TWI498722B - 微功耗待機系統及設備 - Google Patents

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TWI498722B
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guan-xiong Huang
Wang Calvin Shie-Ning
zhen-qiu Huang
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guan-xiong Huang
Wang Calvin
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Description

微功耗待機系統及設備
本發明係關於家電節能控制技術領域，尤指一微功耗待機系統及設備。
隨著經濟的發展，人們的生活變得越來越好，家電產品是每個家庭必不可少的一部分。目前大多家電產品都採用了無線紅外遙控技術，即透過具有紅外通訊功能的遙控器實現家電產品的開關機或其它功能的控制，從而為人們的生活帶來許多方便。然，目前家用電器待機功耗存在偏高的問題，例如電視機、空調機、電風扇等各類家電、辦公電器的待機功耗在1-3W的範圍內，如此長期以往造成大量電能的浪費，不節能也不環保。
有鑑於此，有必要提供一種可降低待機功耗的微功耗待機系統及設備。
一種微功耗待機系統，包括：一功耗調整器，連接至一交流輸入電源；一功耗偵測電路，連接於該功耗調整器及一負載之間，該功耗偵測電路用於偵測該負載的功率；及 一HIC模組，根據該功耗偵測電路傳輸對應於該負載的功率來控制該功耗調整器的工作狀態；當該HIC模組偵測該負載的功率在一預設範圍內時，該HIC模組輸出一斷開控制訊號至該功耗調整器，以使該功耗調整器處於斷開狀態。
一種微功耗待機設備，包括：一負載；一功耗調整器，連接至一交流輸入電源；一功耗偵測電路，連接於該功耗調整器及該負載之間，該功耗偵測電路用於偵測該負載的功率；及一HIC模組，根據該功耗偵測電路傳輸對應於該負載的功率來控制該功耗調整器的工作狀態；當該HIC模組偵測該負載的功率在一預設範圍內時，該HIC模組輸出一斷開控制訊號至該功耗調整器，以使該功耗調整器處於斷開狀態。
上述微功耗待機系統及設備透過該HIC模組及該功耗調整器配合做成微功耗待機電路系統，將該電路系統設置在的家電產品上，可以使家電產品在待機功耗大大降低，有效節約電量。
50‧‧‧功耗調整器
20‧‧‧HIC模組
30‧‧‧紅外接收頭
40‧‧‧直流電源
200‧‧‧穩壓電路
202‧‧‧門電路
204‧‧‧MCU主控單元
BCR‧‧‧雙向可控矽
70‧‧‧功耗偵測電路
80‧‧‧負載
500‧‧‧RC電路
F‧‧‧保險裝置
R1-R4‧‧‧電阻
C1、C2‧‧‧電容
D1、D2‧‧‧二極體
圖1是本發明微功耗待機系統的較佳實施方式的方框圖。
圖2是本發明微功耗待機系統的較佳實施方式的電路圖。
圖3是圖1中厚膜混合積體電路模組的較佳實施方式的方框圖。
請參考圖1及圖2，本發明微功耗待機系統的較佳實施方式包括一 HIC模組(Thick Film Hybrid IC，厚膜混合積體電路)20、一功耗偵測電路70及一功耗調整器50。
該功耗調整器50用於與一交流輸入電源相連。該功耗偵測電路70連接於該功耗調整器50及一負載80之間。
本實施方式中，該功耗調整器50可工作於斷開狀態或連接狀態，以斷開或連通該交流輸入電源輸出的電壓至該負載80。該功耗偵測電路70用於偵測該負載80的功率的大小，並輸出對應於該負載的功率至該HIC模組20。
本實施方式中，該HIC模組20包括一第一引腳(引腳1)、一第二引腳(引腳2)、一第三引腳(引腳3)、一第四引腳(引腳4)、一第五引腳(引腳5)、一第六引腳(引腳6)、一第七引腳(引腳7)、一第八引腳(引腳8)、一第九引腳(引腳9)、一第十引腳(引腳10)、一第十一引腳(引腳11)、一第十二引腳(引腳12)及一第十三引腳(引腳13)。
本實施方式中，該功耗偵測電路70包括一電流互感器T1。該電流互感器T1的初級線圈連接該負載80，該電流互感器T1的次級線圈的兩端分別與該HIC模組20的引腳12和引腳13相連。故，當該電流互感器T1接在交流電路上，該電流互感器T1的次級線圈產生感應電流，並透過該HIC模組20的引腳12及引腳13(即該HIC模組20的第十二引腳及第十三引腳)將其傳輸至該HIC模組20。
該HIC模組20根據該功耗偵測電路70輸出的功率判斷該負載80的工作狀態，如待機狀態或運行狀態。
具體地，該HIC模組20接收自該電流互感器T1的次級線圈輸出的 感應電流及該交流輸入電源提供的電壓來計算出該負載80的功率，以此來判定該負載80的工作狀態，如當負載80的功率在一預設範圍內(如1-3W)時，該HIC模組20則判定該負載80處於待機狀態；當負載80的功率大於該預設範圍的上限值(即3W)時，該HIC模組20則判定該負載80處於運行狀態。
該HIC模組20還根據該負載80的工作狀態來對應控制該功耗調整器50的工作狀態，以使得當該負載80處於待機狀態時該HIC模組20控制該功耗調整器50處於斷開狀態，進而切斷傳輸至該負載的交流電，達到節能的效果。
具體來說，當負載80進入其原有的待機功耗1-3W內時，即遠小於該負載80的正常運作時的功耗，該HIC模組20輸出一斷開控制訊號至該功耗調整器50，以控制該功耗調整器50處於斷開狀態，進而使得該負載80原有的待機功耗從1-3W降為不高於0.1W，從而達到節能效果。本實施方式中，該HIC模組20、功耗偵測電路70、負載80及功耗調整器50均設置於一家電產品內，如一電視機內。
在其他實施方式中，該微功耗待機系統還包括一紅外接收頭(Infrared Receive Module，IRM)30。該HIC模組20的引腳5-7(即該HIC模組20的第五至第七引腳)用於與該紅外接收頭30相連。該HIC模組20可透過該紅外接收頭30接收一用戶輸出用於控制該負載80工作狀態的複數指令訊號，如“開機”、“關機”的指令訊號。在其他實施方式中，該HIC模組20亦可透過其他類型的通訊介面，如Wi-Fi或Zigbee的通訊介面，接收該用戶輸出的控制指令。
較佳地，當該HIC模組20接收到用戶輸出的“關機”指令訊號時 ，該HIC模組20透過該功耗偵測電路70判斷該負載80是否已處於關機狀態，即判斷該負載80的功率是否在該預設範圍內(即1-3W)。
當該負載80的功率大於該預設範圍的上限值時，該HIC模組20延時一第一預設時間後輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器50，以控制該功耗調整器50處於斷開狀態，如此便於該負載80在該第一預設時間內可根據家電產品自身的系統先進行關機動作。
當接收到用戶輸出的”開機”的指令訊號時，該HIC模組20輸出一連接控制訊號至該功耗調整器50，以控制該功耗調整器50處於連接狀態，如此使得負載80可獲得交流電源輸入並恢復正常運作。
此外，該HIC模組20在接收到該”開機”指令訊號時的一第二預設時間後透過該功耗偵測電路70獲取該負載80的功率，並判斷該負載80的功耗是否大於該預設範圍的上限值，當該負載80的功耗大於該預設範圍的上限值時，則表示該負載80已正常工作；當該負載的功耗在於該預設範圍內時，則表示該負載80的工作異常，此時，該HIC模組20可發出對應於該負載80工作異常的警示訊息。
具體地，該功耗調整器50包括一雙向可控矽BCR及一RC電路500。該雙向可控矽BCR的第一陽極A1及第二陽極A2連接於交流電路上，該雙向可控矽BCR的控制極G連接於該HIC模組20的引腳3(即該HIC模組20的第三引腳)，如此使得該HIC模組20透過引腳3來控制該雙向可控矽BCR開關動作，如當接收到該HIC模組20傳輸的斷開控制訊號時，該雙向可控矽BCR處於斷開狀態，當接收到該HIC 模組20輸出的連接控制訊號時，該雙向可控矽BCR處於連接狀態。
本實施方式中，該RC電路500具有限制頻率的作用，該RC電路500包括一電阻R1及一電容C1，該電阻R1與電容C1串聯並與該雙向可控矽BCR的第一陽極A1及第二陽極A2併聯，其中該電容R1接於該HIC模組20的引腳2(即該HIC模組20的第二引腳)，該電容C1接於該HIC模組20的引腳4(即該HIC模組20的第四引腳)。在其他實施方式中，該功耗調整器50中RC電路500亦可省略。
該HIC模組20的引腳8與引腳9(即該HIC模組20的第八及第九引腳)連接於一開關S，該開關S用於對該HIC模組20進行復位操作；該HIC模組20的引腳10與引腳11(即該HIC模組20的第十及第十一引腳)用於與一直流電源40相連，如一電池輸出的電源、一電容輸出的電源或是由該負載80所反饋之直流電源。
本實施方式中，該微功耗待機系統還包括一保護裝置F，該保護裝置F裝設於該電源輸入電源上，用於對負載80進行保護。本實施方式中，該保護裝置F為一保險絲。
請參考圖3，該HIC模組20包括一MCU主控單元204、一穩壓電路200及一門電路202。
該MCU主控單元204是該HIC模組20的核心部分，其透過內置程式的運行，進行計算、對比和分析操作以控制電路中各個器件的開關動作，使電路最終實現微功耗待機功能。該MCU主控單元204包括第一至第十引腳，即引腳21-30。
該MCU主控單元204的三個訊號輸入埠所對應的引腳21-引腳23( 即該MCU主控單元204的第一至第三引腳)分別連接於該HIC模組20的引腳5、引腳6和引腳7，以接收該紅外接收頭30傳輸的紅外訊號。
該MCU主控單元204的兩個連接埠所對應的引腳24及25(即該MCU主控單元204的第四及第五引腳)分別接在該HIC模組20的引腳8和引腳9上，從而使得該開關S可以對該MCU主控單元204進行復位操作。
該MCU主控單元204的引腳26(即該MCU主控單元204的第六引腳)透過一保護電阻R4接在該HIC模組20的引腳10上，且該HIC模組20的引腳11接地，因此形成電流回路，而使得直流電源40為該MCU主控單元204供電。
該MCU主控單元204的引腳27(即該MCU主控單元204的第七引腳)透過一二極體D1和一電阻R3接在該HIC模組20的引腳12上，且該HIC模組20的引腳13接地，因此形成電流回路，可接收該電流互感器T1輸出感應電流至該HIC模組20的引腳12和引腳13。
該MCU主控單元204的引腳28(即該MCU主控單元204的第八引腳)接在該HIC模組20的引腳2上且接地。另，交流電源的導線接於該HIC模組20的引腳1(即該HIC模組20的第一引腳)，一二極體D2的陽極連接於該HIC模組20的引腳1，該二極體D2的陰極透過一電阻R2連接至該穩壓電路200。
該MCU主控單元204的引腳29(即該MCU主控單元204的第九引腳)接至該門電路202，用以提供一控制信號給該門電路202。該門電路202為一種開關控制器件，用於觸發該功耗調整器50的工作狀 態，例如斷開狀態或連接狀態。另，該MCU主控單元204還透過該電阻R3及一電容C2接地。
本實施方式中，該MCU主控單元204可工作於一睡眠模式或一喚醒模式，進而使得該HIC模組20亦可工作於對應的睡眠模式或喚醒模式。
例如，當該MCU主控單元204接收到用戶輸出的“關機”的指令訊號時，該MCU主控單元204可控制該雙向可控矽BCR處於斷開狀態，還使其自身進入睡眠模式(即該HIC模組20亦進入睡眠模式)，此時，該MCU主控單元204的功耗可進一步降低，從而便於系統更為節能。
當該MCU主控單元204接收到“開機”的指令訊號時，該MCU主控單元204從睡眠模式進入喚醒模式(即該HIC模組20亦從睡眠模式進入喚醒模式)，並控制該雙向可控矽BCR處於連接狀態，進而使得該負載80可獲取交流電輸入並恢復正常運作。
具體而言，喚醒模式中，該MCU主控單元204透過引腳21-引腳23接收到“開機”的指令訊號時，該MCU主控單元204從睡眠模式進入喚醒模式。此時，該穩壓電路200經由該HIC模組20的引腳1與引腳2取得一交流電流，因此透過該MCU主控單元204的引腳30(即該MCU主控單元204的第十引腳)提供一啟動電流給該MCU主控單元204，且該穩壓電路200亦提供該啟動電流給該門電路202。
該啟動電流可持續數毫秒，例如1至10毫秒。該MCU主控單元204透過該引腳29提供該控制信號給該門電路202，用於將該功耗調整器50切換至連接狀態。一旦該功耗調整器50切換至連接狀態， 則該負載80取得交流電源開始運行，則可反饋該直流電源40給該HIC模組20，維持微功耗待機系統的正常運作。當該HIC模組20取得該直流電源40後，該穩壓電路200即進入一休息狀態。
經過多次實驗以及使用得出，家電產品原待機功耗為1-3W，使用該HIC模組後，待機功耗變為0.04-0.08W，待機功耗大大降低，有效節約電量。
綜上所述，本發明確已符合發明專利的要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明的較佳實施方式，本發明的範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝的人士援依本發明的精神所作的等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
50‧‧‧功耗調整器
20‧‧‧HIC模組
30‧‧‧紅外接收頭
40‧‧‧直流電源
200‧‧‧穩壓電路
202‧‧‧門電路
204‧‧‧MCU主控單元

Claims (18)

  1. 一種微功耗待機系統，包括：一功耗調整器，連接至一交流輸入電源；一功耗偵測電路，連接於該功耗調整器及一負載之間，該功耗偵測電路用於偵測該負載的功率；一HIC模組，根據該功耗偵測電路傳輸對應於該負載的功率來控制該功耗調整器的工作狀態；當該HIC模組偵測該負載的功率在一預設範圍內時，該HIC模組輸出一斷開控制訊號至該功耗調整器，以使該功耗調整器處於斷開狀態；及一通訊介面，該通訊介面連接於該HIC模組，該HIC模組透過該通訊介面接收複數指令訊號；當該HIC模組接收到一第一指令訊號時，該HIC模組透過該功耗偵測電路傳輸的功率判斷該負載的工作狀態；當該負載處於運行狀態時，該HIC模組延時一第一預設時間輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器，該HIC模組進入睡眠模式；當該負載處於待機狀態時，該HIC模組輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器，該HIC模組進入睡眠模式；當該HIC模組接收到一第二指令訊號時，該HIC模組由睡眠模式進入喚醒模式，該HIC模組還輸出一連接控制訊號至該功耗調整器，以使得該功耗調整器處於連接狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微功耗待機系統，其中該功耗偵測電路包括一電流互感器，該電流互感器的初級線圈連接該負載，該電流互感器的次級線圈的兩端連接HIC模組，用於輸出相對於該負載的感應電流，該HIC模組根據該電源互感器傳輸的感應電流計算該負載的功率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微功耗待機系統，其中當該HIC模組輸出該 連接控制訊號至該功耗調整器時，該HIC模組延時一第二預設時間後透過該功耗偵測電路判斷該負載的功率是否大於該預設範圍的上限值；當該負載的功率不大於該預設範圍的上限值時，該HIC模組輸出警示訊息。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之微功耗待機系統，其中該通訊介面為一紅外接收頭。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之微功耗待機系統，其中該HIC模組包括一MCU主控單元、一穩壓電路及一門電路；該MCU主控單元根據接收的指令控制訊號輸出對應的門電路控制訊號至門電路；當接收到對應於該第一指令訊號的門電路控制訊號時，該門電路輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器；當接收到對應於該第二指令訊號的門電路控制訊號時，該門電路輸出一連接控制訊號至該功耗調整器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之微功耗待機系統，其中當接收到該第二指令訊號時，該穩壓電路提供一啟動電流給該MCU主控單元。
  7. 如申請專利範圍6項所述之微功耗待機系統，其中當該MCU主控單元接收到該啟動電流後，該MCU主控單元控制該門電路輸出該連接控制訊號至該功耗調整器，使得該負載處於運行狀態，該負載運行後提供一直流電源給該HIC模組。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之微功耗待機系統，其中該功耗調整器包括一雙向可控矽，該雙向可控矽的第一陽極及第二陽極連接於該交流輸入電源上，該雙向可控矽的控制極連接於該HIC模組；當接收到該HIC模組輸出的斷開控制訊號時，該雙向可控矽處於斷開狀態；當接收到該HIC模組輸出的連接控制訊號時，該雙向可控矽處於連接狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之微功耗待機系統，其中該功耗調整器還包括一RC電路，該RC電路包括一第一電阻及一第一電容，該第一電阻及第一電容串聯後併聯於該雙向可控矽的第一陽極及第二陽極。
  10. 一種微功耗待機設備，包括：一負載；一功耗調整器，連接至一交流輸入電源；一功耗偵測電路，連接於該功耗調整器及該負載之間，該功耗偵測電路用於偵測該負載的功率；一HIC模組，根據該功耗偵測電路傳輸對應於該負載的功率來控制該功耗調整器的工作狀態；當該HIC模組偵測該負載的功率在一預設範圍內時，該HIC模組輸出一斷開控制訊號至該功耗調整器，以使該功耗調整器處於斷開狀態；及一通訊介面，該通訊介面連接於該HIC模組，該HIC模組透過該通訊介面接收複數指令訊號；當該HIC模組接收到一第一指令訊號時，該HIC模組透過該功耗偵測電路傳輸的功率判斷該負載的工作狀態；當該負載處於運行狀態時，該HIC模組延時一第一預設時間輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器，該HIC模組進入睡眠模式；當該負載處於待機狀態時，該HIC模組輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器，該HIC模組進入睡眠模式；當該HIC模組接收到一第二指令訊號時，該HIC模組由睡眠模式進入喚醒模式，該HIC模組還輸出一連接控制訊號至該功耗調整器，以使得該功耗調整器處於連接狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之微功耗待機設備，其中該功耗偵測電路包括一電流互感器，該電流互感器的初級線圈連接該負載，該電流互感器的次級線圈的兩端連接HIC模組，用於輸出相對於該負載的感應電流，該HIC模組根據該電流互感器傳輸的感應電流計算該負載的功率。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之微功耗待機設備，其中當該HIC模組輸出該連接控制訊號至該功耗調整器時，該HIC模組延時一第二預設時間後透過該功耗偵測電路判斷該負載的功率是否大於該預設範圍的上限值；當該 負載的功率不大於該預設範圍的上限值時，該HIC模組輸出警示訊息。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之微功耗待機設備，其中該通訊介面為一紅外接收頭。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之微功耗待機設備，其中該HIC模組包括一MCU主控單元、一穩壓電路及一門電路；該MCU主控單元根據接收的指令控制訊號輸出對應的門電路控制訊號至門電路；當接收到對應於該第一指令訊號的門電路控制訊號時，該門電路輸出該斷開控制訊號至該功耗調整器；當接收到對應於該第二指令訊號的門電路控制訊號時，該門電路輸出該連接控制訊號至該功耗調整器。
  15. 如申請專利範圍14項所述之微功耗待機設備，其中當接收該第二指令訊號時，該穩壓電路提供一啟動電流給該MCU主控單元。
  16. 如申請專利範圍15項所述之微功耗待機設備，其中當該MCU主控單元接收到該啟動電流後，該MCU主控單元控制該門電路輸出該連接控制訊號至該功耗調整器，使得該負載處於運行狀態，該負載運行後提供一直流電源給該HIC模組。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之微功耗待機設備，其中該功耗調整器包括一雙向可控矽，該雙向可控矽的第一陽極及第二陽極連接於該交流輸入電源上，該雙向可控矽的控制極連接於該HIC模組；當接收到該HIC模組輸出的斷開控制訊號時，該雙向可控矽處於斷開狀態；當接收到該HIC模組輸出的連接控制訊號時，該雙向可控矽處於連接狀態。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之微功耗待機設備，其中該功耗調整器還包括一RC電路，該RC電路包括一第一電阻及一第一電容，該第一電阻及第一電容串聯後併聯於該雙向可控矽的第一陽極及第二陽極。
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