CN102662345B - 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，设置于一交流电源与一负载电路之间，所述的零功耗待机电路包含有：一首次开机和开关机执行单元，设置有一继电器，并通过接收所述的交流电源使所述的继电器吸合，从而导通所述的交流电源与负载电路之间的电性回路；一光电耦合器，具有一原边与一付边，所述的原边连接于该首次开机和开关机执行单元；及一待机控制单元，连接于所述的光电耦合器的付边，所述的待机控制单元接收一第一遥控讯号，并控制所述的光电耦合器断开以使所述的继电器释放，从而断开所述的交流电源与负载电路之间的电性回路。

Description

零功耗待机电路
技术领域
本发明是有关于一种待机电路技术领域，具体地说，是涉及一种待机时无功率损耗并且无采用机械式电源开关的待机电路。
背景技术
随着全球气候日益变暖，节能减排已经成为各国政府工作的重中之重，特别是和日常生活息息相关的家电行业，更是被推到风口浪尖。在欧美市场，低功耗已经与安规、EMI一起成为电子产品销往这个市场的通行证，高效率、低功耗已经成为家电产品在研发过程中必须考虑的重要因素之一。另外，随着电器设备的体积朝向薄型化的趋势，比如LED超薄电视的机械厚度已不适合再设计机械式的电源开关。    
在目前提出的零功耗的待机电路的现有技术中，有一种实现家电零功耗的方法，其方法虽然表面上实现里待机的交流零功耗，但是待机时却消耗了电池的化学能，并且工作时需要给蓄电池充电，增加了工作时的功耗，并且整机寿命受电池的寿命影响，失效的电池对环境污染较大。在另一种由超级电容实现供电的家电零功耗待机的现有技术中，其虽然不用电池实现了，但是不能完全遥控启动，电容的电能消耗完后，需要手动才能启动，不是真正意义上的待机。
因此，如何实现电器设备的真正零功耗待机，并且不用电源开关，以及在任何时刻都可以遥控开机，是本发明所要解决的一项主要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种零功耗待机电路，使电器设备在待机时无功率损耗，节约能源，并且无需采用机械式电源开关，以及在任何时刻都可以遥控开机。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种零功耗待机电路，设置于一交流电源与一负载电路之间，所述的零功耗待机电路包含有：一首次开机和开关机执行单元，设置有一继电器，并透过接收所述的交流电源使所述的继电器吸合，从而导通所述的交流电源与负载电路之间的电性回路；一光电耦合器，具有一原边与一付边，所述的原边连接于该首次开机和开关机执行单元；及一待机控制单元，连接于所述的光电耦合器的付边，所述的待机控制单元接收一第一遥控讯号，并控制所述的光电耦合器断开以使所述的继电器释放，从而断开所述的交流电源与负载电路之间的电性回路。
另外，本发明还提出另一种零功耗待机电路，设置于一交流电源与一负载电路之间，所述的零功耗待机电路包含有：一首次开机和开关机执行单元，设置有一第一光电耦合器与一硅控整流器，并透过接收所述的交流电源使所述的硅控整流器导通，从而导通所述的交流电源与负载电路之间的电性回路；一第二光电耦合器，具有一原边与一付边，所述的第二光电耦合器的原边连接于该首次开机和开关机执行单元；及一待机控制单元，连接于所述的第二光电耦合器的付边，所述的待机控制单元接收一第一遥控讯号，并控制所述的第二光电耦合器断开，以使所述的第一光电耦合器与硅控整流器断开，从而断开所述的交流电源与负载电路之间的电性回路。
本发明的技术效果是：本发明的零功耗待机电路利用超级电容存储的能量于交流电源与负载电路之间的电性回路为断开时供电给的单片机与遥控接收头，藉此于待机时不消耗交流电能或电池的化学能，完全零功耗，满足了目前家用电器设备节能环保的设计要求。在待机的过程中，当遥控接收头接到需要开机的遥控讯号时，单片机的输出端口输出高电平的控制讯号，光电耦合器为导通给晶体管开关的控制端供电，而晶体管开关导通带动继电器吸合，整机上电开始工作，藉此无需设置机械式电源开关，也可适用于对于机壳体积与尺寸要求轻薄的电器设备中，另外，本发明的零功耗待机电路在任何时刻都可以通过遥控方式开机，相当具使用便利性。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1A和图1B为本发明实施例一的零功耗待机电路的示意图。
图2A和图2B为本发明实施例二的零功耗待机电路的示意图。
图3A和图3B为本发明实施例三的零功耗待机电路的示意图。
具体实施方式
实施例一，请同时参见图1A与图1B为本发明实施例一的零功耗待机电路的示意图。本发明实施例一的零功耗待机电路包括有首次开机和开关机执行单元10与待机控制单元20。如图1A与图1B所示，其中图1A的电路与图1B的电路透过节点ND1、ND2、ND3与ND4相连接。
如图1A所示，首次开机和开关机执行单元10包括有整流二极管VD800、限流电阻R801、限流电阻R802、限流电阻R803、滤波电容C800、继电器的线圈JK800A、晶体管开关V801、启动电容C801、下拉电阻R809与稳压二极管VZ800。具体地说，整机熔断器F800的第一端连接至电源，整机熔断器F800的第二端连接至压敏电阻RV800的第一端，压敏电阻RV800的第二端连接至电源。整流二极管VD800的正极端连接至压敏电阻RV800的第一端与继电器的双刀开关JK800B的第一端，整流二极管VD800的负极端连接至滤波电容C800的第一端、限流电阻R801的第一端与限流电阻R802的第一端。滤波电容C800的第二端连接至压敏电阻RV800的第二端。限流电阻R801的第二端连接至继电器的线圈JK800A的第一端，继电器的线圈JK800A的第二端连接至晶体管开关V801的第一端，晶体管开关V801的第二端连接至滤波电容C800的第二端，晶体管开关V801的控制端连接至下拉电阻R809的第一端，下拉电阻R809的第二端连接至晶体管开关V801的第二端。
如图1A所示，限流电阻R802的第二端连接至限流电阻R803的第一端与启动电容C801的第一端，启动电容C801的第二端连接至下拉电阻R809的第一端。限流电阻R803的第二端连接至光电耦合器PHO800。稳压二极管VZ800的负极端连接至光电耦合器PHO800，稳压二极管VZ800的正极端连接至下拉电阻R809的第二端。继电器的双刀开关JK800B的第二端连接至节点ND1。光电耦合器PHO800分别连接至节点ND2、ND3。继电器的双刀开关JK800C的第一端连接至稳压二极管VZ800的正极端，继电器的双刀开关JK800C的第二端连接至节点ND4。
接下来，如图1B所示，待机控制单元20包括有单片机IC801、遥控接收头IC802、偏置电阻R804、R806、R807、R808、驱动三极管V800、阻挡二极管VD801、VD802、超级电容C802、C803与限流电阻R800。具体地说，偏置电阻R804的第一端连接至节点ND2，偏置电阻R804的第二端连接至单片机IC801与电源5伏特。偏置电阻R806的第一端连接至偏置电阻R804的第一端，偏置电阻R806的第二端连接至节点ND3。驱动三极管V800的第一端连接至偏置电阻R806的第二端，驱动三极管V800的第二端连接至接地端，驱动三极管V800的控制端连接至偏置电阻R808的第一端与偏置电阻R807的第一端，偏置电阻R808的第一端连接至接地端。偏置电阻R807的第二端连接至单片机IC801的输出端口I/O1，阻挡二极管VD801的负极端连接至偏置电阻R804的第二端与遥控接收头IC802的第一端。遥控接收头IC802的第二端连接至单片机IC801，遥控接收头IC802的第三端连接至接地端。
如图1B所示，阻挡二极管VD801的正极端连接至限流电阻R800的第一端、超级电容C802的第一端与检测电阻R805的第一端，检测电阻R805的第二端连接至单片机IC801。超级电容C802的第二端连接至超级电容C803的第一端，超级电容C803的第二端连接至接地端。限流电阻R800的第二端连接至阻挡二极管VD802的负极端，阻挡二极管VD802的正极端连接至电源5伏特。另外，节点ND1与ND4分别连接至负载电路(图中未示)。
以下说明本发明实施例的零功耗待机电路的工作原理：
 (1)首次上电：超级电容C802与超级电容C803没电，当插上电源插头时，以接收交流电源。所述的交流电源经过整流二极管VD800整流后经限流电阻R802，下拉电阻R809给启动电容C801充电，限流电阻R801上的电压降给晶体管开关V801提供控制端(例如，栅极)电压，以使晶体管开关V801导通，继电器JK吸合(即继电器的双刀开关JK800B与继电器的双刀开关JK800C为接上)，交流电源提供给整机供电，并且整机直流电源输出的5V电压经过阻挡二极管VD802，限流电阻R800限流后给超级电容C802与超级电容C803充电，同时经阻挡二极管VD801给单片机IC801供电。
值得注意的是，电源启动后，整机并不工作，其工作状态受单片机IC801的端口控制）。约5分钟后，超级电容C802与超级电容C803充电完成，同时启动电容C801也充电完成，此时整机如果需要在待机状态，单片机IC801输出端口I/O1为低电位，光电耦合器PHO800为截止，继电器JK释放(即继电器的双刀开关JK800B与继电器的双刀开关JK800C为断开)，整机功耗为零，此时超级电容C802与超级电容C803存储的能量为待机单片机IC801和遥控接收头IC802供电。换言之，超级电容C802与超级电容C803由整机直流电源充电，以于交流电源与负载电路之间的电性回路为断开时供电给的单片机IC801与遥控接收头IC802。由于其消耗电流很小，可以供电24小时以上。
 (2)在待机的过程中，当遥控接收头IC802接到需要开机的遥控讯号时，单片机IC801的输出端口I/O1输出高电平的控制讯号，光电耦合器PHO800为导通，限流电阻R802与限流电阻R803通过光耦给晶体管开关V801的控制端供电，而晶体管开关V801导通带动继电器JK吸合，整机上电开始工作。
(3)整机工作过程中，当遥控接收头IC802接到需要待机的遥控讯号时，单片机IC801的输出端口I/O1输出低电平的控制讯号，光电耦合器PHO800为截止，晶体管开关V801为截止，继电器JK释放，整机进入零待机状态。
 (4)当长时间（例如，大于24小时）待机，超级电容C802与超级电容C803上的电压逐渐降低到3V时，单片机IC801检测到此电压，输出开机信号，继电器JK吸合，启动电源给超级电容C802与超级电容C803充电，于一段时间后(例如，5分钟后)，重新恢复到零待机。值得注意的是，电源启动后，整机并不一定工作，其工作状态受单片机IC801的输出端口I/O1控制。
 (5)当长时间拔下电源插头或市电掉电超过24小时，超级电容C802与超级电容C803上的电力几乎完全放掉，再次上电时则自动重复(1)中的过程。因此，本发明的零功耗待机电路无需设置机械式电源开关，可适用于对于机壳体积与尺寸要求轻薄的电器设备中。
实施例二，请一并参见图2A与图2B为本发明实施例二的零功耗待机电路的示意图，其中图2A的电路与图2B的电路透过节点ND1、ND2、ND3与ND4相连接。如图2A与图2B所示，部分电路组件的连接关系同实施例一，以下不再赘述。实施例二与实施例一的差别在于：实施例二的首次开机和开关机执行单元12中改用可控硅控制的光电耦合器PHO801。由于此类光电耦合器PHO801只能靠电流过零或反相关断，所以增加了二极管VD804和电容C804。
如图2A与图2B所示，当单片机IC801发出开机信号后，光电耦合器PHO801原边导通，付边在正半周导通使晶体管开关V801导通并给电容Ｃ804充电，继电器JK吸合接通后级交流电源；当交流电源过零时光电耦合器PHO801付边可控硅自然关断，负半周晶体管开关V801靠电容C804存储的电压维持开通；下一个正半周时可控硅再次导通并给电容Ｃ804充电；当单片机IC801发出待机信号后，在经过两个交流半周后晶体管开关Ｖ801关断，继电器JK断开交流电源，进入零功耗待机状态。
实施例三，请一并参见图3A与图3B为本发明实施例三的零功耗待机电路的示意图，其中图3A的电路与图3B的电路透过节点ND1、ND2、ND3与ND4相连接。实施例三采用光电耦合器PHO801和硅控整流器TR800代替实施二中的继电器JK801的线圈和机械触点，而硅控整流器TR800是双向可控硅。
如图3A所示，当光电耦合器PHO801原边的光电二极管导通时，付边的可控硅导通并触发硅控整流器TR800为导通，过零时自然关断，负半周期同样，当光电耦合器PHO801原边二极管截止时，硅控整流器TR800截止，交流电源被阻断，实现零待机。
综上所述，本发明的零功耗待机电路于待机时不消耗交流电能或电池的化学能，完全零功耗，满足了目前家用电器设备节能环保的设计要求，并且无需设置电源开关，亦可适用于对于机壳体积与尺寸要求轻薄的电器设备中，另外，本发明的零功耗待机电路于任何时刻都可以透过遥控方式开机，相当具使用便利性。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种零功耗待机电路，设置于一交流电源与一负载电路之间，其特征在于：所述的零功耗待机电路包含有：
一首次开机和开关机执行单元，设置有一继电器，并通过接收所述的交流电源使所述的继电器吸合，从而导通所述的交流电源与负载电路之间的电性回路；
一光电耦合器，具有一原边与一付边，所述的原边连接于该首次开机和开关机执行单元；及
一待机控制单元，连接于所述的光电耦合器的付边，所述的待机控制单元接收一第一遥控讯号，并控制所述的光电耦合器断开以使所述的继电器释放，从而断开所述的交流电源与负载电路之间的电性回路。
2.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的待机控制单元接收一第二遥控讯号，并控制所述的光电耦合器导通以使所述的继电器吸合，从而导通所述的交流电源与负载之间的电性回路。
3.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的首次开机和开关机执行单元包含有一整流二极管，所述的整流二极管的正极端连接至所述的交流电源，所述的整流二极管的负极端连接至所述的继电器，一晶体管开关的第一端连接至所述的继电器，所述的晶体管开关的第二端连接至所述的交流电源，所述的晶体管开关的控制端连接至所述的光电耦合器的原边。
4.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的待机控制单元包含有一连接至一单片机的直流电源，一驱动三极管的第一端连接至所述的直流电源与所述的光电耦合器的付边，所述的驱动三极管的第二端连接至接地端，所述的驱动三极管的控制端接收所述的单片机所输出的控制讯号，一接收该第一遥控讯号与第二遥控讯号的遥控接收头，所述的遥控接收头还连接至所述的单片机，以及至少一个超级电容连接于所述的直流电源、单片机与遥控接收头。
5.根据权利要求4所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的至少一个超级电容由所述的直流电源充电，以于所述的交流电源与负载电路之间的电性回路为断开时供电给所述的单片机与遥控接收头。
6.根据权利要求1所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的光电耦合器为可控硅控制的光电耦合器。
7.一种零功耗待机电路，设置于一交流电源与一负载电路之间，其特征在于：所述的零功耗待机电路包含有：
一首次开机和开关机执行单元，设置有一第一光电耦合器与一硅控整流器，并通过接收所述的交流电源使所述的硅控整流器导通，从而导通所述的交流电源与负载电路之间的电性回路；
一第二光电耦合器，具有一原边与一付边，所述的第二光电耦合器的原边连接于该首次开机和开关机执行单元；及
一待机控制单元，连接于所述的第二光电耦合器的付边，所述的待机控制单元接收一第一遥控讯号，并控制所述的第二光电耦合器断开，以使所述的第一光电耦合器与硅控整流器断开，从而断开所述的交流电源与负载电路之间的电性回路。
8.根据权利要求7所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的待机控制单元接收一第二遥控讯号，并控制所述的第二光电耦合器导通，以使所述的第一光电耦合器与硅控整流器导通，从而导通所述的交流电源与负载电路之间的电性回路。
9.根据权利要求7所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的待机控制单元包含有一连接至一单片机的直流电源，一驱动三极管的第一端连接至所述的直流电源与所述的光电耦合器的付边，所述的驱动三极管的第二端连接至接地端，所述的驱动三极管的控制端接收所述的单片机所输出的控制讯号，一接收该第一遥控讯号与第二遥控讯号的遥控接收头，所述的遥控接收头还连接至所述的单片机，以及至少一个超级电容连接于所述的直流电源、单片机与遥控接收头。
10.根据权利要求9所述的零功耗待机电路，其特征在于：所述的至少一个超级电容由所述的直流电源充电，以于所述的交流电源与负载电路之间的电性回路为断开时供电给所述的单片机与遥控接收头。
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