电子设备、电源控制电路及其驱动方法与流程

本发明涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种电子设备、电源控制电路及其驱动方法。

背景技术：

目前，环保组织要求电子产品的待机功耗小于0.5w，甚至小于0.3w。但是，现有的电子产品大多采用交流转直流的电源模块来给负载供电，这种电源模块只提供一路主电压，如提供12v或19v的电压。由于电子产品待机时实际需求的电压较低，如待机时电子产品mcu((microcontrolunit，微控制单元)所需的电压只有2.5v或3.3v，因此，如果仍采用该主电压进行供电，会导致电子产品的待机功耗很大，不利于节能环保。

虽然现有技术中采用了线性稳压电路来降低电子产品待机时的供电电压，但是，由于线性稳压电路损耗的功率当于实际所需功率的几倍，如线性稳压电路将电压从12v降到3.3v的损耗功率约为实际所需功率的2.6倍，因此，也不利于电子产品待机功耗的降低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种电源控制电路及其驱动方法，以解决现有技术中的电源模块在待机时功耗较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电源控制电路，包括开关控制模块和信号发生模块，所述开关控制模块包括电压输入端、第一电压输出端、第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、第一逆止器件和第二逆止器件；

所述第一开关的第一端与所述电压输入端连接，所述第一开关的第二端通过所述第一电容与所述第一逆止器件的正极连接，所述第一逆止器件的负 极作为所述第一电压输出端，所述第二开关的第一端连接在所述第一开关与所述第一电容的公共端，所述第二开关的第二端与所述第一逆止器件的负极连接，所述第二逆止器件的正极接地，所述第二逆止器件的负极连接在所述第一电容与所述第一逆止器件的公共端，所述第二电容连接在所述第一逆止器件的负极与地之间；

所述信号发生模块用于控制所述第一开关的截止和导通，控制所述第二开关的截止和导通；

所述第一逆止器件用于在所述第一逆止器件正极的电压大于所述第一逆止器件负极的电压时导通，在所述第一逆止器件正极的电压小于所述第一逆止器件负极的电压时截止；

所述第二逆止器件用于在所述第二逆止器件正极的电压大于所述第二逆止器件负极的电压时导通，在所述第二逆止器件正极的电压小于所述第二逆止器件负极的电压时截止。

优选的，所述第一逆止器件和所述第二逆止器件为二极管。

优选的，所述电源控制电路还包括线性稳压模块，所述线性稳压模块包括线性稳压器、第三电容和第二电压输出端，所述线性稳压器的输入端与所述第一电压输出端连接，所述线性稳压器的输出端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述线性稳压器与所述第三电容的公共端作为第二电压输出端，所述第二电压输出端与负载连接。

优选的，所述第一电压输出端与负载连接。

优选的，所述信号发生模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三开关和信号发生器；

所述第一开关的控制端通过所述第一电阻与所述电压输入端连接，所述第一开关的控制端还通过所述第二电阻与所述第三开关的高电位端连接，所述第三开关的低电位端接地，所述第三开关的控制端与所述信号发生器的输出端连接，所述信号发生器的输入端与所述第一电压输出端连接，所述第三开关的控制端还通过所述第三电阻与所述电压输入端连接，所述第四电阻连接在第三开关的控制端与第三开关的低电位端之间，所述第二开关的控制端与所述第三开关和所述第二电阻的公共端连接；

所述信号发生器用于检测所述第一电压输出端的电压，并在所述第一电压输出端的电压大于或等于第一预设电压时，通过控制所述第三开关截止来控制所述第一开关截止、第二开关导通，在所述第一电压输出端的电压小于第二预设电压时，通过控制所述第三开关截止来控制所述第一开关导通、第二开关截止。

优选的，所述第一开关为pmos晶体管、所述第二开关和第三开关为noms晶体管。

一种电源控制电路的驱动方法，应用于如上任一项所述的电源控制电路，所述驱动方法包括：

信号发生模块控制第一开关导通、控制第二开关截止，使电压输入端向第一电容和第二电容充电，并通过所述第一电容和第一逆止器件向第一电压输出端供电；

所述信号发生模块控制所述第一开关截止、控制所述第二开关导通，使所述第一电容通过与所述第二开关和第二逆止器件构成的供电回路向所述第一电压输出端供电，使所述第二电容与所述供电回路并联向所述第一电压输出端供电。

优选的，所述信号发生模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三开关和信号发生器，则所述控制第一开关导通、控制第二开关截止的过程包括：

信号发生器判断所述第一电压输出端的电压是否大于或等于第一预设电压；

若是，则输出第一控制信号至所述第三开关的控制端，以控制所述第三开关截止，使所述第一开关截止、第二开关导通。

优选的，所述控制所述第一开关截止、第二开关导通的过程包括：

所述信号发生器判断所述第一电压输出端的电压是否小于第二预设电压；

若是，则输出第二控制信号至所述第三开关的控制端，以控制所述第三开关导通，使所述第一开关导通、第二开关截止。

一种电子设备，包括如上任一项所述的电源控制电路。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的电源控制电路及其驱动方法，信号发生模块控制第一开关导通、第二开关截止后，电压输入端向第一电容和第二电容充电，并通过第一电容和第一逆止器件向第一电压输出端供电；信号发生模块控制第一开关截止、第二开关导通后，第一电容通过与第二开关和第二逆止器件构成的供电回路向第一电压输出端供电，第二电容与供电回路并联向第一电压输出端供电，由于在此过程中不需消耗电压输入端输入的电能，因此，可以降低电子产品的待机功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电源控制电路中的开关控制模块的电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电源控制电路中的开关控制模块和线性稳压模块的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电源控制电路中的开关控制模块、线性稳压模块和信号发生模块的电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电源控制电路的驱动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例提供了一种电源控制电路，可用于降低交流转直流的电源模块的待机电压，该电源模块可以为只提供一路主电压的电源模块。

本实施例中的电源控制电路包括开关控制模块，如图1所示，该开关控制模块包括电压输入端vin、第一电压输出端vout1、第一开关k1、第二开关k2、第一电容c1、第二电容c2、第一逆止器件d1和第二逆止器件d2。

其中，第一开关k1的第一端与电压输入端vin连接，第一开关k1的第二端通过第一电容c1与第一逆止器件d1的正极连接，第一逆止器件d1的负极作为第一电压输出端vout1，第二开关k2的第一端连接在第一开关k1与第一电容c1的公共端，第二开关k2的第二端与第一逆止器件d1的负极连接，第二逆止器件d2的正极接地，第二逆止器件d2的负极连接在第一电容c1与第一逆止器件d1的公共端，第二电容c2连接在第一逆止器件d1的负极与地gnd之间。

其中，第一逆止器件d1为正向导通、逆向截止的器件，即第一逆止器件d1在自身正极的电压大于自身负极的电压时导通，在自身正极的电压小于自身负极的电压时截止。第二逆止器件d2也为正向导通、逆向截止的器件，即第二逆止器件d2在自身正极的电压大于自身负极的电压时导通，在自身正极的电压小于自身负极的电压时截止。其中，第一逆止器件d1可以防止第二电容c2向第一电容c1充电，第二逆止器件d2可以防止第一电容c2的电流向地流失。可选的，本实施例中的第一逆止器件d1和第二逆止器件d2为二极管，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，第一逆止器件d1和第二逆止器件d2还可以为开关管等。进一步需要说明的是，本实施例中的电源控制电路中的第一电压输出端vout1可以直接与负载连接，还可以通过线性稳压模块与负载连接，以通过线性稳压模块实现进一步地降压和线性稳压的功能。

如图2所示，该电源控制电路还包括线性稳压模块，该线性稳压模块包括线性稳压器u1、第三电容c3和第二电压输出端vout2，线性稳压器u1的输入端与第一电压输出端vout1连接，线性稳压器u1的输出端与第三电容c3的第一端连接，第三电容c3的第二端接地，线性稳压器u1与第三电容c3的公共端作为第二电压输出端vout2，第二电压输出端vout2与负载连接。

此外，本实施例中的电压输入端vin可与电源模块的主电压输出端连接，由于该电源模块中具有将交流转换为直流的模块，因此，电压输入端vin输入的是高直流电压。

当第一开关k1导通、第二开关k2截止时，电压输入端vin向第一电容c1和第二电容c2充电，并通过第一电容c1和第一逆止器件d1向第一电压输出端vout1供电，此过程中，在第一电容c1和第二电容c2的分压作用下，第一电压输出端vout1会输出一个比电压输入端vin输入的电压低的电压，从而可以降低线性稳压模块2的功耗以及电子产品的待机功耗。

当第一开关k1截止、第二开关k2导通时，第一电容c1通过与第二开关k2和第二逆止器件d2构成的供电回路向第一电压输出端vout1供电，第二电容c2通过与第一电容c1、第二开关k2和第二逆止器件d2构成的供电回路并联向第一电压输出端vout1供电，此过程中，不仅可以通过将第一电容c1上的电荷转移到第二电容c2上来实现降压，而且不需消耗电压输入端vin的电能，因此，可以降低线性稳压模块2的功耗以及电子产品待机时的功耗。

进一步需要说明的是，本发明中的电源控制电路还包括信号发生模块，该信号发生模块用于驱动第一开关k1和第二开关k2即用于控制第一开关k1的截止和导通以及控制第二开关k2的截止和导通。下面以一种信号发生模块的具体结构为例来对信号发生模块的控制功能进行说明，但是，本发明中的信号发生模块并不仅限于此。

如图3所示，信号发生模块可以包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第三开关k3和信号发生器u2。其中，第一开关k1的控制端通过第一电阻r1与电压输入端vin连接，第一开关k1的控制端还通过第二电阻r2与第三开关k3的高电位端连接，第三开关k3的低电位端接地，第三开关k3的控制端与信号发生器u2的输出端连接，该信号发生器u2的输入端与第一电压输出端vout1连接，第三开关k3的控制端还通过第三电阻r3与电压输入端vin连接，第四电阻r4连接在第三开关k3的控制端与第三开关k3的低电位端之间，第二开关k2的控制端通过端口v1与第三开关k3和第二电阻r2的公共端连接。

本实施例中的第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3可以为mos晶体管、也可以为可控硅和三极管等，本发明并不对此进行限定。本实施例中，仅以第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3为mos晶体管为例进行说明，进一步地，本实施例中的第一开关k1为pmos晶体管，第二开关k2和第三 开关k3为nmos晶体管，其中，第一开关k1的第一端为pmos晶体管的源极、控制端为其栅极、第二端为其漏极；第二开关k2的第一端为nmos晶体管的漏极、控制端为其栅极、第一端为其源极；第三开关k3的高电位端为nmos晶体管的漏极、低电位端为其源极、控制端为其栅极。

基于此，向第一开关k1的控制端输入低电平信号时第一开关k1导通，向第一开关k1的控制端输入高电平信号时第一开关k1截止；向第二开关k2的控制端输入低电平信号时第二开关k2截止，向第二开关k2的控制端输入高电平信号时第二开关k2导通；第三开关k3与第二开关k2的导通信号和截止信号相同，在此不再赘述。

当电源控制电路首次上电时，电压输入端vin通过第三电阻r3驱动第三开关k3导通，此时，第三开关k3的低电位端会将第一开关k1和第二开关k2的控制端的电压拉低，相当于向第一开关k1和第二开关k2的控制端输入了一个低电平信号，从而使得第一开关k1导通，第二开关k2截止，使得电压输入端vin通过第一开关k1和第一逆止器件d1向第一电容c1和第二电容c2充电，同时通过第一电容c1和第一逆止器件d1向第一电压输出端vout1供电。由于第一电压输出端vout1与信号发生器u2的输入端连接，因此，信号发生器u2可检测第一电压输出端vout1的电压。在电压输入端vin向第一电容c1和第二电容c2供电的过程中，第一电压输出端vout1的电压逐渐升高，当第一电压输出端vout1输出的电压大于第一预设值vh时，信号发生器u2将pin1脚控制信号变为低电平，进入负占空比期间，即信号发生器u2向第三开关k3的控制端输入了一个低电平信号，来使得第三开关k3截止。第三开关k3截止后，第一开关k1通过第一电阻r1释放电荷直至截止。第一开关k1截止后，电压输入端vin通过第一电阻r1和第二电阻r2将第二开关k2的控制端拉高，相当于向第二开关k2的控制端输入了一个高电平信号，使得第二开关k2导通。

具体地，电压输入端vin通过第一电阻r1和第二电阻r2与第二开关k2的控制端连接后，使得第二开关k2的控制端的电压近似等于电压输入端vin的电压，当第二开关k2的控制端和第二端即第一电压输出端vout1之间的电压差大于第二开关k2的导通电压时，第二开关k2导通，反之，当第二开关 k2的控制端和第二端即第一电压输出端vout1之间的电压差小于第二开关k2的导通电压时，第二开关k2截止。

当第一开关k1截止、第二开关k2导通后，第一电容c1通过与第二开关k2和第二逆止器件d2构成的供电回路向第一电压输出端vout1供电，第二电容c2与该供电回路并联向第一电压输出端vout1供电，在此过程中不消耗电压输入端vin的输入电能，并且，在第一电容c1和第二电容c2供电的过程中，第一电压输出端vout1的电压逐渐降低，当第一电压输出端vout1的电压小于第二预设值vl时，信号发生器u2把pin1脚控制信号变为高电平，进入正占空比期间，即信号发生器u2向第三开关k3的控制端输入了一个高电平信号，来使得第三开关k3导通。同上所述，第三开关k3导通后，第一开关k1导通、第二开关k2截止，重复电压输入端vin向第一电容c1和第二电容c2充电的过程，周而负始，直到电源控制电路断电后停止。

本实施例中，第一电阻r1至第四电阻r4都为大阻值的电阻，在电源控制电路工作的过程中，第一电阻r1至第四电阻r4中只通过细小的电流，基本不消耗电能。当电源控制电路及其连接的电源模块所在的电子产品待机时，电源控制电路只消耗毫安级的电流，从而可以在电压输入端vin输入的直流电压比较高的情况下，有效降低整机的待机功耗。

本实施例中，可根据具体情况选取第一电容c1和第二电容c2的电容量，例如，在信号发生器u2的占空比为50％时，可根据公式vout1*xc1＝(vin-vout1)*c2确定第一电容c1和第二电容c2的电容量。如电压输入端vin输入的电压为24v，第一电压输出端vout1输出的电压为4v时，第一电容c1的容量为第二电容c2的5倍；再如，电压输入端vin输入的电压为12v，第一电压输出端vout1输出的电压为6v时，第一电容c1和第二电容c2的容量相等。

此外，本实施例中的信号发生器u2可为mcu，也可为数字或模拟线路，针对更简单的应用即不需要准确控制第一电压输出端vout1的电压的电路，信号发生器u2也可为lm555类的定时芯片。

本实施例提供的电源控制电路，信号发生模块控制第一开关导通、第二开关截止后，电压输入端向第一电容和第二电容充电，并通过第一电容和第一逆止器件向第一电压输出端供电；信号发生模块控制第一开关截止、第二开关导通后，第一电容通过与第二开关和第二逆止器件构成的供电回路向第 一电压输出端供电，第二电容与供电回路并联向第一电压输出端供电，由于在此过程中不需消耗电压输入端输入的电能，因此，可以降低电子产品的待机功耗。

本发明的另一实施例提供了一种电源控制电路的驱动方法，应用于如上所述的电源控制电路，如图4所示，该驱动方法包括：

s401：信号发生模块控制第一开关导通、控制第二开关截止，使电压输入端向第一电容和第二电容充电，并通过所述第一电容和第一逆止器件向第一电压输出端供电；

s402：信号发生模块控制所述第一开关截止、控制所述第二开关导通，使所述第一电容通过与所述第二开关和第二逆止器件构成的供电回路向所述第一电压输出端供电，使所述第二电容与所述供电回路并联向所述第一电压输出端供电。

参考图3，信号发生模块包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第三开关k3和信号发生器u2，且电源控制电路首次上电时，电压输入端vin通过第三电阻r3驱动第三开关k3导通，此时，第三开关k3的低电位端会将第一开关k1和第二开关k2的控制端的电压拉低，相当于向第一开关k1和第二开关k2的控制端输入了一个低电平信号，从而使得第一开关k1导通，第二开关k2截止，使得电压输入端vin通过第一开关k1和第一逆止器件d1向第一电容c1和第二电容c2充电，同时通过第一电容c1和第一逆止器件d1向第一电压输出端vout1供电。

由于第一电压输出端vout1与信号发生器u2的输入端连接，因此，信号发生器u2可检测第一电压输出端vout1的电压。在电压输入端vin向第一电容c1和第二电容c2供电的过程中，第一电压输出端vout1的电压逐渐升高，当第一电压输出端vout1输出的电压大于或等于第一预设电压vh时，信号发生器u2将pin1脚控制信号变为低电平，进入负占空比期间，即信号发生器u2向第三开关k3的控制端输入了一个低电平信号，来使得第三开关k3截止。第三开关k3截止后，第一开关k1通过第一电阻r1释放电荷直至截止。第一开关k1截止后，电压输入端vin通过第一电阻r1和第二电阻r2 将第二开关k2的控制端拉高，相当于向第二开关k2的控制端输入了一个高电平信号，使得第二开关k2导通。

当第一开关k1截止、第二开关k2导通后，第一电容c1通过与第二开关k2和第二逆止器件d2构成的供电回路向第一电压输出端vout1供电，第二电容c2与该供电回路并联向第一电压输出端vout1供电，在此过程中不消耗电压输入端vin的输入电能。并且，在第一电容c1和第二电容c2供电的过程中，第一电压输出端vout1的电压逐渐降低，当第一电压输出端vout1的电压小于第二预设电压vl时，信号发生器u2把pin1脚控制信号变为高电平，进入正占空比期间，即信号发生器u2向第三开关k3的控制端输入了一个高电平信号，来使得第三开关k3导通。第三开关k3导通后，第一开关k1导通、第二开关k2截止，重复电压输入端vin向第一电容c1和第二电容c2充电的过程，周而负始，直到电源控制电路断电后停止。

也就是说，在电源控制电路首次上电时，电压输入端vin通过驱动第三开关k3导通来驱动第一开关k1导通、第二开关k2截止，但是，在后续的过程中，控制第一开关k1导通、控制第二开关k2截止的过程包括：

信号发生器u2判断第一电压输出端vout1的电压是否大于或等于第一预设电压vh；若是，则输出第一控制信号即低电平信号至第三开关k3的控制端，控制第三开关k3截止，以使第一开关k1截止、第二开关k2导通。

控制第一开关k1截止、控制第二开关k2导通的过程包括：

信号发生器u2判断第一电压输出端vout1的电压是否小于第二预设电压vl；若是，则输出第一控制信号即高电平信号至第三开关k3的控制端，控制第三开关k3导通，以使第一开关k1导通、第二开关k2截止。

本实施例提供的电源控制电路的驱动方法，通过控制第一开关导通、第二开关截止，来使电压输入端向第一电容和第二电容充电，并使电压输入端通过第一电容和第一逆止器件向第一电压输出端供电；

通过控制第一开关截止、第二开关导通，来使第一电容通过与第二开关和第二逆止器件构成的供电回路向第一电压输出端供电，使第二电容与供电回路并联向第一电压输出端供电，以减少对电压输入端输入的电能的消耗，降低电子产品的待机功耗。

此外，在一个实施例中，还提供一种电子设备，包括上述的电源控制电路。该电子设备可以为教育机、微型投影机、电视等，这里不作严格限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。