CN203434675U - 一种浮标低功耗电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浮标低功耗电源管理电路，包括上电值班电路、MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路，上电值班电路与MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路之间电连接，MCU电源管理电路与RTC周期唤醒电路之间信号连接。RTC周期唤醒电路由低功耗MCU单片机和RTC芯片组成，RTC芯片的定时中断输出引脚与低功耗MCU单片机的外部中断输入引脚连接。本实用新型有益的效果是：采用上电值班电路，待机时系统功耗几近为0mA；采用MCU电源管理电路，使电源得到了有效的利用；利用RTC对MCU进行中断唤醒，使得系统休眠时电流不超过1mA，大大提高了浮标电池的利用效率，对提高浮标寿命、增强系统可靠性具有重要意义。

Description

一种浮标低功耗电源管理电路

技术领域

本实用新型涉及海洋仪器部件领域，尤其是一种浮标低功耗电源管理电路。

背景技术

漂流浮标能够长期、隐蔽地在海上工作，它用于搜集水中运动目标和各种海况下的环境噪声信息，并将处理后的数据通过卫星发至地面接收站，具有重要的利用价值。

漂流浮标的电源通过电池供给，受浮标体积、配重以及成本等多方面因素的影响，电池的容量有限，如果没有一个合理的电源管理机制，就会造成系统功耗过大，达不到设计的寿命要求，因此在浮标设计中对系统的低功耗提出了苛刻的要求。

在目前浮标等海洋仪器的低功耗设计中，普遍采用的是低功耗MCU和各种电源管理手段，这些手段对于浮标的低功耗设计具有一定的借鉴意义，然而由于海洋仪器工作目的不同，这些方法不具有普遍实用性。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种降低浮标的功耗、增强系统的可靠性的浮标低功耗电源管理电路。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种浮标低功耗电源管理电路，主要包括上电值班电路、MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路，上电值班电路与MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路之间电连接，MCU电源管理电路与RTC周期唤醒电路之间信号连接。所述RTC周期唤醒电路由低功耗MCU单片机和RTC芯片组成，RTC芯片的定时中断输出引脚与低功耗MCU单片机的外部中断输入引脚连接。

所述上电值班电路由一个PMOS管、一个电阻、一个硅二极管、一个锗二极管以及两个入水电极组成，两个入水电极为上电开关，海水为导电介质，上电值班电路上设有用于供电的锂电池。

所述MCU电源管理电路由低功耗MCU单片机、电源芯片组和PMOS管组组成，低功耗MCU单片机连通电源芯片组和PMOS管组，电池组连接PMOS管组。

本实用新型有益的效果是：本实用新型采用上电值班电路，仅在浮标入水时才上电工作，在待机时系统功耗几近为0mA；采用MCU电源管理电路，通过分时配电、定时机制、北斗通信平台电源优化等手段，使得电源得到了有效的利用；采用RTC周期唤醒电路，利用RTC对MCU进行中断唤醒，使得系统休眠时的电流不超过1mA，通过低功耗电源管理，大大提高了浮标电池的利用效率，对提高浮标寿命、增强系统可靠性具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型电路框图；

图2是上电值班电路图；

图3是MCU电源管理电路框图；

图4是RTC周期唤醒电路框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图所示，这种浮标低功耗电源管理电路，主要包括上电值班电路、MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路，上电值班电路与MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路之间电连接，MCU电源管理电路与RTC周期唤醒电路之间信号连接。

上电值班电路为整个系统的启动控制开关。由图2可见，上电值班电路由一个PMOS管、一个电阻、一个硅二极管、一个锗二极管以及两个入水电极组成，两个入水电极为上电开关，海水为导电介质，上电值班电路上设有用于供电的一节3.6V锂电池。上电值班电路由一节3.6V的锂电池供电，浮标在入水前整个系统处于待机工作状态，基本上属于零功耗，在浮标入水后，上电值班电路才工作，并给MCU主控电路上电，由其控制其它分系统上电。

根据电路分析可知，浮标投放前，入水电极之间无导通介质，故PMOS管处于断开状态，此时仅有微小的漏电流流过（不超过1μA），整个系统未工作，从而使得浮标可以长期存放。浮标投放入水后，由于海水的导电作用，PMOS管导通，锂电池开始为MCU电源管理电路供电,随后由MCU电源管理电路启动系统开始工作。在系统工作期间，MCU电源管理电路控制生成3.3V系统主电源，MCU由3.6V锂电池和3.3V系统主电源组成的双电源进行供电，之间分别由一个压降为0.7V的硅二极管和一个压降为0.3V的锗二极管进行隔离，防止电源反充，此时MCU电源管理电路的电源由3.3V系统主电源提供。在系统休眠期间，MCU电源管理电路的电源由3.6V锂电池提供。

MCU电源管理电路，如图3所示，由低功耗MCU单片机、电源芯片组和PMOS管组组成，低功耗MCU单片机连通电源芯片组和PMOS管组，电池组连接PMOS管组，通过电池组进行供电，浮标采用周期工作方式，由MCU电源管理电路控制各个分系统启动工作和关闭的时间。电源芯片用于产生系统需要的各类电压电源、PMOS管用做各个分析上电电源开关、低功耗MCU单片机通过编程控制上述电源芯片的输出和PMOS管的通断。浮标采用周期工作方式，由MCU电源管理电路控制各个分系统启动工作和关闭的时间。浮标投放入水后，系统开始上电工作，通过电源管理首先给声数据采集分系统配电。声数据采集分系统采用定时工作机制，当完成数据采集与处理后，电源管理控制其断电。随后通过电源管理启动北斗通信平台，获取浮标体位置信息并发送数据。完成数据发送后，电源管理控制其断电。

每个工作周期启动后，MCU电源管理电路首先控制声系统上电工作。声系统采用定时工作方式，工作时间结束后，MCU电源管理电路控制其断电。随后控制北斗通信平台上电工作。由于北斗通信平台的功耗很大，从降低功耗考虑，故应有效利用其工作时间，为此采用了如下措施：首先利用北斗通信平台信息发送间隔不能少于1分钟的特点，在发送间隔时间内获取GPS信息；另外在北斗通信平台发送信息前进行功率查询，仅在功率状态满足条件下才进行信息发送。完成信息发送后，MCU电源管理电路控制北斗通信平台断电。上述措施减少了北斗通信平台工作的时间，也即降低了系统的功耗。

工作周期结束后，将MCU电源管理电路对外的功能接口全部关闭，并将这些对外引脚全部配置成普通IO口，输出低电平，从而不会通过MCU电源管理电路引脚给外部芯片馈电。完成上述步骤后，将MCU电源管理电路配置进入深度休眠模式，在休眠期间，系统功耗不会超过1mA。

RTC周期唤醒电路，如图4所示，由低功耗MCU单片机和RTC芯片组成，MCU电源管理电路与RTC周期唤醒电路使用同一电源供电，二者采用I²C接口方式进行通讯，RTC芯片的定时中断输出引脚与低功耗MCU单片机的外部中断输入引脚连接。在浮标工作周期结束后，关闭MCU电源管理电路的相应功能模块，并将功能模块对外的引脚设定为普通IO口，同时输出低电平，然后配置MCU电源管理电路进入深度休眠状态。MCU电源管理电路的唤醒采用外部中断完成，外部中断信号由独立的超低功耗RTC芯片提供。

系统上电工作后，MCU电源管理电路通过I²C口对RTC的寄存器进行设置，将其定时周期配置为一小时。系统完成周期数据采集和数据发送工作后，便进入休眠状态，当定时周期结束后，RTC周期唤醒电路的定时中断输出引脚就会输出一个脉冲电平给MCU电源管理电路的外部中断输入引脚，从而将MCU电源管理电路唤醒，使得MCU电源管理电路开始工作，并启动系统进行下一轮的数据采集和发送工作。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种浮标低功耗电源管理电路，主要包括上电值班电路、MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路，其特征是：上电值班电路与MCU电源管理电路和RTC周期唤醒电路之间电连接，MCU电源管理电路与RTC周期唤醒电路之间信号连接，所述RTC周期唤醒电路由低功耗MCU单片机和RTC芯片组成，RTC芯片的定时中断输出引脚与低功耗MCU单片机的外部中断输入引脚连接。

2.根据权利要求1所述的浮标低功耗电源管理电路，其特征是：所述上电值班电路由一个PMOS管、一个电阻、一个硅二极管、一个锗二极管以及两个入水电极组成，两个入水电极为上电开关，海水为导电介质，上电值班电路上设有用于供电的锂电池。

3.根据权利要求1所述的浮标低功耗电源管理电路，其特征是：所述MCU电源管理电路由低功耗MCU单片机、电源芯片组和PMOS管组组成，低功耗MCU单片机连通电源芯片组和PMOS管组，电池组连接PMOS管组。

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