CN217469521U - 一种非休眠方式的超低功耗电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种非休眠方式的超低功耗电路，包括：BAT_IN、U6、PNP管M1、电感L1、电容C8以及电阻R7、R29和R31；BAT_IN的引脚1和引脚2连接BAT正极，同时BAT通过L1连接M1的源级S，L1和源级S之间连接C8的一端，C8的另一端接地，BAT_IN的引脚3和引脚4接地，M1的栅极G和源级S之间连接R7，M1漏极D连接BAT_SW，U6的引脚1连接BAT、U6引脚6及引脚3，U6的引脚3通过R31接地，U6的引脚2接地，U6的引脚4通过R30连接完成计数器，U6的引脚5通过R29连接M1的栅极。待机时BAT_SW与BAT正极断开，后级完全不产生功耗，因此具有极低的待机功耗，极大降低芯片性能的限制，具有极高的经济效益。

Description

一种非休眠方式的超低功耗电路

技术领域

本实用新型涉及水利应用中低功耗电路领域，尤其涉及一种非休眠方式的超低功耗电路。

背景技术

远程测控终端（RTU）是一种可部署在远离数据采集与监视控制系统(SCADA)或恶劣工业现场环境的智能芯片。一具有远程数据采集、控制和通信功能。按照国标CB/T 14429- 93《远动设备及系统术语》中的定义，远动指应用通信技术，完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能的总称即“四遥”。

在水利应用中，RTU设备经常处于休眠模式下，此时工作的器件有DCDC芯片、MCU芯片的深度休眠模式，还有一些可能待机的模块，例如NB-IoT模块等。按目前市面上较为常用的芯片方案，电源芯片TPS6310000，其待机功耗约为8uA，而MCU芯片一般选用STM32L系列，其停机或待机模式功耗约2~4uA，所以在增加了外围电路后，整体待机电流不低于15uA。如果按一天回传一次估算(射频发射功耗100mA时长5s，工作功耗20mA时长20s)，平均电流约5uA。可以看出低功耗状态下的待机功耗占RTU整体功耗的主体，如何进一步降低RTU待机功耗，就是减小RTU提及，缩减电池容量，延长使用寿命，节省维护成本的关键。

实用新型内容

本实用新型提供了一种非休眠方式的超低功耗电路，实现了远程终端的超低功耗，可以将远程终端的待机功耗降低至3uA甚至以下，同时避免了在方案选型时，对芯片性能的苛刻要求。

所述超低功耗电路包括：电池接插件BAT_IN、电池供电接插件BAT、受控电源网络BAT_SW、定时芯片U6、PNP管M1、电感L1、电容C8以及若干电阻，若干电阻包括电阻R7、R29和R31；

BAT_IN的引脚1和引脚2连接BAT正极，同时BAT通过电感L1连接M1的源级S，电感L1和源级S之间连接电容C8的一端，电容C8的另一端接地，BAT的引脚3和引脚4接地，M1的栅极G和源级S之间连接电阻R7，M1漏极D连接BAT_SW，U6芯片的引脚1分别连接BAT端、U6引脚6，U6的引脚3通过电阻R31接地，U6的引脚2接地，U6的引脚4通过电阻R30连接完成计数器，U6的引脚5通过电阻R29连接M1的栅极。

进一步地，所述电池接插件BAT_IN的型号为PZ492-1。

进一步地，PNP管M1的型号为AO3407。

进一步地，电感L1的大小为100nH。

进一步地，电容C8的大小为100nF。

进一步地，电阻R7的大小为10K。

进一步地，电阻R29和R30的大小均为100K。

进一步地，电阻R31的大小为13.3K。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：采用本申请公开的电路，待机时BAT_SW与BAT正极断开，后级完全不产生功耗，因此具有极低的待机功耗，同时极大的降低了芯片性能的限制，降低了对DCDC芯片性能的苛刻要求，同时也降低了对待机工作模式功耗的苛刻要求，不必使用STM32系列的ARM，降低了成本。同时待机电流从原来的15uA左右降低至3uA以内，使用单节锂电池供电，功耗仅10uW，若按5年使用寿命计算，只需200 mAh电量。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中一种非休眠方式的超低功耗电路图；

图2是本实用新型实施例中超低功耗电路的拓扑结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的实施例提供了一种非休眠方式的超低功耗电路。

请参考图1-2，图1是本实用新型实施例中一种非休眠方式的超低功耗电路图，图2是本实用新型实施例中超低功耗电路的拓扑结构图，具体包括：

远程测控终端RTU的待机功耗主要由电源DCDC芯片、ARM芯片决定，本申请提出一种非休眠方式的超低功耗电路，可以将电池和后级所有电路断开，电池用于供电，该超低功耗电路能在设定的时间后重新将电池和后级电路连通，且自身功耗极低。在休眠状态下，电池接插件BAT_IN的1、2脚为电池正极，连接电池供电接插件BAT，电感L1和电容C8组成滤波电路，使电压信号更平缓；此时M1的栅极被R7上拉，定时芯片U6的5脚呈高阻态，PNP管M1截至，受控电源网络BAT_SW与电池供电接插件BAT不导通，后级电路处于不工作状态，无功耗产生，此时电路功耗仅取决于U6和M1的待机功耗，其均<1uA；U6的定时时间由R31的阻值设定，当计时达到设定值时，U6的5脚输出低电平，由于R7和R29的分压比例为100：1，M1的G极约为0.01倍的BAT电压，此方案中BAT为单节锂电池，工作电压范围2.7~4.2V，则G极电压范围0.027~0.04V，VGS满足2V以上，可以饱和导通M1，此时受控电源网络BAT_SW端电压等于BAT电压减去M1的导通压降，可为后级供电，系统正常工作，与此同时在U6的4脚输出一个低脉冲，为后级ARM提供稳定复位信号。RTU工作完成后，可通过拉低U6的6脚(EN)，使U6重新计时，此时U6的5脚恢复为高阻态，由前面分析可知，此时M1断开，系统进入低功耗状态。由此可见，此系统的功耗不依赖于低功耗DCDC芯片的性能，降低了成本，此系统也解除了ARM的低功耗限制。低功耗的定时芯片U6作为定时唤醒的触发，其具有超低的待机电流，待机电流仅50nA。PNP管M1使用了AO3407，AO3407的漏电流IDSS在正常温度范围时最大1uA，门限电压VGS典型值1.9V，最大也只需要2.4V，由此可知，门限电压VGS余量充足，满足功能条件。

本实用新型的有益效果是：采用本申请公开的电路，降低了对DCDC芯片性能的苛刻要求，同时也降低了对待机工作模式功耗的苛刻要求，不必使用STM32系列的ARM，降低了成本。同时待机电流从原来的15uA左右降低至3uA以内，使用单节锂电池供电，功耗仅10uW，若按5年使用寿命计算，只需200 mAh电量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (8)

1.一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：包括：电池接插件BAT_IN、电池供电接插件BAT、受控电源网络BAT_SW、定时芯片U6、PNP管M1、电感L1、电容C8以及若干电阻，若干电阻包括电阻R7、R29和R31；

BAT_IN的引脚1和引脚2连接BAT正极，同时BAT通过电感L1连接M1的源级S，电感L1和源级S之间连接电容C8的一端，电容C8的另一端接地，BAT的引脚3和引脚4接地，M1的栅极G和源级S之间连接电阻R7，M1漏极D连接BAT_SW，U6芯片的引脚1分别连接BAT端、U6引脚6，U6的引脚3通过电阻R31接地，U6的引脚2接地，U6的引脚4通过电阻R30连接完成计数器，U6的引脚5通过电阻R29连接M1的栅极。

2.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：所述电池接插件BAT_IN的型号为PZ492-1。

3.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：PNP管M1的型号为AO3407。

4.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：电感L1的大小为100nH。

5.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：电容C8的大小为100nF。

6.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：电阻R7的大小为10K。

7.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：电阻R29和R30的大小均为100K。

8.如权利要求1所述的一种非休眠方式的超低功耗电路，其特征在于：电阻R31的大小为13.3K。

Images