CN107728532A - 一种家电控制器及降低待机功耗的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家电控制器及降低待机功耗的控制方法，涉及控制领域，该方法包括：开关电源将供电电源提供的电源电压转换为第一电压输出，当MCU检测到家电控制器处于待机模式时，通过驱动电路输出待机信号至开关电源的反馈端来修改开关电源的反馈电压，开关电源在反馈电压发生变化时将供电电源提供的电源电压转换为第二电压输出，第二电压小于第一电压且大于等于MCU的工作电压，本申请可以在保证MCU正常工作的前提下，大幅降低家电控制器的整体待机功耗，使其满足小于0.5W的功耗要求。
Description
技术领域
本发明涉及控制领域，尤其是一种家电控制器及降低待机功耗的控制方法。
背景技术
待机功率是产品在关机或不行使其主要功能时的能源消耗，欧盟的EC(EuropeanCommunity)指令要求，第二阶段(2013.1.7)产品的待机功率应当小于0.5W，但现阶段家电控制器的待机功耗基本在1W左右，很难满足要求。
目前降低家电控制器的待机功耗主要是通过降低待机时的电流来实现，即选用具有待机模式的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，待机时MCU关断不需要工作的模块从而降低耗用电流，根据功耗公式P＝U*I，耗用电流I减小，待机功率P也相应减小。但是很多MCU并不支持待机模式，或者有些场合在系统待机时，MCU不允许进入待机模式，因此MCU自身的工作电流已经决定了待机功耗很难满足小于0.5W的功耗要求。
发明内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种家电控制器及降低待机功耗的控制方法，该申请通过降低待机时开关电源的输出电压，可以在保证MCU正常工作的前提下，大幅降低家电控制器的整体待机功耗，使其满足小于0.5W的功耗要求。
本发明的技术方案如下：
一种家电控制器，该家电控制器包括：开关电源、MCU、负载单元、驱动电路和稳压电路，开关电源的输入端连接供电电源，开关电源的输出端分别连接负载单元和稳压电路，稳压电路的输出端连接MCU的供电端，MCU的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接开关电源的反馈端。
其进一步的技术方案为，驱动电路的输出端包括第一输出端和第二输出端，驱动电路的输入端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接第二电阻和三极管的基极，第二电阻的另一端与三极管的发射极相连并连接驱动电路的供电端，三极管的集电极连接光电耦合器的第一输入端，光电耦合器的第二输入端连接第三电阻，第三电阻的另一端接地；光电耦合器的第一输出端连接第四电阻，第四电阻的另一端连接驱动电路的第一输出端，光电耦合器的第二输出端连接驱动电路的第二输出端，第一输出端和第二输出端分别连接开关电源的反馈端。
一种降低待机功耗的控制方法，该方法用于如权利要求1或2的家电控制器中，该方法包括：
开关电源将供电电源提供的电源电压转换为第一电压，输出第一电压至负载单元以及稳压电路；稳压电路将第一电压转换为MCU的工作电压，并输出工作电压为MCU供电；
当MCU检测到家电控制器处于待机模式时，通过驱动电路输出待机信号至开关电源的反馈端，修改开关电源的反馈电压，同时MCU控制家电控制器中的负载单元在待机模式下停止工作；
开关电源由于反馈电压发生改变，调整为将供电电源提供的电源电压转换为第二电压，第二电压小于第一电压且大于等于MCU的工作电压；
开关电源输出第二电压至稳压电路，稳压电路将第二电压转换为MCU的工作电压，并输出工作电压为MCU供电。
其进一步的技术方案为，第一电压在12～15V的电压范围内，MCU的工作电压为3.3V或5V，第二电压在5～7V的电压范围内。
本发明的有益技术效果是：
1、本申请中MCU通过驱动电路连接开关电源的反馈引脚，在处于待机模式不需要负载工作时，通过改变反馈电压，从而降低开关电源的输出电压，同时降低后的输出电压仍然可以保证MCU的正常工作，在工作电流不改变的前提下，大幅降低了家电控制器的整体待机功耗，使其能够满足待机功耗小于0.5W的功耗标准。
2、本申请公开的电路和方法控制简单成本低廉，可靠性高，通用性强，可以适用于所有的控制器，也可以适用于任何类型的开关电源。且原MCU方案不需要变更，节省了研发及验证周期，对于具有或不具有待机模式的MCU都适用，对于具有待机模式的MCU，同样可以在其原基础上进一步降低待机功。
附图说明
图1是本申请公开的家电控制器的电路图。
图2是家电控制器中的驱动电路的电路图。
图3是家电控制器中驱动电路与开关电源的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种家电控制器，请参考图1示出的该家电控制器的电路结构图，该家电控制器的电路包括开关电源、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、负载单元、驱动电路和稳压电路。本申请中的开关电源是反激式开关电源、BULK式开关电源等各种类型的开关电源，开关电源的输入端连接供电电源，供电电源可以是市电电源也可以是蓄电池电源等，开关电源用于将供电电源提供的电源电压转换为直流电压输出，在家电控制器正常工作时，开关电源通常输出12～15V直流电压，图1以开关电源输出15V电压为例。开关电源的输出端分别连接负载单元和稳压电路，负载单元包括家电控制器中的各个负载，稳压电路可以实现为一LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)。开关电源输出12～15V直流电压正常驱动负载单元的各个负载工作，同时开关电源输出的12～15V直流电压经过稳压电路进行降压，稳压电路的输出端连接MCU的供电端，稳压电路将开关电源输出的12～15V直流电压降压为MCU的工作电压后为MCU供电，通常情况下MCU的工作电压为3.3V电压或5V电压，图1以MCU的工作电压为3.3V为例，本申请中的MCU可以是支持待机模式的MCU，也可以是不支持待机模式的MCU。MCU的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接开关电源的反馈端，MCU可以通过驱动电路改变开关电源的反馈电压。
本申请中增加的驱动电路的电路简单，请参考图2示出的电路图，驱动电路的输入端IO连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端分别连接第二电阻R2和三极管J1的基极，第二电阻R2的另一端与三极管J1的发射极相连并连接驱动电路的供电端，驱动电路的供电端通常也是连接稳压电路的输出端，由稳压电路降压后进行供电，因此驱动电路通常与MCU的工作电压相同，图2以驱动电路使用3.3V电压为例。三极管J1的集电极连接光电耦合器U1的第一输入端，光电耦合器U1的第二输入端连接第三电阻R3，第三电阻R3的另一端接地；光电耦合器U1的第一输出端连接第四电阻R4，第四电阻R4的另一端连接驱动电路的第一输出端FB1，光电耦合器U1的第二输出端连接驱动电路的第二输出端FB，第一输出端FB1和第二输出端FB分别连接开关电源的反馈端，驱动电路通过第一输出端FB1接收开关电源发送的信号、通过第二输出端FB向开关电源发送信号。驱动电路与传统的开关电源的连接示意图可以参考图3。
基于上述图1-图3示出的家电控制器的电路图，本申请还公开了一种降低待机功耗的控制方法，该方法包括如下几个步骤：
步骤1：在家电控制器的正常工作状态下，开关电源将供电电源提供的电源电压转换为第一电压，输出第一电压至负载单元以及稳压电路；稳压电路将第一电压转换为MCU的工作电压，并输出工作电压为MCU供电。如上所述，通常情况下，该第一电压在12～15V的电压范围内，MCU的工作电压为3.3V或5V。
步骤2：当MCU检测到家电控制器处于待机模式时，通过驱动电路输出待机信号至开关电源的反馈端来修改开关电源的反馈电压，待机信号通常为预设的固定信号，同时MCU控制家电控制器中的负载单元在待机模式下停止工作。
步骤3：开关电源由于反馈电压发生改变，因此调整为将供电电源提供的电源电压转换为第二电压，第二电压小于第一电压且大于等于MCU的工作电压，当第一电压在12～15V的电压范围内、MCU的工作电压为3.3V或5V时，第二电压在5～7V的电压范围内。
步骤4：开关电源输出第二电压至稳压电路，稳压电路将第二电压转换为MCU的工作电压，并输出工作电压为MCU供电，也即当家电控制器待机时，由于各个负载不需要工作，因此可以调低开关电源的输出电压，且当开关电源的输出电压从第一电压降至第二电压时，仍然可以保证MCU正常工作所需的电压，能够保证MCU的正常工作。同时根据功耗公式P＝U*I可知，由于开关电源的输出电压的降低，使得家电控制器的待机功耗也降低了。比如MCU使用3.3V电压时、第一电压为15V时，第二电压可以是5V，则开关电源的输出电压降低了三分之二，而工作电流不改变，则相应的待机功耗也大幅降低了三分之二，可以满足待机功耗小于0.5W的功耗要求。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种家电控制器，其特征在于，所述家电控制器包括：开关电源、微控制单元MCU、负载单元、驱动电路和稳压电路，所述开关电源的输入端连接供电电源，所述开关电源的输出端分别连接所述负载单元和所述稳压电路，所述稳压电路的输出端连接所述MCU的供电端，所述MCU的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述开关电源的反馈端。
2.根据权利要求1所述的家电控制器，其特征在于，所述驱动电路的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述驱动电路的输入端连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别连接第二电阻和三极管的基极，所述第二电阻的另一端与所述三极管的发射极相连并连接所述驱动电路的供电端，所述三极管的集电极连接光电耦合器的第一输入端，所述光电耦合器的第二输入端连接第三电阻，所述第三电阻的另一端接地；所述光电耦合器的第一输出端连接第四电阻，所述第四电阻的另一端连接所述驱动电路的第一输出端，所述光电耦合器的第二输出端连接所述驱动电路的第二输出端，所述第一输出端和所述第二输出端分别连接所述开关电源的反馈端。
3.一种降低待机功耗的控制方法，所述方法用于如权利要求1或2所述的家电控制器中，其特征在于，所述方法包括：
所述开关电源将所述供电电源提供的电源电压转换为第一电压，输出所述第一电压至所述负载单元以及所述稳压电路；所述稳压电路将所述第一电压转换为所述MCU的工作电压，并输出所述工作电压为所述MCU供电；
当所述MCU检测到所述家电控制器处于待机模式时，通过所述驱动电路输出待机信号至所述开关电源的反馈端，修改所述开关电源的反馈电压，同时所述MCU控制所述家电控制器中的负载单元在所述待机模式下停止工作；
所述开关电源由于反馈电压发生改变，调整为将所述供电电源提供的电源电压转换为第二电压，所述第二电压小于所述第一电压且大于等于所述MCU的工作电压；
所述开关电源输出所述第二电压至所述稳压电路，所述稳压电路将所述第二电压转换为所述MCU的工作电压，并输出所述工作电压为所述MCU供电。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一电压在12～15V的电压范围内，所述MCU的工作电压为3.3V或5V，所述第二电压在5～9V的电压范围内。
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