CN101119075A - 无线式零静态功耗供电控制装置 - Google Patents
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Abstract
无线式零静态功耗供电控制装置属于电子设备供电技术领域，其特征在于，设有一个由解码电路、开关控制电路和可控开关依次串接而成的数字控制电路，两个电源以及一个电源选择电路，在非工作状态下，可控开关断开，外部的主工作电路失电，实现静态零功耗供电，由天线或电磁感应线圈经过电源恢复电路、电源选择电路向数字控制电路供电，使得可控开关断开；在工作状态下，可控开关导通，向主工作电路供电，同时内部电源经过可控开关向电源选择电路供电，使数字控制电路维持可控开关的导通状态，保证主工作电路的电源。本发明实现了电子设备的静态零功耗，而且体积小，广泛应用于家用电器、微型医疗检测与治疗装置。
Description
技术领域
本发明属于电子设备供电技术领域，特别涉及家用电器、微型医疗检测与治疗装置等电子设备中供电电路的结构设计。
背景技术
电子设备在当今社会有着广泛的应用，如空调、电视等家用电器和纸带式照相机、无线内窥镜胶囊等便携式设备。所有这些电子设备在应用中均存在一个在非工作状态下，即待机时的功率消耗问题，如何降低、直至完全消除电子设备的待机功耗，是人们普遍关注的一个问题。
针对以上所述电子设备的应用特点，目前有以下的一些改进措施。一种措施是在电子设备的电源供电回路中增加控制装置，使设备在静态非工作状态下处于微功耗状态。但是仍然没有很好解决长期空闲时功耗较大的问题。如电视机、空调等家用电器在上电后处于长期非工作状态时，仍然存在可观的电能消耗。
另一种措施是可以在供电回路中增加机械式触点开关，当设备在非工作状态时为零功耗；处于工作状态时，通过启动触点开关以接通电池供电。但这种供电方式装置体积大，抗震和可靠性能差，不利于运输和存储，影响了其进一步的推广使用。比如目前的无线内窥镜胶囊中，采用了磁控制干簧管开关控制其内部系统的供电，在产品运输中由于震动原因，接触点会发生意外通断，使得胶囊在使用前，电池电量就可能被消耗，导致胶囊内没有足够的能量对小肠实施检查。
发明内容
本发明的目的是针对现有电子设备的供电方式在应用中存在的问题，提出了一种可用于电子设备的供电控制电路。这种供电方式特别适合于家用电器、微型医疗检测与治疗装置等设备中，具有零静态功耗、结构简单、体积小、可靠性高等特点。
本发明的特征在于，所述供电控制装置是片上集成或采用分立器件实现的，含有天线或者电磁感应线圈、供电控制电路以及电源(Vdd)，其中：
供电控制电路，含有：电源恢复电路、信号检测电路、电源选择电路以及数字控制电路，其中：
电源恢复电路由多个倍压单元以级联方式连接而成，该电源恢复电路的输入为所述天线或电磁感应线圈收到的无线交流信号，输出是幅度稳定的直流电压；
信号检测电路由多个级联的电压升压电路和两级反相器整形电路串联组成，该信号检测电路的输入是所述天线或电磁感应线圈收到的无线调制信号，输出是基带数字信号；
电源选择电路由两个各自接成二极管形式的PMOS管和充电电容C0组成，所述两个PMOS管的第一个PMOS管的源极接电源恢复电路的输出端，所述两个PMOS管的漏极与所述电容C0的一端相连后，构成电源选择电路的输出端，所述电容C0的另一端接地；
数字控制电路由解码电路、开关驱动电路、和可控开关依次串接而成，解码电路的输入端和所述信号检测电路的输出端相连，开关驱动电路的输出端与由MEMS开关等零静态功耗电路构成的可控开关的控制端相连，所述解码电路和所述开关驱动电路由所述电源选择电路供电，可控开关由电源Vdd供电，可控开关的开关信号的输出端同时与所述电源选择电路中第二个PMOS管的源极、以及外部主工作电路的电源输入端相连，在可控开关接通后，所述电源选择电路中第二个PMOS管的源极直接由电源Vdd供电，在可控开关断开后，所述第二个PMOS管失电。
采用本发明的电子设备，当设备处于非工作状态时，可控开关处于关断状态，整个设备为零功耗。当设备处于外部控制器的有效工作范围内时，外部控制装置经由天线或电磁感应线圈给这个电子设备的供电控制装置提供能量和数据信号，经由数字控制电路控制可控开关导通，接通电源与主工作电路，主工作电路开始工作。当开始工作的电子设备远离外部控制装置后，为了保证电子设备仍处于工作状态，此时电源选择电路可由供电电池供电，继续为数字控制电路提供电源信号，以保证控制开关的导通状态，主工作电路仍然处于工作状态。
本发明所述电源供电控制装置的供电方式克服了以往电子设备中供电方式的应用缺陷，使得电子设备在非工作状态下为零功耗，而在工作状态下又和以前的装置具有相同的工作能力。从而达到了降低电子设备的尺寸和成本，降低功率消耗，又有利于设备的运输与存储等目的。
附图说明
图1为已有的有源电子设备组成原理图。
图2为本发明的供电控制装置的组成原理图。
图3为采用本发明装置的电子设备与外部控制器通信的工作原理图。
图4为本发明装置的电源恢复电路实施例组成原理图。
图5为本发明的信号检测电路的实施例组成原理图。
图6为本发明的电源选择电路的实施例组成原理图。
图7为本发明的解码电路、开关控制电路的实施例组成原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，进一步说明本发明的供电控制电路的详细结构及工作原理。
本发明设计的用于家用电器及微型医疗检测与治疗装置的供电控制电路总体结构如图2的虚线框内所示，包括电源恢复电路、电源选择电路、信号检测电路、解码电路、开关驱动电路以及可控开关六个单元电路，其中解码电路、开关驱动电路和可控开关组成数字控制电路；各单元电路的连接关系为：电源恢复电路分别与电源选择电路和信号检测电路的输入端相连，信号检测电路的输出端与解码电路的输入端相连，电源选择电路的输出端与解码电路的输入端相连，解码电路的输出端与开关驱动电路的输入端相连，开关驱动电路的输出端与可控开关的输入端相连；其中：
所述电源恢复电路用于将从天线或电磁感应线圈接收进来的无线信号经过滤波、稳压转换成幅值稳定的直流电压，将该直流电压作为电源控制电路中信号检测电路和电源选择电路的工作电源；
所述电源选择电路用于接收电源恢复电路和供电电池提供的电压信号，为数字控制电路和开关控制电路提供电压源；
所述信号检测电路提取从天线或电磁感应线圈接收进来的无线调制信号的包络、频率等有用信息，处理后得到基带数字信号，并将该信号传送到解码电路进行后续处理；
所述解码电路接收来自信号检测电路的信号进行数字解码，并输出信号控制开关驱动电路的操作；
所述开关驱动电路接收来自解码电路的控制信号，并控制可控开关的操作，该驱动电路可以是电压型驱动，也可以是电流型驱动；
所述可控开关连接供电电池和主工作电路，由开关驱动电路控制具通、断。
采用本发明的供电控制电路的电子设备的总体结构如图3所示，包括天线或电磁感应线圈、供电控制电路、主工作电路和供电电源等部分。其中天线或电磁感应线圈用于以电磁波的形式和外部控制装置进行能量和数据传输，在设备内部与供电控制电路和主工作电路相连；供电控制电路接收来自大线或电磁感应线圈的能量和数据信号，同时在工作时也接收供电电源的能量，它控制可控开关的通、断，决定主工作电路处于工作装态还是非工作状态；主工作电路用于接收来自天线或电磁感应线圈的能量和数据信号，并将内部储存的有用信息经由天线或电磁感应线圈发出；供电电源与可控开关相连，用于为主工作电路供电。
本发明中的各电路的实施例分别说明如下：
本发明的电源恢复电路实施例结构如图4所示，它由多个倍压单元以级联方式连接而成，每个倍压单元(如图中虚线框内的各组成元件)均由上、下两个电容C和接成二极管形式的前后两个MOS管组成；各倍压单元内的各组成元件的连接关系为：前MOS管的漏极、栅极短路作为该倍压单元的输入端与前一个倍压单元的输出端相连，后MOS管的漏极、栅极短路与前MOS管的源极相连接，后MOS管的源极作为该倍压单元的输出端与后一个倍压单元的输入端相连；该上电容的一端接天线，另一端接所述两个MOS管的连接点；该下电容的一端接倍压单元的输出端，另一端接地。
该电源恢复电路用于将从天线接收进来的较低幅度的射频信号转换成幅度稳定的直流电压。当电路达到稳态时，输出电压Vout与输入信号的幅度Vp之间的关系由下式表述：Vout＝N·(Vp-Vd)，其中Vd为MOS管的阈值电压，N为倍压单元的个数。
本发明的信号检测电路实施例结构如图5所示，由电压升压电路和两级反相器整形电路组成。其中M1-M6、C1-C6组成的升压电路(如虚线框I所示)与图4所示级联的倍压单元结构相同，其连接关系不再详述。M7-M11组成了两级反相器整形电路(如虚线框II所示)，其连接关系为：M7的栅极、漏极短路接M8源极，M7源极接电源Vdd；M8、M9的栅极、漏极各自分别相连，其栅极接升压电路的输出端N1；M9的源极接地；M10的源极接电源Vdd，M10栅极与M11的栅极相连，并连接至M8、M9的漏端；M11的源极接地，其漏极与M10漏极相连作为输出接口，将解调的信号传送至下一级电路。
上述信号检测电路用于提取从天线接收进来的无线调制信号有用信息，经过处理后得到基带数字信号，并将该信号传送到解码电路进行后续处理。其升压电路结构同上述电源恢复电路结构相同，只是在具体的参数上有所不同。升压之后所进行的检波，采用传统的二极管包络检波。最后一级滤波电容C6很小，以改善解调信号的时域特性。M7-M11构成两级反相器整形电路，M7可以调节第一级反相器的阈值并降低功耗。
本发明的电源选择电路实施例结构如图6所示。它由各自接成两个二极管形式的PMOS管和充电电容C0组成。两路电源分别来自电源恢复电路和主工作电路的电源引入端，这两路直流电压均可对大电容C0进行充电，为数字控制电路的正常工作提供电源电压。
本发明的数字控制电路实施例结构如图7所示。它由解码电路、开关驱动电路和可控开关K串联组成。解码电路可由常规数字仿真软件实现，关键是要满足设定的逻辑关系；即解码电路首先对信号检测电路输出的控制命令进行数字解码，判断所要执行的是连通还是关断信号，然后给开关驱动电路输出相对应的高、低电平。例如当控制命令为“1001”时，数字解码为高电平，通过驱动电路控制开关导通；当控制命令为“0110”时，数字解码为低电平，通过驱动电路控制开关关断。开关驱动电路可以是电压驱动或电流驱动，它发出驱动信号，控制可控开关的通、断；可控开关K可由MEMS开关等零静态功耗电路实现，属于常规工艺，其一端连接供电电池，另一端连接主工作电路。
整个供电控制电路的工作过程为：当电子设备处于非工作状态时，可控开关处于断开状态，整个系统电路的功耗为零；当其位于外部控制装置的有效工作范围内时，电子设备首先通过天线或电磁感应线圈以感应方式接收外部控制装置提供的能量和命令信号，并通过数字单元的动作，启动连接主工作电路和主电源的可控开关，使得主工作电路接通电源，开始工作；当开始工作的电子设备远离外部控制装置后，为了保证设备仍处于工作状态，此时电源选择电路可由供电电池供电，继续为解码电路提供电源信号，以保证控制开关的导通状态，主工作电路仍然处于工作状态。
Claims (2)
1.无线式零静态功耗供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置是片上集成或采用分立器件实现的，含有天线或电磁感应线圈、供电控制电路以及电源(Vdd)，其中：
供电控制电路，含有：电源恢复电路、信号检测电路、电源选择电路以及数字控制电路，其中：
电源恢复电路由多个倍压单元以级联方式连接而成，该电源恢复电路的输入为所述天线或电磁感应线圈收到的无线交流信号，输出是幅度稳定的直流电压；
信号检测电路由多个级联的电压升压电路和两级反相器整形电路串联组成，该信号检测电路的输入是所述天线或电磁感应线圈收到的无线调制信号，输出是基带数字信号；
电源选择电路由两个各自接成二极管形式的PMOS管和充电电容C0组成，所述两个PMOS管的第一个PMOS管的源极接电源恢复电路的输出端，所述两个PMOS管的漏极与所述电容C0的一端相连后，构成电源选择电路的输出端，所述电容C0的另一端接地；
数字控制电路由解码电路、开关驱动电路、和可控开关依次串接而成，解码电路的输入端和所述信号检测电路的输出端相连，开关驱动电路的输出端与由MEMS开关等零静态功耗电路构成的可控开关的控制端相连，所述解码电路和所述开关驱动电路由所述电源选择电路供电，可控开关由电源Vdd供电，可控开关的开关信号的输出端同时与所述电源选择电路中第二个PMOS管的源极、以及外部主工作电路的电源输入端相连，在可控开关接通后，所述电源选择电路中第二个PMOS管的源极直接由电源Vdd供电，在可控开关断开后，所述第二个PMOS管失电。
2.根据权利要求1所述的无线式零静态功耗供电控制装置，其特征在于，所述电源恢复电路中的倍压电路和信号检测电路中的升压电路都由两个接成二极管形式的、依次串联的MOS管以及两个电容构成，所述两个MOS管在源极和漏极的串接点经过第一电容接天线输出端，这两个MOS管各自的漏极和源极分别经前级第二电容和本级第二电容接地，且分别构成本级倍压电路或升压电路的输入端和输出端。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101963789A (zh) * | 2010-09-02 | 2011-02-02 | 常州市凯迪电器有限公司 | 待机零功耗开关控制系统 |
| CN102893490A (zh) * | 2010-04-22 | 2013-01-23 | 国家科技发展署 | 具有用于控制电设备的零功率待机模式的系统 |
| CN104348337A (zh) * | 2013-07-26 | 2015-02-11 | 三菱电机株式会社 | 半导体元件的驱动电路 |
| CN105846478A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-10 | 上海理工大学 | 可吞咽式电子胶囊的能量管理模块 |
| CN109059196A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-21 | 六安市同心畅能电子科技有限公司 | 壁挂式空调零功耗待机智能电源线 |
| WO2019100968A1 (zh) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 华为技术有限公司 | 一种电源系统的控制方法及其设备 |
| CN109917133A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-21 | 三诺生物传感股份有限公司 | 一种磁控开关控制的低功耗血糖仪及其控制方法 |
| WO2021077309A1 (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-29 | Neutron Holdings, Inc. | Auxiliary controller for controlling battery assembly |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102893490A (zh) * | 2010-04-22 | 2013-01-23 | 国家科技发展署 | 具有用于控制电设备的零功率待机模式的系统 |
| CN101963789A (zh) * | 2010-09-02 | 2011-02-02 | 常州市凯迪电器有限公司 | 待机零功耗开关控制系统 |
| CN101963789B (zh) * | 2010-09-02 | 2012-10-17 | 常州市凯迪电器有限公司 | 待机零功耗开关控制系统 |
| CN104348337A (zh) * | 2013-07-26 | 2015-02-11 | 三菱电机株式会社 | 半导体元件的驱动电路 |
| CN104348337B (zh) * | 2013-07-26 | 2017-05-24 | 三菱电机株式会社 | 半导体元件的驱动电路 |
| CN105846478A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-10 | 上海理工大学 | 可吞咽式电子胶囊的能量管理模块 |
| CN105846478B (zh) * | 2015-01-12 | 2018-04-17 | 上海理工大学 | 可吞咽式电子胶囊的能量管理模块 |
| WO2019100968A1 (zh) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 华为技术有限公司 | 一种电源系统的控制方法及其设备 |
| CN109059196A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-21 | 六安市同心畅能电子科技有限公司 | 壁挂式空调零功耗待机智能电源线 |
| CN109917133A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-21 | 三诺生物传感股份有限公司 | 一种磁控开关控制的低功耗血糖仪及其控制方法 |
| CN109917133B (zh) * | 2019-03-28 | 2022-07-12 | 三诺生物传感股份有限公司 | 一种磁控开关控制的低功耗血糖仪及其控制方法 |
| WO2021077309A1 (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-29 | Neutron Holdings, Inc. | Auxiliary controller for controlling battery assembly |
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