CN102183899B - 零功耗待机电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种零功耗待机电路，包括开关机模块，开关机模块包括红外线接收管、开关管、偏置电阻以及受控开关；开关管包括输入端、输出端和控制端；受控开关包括控制单元和开关单元，若制单元得电则开关单元闭合；红外线接收管的正极用于与电源的负极相连接，红外线接收管的负极与偏置电阻的一端连接，偏置电阻一端还连接控制端，另一端接输入端，且另一端用于与电源的正极连接；开关管的输出端与控制单元串联，控制单元与电源的负极相连接，开关单元一端接偏置电阻与电源的正极连接的一端，开关单元的另一端为待机电路的输出端。上述零功耗待机电路的待机功耗接近于零，节能、环保、且无热量产生，不会有起火的危险。

Description

零功耗待机电路
【技术领域】
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种零功耗待机电路。
【背景技术】
目前我国市面上大多数电器产品待机功耗在3W～26W，其高功率待机不仅费电，而且待机的热量可能会带来着火的安全隐患。我国节能环保电气标准已经明确要求待机功率小于5W。
传统的一种解决方案，其原理是当按下电视机电源开关后，电视机装置在电源开关控制下的电磁铁得电，并锁定电源开关，电视机得以继续工作；遥控关机后，电磁铁断电，电源开关弹出，电视机完全断电，实现零功耗待机。其最大的弊端是无法通过遥控装置再次启动电源，只能依靠手动按下电器上的按键开机。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种零功耗待机电路。
一种零功耗待机电路，包括开关机模块，所述开关机模块包括红外线接收管、开关管、偏置电阻以及受控开关；所述开关管包括输入端、输出端和控制端；所述受控开关包括控制单元和开关单元，若所述控制单元得电则所述开关单元闭合；所述红外线接收管的正极用于与电源的负极相连接，所述红外线接收管的负极与所述偏置电阻的一端连接，所述偏置电阻一端还连接所述控制端，另一端接所述输入端，且所述另一端用于与电源的正极连接；所述开关管的输出端与控制单元串联，所述控制单元与所述电源的负极相连接，所述开关单元一端接所述偏置电阻与电源的正极连接的一端，所述开关单元的另一端为待机电路的输出端。
优选的，所述开关管为P型MOS管，所述输入端是源极，所述输出端是漏极，所述控制端是栅极。
优选的，所述受控开关是继电器，所述控制单元是继电器的线圈，所述开关单元是继电器的触点。
优选的，还包括整流模块，所述整流模块接于所述电源和开关机模块之间，用于将电源提供的电信号整流成为直流信号。
优选的，所述整流模块为整流二极管，所述整流二极管的负极与所述开关管的输入端连接，所述整流二极管的正极接于所述电源的正极与开关单元之间。
优选的，所述开关机模块包括解码模块和储能电容，所述解码模块的电源脚与所述开关管的输出端连接，所述解码模块的输入脚与所述开关管的控制端连接，所述解码模块的输出脚与所述控制单元连接，所述解码模块的地脚与所述电源的负极连接；所述解码模块用于将红外线接收管接收红外线信号后转化的电信号解码，并识别出所述红外线信号中的开机代码，通过所述解码模块的输出脚控制所述控制单元导通；所述储能电容接于所述电源脚和地脚之间，用于为解码模块提供稳定的电能。
优选的，所述解码模块包括输出控制脚，所述解码模块的输出控制脚接于红外线接收管和偏置电阻之间；所述输出控制脚用于在检测到开机代码后导通并使所述解码模块通过输出控制脚获得维持工作所需的电能。
优选的，所述开关机模块包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述输出控制脚通过第一限流电阻接入红外线接收管和偏置电阻之间，且所述输出控制脚与输入脚之间接有第二限流电阻。
优选的，还包括放电模块，所述放电模块接于所述电源的正极和负极之间，且位于所述电源和开关机模块之间；所述放电模块用于对所述零功耗待机电路残留的电能进行放电处理。
优选的，所述放电模块包括相互串联的放电电阻和压杆式常闭开关，当用于连接所述零功耗待机电路与电源的插头插入电源插座时，所述压杆式常闭开关断开；当所述插头拔出电源插座时，所述压杆式常闭开关闭合。
上述零功耗待机电路的红外线接收管接收到遥控器的红外线开机信号后，红外线接收管反向导通，偏置电阻两端(也就是开关管的输入端和控制端)形成压降，使得开关管导通，控制单元得电并控制开关单元闭合，待机电路的输出端输出开机信号，完成开机。由于未接到红外线信号时，红外线接收管反向是关断的，因此开关管的控制端和输入端之间不会形成偏置电压，开关管截止，同时受控开关断开，因此零功耗待机电路无功耗。
【附图说明】
图1为一实施例中零功耗待机电路的电路方框图；
图2为一实施例中开关机模块的电路原理图；
图3是另一个实施例中零功耗待机电路的电路方框图；
图4是一个实施例中零功耗待机电路的电路原理图；
图5是另一个实施例中零功耗待机电路的电路原理图；
图6是一个实施例中遥控器发出的红外线信号的示意图；
图7是再一个实施例中零功耗待机电路的电路原理图。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图1为一实施例中零功耗待机电路的电路方框图，零功耗待机电路100包括开关机模块20，图2为一实施例中开关机模块的电路原理图。开关机模块20进一步包括红外线接收管D1、开关管M1、偏置电阻R1以及受控开关。
开关管M1包括输入端、输出端和控制端。在本实施例中，开关管M1是P型MOS管，输入端是P型MOS管的源极，输出端是漏极，控制端是栅极。在其他实施例中，开关管也可以是其他开关器件，例如PNP型三极管，此时输入端是发射极、输出端是集电极、控制端是基极。
受控开关包括控制单元CR11和开关单元CR12，若控制单元CR11得电则开关单元CR12闭合，控制单元CR11无电流通过时开关单元CR12断开。在本实施例中，受控开关是一个继电器，控制单元CR11是继电器的线圈，开关单元CR12是继电器的常开触点。
红外线接收管D1的正极用于与电源的负极相连接。红外线接收管D1的负极与偏置电阻R1连接，该偏置电阻R1还起限流的作用。偏置电阻R1一端接开关管M1的输入端，一端接控制端，且与输入端连接的一端用于与电源的正极连接。开关管M1的输出端与控制单元CR11串联，控制单元CR11与红外线接收管D1的正极(也就是电源的负极)相连接，开关单元CR12一端接偏置电阻R1与电源的正极连接的一端，另一端是零功耗待机电路100的输出端。
上述零功耗待机电路100的红外线接收管D1接收到遥控器的红外线开机信号后，红外线接收管D1反向导通，偏置电阻R1两端(也就是开关管M1的输入端和控制端)形成压降(偏置电压)，使得开关管M1导通，控制单元CR11得电并控制开关单元CR12闭合，零功耗待机电路100的输出端输出开机信号，完成开机。由于未接到红外线信号时，红外线接收管D1反向是关断的，因此开关管D1的控制端和输入端之间不会形成偏置电压，开关管D1截止，同时受控开关断开，因此零功耗待机电路100无功耗。
上述实施例适用于直流电源的电路，图3是另一个实施例中零功耗待机电路的电路方框图，其与图1所示实施例的主要区别在于增加了位于电源和开关机模块20之间的整流模块30，使得零功耗待机电路100也可以适用于交流电源的电路。整流模块30可以是整流桥、整流二极管等整流器件。图4是一个实施例中零功耗待机电路的电路原理图，其在图2所示实施例的基础上增加了整流二极管D2(即整流模块30)。整流二极管D2的负极与开关管M1的输入端连接，整流二极管D2的正极接于电源正极与开关单元CR11之间。整流二极管D2用于将提供给M1和偏置电阻R1的电信号整流成直流信号。
图3所示实施例还增加了放电模块10。图5是另一个实施例中零功耗待机电路的电路原理图。其与图4所示实施例的主要区别在于增加了放电模块10、解码模块12和储能电容C1。解码模块12的电源脚122与开关管M1的输出端连接，解码模块12的输入脚124与开关管M1的控制端连接，解码模块12的输出脚126与控制单元CR11连接，解码模块12的地脚128与电源的负极连接。解码模块12用于将红外线接收管D1接收红外线信号后转化的电信号解码，并识别出红外线信号中的开机代码，通过输出脚126指示控制单元CR12导通。储能电容C1接于电源脚122和地脚128之间，起到稳压的作用，从而为解码模块12提供电压稳定的电能。
图6是一个实施例中遥控器发出的红外线信号的示意图，图中标示的数据码包括前述的开机代码，头码则是传统的红外线遥控信号中用于标示起始的代码。可以看出由于数据码(开机代码)有高有低，红外线接收管D1的反向电流相应的产生、截止，解码模块12通过输入脚126就相应接收到高、低的电平信号，从而可以对电平信号进行解码。设置解码模块12，可以防止由于不相关的红外线信号(例如其他电器的红外遥控器产生的)使得零功耗待机电路100被误操作。
在本实施例中，解码模块12采用微控制单元(Micro Control Unit，MCU)实现，在其他实施例中也可以使用单片机或其他控制模块来实现。
参见图5，放电模块10接于电源的正极和负极之间，且位于电源和开关机模块20之间。放电模块10用于对零功耗待机电路残留的电能进行放电处理。在本实施例中，放电模块10包括相互串联的放电电阻R2和压杆式常闭开关S，当用于连接零功耗待机电路100与电源的插头插入电源插座时，压杆式常闭开关S断开；当所述插头拔出电源插座时，压杆式常闭开关S闭合。可以将压杆式常闭开关S在物理结构上设置于插头与插座的接触面，插头插入插座时压杆式常闭开关S被压迫而断开，拔出插座后压杆式常闭开关S不再被压迫而闭合。这样设置的原因是根据安规要求，插头拔下后在一定时间(例如一秒钟)之内两端的电压要下降到安全值(36伏特)以下，这就要求电源线两端跨接能够放电的元件，例如放电电阻。但是这样一来，就使得电路100在待机时，放电电阻会消耗电能。而通过设置上述放电模块10，插头插入插座时压杆式常闭开关S断开，放电电阻不会在待机时消耗电能；拔出插座后压杆式常闭开关S闭合，可以在规定时间内通过放电将电能降到安全值之下。
在图5所示实施例中，零功耗待机电路100用于在接到含有开机代码的红外线信号后控制继电器闭合，提供开机信号使用电器开机，开机完成后零功耗待机电路100会恢复待机状态，关机可以通过其他电路完成。
本发明还提供一种兼具开机和关机功能的零功耗待机电路，图7是再一个实施例中零功耗待机电路的电路原理图，其在图5所示实施例的基础上为解码模块13增加了新的功能，并增设了第一限流电阻R3和第二限流电阻R4。
与图5所示实施例类似，解码模块13的电源脚132与开关管M1的输出端连接，解码模块13的输入脚134与开关管M1的控制端连接，解码模块13的输出脚136与控制单元CR11连接，解码模块13的地脚138与电源的负极连接。解码模块13用于将红外线接收管D1接收红外线信号后转化的电信号解码，并识别出红外线信号中的开机代码，通过输出脚136指示控制单元CR12导通。
解码模块13与图5所示解码模块12的主要区别在于增设了输出控制脚133。输出控制脚133通过第一限流电阻R3接入红外线接收管D1和偏置电阻R1之间，且输出控制脚133与输入脚134之间接有第二电流电阻R4。在其他实施例中也可以不设置这两个限流电阻。输出控制脚133在解码模块13未检测到开机代码时是(在解码模块13内部)断开的，并在检测到开机代码后导通，导通后解码模块13通过输出控制脚133获得维持自身工作所需的电能。这样，继电器(受控开关)就会在收到开机代码后一直保持闭合状态。
当零功耗待机电路100接收到通过红外线遥控发送的关机信号时，解码模块13通过输入脚134接收此关机信号并解码，当解码得到关机代码时，解码模块13将输出脚136和输出控制脚133断开，解码模块13停止工作，并且受控开关(即继电器)释放，用电器关闭，电路回到待机状态。
上述零功耗待机电路的待机功耗接近于零，可以节省电能、环保，且无热量产生，不会有起火的危险。适用于电视、投影仪、音响等各种有待机功能的电气产品。
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本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。

Claims (9)

1.一种零功耗待机电路，其特征在于，包括开关机模块，所述开关机模块包括红外线接收管、开关管、偏置电阻以及受控开关；所述开关管包括输入端、输出端和控制端；所述开关管为P型MOS管，所述输入端是源极，所述输出端是漏极，所述控制端是栅极，或者开关管是PNP型三极管，所述输入端是发射极、所述输出端是集电极、所述控制端是基极；所述受控开关包括控制单元和开关单元，若所述控制单元得电则所述开关单元闭合；
所述红外线接收管的正极用于与电源的负极相连接，所述红外线接收管的负极与所述偏置电阻的一端连接，所述偏置电阻一端还连接所述控制端，另一端接所述输入端，且所述另一端用于与电源的正极连接；所述开关管的输出端与控制单元串联，所述控制单元与所述电源的负极相连接，所述开关单元一端接所述偏置电阻与电源的正极连接的一端，所述开关单元的另一端为待机电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于，所述受控开关是继电器，所述控制单元是继电器的线圈，所述开关单元是继电器的常开触点。
3.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于，还包括整流模块，所述整流模块接于所述电源和开关机模块之间，用于将电源提供的电信号整流成为直流信号。
4.根据权利要求3所述的零功耗待机电路，其特征在于，所述整流模块为整流二极管，所述整流二极管的负极与所述开关管的输入端连接，所述整流二极管的正极接于所述电源的正极与开关单元之间。
5.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于，所述开关机模块包括解码模块和储能电容；
所述解码模块的电源脚与所述开关管的输出端连接，所述解码模块的输入脚与所述开关管的控制端连接，所述解码模块的输出脚与所述控制单元连接，所述解码模块的地脚与所述电源的负极连接；所述解码模块用于将红外线接收管接收红外线信号后转化的电信号解码，并识别出所述红外线信号中的开机代码，通过所述解码模块的输出脚控制所述控制单元导通；
所述储能电容接于所述电源脚和地脚之间，用于为解码模块提供稳定的电能。
6.根据权利要求5所述的零功耗待机电路，其特征在于，所述解码模块包括输出控制脚，所述解码模块的输出控制脚接于红外线接收管和偏置电阻之间，且所述输出控制脚与输入脚之间接有第二限流电阻；所述输出控制脚用于在检测到开机代码后导通并使所述解码模块通过输出控制脚获得维持工作所需的电能。
7.根据权利要求6所述的零功耗待机电路，其特征在于，所述开关机模块包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述输出控制脚通过第一限流电阻接入红外线接收管和偏置电阻之间，且所述输出控制脚与输入脚之间接有第二限流电阻。
8.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于，还包括放电模块，所述放电模块接于所述电源的正极和负极之间，且位于所述电源和开关机模块之间；所述放电模块用于对所述零功耗待机电路残留的电能进行放电处理。
9.根据权利要求8所述的零功耗待机电路，其特征在于，所述放电模块包括相互串联的放电电阻和压杆式常闭开关，当用于连接所述零功耗待机电路与电源的插头插入电源插座时，所述压杆式常闭开关断开；当所述插头拔出电源插座时，所述压杆式常闭开关闭合。
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