CN213338364U - 低功耗电路和智能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低功耗电路和智能设备，其中第一处理器控制端连接第二处理器的控制信号输出端，第一处理器的控制信号输出端连接电子开关设备的控制端，电子开关设备的开关的输入端连接供电电源，电子开关设备的开关的输出端连接电源管理设备，电源管理设备的电源输出端连接第二处理器，且第一处理器的待机功耗低于第二处理器的待机功耗。以此实现在接收到待机信号时，第二处理器控制所有的外设关闭后发出控制信号给第一处理器，第一处理器控制电子开关设备断开，以断开对电源管理设备的供电，从而断开第二处理器和所有外设的供电，只维持待机功耗极低的第一处理器供电，以此实现了整个设备的低功耗状态，满足了低功耗要求，节约了电能。

Description

低功耗电路和智能设备

技术领域

本实用新型涉及一种低功耗电路和智能设备，属于电源控制领域。

背景技术

目前一些家用智能设备如电视机、电视盒、投影机等对待机功耗有越来越极高的要求，一般的为降低功耗的处理方案是对控制各外设的主控CPU芯片进入低功耗的休眠模式，主控CPU在休眠是虽然功耗低，但仍然存在一定的待机功耗，无法满足现在的极低待机功耗要求。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是克服现有智能设备待机时功耗不满足低功耗要求的问题。

本实用新型提出一种低功耗电路，其特征在于，低功耗电路包括信号触发设备、第一处理器、第二处理器、电子开关设备和电源管理设备；

其中信号触发设备的输出端同时连接第一处理器和第二处理器；

第一处理器的控制端连接第二处理器的控制信号输出端，第一处理器的控制信号输出端连接电子开关设备的控制端；

电子开关设备的开关的输入端连接供电电源，电子开关设备的开关的输出端连接电源管理设备，以使得供电电源通过开关为电源管理设备进行供电；电源管理设备的电源输出端连接第二处理器，以使得电源管理设备输出供电电源为第二处理器进行供电；

第一处理器的待机功耗低于第二处理器的待机功耗。

可选地，电子开关设备包括第二NMOS管、第一PMOS管、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

第七电阻的一端为电子开关设备的控制端，第七电阻的另一端连接第二NMOS管的栅极，第二NMOS管的源极接地，第二NMOS管的漏极共接于第五电阻的一端和第六电阻的一端；

第五电阻的另一端和第一PMOS管的漏极共接于电子开关设备输入端，第一PMOS管的源极为电子开关设备的输出端，第一PMOS管的栅极连接第六电阻的另一端。

可选地，电子开关设备包括第二NPN三极管、第一PMOS管、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

第七电阻的一端为电子开关设备的控制端，第七电阻的另一端连接第二NPN三极管的基极，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极共接于第五电阻的一端和第六电阻的一端；

第五电阻的另一端和第一PMOS管的漏极共接于电子开关设备输入端，第一PMOS管的源极为电子开关设备的输出端，第一PMOS管的栅极连接第六电阻的另一端。

可选地，低功耗电路还包括第六电容，第六电容并联于第一PMOS管的栅极和漏极。

可选地，电源管理设备输入的供电电源电压高于电源管理设备输出的电源电压。

可选地，电源管理设备为多个，以为第二处理器和其他外设分别提供不同的供电电压。

可选地，信号触发设备为红外接收设备或按键设备。

可选地，红外接收设备包括红外接收头、第一静电二极管、第二静电二极管、第三二极管和第四二极管；

红外接收头的输出端共接于第三二极管的阴极和第四二极管的阴极，红外接收头的电源正极端和红外接收头的输出端对地分别并联第一静电二极管和第二静电二极管；

第三二极管的阳极和第四二极管阳极分别为红外接收设备的两个输出端。

可选地，低功耗电路还包括电压转换设备，电压转换设备对输入点电压进行降压后为第一处理器进行供电。

本实用新型还提出一种智能设备，智能设备的控制电路板上设置了上述的低功耗电路，智能设备为电视盒子、电视机、投影仪中的一者。

采用本实用新型所公开的低功耗电路，其包括信号触发设备、第一处理器、第二处理器、电子开关设备和电源管理设备，其中第一处理器控制端连接第二处理器的控制信号输出端，第一处理器的控制信号输出端连接电子开关设备的控制端，电子开关设备的开关的输入端连接供电电源，电子开关设备的开关的输出端连接电源管理设备，以使得供电电源通过开关为电源管理设备进行供电；电源管理设备的电源输出端连接第二处理器，以使得电源管理设备输出供电电源为第二处理器进行供电，且第一处理器的待机功耗低于第二处理器的待机功耗。以此实现在接收到待机信号时，第二处理器控制所有的外设关闭后发出控制信号给第一处理器，第一处理器控制电子开关设备断开，以断开对电源管理设备的供电，从而断开第二处理器和所有外设的供电，只维持待机功耗极低的第一处理器供电，以此实现了整个设备的低功耗状态，满足了低功耗要求，节约了电能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的低功耗电路的框图；

图2为本实用新型实施例的低功耗电路的电路图；

图3为本实用新型另一实施例的低功耗电路的电路图；

图4为本实用新型另一实施例的低功耗电路的电压转换设备的电路图；

图5为本实用新型的包含多个电源管理设备的低功耗电路的框图；

图6为本实用新型实施例的电源管理的控制方法的流程图；

图7为本实用新型另一实施例的电源管理的控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面根据实例来详细说明本实用新型。

本实用新型提出一种低功耗电路，如图1所示，低功耗电路包括信号触发设备10、第一处理器20、第二处理器30、电子开关设备40和电源管理设备50；

其中信号触发设备10的输出端同时连接第一处理器20和第二处理器30；

第一处理器20的控制端连接第二处理器30的控制信号输出端，第一处理器20的控制信号输出端连接电子开关设备40的控制端；

电子开关设备40的开关的输入端连接供电电源，电子开关设备40的开关的输出端连接电源管理设备50，以使得供电电源通过电子开关设备40的电子开关为电源管理设备50进行供电；电源管理设备50的电源输出端连接第二处理器30，以使得电源管理设备50输出供电电源为第二处理器30进行供电；

第一处理器20的待机功耗低于第二处理器30的待机功耗。

其中低功耗电路所在的设备在正常工作时，第一处理器20输出控制信号控制电子开关设备40的电子开关接通，以使得供电电源VDD1为电源管理设备50进行供电，使得电源管理设备50得电工作，输出供电电源VDD2为第二处理器30提供工作电源，第二处理器30 控制相关的外设正常工作。这里的第二处理器30工作所需的供电电源VDD2的电压可以与电源管理设备50的工作电压VDD1相同，也可以不同，如果相同时，电源管理设备50此时为简单的开关功能，接通或者断开供电电源；如果不同时，则电源管理设备50除了接通或断开供电电源，还进一步起到转换电源电压作用，将供电电源如5V电压转换成第二处理器30 工作的合适电压如3.3V。

在关机时，信号触发设备10输出待机信号同时至第一处理器20和第二处理器30，其中第一处理器20为功能较简单的低功耗处理器，而第二处理器30的功能复杂如ARM处理器，其待机功耗较大，第二处理器30收到待机信号后，执行关机动作，如关闭对应的外设负载，以低功耗电路所在的设备为投影机为例，关闭HDMI输出、AV输出，并关闭WIFI、蓝牙和显示灯外设，同时完成自身的相关数据处理，比如对自身的一些数据的存储等避免直接断电让自身的数据出现丢失，在第二处理器30确认将这些外设关闭和/或自身数据处理完后，第二处理器30输出控制信号至第一处理器20，以通知其设备的外设都已关闭，可以自行关机动作了，第一处理器20以此根据该控制信号控制电子开关断开，从而断开供电电源对电源管理设备50的供电，从而电源管理设备50也同时断开了对第二处理器30的供电，以此使得整个设备只有第一处理器20处于工作状态，在第一处理器20控制电子开关对第二处理器和其他外设断电后，可以进入休眠的低功耗模式，因第一处理器20待机功耗极低，低于第二处理器30，如工作电流在毫安级甚至微安级，以此保证了整个设备处于极低的低功耗状态如低于 0.1W，从而满足低功耗的待机功率要求，以此节省能源，满足相关的低功耗能源标准。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，电子开关设备40包括第二NMOS管Q2、第一PMOS管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

第七电阻R7的一端为电子开关设备40的控制端，第七电阻R7的另一端连接第二NMOS 管Q2的栅极，第二NMOS管Q2的源极接地，第二NMOS管Q2的漏极共接于第五电阻R5 的一端和第六电阻R6的一端；

第五电阻R5的另一端和第一PMOS管Q1的漏极共接于电子开关设备40输入端，第一PMOS管Q1的源极为电子开关设备40的输出端，第一PMOS管Q1的栅极连接第六电阻R6 的另一端。

这里的第一PMOS管Q1和第二NMOS管Q2组成电子开关设备40的基本开关电路，在第二NMOS管Q2导通时，第一PMOS管Q1的漏极和栅极之间加载电压从而导通，以此实现电子开关设备40的导通。

进一步地，电子开关设备40还包括第六电容C6，第六电容C6并联于第一PMOS管Q1的栅极和漏极。如图2所示，第六电容C6起到过滤杂波干扰信号作用，防止干扰信号加载在第一PMOS管Q1的栅极和漏极之间造成第一PMOS管Q1的误导通，从而提升其工作的稳定性。

在本实用新型的一些实施例中，信号触发设备10为红外接收设备或按键设备。即第一处理器20和第二处理器30可以接收的触发信号是红外信号或者按键信号。

以触发信号设备为红外接收设备为例，如图2所示，红外接收设备包括红外接收头IR、第一静电二极管D1、第二静电二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；

红外接收头IR的输出端共接于第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极，红外接收头IR的电源正极端和红外接收头IR的输出端对地分别并联第一静电二极管D1和第二静电二极管D2；

第三二极管D3的阳极和第四二极管D4阳极分别为红外接收设备的两个输出端。

以下结合图2说明低功耗电路的工作原理。

在遥控器发出待机信号时，遥控接收头接收到，并经第三二极管D3和第四二极管D4同时发生给第一处理器20和第二处理器30，这里的第三二极管D3和第四二极管D4起到隔离作用，避免第一处理器20和第二处理器30的接收端口之间由于高低电平引起短路而损坏其端口；第一静电二极管D1和第二静电二极管D2分别起到对红外接收头IR的输出端和电源正极端的干扰信号的滤波作用。第一处理器20和第二处理器30同时解析该遥控信号并识别为待机指令，第二处理器30发出关机的指令控制设备所在的相关外设关闭，如以设备为投影机为例，关闭HDMI输出、AV输出，并关闭WIFI、蓝牙和显示灯外设，在第二处理器30 确认将这些外设关闭后，发出控制信号至第一处理器20，这里第一处理器20和第二处理器 30可以基于通讯的方式进行传输控制信号，如果控制信号简单也可以基于电平的方式传输。第一处理器20在确认收到待机指令，并在接收到控制信号后，输出低电平至第二NMOS管 Q2的栅极，以此关闭第二NMOS管Q2，第二NMOS管Q2关闭时，第一PMOS管Q1的栅极和漏极之间加载的电压消失，以此随着关闭，从而使得供电电源的PWR-5V电压断开对电源管理设备50的供电，这里的电源管理设备50时记忆IC3的电源管理芯片组成的电路，主要起到对输入的电压进行转换，即图中将5V电压转换陈3V电压并稳压作用，电源管理设备 50失电时则也断开3V输出电压对第二处理器30的供电，从而使得整个设备只有第一处理器 20维持供电，其他处理器和外设的供电均断开。且第一处理器20进入休眠的低功耗状态，从而保证了整个设备处于极低功耗状态。

在遥控器发出开机信号时，第一处理器20接收并被从低功耗的休眠模式唤醒，并解析为开机指令，以此输出高电平信号至第二NMOS管Q2的栅极，使其导通，进而第一PMOS管Q1的栅极和漏极之间加载电压以使其导通，从而供电电源PWR-5V电压对以IC3为主组成的电源管理设备50供电，使其输出3V电压对第二处理器30供电，第二处理器30得电后工作，执行开机的相关动作，以此完成设备的开机过程。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，电子开关设备40包括第二NPN三极管Q2、第一PMOS管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

第七电阻R7的一端为电子开关设备40的控制端，第七电阻R7的另一端连接第二NPN 三极管Q2的基极，第二NPN三极管Q2的发射极接地，第二NPN三极管Q2的集电极共接于第五电阻R5的一端和第六电阻R6的一端；

第五电阻R5的另一端和第一PMOS管Q1的漏极为电子开关设备40输入端，第一PMOS管Q1的源极为电子开关设备40的输出端，第一PMOS管Q1的栅极连接第六电阻R6的另一端。

与上一实施例不同之处在于，这里采用第二NPN三极管Q2替代第二NMOS管Q2，在第二NPN三极管Q2的基极输入高电平时导通，进而使得第一PMOS管Q1的栅极和漏极加载电压，同样使得其导通。以此与第二NMOS管Q2起到了相同的驱动第一PMOS管Q1工作的作用。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，电源管理设备50为多个，以为第二处理器30和其他外设分别提供不同的供电电压。因为不同设备的外设存在需要不同的工作电压情况，因此需要多路的电源管理设备50，以此输出不同的电压如将5V转换为3.3V和1.5V等不同电压对不同的外设进行供电。如图5中还包括另一电源管理设备60，其输出的不同电压对外设70进行供电。对以电源管理芯片IC3为主组成的电路而言，只需要调整第十三电阻R13和第十四电阻R14的阻值，使得其输入到该芯片的第3引脚的电压不同，以此输出的电压也不同，从而实现了输出不同转换电压的功能。

在本发明的一些实施例中，低功耗电路还包括电压转换设备，电压转换设备对输入点电压进行降压后为第一处理器20进行供电。如图4所示，因为第一处理器20的供电电压和电源供电电压不同，如第一处理器20的供电电压为3.3V，而电源供电电压为5V，因此，需要增加一个电压转换电路，主要由电源管理芯片IC2组成，对第一处理器20进行供电。因为第一处理器20是在任何时刻均处于供电状态，因此需要单独设置该电压转换电路。

本发明还提出一种智能设备，该智能设备的控制电路板上设置了根据上述实施例提到的低功耗电路。这些智能设备可以是电视盒子、电视机、投影仪中的一者。通过设置上述的低功耗电路，使得这些智能设备在待机时实现极低功耗如低于0.1W，从而满足了低功耗要求，节约能源。

本发明还提出一种电源管理的控制方法，该控制方法基于上述实施例提到的低功耗电路。如图6所示，控制方法包括：

步骤S100，获取并识别信号触发设备输出的触发信号中的待机信号；

步骤S200，第二处理器根据待机信号执行关机动作，并在执行完成后发控制信号到第一处理器；

步骤S300，第一处理器根据待机信号和控制信号控制电子开关设备关闭，以关闭对电源管理设备的供电。

其中在步骤S100中，以触发信号为红外遥控信号为例，通过接收红外信号并进行解码，识别为待机指令。

在步骤S200中，第二处理器30根据待机信号执行关机动作，以低功耗电路所在的设备为投影机为例，此时控制投影机关闭HDMI输出、AV输出，并关闭WIFI、蓝牙和显示灯外设，其中有一些外设如WIFI、蓝牙需要第二处理器30跟这些相关控制芯片进行通讯，以确认其关闭，因此有一个短时间如1-5秒时间，还有投影机的用于显示的灯泡，受其工作发热量大的影响，不能马上关闭，需要对应的散热设备如风扇工作一个段时间如15秒-1分钟的时间才能关闭，否则容易引起灯泡温度过高影响其寿命以带来其高温影响其他电子部件寿命问题。在第二处理器30确认所有的外设全部关闭后，发一个控制信号到第一处理器20，以告知第一处理器20该设备的外设都关闭了。

在步骤S300中，第一处理器20在解码为待机指令，并在收到控制信号后，确认可以自行关机操作了，此时输出控制信号控制电子开关设备40关闭，从而关闭对电源管理设备50 的供电，由于电源管理设备50输出的电压对第二处理器30和其他外设进行供电，从而关闭了除了第一处理器20之前的所有用电设备的供电。并且第一处理器20再进入低功耗的休眠模式，由于第一处理器20的待机功耗极低，且低于第二处理器30，因此保证了整个投影机处于待机时的极低功耗状态，如低于0.1W。以此满足了低功耗需求，并节约了电能。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，上述的控制方法还包括：

步骤S400，获取并识别信号触发设备输出的触发信号中的开机信号；

步骤S500，第一处理器根据开机信号控制电子开关设备导通，以为电源管理设备供电；

步骤S600，第二处理器在获得电源管理设备供电后，执行上电开机动作。

在步骤S400中，仍然以投影机为例，在收到遥控器发出的开机信号时，只有第一处理器 20处于供电的低功耗状态，被红外遥控信号唤醒以此退出休眠模式的低功耗状态，并解码识别为开机指令。

在步骤S500中，第一处理器20根据开机指令控制电子开关设备40导通，从而为电源管理设备50供电，使得电源管理设备50输出电压为第二处理器30和其他外设进行供电。

在步骤S600中，第二处理器30在得到后，执行相关的开机动作，如开启显示的灯泡、开启输出端口如HDMI端口等。从而完成开机动作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型的限制。

此外，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

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。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种低功耗电路，其特征在于，所述低功耗电路包括信号触发设备、第一处理器、第二处理器、电子开关设备和电源管理设备；

其中所述信号触发设备的输出端同时连接所述第一处理器和所述第二处理器；

所述第一处理器的控制端连接所述第二处理器的控制信号输出端，所述第一处理器的控制信号输出端连接所述电子开关设备的控制端；

所述电子开关设备的开关的输入端连接供电电源，所述电子开关设备的开关的输出端连接所述电源管理设备，以使得所述供电电源通过所述开关为所述电源管理设备进行供电；所述电源管理设备的电源输出端连接所述第二处理器，以使得所述电源管理设备输出供电电源为所述第二处理器进行供电；

所述第一处理器的待机功耗低于所述第二处理器的待机功耗。

2.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于，所述电子开关设备包括第二NMOS管、第一PMOS管、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第七电阻的一端为所述电子开关设备的控制端，所述第七电阻的另一端连接所述第二NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的漏极共接于所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端；

所述第五电阻的另一端和所述第一PMOS管的漏极共接于所述电子开关设备输入端，所述第一PMOS管的源极为所述电子开关设备的输出端，所述第一PMOS管的栅极连接所述第六电阻的另一端。

3.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于，所述电子开关设备包括第二NPN三极管、第一PMOS管、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第七电阻的一端为所述电子开关设备的控制端，所述第七电阻的另一端连接所述第二NPN三极管的基极，所述第二NPN三极管的发射极接地，所述第二NPN三极管的集电极共接于所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端；

所述第五电阻的另一端和所述第一PMOS管的漏极共接于所述电子开关设备输入端，所述第一PMOS管的源极为所述电子开关设备的输出端，所述第一PMOS管的栅极连接所述第六电阻的另一端。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的低功耗电路，其特征在于，还包括第六电容，所述第六电容并联于所述第一PMOS管的栅极和漏极。

5.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于，所述电源管理设备输入的供电电源电压高于所述电源管理设备输出的电源电压。

6.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于，所述电源管理设备为多个，以为所述第二处理器和其他外设分别提供不同的供电电压。

7.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于，所述信号触发设备为红外接收设备或按键设备。

8.根据权利要求7所述的低功耗电路，其特征在于，所述红外接收设备包括红外接收头、第一静电二极管、第二静电二极管、第三二极管和第四二极管；

所述红外接收头的输出端共接于所述第三二极管的阴极和第四二极管的阴极，所述红外接收头的电源正极端和所述红外接收头的输出端对地分别并联所述第一静电二极管和所述第二静电二极管；

第三二极管的阳极和第四二极管阳极分别为所述红外接收设备的两个输出端。

9.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于，还包括电压转换设备，所述电压转换设备对输入点电压进行降压后为所述第一处理器进行供电。

10.一种智能设备，其特征在于，所述智能设备的控制电路板上设置了根据权利要求1至9中任意一项所述的低功耗电路，所述智能设备为电视盒子、电视机、投影仪中的一者。

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