CN111367351A - 低功耗的电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗的电源管理电路,包括：基准电路、比较器、时钟产生电路、电源采集传感器、开关电路、被充电模块；其中，所述基准电路的一端、电源采集传感器的一端分别与所述比较器的一端连接，所述比较器的另一端与所述时钟产生电路的一端连接，所述时钟产生电路的另一端与所述开关电路的控制端连接，所述电源采集传感器的一端还与所述开关电路的一端连接，所述开关电路的另一端与所述被充电模块连接。相对于现有技术，本发明降低电源管理电路的功耗。

Description

低功耗的电源管理电路

技术领域

本发明涉及电源管理电路技术领域，尤其涉及一种低功耗的电源管理电路。

背景技术

在野外的工作环境中，通常需要对微弱电荷的采集并对相关电路模块进行充电，从而保证电路可以长期稳定的工作。其电源管理电路对工会的要求极其苛刻，其工作电流需要工作在几十十纳安电流以下。传统的电源管理电路结构，功耗难以满足要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种低功耗的电源管理电路，旨在降低电源管理电路的功耗。

为实现上述目的，本发明提供一种低功耗的电源管理电路,包括：基准电路、比较器、时钟产生电路、电源采集传感器、开关电路、被充电模块；

其中，所述基准电路的一端、电源采集传感器的一端分别与所述比较器的一端连接，所述比较器的另一端与所述时钟产生电路的一端连接，所述时钟产生电路的另一端与所述开关电路的控制端连接，所述电源采集传感器的一端还与所述开关电路的一端连接，所述开关电路的另一端与所述被充电模块连接。

本发明进一步的技术方案是，所述电源采集传感器用于采集并累积电荷信号，所述比较器用于比较所述电源采集传感器的电压，以及所述基准电路的电压；

当所述电源采集传感器的电压超过第一参考电压的信号时，所述比较器打开所述时钟产生电路，控制所述开关电路闭合，从而将所述电源采集传感器上的电荷对所述被充电模块充电；

所述开关闭合后，所述电源采集传感器的电荷下降，当所述比较器检测到所述电源采集传感器的电压低于第二参考电压的信号时，所述开关电路断开，所述电源采集传感器的电荷继续累积，若所述比较器检测的电压仍高于所述第二参考电压，而所述时钟产生电路的时钟信号变为低电平，则所述开关电路依然断开。

本发明进一步的技术方案是，所述基准电路包括：PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、电阻R3、电阻R1、电阻R5、三极管P1、三极管P2、PMOS管M6、PMOS管M9、NMOS管M5、NMOS管M8、三极管P3、PMOS管M0和电阻R2；

其中，PMOS管M1和PMOS管M2组成电流镜，PMOS管M1和PMOS管M2的源极连接电源，PMOS管M1和PMOS管M2的栅极连接在PMOS管M2的漏极，PMOS管M2的漏极连接PMOS管M4的源极，PMOS管M1的漏极连接NMOS管M3的源极，NMOS管M4的漏极分别连接电阻R5的一端以及电阻R1的一端，NMOS管M3的漏极分别连接电阻R3的一端和三极管P1的发射极，电阻R1的另外一端连接三级管P2的发射极；三极管P1、三极管P2的基级和集电极短接连接到地线，电阻R3的另外一端、电阻R5的另外一端连接到地线；

三极管P3的基电极和基级短接连接到地线，三极管P3的发射极连接NMOS管M5的源极，NMOS管M5的栅极和漏极短接连接PMOSM6的漏极，PMOSM6的源极连接电源，PMOSM6的栅极分别连接PMOS管M1、PMOS管M2的栅极；NMOS管M5的漏极分别连接PMOS管M9、NMOS管M8的栅极；PMOS管M9、NMOS管M8的源极分别连接电源和地线，PMOS管M9和NMOS管M8的漏极连接；

PMOS管M0的栅极和PMOS管M1、PMOS管M2的栅级连接，PMOS管M0的源极连接电源，PMOS管M0的漏极连接电阻R2的一端、所述比较器的一端，电阻R2的另外一端连接地线。

本发明进一步的技术方案是，所述时钟产生电路包括：反相器I1、反相器I2、反相器I11、反相器I12、反相器I5、反相器I6、反相器I7、反相器I8；

其中，所述反相器I1、反相器I2、反相器I11、反相器I12构成震荡环路，所述反相器I1的输出端分别连接所述反相器I2的输入端、反相器I6的输入端、反相器I5的输出端，所述反相器I2的输出端分别连接所述I7的输出端、所述反相器I11的输入端、所述反相器I8的输入端，所述反相器I11的输出端分别连接所述反相器I12的输入端、反相器I5的输入端、反相器I6的输出端，所述反相器I12的输出端分别连接所述反相器I1的输入端、反相器I7的输入端、反相器I8的输出端。

本发明低功耗的电源管理电路的有益效果是，相对于现有技术，本发明能满足低功耗的需求，不仅当电压低于参考电压后停止对外充电，而且加入了时钟产生电路，利用时钟信号的占空比，控制对外充电的时间，从而保证电源采集电路的电荷可以逐步累积而不被快速释放。本发明中的基准电路，时钟产生电路皆以及低阻抗的开关电路皆采用低功耗设计，能保证其漏电的电荷远远小于电源采集传感器的累计的电荷。

附图说明

图1是本发明低功耗的电源管理电路第一实施例的电路结构示意图；

图2是本发明低功耗的电源管理电路较佳实施例中，源启动和时钟信号示意图；

图3是本发明低功耗的电源管理电路第二实施例的电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

请参照图1，图1是本发明低功耗的电源管理电路第一实施例的电路结构示意图。

如图1所示，本实施例中，该低功耗的电源管理电路包括：基准电路、比较器、时钟产生电路、电源采集传感器、开关电路、被充电模块。

其中，基准电路的一端、电源采集传感器的一端分别与比较器的一端连接，比较器的另一端与时钟产生电路的一端连接，时钟产生电路的另一端与开关电路的控制端连接，电源采集传感器的一端还与开关电路的一端连接，开关电路的另一端与被充电模块连接。

电源采集传感器用于采集并累积电荷信号，比较器用于比较电源采集传感器的电压，以及基准电路的电压。

当电源采集传感器的电压超过第一参考电压的信号时，比较器打开时钟产生电路，控制开关电路闭合，从而将电源采集传感器上的电荷对被充电模块充电。

开关电路闭合后，电源采集传感器的电荷下降，当比较器检测到电源采集传感器的电压低于第二参考电压的信号时，开关电路断开，电源采集传感器的电荷继续累积，若比较器检测的电压仍高于第二参考电压，而时钟产生电路的时钟信号变为低电平，则开关电路依然断开。

请参照图2，图2是本发明低功耗的电源管理电路较佳实施例中，源启动和时钟信号示意图。

本实施例中，电源采集传感器采集并累积微弱的电荷信号，比较器比较电源采集传感器的电压以及基准电路的电压。当电源采集传感器的电压超过参考电压1的信号时，比较器打开时钟产生电路，产生一定占空比的时钟信号，该信号控制开关电路闭合，从而将电源采集传感器上的电荷对被充电模块充电；开关打开后，电源采集传感器的电荷迅速下降，当比较器检测到其电压低于参考电压2时，开关被断开，电源采集传感器的电荷继续累积，若比较器检测的电压仍高于参考电压2时，而时钟产生电路的时钟信号变为低电平，开关电路依然断开，从而保证电源采集传感器的电荷继续积累。

可以理解的是，本实施例中，电源采集传感器电压上电过程中，当电压值达到参考电压1的值，时钟产生电路工作，开关电路闭合，对外充电。若电源采集传感器电压低于参考电压2时，开关电路断开，时钟信号被置于低电平，停止对外充电，电源采集传感器电压缓慢上升。若电源采集传感器电压在对外充电的过程中，始终高于参考电压2，由于时钟信号的频率关系，其高电平周期结束后，依然会断开开关电路，从而保证电源采集传感器电压再次缓慢上升。

进一步的，请参照图3，图3是本发明低功耗的电源管理电路第二实施例的电路结构示意图。

如图3所示，本实施例中，所述基准电路包括：PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、电阻R3、电阻R1、电阻R5、三极管P1、三极管P2、PMOS管M6、PMOS管M9、NMOS管M5、NMOS管M8、三极管P3、PMOS管M0和电阻R2。

其中，PMOS管M1和PMOS管M2组成电流镜，PMOS管M1和PMOS管M2的源极连接电源，PMOS管M1和PMOS管M2的栅极连接在PMOS管M2的漏极，PMOS管M2的漏极连接PMOS管M4的源极，PMOS管M1的漏极连接NMOS管M3的源极，NMOS管M4的漏极分别连接电阻R5的一端以及电阻R1的一端，NMOS管M3的漏极分别连接电阻R3的一端和三极管P1的发射极，电阻R1的另外一端连接三级管P2的发射极；三极管P1、三极管P2的基级和集电极短接连接到地线，电阻R3的另外一端、电阻R5的另外一端连接到地线。

三极管P3的基电极和基级短接连接到地线，三极管P3的发射极连接NMOS管M5的源极，NMOS管M5的栅极和漏极短接连接PMOSM6的漏极，PMOSM6的源极连接电源，PMOSM6的栅极分别连接PMOS管M1、PMOS管M2的栅极；NMOS管M5的漏极分别连接PMOS管M9、NMOS管M8的栅极；PMOS管M9、NMOS管M8的源极分别连接电源和地线，PMOS管M9和NMOS管M8的漏极连接。

PMOS管M0的栅极和PMOS管M1、PMOS管M2的栅级连接，PMOS管M0的源极连接电源，PMOS管M0的漏极连接电阻R2的一端、比较器的一端，电阻R2的另外一端连接地线。

本实施例采用该基准电路，解决了现有技术中的由于运放本身稳定性和带宽的要求，需要消耗一定的电流，无法满足低功耗的要求的技术问题，降低了电源管理电路的电流消耗。

进一步的，本实施例中，时钟产生电路包括：反相器I1、反相器I2、反相器I11、反相器I12、反相器I5、反相器I6、反相器I7、反相器I8；

其中，反相器I1、反相器I2、反相器I11、反相器I12构成震荡环路，反相器I1的输出端分别连接反相器I2的输入端、反相器I6的输入端、反相器I5的输出端，反相器I2的输出端分别连接I7的输出端、反相器I11的输入端、反相器I8的输入端，反相器I11的输出端分别连接反相器I12的输入端、反相器I5的输入端、反相器I6的输出端，反相器I12的输出端分别连接反相器I1的输入端、反相器I7的输入端、反相器I8的输出端。

可以理解的是，在其他实施例中，该时钟产生电路还可以采用级联的结构实现不同的周期信号，甚至还可以级联更多的级联方式，实现更长周期的时钟信号。

本实施例采用该时钟产生电路，相对于现有技术，降低了时钟产生电路的功耗，能电源管理电路对功耗的要求。

本发明低功耗的电源管理电路的有益效果是，相对于现有技术，本发明能满足低功耗的需求，不仅当电压低于参考电压后停止对外充电，而且加入了时钟产生电路，利用时钟信号的占空比，控制对外充电的时间，从而保证电源采集电路的电荷可以逐步累积而不被快速释放。本发明中的基准电路，时钟产生电路皆以及低阻抗的开关电路皆采用低功耗设计，能保证其漏电的电荷远远小于电源采集传感器的累计的电荷。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种低功耗的电源管理电路,其特征在于，包括：基准电路、比较器、时钟产生电路、电源采集传感器、开关电路、被充电模块；

其中，所述基准电路的一端、电源采集传感器的一端分别与所述比较器的一端连接，所述比较器的另一端与所述时钟产生电路的一端连接，所述时钟产生电路的另一端与所述开关电路的控制端连接，所述电源采集传感器的一端还与所述开关电路的一端连接，所述开关电路的另一端与所述被充电模块连接。

2.根据权利要求1所述的低功耗的电源管理电路,其特征在于，所述电源采集传感器用于采集并累积电荷信号，所述比较器用于比较所述电源采集传感器的电压，以及所述基准电路的电压；

当所述电源采集传感器的电压超过第一参考电压的信号时，所述比较器打开所述时钟产生电路，控制所述开关电路闭合，从而将所述电源采集传感器上的电荷对所述被充电模块充电；

所述开关闭合后，所述电源采集传感器的电荷下降，当所述比较器检测到所述电源采集传感器的电压低于第二参考电压的信号时，所述开关电路断开，所述电源采集传感器的电荷继续累积，若所述比较器检测的电压仍高于所述第二参考电压，而所述时钟产生电路的时钟信号变为低电平，则所述开关电路依然断开。

3.根据权利要求2所述的低功耗的电源管理电路,其特征在于，所述基准电路包括：PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、电阻R3、电阻R1、电阻R5、三极管P1、三极管P2、PMOS管M6、PMOS管M9、NMOS管M5、NMOS管M8、三极管P3、PMOS管M0和电阻R2；

其中，PMOS管M1和PMOS管M2组成电流镜，PMOS管M1和PMOS管M2的源极连接电源，PMOS管M1和PMOS管M2的栅极连接在PMOS管M2的漏极，PMOS管M2的漏极连接PMOS管M4的源极，PMOS管M1的漏极连接NMOS管M3的源极，NMOS管M4的漏极分别连接电阻R5的一端以及电阻R1的一端，NMOS管M3的漏极分别连接电阻R3的一端和三极管P1的发射极，电阻R1的另外一端连接三级管P2的发射极；三极管P1、三极管P2的基级和集电极短接连接到地线，电阻R3的另外一端、电阻R5的另外一端连接到地线；

三极管P3的基电极和基级短接连接到地线，三极管P3的发射极连接NMOS管M5的源极，NMOS管M5的栅极和漏极短接连接PMOSM6的漏极，PMOSM6的源极连接电源，PMOSM6的栅极分别连接PMOS管M1、PMOS管M2的栅极；NMOS管M5的漏极分别连接PMOS管M9、NMOS管M8的栅极；PMOS管M9、NMOS管M8的源极分别连接电源和地线，PMOS管M9和NMOS管M8的漏极连接；

PMOS管M0的栅极和PMOS管M1、PMOS管M2的栅级连接，PMOS管M0的源极连接电源，PMOS管M0的漏极连接电阻R2的一端、所述比较器的一端，电阻R2的另外一端连接地线。

4.根据权利要求3所述的低功耗的电源管理电路,其特征在于，所述时钟产生电路包括：反相器I1、反相器I2、反相器I11、反相器I12、反相器I5、反相器I6、反相器I7、反相器I8；

其中，所述反相器I1、反相器I2、反相器I11、反相器I12构成震荡环路，所述反相器I1的输出端分别连接所述反相器I2的输入端、反相器I6的输入端、反相器I5的输出端，所述反相器I2的输出端分别连接所述I7的输出端、所述反相器I11的输入端、所述反相器I8的输入端，所述反相器I11的输出端分别连接所述反相器I12的输入端、反相器I5的输入端、反相器I6的输出端，所述反相器I12的输出端分别连接所述反相器I1的输入端、反相器I7的输入端、反相器I8的输出端。

Images