CN117458833B - 一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器，包括：按键信号检测电路模块，用于检测机械开关的闭合信号或断开信号，并向微控制单元输出对应的开机信号或关机信号；开关电源电路模块，用于在使能状态为微控制单元提供工作电压；开关使能自锁电路模块，用于在机械开关接收到闭合信号后输出使能信号，还用于根据接收到的微控制单元发送的第一方波信号维持使能信号；按键自检电路模块，用于根据微控制单元发送的第二方波信号生成由低电平与工作电压组成的检测方波，还用于根据检测方波输出对应的检测信号。本发明解决了现有的微控制单元供电待机功耗高、开关信号误判以及在软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态的问题。

Description

一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器。

背景技术

变频器是一种电力电子设备，用于控制交流电动电机的转速和输出功率。它通过调节电源的频率和电压大小，改变电机的运行速度和输出功率。电池供电的变频器系统存在供电待机功耗的问题。

现有技术中，存在部分产品采用大电流的机械开关切断电池供电的方案来解决电池供电的变频器系统存在的供电待机功耗的问题，但是该方案存在上电冲击电流大，机械开关寿命难以控制的问题。

现有技术中，还存在部分产品直接将机械开关产生的开关信号输送到变频器的微控制单元（Microcontroller Unit，MCU），该方案不仅容易产生开关信号误判等安全问题，还会在微控制单元死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态，导致电池短时间内持续放电损坏电池。

发明内容

本发明提供一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器，解决了现有技术存在的微控制单元供电待机功耗高、开关信号误判以及在软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，该方法包括：

电池模块；

按键电路模块，包括机械开关，所述按键电路模块用于在所述机械开关发出闭合信号后与所述电池模块导通；

按键信号检测电路模块，与所述按键电路模块连接，用于检测所述机械开关的闭合信号或断开信号，并根据所述闭合信号或断开信号向目标变频器的微控制单元输出对应的开机信号或关机信号；

开关电源电路模块，用于在使能状态为所述微控制单元提供工作电压；

开关使能自锁电路模块，与所述电池模块、所述按键电路模块和所述开关电源电路模块连接，用于在所述机械开关发出所述闭合信号后输出使能信号，还用于根据接收到的所述微控制单元发送的第一方波信号维持所述使能信号；所述使能信号用于控制所述开关电源电路模块进入使能状态；

按键自检电路模块，与所述按键电路模块和所述按键信号检测电路模块电连接，用于根据所述微控制单元发送的第二方波信号生成由低电平与所述工作电压组成的检测方波；

所述按键信号检测电路模块还用于根据所述检测方波输出对应的用于表征所述按键电路模块状态的检测信号。

在一种可能的实现方式中，所述开关使能自锁电路模块包括第一方波输入引脚、使能输出引脚、第一二极管D1、第一场效应管Q1、第二场效应管Q3、第一电阻R5、第二电阻R19、第三电阻R23、第四电阻R25、第五电阻R22以及防死机硬件保护电路单元；

所述防死机硬件保护电路单元的输入端与所述第一方波输入引脚连接，用于接收所述第一方波信号，所述防死机硬件保护电路单元的输出端与所述第一场效应管Q1的栅极和漏极连接；所述防死机硬件保护电路单元用于将通过所述第一方波输入引脚输入的所述第一方波信号转换为高电平信号，所述高电平信号用于维持所述第一场效应管Q1导通；

所述第一场效应管Q1的漏极接地，所述第一场效应管Q1的源极通过所述第五电阻R22与所述第二场效应管Q3的栅极连接，所述第二场效应管Q3的栅极通过所述第四电阻R25与所述电池模块连接，所述第二场效应管Q3的源极与所述电池模块连接，所述第二场效应管Q3的漏极通过依次串联的所述第三电阻R23和所述第二电阻R19接地，所述使能输出引脚通过所述第一电阻R5连接到所述第三电阻R23和所述第二电阻R19之间的电路上；

所述第一二极管D1的正极与所述按键电路模块连接，负极连接到所述第三电阻R23和所述第二电阻R19之间的电路上。

在一种可能的实现方式中，所述防死机硬件保护电路单元包括第六电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第二二极管D3以及第三二极管D4；

所述第一电容C1的一端通过所述第六电阻R2与所述第一方波输入引脚连接，所述第一电容C1的另一端与所述第二二极管D3的正极和所述第三二极管D4的负极连接，所述第二二极管D3的负极与所述第二电容C2的一端和所述第一场效应管Q1的栅极连接，所述第三二极管D4的正极与所述第二电容C2的另一端和所述第一场效应管Q1的漏极连接。

在一种可能的实现方式中，所述电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路还包括电池电压检测电路；

所述电池电压检测电路用于检测所述电池模块的电量情况；

所述电池电压检测电路的输入端连接在所述第二场效应管Q3的漏极与所述第三电阻R23之间的电路上，所述电池电压检测电路的输出端用于与所述微控制单元连接。

在一种可能的实现方式中，所述电池电压检测电路包括第七电阻R6、第八电阻R7、第九电阻R8、第三电容C3以及第四电容C4；

所述第七电阻R6的一端连接在第二场效应管Q3的漏极与所述第三电阻R23之间的电路上，所述第七电阻R6的另一端与所述第八电阻R7、所述第九电阻R8的一端连接，所述第九电阻R8的另一端接地，所述第八电阻R7的另一端与所述微控制单元、所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端与所述第九电阻R8的另一端和地连接，所述第三电容C3并联在所述第九电阻R8的两端。

在一种可能的实现方式中，所述按键电路模块还包括第十电阻R101，所述机械开关的一端与所述电池模块连接，所述第十电阻R101串联在所述机械开关的另一端。

在一种可能的实现方式中，所述按键信号检测电路模块包括第十一电阻R71、第十二电阻R211、第五电容C55以及第四二极管D2；

所述第十一电阻R71的一端与所述第十电阻R101远离所述机械开关的一端连接，用于接收所述闭合信号或断开信号，所述第十一电阻R71的另一端与所述微控制单元、所述第四二极管D2的正极以及所述第五电容C55的一端连接，所述第四二极管D2的负极与所述开关电源电路模块输出所述工作电压的输出端连接，所述第五电容C55的另一端与所述第十二电阻R211的一端和地连接，所述第十二电阻R211的另一端与所述第十电阻R101远离所述机械开关的一端连接。

在一种可能的实现方式中，所述按键自检电路模块包括第十三电阻R30、第十四电阻R31、第十五电阻R4以及第三场效应管Q5；

所述第三场效应管Q5的栅极通过所述第十三电阻R30与所述微控制单元连接，用于接收所述第二方波信号，所述第三场效应管Q5的漏极通过所述第十五电阻R4与所述第十电阻R101远离所述机械开关的一端连接，所述第三场效应管Q5的源极与所述开关电源电路模块输出所述工作电压的输出端连接，所述第十四电阻R31的一端与所述第三场效应管Q5的源极连接，所述第十四电阻R31的另一端连接在所述第十三电阻R30与所述第三场效应管Q5的栅极连接。

第二方面，本发明提供一种变频器，包括目标变频器的微控制单元以及上述任一项所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路。

在一种可能的实现方式中，所述微控制单元包括电源端、第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；

所述电源端用于接收所述开关电源电路模块输出的工作电压；

所述第一输入端用于接收所述按键信号检测电路模块输出的开机/关机信号；

所述第二输入端用于接收所述开关使能自锁电路模块输出的使能信号；

所述第一输出端用于输出所述第一方波信号；

所述第二输出端用于输出所述第二方波信号。

本发明实施例提供电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器在实际应用时，通过信号级的机械开关替代现有技术中大电流的机械开关，能够在电池不断电的情况下通过控制开关电源电路模块为目标变频器的微控制单元是否提供工作电压来降低电路的功耗，增加目标变频器的待机时间；本发明还通过按键自检电路模块解决了现有技术容易对开关信号进行误判的安全问题；通过根据接收到的所述微控制单元发送的第一方波信号维持使能信号，从而维持开关电源电路模块长时间输出工作电压的方案，有效地防止微控制单元因软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态导致的电池损坏问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路除开关电源电路模块外的整体电路图；

图3为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的开关使能自锁电路模块的电路图；

图4为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的防死机硬件保护电路单元通过函数信号发生器仿真输入第一方波时的电路图；

图5为图4的仿真波形图；

图6为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的防死机硬件保护电路单元通过固定电源仿真微控制单元软件死机时的电路图；

图7为图6的仿真波形图；

图8为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的电池电压检测电路的电路图；

图9为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的按键电路模块及按键信号检测电路模块的电路图；

图10为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的按键电路模块及按键自检电路模块的电路图；

图11为本发明实施例提供的一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的开关电源电路模块的电路图；

图12为本发明实施例提供的一种变频器的微控制单元的电路图。

附图标记及说明：

11、电池模块；12、按键电路模块；13、按键信号检测电路模块；14、开关电源电路模块；15、开关使能自锁电路模块；151、防死机硬件保护电路单元；16、按键自检电路模块；17、电池电压检测电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，“基于”或“根据”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”或“根据”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。

为了解决现有技术存在的微控制单元供电待机功耗高、开关信号误判以及在软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态的问题，本发明实施例提供了一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路及变频器。

如图1、图2所示，第一方面，本发明提供了一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，该电路包括电池模块11、按键电路模块12、按键信号检测电路模块13、开关电源电路模块14、开关使能自锁电路模块15以及按键自检电路模块16。

其中，按键电路模块12包括机械开关，按键电路模块用于在机械开关发出闭合信号后与电池模块11导通。

具体的，机械开关为具有高耐压性能的轻触开关，第一次按压轻触开关触发闭合信号，第二次触发轻触开关触发断开信号。

在本实施例中，闭合信号和断开信号均为连续预设时间段的高电平信号，预设时间段可以为1秒、3秒等时间。

按键信号检测电路模块13与按键电路模块12连接，用于检测机械开关的闭合信号或断开信号，并根据闭合信号或断开信号向目标变频器的微控制单元输出对应的开机信号或关机信号。

具体的，在接收到闭合信号后，按键信号检测电路模块13将闭合信号转换为开机信号，当目标变频器的微控制单元接收到开机信号后，认为微控制单元需要开机进入工作状态。

在接收到断开信号后，按键信号检测电路模块13将断开信号转换为关机信号，当目标变频器的微控制单元接收到关机信号后，认为微控制单元需要关机进入待机状态。

开关电源电路模块14，用于在使能状态为微控制单元提供工作电压。

具体的，开关电源电路模块14与电池模块11连接，通过电池模块11为开关电源电路模块14供电，当开关电源电路模块14进入使能状态后，开关电源电路模块14开始工作，即输出微控制单元工作需要的工作电压。

开关使能自锁电路模块15与电池模块11、按键电路模块12和开关电源电路模块14连接，用于在机械开关发出闭合信号后输出使能信号，还用于根据接收到的微控制单元发送的第一方波信号维持使能信号。

具体的，使能信号用于控制开关电源电路模块14进入使能状态。

在本实施例中，使能信号为高电平信号，在机械开关发出闭合信号的瞬间，电池模块11与开关使能自锁电路模块15导通并控制开关使能自锁电路模块15输出高电平信号，通过该高电平信号控制开关电源电路模块14进入使能状态。

按键自检电路模块16与按键电路模块12和按键信号检测电路模块13电连接，用于根据微控制单元发送的第二方波信号生成由低电平与工作电压组成的检测方波；

按键信号检测电路模块13还用于根据检测方波输出对应的检测信号；检测信号用于表征按键电路模块12的状态。

具体的，在开关电源电路模块14为微控制单元提供工作电压，令微控制单元进入工作状态后，微控制单元就开始持续向按键自检电路模块16输出第二方波信号，按键自检电路模块16将第二方波信号转换为由低电平与工作电压组成的检测方波，由于按键自检电路模块16与按键电路模块12和按键信号检测电路模块13连接，所以当微控制单元可以持续接收到该检测方波经按键信号检测电路模块13处理后的信号后，说明按键信号检测电路处于正常工作状态，不存在电路损坏，按键信号检测电路一直未接收到关断信号是因为用户未通过机械开关发送关断信号，从而有效避免微控制单元对开关信号的误判。本发明实施例提供电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路在实际应用时，通过按压机械开关产生闭合信号或断开信号。在按压机械开关发出闭合信号时，开关使能自锁电路模块15与电池模块11导通，并输出使能信号，通过该使能信号控制开关电源电路模块14为微控制单元提供工作电压。

在按键信号检测电路模块13检测到闭合信号后，根据闭合信号向目标变频器的微控制单元输出开机信号，以控制微控制单元进入工作状态。在微控制单元进入工作状态后，微控制单元向开关使能自锁电路模块15持续发送第一方波信号，通过第一方波信号维持使能信号的输出，令开关电源电路模块14一直输出工作电压。在微控制单元进入工作状态后，微控制单元向按键自检电路模块16持续发送第二方波信号，按键自检电路模块16根据第二方波信号生成由低电平与工作电压组成的检测方波，通过按键信号检测电路模块13周期性的检测按键电路模块12的状态。

在按键自检电路模块16接收到断开信号后输出关机信号，微控制单元在接收到关机信号后控制第一方波信号变为低电平，随即开关电源的使能引脚不再输出使能信号，开关电源电路模块14不再为微控制单元提供工作电压，微控制单元停止工作，此时整个电路进入低功耗待机状态。

进一步的，机械开关为具有高耐压性能的轻触开关，即机械开关的按键为非自锁按键，按下按键有闭合信号，抬起手不再按压按键后，闭合信号断开。

在目标变频器关机的情况下，若检测到按键的闭合信号，则本发明的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路在接收并判定该闭合信号为正常的开机信号后，控制目标变频器的微控制单元开机，此时对开机信号的判断逻辑是：用户持续按下按键的时间大于1秒，且小于3秒。

在目标变频器开机的状态下，若检测到按键的闭合信号，则本发明的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路在接收并判定该闭合信号为正常的关机信号后，控制目标变频器的微控制单元关机，此时对关机信号的判断逻辑是：用户持续按下按键的时间大于3秒。

进一步的，如图2、图3所示，开关使能自锁电路模块15包括第一方波输入引脚、使能输出引脚、第一二极管D1、第一场效应管Q1、第二场效应管Q3、第一电阻R5、第二电阻R19、第三电阻R23、第四电阻R25、第五电阻R22以及防死机硬件保护电路单元151。

防死机硬件保护电路单元151的输入端与第一方波输入引脚连接，用于接收第一方波信号，防死机硬件保护电路单元151的输出端与第一场效应管Q1的栅极和漏极连接；防死机硬件保护电路单元151用于将通过第一方波输入引脚输入的第一方波信号转换为高电平信号，高电平信号用于维持第一场效应管Q1导通。

第一场效应管Q1的漏极接地，第一场效应管Q1的源极通过第五电阻R22与第二场效应管Q3的栅极连接，第二场效应管Q3的栅极通过第四电阻R25与电池模块11连接，第二场效应管Q3的源极与电池模块11连接，第二场效应管Q3的漏极通过依次串联的第三电阻R23和第二电阻R19接地，使能输出引脚通过第一电阻R5连接到第三电阻R23和第二电阻R19之间的电路上。

第一二极管D1的正极与按键电路模块12连接，负极连接到第三电阻R23和第二电阻R19之间的电路上。

具体的，机械开关以K101表示，电池模块11的电池电压以VDD表示。

在机械开关被按下之后，电池电压VDD通过机械开关K101、第一二极管D1以及第二电阻R19将使能输出引脚的输出电压抬升至开关电源电路模块14的使能引脚的开启电压，令开关电源电路模块14开始工作为微控制单元提供工作电压。

当机械开关的按压结束后，机械开关K101断开，即电池模块11不能通过机械开关K101、第一二极管D1以及第二电阻R19线路为使能输出引脚提供高电平信号，此时，使能信号会断开，为了长时间保持该使能信号，在开关电源电路模块14为微控制单元提供工作电压，同时微控制单元接收到开机信号进入工作状态后，通过微控制单元持续向开关使能自锁电路模块15的第一方波输入引脚输入第一方波信号，通过防死机硬件保护电路单元151将第一方波信号转换为持续的高电平信号，令第一场效应管Q1和第二场效应管Q3导通。在第二场效应管Q3导通后，电池模块11、第二场效应管Q3、第三电阻R23、第一电阻R5线路导通，通过电池模块11为使能输出引脚提供持续的高电平信号，令使能输出引脚的输出电压满足开关电源电路模块14的使能引脚的开启电压，令开关电源电路模块14开始工作为微控制单元提供工作电压。

在本实施例中第二场效应管Q3为P沟道MOS管，第一场效应管Q1为N沟道MOS管。

进一步的，防死机硬件保护电路单元151包括第六电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第二二极管D3以及第三二极管D4。

其中，第一电容C1的一端通过第六电阻R2与第一方波输入引脚连接，第一电容C1的另一端与第二二极管D3的正极和第三二极管D4的负极连接，第二二极管D3的负极与第二电容C2的一端和第一场效应管Q1的栅极连接，第三二极管D4的正极与第二电容C2的另一端和第一场效应管Q1的漏极连接。

具体的，防死机硬件保护电路单元151为隔直通交电路，通过该电路可以将输入的第一方波信号转换为高电平信号，从而维持第一场效应管Q1的长期导通。

进一步的，防死机硬件保护电路单元151还包括第十六电阻R1和第十七电阻R3，其中，第十六电阻R1的一端与第二二极管D3的负极连接，第十六电阻R1的另一端与第一场效应管Q1的栅极连接，第十七电阻R3的一端与第一场效应管Q1的栅极连接，第十七电阻R3的另一端与第一场效应管Q1的漏极连接。

如图4所示，通过函数信号发生器输出第一方波信号，仿真防死机硬件保护电路单元151在微控制单元正常工作时第一场效应管Q1栅极的输入电压。

如图5所示，V（1）为微控制单元正常工作时第一场效应管Q1栅极的输入电压，V（3）为函数信号发生器输出的第一方波信号，由图5可以看出，在微控制单元正常工作一直向第一方波输入引脚输入第一方波信号Lock_PWM时，通过防死机硬件保护电路单元151将第一方波信号转换为1.5V电压信号，该电压信号输入到第一场效应管Q1栅极可以控制第一场效应管Q1导通，进而控制第二场效应管Q3导通，令使能输出引脚持续输出高电平信号，开关电源电路模块14持续对微控制单元提供工作电压，微控制单元持续保持在工作状态。

如图6所示，当微控制单元因软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态时，微控制单元不能再持续输出第一方波信号，即微控制单元向第一方波输入引脚输入会转变为微控制单元的工作电压。在本实施例中微控制单元的工作电压为3.3V。

本实施例通过3.3V的稳定电源V1来仿真微控制单元因软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态时第一方波输入引脚的输入电压。

如图7所示，V（1）为微控制单元因软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态时第一场效应管Q1栅极的输入电压，V（3）为V1输出的3.3V稳定电压，由图5可以看出，在微控制单元正常工作一直向第一方波输入引脚输入3.3V，通过防死机硬件保护电路单元151输出到第一场效应管Q1的栅极的电压始终为0，该电压信号输入到第一场效应管Q1栅极不能控制第一场效应管Q1导通，当第一场效应管Q1截止时，第二场效应管Q3也进入截止状态，从而导致使能输出引脚输出低电平信号，开关电源电路模块14停止对微控制单元提供工作电压，微控制单元自动断电保护进入待机状态。

进一步的，电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路还包括电池电压检测电路17。

其中，电池电压检测电路17用于检测电池模块11的电量情况。

电池电压检测电路17的输入端连接在第二场效应管Q3的漏极与第三电阻R23之间的电路上，电池电压检测电路17的输出端用于与微控制单元连接。

在本实施例中，电池模块11的电池电压VDD经过第二场效应管Q3后以VDD1，即电池电压检测电路17的输入电压为VDD1，也就是说，在微控制单元关机后，电池模块11与电池电压检测电路17断开，电池电压检测电路17不会再消耗电池模块11的电压，从而进一步提高本发明的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路的低功耗性能。

如图8所示，进一步的，电池电压检测电路17包括第七电阻R6、第八电阻R7、第九电阻R8、第三电容C3以及第四电容C4。

其中，第七电阻R6的一端连接在第二场效应管Q3的漏极与第三电阻R23之间的电路上，第七电阻R6的另一端与第八电阻R7、第九电阻R8的一端连接，第九电阻R8的另一端接地，第八电阻R7的另一端与微控制单元、第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端与第九电阻R8的另一端和地连接，第三电容C3并联在第九电阻R8的两端。

在本实施例中，在微控制单元正常工作时，第二场效应管Q3导通，通过电池电压检测电路17实时检测电池模块11的电池电压。

也就是说，VDD1经过第七电阻R6和第九电阻R8分压，以及第三电容C3、第四电容C4和第八电阻R7滤波后输出电池电压检测信号，微控制单元通过电池电压检测信号确定当前时刻的电池电量。

如图9所示，按键电路模块12还包括第十电阻R101，机械开关的一端与电池模块11连接，第十电阻R101串联在机械开关的另一端。

具体的，第十电阻R101与机械开关K101串联，第十电阻R101为分压电阻，在机械开关K101闭合后，通过第十电阻R101对电池模块11的电池电压VDD进行分压产生模拟的按键信号。

按键信号检测电路模块13包括第十一电阻R71、第十二电阻R211、第五电容C55以及第四二极管D2。

第十一电阻R71的一端与第十电阻R101远离机械开关的一端连接，用于接收闭合信号或断开信号，第十一电阻R71的另一端与微控制单元、第四二极管D2的正极以及第五电容C55的一端连接，第四二极管D2的负极与开关电源电路模块14输出工作电压的输出端连接，第五电容C55的另一端与第十二电阻R211的一端和地连接，第十二电阻R211的另一端与第十电阻R101远离机械开关的一端连接。

具体的，当开关电源电路模块14为微控制单元提供工作电压之后，微控制单元上电激活开始工作，按键信号检测电路模块13通过第十一电阻R71、第十二电阻R211、第五电容C55以及第四二极管D2将检测到的按键检测信号（闭合信号或断开信号）给到微控制单元，根据输入的电压值通过微控制单元判断该按键信号为开机信号还是关机信号。

也就是说，当按键信号检测电路模块13输出的电压值为预设开机电压时，确定用户按下机械开关是需要微控制单元开机进入工作状态。

如图9、图10所示，进一步的，按键自检电路模块16包括第十三电阻R30、第十四电阻R31、第十五电阻R4以及第三场效应管Q5。

第三场效应管Q5的栅极通过第十三电阻R30与微控制单元连接，用于接收第二方波信号，第三场效应管Q5的漏极通过第十五电阻R4与第十电阻R101远离机械开关的一端连接，第三场效应管Q5的源极与开关电源电路模块14输出工作电压的输出端连接，第十四电阻R31的一端与第三场效应管Q5的源极连接，第十四电阻R31的另一端连接在第十三电阻R30与第三场效应管Q5的栅极连接。

具体的，VCC表示微控制单元的工作电压。第二方波信号为由微控制单元输出的固定频率和占空比的PWM信号，通过驱动第三场效应管Q5输出VCC电压，通过第十五电阻R4和第十四电阻R31分压后连接到按键电路模块12和按键信号检测电路模块13上，实现低电平与分压电平的方波信号，按键信号检测电路模块13将输入的方波信号转换为检测信号，并将检测信号输入到微控制单元内，在微控制单元一直能接收到检测信号时，说明按键电路模块12处于正常工作状态，无线路损坏。

在本实施例中，按键电路模块12输出开关信号（闭合信号或关断信号），此时，通过第一二极管D1隔绝开关信号与使能输出引脚输出的使能信号的相互影响。

如图11所示，进一步的，开关电源电路模块14包括电源芯片U101和降压芯片U15，其中，电源芯片U101用于在接收到高电平的使能信号后开启，输出15V稳定电压，降压芯片U15用于将15V的稳定电压降压为微控制单元需要的工作电压，在图11中以VCC表示。

具体的，电源芯片U101的GND引脚接地，电源芯片U101的VIN引脚与电池模块11连接，用于接收电池电压VDD；电源芯片U101的使能引脚EN与开关使能自锁电路模块15的使能输出引脚连接，用于接收使能信号；电源芯片U101的RT引脚通过电阻R29与电容C325的一端和地连接，电容C325的另一端与电池模块11连接；电源芯片U101的SW引脚与电感L101的一端和电容C35的一端连接；电源芯片U101的BOOT引脚与电容C35的另一端连接；电源芯片U101的PGOOD引脚与电阻R26的一端连接；电源芯片U101的FB引脚与电阻R28、电阻R27、电容C34的一端连接；

电感电感L101的另一端与电阻R26的另一端、电阻R27的另一端、电容C34的另一端、电容C103的正极以及电容C107的一端连接；电阻R28的另一端与电容C103的负极、电容C107的另一端连接并接地。15V的稳定电压从电感L101远离电源芯片U101的一端输出。

降压芯片U15的VIN引脚与电感L101远离电源芯片U101的一端和电阻R70的一端连接，电阻R70的另一端与电容C103的负极和地连接，降压芯片U15的ADJ/GND引脚与电阻R70的另一端连接，降压芯片U15的VOUT引脚与电容C9的正极和电容C11的一端连接，用于输出微控制单元需要的工作电压VCC，电容C9的负极和电容C11的另一端连接，并接入电阻R70接地的一端。

如图12所示，第二方面，本发明实施例还提供了一种变频器，该变频器包括目标变频器的微控制单元以及上述任一项的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路。

进一步的，微控制单元包括电源端、第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；

电源端用于接收开关电源电路模块14输出的工作电压；

第一输入端用于接收按键信号检测电路模块13输出的开机/关机信号；

第二输入端用于接收开关使能自锁电路模块15输出的使能信号；

第一输出端用于输出第一方波信号；

第二输出端用于输出第二方波信号。

具体的，电源端用于接收开关电源电路模块14输出的VCC电压，第一输入端用于接收按键信号检测电路模块13的输出信号，在本实施例中以按键检测信号表示，按键检测信号包括开机信号、关机信号和按键信号检测电路模块13根据检测方波输出的对应的检测信号，这三种信号的输出电压不同，开关电源电路模块14通过输入的不同电压确定按键电路模块12要实现的功能（开机或关机）或按键电路模块12的状态（按键电路模块12是否处于正常工作状态）。

本发明通过信号级的机械开关替代现有技术中使用的大电流的机械开关，能够在电池不断电的情况下通过控制开关电源电路模块为目标变频器的微控制单元是否提供工作电压来降低电路的功耗，增加目标变频器的待机时间；本发明还通过按键自检电路模块解决了现有技术容易对开关信号进行误判的安全问题；通过根据接收到的微控制单元发送的第一方波信号维持使能信号，从而维持开关电源电路模块长时间输出工作电压的方案，有效地防止微控制单元因软件死机或其端口出现损坏时无法进入待机状态导致的电池损坏问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，包括：

电池模块；

按键电路模块，包括机械开关，所述按键电路模块用于在所述机械开关发出闭合信号后与所述电池模块导通；

按键信号检测电路模块，与所述按键电路模块连接，用于检测所述机械开关的闭合信号或断开信号，并根据所述闭合信号或断开信号向目标变频器的微控制单元输出对应的开机信号或关机信号；

开关电源电路模块，用于在使能状态为所述微控制单元提供工作电压；

开关使能自锁电路模块，与所述电池模块、所述按键电路模块和所述开关电源电路模块连接，用于在所述机械开关发出所述闭合信号后输出使能信号，还用于根据接收到的所述微控制单元发送的第一方波信号维持所述使能信号；所述使能信号用于控制所述开关电源电路模块进入使能状态；

按键自检电路模块，与所述按键电路模块和所述按键信号检测电路模块电连接，用于根据所述微控制单元发送的第二方波信号生成由低电平与所述工作电压组成的检测方波；

所述按键信号检测电路模块还用于根据所述检测方波输出对应的用于表征所述按键电路模块状态的检测信号；

电池电压检测电路，用于检测所述电池模块的电量情况，且所述电池电压检测电路的输出端与所述微控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述开关使能自锁电路模块包括第一方波输入引脚、使能输出引脚、第一二极管D1、第一场效应管Q1、第二场效应管Q3、第一电阻R5、第二电阻R19、第三电阻R23、第四电阻R25、第五电阻R22以及防死机硬件保护电路单元；

所述防死机硬件保护电路单元的输入端与所述第一方波输入引脚连接，用于接收所述第一方波信号，所述防死机硬件保护电路单元的输出端与所述第一场效应管Q1的栅极和漏极连接；所述防死机硬件保护电路单元用于将通过所述第一方波输入引脚输入的所述第一方波信号转换为高电平信号，所述高电平信号用于维持所述第一场效应管Q1导通；

所述第一场效应管Q1的漏极接地，所述第一场效应管Q1的源极通过所述第五电阻R22与所述第二场效应管Q3的栅极连接，所述第二场效应管Q3的栅极通过所述第四电阻R25与所述电池模块连接，所述第二场效应管Q3的源极与所述电池模块连接，所述第二场效应管Q3的漏极通过依次串联的所述第三电阻R23和所述第二电阻R19接地，所述使能输出引脚通过所述第一电阻R5连接到所述第三电阻R23和所述第二电阻R19之间的电路上；

所述第一二极管D1的正极与所述按键电路模块连接，负极连接到所述第三电阻R23和所述第二电阻R19之间的电路上。

3.根据权利要求2所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述防死机硬件保护电路单元包括第六电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第二二极管D3以及第三二极管D4；

所述第一电容C1的一端通过所述第六电阻R2与所述第一方波输入引脚连接，所述第一电容C1的另一端与所述第二二极管D3的正极和所述第三二极管D4的负极连接，所述第二二极管D3的负极与所述第二电容C2的一端和所述第一场效应管Q1的栅极连接，所述第三二极管D4的正极与所述第二电容C2的另一端和所述第一场效应管Q1的漏极连接。

4.根据权利要求2所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述电池电压检测电路的输入端连接在所述第二场效应管Q3的漏极与所述第三电阻R23之间的电路上。

5.根据权利要求4所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述电池电压检测电路包括第七电阻R6、第八电阻R7、第九电阻R8、第三电容C3以及第四电容C4；

所述第七电阻R6的一端连接在第二场效应管Q3的漏极与所述第三电阻R23之间的电路上，所述第七电阻R6的另一端与所述第八电阻R7、所述第九电阻R8的一端连接，所述第九电阻R8的另一端接地，所述第八电阻R7的另一端与所述微控制单元、所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端与所述第九电阻R8的另一端和地连接，所述第三电容C3并联在所述第九电阻R8的两端。

6.根据权利要求1所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述按键电路模块还包括第十电阻R101，所述机械开关的一端与所述电池模块连接，所述第十电阻R101串联在所述机械开关的另一端。

7.根据权利要求6所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述按键信号检测电路模块包括第十一电阻R71、第十二电阻R211、第五电容C55以及第四二极管D2；

所述第十一电阻R71的一端与所述第十电阻R101远离所述机械开关的一端连接，用于接收所述闭合信号或断开信号，所述第十一电阻R71的另一端与所述微控制单元、所述第四二极管D2的正极以及所述第五电容C55的一端连接，所述第四二极管D2的负极与所述开关电源电路模块输出所述工作电压的输出端连接，所述第五电容C55的另一端与所述第十二电阻R211的一端和地连接，所述第十二电阻R211的另一端与所述第十电阻R101远离所述机械开关的一端连接。

8.根据权利要求7所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路，其特征在于，所述按键自检电路模块包括第十三电阻R30、第十四电阻R31、第十五电阻R4以及第三场效应管Q5；

所述第三场效应管Q5的栅极通过所述第十三电阻R30与所述微控制单元连接，用于接收所述第二方波信号，所述第三场效应管Q5的漏极通过所述第十五电阻R4与所述第十电阻R101远离所述机械开关的一端连接，所述第三场效应管Q5的源极与所述开关电源电路模块输出所述工作电压的输出端连接，所述第十四电阻R31的一端与所述第三场效应管Q5的源极连接，所述第十四电阻R31的另一端连接在所述第十三电阻R30与所述第三场效应管Q5的栅极连接。

9.一种变频器，其特征在于，包括目标变频器的微控制单元以及权利要求1-8中任一项所述的电池供电的变频器低功耗开机唤醒电路。

10.根据权利要求9所述的变频器，其特征在于，所述微控制单元包括电源端、第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；

所述电源端用于接收所述开关电源电路模块输出的工作电压；

所述第一输入端用于接收所述按键信号检测电路模块输出的开机/关机信号；

所述第二输入端用于接收所述电池电压检测电路输出的电池电压检测信号；

所述第一输出端用于输出所述第一方波信号；

所述第二输出端用于输出所述第二方波信号。