一种低功耗低成本的开关控制器的制作方法

本实用新型涉及一种开关控制器，尤其涉及一种低功耗低成本的开关控制器。

背景技术：

开关控制器是一种能够通过电路通断实现开关控制的控制器，一般基于时间控制，所以一般也称为时间控制器、经纬控制器等。

传统开关控制器的电源电路一般包含常规的交直流转换电路和充电电池，存在以下缺陷：

1、传统开关控制器的电源电路输出电压较为固定，难以满足使用要求，比如不能同时满足需要有交流电时驱动继电器等器件、检测是否有交流电、无交流电时为充电电池充电并提供无交流电时的系统工作电压。

2、传统开关控制器的充电电池主要有三种：第一种是外置AAA碳性电池，该类电池一般不可充电需要定期更换；第二种是采用内置可充电锂电池，该方案必须具有专用充放电保护电路，且成本相对较高；第三种为外置铅蓄电池的方式，该方案主要解决大功率长时间待机的问题，电路复杂、价格高昂。

3、传统开关控制器的低功耗解决方案主要有两种：一种是基于市电供电或外置锂电池、铅蓄电池的方案，不采用低功耗的处理，存在耗电大、浪费能源、成本高、体积大、使用寿命短的问题；另一种是采用独立时钟芯片和低功耗MCU完成低功耗处理，其降低功耗的效果有限，难以实现真正低功耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低功耗低成本的开关控制器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种低功耗低成本的开关控制器，包括微控制器和电源电路，所述电源电路包括输入直流电源和充电电池，所述电源电路还包括第一电容、第二电容、第一电阻、第一二极管和第二二极管，所述输入直流电源的正极分别与所述第一电容的正极、所述第二电容的正极和所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述充电电池的正极连接，所述输入直流电源的负极分别与所述第一电容的负极、所述第二电容的负极、所述第一二极管的正极和所述充电电池的负极连接；所述输入直流电源的正极、所述第一电阻的第二端和所述充电电池的正极分别作为所述电源电路的三个直流电源输出端的正极。

进一步，所述开关控制器还包括第二电阻、第三电阻和第三电容，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述第三电容的正极和所述微控制器的检测信号输入端连接，所述第三电阻的第二端和所述第三电容的第二端均与所述充电电池的负极连接。

进一步，所述开关控制器还包括与所述微控制器的时钟信号输入端连接的32.768KHz晶振电路。

作为优选，所述充电电池为镍氢电池。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过第一电阻进行限流分压，通过第二二极管自身电阻实现进一步分压，从而实现三个不同直流电压输出，比如分别为5V、4.3V和3.6V，可分别用于设备在交流供电时对外部继电器等功率器件的驱动、设备是否有交流电源的检测、电池充电电压及设备在无交流电时的系统工作电压，从而满足开关控制器的多种直流电压需求，为整个开关控制器的低功耗低成本运行提供实现条件；通过由第二电阻、第三电阻和第三电容组成的电压检测电路可以及时检测是否有直流输入，没有则由微控制器控制及时进入低功耗状态，从而保证设备在进入电池供电时能够快速进入低功耗状态；通过采用32.768KHz晶振作为系统时钟，比原有采用标准时钟芯片的方式节约成本约5元；通过采用镍氢电池进一步降低功耗和成本。

附图说明

图1是本实用新型所述低功耗低成本的开关控制器的电路原理图，图中只示出了与本实用新型创新有关的电源电路、电压检测电路、晶振电路和微控制器，其它电路未示出。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述低功耗低成本的开关控制器包括微控制器MCU和电源电路，所述电源电路包括输入直流电源、充电电池BT1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3和32.768KHz晶振电路，所述输入直流电源的正极分别与第一电容C1的正极、第二电容C2的正极和第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极和第二电阻R2的第一端连接，第二二极管D2的负极与充电电池BT1的正极连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端、第三电容C3的正极和微控制器MCU的检测信号输入端连接，所述32.768KHz晶振电路包括32.768KHz晶振Y1和第四电容C4、第五电容C5，32.768KHz晶振Y1的两端与微控制器MCU的两个时钟信号输入端连接，第四电容C4的正极和第五电容C5的正极分别与32.768KHz晶振Y1的两端连接，所述输入直流电源的负极分别与第一电容C1的负极、第二电容C2的负极、第一二极管D1的正极、第三电阻R3的第二端、第三电容C3的第二端、第四电容C4的负极和第五电容C5的负极均与充电电池BT1的负极连接；所述输入直流电源的正极、第一电阻R1的第二端和充电电池BT1的正极分别作为所述电源电路的三个直流电源输出端的正极即VCC1、VCC2和VCC3，其电压分别是5V、4.3V和3.6V。

如图1所示，各元件参数及对应工作原理如下：

微控制器MCU采用51内核的SH79F166A，该芯片支持3.0-5.5V超宽电压供电，支持32.768Khz为主系统频率，内部自建RC振荡电路，最高频率可达16.6Mhz。

32.768KHz晶振Y1的精度为5PPM，同时搭配标准12PF的起振电容即第三电容C3和第四电容C4，完成每天系统时间误差小于1S的应用要求。

第一电阻R1和第二电阻R2通过分压的方式完成输入4.3V的分压，使接入微控制器MCU的电压为3.3V，满足高电平的需求，同时第二电阻R2采用100K的电阻，保证系统在正常运行时功耗较小，约30uA。

第一电阻R1采用10R/1W的绕线电阻，设备在最大限制时，设备的电压为5.5V-3.7V=1.8V，约180mA电流，功率约0.3W，小于器件额定值的1/3；保证元件的正常使用；同时，设备最低电压为4.8V-4.3V=0.5V，约50mA电流；系统单片机全功率运行最大功率约30mA，满足要求，在有电时，不会消耗充电电池BT1的电能。

第二二极管D2 采用IN4007，具有降压及反向保护的作用，保证到达充电电池BT1两端的电压低于3.9V，满足充电电池BT1的充电要求；同时，利用第二二极管D2的反向特性降低设备在无交流工作的情况下的静态功耗。

第一二极管D1采用IN5229作为稳压二极管，该二极管将4.3V以上的电压嵌位到4.3V，提供不高于4.3V的电压；同时，第一二极管D1采用1W的功率，也能保证系统正常稳定工作。

为了消除外部电压不稳定造成的干扰，分别采用第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3完成信号噪声的吸收。

另外优选的一些设置如下：采用分压的方式完成电压检测保证设备的输入IO电压小于3.3V。同时，本引脚采用通用IO完成判断，不能采用ADC端口完成判断，减小系统在无电的情况下，ADC具有较高能耗的弊端。同时，本电路分压电阻尽可能大，保证系统在运行时的电流足够小。同时，分压必须保证分压后检测电压大于2V，满足MCU对于高电平的辨识需求。系统在检测到无外部电压时，2秒内进入低功耗状态，降低系统运行频率为32.768KH。其执行顺序为先关闭系统的ADC，调整系统输入输出配置，显示进入低功耗模式、然后降低运行频率为32.768KHz，达到低功耗的目的。当系统检测到有外部电压时，执行顺序为调整系统时钟频率为16.6MHz，然后调整ADC、调整输入输出口、打开显示，以达到快速响应的问题。同时，整个系统切换需要预留1-2S的切换时间，保证系统在两个系统时钟的切换正常。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。