CN214959321U - 低功耗电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗电源系统，包括：外围功能模块、内部设备模块、休眠模块、控制模块；所述内部设备模块设有时钟单元；所述休眠模块用于输出休眠信号；所述控制模块用于根据所述休眠信号切断所述外围功能模块的电源，并根据所述休眠信号关闭所述内部设备模块的时钟单元。本实用新型的低功耗电源系统，能够降低休眠时的功耗，提高待机时间。

Description

低功耗电源系统

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种低功耗电源系统。

背景技术

众所周知，在公共建筑物(如办公楼、商场、超市、机场、客运站、学校、博物馆、体育馆等等)中的必须安装应急照明灯具或安全出口指示牌，这些产品一般都带有备用电池。这些安装的产品在建筑物投入运行前可能长时间处于静置状态，或者这些在安装前就已经经历过长时间漂泊在海上或陆上运输，或者长期置于仓库中未能及时被安装，或者因为自然灾害或战争原因长期处于停电状态。如果产品消耗功率较大，很快就会把电池电量耗光，不仅会造成电池容量衰减，影响到电池使用寿命，还有可能造成灯具无法正常启动。

相关技术中，虽然电源系统能够实现电池的休眠，但是还存在着功耗过大的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种低功耗电源系统，能够降低休眠时的功耗，提高待机时间。

根据本实用新型的第一方面实施例的低功耗电源系统，包括：

外围功能模块；

内部设备模块，所述内部设备模块设有时钟单元；

休眠模块，所述休眠模块用于输出休眠信号；

控制模块，所述控制模块用于根据所述休眠信号切断所述外围功能模块的电源，并根据所述休眠信号关闭所述内部设备模块的时钟单元。

根据本实用新型实施例的低功耗电源系统，至少具有如下有益效果：通过控制模块切断外围功能模块的电源，以进入低功耗状态，同时，让内部设备模块停止工作，并关闭内部设备模块的时钟源，让系统进入停机模式。在停机模式下，单片机停止高速系统时钟振荡器和高速内部振荡器的振荡，能大幅度地降低CPU的工作电流，从而降低休眠时的功耗，提高待机时间。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源系统还包括：

唤醒模块，所述唤醒模块用于输出唤醒信号，所述控制模块还用于接收并根据所述唤醒信号启动所述时钟单元和唤醒所述外围功能模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述唤醒模块包括：

整流保护电路，所述整流保护电路用于接收交流信号，并将所述交流信号进行整流输出低压直流信号；

滤波电路，所述滤波电路与所述整流保护电路连接，用于对所述低压直流信号进行滤波，以得到并发送滤波信号；

唤醒电路，所述唤醒电路与所述滤波电路连接，用于接收所述滤波信号，并根据所述滤波信号输出唤醒信号。

根据本实用新型的一些实施例，所述唤醒电路包括：

光耦合器，所述光耦合器的输入端与所述滤波电路并联；

开关单元，所述开关单元与所述光耦合器的输出端相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关单元包括：

第一电容，所述第一电容与所述光耦合器的输出端并联，所述第一电容的第一端与地线相连；

第一电阻，所述第一电阻的第一端与电源正极相连，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第二端相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述整流保护电路包括：

二极管，所述二极管的正极端用于接收交流信号，并对所述交流信号进行整流得到直流信号；

保护单元，所述保护单元的一端与所述二极管相连，另一端与所述滤波电路相连，用于接收所述直流信号，以得到低压直流信号，并将所述低压直流信号输入至滤波电路。

根据本实用新型的一些实施例，所述滤波电路包括：

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述整流保护电路相连，另一端与地线相连，所述第二电阻还与所述唤醒电路并联；

第二电容，所述第二电容与所述第二电阻并联。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源系统还包括：

定时模块，所述定时模块用于根据预设时间阈值定时输出定时信号至所述唤醒模块；

所述唤醒模块还用于根据所述定时信号定时输出所述唤醒信号至所述控制模块。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型实施例的模块框图；

图2为本实用新型实施例的唤醒模块的电路图。

附图标记：110、外围功能模块；120、内部设备模块；130、休眠模块；140、控制模块；150、唤醒模块；151、整流保护电路；1511、保护单元；152、滤波电路；153、唤醒电路；1531、开关单元；160、定时模块。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

参照图1，本实用新型的一些实施例提出了一种低功耗电源系统，包括外围功能模块110、内部设备模块120、休眠模块130和控制模块140。其中，内部设备模块120设有时钟单元，休眠模块130用于输出休眠信号，控制模块140用于根据休眠信号切断外围功能模块110的电源，并根据休眠信号关闭内部设备模块120的时钟单元。

具体地，在本实施例中，外围功能模块110可以理解为外设，如：驱动模块、键盘、鼠标、ADC(Analog-to-digital converter，模拟数字转换器)采样模块、LED指示电路等等。内部设备模块120可以为单片机的片内外设，如：串口控制模块、SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)通信模块、IIC(Inter-Integrated Circuit，串行通信总线)通信模块，PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)模块等等，可以理解的是，如果控制模块140为单片机，则内部设备模块120和控制模块140为一体的。控制模块140首先根据休眠信号，通过电源控制开关将外围功能模块110断电，确保外围功能模块110无任何电源消耗。电源控制开关可以是三极管或者场效应管等，控制模块140通过控制IO口电平的高低，以控制三极管和场效应管的工作状态，从而实现对外围功能模块110的控制。再根据休眠信号，让内部设备模块120停止工作，并关闭内部设备模块120的时钟单元，让设备进入停机模式。在停机模式下，单片机停止高速系统时钟振荡器和高速内部振荡器的振荡，能大幅度地降低CPU的工作电流，使工作电流降到10微安以内，从而降低系统在低休眠时的功耗，提高待机时间。

在本实用新型的一些实施例中，低休眠电源系统还包括唤醒模块150，唤醒模块150用于输出唤醒信号，控制模块140还用于接收并根据唤醒信号启动时钟单元和唤醒外围功能模块110。

具体地，在本实施例中是通过外部中断唤醒来触发的。通过输入交流信号至唤醒模块150，唤醒模块150通过将交流信号进行处理得到直流方波信号，并将直流方波信号传输至单片机，单片机接收到直流方波信号后，立即执行唤醒前初始化操作，配置IO引脚为正常使用下的功能，唤醒外围功能模块110，启动内部设备模块120，并开启内部设备模块120的时钟单元，至此唤醒工作完成，系统退出低功耗模式，正常运行。

这样设置，让系统在具备低休眠功耗的同时，拥有唤醒功能，使系统能够正常工作。

参照图2，在本实用新型的一些实施例中，唤醒模块150包括整理保护电路、滤波电路152、唤醒电路153。其中，整流保护电路151用于接收交流信号，并将交流信号进行整流输出低压直流信号；滤波电路152与整流保护电路151连接，用于对低压直流信号进行滤波，以得到并发送滤波信号；唤醒电路153与滤波电路152连接，用于接收滤波信号，并根据滤波信号输出唤醒信号。

参照图2，在本实用新型的一些实施例中，唤醒电路153包括光耦合器U1和开关单元1531。其中光耦合器U1的输入端与滤波电路152并联，开关单元1531与光耦合器U1的输出端相连。

在本实用新型的一些实施例中，开关单元1531包括第一电容C1、第一电阻R1。其中，第一电容C1与光耦合器U1的输出端并联，第一电容C1的第一端与地线相连；第一电阻R1的第一端与电源正极相连，第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第二端相连。

具体地，在本实施例中，由于唤醒模块150的输出端通过第一电阻R1与电源的正极相连，因此，唤醒模块150的输出端开始为高电平。光耦合器U1的输入端接收的滤波信号大于光耦合器U1中三极管的开启电压，三极管处于导通状态，将会拉低输出端的电平，相当于将输出端的电平从高置低，实现了开关的效果，从而发出外中断信号(唤醒信号)。

在本实用新型的一些实施例中，整流保护电路151包括二极管D1和保护单元1511。其中，二极管D1的正极端用于接收交流信号，并对交流信号进行整流得到直流信号；保护单元1511的一端与二极管D1相连，另一端与滤波电路152相连，用于接收直流信号，以得到低压直流信号，并将低压直流信号输入至滤波电路152。保护单元1511为两个电阻，分别为第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3的一端与滤波电路152相连，另一端与第四电阻R4相连，第四电阻R4的另一端与二极管D1相连。通过这样设置，实现对电路的保护作用。

在本实用新型的一些实施例中，滤波电路152包括第二电阻R2和第二电容C2。其中，第二电阻R2的一端与整流保护电路151相连，另一端与地线相连，第二电阻R2还与唤醒电路153并联；第二电容C2与第二电阻R2并联。通过第二电阻R2和第二电容C2实现对信号的滤波，且将滤波后的滤波信号输出至唤醒电路153。

在本实用新型的一些实施例中，低功耗电源系统还包括定时模块160，用于根据预设时间阈值定时输出定时信号至唤醒模块150；唤醒模块150还用于根据定时信号定时输出唤醒信号至控制模块140。

通过这样设置，低功耗电源系统具备了定时唤醒的功能，不需要外部中断唤醒来触发。

下面参照图1至图2，以一个具体的实施例详细描述本实用新型实施例的低功耗电源系统。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本实用新型专利的具体限制。

控制模块140通过控制IO口电平的高低，以控制三极管和场效应管的工作状态，从而实现对外围功能模块110的控制。再根据休眠信号，让内部设备模块120停止工作，并关闭内部设备模块120的时钟单元，让设备进入停机模式。在停机模式下，单片机停止高速系统时钟振荡器和高速内部振荡器的振荡，能大幅度地降低CPU的工作电流，使工作电流降到10微安以内。

唤醒模块150包括整流保护电路151、滤波电路152和唤醒电路153。其中，整流保护电路151由二极管和保护电阻组成，二极管的正极端用于接收交流信号，并对交流信号进行整流得到直流信号，保护电阻的一端与二极管相连，另一端与滤波电路152相连，用于接收直流信号，以得到低压直流信号，并将低压直流信号输入至滤波电路152。唤醒电路153包括光耦合器U1和开关单元1531，开关单元1531包括第一电容C1和第一电阻R1，光耦合器U1的输入端与滤波电路152并联，输出端与第一电容C1并联，第一电容C1的第一端与地线相连，第一电阻R1的第一端与电源正极相连，第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第二端相连。滤波电路152包括第二电阻R2和第二电容C2，第二电阻R2的一端与整流保护电路151相连，另一端与地线相连，还与光耦合器U1并联，第二电容C2与第二电阻R2并联。

通过输入交流信号至唤醒模块150，唤醒模块150通过将交流信号进行处理得到直流方波信号，并将直流方波信号传输至单片机，单片机接收到直流方波信号后，立即执行唤醒前初始化操作，配置IO引脚为正常使用下的功能，唤醒外围功能模块110，启动内部设备模块120，并开启内部设备模块120的时钟单元，至此唤醒工作完成，系统退出低功耗模式，正常运行。

定时模块160用于根据预设时间阈值定时输出定时信号至唤醒模块150。唤醒模块150还用于根据定时信号定时输出唤醒信号至控制模块140。

本申请的低功耗电源系统，通过控制模块140切断外围功能模块110的电源，以进入低功耗状态，同时，让内部设备模块120停止工作，并关闭内部设备模块120的时钟源，让系统进入停机模式。在停机模式下，单片机停止高速系统时钟振荡器和高速内部振荡器的振荡，能大幅度地降低CPU的工作电流，从而降低休眠时的功耗，提高待机时间。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (8)

1.低功耗电源系统，其特征在于，包括：

外围功能模块；

内部设备模块，所述内部设备模块设有时钟单元；

休眠模块，所述休眠模块用于输出休眠信号；

控制模块，所述控制模块用于根据所述休眠信号切断所述外围功能模块的电源，并根据所述休眠信号关闭所述内部设备模块的时钟单元。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括：

唤醒模块，所述唤醒模块用于输出唤醒信号，所述控制模块还用于接收并根据所述唤醒信号启动所述时钟单元和唤醒所述外围功能模块。

3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述唤醒模块包括：

整流保护电路，所述整流保护电路用于接收交流信号，并将所述交流信号进行整流输出低压直流信号；

滤波电路，所述滤波电路与所述整流保护电路连接，用于对所述低压直流信号进行滤波，以得到并发送滤波信号；

唤醒电路，所述唤醒电路与所述滤波电路连接，用于接收所述滤波信号，并根据所述滤波信号输出唤醒信号。

4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述唤醒电路包括：

光耦合器，所述光耦合器的输入端与所述滤波电路并联；

开关单元，所述开关单元与所述光耦合器的输出端相连。

5.根据权利要求4所述的电源系统，其特征在于，所述开关单元包括：

第一电容，所述第一电容与所述光耦合器的输出端并联，所述第一电容的第一端与地线相连；

第一电阻，所述第一电阻的第一端与电源正极相连，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第二端相连。

6.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述整流保护电路包括：

二极管，所述二极管的正极端用于接收交流信号，并对所述交流信号进行整流得到直流信号；

保护单元，所述保护单元的一端与所述二极管相连，另一端与所述滤波电路相连，用于接收所述直流信号，以得到低压直流信号，并将所述低压直流信号输入至滤波电路。

7.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述滤波电路包括：

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述整流保护电路相连，另一端与地线相连，所述第二电阻还与所述唤醒电路并联；

第二电容，所述第二电容与所述第二电阻并联。

8.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括：

定时模块，所述定时模块用于根据预设时间阈值定时输出定时信号至所述唤醒模块；

所述唤醒模块还用于根据所述定时信号定时输出所述唤醒信号至所述控制模块。

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