CN214756057U - 电源控制装置及智能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电源控制装置及智能设备，涉及传感器技术领域。该装置包括电源输入端、稳压模块、电源输出端、第一开关模块、第二开关模块及控制器，电源输入端、第一开关模块、稳压模块及电源输出端依次电连接，稳压模块与第二开关模块电连接，控制器与第一开关模块及第二开关模块均电连接，控制器用于响应接收到的放电指令而控制第一开关模块断开以及控制第二开关模块导通，以使得稳压模块及负载通过第二开关模块接地而放电。通过控制第一开关模块断开，从而使得供电电源无法再继续为稳压模块充电，通过控制第二开关模块导通使得负载及稳压模块接地从而进行放电，达到了快速放电的效果。

Description

电源控制装置及智能设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种电源控制装置及智能设备。

背景技术

目前在智能家居领域，大量使用传感器系列元器件作为外界物理量的采集器件。而随着传感器类产品的功耗持续下降，使用的传感器元件功耗也持续下降，面临的问题就是在低功耗的同时也需要对电源稳定性持续提高。

现有技术中的传感器供电电路，通常直接利用电源为传感器供电，但是只要电源电压稍微抖动即可造成传感器的无触发，从而导致误唤醒或输出信号异常的问题。同时，对于一些低功耗类的电子元件，传感器及电子元件需要在重新上电工作前将元件内的剩余电量在短时间内耗尽，但现有的供电电路大多无法快速放电。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电源控制装置及智能设备的硬件装置，以解决上述问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电源控制装置，所述电源控制装置包括电源输入端、稳压模块、电源输出端、第一开关模块、第二开关模块及控制器，所述电源输入端、所述第一开关模块、所述稳压模块及所述电源输出端依次电连接，所述稳压模块与所述第二开关模块电连接，所述控制器与所述第一开关模块及所述第二开关模块均电连接，其中，所述电源输入端用于接入供电电源，所述电源输出端用于接入负载；

当所述第一开关模块处于断开状态且所述第二开关模块处于导通状态时，所述负载通过所述第二开关模块接地而放电。

在一种可选的实施方式中，所述第一开关模块包括第一开关管，所述第一开关管的栅极与所述控制器电连接，所述第一开关管的漏极与所述稳压模块电连接，所述第一开关管的源极与所述电源输入端电连接。

在一种可选的实施方式中，所述第一开关模块还包括第一电容及第一电阻，所述第一电阻的一端与所述控制器电连接，所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的栅极电连接，所述第一电容的一端电连接于所述第一电阻及所述第一开关管的栅极之间，所述第一电容的另一端接地。

在一种可选的实施方式中，所述第二开关模块包括第二开关管，所述第二开关管的栅极与所述控制器电连接，所述第二开关管的漏极与所述稳压模块电连接，所述第二开关管的源极接地。

在一种可选的实施方式中，所述控制器还用于响应接收到的上电指令而控制所述第一开关模块导通以及控制所述第二开关模块断开，以使所述供电电源为所述稳压模块充电，并在所述稳压模块稳定后为所述负载供电。

在一种可选的实施方式中，所述稳压模块包括第一稳压单元及第二稳压单元，所述第一开关模块、所述第一稳压单元、所述第二稳压单元及所述电源输出端依次电连接。

在一种可选的实施方式中，所述第一稳压单元包括稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述电源输入端电连接，所述稳压二极管的阴极与所述第二稳压单元电连接。

在一种可选的实施方式中，所述第二稳压单元包括多个RC滤波电路，多个所述RC滤波电路依次串联。

在一种可选的实施方式中，所述第二稳压单元还包括第一电容及第一电阻，所述第一电容的一端电连接于任意两个所述RC滤波电路之间，所述第一电容的另一端与所述第二开关模块电连接。

在一种可选的实施方式中，所述电源控制装置还包括高阶滤波模块，所述高阶滤波模块串联于所述第一开关模块与所述电源输出端之间。

第二方面，本申请实施例还提供了一种智能设备，所述智能设备包括传感器及上述任意一种实施方式中的电源控制装置，所述电源控制装置与所述传感器电连接。

本申请实施例提供的电源控制装置及智能设备，包括电源输入端、稳压模块、电源输出端、第一开关模块、第二开关模块及控制器，电源输入端、第一开关模块、稳压模块及电源输出端依次电连接，稳压模块与第二开关模块电连接，控制器与第一开关模块及第二开关模块均电连接，其中，电源输入端用于接入供电电源，电源输出端用于接入负载，控制器用于响应接收到的放电指令而控制第一开关模块断开以及控制第二开关模块导通，以使得稳压模块及负载通过第二开关模块接地而放电。通过控制第一开关模块断开，从而使得供电电源无法再继续为稳压模块充电，通过控制第二开关模块导通使得负载及稳压模块接地从而进行放电，达到了快速放电的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电源控制装置的电路结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的一种电源控制装置的电路图。

图3为本实用新型实施例提供的一种电源控制装置进一步的电路结构框图。

图4为本实用新型实施例提供的又一种电源控制装置的电路结构框图。

图5为本实用新型实施例提供的又一种电源控制装置的电路图。

图标：100-电源控制装置；110-电源输入端；120-第一开关模块；130- 稳压模块；132-第一稳压单元；134-第二稳压单元；140-电源输出端；150- 第二开关模块；160-控制器；170-高阶滤波模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

本申请实施例提供了一种电源控制装置100，能够为负载提供稳定的输出电压，以及能够达到快速放电的效果。请参阅图1，为本申请实施例提供的一种电源控制装置100的电路结构框图。该电源控制装置100包括电源输入端110、稳压模块130、电源输出端140、第一开关模块120、第二开关模块150及控制器160。

其中，电源输入端110、第一开关模块120、稳压模块130及电源输出端140依次电连接，稳压模块130与第二开关模块150电连接，控制器160 与第一开关模块120及第二开关模块150均电连接。

电源输入端110用于接入供电电源。需要说明的是，该供电电源可以为电池电源或者为输入/输出(Input/Output，I/O)口供电电源，在此不做具体限制。

电源输出端140用于输出电压至负载，以便为负载供电。该负载可以为传感器。

第一开关模块120用于在控制器160的控制下切换状态，以确定是否接入供电电源至电源控制装置100。具体地，当第一开关模块120处于导通状态时，供电电源则可以通过电源输入端110正常传输电源信号至后端的稳压模块130，即稳压模块130及与电源控制装置100连接的负载(如传感器)得电；而当第一开关模块120处于断开状态时，则稳压模块130及与电源控制装置100连接的负载不得电。

请参阅图2，为本申请实施例提供的一种电源控制装置100的电路图。第一开关模块120包括第一开关管Q1，第一开关管Q1的栅极与控制器160 电连接，第一开关管Q1的漏极与稳压模块130电连接，第一开关管Q1的源极与电源输入端110电连接。

在如图2所示的方式中，该第一开关管Q1为P-MOSFET管，该第一开关模块120还包括第一电容C1及第一电阻R1，第一电阻R1的一端与控制器160电连接，第一电阻R1的另一端与第一开关管Q1的栅极电连接，第一电容C1的一端电连接于第一电阻R1及第一开关管Q1的栅极之间，第一电容C1的另一端接地。

从而，当控制器160输入低电平信号至该第一开关管Q1的栅极时，第一开关管Q1切换为导通状态；当控制器160输入高电平信号至该第一开关管Q1的栅极时，第一开关管Q1切换为断开状态。当然，在其他可选的实施方式中，该第一开关管Q1也可以为三极管、继电器、开关等电子元件。

稳压模块130串联于第一开关模块120与电源输出端140之间，用于稳定电源控制装置100输出至负载的电压值。

请参阅图3，为本申请实施例提供的一种电源控制装置100进一步的电路结构框图。该稳压模块130包括第一稳压单元132及第二稳压单元134，且第一开关模块120、第一稳压单元132、第二稳压单元134及电源输出端 140依次电连接。

其中，第一稳压单元132用于实现第一重稳压效果。请继续参阅图2，该第一稳压单元132可以包括稳压二极管D1，稳压二极管D1的阳极与电源输入端110电连接，稳压二极管D1的阴极与第二稳压单元134电连接。

可以理解地，由于二极管存在正向导通负向截止的特性，故而当电源输入端110的电压瞬间下降时，可以保护稳压二极管D1输出的电压处于较为稳定的电压范围，从而达到第一重稳压的效果。

但需要说明的是，由于低压差二极管导通后的电压压降较小，因此为了最大程度减小电压损耗，稳压二极管D1可以选择低压差二极管；同时，采用反向电流小的二极管，也可以有效地减缓电压压降的降低的问题。在一种可选的实施方式中，该稳压二极管D1可以为肖特基二极管。当然，在其他实施方式中，也可以采用其他具备类似特性的二极管。

第二稳压单元134用于进一步减小电压压降。进一步地，该第二稳压单元134可以包括多个RC滤波电路，多个RC滤波电路依次串联。

请继续参阅图2，该第二稳压单元134可以包括第三电阻R3、第三电容C3、第四电阻R4、第四电容C4、第五电阻R5及第五电容C5。稳压二极管D1的阳极、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及电源输出端 140依次串联，第三电容C3的一端电连接于第三电阻R3与第四电阻R4之间，第三电容C3的另一端接地，第四电容C4的一端电连接于第四电阻R4 与第五电阻R5之间，第四电容C4的另一端接地，第五电容C5的一端电连接于第五电阻R5与电源输出端140之间，第五电容C5的另一端接地。

可以理解地，第三电阻R3、第三电容C3组成第一级RC滤波电路，第四电阻R4、第四电容C4组成第二级RC滤波电路，第五电阻R5、第五电容C5组成第三级RC滤波电路。

在第一开关模块120导通时，供电电源开始给第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5充电，待第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5达到稳定状态时，则开始通过电源输出端140为负载供电。而一旦供电电源的电压发生抖动，第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5则可以放电以补充该电压，从而达到稳压的效果。

需要说明的是，图2中只显示第二稳压单元134包括三个RC滤波电路，而在实际应用中，第二稳压单元134还可以包括更多数量的RC滤波电路。

还需要说明的是，第二稳压单元134中各个电阻、电容越大，第二稳压单元134包括的RC滤波电路的数量越多，则第二稳压单元134抑制电压抖动的效果越好，但同时，负载端因为电阻、电容较大，RC滤波电路的数量较多，上电时间也会越长。因此，在实际实用时，可以根据实际需求来设置各个元器件的参数及RC滤波电路的数量。

此外，稳压模块130采用常规的电容、电阻等器件即可实现稳压效果，相对于现有技术中常用的低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)、直流变换器(DirectCurrent/Direct Current，DC/DC)等静态待机电流较高的稳压器件，具备更低的功耗，同时也更加经济、节约成本。

第二开关模块150用于在控制器160的控制下切换状态，以确定稳压模块130及负载放电与否。具体地，当第二开关模块150处于导通状态时，第二稳压单元134中的各个电容的正极接地同时负载通过电源输出端140 接地，从而进行放电操作；而当第二开关模块150处于断开状态时，各个电容则无需放电。

请继续参阅图2，该第二开关模块150可以包括第二开关管Q2。第二开关模块150包括第二开关管Q2，第二开关管Q2的栅极与控制器160电连接，第二开关管Q2的漏极与稳压模块130电连接(即电连接于第四电阻 R4与第五电阻R5之间)，第二开关管Q2的源极接地。

在如图2所示的方式中，该第二开关管Q2为N-MOSFET管，该第二开关模块150还包括第二电阻R2及第二电容C2，第二电阻R2的一端电连接于第四电阻R4和第五电阻R5之间，并形成连接点，第二电阻R2的另一端与第二开关管Q2的漏极电连接，第二电容C2的一端电连接于第二电阻R2与连接点之间，第二电容C2的另一端接地。

从而，当控制器160输入高电平信号至该第二开关管Q2的栅极时，第二开关管Q2切换为导通状态；当控制器160输入低电平信号至该第二开关管Q2的栅极时，第二开关管Q2切换为断开状态。当然，在其他可选的实施方式中，该第二开关管Q2也可以为三极管、继电器、开关等电子元件，在此不做具体限制。

控制器160用于响应接收到的放电指令而控制第一开关模块120断开以及控制第二开关模块150导通，以使得稳压模块130及负载通过第二开关模块150接地而放电。

可以理解地，通过控制第一开关模块120断开，用以截止供电电源对电源监控装置中进行电量输送；同时控制第二开关模块150导通，使得负载对地短路，以及稳压模块130中的各个电容正极也对地短路，从而进行快速放电，将负载和电容中的电量放净。

控制器160还用于响应接收到的上电指令而控制第一开关模块120导通以及控制第二开关模块150断开，以使供电电源为稳压模块130充电，并在稳压模块130稳定后为负载供电。

可以理解地，通过控制第一开关模块120导通，使得供电电源进行电量输送；同时控制第二开关模块150断开，从而阻止负载和电容的电量流入地，在各个电容的电量达到稳定状态后，稳压模块130即达到稳定状态，再为负载进行供电。

需要说明的是，本申请所述的控制器160可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器160可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit， ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。在此不做具体限制。

还需要说明的是，如若负载为交流供电的设备，则本申请实施例提供的电源控制装置100还可以包括高阶滤波模块170。请参阅图4，为本申请实施例提供的又一种电源控制装置100的电路结构框图。高阶滤波模块170 串联于第一开关模块120与电源输出端140之间。

其中，该高阶滤波模块170可以串联于第一开关模块120与稳压模块 130之间，也可以串联于稳压模块130与电源输出端140之间。在此不做具体限制。请参阅图5，为本申请实施例提供的又一种电源控制装置100的电路图。该高阶滤波模块170可以包括第六电容C6及第六电阻R6，其中，第六电容C6串联于第四电阻R4与第五电阻R5之间，第六电阻R6的一端电连接于第六电容C6与第五电阻R5之间，第六电阻R6的另一端接地。

可以理解地，该高阶滤波模块170可以作为低通滤波器，能有效衰减特定频率的高频干扰信号，该干扰信号的频率满足：

其中，f为干扰信号的频率，R为第六电阻R6的阻值，C为第六电容C6的容值。

本申请实施例还提供了一种智能设备，智能设备上述实施例中提供的电源控制装置100及传感器，该电源控制装置100与传感器电连接，用于为传感器供电。

综上所述，本申请实施例提供的电源控制装置及智能设备，包括电源输入端、稳压模块、电源输出端、第一开关模块、第二开关模块及控制器，电源输入端、第一开关模块、稳压模块及电源输出端依次电连接，稳压模块与第二开关模块电连接，控制器与第一开关模块及第二开关模块均电连接，其中，电源输入端用于接入供电电源，电源输出端用于接入负载，控制器用于响应接收到的放电指令而控制第一开关模块断开以及控制第二开关模块导通，以使得稳压模块及负载通过第二开关模块接地而放电。通过控制第一开关模块断开，从而使得供电电源无法再继续为稳压模块充电，通过控制第二开关模块导通使得负载及稳压模块接地从而进行放电，达到了快速放电的效果。

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)

1.一种电源控制装置，其特征在于，所述电源控制装置包括电源输入端、稳压模块、电源输出端、第一开关模块、第二开关模块及控制器，所述电源输入端、所述第一开关模块、所述稳压模块及所述电源输出端依次电连接，所述稳压模块与所述第二开关模块电连接，所述控制器与所述第一开关模块及所述第二开关模块均电连接，其中，所述电源输入端用于接入供电电源，所述电源输出端用于接入负载；

当所述第一开关模块处于断开状态且所述第二开关模块处于导通状态时，所述负载通过所述第二开关模块接地而放电。

2.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述第一开关模块包括第一开关管，所述第一开关管的栅极与所述控制器电连接，所述第一开关管的漏极与所述稳压模块电连接，所述第一开关管的源极与所述电源输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的电源控制装置，其特征在于，所述第一开关模块还包括第一电容及第一电阻，所述第一电阻的一端与所述控制器电连接，所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的栅极电连接，所述第一电容的一端电连接于所述第一电阻及所述第一开关管的栅极之间，所述第一电容的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述第二开关模块包括第二开关管，所述第二开关管的栅极与所述控制器电连接，所述第二开关管的漏极与所述稳压模块电连接，所述第二开关管的源极接地。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电源控制装置，其特征在于，所述控制器还用于响应接收到的上电指令而控制所述第一开关模块导通以及控制所述第二开关模块断开，以使所述供电电源为所述稳压模块充电，并在所述稳压模块稳定后为所述负载供电。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的电源控制装置，其特征在于，所述稳压模块包括第一稳压单元及第二稳压单元，所述第一开关模块、所述第一稳压单元、所述第二稳压单元及所述电源输出端依次电连接。

7.根据权利要求6所述的电源控制装置，其特征在于，所述第一稳压单元包括稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述电源输入端电连接，所述稳压二极管的阴极与所述第二稳压单元电连接。

8.根据权利要求6所述的电源控制装置，其特征在于，所述第二稳压单元包括多个RC滤波电路，多个所述RC滤波电路依次串联。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的电源控制装置，其特征在于，所述电源控制装置还包括高阶滤波模块，所述高阶滤波模块串联于所述第一开关模块与所述电源输出端之间。

10.一种智能设备，其特征在于，所述智能设备包括传感器及如权利要求1-9中任意一项所述的电源控制装置，所述电源控制装置与所述传感器电连接。

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