CN107505878A - 一种控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电子电路领域，提供了一种控制电路。控制电路包括：电源输入端口、控制单元、低功耗控制电路、电源开关及电源输出端口。本发明实施例提供的控制电路，通过控制单元与用户开关对电源开关的通断进行控制，即通过软硬件结合的控制方式，在外围电路在不需要工作时，关断电源开关，使得外围电路处于完全掉电的状态，实现了近似零功率的省电模式，解决了现有技术中的开关控制模式，仅能降低MCU功率，使得外围电路在产品停止工作时也持续运作而产生大量能耗导致能源浪费不符合节能环保需求的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子电路领域，尤其涉及一种控制电路。
背景技术
随着全球资源的急剧减少，人们对环境的重视度也越来越高，因此市场上的各种产品，都本着节能环保的原则进行设计生产。
目前，市场上供应的常用电子产品，产品内部都离不开开关电路的控制。当需要停止产品运行时，传统的控制模式是通过软件降低MCU功率，但是这种方式无法控制外围电路的功率，因此仅通过软件降低MCU功率时，MCU进入低功率状态，而外围电路的各个功能模块仍然处于运行状态，在持续消耗功率，这就使得产品无法达到上述节能环保的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种开关控制电路，旨在解决现有技术中的开关控制模式，仅能降低MCU功率，使得外围电路在产品停止工作时也持续运作而产生大量能耗导致能源浪费不符合节能环保需求的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种控制电路，包括：电源输入端口、控制单元、低功耗控制电路、电源开关及电源输出端口；
所述电源输入端口、电源开关及电源输出端口依次连接，形成供电主回路；
所述低功耗控制电路与所述供电主回路耦接，用于导通或关断所述电源开关，所述低功耗控制电路至少包括一软件控制端口与一用户开关，使所述低功耗控制电路可响应于所述控制单元和/或所述用户开关的控制信号来实现所述电源开关的通断控制。
本发明实施例提供的控制电路，通过控制单元与用户开关对电源开关的通断进行控制，即通过软硬件结合的控制方式，在外围电路在不需要工作时，关断电源开关，使得外围电路处于完全掉电的状态，实现了近似零功率的省电模式，解决了现有技术中的开关控制模式，仅能降低MCU功率，使得外围电路在产品停止工作时也持续运作而产生大量能耗导致能源浪费不符合节能环保需求的问题。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种控制电路；
图2是本发明实施例二提供的一种控制电路；
图3是本发明实施例三提供的一种控制电路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明实施例提供的一种控制电路，通过软件和硬件结合的方式控制电源开关的打开与关断，可以实现在外围电路不需要工作时，处于完全掉电的状态，有效控制了能耗。
实施例一：
如图1所示，为本发明实施例提供的一种控制电路10，其特征在于，包括：电源输入端口、控制单元11、低功耗控制电路12、电源开关13及电源输出端口；
所述电源输入端口、电源开关13及电源输出端口依次连接，形成供电主回路；
所述低功耗控制电路12与所述供电主回路耦接，用于导通或关断所述电源开关13，所述低功耗控制电路12至少包括一软件控制端口与一用户开关，使所述低功耗控制电路12可响应于所述控制单元11和/或所述用户开关的控制信号来实现所述电源开关13的通断控制。
在本发明实施例中，低功耗控制电路12至少包括了一软件控制端口与一用户开关，在本发明实施例中，上述软件控制端口可以是MCU控制器的control端口，用户开关为一SW开关，通过用户对SW开关的按压使用户开关接通或断开，配合MCU控制器的control端口输出的电压信号，控制电源开关13的导通与关断，以调节电源输出端口的输出电压。其中，电源开关13优选为一可控开关管，如三极管、MOS管等，此处不作限制。
在本发明实施例中，电源输入端口、电源开关13及电源输出端口依次连接，形成供电主回路，且电源输出端口连接外围电路，当电源开关13处于导通状态时，由电源输入端口输入高电平，电源输出端口则输出高电平，外围电路开始工作；当电源开关13处于关断状态时，供电主回路被切断，外围电路停止工作，并且处于完全掉电的状态，实现了不工作时的零功耗。
本发明实施例提供的控制电路10，通过控制单元11与用户开关对电源开关13的通断进行控制，即通过软硬件结合的控制方式，在外围电路不需要工作时，关断电源开关13，使得外围电路处于完全掉电的状态，实现了近似零功率的省电模式，解决了现有技术中的开关控制模式，仅能降低MCU功率，使得外围电路在产品停止工作时也持续运作而产生大量能耗导致能源浪费不符合节能环保需求的问题。
实施例二：
本发明实施例提供的一种控制电路10，与实施例一的区别在于，低功耗控制电路12包括：
电压调节模块，用于通过充放电过程调节控制模块的输入电压；
控制模块，用于响应于所述控制单元11和/或所述用户开关的控制信号及所述输入电压，输出电压信号控制所述电源开关13的通断；
电压保持模块，用于在所述电源开关13处于导通状态时，保持所述输入电压为一稳定的值。
在本发明实施例中，电压调节模块与电源输入端口连接；电源输入端口持续输入高电平，电压调节模块根据电源输入端口的输入电压和用户开关的导通与断开，调节控制模块的输入电压；控制模块则响应于控制单元11和/或用户开关的控制信号及上述的输入电压，输出电压信号控制电源开关13的导通与断开。
在本发明实施例中，如图2所示，电压保持模块包括第一可控开关管与电阻R5；电压调节模块包括第一充放电电容及电阻R3、R4、R6；控制模块包括第二可控开关管及电阻R2、R7。其中，第一可控开关管为PNP型三极管Q5，第二可控开关管为NPN型三极管Q6，第一充放电电容为电容C3，软件控制端口为MCU控制器的control端口，用户开关为SW1开关。
在本发明实施例中，三极管Q5的基极连接MCU控制器的control端口，发射极连接电源输入端口，集电极通过电阻R5连接SW开关的第一端；电阻R6、R3、电容C3串联之后连接于电源输入端口与地之间，电阻R4连接于三极管Q5的集电极与地之间，电阻R6与R3之间的节点与三极管Q5的基极耦接，电阻R3与电容C3之间的节点与SW开关的第二端连接；三极管Q6的基极连接SW开关的第二端，发射极通过电阻R7与电源开关13耦接，集电极接地，在本发明实施例中，如图2所示，电源开关13为一PNP型三极管Q4，其基极连接电阻R7，发射极与电源输入端口耦接，集电极连接电源输出端口；另外，电阻R2连接于三极管Q5的基极与电阻R3之间，电阻R7一端连接三极管Q4，另一端连接于电阻R2和电阻R3之间。
以下详细说明图2电路图的工作原理：
在本发明实施例中，系统上电时，MCU控制器及其外围电路的电源处于切断状态，MCU控制器的control端输出为0V，电源输入端口输入5V电源通过电阻R6和R3对电容C3进行充电。
当按下开关SW1时，三极管Q6的基极与电容C3相连,由于电容C3处于充电状态，所以节点A位置处于高电平状态，会触发三极管Q6导通，三极管Q6导通后，由于三极管Q4的基极通过电阻R7、三极管Q5的基极通过电阻R2均与三极管Q6的集电极于节点H相连，所以，三极管Q4和Q5在三极管Q6导通后同时导通。
Q4导通后，在节点B处产生一个稳定的VDD电源信号，为MCU控制器及其外围电路提供电源；开关SW1弹开后，三极管Q5连接电源输入端口，通过电阻R5，保持三极管Q6的基极处于高电平状态，使得三极管Q6持续导通，所以开关SW1断开后，由于三极管Q6会继续导通，从而引起三极管Q4和Q5也持续导通，节点B处持续输出稳定的VDD电源信号；在三极管Q4导通过程中，由于节点H为低电平，因此电容C3开始放电。
在稳定输出VDD过程中，再次按下开关SW1的时候，此时三极管Q6的基极与电容C3连接，节点A为低电平，三极管Q6截止，从而引起三极管Q4和Q5截止，输出VDD＝0V,完全关闭MCU控制器及其外围电路的电源，使其在不工作时的功耗近似为零，大大节省了能耗，符合环保的要求。
在本发明的另一实施例中，MCU控制器及其外围电路的电源处于正常工作状态下时，MCU控制器控制Control端口输出高电平，节点D体现为高电平，此时三极管Q5截止，三极管Q5截止后节点E体现为低电平，那么三极管Q6也截止，三极管Q6截止后节点H体现为高电平，所以三极管Q4也截止，节点B的输出电压VDD＝0V；电容C3又开始充电。所以MCU控制器通过在Control端口控制输出高电平，也可以控制MCU控制器及其外围电路的电源完全关断，使其在不工作时的功耗近似为零，大大节省了能耗，符合环保的要求。
在本发明的一个较优的实施例中，如图2所示，一种控制电路10，还包括：第一滤波模块；上述第一滤波模块包括连接于电源输出端口与地之间的电阻R8以及与电阻R8并联的电容C5，该滤波模块可以滤除其他杂波，保证了电源效果。在本发明实施例的另一较优的实施例中，一种控制电路10，如图2所示，还包括：二极管D1和电容C2、C4；其中，二极管D1输入端连接MCU控制器的control端口，输出端连接三极管Q5的基极，利用其单向导通的性质，可以有效地截止反向电流；电容C2连接于MCU控制器的control端与地之间，电容C4连接于三极管Q6的基极与地之间，可以防止误触发，增加了开关的可靠性。
本发明实施例提供的控制电路10，通过控制单元11与用户开关对电源开关13的通断进行控制，即通过软硬件结合的控制方式，在外围电路在不需要工作时，关断电源开关13，使得外围电路处于完全掉电的状态，实现了近似零功率的省电模式，解决了现有技术中的开关控制模式，仅能降低MCU功率，使得外围电路在产品停止工作时也持续运作而产生大量能耗导致能源浪费不符合节能环保需求的问题。
实施例三：
如图3所示，为本发明实施例提供的一种控制电路10，与实施例二的区别在于，电压保持模块包括：第三可控开关管和电阻R50，电压调节模块包括：第二充放电电容及电阻R60、R52、R53；控制模块包括：第四可控开关管、第五可控开关管、第六可控开关管及电阻R45、R58。其中，在本发明实施例中，如图3所示，第三可控开关管为NPN型三极管Q6，第四可控开关管为NPN型三极管Q5，第五可控开关管为NPN型三极管Q7，第六可控开关管为NPN型三极管Q8，第二充放电电容为电容C4，软件控制端口为MCU控制器的control端口，用户开关为SW8开关。
在本发明实施例中，三极管Q6的基极与MCU控制器的control端口耦接，集电极与电源输入端口耦接，发射极接地；电阻R50一端与用户开关SW8的第一端连接，另一端与三极管Q6的集电极连接；电阻R60、R52及电容C4串联之后连接于电源输入端口与地之间，电阻R53连接于用户开关SW8的第一端与地之间；电阻R60与R52之间的节点连接于三极管Q6的基极，电阻R52与电容C3之间的节点连接于用户开关SW8的第二端；三极管Q5的基极连接于用户开关SW8的第一端，集电极通过电阻R45与三极管Q6的基极耦接，发射极接地；三极管Q7的基极通过电阻R58与三极管Q5的集电极耦接，集电极连接电源开关13，发射极接地，在本发明实施例中，电源开关13为MOS管Q9，其栅极连接三极管Q7的集电极，源极连接电源输入端口，漏极接地；三极管Q8的基极与连接MCU控制器的control端口，集电极连接三极管Q5的集电极，发射极接地。
以下详细说明图3电路图的工作原理：
在本发明实施例中，VDD为给控制系统供电，系统上电时，VDD没有电压输出，控制器及其外围功能模块的电源处于切断状态。
上电时，MCU控制器的control端输出为0V，电源输入端口输入5V电源，通过电阻R56和R50使三极管Q5导通；节点C，E点电压为0，A点电压也为0，因此三极管Q6，Q7的基极电压也为0，三极管Q6、Q7均截止，MOS管Q9也不导通，电源输出端口VDD电压为0。
此时按下开关SW8，三极管Q5的基极电压被拉为0，三极管Q5截止，节点C变为高电平，从而三极管Q6、Q7导通。三极管Q7导通后MOS管Q9也会导通，从而VDD输出为5V，外围电路可以工作。
再开关SW8弹开之后，因为三极管Q6导通，会将节点D点的电平拉为低电平，从而保持三极管Q5可以持续关闭。5V通过电阻R7、R52对电容C4充电，节点A变为高电平。
此时再一次按下开关SW8，由于节点A为高电平，从而使得三极管Q5导通，节点C，E点电压变为0，三极管Q6，Q7截止，因此三极管Q9也截止；此时节点A电压也通过电阻R52，三极管Q5放电为0V，VDD电压输出为0，完全关闭MCU控制器及其外围电路的电源，使其在不工作时的功耗近似为零，大大节省了能耗，符合环保的要求。
在本发明的另一实施例中，MCU控制器及其外围电路的电源处于正常工作状态下时，MCU控制器控制Control端口输出高电平，三极管Q8导通，节点C电压被拉低，三极管Q5、Q7截止，因此MOS管Q9相应截止，VDD的输出为0V，所以MCU控制器通过在Control端口控制输出高电平，也可以控制MCU控制器及其外围电路的电源完全关断，使其在不工作时的功耗近似为零，大大节省了能耗，符合环保的要求。
在本发明的一个较优的实施例中，一种控制电路10，还包括：第二滤波模块；上述第二滤波模块包括连接于三极管Q8的基极与地之间的电容C5，以及与电容C5并联的电阻R57，该滤波模块可以滤除其他杂波，保证了电源效果。在本发明的另一个较优的实施例中，一种控制电路10，还包括：连接于所述电源输入端口与地之间的电容C20，其用于消除干扰信号，可以稳定电源。
本发明实施例提供的控制电路10，通过控制单元11与用户开关对电源开关13的通断进行控制，即通过软硬件结合的控制方式，在外围电路在不需要工作时，关断电源开关13，使得外围电路处于完全掉电的状态，实现了近似零功率的省电模式，解决了现有技术中的开关控制模式，仅能降低MCU功率，使得外围电路在产品停止工作时也持续运作而产生大量能耗导致能源浪费不符合节能环保需求的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：电源输入端口、控制单元、低功耗控制电路、电源开关及电源输出端口；
所述电源输入端口、电源开关及电源输出端口依次连接，形成供电主回路；
所述低功耗控制电路与所述供电主回路耦接，用于导通或关断所述电源开关，所述低功耗控制电路至少包括一软件控制端口与一用户开关，使所述低功耗控制电路可响应于所述控制单元和/或所述用户开关的控制信号来实现所述电源开关的通断控制。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述低功耗控制电路还包括：
电压调节模块，用于通过充放电过程调节控制模块的输入电压；
控制模块，用于响应于所述控制单元和/或所述用户开关的控制信号及所述输入电压，输出电压信号控制所述电源开关的通断；
电压保持模块，用于在所述电源开关处于导通状态时，保持所述输入电压为一稳定的值。
3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电压保持模块包括第一可控开关管与电阻R5；
所述第一可控开关管的控制端连接所述软件控制端口，输入端连接所述电源输入端口，输出端通过所述电阻R5连接所述用户开关的第一端。
4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述电压调节模块包括第一充放电电容及电阻R3、R4、R6；
所述电阻R6、R3、第一充放电电容串联之后连接于所述电源输入端口与地之间，所述电阻R4连接于所述第一可控开关管的输出端与地之间；
所述电阻R6与R3之间的节点与所述第一可控开关管的控制端耦接，所述电阻R3与第一充放电电容之间的节点与所述用户开关的第二端连接。
5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述控制模块包括：第二可控开关管及电阻R2、R7；
所述第二可控开关管的控制端连接所述用户开关的第二端，输入端通过所述电阻R7与所述电源开关耦接，输出端接地；
所述电阻R2连接于所述第一可控开关管的控制端与电阻R3之间，所述电阻R7一端连接所述电源开关，另一端连接于所述电阻R2和电阻R3之间。
6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，还包括：第一滤波模块；
所述第一滤波模块包括连接于所述电源输出端口与地之间的电阻R8；以及
与所述电阻R8并联的电容C5。
7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，还包括：二极管D1；
所述二极管D1输入端连接所述软件控制端口，输出端连接所述第一可控开关管的控制端。
8.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，还包括：连接于所述控制单元与地之间的电容C2；以及
连接于所述第二开关管的控制端与地之间的电容C4。
9.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电压保持模块包括：第三可控开关管和电阻R50；
所述第三可控开关管的控制端与所述控制单元耦接，输入端与所述电源输入端口耦接，输出端接地；
所述电阻R50一端与所述用户开关的第一端连接，另一端与所述第三可控开关的输入端连接。
10.如权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述电压调节模块包括：第二充放电电容及电阻R60、R52、R53；
所述电阻R60、R52及第二充放电电容串联之后连接于所述电源输入端口与地之间，所述电阻R53连接于所述用户开关的第一端与地之间；
所述电阻R60与R52之间的节点连接于所述第三可控开关管的控制端，所述电阻R52与第二充放电电容之间的节点连接于所述用户开关的第二端。
11.如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述控制模块包括：第四可控开关管、第五可控开关管、第六可控开关管及电阻R45、R58；
所述第四可控开关管的控制端连接所述用户开关的第一端，输入端通过所述电阻R45与所述第三可控开关的控制端耦接，输出端接地；
所述第五可控开关管的控制端通过所述电阻R58与所述第四可控开关管的输入端耦接，输入端连接所述电源开关，输出端接地；
所述第六可控开关管的控制端与所述控制单元耦接，输入端连接所述第四可控开关的输入端，输出端接地。
12.如权利要求11所述的控制电路，其特征在于，还包括：第二滤波模块；
所述第二滤波模块包括连接于所述第六可控开关管的控制端与地之间的电容C5；以及
与所述电容C5并联的电阻R57。
13.如权利要求12所述的控制电路，其特征在于，还包括：连接于所述电源输入端口与地之间的电容C20。
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