CN112650087B - 一种mcu芯片的电源控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MCU芯片的电源控制电路，包括工作MCU芯片和电源模块，所述电源模块包括低功耗电源和高功耗电源，电源模块通过电源控制电路与工作MCU芯片连接；所述电源控制电路包括电源控制MCU和供电电路，供电电路与工作MCU芯片连接；还包括用于电源切换过渡的临时供电电路，所述临时供电电路通过电源控制MCU与工作MCU芯片连接；本发明提供一种MCU芯片的电源控制电路，结构设置巧妙且布置合理，本发明中工作时，根据工作MCU芯片的工作状态，在低功耗电源和高功耗电源之间切换，保障工作MCU芯片控制稳定，节约电能，提高续航能力，另外在低功耗电源与高功耗电源切换过程中嵌入临时供电电路，用于过渡电源切换，提高工作MCU芯片稳定性。

Description

一种MCU芯片的电源控制电路
技术领域
本发明涉及MCU芯片电源控制技术领域，具体是一种MCU芯片的电源控制电路。
背景技术
微控制单元(Microcontroller Unit;MCU) ，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影，
然而目前MCU芯片的电源控制电路设计仍然比较薄弱，主要表现为电能消耗快，续航能力差，另外供电稳定性较差，为此，发明人综合各类因素提出了一种MCU芯片的电源控制电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MCU芯片的电源控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种MCU芯片的电源控制电路，包括工作MCU芯片组和电源模块，所述工作MCU芯片组由多个工作芯片U2组成；所述电源模块包括低功耗电源和高功耗电源，电源模块通过电源控制电路与工作MCU芯片组连接；
所述电源控制电路包括电源控制MCU和供电电路，供电电路与工作MCU芯片组连接；
还包括用于电源切换过渡的临时供电电路，所述临时供电电路通过电源控制MCU与工作MCU芯片组连接，电源控制MCU根据工作MCU芯片组中工作芯片U2工作状态匹配供电电源。
工作时，根据工作MCU芯片组的工作状态，在低功耗电源和高功耗电源之间切换，匹配满足要求的供电电源模式；保障工作MCU芯片组控制稳定，节约电能，提高续航能力，另外在低功耗电源与高功耗电源切换过程中嵌入临时供电电路，用于过渡电源切换，提高工作MCU芯片组稳定性。
作为本发明的进一步方案：所述电源控制MCU上连接有工作MCU状态采集单元，便于匹配供电电源。
作为本发明的进一步方案：所述低功耗电源由低功耗的带隙基准源和低压差线性稳压器组合构成，低功耗电源通过低功耗电源驱动电路与工作MCU芯片组连接，实现低功耗慢响应的供电效果。
作为本发明的再进一步方案：所述高功耗电源由高功耗的带隙基准源和高压差线性稳压器组合构成，所述高功耗电源通过高功耗电源驱动电路与工作芯片连接，实现高功耗快响应的供电效果。
作为本发明的再进一步方案：所述供电电路包括低功耗电源供电电路和高功耗电源供电电路，所述电源控制MCU采用芯片U1，芯片U1和芯片U2的型号为STM32F103ZET6。
低功耗电源供电电路包括顺序编号的电阻R1至电阻R5、三极管Q1、三极管Q2和MOS管Q3，所述电阻R1一端接U1的PA5脚；电阻R1的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极接电阻R2的一端和电阻R3的一端；电阻R2的另一端接低功耗电源；电阻R3的另一端接电阻R4的一端和三极管Q2的基极；电阻R4的另一端接三极管Q2的发射极并接地；三极管Q2的集电极接电阻R5的一端以及MOS管Q3的栅极；电阻R5的另一端接MOS管Q3的源极并接低功耗电源；MOS管Q3的漏极接负载P3的2脚；
所述高功耗电源供电电路包括顺序编号的电阻R6至电阻R10、三极管Q4、三极管Q5和MOS管Q6，所述电阻R6一端接U1的PA6脚；电阻R6的另一端接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地；三极管Q4的集电极接电阻R7的一端和电阻R8的一端；电阻R7的另一端接高功耗电源；电阻R8的另一端接电阻R9的一端和三极管Q5的基极；电阻R9的另一端接三极管Q5的发射极并接地；三极管Q5的集电极接电阻R10的一端以及MOS管Q6的栅极；电阻R10的另一端接MOS管Q6的源极并接高功耗电源；MOS管Q6的漏极接负载P3的2脚；
所述负载P3的1脚连接U2的PE9脚，负载P3的3脚连接U2的PE10脚。
作为本发明的再进一步方案：所述临时供电电路包括临时电源、电阻R11、电阻R12和MOS管Q7，所述电阻R11的一端接电阻R12的一端和U1的PA4脚；电阻R11的另一端接MOS管Q7的源极并接地；MOS管Q7的漏极接负载P3的4脚，负载P3的2脚接临时电源，所述临时电源由一个低功耗慢响应电源和一个高功耗快响应电源串联形成。
作为本发明的再进一步方案：所述临时电源通过充电电路与电源模块连接，所述充电电路包括低功耗慢响应电源P1、高功耗快响应电源P2和临时电源P4，P1的2脚接P4的1脚；P2的2脚接P4的3脚；P1的1脚接地；P2的1脚接地；P4的4脚接地。
作为本发明的再进一步方案：工作状态采集单元为看门狗电路。
与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的有益效果：
1、本发明提供一种MCU芯片的电源控制电路，结构设置巧妙且布置合理，本发明中工作时，根据工作MCU芯片组的工作状态，在低功耗电源和高功耗电源之间切换，匹配满足要求的供电电源模式；保障工作MCU芯片组中各工作芯片有序稳定工作，提高控制稳定性，节约电能，提高续航能力，另外在低功耗电源与高功耗电源切换过程中嵌入临时供电电路，用于过渡电源切换，提高工作MCU芯片组稳定性；
2、本发明进一步设计供电电路，包括低功耗电源供电电路和高功耗电源供电电路以及临时供电电路，保证电源供电稳定性和安全；
3、本发明进一步设计临时电源，由一个低功耗慢响应电源和一个高功耗快响应电源串联形成，实现缓和过渡供电，提高供电稳定性。
4、本发明进一步对应临时电源设计充电电路，利用电源模块在非工作时供电，保证临时供电电源电量充足，无需额外电能补充，便于管理和使用。
附图说明
图1为一种MCU芯片的电源控制电路的结构示意图。
图2为一种MCU芯片的电源控制电路的原理图。
图3为一种MCU芯片的电源控制电路中充电电路的原理图。
图中：100、工作MCU芯片组；200、低功耗电源；300、高功耗电源；400、电源控制电路；500、供电电路；600、电源控制MCU；700、充电电路；800、临时电源；900、工作MCU状态采集单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，一种MCU芯片的电源控制电路，包括工作MCU芯片组100和电源模块，所述工作MCU芯片组100由多个工作芯片U2组成；所述电源模块包括低功耗电源200和高功耗电源300，电源模块通过电源控制电路400与工作MCU芯片组100连接；所述电源控制电路400包括电源控制MCU600和供电电路500，供电电路500与工作MCU芯片组100连接；还包括用于电源切换过渡的临时供电电路，所述临时供电电路通过电源控制MCU600与工作MCU芯片组100连接。所述电源控制MCU600根据工作MCU芯片组100中工作芯片U2工作状态匹配供电电源，所述电源控制MCU600上连接有工作MCU状态采集单元900，本实施例中工作状态采集单元900为看门狗电路，便于匹配供电电源；所述低功耗电源200由低功耗的带隙基准源和低压差线性稳压器组合构成，低功耗电源200通过低功耗电源200驱动电路与工作MCU芯片组100连接，实现低功耗慢响应的供电效果；所述高功耗电源300由高功耗的带隙基准源和高压差线性稳压器组合构成，所述高功耗电源300通过高功耗电源300驱动电路与工作芯片连接，实现高功耗快响应的供电效果；所述电源控制MCU采用芯片U1，本实施例中所述芯片U1和芯片U2的型号为STM32F103ZET6。
所述供电电路500包括低功耗电源200供电电路500和高功耗电源300供电电路500；低功耗电源200供电电路500包括顺序编号的电阻R1至电阻R5、三极管Q1、三极管Q2和MOS管Q3，所述电阻R1一端接U1的PA5脚；电阻R1的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极接电阻R2的一端和电阻R3的一端；电阻R2的另一端接低功耗电源200；电阻R3的另一端接电阻R4的一端和三极管Q2的基极；电阻R4的另一端接三极管Q2的发射极并接地；三极管Q2的集电极接电阻R5的一端以及MOS管Q3的栅极；电阻R5的另一端接MOS管Q3的源极并接低功耗电源200；MOS管Q3的漏极接负载P3的2脚；所述高功耗电源300供电电路500包括顺序编号的电阻R6至电阻R10、三极管Q4、三极管Q5和MOS管Q6，所述电阻R6一端接U1的PA6脚；电阻R6的另一端接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地；三极管Q4的集电极接电阻R7的一端和电阻R8的一端；电阻R7的另一端接高功耗电源300；电阻R8的另一端接电阻R9的一端和三极管Q5的基极；电阻R9的另一端接三极管Q5的发射极并接地；三极管Q5的集电极接电阻R10的一端以及MOS管Q6的栅极；电阻R10的另一端接MOS管Q6的源极并接高功耗电源300；MOS管Q6的漏极接负载P3的2脚；所述负载P3的1脚连接U2的PE9脚，负载P3的3脚连接U2的PE10脚。
所述临时供电电路包括临时电源800、电阻R11、电阻R12和MOS管Q7，所述电阻R11的一端接电阻R12的一端和U1的PA4脚；电阻R11的另一端接MOS管Q7的源极并接地；MOS管Q7的漏极接负载P3的4脚，负载P3的2脚接临时电源800，所述临时电源800由一个低功耗慢响应电源和一个高功耗快响应电源串联形成；所述临时电源800通过充电电路700与电源模块连接，所述临时电源800充电电路700包括低功耗慢响应电源P1、高功耗快响应电源P2和临时电源800P4，P1的2脚接P4的1脚；P2的2脚接P4的3脚；P1的1脚接地；P2的1脚接地；P4的4脚接地。
本发明的工作原理是：本发明提供一种MCU芯片的电源控制电路，结构设置巧妙且布置合理，本发明中工作时，根据工作MCU芯片组的工作状态，在低功耗电源和高功耗电源之间切换，匹配满足要求的供电电源模式，保障工作MCU芯片组中各工作芯片有序稳定工作，提高控制稳定性，节约电能，提高续航能力，另外在低功耗电源与高功耗电源切换过程中嵌入临时供电电路，用于过渡电源切换，提高工作MCU芯片组稳定性；本发明进一步设计供电电路，包括低功耗电源供电电路和高功耗电源供电电路以及临时供电电路，保证电源供电稳定性和安全；本发明进一步设计临时电源，由一个低功耗慢响应电源和一个高功耗快响应电源串联形成，实现缓和过渡供电，提高供电稳定性。本发明进一步对应临时电源设计充电电路，利用电源模块在非工作时供电，保证临时供电电源电量充足，无需额外电能补充，便于管理和使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种MCU芯片的电源控制电路，包括工作MCU芯片组（100）和电源模块，其特征在于，所述工作MCU芯片组（100）由多个工作芯片U2组成，所述电源模块包括低功耗电源（200）和高功耗电源（300），电源模块通过电源控制电路（400）与工作MCU芯片组（100）连接；
所述电源控制电路（400）包括电源控制MCU（600）和供电电路（500），供电电路（500）与工作MCU芯片组（100）中各工作芯片U2连接；电源控制MCU（600）采用芯片U1，芯片U1和芯片U2的型号为STM32F103ZET6；所述供电电路（500）包括低功耗电源（200）供电电路和高功耗电源（300）供电电路；
低功耗电源（200）供电电路包括顺序编号的电阻R1至电阻R5、三极管Q1、三极管Q2和MOS管Q3，所述电阻R1一端接U1的PA5脚；电阻R1的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极接电阻R2的一端和电阻R3的一端；电阻R2的另一端接低功耗电源（200）；电阻R3的另一端接电阻R4的一端和三极管Q2的基极；电阻R4的另一端接三极管Q2的发射极并接地；三极管Q2的集电极接电阻R5的一端以及MOS管Q3的栅极；电阻R5的另一端接MOS管Q3的源极并接低功耗电源（200）；MOS管Q3的漏极接负载P3的2脚；
所述高功耗电源（300）供电电路包括顺序编号的电阻R6至电阻R10、三极管Q4、三极管Q5和MOS管Q6，所述电阻R6一端接U1的PA6脚；电阻R6的另一端接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地；三极管Q4的集电极接电阻R7的一端和电阻R8的一端；电阻R7的另一端接高功耗电源（300）；电阻R8的另一端接电阻R9的一端和三极管Q5的基极；电阻R9的另一端接三极管Q5的发射极并接地；三极管Q5的集电极接电阻R10的一端以及MOS管Q6的栅极；电阻R10的另一端接MOS管Q6的源极并接高功耗电源（300）；MOS管Q6的漏极接负载P3的2脚；
所述负载P3的1脚连接U2的PE9脚，负载P3的3脚连接U2的PE10脚；
所述电源控制电路（400）还包括用于电源切换过渡的临时供电电路，所述临时供电电路通过电源控制MCU（600）与工作MCU芯片组（100）连接；所述临时供电电路包括临时电源（800）、电阻R11、电阻R12和MOS管Q7，所述电阻R11的一端接电阻R12的一端和U1的PA4脚；电阻R11的另一端接MOS管Q7的源极并接地；MOS管Q7的漏极接负载P3的4脚，负载P3的2脚接临时电源（800）；所述临时电源（800）由一个低功耗慢响应电源和一个高功耗快响应电源串联形成，所述临时电源（800）通过充电电路（700）与电源模块连接，所述临时电源（800）充电电路包括低功耗慢响应电源P1、高功耗快响应电源P2和临时电源P4，P1的2脚接P4的1脚；P2的2脚接P4的3脚；P1的1脚接地；P2的1脚接地；P4的4脚接地；工作状态采集单元为看门狗电路；
所述电源控制MCU（600）根据工作MCU芯片组（100）中工作芯片U2工作状态匹配供电电源，所述电源控制MCU（600）上连接有用于反馈工作芯片U2的工作MCU状态采集单元（900）。
2.根据权利要求1所述的一种MCU芯片的电源控制电路，其特征在于，所述低功耗电源（200）由低功耗的带隙基准源和低压差线性稳压器组合构成，低功耗电源（200）通过低功耗电源（200）驱动电路与工作MCU芯片组（100）连接。
3.根据权利要求2所述的一种MCU芯片的电源控制电路，其特征在于，所述高功耗电源（300）由高功耗的带隙基准源和高压差线性稳压器组合构成，所述高功耗电源（300）通过高功耗电源（300）驱动电路与工作MCU芯片组（100）连接。
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 230000 building 11, alumni enterprise innovation park, Luyang University of science and technology, northwest of the intersection of Tianshui road and Taihe Road, Luyang District, Hefei City, Anhui Province

Applicant after: Hengshuo semiconductor (Hefei) Co.,Ltd.

Address before: 230000 building 11, alumni enterprise innovation park, Luyang University of science and technology, northwest of the intersection of Tianshui road and Taihe Road, Luyang District, Hefei City, Anhui Province

Applicant before: ZBIT SEMICONDUCTOR Ltd.

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