CN102355146B - 待机功率控制电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种待机功耗控制电路。该电路可包括：将高压交流电转换为低压直流电的电源单元以及在处于工作状态时输出工作信号的负载单元，还包括：分压单元，分别与电源单元和负载单元连接，调节电源单元分配给负载单元的电压；所述电压包括可使负载单元进入待机状态的待机电压以及可使负载单元正常工作的工作电压。本发明可降低待机功耗，同时避免负载产生误动作，提高了电路的可靠性。

Description

待机功率控制电路及装置

技术领域

本发明涉及功率控制，特别是待机功率控制电路及装置。

背景技术

电容电源由于结构简单，输出电流恒定，在小功率系统中得到广泛的应用。参考图1，现有技术中使用电容电源的系统电路原理图，交流市电经过电容C1、电阻R1降压，二极管D1、D2整流，和稳压二极管ZD1稳压后输出直流电给负载RL，稳压二极管ZD1和负载RL共同分担电容电源的电流。当系统处于待机时，负载RL上的电压不变，通过负载的电流比负载工作时的电流小，本应通过负载的的电流只能通过稳压二极管ZD1回到电容电源的负极，系统输出的电流和电压在待机状态与在工作状态相同，系统消耗的功率相同，即不具有节能的效果。

发明内容

本发明的目的为提供一种待机功率控制电路及装置，旨在降低待机时负载上的电压，减少负载在待机时的功耗。

本发明提供了一种待机功率控制电路，分别与将高压交流电转换为低压直流电的电源单元以及在处于工作状态时输出工作信号的负载单元连接，包括：

分压单元，分别与电源单元和负载单元连接，调节电源单元分配给负载单元的电压；所述电压包括可使负载单元进入待机状态的待机电压以及可使负载单元正常工作的工作电压；

所述分压单元包括：

第一分压模块，将输出给负载单元的电压调节为待机电压；

第二分压模块，将输出给负载单元的电压调节为工作电压；

选择模块，包括设有开关S1的第一开关单元，分别与第一分压模块和第二分压模块连接，选择第一分压模块或第二分压模块的导通与断开；

所述开关S1断开时，所述选择模块选择第一分压模块导通，所述第一分压模块将输出给负载单元的电压调节为待机电压；所述开关S1闭合时，所述选择模块选择第二分压模块导通，所述第二分压模块将输出给负载单元的电压调节为工作电压。

优选地，所述第一分压模块包括：PNP三极管TR3和电阻R8；所述PNP三极管TR3的发射极分别与所述电源单元的正极和所述负载单元的一端连接，所述PNP三极管TR3的基极与所述选择模块连接，所述PNP三极管TR3的集电极通过所述电阻R8分别与所述电源单元的负极和所述负载单元的另一端相互连接。

优选地，所述第二分压模块包括：NPN三极管TR1、电阻R4、电阻R2和电阻R3；所述NPN三极管TR1的发射极与所述电源单元的负极相连，所述NPN三极管TR1的集电极通过所述电阻R4跟所述选择模块连接，所述NPN三极管TR1的基极分别与电阻R2和R3的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述选择模块连接，所述电阻R3的另一端与所述电源单元的负极连接。

优选地，所述选择模块还包括设有二极管D3、NPN三极管TR2、电阻R5、电阻R6以及电阻R7的第二开关单元；

所述开关S1一端与所述电源单元正极连接，另一端分别与PNP三极管TR3的基极和所述电阻R2，电阻R4连接；

所述二极管D3的正极与所述电源单元正极相连，所述二极管D3的负极与所述PNP三极管TR3的基极连接；

所述NPN三极管TR2的基极通过电阻R6、电阻R7与所述PNP三极管TR3的基极相连，所述NPN三极管TR2的发射极与所述电源单元负极连接，所述NPN三极管TR2的集电极通过所述电阻R5连接至所述PNP三极管TR3的基极；

当所述开关S1断开时，所述NPN三极管TR2导通，选择所述PNP三极管TR3导通，所述电阻R8调节所述负载单元的电压为待机电压；

当所述开关S1导通时，选择所述NPN三极管TR1导通，所述电阻R4调节所述负载单元的电压为工作电压。

优选地，所述第二开关单元还包括：

二极管D4，正极连接于NPN三极管TR2的基极与电阻R7之间，负极连接于所述三极管TR1的集电极与电阻R4之间；

所述二极管D4的正向导通电压小于所述NPN三极管TR2的导通电压，当所述NPN三极管TR1导通时使所述三极管TR2关闭。

优选地，所述开关S1接收负载单元正常工作的状态信号，选择所述第二分压模块导通。

优选地，所述电阻R4的阻值小于所述电阻R8的阻值。

优选地，所述待机电压经过电阻R2和电阻R3分压提供给三极管TR1的基极，NPN三极管TR1断开。

本发明提供了一种待机功率控制装置，包括将高压交流电转换为低压直流电的电源单元以及在处于工作状态时输出工作信号的负载单元连接，还包括待机功率控制电路；所述待机功率控制电路包括：

分压单元，分别与电源单元和负载单元连接，调节电源单元分配给负载单元的电压；所述电压包括可使负载单元进入待机状态的待机电压以及可使负载单元正常工作的工作电压。

本发明待机功率控制电路及装置，利用分压模块的打开或关闭调节分配给负载单元的电压，使负载在待机时的电压比在工作时的电压更低，减少了待机功耗，同时还保护了负载，提高了可靠性。

附图说明

图1为现有技术中电容电源的使用电路原理图；

图2为本发明一实施例中的电路原理图；

图3为本发明一实施例中开关S1在导通前后负载两端的电压变化示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图2，提出本发明待机功率控制电路的一实施例。本实施例中，高压交流电从电容C1并联电阻R1输入降压，经过二极管D1和D2整流，再利用额定电压为5V的稳压二极管ZD1，以及电容C2构成的的电源单元100，将220VAC变换输出最大电压为5V的直流电源，输出给负载单元300以及分压单元200。

分压单元200包括设有PNP三极管TR3和电阻R8的第一分压模块220，设有电阻R4、电阻R2、电阻R3和NPN三极管TR1的第二分压模块240和选择模块，其中选择模块包括设有开关S1的第一开关单元210，由二极管D3、NPN三极管TR2、电阻R5、电阻R6、电阻R7和二极管D4构成的第二开关单元230；开关S1一端与直流电源的正极连接，另一端分别与PNP三极管TR3的基极、电阻R2以及电阻R4连接；二极管D3的正极与直流电源的正极相连，负极与PNP三极管TR3的基极连接；NPN三极管TR2的基极通过串联的电阻R6和电阻R7与PNP三极管TR3的基极相连，发射极与直流电源的负极连接，集电极通过电阻R5连接PNP三极管TR3的基极；二极管D4的正极连接电阻R6与电阻R7之间，负极连接于所述三极管TR1的集电极与电阻R4之间。

工作原理为：

开关S1断开，即断开第一开关单元210，直流电源的电流通过依次通过二极管D3，电阻R7、电阻R6打开NPN三极管TR2，第二开关单元230导通，使PNP三极管TR3导通，通过电阻R8调节电压，输出给负载单元300的电压为待机电压；开关S1导通，PNP三极管TR3由于基极对发射极短路，因此先断开PNP三极管TR3，负载单元300两端的电压升高，大于待机电压，通过分压将电阻R2和电阻R3之间的电压升高，使得NPN三极管TR1由截止变为导通，通过电阻R4调节电压，输出给负载单元300的电压为工作电压，电阻R4阻值大于电阻R8阻值，因此电阻R4消耗的功率远小于电阻R8，使得待机电压快速的上升到工作电压，在本实施例中为5V；二极管D4的正向导通电压小于NPN三极管TR2基极对发射极的导通电压，使NPN三极管TR1导通时将NPN三极管TR2截至，断开第二开关单元；负载单元300在待机电压时电压低无法启动，一开始就处于待机状态，此时负载单元300的待机功耗最小，在工作电压时负载单元300正常启动后输出工作信号I/O给开关S1另一端连接，等效于开关S1导通，使PNP三极管TR3截止，使开关S1断开后三极管TR1继续导通，通过电阻R4为负载单元300调节电压为工作电压。

依据上述电路工作原理，本实施例通过分压第一开关单元220和第二开关单元240选择负载单元300获得的分配电压为待机电压或工作电压，由于电源单元100提供的电流恒定，电路在待机电压时消耗的功耗小于工作电压时的待机功耗。分压单元200通过判断是否存在负载单元300发出的工作信号I/O来调节负载单元300是否继续得到工作电压，如存在则继续分配给负载300工作电压。

本实施例中还解决了负载单元300为单片机时，由于单片机的程序紊乱而造成单片机输入输出端口有误操作的问题。在按下开关S1到释放开关S1的这段时间内，只有单片机正常启动并输出工作信号I/O给到第一开关单元，分压单元200才能持续的输出工作电压给单片机，不存在程序紊乱造成误操作。本发明的另一有益效果还在于：由于分压单元200的分流作用，通过电源单元100的稳压二极管ZD1的反向电流变小，稳压二极管ZD1被热击穿的可能性降低，提高了电路的可靠性。

参照图3，其以时间为横轴，电压为纵轴，0A时间段为开关S1导通之前，电压恒定为1.52V，AB时间段为分压单元200的调节时间，电压由1.52V升到到5V，BC时间段为负载单元300稳定之后，电压恒定为5V；装置在接通交流电到导通开关S1之前，PNP三极管TR3导通，负载单元300由于分压单元200的调节作用，得到1.52V的的电压，使需要5V的电压才能启动的负载单元300处于待机状态，按下开关S1到释放开关S1的时间段内，开关S1两端导通，开关S1对PNP三极管TR3的基极-发射极形成短路，令PNP三极管TR3截止，经过电阻R8的电流改由电阻R4回到电源负极，电阻R4的阻值远远大于电阻R8的阻值，使电压迅速升高到5V，负载单元300获得足够的启动电压，正常启动后负载单元300输出工作信号I/O被开关S1接收并施加在PNP三极管TR3的基极上，此时PNP三极管同时受到工作信号I/O的电压和电源电压共同作用，使PNP三极管TR3保持截止，当松开开关S1之后由于还有工作信号I/O的电压使PNP三极管TR3保持截止，因此NPN三极管TR1由于持续获得工作信号的电压电压保持导通，负载单元恒定的获得5V电压，很明显，装置在待机电压时为1.52V，在工作电压时为5V，负载所消耗的功率当在1.52V时必定小于5V时的功率。

参照图2，提出本发明待机功率控制装置的一实施例。本实施例中，本装置包括将高压交流电从电容C1并联电阻R1输入进行降压，经过二极管D1和D2整流，再利用额定电压为5V的稳压二极管ZD1稳压，以及电容C2构成的的电源单元100，将220VAC变换输出最大电压为5V的直流电源，输出给负载单元300以及分压单元200，其中，分压单元包括设有PNP三极管TR3和电阻R8的第一分压模块220，设有电阻R4、电阻R2、电阻R3和NPN三极管TR1的第二分压模块240和选择模块，其中选择模块包括设有开关S1的第一开关单元210，由二极管D3、NPN三极管TR2、电阻R5、电阻R6、电阻R7和二极管D4构成的第二开关单元230；开关S1一端与直流电源的正极连接，另一端分别与PNP三极管TR3的基极、电阻R2以及电阻R4连接；二极管D3的正极与直流电源的正极相连，负极与PNP三极管TR3的基极连接；NPN三极管TR2的基极通过串联的电阻R6和电阻R7与PNP三极管TR3的基极相连，发射极与直流电源的负极连接，集电极通过电阻R5连接PNP三极管TR3的基极；二极管D4的正极连接电阻R6与电阻R7之间，负极连接于所述三极管TR1的集电极与电阻R4之间。

本装置的工作原理为：

电源单元100接通高压交流电，分压单元200获得直流电源，开关S1断开，即断开第一开关单元210，直流电源的电流通过依次通过二极管D3，电阻R7、电阻R6打开NPN三极管TR2，第二开关单元230导通，使PNP三极管TR3导通，通过电阻R8调节电压，输出给负载单元300的电压为待机电压；开关S1导通，PNP三极管TR3由于基极对发射极短路，因此先断开PNP三极管TR3，负载单元300两端的电压升高，大于待机电压，通过分压将电阻R2和电阻R3之间的电压升高，使得NPN三极管TR1由截止变为导通，通过电阻R4调节电压，输出给负载单元300的电压为工作电压，电阻R4阻值大于电阻R8阻值，因此电阻R4消耗的功率远小于电阻R8，使得待机电压快速的上升到工作电压，在本实施例中为5V；二极管D4的正向导通电压小于NPN三极管TR2基极对发射极的导通电压，使NPN三极管TR1导通时将NPN三极管TR2截至，断开第二开关单元；负载单元300在待机电压时电压低无法启动，一开始就处于待机状态，此时负载单元300的待机功耗最小，在工作电压时负载单元300正常启动后输出工作信号I/O给开关S1另一端连接，等效于开关S1导通，使PNP三极管TR3截止，使开关S1断开后三极管TR1继续导通，通过电阻R4为负载单元300调节电压为工作电压。

依据上述装置的工作原理，本实施例通过分压第一开关单元220和第二开关单元240选择负载单元300获得的分配电压为待机电压或工作电压，由于电源单元100提供的电流恒定，电路在待机电压时消耗的功耗小于工作电压时的待机功耗。分压单元200通过判断是否存在负载单元300发出的工作信号I/O来调节负载单元300是否继续得到工作电压，如存在则继续分配给负载300工作电压。

本实施例中该装置还解决了负载单元300为单片机时，由于单片机的程序紊乱而造成单片机输入输出端口有误操作的问题。在按下开关S1到释放开关S1的这段时间内，只有单片机正常启动并输出工作信号I/O给到第一开关单元，分压单元200才能持续的输出工作电压给单片机，不存在程序紊乱造成误操作。本发明的另一有益效果还在于：由于分压单元200的分流作用，通过电源单元100的稳压二极管ZD1的反向电流变小，稳压二极管ZD1被热击穿的可能性降低，提高了装置的可靠性。

参照图3，其以时间为横轴，电压为纵轴，0A时间段为开关S1导通之前，电压恒定为1.52V，AB时间段为分压单元200的调节时间，电压由1.52V升到到5V，BC时间段为负载单元300稳定之后，电压恒定为5V；装置在接通交流电到导通开关S1之前，PNP三极管TR3导通，负载单元300由于分压单元200的调节作用，得到1.52V的的电压，使需要5V的电压才能启动的负载单元300处于待机状态，按下开关S1到释放开关S1的时间段内，开关S1两端导通，开关S1对PNP三极管TR3的基极-发射极形成短路，令PNP三极管TR3截止，经过电阻R8的电流改由电阻R4回到电源负极，电阻R4的阻值远远大于电阻R8的阻值，使电压迅速升高到5V，负载单元300获得足够的启动电压，正常启动后负载单元300输出工作信号I/O被开关S1接收并施加在PNP三极管TR3的基极上，此时PNP三极管同时受到工作信号I/O的电压和电源电压共同作用，使PNP三极管TR3保持截止，当松开开关S1之后由于还有工作信号I/O的电压使PNP三极管TR3保持截止，因此NPN三极管TR1由于持续获得工作信号的电压电压保持导通，负载单元恒定的获得5V电压，很明显，装置在待机电压时为1.52V，在工作电压时为5V，负载所消耗的功率当在1.52V时必定小于5V时的功率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种待机功率控制电路，分别与将高压交流电转换为低压直流电的电源单元以及在处于工作状态时输出工作信号的负载单元连接，其特征在于，所述电路包括：

分压单元，分别与电源单元和负载单元连接，调节电源单元分配给负载单元的电压；所述电压包括可使负载单元进入待机状态的待机电压以及可使负载单元正常工作的工作电压；

所述分压单元包括：

第一分压模块，将输出给负载单元的电压调节为待机电压；

第二分压模块，将输出给负载单元的电压调节为工作电压；

选择模块，包括设有开关S1的第一开关单元，分别与第一分压模块和第二分压模块连接，选择第一分压模块或第二分压模块的导通与断开；

所述开关S1断开时，所述选择模块选择第一分压模块导通，所述第一分压模块将输出给负载单元的电压调节为待机电压；所述开关S1闭合时，所述选择模块选择第二分压模块导通，所述第二分压模块将输出给负载单元的电压调节为工作电压；

所述第一分压模块包括：PNP三极管TR3和电阻R8；所述PNP三极管TR3的发射极分别与所述电源单元的正极和所述负载单元的一端连接，所述PNP三极管TR3的基极与所述选择模块连接，所述PNP三极管TR3的集电极通过所述电阻R8分别与所述电源单元的负极和所述负载单元的另一端相互连接；

所述第二分压模块包括：NPN三极管TR1、电阻R4、电阻R2和电阻R3；所述NPN三极管TR1的发射极与所述电源单元的负极相连，所述NPN三极管TR1的集电极通过所述电阻R4跟所述选择模块连接，所述NPN三极管TR1的基极分别与电阻R2和R3的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述选择模块连接，所述电阻R3的另一端与所述电源单元的负极连接。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述选择模块还包括设有二极管D3、NPN三极管TR2、电阻R5、电阻R6以及电阻R7的第二开关单元；

所述开关S1一端与所述电源单元正极连接，另一端分别与PNP三极管TR3的基极和所述电阻R2，电阻R4连接；

所述二极管D3的正极与所述电源单元正极相连，所述二极管D3的负极与所述PNP三极管TR3的基极连接；

所述NPN三极管TR2的基极通过电阻R6、电阻R7与所述PNP三极管TR3的基极相连，所述NPN三极管TR2的发射极与所述电源单元负极连接，所述NPN三极管TR2的集电极通过所述电阻R5连接至所述PNP三极管TR3的基极；

当所述开关S1断开时，所述NPN三极管TR2导通，选择所述PNP三极管TR3导通，所述电阻R8调节所述负载单元的电压为待机电压；

当所述开关S1导通时，选择所述NPN三极管TR1导通，所述电阻R4调节所述负载单元的电压为工作电压。

3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述第二开关单元还包括：

二极管D4，正极连接于NPN三极管TR2的基极与电阻R7之间，负极连接于所述三极管TR1的集电极与电阻R4之间；

所述二极管D4的正向导通电压小于所述NPN三极管TR2的基极对发射极导通电压，当所述NPN三极管TR1导通时使所述三极管TR2关闭。

4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述开关S1接收负载单元正常工作的状态信号，选择所述第二分压模块导通。

5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电阻R4的阻值小于所述电阻R8的阻值。

6.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述待机电压经过电阻R2和电阻R3分压提供给三极管TR1的基极，NPN三极管TR1断开。

7.一种待机功率控制装置，包括将高压交流电转换为低压直流电的电源单元以及在处于工作状态时输出工作信号的负载单元连接，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一项所述的待机功率控制电路。