CN110264694A - 低功耗实现电路、方法、wifi模块以及遥控器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低功耗实现电路，包括：检测装置以及电源转换芯片，其中，所述电池通过所述电源转换芯片与所述用电设备的电源端相连；所述检测装置的检测端与所述外部对象的输出端相连，所述检测装置的控制端与电源转换芯片的使能端；所述检测装置接收所述电信号，并根据所述电信号控制所述电源转换芯片的工作。本发明还公开了一种低功耗实现方法、WIFI模块和遥控器。本发明可以降低用电设备的待机功耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种低功耗电路技术领域，尤其涉及一种低功耗实现电路、实现方法、WIFI模块以及遥控器。
背景技术
在一些应用中，用电设备接收外部对象产生的电信号并根据电信号产生一定的动作，例如空调等，或者将电信号发送至其他设备以使其他设备产生一定的动作，例如遥控器等。这些用电设备在外部对象没有电信号过来时，一般处于待机状态，消耗了为其供电的电源的能量，造成了资源的浪费。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低功耗实现电路，其可以降低用电设备的待机功耗。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种低功耗实现电路，其用于对外部的用电设备的工作进行控制，所述用电设备接收外部对象产生的电信号，所述电源通过电源供电，所述实现电路包括：检测装置，其中，所述电源与所述用电设备的电源端相连；所述检测装置的检测端与所述外部对象的输出端相连，所述检测装置的控制端与电源的使能端相连；所述检测装置接收所述电信号，并根据所述电信号控制所述电源。
进一步地，所述检测装置接收的电信号是脉冲信号。
进一步地，所述电源包括电池和电源转换芯片，所述电池通过电源转换芯片与所述用电设备的电源端相连，所述检测装置的控制端与电源转换芯片的使能端相连。
进一步地，在所述电源转换芯片和用电设备的电源端之间还设置有储能器件，所述储能器件的一端连接至电源转换芯片和用电设备的电源端之间，另一端接地。
进一步地，所述储能器件为超级电容。
进一步地，在所述储能器件和用电设备之间还设置有开关电路；所述检测装置的控制端还与开关电路的使能端相连；所述检测装置根据所述电信号控制所述开关电路的工作，在所述电源转换芯片工作时，所述电池为储能器件充电。
进一步地，所述检测装置的控制端与开关电路的使能端之间设置有第一延时电路，所述检测装置的控制端与所述电源转换芯片的使能端之间设置有第二延时电路，所述检测装置根据接收到的电信号同时控制所述电源转换芯片和所述开关电路的工作，此时，所述第一延时电路和所述第二延时电路相配合，以使所述电源转换芯片比开关电路较早进入工作状态，或/和使所述电源转换芯片比开关电路较晚回到关断状态。
进一步地，所述检测装置为处理器；所述处理器的检测端和控制端均为至少两个，其中至少一个检测端用于接收所述电信号，至少另一个检测端用于检测所述储能器件上的电压；其中至少一个控制端用于根据所述超级电容上的电压控制所述电源转换芯片的工作，至少另一个控制端与所述至少一个控制端一起控制开关电路的工作。
进一步地，所述检测装置为处理器；所述处理器的检测端和控制端均为至少两个，其中至少一个检测端用于接收所述电信号，至少另一个检测端用于检测所述储能器件上的电压；其中至少一个控制端用于根据所述超级电容上的电压控制所述电源转换芯片的工作，至少另一个控制端控制开关电路的工作。
进一步地，所述开关电路为三极管、MOS管、继电器、IGBT、二极管电流开关中的任一种。
进一步地，所述外部对象包括按键或/和传感器。
进一步地，当所述外部对象包括传感器时，所述传感器的输出端与检测装置的检测端之间还设置有单稳态触发器。
进一步地，所述外部对象包括按键时：
所述按键的输出端与检测装置的检测端之间还连接有第一二极管，所述第一二极管的阳极与按键的输出端连接，所述第一二极管的阴极与检测装置的检测端连接。
进一步地，所述按键的输出端与用电设备之间还连接有第二二极管，所述第二二极管的阳极与按键的输出端连接，所述第二二极管的阴极与用电设备的接收端连接。
进一步地，所述检测装置为时钟芯片，所述时钟芯片集成于所述用电设备中；或者所述时钟芯片位于所述用电设备之外。
进一步地，所述处理器还通过串口与所述用电设备进行通讯；
所述处理器还通过所述串口将所述电信号发送至用电设备。
进一步地，所述电源转换芯片包括调压电路、输入滤波电路以及输出滤波电路，所述输入滤波电路连接于电池与所述调压电路的输入端之间，所述输出滤波电路连接于所述调压电路的输出端和用电设备的电源端之间，所述检测装置的控制端连接于所述调压电路的使能端。
进一步地，所述调压电路为芯片TPS61021A或芯片SGM66051。
进一步地，所述用电设备为WIFI芯片。
本发明的目的之二在于提供一低功耗实现方法，其可以降低用电设备的待机功耗。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种采用本发明目的之一所述的低功耗实现电路实现低功耗的方法，其包括以下步骤：
外部对象生成电信号并将所述电信号发送至检测装置的检测端；
所述检测装置根据所述电信号生成中断信号，通过其控制端将所述中断信号发送至电源的使能端；
所述中断信号触发电源工作，为用电设备供电，用电设备处于被唤醒状态；
所述用电设备直接接收所述电信号，或者通过所述检测装置间接接收所述电信号；
电信号传送完毕，所述检测装置控制所述电源停止工作，所述用电设备处于断电状态断电。
本发明的目的之三在于提供一种WIFI模块，其可以降低WIFI芯片的待机功耗。
本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
其包括WIFI芯片、电源以及本发明目的之一所述的低功耗实现电路，其中，所述电源为WIFI芯片供电，所述电源与所述WIFI芯片的电源端相连；所述WIFI芯片接收所述外部对象产生的电信号。
本发明的目的之四在于提供一种遥控器，其可以实现延长为遥控器供电的电池的使用寿命。
本发明的目的之四采用以下技术方案实现：
一种遥控器，其包括用电设备、电池以及本发明目的之一所述的低功耗实现电路，其中，所述电池为用电设备供电，所述用电设备为无线通讯模块。
进一步地，所述无线通讯模块为WIFI芯片、蓝牙芯片、红外芯片、ZigBee芯片、3G模块、4G模块、5G模块以及GPS模块中的任一种。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过将外部对象产生的电信号通过检测装置检测后，进而对电源的工作与否进行控制，从而只有在外部对象对用电设备产生动作时，才会发生用电设备的供电情况，减少用电设备的待机消耗。
附图说明
图1是本发明实施例一的低功耗实现电路的原理框图；
图2是本发明实施例二的低功耗实现电路的原理框图；
图3是本发明实施例三的低功耗实现电路的原理框图；
图4是本发明实施例四的低功耗实现电路的原理框图；
图5是本发明实施例五的WIFI模块的原理框图；
图6是本发明实施例六的WIFI模块的原理框图；
图7是本发明实施例七的WIFI模块的原理框图；
图8是本发明实施例八的WIFI模块的原理框图；
图9是本发明实施例九的WIFI模块的原理框图；
图10是本发明实施例十的WIFI模块的原理框图；
图11是本发明实施例十一的WIFI模块的原理框图；
图12是本发明实施例十二的WIFI模块的原理框图；
图13是本发明实施例十四的低功耗实现电路的原理框图；
图14是本发明实施例十五的低功耗实现电路的原理框图；
图15是本发明实施例十六的低功耗实现电路的原理框图；
图16是本发明实施例十七的低功耗实现电路的原理框图；
图17是本发明实施例十八的WIFI模块的原理框图；
图18是本发明实施例十九的WIFI模块的原理框图；
图19是本发明实施例二十的WIFI模块的原理框图；
图20是本发明实施例二十一的WIFI模块的原理框图；
图21是本发明实施例二十二的WIFI模块的原理框图；
图22是本发明实施例二十三的WIFI模块的原理框图；
图23是本发明实施例二十四的WIFI模块的原理框图；
图24是本发明实施例二十五的WIFI模块的原理框图；
图25是本发明实施例二十六的WIFI模块的原理框图一；
图26是本发明实施例二十六的WIFI模块的原理框图二；
图27是开关电路的电路原理图；
图28是电源转换芯片的电路原理图一；
图29是电源转换芯片的电路原理图二；
图30是按键的电路原理图一；
图31是按键的电路原理图二；
图32为本发明实施例二十八的低功耗实现方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
实施例一
针对电源供电的用电设备的低功耗问题，本实施例一提供一种低功耗实现电路。
这里的用电设备主要用于接收外部对象产生的电信号，以根据该电信号产生相应的动作，例如空调、门禁系统等。或者将该电信号发送给其他设备，使得其他设备产生相应的动作，例如用电设备为遥控器，其他设备为空调。
在本实施例一中，通过增加检测装置控制为用电设备供电的电源的工作情况，进而在用电设备待机时，断开电源与用电设备之间的电路连接关系，从而节约了能源。检测装置通过接收外部对象产生的电信号，根据该电信号来控制电源的工作。
在本发明较佳的实施例中，优选用电设备通过电池供电，电池通过电源转换芯片与用电设备的电源端相连，实现对用电设备的供电。本发明不仅可以减少用电设备的待机功耗，而且还可以更深层次的开发电池的电量，达到延长电池使用寿命的目的，不仅可以提高用户体验效果，而且还可以应用到多种恶劣的环境中，例如久无人至的森林中的火灾检测设备等。检测装置通过接收外部对象产生的电信号优选采用脉冲信号，至于用电设备接收的电信号，是用电设备本身常规接收的信号，这里对其类型不做限定，而对于检测装置而言，一般情况下采用脉冲信号，如果不是脉冲信号，则可以将该电信号转换成脉冲信号，例如在检测装置和外部对象之间增加单稳态触发器。
请参照图1所示，在本实施例一中，用电设备100主要为无线通讯模块，接收外部对象的电信号输入，这里的外部对象为按键50，即用电设备接收按键的电信号(按键产生的电信号为脉冲信号，这里称之为按键指令)，然后将该按键指令发送给对应的其他设备，例如，用电设备为遥控器，对应的其他设备为电视，则在用户操作遥控器的按键时，遥控器被唤醒，接收相应的按键指令并发送给电视，依此完成电视遥控的目的。当然，按键的数量根据用电设备或者对应的设备需要可以是一个或多个。
具体的，该低功耗实现电路包括检测装置200以及电源转换芯片30。电源转换芯片30连接于电池20和用电设备100之间，用于将电池产生的电压转换成用电设备100需要的电压，电源转换芯片30可以是通过降压稳压处理，也可以是经过升压稳压处理，当然，还可以只是通过稳压处理。
检测装置的检测端与所述外部对象的输出端相连，所述检测装置的控制端与电源转换芯片的使能端。用电设备接收按键50输出的电信号，然后按键还会把其产生的电信号发送给检测装置200，检测装置根据这个电信号对电源转换芯片是否工作进行控制，即当按键产生一个按键指令时，则检测装置对这个按键指令进行检测后，由检测装置产生一个使能信号，该使能信号可以使得电源转换芯片工作，从而为用电设备输出相对于的电源电压，当然，如果按键不产生按键指令，则电源转换芯片不工作，用电设备处于断电状态，大大降低用电设备的待机功耗。
这种方式，用电设备欲接收的电信号直接作为启动用电设备的触发信号，其保证了用电设备启动的实时性，实现快速启动(唤醒)的目的，另一方面，当按键指令发送完毕后，则检测装置快速控制电源转换芯片停止工作，达到用电设备的快速断电。
当电池的电量小于一定程度时，电源转换芯片即使再有升压能力，也不足以将电池输出的电压转换到用电设备需要的电压，这个时候，电池对于该用电设备而言，就已经废弃掉了，造成大量的电源浪费。在本实施例一中，为了延长电池的使用寿命，在电池和电源转换芯片之间增加一个储能器件，储能器件可以是超级电容，也可以是其他具有充放电功能的器件，这里以超级电容为例进行说明。在电池输出电压不足以转换到用电设备需要的电压时，通过电池的输出和超级电容的放电输出同时作用于电源转换芯片上，当然，在超级电容放电输出之前，需要电池为其先行充电。
检测装置200可以采用处理器或者时钟芯片实现，其中，处理器可以是微处理器例如单片机，也可以采用ARM、FPGA等，优选采用低功耗的微处理器。
处理器或时钟芯片具有中断端口，该中断端口在此定义为检测端，其用于接收按键输出的电信号，当该电信号到达检测端时，则检测装置200产生中断信号，进而再通过控制端(POW_EN)输出使能信号(例如高电平)，该使能信号输出到电源转换芯片的使能端使得电源转换芯片工作，达到用电设备快速唤醒的目的。同样地，当电信号消失后，即说明用电设备接收电信号完毕，此时，检测装置输出低电平，电源转换芯片停止工作，用电设备快速断电。
时钟芯片可以集成于用电设备中，例如是用电设备自带时钟芯片，也可以是外置的时钟芯片，如果是外置的时钟芯片，则该时钟芯片还与用电设备通过接口例如通过串口进行通讯，通讯的内容可以是时钟同步等，时钟芯片也是通过电池供电，因为时钟芯片的耗电量非常小，因此，电池可以通过LDO电路为时钟芯片供电。
对于处理器，其可以仅接收电信号产生中断信号，进而在用电设备工作时，按键指令直接由按键发送给用电设备。处理器也是一直处于供电状态，电池可以通过LDO电路为其供电。
作为另外一种实施方式，是按键产生的电信号直接给到处理器，然后该电信号有2个作用，一是处理器接收该电信号产生使能信号，控制电源转换芯片的工作，另一是处理器将接收到的电信号在用电设备被唤醒后发送给用电设备，此种情况下，处理器需要通过通讯接口例如串口UART或者I2C，SPI等其他通讯接口与用电设备连接。
当按键输出的电信号既到达用电设备，又到达检测装置时，则为了防止与按键连接的检测装置的I/O口和与按键连接的用电设备的I/O口之间的相互影响，在本实施例一中，在按键与检测装置之间或/和按键与用电设备之间设置隔离用二极管，当然也可以采用其他隔离器件例如光耦等。
作为一种实施方式，如图30所示为在按键与检测装置之间增加第一二极管(即二极管D1)，二极管D1的阳极连接至按键的输出端，二极管D1的阴极通过电阻R65连接至检测装置的检测端；按键的输出端通过电阻R64直接连接至用电设备的输入端(I/O口)。
作为另一种实施方式，图31示出了在在按键与检测装置之间以及按键与用电设备之间设置隔离用二极管，分别为第一二极管(二极管D4)和第二二极管(二极管D2)，其中，二极管D4的阳极连接至按键的输出端，二极管D4的阴极通过电阻R62连接至检测装置的检测端，二极管D2的阳极连接至按键的输出端，二极管D2的阴极通过电阻R61连接至用电设备的输入端(I/O口)。
电源转换芯片主要包括调压电路，还可以在调压电路的输入端加入输入滤波电路，或/和在调压电路的输出端加入输出滤波电路，调压电路根据电池情况进行选择，当电池输出电压小于用电设备的供电电压时，电源转换芯片采用升压电路；当电池输出电压大于用电设备的供电电压时，电源转换芯片采用降压电路，升压电路或降压电路均可以设置有稳压机制。当然，在某个范围内时，例如电池输出电压在用电设备的供电电压±0.2V范围内，可以仅使用稳压电路即可。
图28和29示出了两种电源转换芯片。
其中图28中调压电路采用芯片SGM66051，其是一种DC-DC转换控制器。电源转换芯片的输入滤波电路包括电容C117、电容C114、电容C115以及电容C116，芯片SGM66051的输入端(VCC端)与电池的输出端连接，电容C117、电容C114、电容C115电容C116的一端均连接至电池和芯片SGM66051的输入端之间，电容C117、电容C114、电容C115以及电容C116的另一端均接地。在电池与芯片SGM66051的输入端之间还连接有超级电容C118，超级电容C118的一端连接至电池与芯片SGM66051的输入端之间，另一端接地。电源转换芯片的输出滤波电路包括电容C111和电容C113，电容C111和电容C113的一端均连接至芯片SGM66051的输出端(VOUT端)和用电设备的电源端之间，电容C111和电容C113的另一端均接地。芯片SGM66051的使能端通过电阻R83连接至检测装置的控制端。
图29示出的调压电路采用芯片TPS61021A，其为升压转换器。电源转换芯片的输入滤波电路包括电容C91、电容C101、电容C102、电容C104以及电容C1105，芯片TPS610609020021A的输入端(VIN端)与电池的输出端连接，电容C91、电容C101、电容C102、电容C104以及电容C1105的一端均连接至电池和芯片TPS61021A的输入端之间，电容C91、电容C101、电容C102、电容C104以及电容C1105的另一端均接地。在电池与芯片TPS61021A的输入端之间还连接有超级电容C103，超级电容C103的一端连接至电池与芯片TPS61021A的输入端之间，另一端接地。电源转换芯片的输出滤波电路包括电容C96、电容C97和电容C98，电容C96、电容C97和电容C98的一端均连接至芯片TPS61021A的输出端(VOUT端)和用电设备的电源端之间，电容C96、电容C97和电容C98的另一端均接地。芯片TPS61021A的使能端通过电阻R77连接至检测装置的控制端。
另外在用电设备上还是设置有指示灯70，该指示灯可以为一个，也可以为多个，指示灯可以指示按键情况，也可以指示电信号发送情况，当检测装置采用处理器时，且处理器还向用电设备发送电信号的情况下，指示灯也可以设置于处理器上。
根据需要还可以在检测装置的控制端与电源转换芯片的使能端之间设置延时电路，该延时电路可以是时间继电器，也可以是定时器例如555定时器等。
实施例二至四
图2示出了外部对象为传感器60的情况。其主要应用于接收传感器发出的电信号(监测信号)，依此来控制终端设备的状态。例如，传感器可以是温湿度传感器、人体红外传感器、水浸传感器、门磁传感器以及光照传感器等，用于经过用电设备(信号转发设备)控制空调、灯、龙头、门禁以及窗帘等的动作。
实施例二中的电源转换芯片、检测装置、指示灯、延时电路均与实施例一基本相同，这里不再赘述。二者的主要区别在于：传感器与检测装置或用电设备的连接I/O口之间可以不设置隔离器件(其实对于按键而言，隔离器件也不是必须的)。
实施例三为在实施例二的基础上作出的进一步改进，如果传感器触发状态是持续输出高电平的情况，这样，通过实施例一检测按键上升沿的方式并不适用。因此，这种情况下，请参照图3所示，实施例三中，在传感器60的输出端和检测装置之间设置单稳态触发器，单稳态触发器可以通过元器件搭建，也可以采用集成芯片例如74HC123、555定时器等。单稳态触发器用于将传感器产生的电信号转换成脉冲信号。单稳态触发器只有两个状态，一个是稳态，一个是暂稳态，当未有外部信号输入时，单稳态触发器处于稳态，此时，单稳态触发器输出低电平，则检测装置200生成中断信号，用电设备处于断电状态。反之，当单稳态触发器有外部信号即传感器采集的传感信号输入时，则单稳态触发器处于暂稳态，此时，单稳态触发器输出高电平，用电设备被唤醒。当然了，如果传感器是直接输出脉冲信号，则可省略单稳态触发器。
请参照图4所示，实施例四是将实施例一和实施例二，或者实施例一和实施例三进行的结合，在实施例四中，其既可以根据按键产生的电信号启动和断电用电设备，也可以通过传感器来实现。具体结构请参照实施例一至三，这里不再赘述。
实施例五至八
实施例五示出了一种低功耗实现电路在WIFI模块中的应用，即当外部的用电设备为WIFI芯片时，上述实施例一至四任一的整体即可以构成对应的低功耗WIFI模块。
请参照图5所示，在实施例五中，外部对象为按键，检测装置采用内置于WIFI芯片10的时钟芯片11，其余部分与实施例一基本相同，这里不再赘述。
请参照图6所示，实施例六示出了外部对象为传感器，检测装置采用内置于WIFI芯片10的时钟芯片11的低功耗WIFI模块的原理框图，其余部分与实施例二基本相同，这里不再赘述。
实施例七是对实施例六进行的进一步改进，请参照图7所示，在时钟芯片11和传感器60之间设置单稳态触发器90，其余部分与实施例六基本相同，这里不再赘述。
实施例八为实施例五和实施例六，或者实施例五和实施例七的结合。请参照图8所示，其既可以根据按键产生的电信号启动和断电WIFI芯片，也可以通过传感器来实现。具体实现过程请参照实施例四，或实施例五至七。
实施例九至十二
实施例九示出了一种低功耗实现电路在WIFI模块中的应用。请参照图9所示，在实施例九中，外部对象为按键50，检测装置采用与WIFI芯片通过UART串口通讯的处理器80，按键50将产生的电信号发送给处理器80，形成对电源转换芯片30控制的中断信号，同时，在WIFI芯片被唤醒后，处理器80还将按键产生的电信号通过UART串口转发给用电设备，当然，按键也可以直接将电信号发送给用电设备，而在处理器80侧只接收电信号对电源转换芯片进行控制。其余部分与实施例一基本相同。
请参照图10所示，实施例十中，外部对象为传感器60，检测装置采用与WIFI芯片通过UART串口通讯的处理器80，传感器60将产生的电信号发送给处理器80，形成对电源转换芯片30控制的中断信号，同时，在WIFI芯片被唤醒后，处理器80还将传感器产生的电信号通过UART串口转发给用电设备，当然，传感器也可以直接将电信号发送给用电设备，而在处理器80侧只接收电信号对电源转换芯片进行控制。其余部分与实施例二基本相同。
实施例十一是对实施例十的改进，请参照图11所示，在传感器60与处理器80之间设置单稳态触发器90，处理器侧只接收电信号对电源转换芯片进行控制，WIFI芯片接收传感器60产生的电信号。
实施例十二为实施例九和实施例十，或者实施例九和实施例十一的结合方案。请参照图12所示，在实施例十二中，按键50和传感器60均可对WIFI芯片进行快速唤醒和快速断电的操作。
实施例十三
实施例十三是在实施例一至实施例十二任意在遥控器中的应用。在实施例十三中，遥控器内的用电设备为无线通讯模块，该无线通讯模块可以接收按键或传感器产生的电信号，同时，检测装置(时钟芯片或处理器)根据电信号对无线通讯模块的电源转换芯片进行控制，达到对无线通讯模块的快速唤醒或快速断电的目的。
对于实施例一至实施例四，将其用电设备替换成无线通讯模块，其余部分不做变动，而遥控器其余部分的结构与现有技术相同，无线通讯模块可以是WIFI芯片、蓝牙芯片、红外芯片、ZigBee芯片、3G模块、4G模块、5G模块以及GPS模块中的任一种。对于实施例五至实施例十二，将其WIFI模块直接集成于遥控器中即可，遥控器其余部分的结构与现有技术相同。
实施例十四
在本实施例十四中，低功耗实现电路包括检测装置200以及电源转换芯片30。电源转换芯片30连接于电池20和用电设备100之间，用于将电池产生的电压转换后为超级电容40充电，电源转换芯片30可以是通过降压稳压处理，也可以是经过升压稳压处理，当然，还可以只是通过稳压处理。
检测装置的检测端与所述外部对象的输出端相连，所述检测装置的控制端与电源转换芯片的使能端。用电设备接收按键50输出的电信号，然后按键还会把其产生的电信号发送给检测装置200，检测装置根据这个电信号对电源转换芯片是否工作进行控制，即当按键产生一个按键指令时，则检测装置对这个按键指令进行检测后，由检测装置产生一个使能信号，该使能信号可以使得电源转换芯片工作，从而为用电设备输出相对于的电源电压，当然，如果按键不产生按键指令，则电源转换芯片不工作，用电设备处于断电状态，大大降低用电设备的待机功耗。
这种方式，用电设备欲接收的电信号直接作为启动用电设备的触发信号，其保证了用电设备启动的实时性，实现快速启动(唤醒)的目的，另一方面，当按键指令发送完毕后，则检测装置快速控制电源转换芯片停止工作，达到用电设备的快速断电。
当电池的电量小于一定程度时，电源转换芯片即使再有升压能力，也不足以将电池输出的电压转换到用电设备需要的电压，这个时候，电池对于该用电设备而言，就已经废弃掉了，造成大量的电源浪费。在本实施例十四中，为了延长电池的使用寿命，在电源转换芯片和用电设备之间增加一个储能器件，储能器件可以是超级电容，也可以是其他具有充放电功能的器件，这里以超级电容为例进行说明。电池为该超级电容40充电，而不会给用电设备供电，用电设备的供电全部来自超级电容，这样，电池通过电源转换芯片即使提供不到用电设备的供电电压，只要能为超级电容充电(时间长短问题)，则仍可以实现对用电设备的供电。当靠超级电容为用电设备供电时，则需要在超级电容和用电设备之间增加开关电路41，开关电路的主要作用在于快速唤醒(开关电路工作状态时)或快速断电(开关电路关断状态时)，所以检测装置接收到的电信号需要产生使能信号来控制开关电路的工作。
检测装置200可以采用处理器或者时钟芯片实现，其中，处理器可以是微处理器例如单片机，也可以采用ARM、FPGA等，优选采用低功耗的微处理器。
处理器或时钟芯片具有中断端口，该中断端口在此定义为检测端，其用于接收按键输出的电信号，当该电信号到达检测端时，则检测装置200产生中断信号，进而再通过控制端(POW_EN)输出使能信号(例如高电平)，该使能信号输出到电源转换芯片的使能端使得电源转换芯片工作，达到用电设备快速唤醒的目的。同样地，当电信号消失后，即说明用电设备接收电信号完毕，此时，检测装置输出低电平，电源转换芯片停止工作，用电设备快速断电。
时钟芯片可以集成于用电设备中，例如是用电设备自带时钟芯片，也可以是外置的时钟芯片，如果是外置的时钟芯片，则该时钟芯片还与用电设备通过接口例如通过串口进行通讯，通讯的内容可以是时钟同步等，时钟芯片也是通过电池供电，因为时钟芯片的耗电量非常小，因此，电池可以通过LDO电路为时钟芯片供电。
对于处理器，其可以仅接收电信号产生中断信号，进而在用电设备工作时，按键指令直接由按键发送给用电设备。处理器也是一直处于供电状态，电池可以通过LDO电路为其供电。
作为另外一种实施方式，是按键产生的电信号直接给到处理器，然后该电信号有2个作用，一是处理器接收该电信号产生使能信号，控制电源转换芯片的工作，另一是处理器将接收到的电信号在用电设备被唤醒后发送给用电设备，此种情况下，处理器需要通过通讯接口例如串口UART或者I2C，SPI等其他通讯接口与用电设备连接。
无论是时钟芯片还是处理器，当其控制端均为一个时，则需要同时控制电源转换芯片和开关电路的工作与否进行控制。此种情况下，如果电源转换芯片和开关电路同时工作或同时关断，则有可能超级电容的充电被限制，导致超级电容的输出电压不足以为用电设备供电。因此，在本发明较佳的实施例中，在检测装置的控制端和电源转换芯片的使能端之间设置第二延时电路31，在检测装置的控制端和开关电路的使能端之间设置第一延时电路42。第一延时电路和第二延时电路均可以是时间继电器，也可以是定时器例如555定时器等。并且，可以理解的是设置第一延时电路和第二延时电路的目的在于保证超级电容具有足够的电量，因此，需要保证电源转换芯片的工作时间长于开关电路的工作时间，其实现的方式是通过对第一延时电路和第二延时电路参数的调整，实现当电信号触发电源转换芯片和开关电路工作时，电源转换芯片的工作时间早于开关电路的工作时间(即在用电设备开启前先为超级电容充电)，或/和电源转换芯片的关断时间晚于开关电路的关断时间(即在用电设备断电后再为超级电容充会电)。
采用处理器时，可以通过两个检测端和两个控制端实现对电源转换芯片和开关电路工作分别进行控制。例如处理器每隔一段时间(时间可根据超级电容的漏电情况动态调整)醒来控制电源转换芯片工作，给超级电容充电几秒，保证电容电压稳定。
另外，对应通过两个检测端和两个控制端的处理器，也可以通过搭建电路的方式实现，通过电压采样电路(例如互感器或者电阻采样电路等)监测超级电容两端的电压，然后把这个电压值传送至处理器的其中一个检测端(称为第一检测端)，另一个检测端(称为第二检测端)用于接收电信号。两个控制端分别为第一控制端和第二控制端，其中，第一控制端主要用于控制电源转换芯片的工作，第二控制端和第一控制端一起控制开关电路的工作。
当第一检测端检测到超级电容电压大于预设阈值时，则第一控制端输出高电平，反之输出低电平；当电信号到达第二检测端时，第二控制端输出高电平；反之输出低电平。因此，在第一控制端和电源转换芯片的使能端之间设置一个非门，则第一控制端输出高电平时，电源转换芯片不工作。只有第一控制端和第二控制端同时输出高电平时，开关电路才会工作。为了降低处理器的待机功耗，可以通过处理器中时钟芯片定时唤醒处理器，对超级电容电压进行采样。其结构图与实施例十三大致相同，可进行相应的参考。
开关电路的实现方式有很多种，例如三极管(三极管的基极可以认为是其使能端)、MOS管(MOS管的栅极可以认为是其使能端)、晶闸管(晶闸管的控制极可以认为是其使能端)、继电器、IGBT等。
当然，也可以如图27所示，通过二极管电流开关实现。二极管电流开关采用芯片MAX40200。芯片MAX40200的输入端(VDD端口)连接到超级电容，芯片MAX40200的输出端(OUT端口)连接到用电设备，芯片MAX40200的使能端(EN端口)通过电阻R91连接到检测装置的控制端。
当按键输出的电信号既到达用电设备，又到达检测装置时，则为了防止与按键连接的检测装置的I/O口和与按键连接的用电设备的I/O口之间的相互影响，在本实施例十四中，在按键与检测装置之间或/和按键与用电设备之间设置隔离用二极管，当然也可以采用其他隔离器件例如光耦等。具体实现方式可以参考图30和图31以及实施例一部分的描述。
电源转换芯片主要包括调压电路，还可以在调压电路的输入端加入输入滤波电路，或/和在调压电路的输出端加入输出滤波电路，调压电路根据电池情况进行选择，当电池输出电压小于用电设备的供电电压时，电源转换芯片采用升压电路；当电池输出电压大于用电设备的供电电压时，电源转换芯片采用降压电路，升压电路或降压电路均可以设置有稳压机制。当然，在某个范围内时，例如电池输出电压在用电设备的供电电压±0.2V范围内，可以仅使用稳压电路即可。其具体实现方式可以参考图28和29以及实施例一部分的描述。
另外在用电设备上还是设置有指示灯70，该指示灯可以为一个，也可以为多个，指示灯可以指示按键情况，也可以指示电信号发送情况，当检测装置采用处理器时，且处理器还向用电设备发送电信号的情况下，指示灯也可以设置于处理器上。
实施例十五至十七
图14示出了外部对象为传感器60的情况。其主要应用于接收传感器发出的电信号(监测信号)，依此来控制终端设备的状态。例如，传感器可以是温湿度传感器、人体红外传感器、水浸传感器、门磁传感器以及光照传感器等，用于经过用电设备(信号转发设备)控制空调、灯、龙头、门禁以及窗帘等的动作。
实施例十五中的电源转换芯片、检测装置、超级电容、开关电路、指示灯、延时电路均与实施例十四基本相同，这里不再赘述。二者的主要区别在于：传感器与检测装置或用电设备的连接I/O口之间可以不设置隔离器件(其实对于按键而言，隔离器件也不是必须的)。
实施例十六为在实施例十五的基础上作出的进一步改进，如果传感器触发状态是持续输出高电平的情况，这样，通过实施例一检测按键上升沿的方式并不适用，因此，这种情况下，请参照图15所示，实施例十六中，在传感器60的输出端和检测装置之间设置单稳态触发器，单稳态触发器可以通过元器件搭建，也可以采用集成芯片例如74HC123、555定时器等。单稳态触发器用于将传感器产生的电信号转换成脉冲信号。当然了，如果传感器是直接输出脉冲信号，则可省略单稳态触发器。
请参照图16所示，实施例十七是将实施例十四和实施例十五，或者实施例十四和实施例十五进行的结合，在实施例十七中，其既可以根据按键产生的电信号启动和断电用电设备，也可以通过传感器来实现。具体结构请参照实施例十四至十六，这里不再赘述。
实施例十八至二十一
实施例十八示出了一种低功耗实现电路在WIFI模块中的应用，即当外部的用电设备为WIFI芯片时，上述实施例十四至十七任一的整体即可以构成对应的低功耗WIFI模块。
请参照图17所示，在实施例十八中，外部对象为按键，检测装置采用内置于WIFI芯片10的时钟芯片11，其余部分与实施例十四基本相同，这里不再赘述。
请参照图18所示，实施例十九示出了外部对象为传感器，检测装置采用内置于WIFI芯片10的时钟芯片11的低功耗WIFI模块的原理框图，其余部分与实施例十五基本相同，这里不再赘述。
实施例二十是对实施例十九进行的进一步改进，请参照图19所示，在时钟芯片11和传感器60之间设置单稳态触发器90，其余部分与实施例十九基本相同，这里不再赘述。
实施例二十一为实施例十八和实施例十九，或者实施例十八和实施例二十的结合。请参照图20所示，其既可以根据按键产生的电信号启动和断电WIFI芯片，也可以通过传感器来实现。具体实现过程请参照实施例十七，或实施例十八至二十。
实施例二十二至二十五
实施例二十二示出了一种低功耗实现电路在WIFI模块中的应用。请参照图21所示，在实施例二十二中，外部对象为按键50，检测装置采用与WIFI芯片通过UART串口通讯的处理器80，按键50将产生的电信号发送给处理器80，形成对电源转换芯片30控制的中断信号，同时，在WIFI芯片被唤醒后，处理器80还将按键产生的电信号通过UART串口转发给用电设备，当然，按键也可以直接将电信号发送给用电设备，而在处理器80侧只接收电信号对电源转换芯片进行控制。其余部分与实施例十四基本相同。
请参照图22所示，实施例二十三中，外部对象为传感器60，检测装置采用与WIFI芯片通过UART串口通讯的处理器80，传感器60将产生的电信号发送给处理器80，形成对电源转换芯片30控制的中断信号，同时，在WIFI芯片被唤醒后，处理器80还将传感器产生的电信号通过UART串口转发给用电设备，当然，传感器也可以直接将电信号发送给用电设备，而在处理器80侧只接收电信号对电源转换芯片进行控制。其余部分与实施例十五基本相同。
实施例二十四是对实施例二十三的改进，请参照图23所示，在传感器60与处理器80之间设置单稳态触发器90，在处理器80侧只接收脉冲信号对电源转换芯片进行控制，WIFI芯片接收传感器60产生的电信号。
实施例二十五为实施例二十二和实施例二十三，或者实施例二十二和实施例二十四的结合方案。请参照图24所示，在实施例二十五中，按键50和传感器60均可对WIFI芯片进行快速唤醒和快速断电的操作。
实施例二十六
实施例二十六给出了通过对处理器设置双检测端和双控制端实现对电源转换芯片和开关电路的分别控制，依此来取代二个延时电路的使用。
请参照图25所示，处理器80设置有第一检测端(EINT端口)和第二检测端(FB端口)，以及设置有第一控制端(POW_EN1)和第二控制端(POW_EN2)，第一检测端主要用于接收电信号，根据电信号结合超级电容电量情况对开关电路进行控制，第二检测端主要用于通过采样电路44对超级电容40两端电压进行采集，然后根据超级电容两端的电压控制电源转换芯片30的工作。
具体地，设定第一检测端检测到超级电容电压大于预设阈值时，第一控制端输出高电平，反之输出低电平；设定电信号到达第二检测端时，第二控制端输出高电平；反之输出低电平。因此，在第一控制端和电源转换芯片的使能端之间设置一个非门32，则第一控制端输出高电平时，电源转换芯片不工作。在第一控制端和第二控制端与开关电路的使能端之间设置与门43，即只有在第一控制端和第二控制端同时输出高电平时，开关电路才会工作。即在超级电容电量不足或未有电信号达到时，不启动用电设备。
上述通过对处理器设置双检测端和双控制端实现对电源转换芯片和开关电路的分别控制，依此来取代二个延时电路的方式是通过硬件电路搭建，事实上，在双检测端和双控制端的情况下，还可以通过处理器相关软件方法实现。请参照图26所示，在处理器中设置有超级电容电量的预设阈值，然后第一检测端检测到超级电容电压大于预设阈值时，第一控制端输出低电平，反之输出高电平，从而实现直接对电源转换芯片的控制；然后第二控制端综合考虑第一检测端和第二检测端的信号，在第一检测端检测到超级电容电压大于预设阈值且脉冲信号到达第二检测端时，第二控制端输出高电平；反之输出低电平，依此也能实现上述实施例二十六中硬件电路搭建实现的结果。
实施例二十七
实施例二十七是在实施例十四至实施例二十六任意在遥控器中的应用。在实施例二十七中，遥控器内的用电设备为无线通讯模块，该无线通讯模块可以接收按键或传感器产生的电信号，同时，检测装置(时钟芯片或处理器)根据电信号对无线通讯模块的电源转换芯片进行控制，达到对无线通讯模块的快速唤醒或快速断电的目的。
对于实施例十四至实施例十七，将其用电设备替换成无线通讯模块，其余部分不做变动，而遥控器其余部分的结构与现有技术相同，无线通讯模块可以是WIFI芯片、蓝牙芯片、红外芯片、ZigBee芯片、3G模块、4G模块、5G模块以及GPS模块中的任一种。对于实施例十八至实施例二十六，将其WIFI模块直接集成于遥控器中即可，遥控器其余部分的结构与现有技术相同。
实施例二十八
实例二十八是根据低功耗实现电路实现低功耗的方法，请参照图32所示，其包括以下步骤：
310、外部对象生成电信号并将所述电信号发送至检测装置的检测端；
320、所述检测装置根据所述电信号生成中断信号，通过其控制端发送至电源转换芯片的使能端；
330、所述中断信号触发电源转换芯片的工作，电池直接或间接为用电设备供电，用电设备处于被唤醒状态；
340、用电设备直接接收所述电信号，或者通过检测装置间接接收所述电信号；
350、电信号传送完毕，检测装置控制电源转换芯片停止工作，用电设备处于断电状态。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (23)
1.一种低功耗实现电路，其用于对外部的用电设备的工作进行控制，所述用电设备接收外部对象产生的电信号，所述电源通过电源供电，其特征在于，所述实现电路包括：检测装置，其中，所述电源与所述用电设备的电源端相连；所述检测装置的检测端与所述外部对象的输出端相连，所述检测装置的控制端与电源的使能端相连；所述检测装置接收所述电信号，并根据所述电信号控制所述电源。
2.如权利要求1所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述检测装置接收的电信号是脉冲信号。
3.如权利要求1所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述电源包括电池和电源转换芯片，所述电池通过电源转换芯片与所述用电设备的电源端相连，所述检测装置的控制端与电源转换芯片的使能端相连。
4.如权利要求3所述的低功耗实现电路，其特征在于，在所述电源转换芯片和用电设备的电源端之间还设置有储能器件，所述储能器件的一端连接至电源转换芯片和用电设备的电源端之间，另一端接地。
5.如权利要求4所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述储能器件为超级电容。
6.如权利要求4所述的低功耗实现电路，其特征在于，在所述储能器件和用电设备之间还设置有开关电路；所述检测装置的控制端还与开关电路的使能端相连；所述检测装置根据所述电信号控制所述开关电路的工作，在所述电源转换芯片工作时，所述电池为储能器件充电。
7.如权利要求6所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述检测装置的控制端与开关电路的使能端之间设置有第一延时电路，所述检测装置的控制端与所述电源转换芯片的使能端之间设置有第二延时电路，所述检测装置根据接收到的电信号同时控制所述电源转换芯片和所述开关电路的工作，此时，所述第一延时电路和所述第二延时电路相配合，以使所述电源转换芯片比开关电路较早进入工作状态，或/和使所述电源转换芯片比开关电路较晚回到关断状态。
8.如权利要求7所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述检测装置为处理器；所述处理器的检测端和控制端均为至少两个，其中至少一个检测端用于接收所述电信号，至少另一个检测端用于检测所述储能器件上的电压；其中至少一个控制端用于根据所述超级电容上的电压控制所述电源转换芯片的工作，至少另一个控制端与所述至少一个控制端一起控制开关电路的工作。
9.如权利要求7所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述检测装置为处理器；所述处理器的检测端和控制端均为至少两个，其中至少一个检测端用于接收所述电信号，至少另一个检测端用于检测所述储能器件上的电压；其中至少一个控制端用于根据所述超级电容上的电压控制所述电源转换芯片的工作，至少另一个控制端控制开关电路的工作。
10.如权利要求6-9任一项所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述开关电路为三极管、MOS管、继电器、IGBT、二极管电流开关中的任一种。
11.如权利要求1-9任一项所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述外部对象包括按键或/和传感器。
12.如权利要求11所述的低功耗实现电路，其特征在于，当所述外部对象包括传感器时，所述传感器的输出端与检测装置的检测端之间还设置有单稳态触发器。
13.如权利要求11所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述外部对象包括按键时：
所述按键的输出端与检测装置的检测端之间还连接有第一二极管，所述第一二极管的阳极与按键的输出端连接，所述第一二极管的阴极与检测装置的检测端连接。
14.如权利要求13所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述按键的输出端与用电设备之间还连接有第二二极管，所述第二二极管的阳极与按键的输出端连接，所述第二二极管的阴极与用电设备的接收端连接。
15.如权利要求1-7任一项所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述检测装置为时钟芯片，所述时钟芯片集成于所述用电设备中；或者所述时钟芯片位于所述用电设备之外。
16.如权利要求8或9所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述处理器还通过串口与所述用电设备进行通讯；
所述处理器还通过所述串口将所述电信号发送至用电设备。
17.如权利要求1-9任一项所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述电源转换芯片包括调压电路、输入滤波电路以及输出滤波电路，所述输入滤波电路连接于电池与所述调压电路的输入端之间，所述输出滤波电路连接于所述调压电路的输出端和用电设备的电源端之间，所述检测装置的控制端连接于所述调压电路的使能端。
18.如权利要求17所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述调压电路为芯片TPS61021A或芯片SGM66051。
19.如权利要求1-9任一项所述的低功耗实现电路，其特征在于，所述用电设备为WIFI芯片。
20.一种采用权利要求1-19任一项所述的低功耗实现电路实现用电设备低功耗的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
外部对象生成电信号并将所述电信号发送至检测装置的检测端；
所述检测装置根据所述电信号生成中断信号，通过其控制端将所述中断信号发送至电源的使能端；
所述中断信号触发电源工作，为用电设备供电，用电设备处于被唤醒状态；
所述用电设备直接接收所述电信号，或者通过所述检测装置间接接收所述电信号；
电信号传送完毕，所述检测装置控制所述电源停止工作，所述用电设备处于断电状态。
21.一种WIFI模块，其特征在于，其包括WIFI芯片、电源以及权利要求1-19任一项所述的低功耗实现电路，其中，所述电源为WIFI芯片供电，所述电源与所述WIFI芯片的电源端相连；所述WIFI芯片接收所述外部对象产生的电信号。
22.一种遥控器，其特征在于，其包括用电设备、电池以及权利要求1-19任一项所述的低功耗实现电路，其中，所述电池为用电设备供电，所述用电设备为无线通讯模块。
23.根据权利要求22所述的遥控器，其特征在于，所述无线通讯模块为WIFI芯片、蓝牙芯片、红外芯片、ZigBee芯片、3G模块、4G模块、5G模块以及GPS模块中的任一种。
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