CN109814458A - 低功耗待机控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗待机控制电路，其包括电源、MCU模块、用于控制电源输出的开关控制模块和用于提供开机信号和关机信号的开关信号模块；所述开关控制模块分别连接电源、MCU模块和开关信号模块，所述开关信号模块还连接MCU模块。本发明通过开关控制模块使系统待机过程中关闭MCU模块的电源供应，从而使整个电路系统的待机功耗降至极低水平，在系统待机时减小对电池的使用寿命的影响，避免产品频繁充电或者更换电池的繁琐，以及提高系统的抗干扰能力，增加系统的可靠性。

Description

低功耗待机控制电路

技术领域

本发明涉及待机控制电路技术领域，特别涉及一种低功耗待机控制电路。

背景技术

在使用电池供电的产品中，当供电开关使用非接触保持式控制时，产品待机功耗是电池供电产品的一个重要参数。产品的待机功耗过大，不仅影响电池的使用寿命，更增加产品频繁充电或者更换电池的繁琐。

为了降低功耗，如图1所示，传统的电源开关控制原理为电源直接供电给MCU，在待机时通过关机信号让MCU进入“睡眠”状态，以降低功耗，之后在MCU收到开机信号后，将MCU从睡眠状态唤醒，进入工作状态。然而传统待机控制方案存在以下不足之处：

1、在睡眠期间，MCU仍然在低速运行，还需要进行堆栈保护等动作，增加了软件复杂性，降低了系统可靠性。

2、在睡眠期间，由于外界干扰，MCU可能会被误唤醒，或者需要从睡眠模式定时自动唤醒，以免错过指令，增加了MCU的功耗。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种低功耗待机控制电路，可以使整个电路系统的待机功耗降至极低水平。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种低功耗待机控制电路，包括电源、MCU模块、以及

用于控制电源输出的开关控制模块；

用于提供开机信号和关机信号的开关信号模块；

所述开关控制模块分别连接电源、MCU模块和开关信号模块，所述开关信号模块还连接MCU模块。

所述的低功耗待机控制电路中，所述MCU模块包括MCU芯片和第一电容，所述MCU芯片的VDD端与MCU芯片的VREGIN端均分别连接开关控制模块和第一电容的一端，第一电容的另一端接地。

所述的低功耗待机控制电路中，所述开关控制模块包括开关控制芯片、第一电阻、第二电容和使能控制电路，所述开关控制芯片的VIN端分别连接第一电阻的一端和第二电容的一端，第一电阻的另一端连接电源，第二电容的另一端接地，开关控制芯片的CE端连接使能控制电路，开关控制芯片的VSS端接地，开关控制芯片的VOUT端分别连接第一电容的一端、MCU芯片的VDD端和MCU芯片的VREGIN端。

所述的低功耗待机控制电路中，所述使能控制电路包括第一三极管、第一二极管、第三电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，第二电阻的一端分别连接开关信号模块、第三电阻的一端和第四电阻的一端，第三电阻的另一端连接MCU芯片的P01端，第四电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一三级管的发射极分别连接电源和第二电阻的另一端，第一三极管的集电极连接第一二极管的第5端，第一二极管的第3端分别连接第一二极管的第6端、第五电阻的一端、第六电阻的一端和第三电容的一端，第五电阻的另一端连接开关控制芯片的CE端，第三电容的另一端接地，第六电阻的另一端接地，第一二极管的第4端连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端连接MCU芯片的P00端。

所述的低功耗待机控制电路中，所述开关信号模块包括开关按键，所述开关按键的一端连接第二电阻的一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端，开关按键的另一端接地。

所述的低功耗待机控制电路中，所述MCU芯片的型号为EFM8UB10F8G-C-QFN20。

所述的低功耗待机控制电路中，所述开关控制芯片的型号为ME6214C33M5G。

所述的低功耗待机控制电路中，所述第一二极管的型号为BAT54CDW。

所述的低功耗待机控制电路中，所述第一三极管的型号为MMBT3906。

相较于现有技术，本发明提供的一种低功耗待机控制电路，其包括电源、MCU模块、用于控制电源输出的开关控制模块和用于提供开机信号和关机信号的开关信号模块；所述开关控制模块分别连接电源、MCU模块和开关信号模块，所述开关信号模块还连接MCU模块。本发明通过开关控制模块使系统待机过程中关闭MCU模块的电源供应，从而使整个电路系统的待机功耗降至极低水平，在系统待机时减小对电池的使用寿命的影响，避免产品频繁充电或者更换电池的繁琐，以及提高系统的抗干扰能力，增加系统的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中的电源待机控制原理框图。

图2为本发明提供的低功耗待机控制电路的原理框图。

图3为本发明提供的开关控制模块和MCU模块的较佳实施例的电路原理图。

具体实施方式

本发明提供一种低功耗待机控制电路，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，为本发明提供的低功耗待机控制电路的原理框图，所述低功耗待机控制电路不仅包括电源10和MCU模块20，其还包括：

用于控制电源10向MCU模块20输出的开关控制模块30；

用于提供开机信号和关机信号的开关信号模块40；

所述开关控制模块30分别连接电源10、MCU模块20和开关信号模块40，所述开关信号模块40还连接MCU模块20。

其中，通过开关信号模块40和开关控制模块30可以控制电源10是否向MCU模块20输出供电。即需要MCU模块20开机工作时，用户按下开关信号模块40并提供开机信号给开关控制模块30，开关控制模块30收到开机信号后输出电源10给MCU模块20，MCU模块20正常工作后输出保持信号给开关控制模块30，电源10持续正常输出，进而保证MCU模块20的正常工作。当需要MCU模块20待机时，用户再次按下开关信号模块40并提供关机信号给MCU模块20，MCU模块20收到关机信号后，关闭输出保持信号，使得开关控制模块30关闭电源10输出，MCU模块20的电源10被关闭，不产生功耗；且待机时MCU模块20没有电源10供给，开关控制模块30被持续关闭，直至开关信号模块40再次输入开机信号。

由于开关控制模块30在关闭状态下功耗极低，因此相比于传统的待机控制方案，本发明提供的待机控制电路可以极大降低功耗。并且，在整个待机控制电路待机的期间，MCU模块20没有电源10供应，因此不会受外界干扰、产生误动作，提高了MCU模块20的抗干扰能力，增加了MCU模块20的可靠性。

在具体的实施例中，请参阅图3，所述MCU模块20包括MCU芯片U1和第一电容C1，MCU芯片U1的VDD端与MCU芯片U1的VREGIN端均分别连接开关控制模块30和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地。其中，第一电容C1用于滤波，MCU芯片U1的型号优选为EFM8UB10F8G-C-QFN20，当然在其它实施例中，也可选择其它型号不同但具有相同功能的MCU芯片。

更具体的，所述开关控制模块30包括开关控制芯片U2、第一电阻R1、第二电容C2和使能控制电路31，所述开关控制芯片U2的VIN端分别连接第一电阻R1的一端和第二电容C2的一端，第一电阻R1的另一端连接电源，第二电容C2的另一端接地，开关控制芯片U2的CE端连接使能控制电路31，开关控制芯片U2的VSS端接地，开关控制芯片U2的VOUT端分别连接第一电容C1的一端、MCU芯片U1的VDD端和MCU芯片U1的VREGIN端。其中，第一电阻R1用于限流，第二电压用于滤波，开关控制芯片U2的型号优选为ME6214C33M5G，当然在其它实施例中，也可选择其它型号不同但具有相同功能的开关控制芯片。

使能控制电路31用于提供使能信号使能开关控制芯片U2。请继续参阅图3，所述使能控制电路31包括第一三极管Q1、第一二极管D1、第三电容C3、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，第二电阻R2的一端分别连接开关信号模块40、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，第三电阻R3的另一端连接MCU芯片U1的P01端，第四电阻R4的另一端连接第一三极管Q1的基极，第一三级管的发射极分别连接电源10和第二电阻R2的另一端，第一三极管Q1的集电极连接第一二极管D1的第5端，第一二极管D1的第3端分别连接第一二极管D1的第6端、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端和第三电容C3的一端，第五电阻R5的另一端连接开关控制芯片U2的CE端，第三电容C3的另一端接地，第六电阻R6的另一端接地，第一二极管D1的第4端连接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接MCU芯片U1的P00端。其中，第一三极管的型号优选为MMBT3906，第一二极管的型号优选为BAT54CDW，当然在其它实施例中，也可选择其它型号不同但具有相同功能的三极管以及二极管。

此外，所述开关信号模块40具体包括开关按键S1，所述开关按键S1的一端连接第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，开关按键S1的另一端接地。

为了更好的理解本发明，以下结合图3对本实施例中低功耗待机控制电路的工作原理进行详细说明：

开机过程：当开关按键S1按下时，第一三极管Q1导通输出高电平，并经过第一二极管D1后将高电平信号输出至开关控制芯片U2的的使能CE脚，使得开关控制芯片U2开启，此时开关控制芯片U2输出稳压电源VDD给MCU芯片U1，MCU芯片U1正常工作并且持续输出高电平I/O2，高电平I/O2经过第一二极管D1后，使其再次输出高电平给开关控制芯片U2的的使能CE脚，使开关控制芯片U2持续输出电源VDD给MCU芯片U1，MCU芯片U1即可持续工作。

待机过程：当开关按键按下时，MCU芯片U1检测到I/O1为低电平，使得MCU芯片U1的I/O2关闭输出，开关按键松开后开关控制芯片U2的CE脚为0，开关控制芯片U2关闭VDD电源输出，导致MCU失去电源供应，其输出的I/O 2变为低电平，使开关控制芯片U2的使能CE脚持续为低，开关控制芯片U2保持关闭输出电源VDD。由于开关控制芯片U2在关闭状态下功耗极低，且此时的MCU模块20没有电源，不产生功耗，因此整个电路系统的待机功耗可以降至极低水平，从而在系统待机时减小对电池的使用寿命的影响，避免产品频繁充电或者更换电池的繁琐。

综上所述，本发明提供了一种低功耗待机控制电路，其包括电源、MCU模块、用于控制电源输出的开关控制模块和用于提供开机信号和关机信号的开关信号模块；所述开关控制模块分别连接电源、MCU模块和开关信号模块，所述开关信号模块还连接MCU模块。本发明通过开关控制模块使系统待机过程中关闭MCU模块的电源供应，从而使整个电路系统的待机功耗降至极低水平，在系统待机时减小对电池的使用寿命的影响，避免产品频繁充电或者更换电池的繁琐，以及提高系统的抗干扰能力，增加系统的可靠性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种低功耗待机控制电路，包括电源和MCU模块，其特征在于，所述低功耗待机控制电路还包括：

用于控制电源输出的开关控制模块；

用于提供开机信号和关机信号的开关信号模块；

所述开关控制模块分别连接电源、MCU模块和开关信号模块，所述开关信号模块还连接MCU模块。

2.根据权利要求1所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述MCU模块包括MCU芯片和第一电容，所述MCU芯片的VDD端与MCU芯片的VREGIN端均分别连接开关控制模块和第一电容的一端，第一电容的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述开关控制模块包括开关控制芯片、第一电阻、第二电容和使能控制电路，所述开关控制芯片的VIN端分别连接第一电阻的一端和第二电容的一端，第一电阻的另一端连接电源，第二电容的另一端接地，开关控制芯片的CE端连接使能控制电路，开关控制芯片的VSS端接地，开关控制芯片的VOUT端分别连接第一电容的一端、MCU芯片的VDD端和MCU芯片的VREGIN端。

4.根据权利要求3所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述使能控制电路包括第一三极管、第一二极管、第三电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，第二电阻的一端分别连接开关信号模块、第三电阻的一端和第四电阻的一端，第三电阻的另一端连接MCU芯片的P01端，第四电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一三级管的发射极分别连接电源和第二电阻的另一端，第一三极管的集电极连接第一二极管的第5端，第一二极管的第3端分别连接第一二极管的第6端、第五电阻的一端、第六电阻的一端和第三电容的一端，第五电阻的另一端连接开关控制芯片的CE端，第三电容的另一端接地，第六电阻的另一端接地，第一二极管的第4端连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端连接MCU芯片的P00端。

5.根据权利要求4所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述开关信号模块包括开关按键，所述开关按键的一端连接第二电阻的一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端，开关按键的另一端接地。

6.根据权利要求4所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述MCU芯片的型号为EFM8UB10F8G-C-QFN20。

7.根据权利要求4所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述开关控制芯片的型号为ME6214C33M5G。

8.根据权利要求4所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述第一二极管的型号为BAT54CDW。

9.根据权利要求4所述的低功耗待机控制电路，其特征在于，所述第一三极管的型号为MMBT3906。