CN111580448B - 降低模拟模块待机功耗的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低模拟模块待机功耗的方法及其系统。它解决了现有的电器待机功耗大且操作不便的问题，它包括模拟电路单元，模拟电路单元一端连接有模拟电源，且模拟电源一端与供电总线相连，模拟电路单元的另一端连接有数字电路单元，且数字电路单元一端与数字电源相连，数字电源另一端与供电总线相连，数字电路单元与MOS管开关电路相连，且MOS管开关电路一端与模拟电源相连，MOS管开关电路的另一端与供电总线连接，且MOS管开关电路、模拟电源、模拟电路单元、数字电路单元之间形成串联。本发明优点在于：有效降低了模拟模块的待机功耗，且操作便捷。

Description

降低模拟模块待机功耗的方法及其系统
技术领域
本发明涉及电气节能领域，具体涉及一种降低模拟模块待机功耗的方法及其系统。
背景技术
由于越来越多的电器产品进入家庭和各行各业，有相当一部分的电器长时间处于待机状态，如此大批量的电器处于待机状态，其功耗累计起来是一个天文数字，另外，待机电器所引起的无功干扰对电网来说也是一大害处，在如今能源紧缺，大力提倡节能减排的绿色节能时代，这无疑使一个亟待解决的重要能源问题，为了解决上述问题，人们研究出多种方案，例如将电路设计成待机功耗很低的电路，或者使用MOS管代替三极管做开关，电源做成低功耗等，这些方案都能一定程度上降低待机功耗，但不可避免的会增加电路成本，除此之外，在工业自动化和过程控制等应用领域中，由于监测信号以及控制信号大多都是模拟信号，为了对这些现场的监测信号和控制信号进行处理，需要选用模拟信号输入/输出模块，这些被测信号经过模拟输入模块的采样和AD转换之后输出到上位机，经过上位机做相关数据处理之后，由上位机控制模拟输出模块输出模拟信号直接对过程设备进行控制，模拟输入输出信号成为整个闭环工控系统的关键量，然而，很多时候现场会存在模拟模块虽然已上电启动运行，但实际上该模块并未被系统使用，仍然处于待机状态，由于模拟器件特性，模拟输入模块在待机状态下依然在进行模拟信号的处理工作，自动化程度低，增加了模块待机功耗，模拟模块的温度将会保持长时间的高温，容易影响模拟器件的使用精度。
为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种降低整机待机功耗的电路及方法[CN201310379904.5]，它包括12V电压输出模块、5V电压输出模块及智能控制单元，5V电压输出模块为智能控制单元及其他5V系负载提供工作电压，其特征在于：12V电压输出模块经由开关器件为5V电压输出模块提供输入电压，智能控制单元控制开关器件的关断，并控制开关器件保持在闭合状态，5V供电关断和唤醒控制模块分别连接智能控制单元及开关器件，5V供电关断和唤醒控制模块包括开关模块。本发明还提供了一种采用上述电路的方法，本发明设计出了一个简单且低成本的控制电路，通过芯片控制和按键唤醒方法来实现整机5V工作电压的关断和打开。
上述方案在一定程度上解决了现有的电器在待机状态下功耗高的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如：操作不便，增加了模块的待机功耗，影响了模拟器件的使用精度。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，待机功耗低的降低模拟模块待机功耗的方法。
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，操作便捷的降低模拟模块待机功耗的系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本降低模拟模块待机功耗的方法，本方法包括以下步骤：
A、数字电路单元检测模拟电路单元禁用标志位是否有效，当模拟电路单元禁用标志位有效时，MOS管发送信号使MOS管开关电路断开，模拟电源断电，模拟电路单元停止工作，当模拟电路单元禁用标志位无效时，则执行下一步骤；
B、数字电路单元进行第二轮检测，即检测所有端口是否处于空载状态，当数字电路单元检测到所有端口均处于空载状态，则数字电路单元开始等待一个设定等待时间；
C、当数字电路单元开始等待一个设定等待时间后，开始进行第三轮检测，当检测到有端口已接入负载，则数字电路单元通过MOS管发送信号使MOS管开关电路接通，模拟电源通电，模拟电路单元正常工作。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，步骤A具体包括：
通过供电总线给模拟电源和数字电源供电，模拟电路单元和数字电路单元开始工作，此时，数字电路单元开始检测模拟电路单元禁用标志位是否有效，当数字电路单元检测到模拟电路单元禁用标志位有效时，数字电路单元通过MOS管发送信号使MOS管开关电路断开，模拟电源断电，模拟电路单元停止工作，当数字电路单元检测到模拟电路单元禁用标志位无效时，则执行步骤B。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，步骤C具体包括：
当等待一个设定等待时间后，数字电路单元检测到所有端口仍然处于空载状态时，此时，数字电路通过MOS管发送信号使MOS管开关电路断开，模拟电源断电，模拟电路单元仍然处于停止工作的状态。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，模拟电路单元处于停止工作的状态时，数字电路单元显示模拟电路单元处于禁用状态，且禁用标志位有效,当需要使用模拟电路单元时，通过模拟电路单元使标志位无效，数字电路单元通过MOS管发送信号使MOS管开关电路接通，模拟电源通电，模拟电路单元正常工作。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，设定等待时间为5min。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，数字电路单元内设有控制芯片，且MOS管开关电路的接通和断开通过控制芯片发送讯号的方式实现。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，数字电路单元上具有可以实时显示模拟电路单元处于禁用状态或使用状态的显示屏幕。
在上述的降低模拟模块待机功耗的方法中，模拟电路单元与数字电路单元之间通过数据线相连，且数字电路单元与MOS管开关电路之间通过MOS管相连。
根据上述的降低模拟模块待机功耗的方法提供一种降低模拟模块待机功耗的系统，具体包括模拟电路单元，模拟电路单元一端连接有模拟电源，且模拟电源一端与供电总线相连，模拟电路单元的另一端连接有数字电路单元，且数字电路单元一端与数字电源相连，数字电源另一端与供电总线相连，数字电路单元与MOS管开关电路相连，且MOS管开关电路一端与模拟电源相连，MOS管开关电路的另一端与供电总线连接，且MOS管开关电路、模拟电源、模拟电路单元、数字电路单元之间形成串联。
在上述的降低模拟模块待机功耗的系统中，供电总线包括VCC线和GND线，且数字电源一端与GND线相连，数字电源的另一端与VCC线、GND线之间并联，MOS管开关电路一端与VCC线、GND线之间并联且与第一转换开关相连，模拟电源与VCC线、GND线之间并联且与第二转换开关相连。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：通过在模拟电路单元的模拟电源处增加MOS管开关电路，一旦模拟电路单元为空载状态，或者用户禁用了模拟电路单元，则数字电路单元通过控制芯片发出信号使MOS管开关电路处于断开状态，模拟电路单元掉电停止工作，整个模块只剩下数字电路单元处于待机状态，可以极大的降低模拟电路单元的功耗，而且对于模拟电路单元的损耗也会大大降低，同时也可降低模拟电路单元因为长时间使用而产生的精度偏差，提高模拟电路单元的精高，而且自动化程度高，操作灵活方便。
附图说明
图1是本发明中的方法步骤图；
图2是本发明中的系统电路原理图。
图中，模拟电路单元1、模拟电源2、供电总线3、VCC线31、GND线32、第一转换开关33、第二转换开关34、数字电路单元4、控制芯片41、显示屏幕42、数字电源5、MOS管开关电路6、MOS管7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本降低模拟模块待机功耗的方法，具体包括以下步骤：
A、数字电路单元4检测模拟电路单元1禁用标志位是否有效，当模拟电路单元1禁用标志位有效时，MOS管7发送信号使MOS管开关电路6断开，模拟电源2断电，模拟电路单元1停止工作，当模拟电路单元1禁用标志位无效时，则执行下一步骤；
B、数字电路单元4进行第二轮检测，即检测所有端口是否处于空载状态，当数字电路单元4检测到所有端口均处于空载状态，则数字电路单元4开始等待一个设定等待时间；
C、当数字电路单元4开始等待一个设定等待时间后，开始进行第三轮检测，当检测到有端口已接入负载，则数字电路单元4通过MOS管7发送信号使MOS管开关电路6接通，模拟电源2通电，模拟电路单元1正常工作。
进一步地，步骤A具体包括：
通过供电总线3给模拟电源2和数字电源5供电，模拟电路单元1和数字电路单元4开始工作，此时，数字电路单元4开始检测模拟电路单元1禁用标志位是否有效，当数字电路单元4检测到模拟电路单元1禁用标志位有效时，数字电路单元4通过MOS管7发送信号使MOS管开关电路6断开，模拟电源2断电，模拟电路单元1停止工作，当数字电路单元4检测到模拟电路单元1禁用标志位无效时，则执行步骤B。
详细地，步骤C具体包括：
当等待一个设定等待时间后，数字电路单元4检测到所有端口仍然处于空载状态时，此时，数字电路4通过MOS管7发送信号使MOS管开关电路6断开，模拟电源2断电，模拟电路单元1仍然处于停止工作的状态。这里设定等待时间的作用是可能存在更换端口线路的情况。
优选地，模拟电路单元1处于停止工作的状态时，数字电路单元4显示模拟电路单元1处于禁用状态，且禁用标志位有效,当需要使用模拟电路单元1时，通过模拟电路单元1使标志位无效，数字电路单元4通过MOS管7发送信号使MOS管开关电路6接通，模拟电源2通电，模拟电路单元1正常工作。
具体地，设定等待时间为5min。根据用户实际需要，可以任意调节等待时间的时长。
更进一步地，数字电路单元4内设有控制芯片41，且MOS管开关电路6的接通和断开通过控制芯片41发送讯号的方式实现。
可见地，数字电路单元4上具有可以实时显示模拟电路单元1处于禁用状态或使用状态的显示屏幕42。这里可以通过显示屏幕42与控制芯片41的连接可以切换模拟电路单元1的使用状态。
更具体地，模拟电路单元1与数字电路单元4之间通过数据线相连，且数字电路单元4与MOS管开关电路6之间通过MOS管7相连。控制芯片41通过MOS管7向MOS管开关电路6发送信号。
如图2所示，本降低模拟模块待机功耗的方法的降低模拟模块待机功耗的系统，包括模拟电路单元1，模拟电路单元1一端连接有模拟电源2，且模拟电源2一端与供电总线3相连，模拟电路单元1的另一端连接有数字电路单元4，且数字电路单元4一端与数字电源5相连，数字电源5另一端与供电总线3相连，数字电路单元4与MOS管开关电路6相连，且MOS管开关电路6一端与模拟电源2相连，MOS管开关电路6的另一端与供电总线3连接，且MOS管开关电路6、模拟电源2、模拟电路单元1、数字电路单元4之间形成串联。
详细地，供电总线3包括VCC线31和GND线32，且数字电源5一端与GND线32相连，数字电源5的另一端与VCC线31、GND线32之间并联，MOS管开关电路6一端与VCC线31、GND线32之间并联且与第一转换开关33相连，模拟电源2与VCC线31、GND线32之间并联且与第二转换开关34相连。
本实施例的原理在于：通过数字电路单元4检测模拟电路单元1是否处于禁用或待机状态，如果模拟电路单元1处于禁用或待机状态，则数字电路单元4通过控制芯片41发出信号使MOS管开关电路6断开，模拟电源2断电，模拟电路单元1断电，极大地降低模拟电路单元1的待机功耗，而且，若需要重新使用模拟电路单元1，则通过数字电路单元4通过控制芯片41发出信号使MOS管开关电路6闭合，则模拟电源2通电，模拟电路单元1通电开始工作，自动化程度高，操作方便。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了模拟电路单元1、模拟电源2、供电总线3、VCC线31、GND线32、第一转换开关33、第二转换开关34、数字电路单元4、控制芯片41、显示屏幕42、数字电源5、MOS管开关电路6、MOS管7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：
A、数字电路单元(4)检测模拟电路单元(1)禁用标志位是否有效，当模拟电路单元(1)禁用标志位有效时，MOS管(7)发送信号使MOS管开关电路(6)断开，模拟电源(2)断电，模拟电路单元(1)停止工作，当模拟电路单元(1)禁用标志位无效时，则执行下一步骤；
B、数字电路单元(4)进行第二轮检测，即检测所有端口是否处于空载状态，当数字电路单元(4)检测到所有端口均处于空载状态，则数字电路单元(4)开始等待一个设定等待时间；
C、当数字电路单元(4)开始等待一个设定等待时间后，开始进行第三轮检测，当检测到有端口已接入负载，则数字电路单元(4)通过MOS管(7)发送信号使MOS管开关电路(6)接通，模拟电源(2)通电，模拟电路单元(1)正常工作；
步骤A具体包括：
通过供电总线(3)给模拟电源(2)和数字电源(5)供电，模拟电路单元(1)和数字电路单元(4)开始工作，此时，数字电路单元(4)开始检测模拟电路单元(1)禁用标志位是否有效，当数字电路单元(4)检测到模拟电路单元(1)禁用标志位有效时，数字电路单元(4)通过MOS管(7)发送信号使MOS管开关电路(6)断开，模拟电源(2)断电，模拟电路单元(1)停止工作，当数字电路单元(4)检测到模拟电路单元(1)禁用标志位无效时，则执行步骤B。
2.根据权利要求1所述的降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，所述的步骤C具体包括：
当等待一个设定等待时间后，数字电路单元(4)检测到所有端口仍然处于空载状态时，此时，数字电路单元(4)通过MOS管(7)发送信号使MOS管开关电路(6)断开，模拟电源(2)断电，模拟电路单元(1)仍然处于停止工作的状态。
3.根据权利要求2所述的降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，所述的模拟电路单元(1)处于停止工作的状态时，数字电路单元(4)显示模拟电路单元(1)处于禁用状态，且禁用标志位有效,当需要使用模拟电路单元(1)时，通过模拟电路单元(1)使标志位无效，数字电路单元(4)通过MOS管(7)发送信号使MOS管开关电路(6)接通，模拟电源(2)通电，模拟电路单元(1)正常工作。
4.根据权利要求1或2所述的降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，所述的设定等待时间为5min。
5.根据权利要求1所述的降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，所述的数字电路单元(4)内设有控制芯片(41)，且MOS管开关电路(6)的接通和断开通过控制芯片(41)发送讯号的方式实现。
6.根据权利要求5所述的降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，所述的数字电路单元(4)上具有可以实时显示模拟电路单元(1)处于禁用状态或使用状态的显示屏幕(42)。
7.根据权利要求1所述的降低模拟模块待机功耗的方法，其特征在于，所述的模拟电路单元(1)与数字电路单元(4)之间通过数据线相连，且所述的数字电路单元(4)与MOS管开关电路(6)之间通过MOS管(7)相连。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的降低模拟模块待机功耗的方法的降低模拟模块待机功耗的系统，包括模拟电路单元(1)，所述的模拟电路单元(1)一端连接有模拟电源(2)，且模拟电源(2)一端与供电总线(3)相连，所述的模拟电路单元(1)的另一端连接有数字电路单元(4)，且数字电路单元(4)一端与数字电源(5)相连，所述的数字电源(5)另一端与供电总线(3)相连，其特征在于，所述的数字电路单元(4)与MOS管开关电路(6)相连，且MOS管开关电路(6)一端与模拟电源(2)相连，MOS管开关电路(6)的另一端与供电总线(3)连接，且所述的MOS管开关电路(6)、模拟电源(2)、模拟电路单元(1)、数字电路单元(4)之间形成串联。
9.根据权利要求8所述的降低模拟模块待机功耗的系统，其特征在于，所述的供电总线(3)包括VCC线(31)和GND线(32)，且数字电源(5)一端与GND线(32)相连，数字电源(5)的另一端与VCC线(31)、GND线(32)之间并联，所述的MOS管开关电路(6)一端与VCC线(31)、GND线(32)之间并联且与第一转换开关(33)相连，所述的模拟电源(2)与VCC线(31)、GND线(32)之间并联且与第二转换开关(34)相连。
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