CN105700441A - 一种低功耗单片机式电源管理控制系统 - Google Patents

一种低功耗单片机式电源管理控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及单片机控制领域，尤其涉及一种低功耗单片机式电源管理控制系统。其包括工作部分和待机部分，所述工作部分设有工作电源、第一DC/DC电源转换模块、单片机、第二DC/DC电源转换模块、外围器件和高压模块。本发明避免了单片机在待机阶段电源转化模块与待机维持的功耗，极大地降低了系统待机阶段的整体功耗，且利用时钟芯片完成休眠唤醒任务，提高了系统的稳定性。

Description

一种低功耗单片机式电源管理控制系统
技术领域
本发明涉及单片机控制领域，尤其涉及一种低功耗单片机式电源管理控制系统。
背景技术
传统的仪器电子部分的低功耗设计集中在控制单片机及外围器件的选型及软件控制方面，存在休眠、工作状态划分的系统中依赖于单片机的休眠模式实现低功耗设计，但在休眠阶段电源转换单元及单片机仍然需要消耗电能，尤其在仪器提供电源与单片机系统所需电压存在较大的电压差且采用DC/DC转换时，忽略了对电源管理部分的低功耗设计，限制了仪器低功耗的效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，提供一种低功耗单片机式电源管理控制系统。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种单片机系统低功耗电源管理控制系统，包括工作部分和待机部分，所述工作部分设有工作电源、第一DC/DC电源转换模块、单片机、第二DC/DC电源转换模块、外围器件和高压模块；
所述工作电源通过第一DC/DC电源转换模块进行电源转换，为所述单片机进行供电，所述工作电源通过第二DC/DC电源转换模块进行电源转换，为所述外围器件供电；
所述待机部分包括待机电源、时钟芯片模块和自锁电路模块，所述待机电源与所述时钟芯片相连，为其供电，所述自锁电路与所述时钟芯片相连。
进一步，所述工作电源与所述第一DC/DC电源转换模块和第二DC/DC电源转换模块之间设有电源开关，所述电源开关与所述高压模块之间设有高压模块电源开关，所述电源开关通过自锁电路模块输出的控制信号来实现通断，所述高压电源开关通过单片机输出的控制信号实现通断。
进一步，所述第二DC/DC电源转换模块通过所述单片发出的控制信号实现自身的开关。
进一步，所述工作电源与所述自锁电路模块相连接，之间设有上电开关。
进一步，所述自锁电路模块与所述单片机相连接，用以接收来自单片机的控制信号。
进一步，所述外围器件包括通信、存储设备。
进一步，所述自锁电路包括反相器、限流电阻、三极管、第一分压电阻、第二分压电阻、工作电源输入端、工作电源输出端和P沟道MOSFET，所述反相器用以接受来自所述单片机、时钟芯片模块和上电开关(即间接的工作电源发出的电源信号)的控制信号。
本发明的优点在于，避免了单片机在待机阶段电源转化模块与待机维持的功耗，极大地降低了系统待机阶段的整体功耗，且利用时钟芯片完成休眠唤醒任务，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1本发明信号工作流程图。
图2本发明模块控制图。
图3本发明自锁电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
本实施例中所用的待机电源的电压为3.6V，工作电源的电压为24V，
一种单片机系统低功耗电源管理控制系统，包括工作部分和待机部分，所述工作部分设有工作电源、第一DC/DC电源转换模块、单片机、第二DC/DC电源转换模块、外围器件和高压模块；
所述工作电源通过第一DC/DC电源转换模块进行电源转换，为所述单片机进行供电，所述工作电源通过第二DC/DC电源转换模块进行电源转换，为所述外围器件供电；
所述待机部分包括待机电源、时钟芯片模块和自锁电路模块，所述待机电源与所述时钟芯片相连，为其供电，所述自锁电路与所述时钟芯片相连。
所述工作电源与所述第一DC/DC电源转换模块和第二DC/DC电源转换模块之间设有电源开关，所述电源开关与所述高压模块之间设有高压模块电源开关，所述电源开关通过自锁电路模块输出的控制信号来实现通断，所述高压电源开关通过单片机输出的控制信号实现通断，高压模块电源开关由单片机发出的控制信号来控制开启工作，为工作部分提供高压电源。所述第二DC/DC电源转换模块通过所述单片发出的控制信号实现自身的开关。
所述工作电源与所述自锁电路模块相连接，之间设有上电开关。
所述自锁电路模块与所述单片机相连接，用以接收来自单片机的控制信号。
所述外围器件包括通信、存储设备。
所述自锁电路包括反相器1、限流电阻、驱动三极管2、第一分压电阻(R2)、第二分压电阻(R3)、工作电源输入端、工作电源输出端和P沟道MOSFET3，工作电源输入端与工作部分的工作电源连接，工作电源输出端与第一DC/DC电源转换模块、第二DC/DC电源转换模块、高压模块电源开关连接，所述反相器用以接受来自所述时钟芯片模块和上电开关(即间接的工作电源发出的电源信号)的控制信号，如图所示，其中来自单片机的控制信号为单片机控制信号，包括高电平P1信号和低电平P1信号，其中高电平P1信号产生于系统从休眠状态进入工作状态时，低电平P1信号产生于系统从工作状态进入休眠状态时；来自时钟芯片模块的控制信号为唤醒信号，即为高电平P2信号；来自上电开关(即间接的工作电源发出的电源信号)的控制信号为开机信号，即为开机信号P3。
本发明的工作原理是：系统首次启动阶段，通过上电开关人工上电，产生开机信号P3到自锁电路，经由自锁电路中的反相器1，产生高电平信号，同时导通自锁电路中的驱动三极管2，进一步导通P沟道MOSFET3，工作部分电源输入，同时自锁电路中的第一分压电阻产生锁定信号作用于工作部分的电源开关，锁定电源输入，使得工作电源可以正常供电工作，此时保持上电开关持续工作一定时间，待单片机发出高电平信号P1，再关闭上电开关，即撤去由上电开关产生的开机信号P3,自此系统完成启动，进入工作阶段。
工作阶段中，首先由单片机设置时钟芯片模块的参数，进入任务执行阶段。在工作状态下的通信皆采用唤醒方式实现，以减少单片机空等时间以降低功耗。工作过程中需要开启的模块，由单片机及时开启电源并在完成任务后及时关断电源。单片机完成预定任务到达休眠时间后，单片机发出控制信号，即低电平P1信号，并重新设定时钟芯片模块的报警唤醒时间，自锁电路中的驱动三极管2不能导通，进一步，P沟道MOSFET3关闭，切断自锁电路供电，锁定信号消失，由于时钟芯片模块无控制信号出现，单片机断电，工作部分断电进入系统待机阶段。此阶段，待机部分以极低功耗工作。
休眠阶段中，设定报警时间到达时，时钟芯片模块产生时钟唤醒信号即高电平P2信号，给自锁电路同理，经过反相器1产生高电平信号，同时导通自锁电路中的驱动三极管2，进一步导通P沟道MOSFET3，工作部分电源输入，同时自锁电路中的第一分压电阻产生锁定信号作用于工作部分的电源开关，锁定电源输入，使得工作电源可以正常供电工作，单片机工作，此时，单片机产生高电平P1信号，同时，清除时钟芯片模块产生的唤醒信号，开始执行系统任务，进入工作阶段。系统在工作阶段与休眠阶段循环往复。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：包括工作部分和待机部分，所述工作部分设有工作电源、第一DC/DC电源转换模块、单片机、第二DC/DC电源转换模块、外围器件和高压模块；
所述工作电源通过第一DC/DC电源转换模块进行电源转换，为所述单片机进行供电，所述工作电源通过第二DC/DC电源转换模块进行电源转换，为所述外围器件供电；
所述待机部分包括待机电源、时钟芯片模块和自锁电路模块，所述待机电源与所述时钟芯片相连，为其供电，所述自锁电路与所述时钟芯片相连。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：所述工作电源与所述第一DC/DC电源转换模块和第二DC/DC电源转换模块之间设有电源开关，所述电源开关与所述高压模块之间设有高压模块电源开关，所述电源开关通过自锁电路模块输出的控制信号来实现通断，所述高压电源开关通过单片机输出的控制信号实现通断，实现高压模块与工作模块的通断。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：所述第二DC/DC电源转换模块通过所述单片发出的控制信号实现自身的开关。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：所述工作电源与所述自锁电路模块相连接，之间设有上电开关。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：所述自锁电路模块与所述单片机相连接，用以接收来自单片机的控制信号。
6.根据权利要求1所述的一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：所述外围器件包括通信、存储设备。
7.根据权利要求1或4或5所述的一种低功耗单片机式电源管理控制系统，其特征在于：所述自锁电路包括反相器、限流电阻、三极管、第一分压电阻、第二分压电阻、工作电源输入端、工作电源输出端和P沟道MOSFET，所述反相器用以接受来自所述单片机、时钟芯片模块和上电开关(即间接的工作电源发出的电源信号)的控制信号。
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