CN205791612U - 一种低功耗电源控制电路 - Google Patents

一种低功耗电源控制电路 Download PDF

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本实用新型涉及一种低功耗电源控制电路,包括供电控制模块、主控芯片、开关元件、电源模块,所述主控芯片的电源端、电源模块的正极端分别连接供电控制模块;所述主控芯片的输入端、供电控制模块分别连接开关元件的一端,用于检测开关元件的动作,且在所述开关元件接通后供电控制模块给主控芯片供电;所述主控芯片的输出端连接供电控制模块,所述主控芯片设置为可在所述开关元件断开后控制供电控制模块断开;所述开关元件的另一端连接电源模块的负极端。本技术方案解决了用户因忘记切断电源而导致电量耗费,需要频繁更换电池或者充电的问题。

Description

一种低功耗电源控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种低功耗电源控制电路,属于控制电路技术领域的低功耗待机电路。
背景技术
现有的一些手持式或者诸如扫地机等在正常使用中通过电池供电的低压设备,由于电池的容量有限,用户在使用后可能忘记切断电源而导致电量耗费,需要频繁更换电池或者充电,而在长时间不使用的情况下则会降低电池的使用寿命,影响用户的使用便捷性。
目前,主要采用低功耗芯片来实现低功耗的控制,但是低功耗芯片的成本较普通芯片高,而且在使用中通常芯片并不能完全断电,就需要一种能完全断电,且成本低、结构简单的低功耗电路。
实用新型内容
本实用新型的技术目的在于解决现有低功耗控制电路成本较高,结构复杂,而且不能够完全断电的问题,提供一种可在待机时实现完全断电,且整体电路结构简单,成本低廉的低功耗控制电路。
本实用新型的采用的技术方案为:
一种低功耗电源控制电路,包括供电控制模块、主控芯片、开关元件、电源模块,所述主控芯片的电源端、电源模块的正极端分别连接供电控制模块;所述主控芯片的输入端、供电控制模块分别连接开关元件的一端,用于检测开关元件的动作,且在所述开关元件接通后供电控制模块给主控芯片供电;所述主控芯片的输出端连接供电控制模块,所述主控芯片设置为可在所述开关元件断开后控制供电控制模块断开;所述开关元件的另一端连接电源模块的负极端。
所述供电控制模块包括第一MOS管(Q1)和第二MOS管(Q2),所述第一MOS管(Q1)的源极端连接电源模块的正极端,第一MOS管(Q1)的漏极端连接主控芯片的电源输入端,且所述第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间连接有上拉电阻(R1);所述第二MOS管(Q2)的漏极端连接所述第一MOS管(Q1)的栅极端,所述第二MOS管(Q2)的栅极连接主控芯片的控制输出端,且所述第二MOS管(Q2)的源极与栅极之间连接有下拉电阻(R2);所述开关元件的一端分别连接第一MOS管(Q1)的栅极端和主控芯片的输入端;所述开关元件的另一端与第二MOS管(Q2)的源极端同时连接电源模块的负极端。
所述供电控制模块包括第一MOS管(Q1)和第一三极管(T1),所述第一MOS管(Q1)的源极端连接电源模块的正极端,第一MOS管(Q1)的漏极端连接主控芯片的电源输入端,且所述第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间连接有上拉电阻(R1);所述第一三极管(T1)的集电极端连接所述第一MOS管(Q1)的栅极端,所述第一三极管(T1)的基极端串联限流电阻R0后连接主控芯片的控制输出端,且所述第一三极管(T1)的基极端与发射极端之间连接有下拉电阻(R2);所述开关元件的一端分别连接第一MOS管(Q1)的栅极端和主控芯片的输入端;所述开关元件的另一端与第一三极管(T1)的发射极端同时连接电源模块的负极端。
所述开关元件的一端与第一MOS管(Q1)的栅极之间连接有第一二极管(D1),第一二极管(D1)的正极连接第一MOS管(Q1)的栅极,所述主控芯片的输入端之间与所述第一二极管(D1)的负极之间连接有第二二极管(D2),所述第二二极管(D2)的正极链接主控芯片的输入端。
所述开关元件接通后,所述主控芯片的输出端使能控制所述第二MOS管(Q2)开通。
所述第一二极管(D1)和/或第二二极管(D2)是肖特基二极管。
所述开关元件并联有第一电容(C1)。
所述开关元件还根据主控芯片的设置进行电路的功能选择。
进一步的,所述主控芯片的输入端与电源端之间连接有外置电阻(R3)。
进一步的,所述上拉电阻(R1)和下拉电阻(R2)的阻值范围为100千欧~10兆欧。
采用上述技术方案的有益效果为:
1.所述开关元件接通后,所述主控芯片的输出端使能控制供电控制模块给主控芯片持续供电,且当主控芯片检测到设备在一端时间内没有操作或者功能执行完毕时,通过OUT输出端使能控制供电控制模块延时断开,切断电源供应,设备进入掉电待机模式,解决了用户因忘记切断电池电源到导致电量耗费,需要频繁更换电池或者充电,以及长时间不使用的情况下则会降低电池的使用寿命的问题,节能的同时又提高了用户的使用便捷性。
2.待机时,由于第一MOS管(Q1)的关断阻抗大于10兆欧,因此电流小于0.1微安,可实现待机超低功耗。
3.所述开关元件在开始工作前起激活作用,在待机状态时起唤醒作用,唤醒后还可根据主控芯片的设置实现单击、双击、长按、短按等操作实现不同的功能选择。
附图说明
图1是本实用新型的控制框图;
图2是本实用新型实施例的工作流程图;
图3是本实用新型一优选实施例的电路原理图;
图4是本实用新型另一优选实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的解释说明。
一种低功耗电源控制电路,结合图1、图2、图3所示,包括电源模块10、供电控制模块20、主控芯片30、开关元件40(S1),所述主控芯片30的电源端、电源模块10的正极端分别连接供电控制模块20;所述主控芯片30的输入端、供电控制模块20分别连接开关元件40(S1)的一端,用于检测开关元件40(S1)的动作,且在所述开关元件40(S1)接通后供电控制模块20给主控芯片30供电;所述主控芯片30的输出端连接供电控制模块20,所述主控芯片30设置为可在所述开关元件40(S1)断开后控制供电控制模块20断开;所述开关元件40(S1)的另一端连接电源模块10的负极端。
进一步的,如图2所示,所述低功耗电源控制电路的工作流程为:开关元件40(S1)动作后,供电控制模块20被激活并向主控芯片30输出电源,所述主控芯片30得电后,其输出端使能控制供电控制模块20保持输出,然后主控芯片30进行检测或者判断是否达到预设的条件,即判断是否已经执行完毕相应的功能或者检测是否有开关元件40(S1)动作信号输入,若已经执行完毕相应的功能或者有开关元件40(S1)关闭信号输入,则主控芯片30即使或者延时输出信号,控制供电控制模块20关闭,然后主控芯片30掉电,整个电路进入超低功耗状态,等待开关元件40动作重新激活。
进一步的,如图3所示,所述供电控制模块20包括第一MOS管(Q1)和第一三极管(T1),所述第一MOS管(Q1)的源极端连接电源模块10的正极端,第一MOS管(Q1)的漏极端连接主控芯片30的电源输入端,且所述第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间连接有上拉电阻(R1);所述第一三极管(T1)的集电极端连接所述第一MOS管(Q1)的栅极端,所述第一三极管(T1)的基极端串联限流电阻R0后连接主控芯片的OUT输出端,且所述第一三极管(T1)的基极端与发射极端之间连接有下拉电阻(R2);所述开关元件40(S1)的一端分别连接第一MOS管(Q1)的栅极端和主控芯片30的INPUT输入端;所述开关元件40(S1)的另一端与第一三极管(T1)的发射极端同时连接电源模块10的负极端。
所述开关元件40(S1)接通后,所述主控芯片30的输出端使能控制所述第一三极管(T1)导通,且所述主控芯片30可通过OUT输出端使能控制第一三极管(T1)延时断开,当主控芯片30检测到设备在一端时间内没有操作时,自动将第一三极管(T1)断开,切断电源供应。例如:主控芯片30内部设定15~30秒的延时断开时间,如果主控芯片30检测检测到设备在这个时间段内没有操作时,通过使能OUT输出端控制第一三极管(T1)断开,切断供电控制模块20向主控芯片30供电,设备进入掉电待机模式,这就样解决了用户因忘记切断电池电源到导致电量耗费,需要频繁更换电池或者充电,而在长时间不使用的情况下则会降低电池的使用寿命,影响用户的使用便捷性。
此外,所述开关元件40(S1)的一端与第一MOS管(Q1)的栅极之间连接有第一二极管(D1),第一二极管(D1)的正极连接第一MOS管(Q1)的栅极,所述主控芯片的输入端之间与所述第一二极管(D1)的负极之间连接有第二二极管(D2),所述第二二极管(D2)的正极连接主控芯片的输入端。所述第一二极管(D1)、第二二极管(D2)用来隔离第一MOS管(Q1)的栅极与主控芯片的输入端,防止两者之间直接导通。优选的,所述第一二极管(D1)和/或第二二极管(D2)是肖特基二极管。
可以理解的,所述低功耗电源控制电路的具体工作过程为:
开关元件接通动作前,由于第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间的上拉电阻(R1)作用,使得第一MOS管(Q1)的栅极为高电平,此时,第一MOS管(Q1)关断,由于MOS的关断阻抗大于10兆欧,因此电流小于0.1微安,主控芯片30没有电源,因而也不产生功耗,且此时主控芯片30的INPUT输入端由于R3的上拉作用,其为高电平。
开关元件S1接通动作后,第一二极管(D1)、第二二极管(D2)导通,主控芯片30的INPUT输入端变为低电平,同时,第一MOS管(Q1)的栅极电压下降到0.3伏左右,此时第一MOS管(Q1)导通,并通过第一MOS管(Q1)的漏极向主控芯片30输出电压,主控芯片30上电并在OUT输出端上输出高电平,使得第一三极管(T1)导通,这时第一三极管(T1)的集电极电压与第一MOS管(Q1)的栅极电压均为0.3伏左右。此时,即使断开开关元件40(S1),电路可自我保持,整个电路持续工作。
当执行完毕相应的功能或检测到开关元件40(S1)断开动作,主控芯片30的OUT输出端输出低电平,这时第一三极管(T1)关断,第一MOS管(Q1)也关断,主控芯片30掉电,重新到低功耗状态。
进一步的,所述第一MOS管(Q1)是PMOS管,为了使其导通时的阻抗更小,其VGS大于负2.5伏。所述上拉电阻(R1)、下拉电阻(R2)的阻值范围为100千欧~10兆欧,使得开关元件40(S1)断开时,可以给第一MOS管(Q1)的栅极提供一个稳定的电压。
进一步的,所述主控芯片30的输入端与电源端之间连接有外置电阻(R3),所述外置电阻(R3)在开关元件40(S1)未启动时上拉并保持主控芯片30的INPUT输入端为高电平。
优选的,所述主控芯片的采用型号ABOV 96F6432或者PIC 16F913,所述型号的主控芯片中内置有上拉电阻。
优选的,所述开关元件40(S1)是轻触开关,该种开关一般为常开状态,使用时以满足条件的操作力向开关操作方向施压即时导通,当撤销压力时开关即时断开。
进一步的,所述开关元件40(S1)还根据主控芯片的设置进行电路的功能选择,即所述开关元件40(S1)在开始工作前起激活作用,在待机状态时起唤醒作用,唤醒后可结合主控芯片的程序设定当作普通按键使用,可实现单击、双击、长按、短按等功能。例如,实际应用时,假定所用设备具有第一功能和第二功能,主控芯片30中设定开关元件40(S1)长按接通3秒切换到第一功能,开关元件40(S1)接通5秒即切换到第二功能,开关元件40(S1)的常规操作则实现电路的通断控制,即按下开关元件40(S1)后即刻松开,根据前述可知,此时第一MOS管(Q1)导通并给主控芯片30供电,操作者将开关元件40(S1)长按接通3秒,主控芯片30通过INPUT输入端检测到该信息,根据预先的设定切换到第一功能,同理,若操作者将开关元件40(S1)长按接通5秒,根据预先的设定切换到第二功能,在使用完成后,主控芯片30检测是否完成相应的功能,若已经完成,在OUT输出端输出信号断开。
此外,通常的轻触开关为机械弹性按键,其在闭合与断开的瞬间伴随有抖动,从而可能导致被误检测。可选的,利用软件方法消除案件的抖动,即通过检测按键闭合后执行严格延时程序,通过延时5毫秒~10毫秒左右的延时,使得前沿抖动消失后再检测按键状态。同理,在按键释放后,也要延时5毫秒~10毫秒左右,待后沿抖动消失后在检测按键状态。优选的,将所述开关元件40(S1)并联第一电容(C1)进行硬件消除抖动,利用电容的放电延时原理,在与开关元件并联第一电容(C1),实现在按键闭合稳定时再检测或者读取按键的状态,以此消除按键抖动。
作为上述实施例的改进,将所述供电控制模块中的第一三极管替换为MOS管,且取消了R0电阻的使用。
具体的,如图3所示,所述供电控制模块20包括第一MOS管(Q1)和第二MOS管(Q2),所述第一MOS管(Q1)的源极端连接电源模块10的正极端,第一MOS管(Q1)的漏极端连接主控芯片的电源输入端,且所述第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间连接有上拉电阻(R1);所述第二MOS管(Q2)的漏极端连接所述第一MOS管(Q1)的栅极端,所述第二MOS管(Q2)的栅极连接主控芯片30的控制输出端,且所述第二MOS管(Q2)的源极与栅极之间连接有下拉电阻(R2);所述开关元件40(S1)的一端分别连接第一MOS管(Q1)的栅极端和主控芯片的输入端;所述开关元件40(S1)的另一端与第二MOS管(Q2)的源极端同时连接电源模块10的负极端。
进一步的,所述第二MOS管(Q2)是NMOS管,为了使其导通时的阻抗更小,其VGS小于2.5伏。
结合图1、图4所示,可以理解的,所述低功耗电源控制电路的具体工作过程为:
开关元件40(S1)接通动作前,由于第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间的上拉电阻(R1)作用,使得第一MOS管(Q1)的栅极为高电平,此时,第一MOS管(Q1)关断,由于MOS的关断阻抗大于10兆欧,因此电流小于0.1微安,主控芯片30没有电源,因而也不产生功耗,且此时主控芯片30的INPUT输入端由于R3的上拉作用,其为高电平。
开关元件40(S1)接通动作后,第一二极管(D1)导通,第一MOS管(Q1)的栅极电压下降到0.3伏左右,此时第一MOS管(Q1)导通,第一MOS管(Q1)的漏极向主控芯片输出电压,主控芯片30上电并在OUT输出端上输出高电平,使能控制第二MOS管(Q2)导通,这时第二MOS管(Q2)的漏极端与第一MOS管(Q1)的栅极端电压均为为0。此时,即使断开开关元件40(S1),电路可自我保持,整个电路持续工作。
当执行完毕相应的功能或检测到开关元件40(S1)断开动作,主控芯片30的OUT输出端输出低电平,这时第二MOS管(Q2)关断,第一MOS管(Q1)也关断,主控芯片30掉电,重新回到低功耗状态。
本实用新型的低功耗电源控制电路主要适用于便携式手持检测仪、无线扫地机、家电无线遥控器等低电压电池供电设备。
在本实用新型中,术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员 而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”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实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定 的方位构造和操作,因此,不能理解为对本实用新型的限制。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于 本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料 或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型, 对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用 新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本 实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低功耗电源控制电路,包括供电控制模块、主控芯片、开关元件、电源模块,其特征在于,所述主控芯片的电源端、电源模块的正极端分别连接供电控制模块;所述主控芯片的输入端、供电控制模块分别连接开关元件的一端,用于检测开关元件的动作,且在所述开关元件接通后供电控制模块给主控芯片供电;所述主控芯片的输出端连接供电控制模块,所述主控芯片设置为可在所述开关元件断开后控制供电控制模块断开;所述开关元件的另一端连接电源模块的负极端。
2.根据权利要求1所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述供电控制模块包括第一MOS管(Q1)和第二MOS管(Q2),所述第一MOS管(Q1)的源极端连接电源模块的正极端,第一MOS管(Q1)的漏极端连接主控芯片的电源输入端,且所述第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间连接有上拉电阻(R1);所述第二MOS管(Q2)的漏极端连接所述第一MOS管(Q1)的栅极端,所述第二MOS管(Q2)的栅极连接主控芯片的控制输出端,且所述第二MOS管(Q2)的源极与栅极之间连接有下拉电阻(R2);所述开关元件的一端分别连接第一MOS管(Q1)的栅极端和主控芯片的输入端;所述开关元件的另一端与第二MOS管(Q2)的源极端同时连接电源模块的负极端。
3.根据权利要求1所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述供电控制模块包括第一MOS管(Q1)和第一三极管(T1),所述第一MOS管(Q1)的源极端连接电源模块的正极端,第一MOS管(Q1)的漏极端连接主控芯片的电源输入端,且所述第一MOS管(Q1)的源极与栅极之间连接有上拉电阻(R1);所述第一三极管(T1)的集电极端连接所述第一MOS管(Q1)的栅极端,所述第一三极管(T1)的基极端串联限流电阻R0后连接主控芯片的控制输出端,且所述第一三极管(T1)的基极端与发射极端之间连接有下拉电阻(R2);所述开关元件的一端分别连接第一MOS管(Q1)的栅极端和主控芯片的输入端;所述开关元件的另一端与第一三极管(T1)的发射极端同时连接电源模块的负极端。
4.根据权利要求2或3所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述开关元件的一端与第一MOS管(Q1)的栅极之间连接有第一二极管(D1),第一二极管(D1)的正极连接第一MOS管(Q1)的栅极,所述主控芯片的输入端之间与所述第一二极管(D1)的负极之间连接有第二二极管(D2),所述第二二极管(D2)的正极链接主控芯片的输入端。
5.根据权利要求2所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述开关元件接通后,所述主控芯片的输出端使能控制所述第二MOS管(Q2)导通。
6.根据权利要求4所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述第一二极管(D1)和/或第二二极管(D2)是肖特基二极管。
7.根据权利要求5或6所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述开关元件并联有第一电容(C1)。
8.根据权利要求7所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述开关元件还根据主控芯片的设置进行电路的功能选择。
9.根据权利要求7所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述主控芯片的输入端与电源端之间连接有外置电阻(R3)。
10.根据权利要求5或6或8或9所述的低功耗电源控制电路,其特征在于,所述上拉电阻(R1)和下拉电阻(R2)的阻值范围为100千欧~10兆欧。
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