CN108809058A - 利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法及其电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法及其电路，包括供电单元、开关单元、电源转换单元以及阻抗检测单元；所述的电源转换单元与开关单元相连接，所述的开关单元与阻抗检测单元相连接，所述的阻抗检测单元与电源转换单元的输出端及外部设备的输入端相连接，所述的供电单元分别与开关单元以及阻抗检测单元相连接，阻抗检测单元检测是否有外部设备接入，并控制开关单元开启或关闭供电单元的供电。本发明利用外部设备具有的输入阻抗及静态电流的特性，通过阻抗检测单元控制电源转换单元的开启或关闭，在无设备接入时切断设备的供电，在有设备接入时能够迅速打开设备的供电，从而实现零待机功耗。

Description

利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法及其电路
技术领域
本发明涉及电动家具技术领域，尤其是一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法及其电路。
背景技术
随着科技的进度和生活水平的提高，信息、通讯设备如手机、平板电脑、蓝牙音箱等越来越普及，这些设备一般都是使用USB接口来充电的。充电宝、电池包作为应急电源的出现大大的方便了人们的生活。
同时在电动家具或智能家居领域，为增加客户的体验，家具生产商纷纷在沙发、办公桌、床等家具上安装了以微型电机驱动的推杆电机，以实现家具的高度、角度、折叠等变化功能。这些产品在增加用户便捷度和舒适度的同时会带来另一个问题就是：在断电的情况下无法调整它们的状态，反而会增加很多的不便。考虑到上述的原因，部分家具厂家会在控制系统中加入备用可充电池或者提供外部备用电池接口来解决应急供电的问题。
作为充电宝和电池包，其内部一般包含充电模块、DC-DC转换模块、指示灯，这类的充电宝和电池包无论是否有输出，只要DC-DC转换模块工作就会或多或少的消耗内部电池的电量。早先的充电宝上都设有开关键，用户在需要的时候通过开关键来打开和关闭充电宝上的输出，以延长充电宝的待机时间。
电池包在电动家具中的应用一般有两种方式：一种方式是在出厂时将电池包固定安装在家具内部；另一种方式是提供外部的电源接口，需要的时候再通过外部的电源接口连接电池包来达到应急供电。无论是哪一种应用方式都需要用户在使用时按一下按键来开启电池包的输出，都是不方便的。特别是第一种应用方式采用这种操作方式是不可行的。
随着手机等数码产品的普及，越来越多的电动家具厂家在电动家具中加入USB充电接口以给手机等数码产品充电。USB的供电由系统供电，经DC-DC转换模块输出5V的直流电。由于DC-DC模块存在较大的静态损耗，其静态电流一般为3-10mA，如此大的静态电流在使用电池包供电的时候，电池包的电池容量很快就会消耗完。以目前2500mAH时的电池包容量计算，电池包的待机时间只有10-34天。目前市场对电池包的客诉基本上都是因为系统待机电流造成的电池包馈电引起。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法及其电路，通过检测外部设备内部输入存在的阻抗来开启电源转换单元电源从而达到在没有设备接入时关闭电源转换单元以降低待机能耗的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法，包括以下步骤：
S1、在电源转换单元的输入端设置开关单元；将电源转换单元的输出端连接外部设备；
S2、将开关单元与供电单元以及阻抗检测单元相连接；
S3、将电源转换单元的输出端连接阻抗检测单元；
S4、阻抗检测单元检测是否有外部设备接入，并控制开关单元开启或关闭供电单元的供电。
进一步的说，本发明所述的步骤S4中，当没有外部设备接入时，阻抗检测单元检测到阻抗过大从而控制开关单元关闭供电单元的供电；反之则开启供电单元的供电。
再进一步的说，本发明所述的供电单元为直流电源或电池或电池组；电源转换单元的输出端设有连接端口，外部设备通过端口与电源转换单元进行连接。
再进一步的说，本发明所述的开关单元串联在电源转换单元的输入端，开关单元是独立的模块或集成在电源转换单元内部。
同时，本发明还提供了一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，包括供电单元、开关单元、电源转换单元以及阻抗检测单元；所述的电源转换单元与开关单元相连接，所述的开关单元与阻抗检测单元相连接，所述的阻抗检测单元与电源转换单元的输出端及外部设备的输入端相连接，所述的供电单元分别与开关单元以及阻抗检测单元相连接。
进一步的说，本发明由供电电源、PMOS开关管、电阻、稳压二极管、降压稳压模块和隔离二极管组成；所述的PMOS开关管与降压稳压模块的输入端相连接，所述的隔离二极管与降压稳压模块的输出端相连接，所述的电阻的两端分别与PMOS的G、S脚相连接，所述的稳压二极管的阴极与电阻相连接，稳压二极管的阳极与隔离二极管的阴极相连接。
再进一步的说，本发明所述的PMOS开关管为P沟道的MOSFEET管,为电压驱动型元件。所述的降压稳压模块为线性稳压模块或DC-DC开关降压模块。
本发明的有益效果是：利用外部设备具有的输入阻抗及静态电流的特性，通过阻抗检测单元控制电源转换单元的开启或关闭，在无设备接入时切断设备的供电，在有设备接入时能够迅速打开设备的供电，从而实现零待机功耗。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的电路图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，包括供电单元、开关单元、电源转换单元以及阻抗检测单元；电源转换单元输出端与外部设备相连接，当有外部设备接入时电源转换单元输出端口的阻抗较低，当没有外部设备接入时电源转换单元输出端口的阻抗接近无穷大。
阻抗检测电路与供电单元、开关单元和电源转换单元输出端相连接，阻抗检测单元将电源转换单元输出端的阻抗转换为电压信号输出给开关单元，开关单元受阻抗检测单元输入的电压值控制以实现开关单元的开启和关闭。
电源转换单元与开关单元相连接，电源转换单元通过开关单元的打开和关闭以实现在没有外部设备接入时切断供电单元的供电以降低功耗。
其工作原理是：所有设备在电源非关闭的状态下，因为其供电电路、偏置电路、芯片静态功耗等能量消耗电路的存在，都可以视为输入阻抗；当有外部设备连接到电源转换单元输出端时其阻抗检测单元检测到该输出设备达到一定的阻抗时输出开启信号给开关单元，开关单元收到信号则工作于打开状态将供电单元的电源提供给电源转换单元，此时电源转换单元输出电能给外部设备；当没有外部设备插入时，阻抗检测单元检测到电源转换单元输出端口呈高阻状态，此时阻抗检测单元输出关闭信号给开关单元，开关单元则工作于关闭状态将提供给电源转换单元的供电断开，此时电源转换单元关闭输出，从而使系统实现零待机功耗。
具体电路如图2所示，包括P1供电电源，Q1PMOS开关管，R1电阻，DZ1稳压二极管，降压稳压模块和D1隔离二极管；Q1PMOS开关管一端与P1供电电源正相连接，另一端与降压稳压模块输入端相连接；D1隔离二极管一端与降压稳压模块的输出端相连接，另一端与Vout端相连接；R1电阻一端与Q1PMOS S脚相连接，另一端与Q1PMOS G脚相连接；DZ1阴极与R1电阻及Q1PMOS G脚相连接，阳极与D1隔离二极管阴极相连接。
Q1PMOS开关管采用的是P沟道的MOSFEET,其是电压驱动型器件。P1供电电源是由外部电源或电池或电池组提供的直流电压源。电源转换单元主要是DC-DC转换模块，当设备不需要DC-DC转换时，其也可以是需要消耗电能的其它电路。降压稳压模块可以是线性稳压模块也可以是DC-DC开关型降压模块，之所以强调其降压的特性是由于该电路的设计是针对Vin输入电压大于Vout输出电压条件下的应用。
R1电阻作为Vout的上偏置电阻，其取值较大，通常允许流经的电流在uA级，以达到最好的Vout外接电阻阻抗检测的效果。
DZ1二极管是可选器件，其作用时当Vin较Vout电压相着较大时起到串联降压作用，以避免Vout电压过高而对外部电路造成损害。
D1二极管是利用二极管的反向截止特性，使得降压稳压模块输出端口的电压和阻抗不影响流经R1的电流。
当Vout端口有外接电路时，由于外接负载电路一般都存在静态损耗和输入阻抗的原因，使得电流由P1供电电源经R1电阻、DZ1稳压管到Vout端口流出，使得R1电阻因有电流流过两端电阻产生压降，当压降达到所述Q1PMOS的Vgs_th电压时，Q1PMOS二极管处于打开状态，从而使降压稳压模块供电打开而工作，Vout端由降压稳压模块经由D1二极管提供电能输出；
反之，当Vout端口没有外接负载电路时，由于D1二极管的存在，其端口对于高压处于悬空状态，R1电阻则没有电流流过，两端电压为零，使得Q1PMOS二极管处于截止状态，降压稳压模块则处于失电状态，即没有电源输出也不消耗电流，由于开关电路采用了无源的电路，从而能够实现零待机功耗的作用。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (9)

1.一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、在电源转换单元的输入端设置开关单元；将电源转换单元的输出端连接外部设备；
S2、将开关单元与供电单元以及阻抗检测单元相连接；
S3、将电源转换单元的输出端连接阻抗检测单元；
S4、阻抗检测单元检测是否有外部设备接入，并控制开关单元开启或关闭供电单元的供电。
2.如权利要求1所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法，其特征在于：所述的步骤S4中，当没有外部设备接入时，阻抗检测单元检测到阻抗过大从而控制开关单元关闭供电单元的供电；反之则开启供电单元的供电。
3.如权利要求1所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法，其特征在于：所述的供电单元为直流电源或电池或电池组；电源转换单元的输出端设有连接端口，外部设备通过端口与电源转换单元进行连接。
4.如权利要求1所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的方法，其特征在于：所述的开关单元串联在电源转换单元的输入端，开关单元是独立的模块或集成在电源转换单元内部。
5.一种利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，其特征在于：包括供电单元、开关单元、电源转换单元以及阻抗检测单元；所述的电源转换单元与开关单元相连接，所述的开关单元与阻抗检测单元相连接，所述的阻抗检测单元与电源转换单元的输出端及外部设备的输入端相连接，所述的供电单元分别与开关单元以及阻抗检测单元相连接。
6.如权利要求5所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，其特征在于：由供电电源、PMOS开关管、电阻、稳压二极管、降压稳压模块和隔离二极管组成；所述的PMOS开关管与降压稳压模块的输入端相连接，所述的隔离二极管与降压稳压模块的输出端相连接，所述的电阻的两端分别与PMOS的G、S脚相连接，所述的稳压二极管的阴极与电阻相连接，稳压二极管的阳极与隔离二极管的阴极相连接。
7.如权利要求6所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，其特征在于：所述的供电电源是由外部电源或电池或电池组提供的直流电压源。
8.如权利要求6所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，其特征在于：所述的PMOS开关管为P沟道的MOSFEET管,为电压驱动型元件。
9.如权利要求6所述的利用外部设备输入阻抗实现零待机能耗的电路，其特征在于：所述的降压稳压模块为线性稳压模块或DC-DC开关降压模块。
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