CN217010957U - 上下电控制电路及摄像设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种上下电控制电路及摄像设备，涉及电子技术领域。该电路包括：工作电路用于运行业务，且在无业务运行时产生下电信号及唤醒时延；唤醒电路与工作电路连接，用于在唤醒时延结束后产生上电信号；供电电路与唤醒电路连接，用于为唤醒电路供电；开关电路分别与供电电路、工作电路及唤醒电路连接，用于在下电信号的控制下断开供电电路与工作电路的连接，且用于在上电信号的控制下导通供电电路与工作电路的连接。通过上述方式，本申请的上下电控制电路能实现无业务运行时，即不工作时将工作电路断电，并通过唤醒电路定时(唤醒时延后)唤醒工作电路，以使工作电路工作，极大程度降低了功耗。

Description

上下电控制电路及摄像设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体涉及一种上下电控制电路及摄像设备。

背景技术

很多室外设备常用电池供电，低功耗是这些室外设备的一个关键需求。比如高塔电力巡检设备，使用电池和太阳能电板充电，如果阳光充足则电池电量理想，可以持续为负载供电，但如果遇到阴雨天，连续多天无光照，电池则无法充电，只能靠本身存储电量维持，故要求负载尽量低功耗，以便此类场景下保证长时间可持续工作。

当前主流做法是根据场景需求调整负载功耗状态，业务空闲时让主负载进入休眠以便节省功耗，但休眠状态其实也在耗电，只是耗电很少，且并非所有设备都可以进入休眠状态。

实用新型内容

针对上述存在的耗电问题，本申请提出一种上下电控制电路，能够极大地减少能耗，实现产品的高度节能。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种上下电控制电路，该控制电路包括：

工作电路用于运行业务，且在无业务运行时产生下电信号及唤醒时延；唤醒电路与工作电路连接，用于在唤醒时延结束后产生上电信号；供电电路与唤醒电路连接，用于为唤醒电路供电；开关电路分别与供电电路、工作电路及唤醒电路连接，用于在下电信号的控制下断开供电电路与工作电路的连接，且用于在上电信号的控制下导通供电电路与工作电路的连接。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种摄像设备，该摄像设备包括上述的上下电控制电路。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的工作电路在无业务运行时产生下电信号，并通过开关电路使工作电路进行下电，并发送唤醒时延给唤醒电路，唤醒电路在唤醒时延后产生上电信号，通过开关电路进行上电，实现了循环上下电的电路，极大地减少了能耗，实现了产品的高度节能。

附图说明

图1是本申请一实施例的上下电控制电路结构示意框图；

图2是本申请一实施例的上下电控制电路结构示意图；

图3是本申请一实施例的上下电控制电路的上下电流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请首先提出一种上下电控制电路，如图1所示，本实施例上下电控制电路10包括：工作电路101、唤醒电路102、供电电路103及开关电路104。

工作电路101用于运行业务，且在无业务运行时产生下电信号及唤醒时延；唤醒电路102与工作电路101连接，用于在唤醒时延结束后产生上电信号；供电电路103与唤醒电路102连接，用于为唤醒电路102供电；开关电路104分别与工作电路101、唤醒电路102及供电电路103连接，用于在下电信号的控制下断开供电电路103与工作电路101的连接，且用于在上电信号的控制下导通供电电路103与工作电路101的连接。

工作电路101可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，也可以是中央处理器(Central Process Unit，CPU)。

工作电路101首次通电进行工作，当工作电路101完成预定工作后，其MCU或CPU会设置唤醒电路102的唤醒时延，然后通过通用输入/输出口(General-purpose input/output，GPIO)控制电路下电，后续利用唤醒电路102产生低电平信号控制开关电路104进行上电。工作电路101判断业务是否完成，当业务完成时，发送下电信号给开关电路104及发送唤醒时延给唤醒电路102。

本申请的工作电路101在无业务运行时产生下电信号，并通过开关电路104使工作电路101自身进行下电，同时发送唤醒时延给唤醒电路102，唤醒电路102在唤醒时延结束后产生上电信号，发送上电信号给开关电路104，通过开关电路104对工作电路101进行上电，本申请的上下电控制电路10实现了循环上下电，极大地减少了能耗，实现了产品的高度节能。

在本申请的一实施例中，如图2所示，上下电控制电路10的开关电路104包括与门U1、第一二极管D2及晶体管Q6。工作电路101下电信号为高电平信号，上电信号为低脉冲信号。

与门U1的第一输入端A与唤醒电路102连接，与门U1的第二输入端B与工作电路101连接，与门U1的输出端C与开关电路104连接。实现此功能的逻辑电路并不限于与门U1，其他能实现其功能的电子元器件在此不作限定。

第一二极管D2的阳极与与门U1的输出端C连接，第一二极管D2的阴极与与门U1的第二输入端B连接，第一二极管D2在工作电路101断电时，其下电信号无法持续驱动变高，通过第一二极管D2将与门U1的输出端C与第二输入端B连接，使其两端电平都保持稳定的高电平，电路持续掉电，实现了电路的自锁功能。

晶体管Q6的栅极与与门U1的输出端C连接，其源极与供电电路103连接，其漏级与工作电路101连接。其中，本实施例中的晶体管Q6为P-MOS管。

开关电路104不限于上述的电子元器件，其他能实现其开关电路104的功能电子元器件在此不作限定。

在其他实施例中，开关电路104还可以是DC-DC电源转换芯片，其DC-DC电源转换芯片一直维持供电，但DC-DC电源转换芯片的能耗较小。当次级电源域1032的电压小于初级电源域1031时，初级电源域1031通过DC-DC电源转换芯片转换为次级电源域1032。当工作电路101输出下电信号时，其DC-DC电源转换芯片不使能，初级电源域1031不能通过DC-DC电源转换芯片转换为次级电源域1032，从而实现工作电路101的断电。

可选地，如图2所示，本实施例的上下电控制电路10还包括第一电阻R2。

第一电阻R2的第一端接地，第一电阻R2的第二端与与门U1的第二输入端B连接，第一电阻R2的第一端接地，保证了在工作电路101工作时，通过第一电阻R2接地可以使得与门U1的第二输入端B维持低电平。在第一电阻R2上并联了一个电容(图未标)，该电容用于减少上下电控制电路20中出现的干扰。

可选地，如图2所示，本实施例的上下电控制电路10包括第二二极管D1。

第二二极管D1的阳极与工作电路101连接，第二二极管D1的阴极与与门U1的第二输入端B连接。第二二极管D1的作用是在工作电路101断电后将工作电路101与与门U1隔离，保证与门U1的第二输入端B为高电平。

可选地，如图2所示，本实施例的上下电控制电路10包括第二电阻R3及第三电阻R4。

第二电阻R3的第一端与晶体管Q6的栅极连接，第二电阻R3的第二端与晶体管Q6的源极连接；第三电阻R4的第一端与晶体管Q6的栅极连接，第三电阻R4的第二端与与门U1的输出端C连接；第三电阻R4的阻值小于第二电阻R3的阻值，从而使晶体管Q6的栅极和源极两端有足够的压差，保证晶体管Q6能够完全导通。

可选地，如图2所示，本实施例的上下电控制电路10包括上拉电阻R1。

上拉电阻R1的第一端分别与唤醒电路102、与门U1的第一输入端A连接，上拉电阻R1的第二端与供电电路103连接。上拉电阻R1是为了保证上电时与其连接的与门U1的第一输入端A的电平为高电平。

可选地，如图2所示，本实施例的上下电控制电路10的供电电路103包括了：

初级电源域1031，分别与唤醒电路102及开关电路104连接。

次级电源域1032，分别与工作电路101和开关电路104连接。

初级电源域1031直接为唤醒电路102供电，并通过开关电路104控制次级电源域1032为工作电路101供电。

初级电源域1031是初级供电，一般连接电池输出，初级电源域1031与与门U1的源极连接，次级电源域1032是给工作电路101供电，次级电源域1032与与门U1的漏极连接。以晶体管Q6为例，晶体管Q6打开，次级电源域1032接入，工作电路101上电工作，使用晶体管Q6将初级电源域1031和次级电源域1032隔离。唤醒电路102和与门U1采用初级电源域1031供电，即只要电池有效，二者皆可工作，唤醒电路102和与门U1虽然一直工作，但是耗电极小，因此设定的断电时间越长，平均功耗就越小，电池能坚持的时间也越久。

可选地，本实施例的上下电控制电路10的唤醒电路102可以为实时时钟(Real-time clock，RTC)芯片，RTC芯片的中断通常是漏极开路输出(Open-drain，OD)输出的。唤醒电路102不限于上述的实时时钟芯片，其他能实现唤醒电路102的功能电子元器件在此不作限定。

在现有技术方案中，有一种单按键开关机电路，通过机械开关控制上下电，在人手可以触及的通用板卡上操作方便，但在室外环境下无法操作。在背景介绍的相关场景中使用，即使将机械开关换成集成电路芯片输出信号控制，也要求芯片既不能断电，也要有根据业务需求灵活输出脉冲电平的能力，通常这种芯片相对复杂，功耗不会特别低；相较与这些芯片，RTC芯片的消耗的功率比较低，也能自动实现循环上下电控制。

本申请上下电控制电路的实质是，唤醒电路102输入低电平信号时，与门U1的输出端C保持低电平控制晶体管Q6导通，给工作电路101上电；工作电路101输出下电信号，即高电平信号时(工作电路101开始工作后其输出电平信号为低，想断电时会把电平信号拉高，工作电路101断电后电平信号又回到低电平，产生了一个广义上的高脉冲)，与门U1的输出端C保持高电平信号，导致晶体管Q6关闭，给工作电路101断电。

如图3所示，开机时，与门U1的第一输入端A接入高电平信号，与门U1的第二输入端B接入低电平信号，使得晶体管Q6导通，从而使供电电路103给工作电路101上电。

开机时，电池上电后唤醒电路102和与门U1立即工作，唤醒电路102以RTC芯片为例，使用上拉电阻R1保证上电时与门U1第一输入端A接入为高电平信号。第一电阻R2接地可以保证上电时与门U1第二输入端B接入低电平信号，则与门U1上电后的输出端C的默认电平为低；第三电阻R4阻值远小于第二电阻R3，则第三电阻R4两端电平信号都为低，晶体管Q6导通，次级电源域1032输出正常，工作电路101正常上电后首先将输出低电平信号，进一步保证与门U1第二输入端B电平持续为低。本申请通过纯硬件实现了电池上电后可以给工作电路101自动供电的功能。

工作电路101在实际工作过程中会判断其工作业务是否空闲。若否，则工作电路101继续工作；若是，工作电路101输出唤醒时延给唤醒电路102，并将工作电路101发送给与门U1的信号拉高为高电平信号，晶体管Q6被关闭，次级电源域1032断电，从而使供电电路103给工作电路101下电。

工作电路101通过唤醒时延设置RTC芯片定时器的唤醒时延为T(此时间可以根据业务需求改变)，同时，工作电路101输出高电平信号给与门U1的第二输入端B，则与门U1第二输入端B电平为高，此时与门U1第一输入端A电平还是持续为高，所以与门U1输出端C电平也为高，那么第三电阻R4两端的电平也是高，晶体管Q6被关闭，次级电源域1032断电，从而使供电电路103给工作电路101下电，进入低功耗模式。此时需要注意的是，次级电源域1032断电后工作电路停止工作，工作电路101的信号无法持续驱高，与门U1输出端C高电平通过第一二极管D2和第一电阻R2组合，保证与门U1第二输入端B也是高电平，进而使与门U1输出端C保持稳定的高电平，电路持续掉电，此处实现了电路自锁功能。第二二极管D1在工作电路101断电后将工作电路101与与门U1隔离，保证与门U1第二输入端B保持有效的高电平。

在唤醒时延结束后，唤醒电路102输出低脉冲信号给与门U1的第一输入端A，使得晶体管Q6再次导通，从而控制供电电路103再次给工作电路101上电。

RTC时钟芯片经过唤醒时延后，定时器输出一个低脉冲信号，与门U1第一输入端A电平为低，与门U1输出端C电平则为低，晶体管Q6重新导通，工作电路101又开始工作，此后可以重复前面的过程。

在现有的技术中，低脉冲产生低电平的电路只能实现一次低脉冲转低电平，输出一个低脉冲后输出就保持在了低电平，再也不能变为高电平状态。与本申请的上下电控制电路相比，其设计会导致上电后无法下电，或者下电后无法上电，本申请的上下电控制电路相较于低脉冲产生低电平的电路就能实现循环上下电，电路结构也比较简单。

在电力巡检行业，通过在高塔上安装视频监控设备，定时进行图像拍摄，通过通信网络可以将图像实时的传输到中心实现巡检功能。由于高塔无法提供电力能源给视频监控设备，设备需要自身解决供电问题，目前大部分设备都是采用太阳能板加锂电池的方案实现供电，可以采用本申请的上下电控制电路，上塔后一旦打开电池供电，即可实现自动拍照、简单人工智能(Artificial Intelligence，AI)分析、图像回传，搜集的数据可以满足场景检测和异常判断后，则可以自动断电关闭拍照等功能，数分钟或者数小时后自动上电再次启动数据搜集。通常该业务工作时板卡功耗至少2瓦左右，采用本申请上下电控制断电后板卡功耗基本是微瓦级别，则一天的平均功耗也会极大减小，节能效果明显。

区别于现有技术的情况，本申请的工作电路在无业务运行时产生下电信号，并通过开关电路使工作电路进行下电，并发送唤醒时延给唤醒电路，唤醒电路在唤醒时延后产生上电信号，通过开关电路进行上电，实现了工作电路的循环上下电，且使得工作电路无业务运行时下电，能够极大地减少了能耗，实现了产品的高度节能。

进一步地，本申请的上下电控制电路可以实现高低脉冲转高低电平功能，且能循环工作。通过硬件和简单软件的配合断电时机和断电时长均可以灵活控制，利于节省功耗，电路所需器件少。由此降低了负载的平均功耗，减少室外供电困难的产品对电源的索取，达到更长待机或者工作时间的目的。

本申请进一步提出了一种摄像设备，该摄像设备包括上述的上下电控制电路及其他摄影器件。

当摄像设备需要工作时，上下电控制电路在上电信号的控制下导通摄像设备的工作电路，当摄像设备完成工作时，上下电控制电路在下电信号的控制下，关断摄像设备的工作电路，从而使得摄像设备在无业务运行时下电，能够极大地减少了能耗，实现了摄像设备的高度节能。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种上下电控制电路，其特征在于，包括：

工作电路，用于运行业务，且在无业务运行时产生下电信号及唤醒时延；

唤醒电路，与所述工作电路连接，用于在所述唤醒时延结束后产生上电信号；

供电电路，与所述唤醒电路连接，用于为所述唤醒电路供电；

开关电路，分别与所述供电电路、所述工作电路及所述唤醒电路连接，用于在所述下电信号的控制下断开所述供电电路与所述工作电路的连接，且用于在所述上电信号的控制下导通所述供电电路与所述工作电路的连接。

2.根据权利要求1所述的上下电控制电路，其特征在于，所述下电信号为高电平信号，所述上电信号为低脉冲信号，所述开关电路包括：

与门，所述与门的第一输入端与所述唤醒电路连接，所述与门的第二输入端与所述工作电路连接，所述与门的输出端与所述开关电路连接；

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述与门的输出端连接，所述第一二极管的阴极与所述与门的第二输入端连接；

晶体管，所述晶体管的栅极与所述与门的输出端连接，所述晶体管的源极与所述供电电路连接，所述晶体管的漏极与所述工作电路连接。

3.根据权利要求2所述的上下电控制电路，其特征在于，所述上下电控制电路还包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端与所述与门的第二输入端连接。

4.根据权利要求3所述的上下电控制电路，其特征在于，所述上下电控制电路还包括：

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述工作电路连接，所述第二二极管的阴极与所述与门的第二输入端连接。

5.根据权利要求2所述的上下电控制电路，其特征在于，所述上下电控制电路还包括：

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述晶体管的栅极连接，所述第二电阻的第二端与所述晶体管的源极连接；

第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述晶体管的栅极连接，所述第三电阻的第二端与所述与门的输出端连接；

所述第三电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值。

6.根据权利要求2所述的上下电控制电路，其特征在于，所述上下电控制电路还包括：

上拉电阻，所述上拉电阻的第一端分别与所述唤醒电路、所述与门的第一输入端连接，所述上拉电阻的第二端与所述供电电路连接。

7.根据权利要求1所述的上下电控制电路，其特征在于，所述供电电路包括；

初级电源域，分别与所述唤醒电路及所述开关电路连接；

次级电源域，分别与所述开关电路与所述工作电路连接；

所述初级电源域为所述唤醒电路供电，并通过所述开关电路控制所述次级电源域为所述工作电路供电。

8.根据权利要求1所述的上下电控制电路，其特征在于，所述唤醒电路为RTC时钟芯片。

9.一种摄像设备，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的上下电控制电路。

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