专利名称：微功率待机控制装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种微功率待机控制装置及方法，能够使系统实现微功率待机，可广泛用于具有待机模式的电子、电器、通讯、办公设备、计算机、电源适配器以及待机节电器等相关电源装置。
背景技术：
现有技术中，电子、电器等系统多数都具有待机模式，即系统插入电源插座接通电源后即使是在未被使用(关机状态)时也希望系统工作于待机模式(也称低功率模式)，以便使用轻触式按键或遥控启动运行，而不是断开装置的所有电源。因此电子电器系统在待机模式时仍消耗一定的电能。各种电子电器系统因生产厂家及产品型号不同其待机功率也不同。
参见图1，是常规电磁炉、微波炉、吸油烟机和热水器等系统的待机原理框图。当电源插头插入电源插座后，交流电源AC直接输入给系统的电源单元(通常为线性电源，也有采用小型开关电源的)并将交流高压变换为DC 5V和DC直流电压VL(一般为9V～12V)提供给系统控制单元(现在的产品大多内含微处理器)和系统其它单元。有的系统还有DC直流输出电压VH，如电磁炉的风扇电机为DC18V。交流电源AC直接进入系统其它单元，所说的系统其它单元是指诸如电磁炉的高频电力转换单元和风扇电机，微波炉的照明灯、工作台电机和磁控管单元，吸油烟机的照明灯和电机，热水器的加热元件等。在待机模式时其功耗大多在3W～6W之间。即使采用小型开关电源的系统其待机功率也较为可观。
一个使用功率为23W的电子琴用线性电源适配器的待机功率为14W。而一般使用者使用后会经常忘记拔掉电源插头。
电视机使用开关电源作为系统电源单元，其待机功耗也很大，因此，国内外各厂商纷纷采取各种措施降低其产品的待机功率。有的将采用芯片将待机功率降到1W，也有的采用主、副电源的设计方法在待机模式下只运行功率小的副电源供微处理器等待机用电，待机功率降到0.7W。
计算机系统的主机待机功率我国国家标准将关闭方式off mode解释为产品连接到电网电源上，且产品的电源开关为“断”状态，并规定计算机在关闭方式下的单位时间能耗值应不大于3W。标准描述的关闭方式和我们所说的待机模式是相同的，近期有厂商推出了待机功率小于3W的产品。
现在又出现了一种家用和商用的待机节电器的技术和产品，是采用电子技术控制室内各种电器装置的电源，可节省电器装置在待机模式下的功耗，但其自身仍有一定的待机功率。
因此，现有技术将待机功率最低也只降到近1W，全球各种电子电器产品的待机功率总和仍然是一个不小的数目，导致的电力资源的损失及因此带来的环境污染仍应引起我们的重视以及采取进一步措施来降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可使电子、电器等系统实现微功率待机控制装置与方法，具有电源单元，待机控制单元和待机信号单元。待机控制单元与电源单元的AC交流电源输入端连接并可控制电源单元的输入端通断，待机信号单元的电源端连接电源单元输出的DC待机电压端，其信号输出端连接待机控制单元的信号输入端。当系统工作在待机模式时，由待机信号单元根据电源单元所输出的DC待机电压是否达到上限和下线向待机控制单元发出脉宽为t周期为T的待机信号，使待机控制单元也随之周期性的断开和接通电源单元的AC交流电源，以进一步降低系统的低待机功率。
本发明的其它目的和优点将在下面的描述里部分阐述，而且通过本发明的实际应用，从描述中将能够更清楚地认识到这些优点。
在以下描述中，电子、电器等装置的整体被描述为系统(System)，本发明被描述为装置(Equipment)。
为了达到上述目的，本发明提供了一种微功率待机控制装置，其特征在于它包括电源单元，能够工作在待机模式，包括电源变换单元和储能滤波电容，可将输入的AC交流电压转换输出为DC待机电压VSB和DC直流电压；待机控制单元，能够工作在待机模式，其控制输出端连接在电源单元的AC交流输入端，其信号输入端连接待机信号单元的信号输出端，在待机模式时接收待机信号单元发出的待机信号，控制电源单元的AC交流输入电源周期性的接通和关断；待机信号单元，能够工作在待机模式，其电源端与电源单元的待机电压VSB端连接，其信号输出端与待机控制单元连接，在系统进入待机模式时向待机控制单元发出接通和关断信号。
为了达到上述及其他目的，本发明提供了一种在系统中实现微功率待机控制方法，该装置具有在系统和所述装置进入待机模式时将输入的AC交流电压转换为DC直流电压的电源单元，可接通和关断电源单元输入端AC交流电源的待机控制单元，向待机控制单元发出接通和关断信号的待机信号单元，其中该方法包括步骤当系统和所述装置工作在待机模式时，待机控制单元受待机信号单元的控制，接通电源单元的交流输入电源，经过短时间t使其关断，再经过长时间T-t又使其接通，再经过短时间t又使其关断，就这样按照脉宽t和周期T周期性的接通和关断电源单元的交流输入电源，重复此步骤。
该方法进一步包括步骤当系统和所述装置工作在待机模式时，待机控制单元接通电源单元的AC交流输入电源，电源单元得电，给其内部的储能滤波电容补充能量，DC待机电压VSB迅速上升，经过短时间t电压达到上限时，待机信号单元输出关闭信号给待机控制单元，待机控制单元关断电源单元的AC交流电源，电源单元中的储能滤波电容继续维持待机用电，待机电压VSB缓慢下降，经过长时间T-t电压达到下限时，待机信号单元输出接通信号给待机控制单元，待机控制单元接通电源单元的AC交流电源，DC待机电压VSB迅速上升，又经过短时间t待机电压VSB迅速达到上限，待机信号单元又输出关闭信号给待机控制单元，待机控制单元关断电源单元的AC交流电源，待机信号单元按周期T向待机控制单元发送脉冲宽度为t的待机信号，待机电压VSB随之在上限和下限之间周期性变化，重复上述步骤。
由于本发明是在系统工作在待机模式时，由待机信号单元根据电源单元所输出的DC待机电压是否达到上限和下线向待机控制单元发出脉宽为t周期为T的待机信号，使待机控制单元也随之周期性的断开和接通电源单元的AC交流电源，接通时间t可以远远小于关断时间T-t，并且关断的是电源单元的AC交流电源，也就是切断了电源单元带来的所有能引起功率消耗的因素，甚至根据需要还可以切断系统其它单元的电源供给(这在以下的实施例中描述)，因此使待机功率得到了极大地降低。
图1是现有技术中电磁炉、微波炉、吸油烟机和热水器等典型电器系统的待机原理框图；图2是本发明第一实施例的待机控制装置原理框图；图3是本发明第二实施例的待机控制装置原理框图；图4是本发明第三实施例的待机控制装置原理框图；图5是本发明第四实施例的待机控制装置原理框图；
图6是本发明第五实施例的待机控制装置原理框图；图7是本发明第六实施例的待机控制装置原理框图；图8是本发明的待机控制单元电路原理图；图9是本发明的待机信号单元电路原理图；图10是本发明的待机信号时序图；图11是本发明的系统工作逻辑流程图。
具体实施例方式
图1是现有技术中的电磁炉、微波炉、吸油烟机和热水器等典型电器的待机系统原理框图。整个系统100包括电源单元110，系统控制单元140，系统其它单元150。电源单元110包括电源变换单元111，储能滤波电容C111，稳压电路112和电容C112。电源变换单元111通常是由线性变压器和整流桥组成，也有的采用小型开关电源。系统控制单元140内含微处理器(早期产品采用逻辑电路)，用来处理输入的操作信号，输出显示信号给单元内的显示电路，输出控制信号给系统其它单元150，以实现对系统100的控制。系统其它单元150是指诸如电磁炉的高频电力转换单元和风扇电机，微波炉的照明灯、工作台电机和磁控管单元，吸油烟机的照明灯和电机，热水器的加热器及其相应的驱动单元。
交流电源接入系统100后，交流电压AC加到电源单元110的电源变换单元111，经过电压变换、整流，再由电容器C111滤波得到DC12V直流电压供给系统其它单元150，经过稳压电路112稳压电容C3滤波后得到DC5V直流电压供给系统控制单元140，此时，在系统未启动运行前系统处于待机模式。电源单元110的前端的AC交流电源还输入到系统其它单元150。对于吸油烟机这样的系统来说，系统其它单元150只有照明灯和电机这样的负载及其驱动电路，只要系统控制单元140不发出启动运行信号给它就不消耗电力。但电源单元110仍需给系统控制单元140供电，这就产生了一定的待机功率。对于电磁炉系统和微波炉系统还有包括在系统其它单元150中的高频电力转换单元和磁控管单元等高压部分，只要系统电源接通，高压电源就会加在其前端的部分元器件上，即使是用于滤波作用的电容也始终处在通电工作状态，也会产生一定的漏电流，增加待机功率，长期工作又减少了使用寿命等。这对于使用开关电源作为电源单元的电视机、计算机、显示器系统也是如此。
图2是本发明的第一实施例，适用于电磁炉、微波炉、吸油烟机和热水器等系统。
根据本发明的微待机功率控制装置包括电源单元210，待机控制单元220，待机信号单元230。
电源单元210包括常规线性变压器和整流桥或是一个小型开关电源，电容C211、C212，还有稳压电路212。电容C211是具有一定容量的电解电容。
参见图8。所述的待机控制单元220包括整流桥BR221、场效应管Q221以及光电耦合器IC221的光电三极管IC221-1。整流桥BR221的交流输入端N1和N2作为控制输出端，直流输出正负端分别与场效应管Q221漏极D和源极S连接，场效应管Q221栅极与光电耦合器IC221的光电三极管IC221-1集电极连接，光电三极管IC221-1作为信号输入端N4接收来自待机信号单元230的光电二极管IC221-2发出的光信号STAND BY。
所述的待机控制单元220还包括电阻R221、晶体管Q222以及齐纳二极管ZD221。电阻R221的一端与场效应管Q221漏极D的结点连接，另一端与场效应管Q221栅极G的结点连接，晶体管Q222集电极与光电耦合器IC221的光电三极管IC221-1集电极的结点连接，其基极与光电三极管IC221-1发射极连接组成复合管，其发射极与场效应管Q221漏极S的结点连接，齐纳二极管ZD221阴极与场效应管Q221栅极G的结点连接，其阳极与场效应管Q221漏极S的结点连接。
参见附图9。待机信号电路230包括电压检测电路IC231，晶体管Q231，电阻R231、R232、R233和R234，齐纳二极管ZD231，二极管D231。电压检测电路IC231的输出端通过电阻R233与晶体管Q231的基极连接，晶体管Q231的集电极通过电阻R234与作为信号输出的光电耦合器IC221的光电二极管IC221-2阴极连接，光电二极管IC221-2阳极与待机电压VSB端N5连接。电压检测电路IC231的电压输入端通过二极管D231和电阻R231与待机电压VSB端连接，齐纳二极管ZD231的阴极连接在电阻R231与二极管D231之间，阳极与公共地连接起限压作用，以保护电压检测电路IC231。
待机信号STAND BY是通过光电耦合器IC221的光电三极管IC221-1接收来自同一个光电耦合器的光电二极管IC221-2发出的光信号来传输的。
不同的系统对待机电压值VSB的范围有不同的要求，有可能电压检测电路IC231的检测电压(Detection Voltage)和释放电压(Release Voltage)不能满足要求，因此可用二极管D231作为调整和补偿，若一个二极管不够可采用多个二极管串联使用。若电压检测电路IC231的检测电压和释放电压在我们的要求范围内可取消二极管D231。在系统由运行模式转换为待机模式时由于系统其它单元250停止工作用电，并且电源单元210产生的剩余电量不能被迅速消耗，导致待机电压VSB上升，会接近或超过电压检测电路IC231的工作电压，还有来自电网的各种干扰脉冲也会影响电压检测电路IC231的正常工作，因此采用齐纳二极管ZD231和电阻R231加以保护。若系统所产生的待机电压VSB在各种工作条件下均不超过电压检测电路IC231的工作电压以及没有较强的干扰脉冲便可取消齐纳二极管ZD231以及电阻R231。电阻R232为电压检测电路IC231的输出端上拉电阻，对于CMOS输出的芯片可取消该电阻。
若采用的电压检测电路IC231是其输出端逻辑关系为当输入电压(即本发明所述的待机电压VSB)达到上限就输出低电平而当达到下限就输出高电平，并且在电压由上限向下限降低的过程中电压检测电路IC231自身处于微功耗模式这样的芯片，则在芯片驱动能力足够的前提下可取消驱动用的晶体管Q231而改为通过电阻R233直接驱动光电二极管IC221-2。
待机模式的待机信号STAND BY和DC待机电压VSB的波形如图10所示。当电源接通的瞬时，AC交流电压通过待机控制单元220与电源单元210中的电源变换单元211构成回路，待机控制单元220中的整流桥BR221直流端有高压输出，加在场效应管Q221的D极和S极，由电阻R221和齐纳二极管ZD221限流、稳压，将直流电压加在场效应管Q221的G极并使其导通，将待机控制单元220的控制输出端N1和N2的电压拉低，使AC交流电压加在电源变换单元211的两端N2和N3上，待机控制单元220接通的了电源单元210，这也是所述装置初始上电时待机控制单元220的启动过程。在N2-N3点截取的波形为加在电源单元210上的波形，如图10D所示。
然后经过电源变换单元211的电压变换、整流，电容C211储能滤波后的DC直流待机电压VSB加在待机信号单元230上，此电压是由上电初始时的零开始迅速上升的，其波形为截取N5点对地的波形，如图10B所示。由初始上电经过时间t1，当待机信号单元230中的电压检测电路IC231检测到待机电压VSB达到上限VUL，即达到电压检测电路IC231的释放电压(Release Voltage)时，其输出由初始时的低电平变为高电平，经过电阻R233使晶体管Q231导通，并通过晶体管Q231控制光电耦合器IC221中的光电二极管IC221-2导通，向待机控制单元220发出关断电源单元210电源供给的待机信号STAND BY，此时的待机信号波形为截取N4点的波形，如图10A所示。
待机信号STAND BY在光电耦合器IC221内部以光的型式传输给待机控制单元220中的同一个光电耦合器中的光电三极管IC221-1，使其与晶体管Q222组成的复合管导通，使场效应管Q221的G极电压拉低，场效应管Q221截止，通过整流桥BR221使作为待机控制单元220控制输出端N1和N2关断，便关断了电源单元210的电源供给。
在电源单元210被关断后，在电容C211中仍储存着一定的电量，可继续维持待机信号单元230和稳压电路212以及系统控制单元240的电源供给，但待机电压VSB逐渐降低，从电源单元210被关断开始再经过长时间T-t，当待机电压VSB降低到下限VLL，即电压检测电路IC231的检测电压(Detection Voltage)时，其输出端电平由高变低，晶体管Q231截止，光电耦合器IC221内部的光电二极管IC221-2也截止，待机信号单元230向待机控制单元220发出接通电源单元210的待机信号。此时的待机信号是通过光电耦合器IC221的光电二极管IC221-2的截止导致使其内部的光电三极管IC221-1与晶体管Q222组成的复合管截止，因此使得场效应管Q221的G极得电使其导通，整流桥BR221使作为待机控制单元220控制输出端N1和N2电压拉低，待机控制单元220接通电源单元210，待机电压VSB迅速上升。从电源单元210被接通开始再经过短时间t，待机电压VSB又达到了上限VUL，待机信号单元230又向待机控制单元发出关断的待机信号。此后每到一个周期T接通关断一次，从接通到关断的时间为t，重复此步骤，既保证了系统在待机模式下的电力供给，又极大地降低了系统的待机功耗。
从图10中可以看出，图10A待机信号STAND BY的波形图和图10D电源单元210输入端N2和N3的波形图中的接通时间t和关断时间T-t以及周期T是相互对应的。
图10C是在N6点截取的波形图。当系统控制单元240输入启动信号使系统启动运行时，系统控制单元240唤醒，使系统其它单元250进入启动运行模式，需要足够的电能以保证正常运行，因此系统控制单元240驱动光电耦合器IC222的光电二极管IC222-2导通，使待机控制单元220中的同一个光电耦合器的光电双向可控硅IC222-1导通，电源单元210完全接通，直到运行结束再次进入待机模式。
可以看出，在运行模式下电源单元210完全接通时，图10A截取的N4点没有待机信号输出，图10B截取的N5点待机电压VSB变为正常的稳定电压VL，图10C截取的N6点发出ON/KEEP/OFF信号中的ON/KEEP信号(导通)，使图10D截取的电源单元210的N2和N3点完全接通AC交流电源。
当运行结束进入待机模式时，在图10C截取的N6点发出ON/KEEP/OFF信号中的OFF信号(截止)，在图10B截取的N5点的待机电压VSB缓慢下降，经过时间t2后又达到下限VLL，待机信号单元230又向待机控制单元发出接通的待机信号，使电源单元210接通AC交流电源，此后与上述待机模式相同。
图11是本发明的系统工作逻辑流程图。如图11所示，在步骤S301，系统初始上电待机控制单元220接通电源单元210的电源，在步骤S302，判断是否启动运行，因为系统上电后随时会输入启动运行操作信号而使系统启动，虽然在初始上电接通电源单元220后系统一般不会在接通电源的瞬时启动，但进入待机模式后当待机模式工作循环到了步骤S301下面也会有在此启动运行的可能，因此在步骤S302判断是否启动运行，若是，就转入步骤S309启动运行，若否，就转入步骤S303。
步骤S303是在待机控制单元220接通电源单元210后对其输出的待机电压VSB是否达到上限由待机信号单元230进行判断，若没有达到上限，返回步骤S302上端继续步骤S302、S303，若达到上限执行步骤S304。
步骤S304待机控制单元220关断电源单元210。对于初始上电是从步骤S301到步骤S304，因首次对电源单元210中的电容C211以及待机信号单元230等进行电力供给，电压是从0开始上升的，经过时间t1后达到待机电压VSB的上限，虽然很短暂，但也要比进入正常待机模式后所进行的电力补充时间t要长。
步骤S305为待机模式中。从步骤S301开始，只要不进入步骤S309，这一循环步骤均属于待机模式中，从图11中来看就是右侧部分从S302到S308的循环步骤。
步骤S306判断是否启动运行，若是，就进入步骤S309，若否，就进入步骤S307。
步骤S307，由待机信号单元230判断待机电压VSB是否达到下限，若否，回到步骤S306上端，若是，转入步骤S308。
步骤S308待机控制单元220接通电源单元210，之后回到步骤S302上端，继续下一个循环。
从步骤S304关断电源单元210开始到步骤S308接通电源单元210这一段时间为T-t，持续的时间会长，在以上的描述中称之为长时间，这是因为在待机模式下只有待机信号单元230以及系统控制单元240消耗很微弱的电流，消耗就会变慢。
从下一个循环开始，由步骤S308接通电源单元210到步骤S304关断电源单元210所用的时间t会很短，在以上的描述中称之为短时间，比初始上电时所用的时间t1要短，这是因为在初始上电之后电容C211储存有一定的电量，使得待机电压VSB不是由零而是由下限VLL开始补充，所以就会迅速达到上限。
当系统执行启动运行的指令后转入步骤S309启动运行，进入步骤S310待机控制单元210接通电源单元210，进入步骤311运行模式。从步骤S309到步骤S313定义为运行模式范围。
在步骤S312系统执行停止运行的指令，进而执行步骤S313待机控制单元220关断电源单元210，然后转入步骤S305待机模式。
由于不同的电子电器系统会配置不同的电源变换单元的不同型式和不同功率以及不同容量的储能滤波电容，因此待机信号的周期T和脉宽t也因此不同，t所包络的交流电源的周波数也不同，图10给出的只是示意，为了便于理解采取了夸大的画法。因负载和电源容易受到外界和电网的电磁干扰，每次接通点和关断点所包络的交流电源波形的相角不一定在同一点上，因此每个周期的周期T和脉宽t也不一定完全相同，但差距不大，为了清楚地描述本发明的原理和中心思想，可以将此忽略。
在一款电源为AC220V电磁炉上的应用数据实测为T＝110S，t＝35mS，待机控制单元接通电源单元(为线性变压器电源)时的瞬时电流最大值为I＝5.13mA。以上均为多次测试数据的平均值。
可以看出，本实施例所描述的待机信号单元230是通过检测DC待机电压VSB是否达到上限和下限来决定何时关断和接通电源单元210的交流电源，其待机模式下的电源单元210输出的待机电压VSB的负载能力是可以随着负载的变化自动调节的，若负载在受到外界的电磁等干扰略有增加时可自动增大负载能力以适应这一变化，若AC电源电压受电网的影响有突变或有所降低，它也可自动调节，确保待机电压VSB在VUL和VLL间，使系统和装置稳定地在待机模式下以极低的待机功率工作，在负载或电网电压突变时保证有足够的电力供应，避免系统死机，可在条件恶劣的环境下使用。
此外，DC待机电压VSB在系统启动运行后由于待机控制单元220完全接通了电源单元210的AC交流电源使电源单元211脱离待机模式转入运行模式，其输出的DC待机电压VSB也恢复到了运行时的电压VL供系统其它单元使用。
由于一般场效应管的栅极门限电压(Gate Threshold Voltage)VGS(th)＝2～4V，因此，待机控制单元220的场效应管Q221在导通状态时在D和S极之间会产生大于VGS(th)的电压降，一般为8V左右，加上整流桥上的压降，可达到10V左右，如果结束待机模式进入运行模式后也采用控制场效应管Q221导通的方法使电源单元210接通运行，长期运行会导致场效应管Q221发热，使电源单元210的输入端电压明显低于由电源插头引入的AC电源电压，导致电能损失。因此，在待机控制电路220的整流桥BR221的交流输入端并连一开关元件，本实施例电路中例举的是采用双向可控硅输出的光电耦合器IC222，也可用继电器取代。当系统由待机模式进入启动运行模式时，稳压电路212输出DC5V电压给系统控制单元240，并由系统控制单元240控制光电耦合器IC222中的光电二极管IC222-2使其导通，启动/运行/关断信号ON/KEEP/OFF是由光电耦合器IC222内部以光信号传输给光电双向可控硅IC222-1使其导通的，因此可将电源单元210完全接通。
为了使待机功耗降到最低水平，电阻R221的阻值最好在数十MΩ，电阻R233和R234最好在数百kΩ。DC待机电压VSB应控制在可使本装置工作在待机模式时和启动瞬时所需要的最低电压或略有余富，这样即可以保证本装置能可靠的工作在待机模式和能可靠启动运行，又可使本装置在待机电压VSB下的待机电流最小，所消耗的待机功率也最低。
对于电源单元中的电源变换单元是线性变压器的装置，为了消除本装置在待机模式下周期性的接通关断电源变压器初级线圈而带来的对电网的电磁干扰，应在电源变压器的初级线圈上并连一个抗干扰电容。对于电源变换单元是开关电源的装置，一般此类电源的输入端本身就具有抗干扰电容，因此可不予考虑。
系统控制单元240中的微处理器在系统进入待机模式时应迅速进入睡眠状态，以降低待机功率。当输入操作信号启动运行时迅速唤醒并执行启动运行程序。
参见图3，本发明的第二实施例与第一实施例的的待机控制原理相同，不同之在于对于在待机模式也会产生可观功耗的系统其它单元250，可设置开关单元260对其在待机模式下功耗较大的电源进行控制，电源的开关单元260连接在电源单元210的DC直流输出端和待机模式下功耗较大的系统其它单元250之间，并受系统其它单元240的控制，在待机模式下开关单元260切断系统其它单元250的DC直流供电，以进一步降低待机功率。若系统其它单元250的VL端输入电源在待机模式下待机功率较大，就对VL进行控制，而对于如VH和AC这样在待机模式下不会消耗功率的输入电源可不予控制。当系统由待机模式进入启动运行模式时，开关单元260接通系统其它单元250的VL端的电源供给，使系统进入正常的启动运行模式。
开关单元260可采用晶体管或场效应管或可控硅作为其内部的开关元件，也可采用继电器。这些都是现有技术，在此不多描述。
参见图4，本发明的第三实施例的待机控制原理与上述实施例相同，与上述实施例的不同之处在于若系统对VL端的电源要求稳压，而稳压电路213在待机模式下也会产生较大的功耗，因此需要将稳压电路213设置在开关单元260的输出端之后，根据具体系统也可将输入端设在较高的直流电源VH端，在系统进入待机模式时由系统控制单元240所控制的开关单元260将其关断，当系统进入启动运行模式时再将其接通。
若电源单元210提供给系统其它单元250的AC交流电源在待机模式时也有一定的功率消耗以及考虑这部分装置的元器件在待机期间也长期通电而容易带来隐患或减少元器件的使用寿命，我们希望在系统进入待机模式时也将系统其它单元250的AC交流电源关断的话，可设置一个开关元件270，连接在系统电源AC端和系统其它单元250的AC电源输入端之间，并由系统控制单元240控制，当系统进入待机模式时将系统其它单元250的AC交流电源关断，进入启动运行模式时再将其接通。开关元件可根据系统对AC电流的要求采用继电器或固态继电器或可控硅。
参见图5，本发明的第四实施例的待机控制原理与上述实施例相同，与上述实施例的不同之处在于若系统控制单元240在待机模式下仍会产生较大的功耗，则增加待机操作单元280，其电源由电源单元210的DC待机电压VSB提供，其作为控制的一个输出端接开关单元261和262，另一输出端接系统其它单元240。当待机操作单元280输入启动运行的操作信号时，其一个输出端ON控制开关单元261和261接通稳压电路212和稳压电路213以及系统其它单元250的直流电源，开关元件270受稳压电路212输出的DC5V的驱动接通系统其它单元250的AC交流电源，其另一个输出端输出启动运行信号给系统控制单元240，使系统进入启动运行模式并由系统控制单元输出保持(KEEP)信号给开关单元261和261使其保持接通而使系统保持运行。结束运行时系统控制单元240停止输出保持(KEEP)信号而转为关断(OFF)信号给开关单元261和261使其关断，系统停止运行，进入待机模式。
参见图6，本发明的第五实施例是以计算机系统的待机控制为例加以描述的，其待机控制原理与上述实施例基本相同，与上述实施例的不同之处在于电源单元210是一个待机专用电源单元，原电源单元为主机电源单元280(开关电源)，系统其它单元250为主机系统，也可以包括显示系统、音响系统以及打印系统。待机操作单元280可输入启动(开机)信号和关闭(关机)信号，并由其输出相应的启动信号给开关元件270。开关元件270连接在AC电源输入端和主机电源单元290的电源输入端之间，并由开关元件270受待机操作单元280的控制在待机模式时完全关断主机电源单元290输入的AC电源，切断和接通主机系统的电源，甚至可以根据需要切断和接通与主机系统连接的显示系统、音响系统以及打印系统的电源，可使整个系统在待机模式时切断上述电源，使待机功率降到最小，而且还方便了使用。
当系统接通AC交流电源时，待机原理与上述实施例相同，需要说明的是此时待机操作单元280没有信号输出给开关元件270，开关元件270也就不能接通主机电源单元290。
当待机操作单元280可输入启动(开机)信号时，待机操作单元280输出启动信号ON给开关元件270使其接通主机电源单元290的AC交流电源，并输出+5VSB通过二极管D201给待机操作单元280、待机信号单元230和电源单元210中的除能滤波电容C211，保证它们有足够的电力供运行模式使用和为下次进入待机模式而储备；还输出+5V作为保持(KEEP)信号给待机操作单元280，使其也保持(KEEP)送给开关元件270的信号是接通状态。当待机操作单元280输入关闭(关机)信号，其输出端也随之将关闭(关机)信号(OFF)送给主机电源单元290的PS-ON端，并使主机电源单元290关闭(关机)，+5V停止输出，也就是向待机操作单元280发出关闭(关机)信号(OFF)，待机操作单元280随之向开关元件发出关闭(关机)信号(OFF)，切断主机电源单元290的AC交流电源，使系统进入待机模式。
开关S201是远程网络启动模式和待机省电模式的转换开关。当把开关转到+5VSB的接线端时为远程网络启动模式，此时电脑关机后也会由+5VSB向待机操作单元发出保持(KEEP)信号，使其控制的开关元件270在此期间不会关断主机电源单元290的AC交流电源。
参见图7，本发明的第六实施例的待机控制原理与上述实施例基本相同，与上述实施例的不同之处在于取消了上述实施例中独立的待机信号单元230，其待机信号是由待机信号单元兼系统控制单元240中的微处理器产生的，待机信号的产生是根据DC待机电压VSB在待机模式中上升和下降到上限和下限的所需的时间来编写待机信号程序，使微处理器所发出的待机信号达到实际要求，如图9所示。因此，待机信号程序是经过设计和试验得出的。同一种产品的不同型号品种其待机电路的待机功耗也不可能完全相同，因此一个待机信号程序只适用于特定型号的系统待机装置。
本实施例的优点是减少了待机信号单元的成本，缺点是为了使本装置在待机模式下负载或电网电压突变时也有足够的电力供待机使用，待机信号的周期T和脉宽t要比带电压检测电路的待机信号留有足够的余量，这样待机功率相应会有所增加。
给在待机模式下由待机控制单元控制其接通和关断而产生DC待机电压VSB供给待机信号单元以及待机操作单元，由开关元件控制除本装置之外的系统内的电源单元、系统控制单元以及系统其它单元使其全部关断，根据上述实施例的待机信号产生的原理，待机信号不只局限于采用电压检测电路和微处理器，也可以由逻辑电路来实现。这对于专业技术人员来说是很容易实现的。
由于本发明在待机模式时是根据电源单元输出的DC待机电压VSB是否达到上限和下限来接通和关断电源单元输入的AC交流电源，在电源单元被关断期间系统及待机控制单元和电源单元的交流输入回路的电流极其微小，仅为待机控制单元中与场效应管栅极连接的数十兆电阻的电流，而且接通时间t远远小于关断时间T-t。与现有技术的待机功率相比，典型实施例的待机功率大约是目前最低待机功率的1/1000。
以上给出了本发明在电磁炉、微波炉、吸油烟机、热水器等典型电器以及在电脑及其系统上应用的实施例，对于如电视机，影碟机，打印机，电源适配器，待机节电器，电冰箱，空调机，消毒柜以及一些小家电产品等电子电器来说同样适用。可以想到那些技术上熟练的人员在不违背本发明原则与精神的情况下，能够在这些实施例中做一些改变，本发明的保护范围是由权利要求书和它们的等同条件限定的。
权利要求
1.一种微待机功率控制装置，其特征在于它包括电源单元，能够工作在待机模式，包括电源变换单元和储能滤波电容，可将输入的AC交流电压转换输出为DC待机电压VSB和DC直流电压；待机控制单元，能够工作在待机模式，其控制输出端连接电源单元的AC交流输入端，其信号输入端连接待机信号单元的信号输出端，在待机模式时接收待机信号单元发出的待机信号，控制电源单元的AC交流输入电源周期性的接通和关断；待机信号单元，能够工作在待机模式，其电源端与电源单元的待机电压VSB端连接，其信号输出端与待机控制单元连接，在系统进入待机模式时向待机控制单元发出接通和关断信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的待机控制单元包括整流桥、场效应管以及光电耦合器；整流桥的交流输入端作为控制输出端，直流输出端与场效应管漏极和源极连接，场效应管栅极与光电耦合器的光电三极管集电极连接，光电耦合器的光电三极管作为信号输入端接收来自待机信号单元的光电二极管发出的光信号。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述的待机控制单元还包括电阻、晶体管以及齐纳二极管，电阻的一端与场效应管漏极的结点连接，另一端与场效应管栅极的结点连接，晶体管集电极与光电耦合器的光电三极管集电极的结点连接，其基极与光电耦合器的光电三极管发射极连接组成复合管，其发射极与场效应管漏极的结点连接，齐纳二极管阴极与场效应管栅极的结点连接，其阳极与场效应管漏极的结点连接。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的待机信号单元包括一个电压检测电路和光电耦合器，电压检测电路的Vdd作为检测输入端检测待机电压VSB是否达到规定的上限和下限，其输出端Out驱动作为待机信号单元信号输出端的光电耦合器的光电二极管输出相应周期和脉宽的待机信号给待机控制单元控制电源单元的AC交流电源断开和接通。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述的待机信号单元还包括晶体管和电阻，晶体管的基极通过电阻与电压检测电路的输出端连接，其集电极通过电阻与光电耦合器的光电二极管连接，晶体管的发射极与电压检测电路的Vss连接作为地端，电压检测电路是通过电阻、晶体管来驱动光电耦合器的光电二极管将待机信号传输给给待机控制单元的。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的待机信号电路中的电压检测电路也可以由脉冲信号发生电路替代，脉冲发生电路可以由微处理器实现单片机或由逻辑电路实现，其发出的待机信号的脉宽t和周期T应能使待机控制电路控制电源电路的直流电压VSB在规定的上限和下限范围内变化。
7.一种系统的微待机功率控制方法，该装置具有在系统和所述装置进入待机模式时将输入的AC交流电压转换为DC直流电压的电源单元，可接通和关断电源单元输入端AC交流电源的待机控制单元，向待机控制单元发出接通和关断信号的待机信号单元，其中该方法包括步骤当系统和所述装置工作在待机模式时，待机控制单元受待机信号单元的控制，接通电源单元的交流输入电源，经过短时间t使其关断，再经过长时间T-t又使其接通，再经过短时间t又使其关断，就这样按照脉宽t和周期T周期性的接通和关断电源单元的交流输入电源，重复此步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括步骤当系统和所述装置工作在待机模式时，待机控制单元接通电源单元的AC交流输入电源，电源单元得电，给其内部的储能滤波电容补充能量，DC待机电压VSB迅速上升；经过短时间t电压达到上限时，待机信号单元输出关闭信号给待机控制单元，待机控制单元关断电源单元的AC交流电源；电源单元中的储能滤波电容继续维持待机用电，待机电压VSB缓慢下降；经过长时间T-t电压达到下限时，待机信号单元输出接通信号给待机控制单元，待机控制单元接通电源单元的AC交流电源，DC待机电压VSB迅速上升；又经过短时间t待机电压VSB迅速达到上限，待机信号单元又输出关闭信号给待机控制单元，待机控制单元关断电源单元的AC交流电源；待机信号单元按周期T向待机控制单元发送脉冲宽度为t的待机信号，待机电压VSB随之在上限和下限之间周期性变化，重复上述步骤。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括步骤当待机信号单元中的电压检测电路检测到待机电压VSB达到上限即达到电压检测电路的释放电压(Release Voltage)时，电压检测电路输出高电平并通过电阻和晶体管控制光电耦合器的光电二极管导通，向待机控制单元发出关断信号；当待机信号单元中的电压检测电路检测到待机电压VSB达到下限即达到电压检测电路的检测电压(Detection Voltage)时，电压检测电路输出低电平并通过电阻和晶体管控制光电耦合器的光电二极管截止，向待机控制单元发出接通信号。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括步骤对于待机信号是由微处理器或逻辑电路产生的装置，待机信号的产生是根据DC待机电压VSB在待机模式中上升和下降到上限和下限的所需的时间来编写微处理器的待机信号程序或调整逻辑电路的参数，来保证在待机模式时所发出的待机信号脉冲宽度t和周期T达到要求。
全文摘要
本发明涉及一种可使电子、电器等系统实现微功率待机控制装置与方法，包括电源单元，待机控制单元和待机信号单元。待机控制单元与电源单元的AC交流电源输入端连接并可控制电源单元的输入端通断，待机信号单元的电源端连接电源单元输出的DC待机电压端，其信号输出端连接待机控制单元的信号输入端。当系统工作在待机模式时，由待机信号单元根据电源单元所输出的DC待机电压是否达到上限和下线向待机控制单元发出脉宽为t周期为T的待机信号，使待机控制单元也随之周期性的断开和接通电源单元的AC交流电源，以进一步降低系统的低待机功率。
文档编号G05B19/04GK1834829SQ200510055250
公开日2006年9月20日 申请日期2005年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者金德奎, 任福君 申请人:金德奎, 任福君