极和漏极之间；电阻r33与场效应晶体管q10的漏极的公共端接在接地端(电池pack的负端p-)和第二开关器件的源极s2之间。应当理解的是，本具体实施例的唤醒电路30与保护电路20的连接关系可以参照前述实施例的有关描述，在此不作进一步赘述。

本电源设备唤醒电路中使系统进入低功耗状态的原理与前述实施例相同，在此不做进一步赘述，将进入低功耗状态的系统唤醒的原理与前述实施例中唤醒电路的工作原理类似，本具体实施例同样以前述实施例中所使用的元器件距离说明本申请唤醒电路的工作原理：

1、当第一开关器件310断开时，电池pack的正端p+或者电池的正极b+、电容c13、电阻r34、电容r33、接地端p-形成一个对电容c13的充电回路，此时电容c13通过电阻r34、电阻r33开始充电。

2、当第一开关器件310受到用户的按压操作而导通时，由于电路的连接关系，本申请亦存在以下两种情形：

a：当电池pack的负端(接地端)p-的电压和电池负极b-的电压相同，即功耗控制电路中的保护单元210处于激活状态，此时场效应管q1的栅-源电压为0v，场效应管q1截止，电池pack的负端(接地端)p-和电池负极b-间导通电阻远大于100k(r33+r35)，此时不影响保护单元210的正常保护工作。

b：当电池pack的负端(接地端)p-的电压和电池负极b-的电压不相同，即功耗控制电路中的保护单元210处于保护(休眠)状态，因电容两端电压不能突变，此时场效应管q1的栅-源电压约为电池pack中电池的电压，场效应管q1导通工作，使得电池pack的负端(接地端)p-和电池负极b-间导通电阻约为1k(r35)，相应拉低使得电池pack的负端(接地端)p-和电池负极b-间的电压，从而使vm端和vdd端之间的电压压差增大，当保护单元210内部检测到vm端和vdd端之间的电压压差大于1.3v时，且vdd和vss之间的压差大于欠压解除电压时，此时会激活保护单元210，即实现电路唤醒功能，保护电路20从保护(休眠)状态转正常工作状态。

可见，本申请的电源设备唤醒电路不仅保留了原有的充电唤醒功能，还能够实现多种条件下的唤醒功能，示例性地，当本申请的电源设备为移动电源时，相应的本申请的第一开关器件可以为按键开关，可实现按键唤醒功能；当本申请的电源设备为耳机充电仓时，本申请的第一开关器件可以为行程开关或接触开关，用在耳机充电仓中可实现开盖唤醒功能，可以理解，为了实现耳机充电仓的开盖唤醒功能，其行程开关或接触开关应设于所述耳机充电仓的仓盖处；本申请还可通过选用第一开关器件为接触开关或磁控开关来实现耳机放入充电仓时的接入唤醒功能，可以理解，为了实现耳机充电仓在放入耳机时的接入唤醒功能，其接触开关或磁控开关应设于所述耳机充电仓与所述耳机相接触的位置。

尽管未示出，本申请的电源设备唤醒电路还可以包括其他电路，例如静电释放电路，led电路，按键电路，无线充电电路等，在此不做进一步地赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。