CN104300948B - 启动程序控制方法以及使用其的具有低电流电源的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种启动程序控制方法以及使用其的具有低电流电源的装置，其中，此启动程序控制方法用以启动一装置，此装置具有一低电流电源、一第一电路模块以及第二电路模块，其中，上述低电流电源用以提供一电源电压，此启动程序控制方法包括：当电源电压是否到达一门槛电压，将一低压重置信号由一第一逻辑电压转为一第二逻辑电压；当低压重置信号由第一逻辑电压转为第二逻辑电压，等待一第一预设时间后，启动第一电路模块；以及当第一电路模块被启动，等待一第二预设时间后，启动第二电路模块。
Description
技术领域
本发明是关于一种低电源产品的应用技术，更进一步来说，本发明是关于一种启动程序控制方法以及使用其的具有低电流电源的装置。
背景技术
随着科技的进步，电子技术已经由最早的真空管、晶体管，进展到集成电路芯片。其用途十分的广泛，也因此，电子产品也渐渐的成为现代人生活中不可或缺的生活必需品。在全球环境遭到严重破坏的今天，人们对于环保的关注度越来越高，而我们身边的物件也渐渐开始向环保化绿色化靠拢。太阳能电池的电子产品也开始被广泛的使用，例如太阳能计算机、太阳能发光二极管照明等。
图1绘示为先前技术的太阳能电池产品的电路方块图。请参考图1，此太阳能电池产品包括一太阳能电池101、一电容器102、一重新设定电路103、使能电路104以及多个功能区块105。一般来说，当太阳能电池101照射到光线后，电荷会储存在电容器102中。当电容器102的电压大于某个门槛电压VT时，重新设定电路103会进行启动重置（Power-On Reset）。另外，使能电路104也会对上述多个功能区块105进行使能的动作，以启动此太阳能电池产品。
图2绘示为先前技术的图1的太阳能电池产品的操作波形图。请参考图2，当启动重置信号LVRB由逻辑低电压转为逻辑高电压后，各个功能区块105被同时使能，同时开始工作。然而，有部分功能区块105的启动电流需求较大，例如电荷泵（Charge Pump）、电压调整器（Regulator）等。再者，对于低耗电的应用而言，例如50Lux的照度下，太阳能电池101只能提供约5uA的固定电流，电源电压VDD容易受到电路同时运作因启动电流太大造成电压下降太快而触发低电压重置（Low Voltage Reset），此时，上述功能区块105全部失能（Disable）。当电压又再度大于门槛电压VT时，启动重置信号LVRB又再度由逻辑低电压转为逻辑高电压后，各个功能区块105又再度被同时使能，又会再度造成电源电压VDD下降过快而触发低电压重置。因此，此太阳能电池产品会因此而重复上述循环。
为了解决上述问题，工程师会将耦接在太阳能电池两端的电容器102加到很大，例如将电容器102的电容值改为大于20uF。如此，虽然可解决上述启动重置循环的问题，但是也造成系统上电时，由于供电能力只有5uA，要花很多时间对电容充电（以此例来说，充电时间大于10秒）。启动时间过长的产品对使用者来说是无法接受的。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种启动程序控制方法以及使用其的具有低电流电源的装置，藉此，使低电流电源的装置可以顺利且快速启动。
有鉴于此，本发明提供一种启动程序控制方法，此启动程序控制方法用以启动一装置，此装置具有一低电流电源、一第一电路模块以及第二电路模块，其中，上述低电流电源用以提供一电源电压，此启动程序控制方法包括：当电源电压是否到达一门槛电压，将一低压重置信号由一第一逻辑电压转为一第二逻辑电压；当低压重置信号由第一逻辑电压转为第二逻辑电压，等待一第一预设时间后，启动第一电路模块；以及当第一电路模块被启动，等待一第二预设时间后，启动第二电路模块。
本发明另外提供一种具有低电流电源的装置，此具有低电流电源的装置包括一低电流电源、一低压重置电路、一第一电路模块、一第二电路模块以及一循序使能电路。低电流电源用以提供一电源电压。低压重置电路耦接低电流电源，接收上述电源电压，用以在电源电压上升到一门槛电压时，将一低压重置信号由一第一逻辑电压转为一第二逻辑电压。第一电路模块具有一使能接脚，其中，第一电路模块的使能接脚所接收到的一第一使能信号使能时，第一电路模块开始运作。第二电路模块具有一使能接脚。第二电路模块的使能接脚所接收到的一第二使能信号使能时，第二电路模块开始运作。循序使能电路耦接第一电路模块以及第二电路模块。当低压重置信号由第一逻辑电压转为第二逻辑电压之后一第一预设时间，循序使能电路使能第一使能信号。当第一使能信号被使能之后一第二预设时间，循序使能电路使能第二使能信号。
依照本发明较佳实施例所述的启动程序控制方法以及使用其的具有低电流电源的装置，上述第一电路模块包括一取样保持电路，用以接收电源电压，其中，取样保持电路的使能接脚所接收到的第一使能信号使能时，取样保持电路开始运作。在一较佳实施例中，此具有低电流电源的装置更包括一微处理器电路。此微处理器电路的使能接脚所接收到的一第三使能信号使能时，微处理器电路开始运作。当第二使能信号被使能，等待一第三预设时间后，循序使能电路使能第三使能信号。
依照本发明较佳实施例所述的启动程序控制方法以及使用其的具有低电流电源的装置，此具有低电流电源的装置更包括一振荡电路。当低压重置信号由第一逻辑电压转为第二逻辑电压，振荡电路开始产生低电流电源的装置所需的时脉信号。在一较佳实施例中，第二电路模块包括一电源转换电路以及一显示电路。电源转换电路的使能接脚所接收到的第二使能信号使能时，电源转换电路开始运作，其中，电源转换电路用以将电源电压提升到一显示电压。显示电路用以接收显示电压，以进行显示。又，在另一较佳实施例中，电源转换电路为一电荷泵。当电源转换电路达到足以供应显示电路的显示电压时，电源转换电路使能一电源就绪信号（Power OK，POK），以启动微处理器电路，在电源就绪信号（POK）使能前，电荷泵操作在一第一频率，在电源就绪信号使能后，电荷泵操作在一第二频率，其中，第二频率大于第一频率。再者，在另一较佳实施例中，低电流电源包括一太阳能电池以及一电容器。太阳能电池用以将一光线转换为一太阳能电荷。一电容器用以储存上述太阳能电荷，其中，电容器两端的电压为电源电压。
本发明的精神在于利用分时启动各个不同功率消耗的电路，取代原本应该加大的储能元件。因此，除了可以减少产品体积外，还可以增加产品启动速度，并解决产品启动不良。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1绘示为先前技术的太阳能电池产品的电路方块图。
图2绘示为先前技术的图1的太阳能电池产品的操作波形图。
图3绘示为本发明一较佳实施例的具有低电流电源装置的电路方块图。
图4绘示为本发明一较佳实施例的太阳能装置的电路方块图。
图5绘示为本发明一较佳实施例的太阳能装置的操作波形图。
图6绘示为本发明一较佳实施例的启动程序控制方法的流程图。
附图标号说明：
101：太阳能电池
102：电容器
103：重新设定电路
104：使能电路
105：多个功能区块
301：低电流电源
302：低压重置电路
303：第一电路模块
304：第二电路模块
305：循序使能电路
VDD：电源电压
VTH：门槛电压
EN：使能接脚
ENA：第一使能信号
LVR：低压重置信号
ENB：第二使能信号
401：太阳能电池
402：电容器
403：低压重置电路
404：振荡电路
405：取样保持电路
406：电荷泵
407：显示电路
408：微处理器电路
409：循序使能电路
ENC：第三使能信号
T0：时间点
T1：第一预设时间
T2：第二预设时间
T3：第三预设时间
POK：电源就绪信号
S601～S610：本发明实施例的各步骤
ILVR：低压重置电路403的电流消耗
IOSC：振荡电路404的电流消耗
ISH：取样保持电路405的电流消耗
ICP1：电荷泵406在较低频率操作时的电流消耗
ICP2：电荷泵406在较高频率操作时的电流消耗
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
图3绘示为本发明一较佳实施例的具有低电流电源的装置的电路方块图。请参考图3，此具有低电流电源的装置包括一低电流电源301、一低压重置电路302、一第一电路模块303、一第二电路模块304以及一循序使能电路305。低电流电源301用以提供一电源电压VDD。低压重置电路302接收上述电源电压VDD。当电源电压VDD上升到一门槛电压VTH时，将低压重置信号LVR由逻辑低电压转为逻辑高电压。第一电路模块303以及第二电路模块304皆具有一使能接脚EN。第一电路模块303以及第二电路模块304的使能接脚EN耦接到循序使能电路305。
一般来说，由于低电流电源301的供电能力有限，导致第一电路模块303以及第二电路模块304同时启动可能造成如先前技术的启动不良，因此，在此实施例中，以分阶段启动的方式进行电路初始化。首先，低压重置电路302所输出的低压重置信号LVR会维持在逻辑低电压。当低电流电源301所输出的电源电压VDD到达门槛电压VTH后，低压重置电路302会将低压重置信号LVR由逻辑低电压转为逻辑高电压，以释放低压重置。
之后，循序使能电路305开始运作，并等待一第一预设时间后，使能第一使能信号ENA。当第一使能信号ENA被使能时，第一电路模块303被启动并开始运作。第一使能信号ENA被使能之后的第二预设时间，第二使能信号ENB被使能。当第二使能信号ENB被使能时，第二电路模块304被启动并开始运作。
本领域技术人员由上述实施例，应当可以知道，若同时启动第一电路模块303以及第二电路模块304，由于低电流电源301的驱动能力不足，可能会造成电路锁定无法启动。因此，本发明采用分阶段启动的方式，预防电路启动不良的情况。为了让本领域技术人员能够更加了解本发明，以下以一太阳能装置作说明。
图4绘示为本发明一较佳实施例的太阳能装置的电路方块图。请参考图4，此太阳能装置包括一太阳能电池401、一电容器402、一低压重置电路403、一振荡电路404、一取样保持电路405、一电荷泵406、一显示电路407、一微处理器电路408以及循序使能电路409。图5绘示为本发明一较佳实施例的太阳能装置的操作波形图。请同时参考图4以及图5，在此实施例中，以50Lux的照度照射太阳能电池401，太阳能电池401会输出5uA的电流给电容器402储存电荷。电容器402两端的电压VDD会线性上升，直到电压VDD到达门槛电压VTH时，低压重置电路403会将低压重置信号LVR由逻辑低电压转为逻辑高电压，此时，太阳能装置由低压重置状态释放。
接下来，由于低压重置信号LVR由逻辑低电压转为逻辑高电压（在时间T0），振荡电路404因而被启动，开始提供太阳能装置所需的时脉信号。另外，低压重置信号LVR由逻辑低电压转为逻辑高电压并经过一第一预设时间T1后，循序使能电路409使能第一使能信号ENA。此时，取样保持电路405被启动。取样保持电路405被启动之后的一第二预设时间T2，循序使能电路409使能第二使能信号ENB。此时，电荷泵406被启动。电荷泵406被启动之后的一第三预设时间T3，循序使能电路409使能第三使能信号ENC。此时，微处理器电路408被启动。
上述的T1、T2、T3时间是可以通过每一个电路的电流消耗决定。举例来说，低压重置电路403的电流消耗例如以每秒ILVR表示；振荡电路404的电流消耗例如以每秒IOSC表示；取样保持电路405的电流消耗例如以每秒ISH表示；电荷泵406刚被启动时，操作频率为原始频率的一半，此时的启动电流消耗例如以每秒ICP1表示。当电荷泵406的输出电压到达VDD的两倍，足以供应显示电路407的显示电压，且微处理器电路408输出电源就绪（PowerOK）信号POK时，微处理器电路408将控制电荷泵406回到原始操作频率，而此时电荷泵406的电流消耗为每秒ICP2。
由上述段落可知，此太阳能装置的电源启动的耗电主要集中在电荷泵406启动阶段T2，因此，设计者必须要计算此时太阳能电池的供电产生的电源电压VDD是否能撑住T2阶段。另假设电容器采用10uF电容。另外，假设需要50ms才能升压到2倍VDD，通过公式I×t=C×V可计算出则此时电源电压VDD的电压降（Voltage Drop）：
(ICP1-5u)×50ms=V×10uF；
Vd＝(ICP1-5u)×50ms/10uF。
为了弥补上述Vd的电压降，在前面两阶段T1、T2必须要将电压上升至少Vd的电压，又为了方便计算，假设期间T1等于期间T2等于Tr。代入I×t=C×V，可得：
（5u－ILVR－IOSC）×Tr+（5u－ILVR－IOSC－ISH）×Tr＝Vd×10uF；
Tr＝(10u－2ILVR－2IOSC－ISH)/Vd×10uF。
因此，若要达到电压平衡，T1与T2需要一Tr的时间。因此，在设计此循序使能电路409时，可以参考上述电容充放电计算，来进行设计。
此实施例，不需要增加电容器402的大小，因此，本实施例可以减低成本、减少产品体积以及增加产品的启动速度。
由上述几个实施例，可以被归纳成一个启动程序控制方法，图6绘示为本发明一较佳实施例的启动程序控制方法的流程图。请参考图6，此启动程序控制方法包括下列步骤：
步骤S601：开始。
步骤S602：当电源电压VDD到达一门槛电压VTH，将一低压重置信号LVR由第一逻辑电压转为第二逻辑电压。
步骤S603：启动一振荡电路，产生所需的一时脉信号。
步骤S604：等待一第一预设时间T1。
步骤S605：启动第一电路模块。例如上述取样保持电路405。
步骤S606：等待一第二预设时间T2。
步骤S607：启动第二电路模块。例如上述电荷泵406以及显示电路407。在此例中，电荷泵406还可以采用低速操作，将其运作时脉降低为原始时脉的一半。
步骤S608：等待一第三预设时间T3。
步骤S609：启动第三电路模块。例如上述微处理器电路408。此时，微处理器电路408可以判断电荷泵406的电压是否大于两倍电源电压VDD，若电荷泵406的电压大于两倍电源电压VDD，则发出电源就绪信号POK，使电荷泵406回到原始操作频率。
步骤S610：此启动程序控制方法结束。
综上所述，本发明的精神在于利用分时启动各个不同功率消耗的电路，取代原本应该加大的储能元件。因此，除了可以减少产品体积外，还可以增加产品启动速度，并解决产品启动不良。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及权利要求范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。
Claims (7)
1.一种具有低电流电源的装置，其特征在于，包括：
一低电流电源，用以提供一电源电压；
一低压重置电路，耦接所述低电流电源，接收所述电源电压，用以在所述电源电压上升到一门槛电压时，将一低压重置信号由一第一逻辑电压转为一第二逻辑电压；
一第一电路模块，具有一使能接脚，其中，所述第一电路模块的使能接脚所接收到的一第一使能信号使能时，所述第一电路模块开始运作；
一第二电路模块，具有一使能接脚，其中，所述第二电路模块的使能接脚所接收到的一第二使能信号使能时，所述第二电路模块开始运作；以及
一循序使能电路，耦接所述第一电路模块以及所述第二电路模块，其中，当所述低压重置信号由所述第一逻辑电压转为所述第二逻辑电压，等待一第一预设时间后，所述循序使能电路使能所述第一使能信号，当所述第一使能信号被使能，等待一第二预设时间后，所述循序使能电路使能所述第二使能信号；
其中，所述第二电路模块包括：
一电源转换电路，具有一使能接脚，接收所述电源电压，其中，所述电源转换电路的使能接脚所接收到的所述第二使能信号使能时，所述电源转换电路开始运作，其中，所述电源转换电路用以将所述电源电压提升到一显示电压；
一显示电路，耦接所述电源转换电路，用以接收所述显示电压，以进行显示；
其中，所述电源转换电路为一电荷泵；
其中，当电源转换电路达到足以供应显示电路的显示电压时，电源转换电路使能一电源就绪信号，其中，所述电源就绪信号使能时，启动一微处理器电路，
其中，在所述电源就绪信号使能前，所述电荷泵操作在一第一频率，在所述电源就绪信号使能后，所述电荷泵操作在一第二频率；
其中，所述第二频率大于所述第一频率。
2.根据权利要求1所述的具有低电流电源的装置，其特征在于，所述第一电路模块包括：
一取样保持电路，接收所述电源电压，其中，所述取样保持电路的使能接脚所接收到的所述第一使能信号使能时，所述取样保持电路开始运作。
3.根据权利要求1所述的具有低电流电源的装置，其特征在于，更包括：
一微处理器电路，具有一使能接脚，接收所述电源电压，其中，所述微处理器电路的使能接脚所接收到的一电源就绪信号使能时，所述微处理器电路开始运作。
4.根据权利要求1所述的具有低电流电源的装置，其特征在于，更包括：
一振荡电路，耦接所述低压重置电路，接收所述低压重置信号，其中，当所述低压重置信号由所述第一逻辑电压转为所述第二逻辑电压，所述振荡电路开始产生所述低电流电源的装置所需的时脉信号。
5.根据权利要求1所述的具有低电流电源的装置，其特征在于，所述低电流电源包括：
一太阳能电池，用以接收一光线，转换为一太阳能电荷；以及
一电容器，耦接所述太阳能电池，用以储存所述太阳能电荷，其中，所述电容器两端的电压为所述电源电压。
6.一种启动程序控制方法，其特征在于，用以启动一装置，所述装置具有一低电流电源、一第一电路模块以及第二电路模块，其中，所述低电流电源用以提供一电源电压，所述启动程序控制方法包括：
当所述电源电压到达一门槛电压，将一低压重置信号由一第一逻辑电压转为一第二逻辑电压；
当所述低压重置信号由所述第一逻辑电压转为所述第二逻辑电压，等待一第一预设时间后，启动所述第一电路模块；以及
当所述第一电路模块被启动，等待一第二预设时间后，启动所述第二电路模块；
其中，所述第二电路模块为一电荷泵以及一显示电路，其中，所述显示电路接收所述电荷泵所输出的一显示电压，且所述启动程序控制方法更包括：
当所述电荷泵开始运作时，操作在一第一频率；
在所述电荷泵运作后一第三预设时间后，启动一微处理器电路；
通过所述电荷泵，判断是否达到供应显示电路的显示电压；
当所述电压大于显示门槛电压，使能一电源就绪信号；以及
在所述电源就绪信号使能后，将所述电荷泵操作在一第二频率；
其中，所述第二频率大于该第一频率。
7.根据权利要求6所述的启动程序控制方法，其特征在于，更包括：
当所述低压重置信号由所述第一逻辑电压转为所述第二逻辑电压，启动一振荡电路，产生所需的一时脉信号。
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