一種基於單片機的低待機功耗開關電路的製作方法

2023-05-03 03:55:01 1

專利名稱：一種基於單片機的低待機功耗開關電路的製作方法
技術領域：
一種基於單片機的低待機功耗開關電路技術領域[0001]本實用新型涉及了一種新型的開關電路，用以控制電子裝置的開機與待機/關 機，尤其能降低電子裝置在待機狀態下的能耗。
背景技術：
[0002]隨著歐盟執行家電類產品待機能耗指令期限的日益臨近，凡在歐盟銷售的家電 類產品，從2010年01月起，執行IW的待機功耗；從2013年01月起，執行0.5W的待機 功耗。波及全球的能源危機，也使我們不得不對家電類電子設備的待機能耗加以控制。[0003]目前，家電類產品普遍採用兩種電源開關方式，一種為傳統的機械式開關，此 種方式因為直接切斷交流供電線路，故可以滿足待機/關機能耗要求，但成本較高，整 機面板安裝及布線比較繁瑣，且在設備運行完畢後，需人為關斷該開關以進入待機/關 機模式；另一種採用弱電按鈕開關，此種開關安裝在電子線路板上，整機面板安裝便 捷，但是待機時，單片機控制電路始終在檢測該弱電按鈕是否有效，故設備的電源系統 始終在正常運行，開關電源的損耗較大，設備的待機功耗較大，無法滿足上述能耗標 準。[0004]因此，如何在控制成本的同時，實現低待機功耗是該領域技術人員亟待解決的 問題。實用新型內容[0005]鑑於降低待機能耗的需求，本實用新型設計了一種基於單片機的低待機功耗開 關電路，在繼承了弱電開關的低成本、易安裝的優點的基礎上，有效地降低設備的待機 功耗。[0006]一種基於單片機的低待機功耗開關電路，包括相連的DC/DC開關電源和穩壓 電路，其特徵在於，還包括開關觸發電路、單片機檢測電路、自鎖電路以及待機控制電 路，其中開關觸發電路分別與單片機檢測電路以及待機控制電路相連，單片機檢測電 路分別與自鎖電路以及穩壓電路相連，待機控制電路分別與自鎖電路以及DC/DC開關電 源相連。[0007]本實用新型採用弱電按鈕開關，通過新增開關觸發電路、單片機檢測電路、自 鎖電路以及待機控制電路，能夠使系統處於待機狀態，並在待機時控制DC/DC開關電源 的輸出，以關斷整個系統的電源，降低系統功耗及開關電源的損耗。[0008]進一步，所述基於單片機的低待機功耗開關電路還包括上電觸發電路，其中， 上電觸發電路分別與自鎖電路以及DC/DC開關電源的輸入相連。[0009]本實用新型還實現了掉電再觸發功能，在系統非正常關機後，當系統DC/DC開 關電源再次得電時，系統能夠保持掉電前的工作狀態繼續工作。具有低成本、易操作等 優點。[0010]進一步，開關觸發電路包括弱電開關以及第一二極體，其中，弱電開關的一端接地，另一端與第一二極體的陰極相連。[0011]進一步，單片機檢測電路包括第二二極體以及RC濾波，其中，第二二極體的陽 極分別與RC濾波以及單片機的第一 I/O 口相連，第二二極體的陰極與第一二極體的陰極 相連。[0012]進一步，自鎖電路包括第一電阻、第二電阻及第一三極體，其中，第一電阻的 一端與單片機的第二I/O相連，另一端與第二電阻相連，第二電阻的一端與第一三極體 的基極相連，另一端與第二二極體的陽極相連。[0013]進一步，上電觸發電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻以及隔直電容，其 中，第五電阻、第六電阻以及隔直電容依次連接組成單穩態電路，隔直電容分別與第七 電阻以及第一三極體的基極相連。[0014]進一步，待機控制電路包括第三電阻、第四電阻以及第二三極體，其中，第三 電阻一端分別與第一二極體的陽極相連、與第一三極體的集電極相連、與第四電阻的一 端相連，第三電阻的另一端與第二三極體的基極相連，第二三極體的集電極與DC/DC開 關電源的反饋控制端相連，第四電阻另一端與DC/DC開關電源的輸出相連。[0015]進一步，待機控制電路包括第八電阻、第九電阻及第三三極體，其中，第八電 阻一端與隔直電容充電時的正端相連，另一端與第九電阻相連，第九電阻一端與第三三 極管的基極相連，第三三極體的集電極與DC/DC開關電源的使能端相連，第三三極體的 基極通過第九電阻分別與第一二極體的陽極及第一三極體的集電極相連。進一步，自鎖 電路中的第一三極體用觸發器代替。[0016]本實用新型採用弱電按鈕開關，不僅解決了電子設備待機的低功耗問題，而且 還實現了掉電再觸發功能，具有低成本、易操作等優點。


[0017]圖1是本實用新型基於單片機的低待機功耗開關電路圖。[0018]圖2是本實用新型在非正常關機後，當系統DC/DC開關電源再次得電時，保持 掉電前的工作狀態，並降低功耗的開關電路圖。[0019]圖3是本實用新型在以TNY264為DC/DC轉換晶片的開關電源上應用的電路圖。
具體實施方式
[0020]圖1是本實用新型基於單片機的低待機功耗開關電路圖。包括相連的DC/DC開 關電源5和穩壓電路6，其特徵在於，還包括開關觸發電路1、單片機檢測電路2、自鎖電 路3以及待機控制電路4，其中，開關觸發電路1分別與單片機檢測電路2以及待機控制 電路4相連，單片機檢測電路2分別與自鎖電路3以及穩壓電路6相連，待機控制電路4 分別與自鎖電路3以及DC/DC開關電源5相連。[0021]本實用新型採用弱電按鈕開關，通過新增開關觸發電路、單片機檢測電路、自 鎖電路以及待機控制電路，能夠使系統處於待機狀態，並在待機時控制DC/DC開關電源 的輸出，以關斷整個系統的電源，降低系統功耗及開關電源的損耗。[0022]圖2是本實用新型在非正常關機後，當系統DC/DC開關電源再次得電時，保持掉電前的工作狀態，並降低待機功耗的開關電路圖。具體地說，在圖1的基礎上還包括 上電觸發電路7。下面將結合所有電路具體說明電路間的連接關係。[0023]開關觸發電路1分別與單片機檢測電路2以及待機控制電路4相連，單片機檢測 電路2分別與自鎖電路3以及穩壓電路6相連，自鎖電路3分別與待機控制電路4以及上 電觸發電路7相連，DC/DC開關電源5分別與待機控制電路4、穩壓電路6以及上電觸 發電路7相連。[0024]本實用新型還實現了掉電再觸發功能，在系統非正常關機後，當系統DC/DC開 關電源再次得電時，系統能夠保持掉電前的工作狀態繼續工作。具有低成本、易操作等 優點。[0025]下面將說明各個電路的功能、以及其具體結構。本領域技術人員應該可以理 解，以下說明僅是示範性的，根據本實用新型所做出的修改或變形，都應覆蓋在本實用 新型的保護範圍之內。[0026]開關觸發電路，用於觸發電源模塊及產生開、關機信號。開關觸發電路包括 弱電開關以及第一二極體，其中，弱電開關的一端接地，另一端與第一二極體的陰極相 連。[0027]單片機檢測電路，與開關觸發電路相連，檢測開關觸發電路的狀態及產生自鎖 信號。單片機檢測電路包括第二二極體以及RC濾波，其中，第二二極體的陽極分別與 RC濾波以及單片機的第一 I/O 口相連，第二二極體的陰極與第一二極體的陰極相連。[0028]自鎖電路，與單片機檢測電路相連，用於在開關信號撤除後，單片機使系統電 源能夠自保持，以維持系統正常工作。自鎖電路包括第一電阻、第二電阻及第一三極 管，其中，第一電阻的一端與單片機的第二I/O相連，另一端與第二電阻相連，第二電 阻的一端與第一三極體的基極相連，另一端與第二二極體的陽極相連。自鎖電路中的第 一三極體可以用觸發器代替。[0029]待機控制電路，與DC/DC開關電源連接，用於在待機時，控制DC/DC開關 電源的輸出，以關斷整個系統的電源，降低系統功耗及開關電源的損耗。待機控制電路 包括第三電阻、第四電阻以及第二三極體，其中，第三電阻一端分別與第一二極體的陽 極相連、與第一三極體的集電極相連、與第四電阻的一端相連，第三電阻的另一端與第 二三極體的基極相連，第二三極體的集電極與DC/DC開關電源的反饋控制端相連，第四 電阻另一端與DC/DC開關電源的輸出相連。[0030]對於有單獨使能控制端的DC/DC控制晶片，可以直接控制該使能端而無需控制 反饋控制端，自鎖電路的電源可以通過直流電源分壓提供。此時，待機控制電路包括第 八電阻、第九電阻及第三三極體，其中，第八電阻一端與隔直電容充電時的正端相連， 另一端與第九電阻相連，第九電阻一端與第三三極體的基極相連，第三三極體的集電極 與DC/DC開關電源的使能端相連，第三三極體的基極通過第九電阻分別與第一二極體的 陽極及第一三極體的集電極相連。[0031]上電觸發電路，與自鎖電路及DC/DC開關電源連接，用於在系統非正常關機 後，當系統DC/DC開關電源再次得電時，系統能夠保持掉電前的工作狀態繼續工作。上 電觸發電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻以及隔直電容，其中，第五電阻、第六 電阻以及隔直電容依次連接組成單穩態電路，隔直電容分別與第七電阻以及第一三極體的基極相連。第七電阻對隔直電容起限壓作用。[0032]本實用新型提供了一種基於單片機的低待機功耗開關電路，採用弱電按鈕開 關，不僅解決了電子設備待機的低功耗問題，而且實現了掉電再觸發功能，具有低成 本、易操作等優點。[0033]圖3是本實用新型在以TNY264為DC/DC轉換晶片的開關電源上應用的電路 圖。在對各個模塊的連接關係以及功能進行說明後，將具體說明本實用新型中基於單片 機的低待機功耗開關電路的工作原理。[0034]正常開機時，開關觸發電路1中的弱電按鈕SWl-B被按下，待機控制電路4中 的三極體T2的基極將被拉低，T2將截止，此時DC/DC開關電源5開始正常工作，三 極管T3控制DC/DC開關電源5的輸出為12V，穩壓電路6的輸出為5V，單片機開始工 作，將自鎖電路3中的輸出口 1/01置為高電平，三極體Tl導通，待機控制電路4中的三 極管T2的基極將被拉低，三極體T2的集電極為高阻，使SWl-B釋放，系統處於自鎖狀 態，進入正常工作狀態。此時單片機檢測電路2的輸入口 1/02為低電平。如果在規定 的時間內，單片機檢測電路2的輸入口 1/02為高電平，那麼單片機將自鎖電路3中的輸 出口 1/01置為低電平，系統進入待機狀態。[0035]正常關機時，開關觸發電路1中的弱電按鈕SWl-B再次被按下，單片機檢測電 路2的輸入口 1/02檢測到低電平，確認為關機信號後，單片機將自鎖電路3中的輸出口 1/01置低，三極體Tl截止，待機控制電路4中的三極體T2導通，DC/DC開關電源5將 進入待機工作狀態，系統進入待機狀態。[0036]待機狀態時，待機控制電路4中的三極體T2與DC/DC開關電源5的三極體T3 形成線與，DC/DC開關電源5的輸出電壓略高於0.7V時，三極體T2首先導通，T2的 集電極將TNY^4G的EN端拉低，DC/DC開關電源5停止工作，此DC/DC開關電源5 的輸出電壓略高於0.7V，因此穩壓電路6的輸出為0，系統的電源消耗減少，且由於DC/ DC開關電源5的輸出降低，DC/DC開關電源5的工作頻度降低，其損耗也隨之降低， 系統的待機功耗將降低。[0037]非正常掉電時，DC310V突然丟失，DC/DC開關電源5和系統不工作。當系統 再次上電，DC310V再次出現，上電觸發電路7通過R6、R7及自鎖電路3中Tl的基極 對C2進行充電，此時Tl會有短暫的導通，使待機控制電路4中的三極體T2的基極被拉 低，三極體T2的集電極為高阻，系統會短暫上電，單片機一經上電將置高自鎖電路3中 的輸出1/01，三極體Tl導通，待機控制電路4中的三極體T2的基極將被拉低，三極體 T2的集電極為高阻，DC/DC開關電源5和系統開始工作，系統自鎖，此時單片機檢測掉 電前系統處於何種狀態，如果掉電前處於開機狀態，則繼續工作。否則，單片機將自鎖 電路3中的輸出口 1/01置低，使系統處於待機狀態。[0038]本實用新型可適用於各種用到DC/DC轉換電路的家電類產品，也適用於需對待 機功耗進行控制的其它電子產品。本實用新型可將單片機更換為CPLD、FPGA等可編程 器件。所述的低待機功耗開關電路，由於邏輯需要而將電路中的三極體由NPN型更換為 PNP型。也屬於本實用新型所覆蓋的保護範圍。[0039]以上所述僅是本實用新型的一種實施方式，應當指出，本實用新型同樣適用於 其它類型的DC/DC開關電源電路，對於具有單獨使能控制端DC/DC轉換晶片，可以直6接控制該使能端而無需控制反饋控制端。自鎖電路的電源可以通過直流電源分壓提供。 對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，對所述的待機開 關電路做出若干改進和潤飾，比如添加或刪減一些濾波元件，或將自鎖電路3中的三極 管Tl用觸發器代替，或由於邏輯需要而將電路中的三極體由NPN型更換為PNP型，或 將單片機更換為CPLD、FPGA等可編程器件，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保 護範圍。
權利要求1.一種基於單片機的低待機功耗開關電路，包括相連的DC/DC開關電源和穩壓電 路，其特徵在於，還包括開關觸發電路、單片機檢測電路、自鎖電路以及待機控制電 路，其中開關觸發電路分別與單片機檢測電路以及待機控制電路相連，單片機檢測電路分別 與自鎖電路以及穩壓電路相連，待機控制電路分別與自鎖電路以及DC/DC開關電源相連。
2.根據權利要求1所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，還包括上電 觸發電路，其中，上電觸發電路分別與自鎖電路以及DC/DC開關電源的輸入相連。
3.根據權利要求2所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，開關觸發電 路包括弱電開關以及第一二極體，其中，弱電開關的一端接地，另一端與第一二極體的 陰極相連。
4.根據權利要求3所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，單片機檢測 電路包括第二二極體以及RC濾波，其中，第二二極體的陽極分別與RC濾波以及單片機 的第一 I/O 口相連，第二二極體的陰極與第一二極體的陰極相連。
5.根據權利要求4所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，自鎖電路 包括第一電阻、第二電阻及第一三極體，其中，第一電阻的一端與單片機的第二 I/O相 連，另一端與第二電阻相連，第二電阻的一端與第一三極體的基極相連，另一端與第 二二極體的陽極相連。
6.根據權利要求5所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，上電觸發電 路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻以及隔直電容，其中，第五電阻、第六電阻以及 隔直電容依次連接組成單穩態電路，隔直電容分別與第七電阻以及第一三極體的基極相 連。
7.根據權利要求6所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，待機控制電 路包括第三電阻、第四電阻以及第二三極體，其中，第三電阻一端分別與第一二極體的 陽極相連、與第一三極體的集電極相連、與第四電阻的一端相連，第三電阻的另一端與 第二三極體的基極相連，第二三極體的集電極與DC/DC開關電源的反饋控制端相連，第 四電阻另一端與DC/DC開關電源的輸出相連。
8.根據權利要求6所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於，待機控制 電路包括第八電阻、第九電阻及第三三極體，其中，第八電阻一端與隔直電容充電時的 正端相連，另一端與第九電阻相連，第九電阻一端與第三三極體的基極相連，第三三極 管的集電極與DC/DC開關電源的使能端相連，第三三極體的基極通過第九電阻分別與第 一二極體的陽極及第一三極體的集電極相連。
9.根據權利要求5 8中任一所述基於單片機的低待機功耗開關電路，其特徵在於， 自鎖電路中的第一三極體用觸發器代替。
專利摘要本實用新型提出一種基於單片機的低待機功耗開關電路，包括相連的DC/DC開關電源和穩壓電路，其特徵在於，還包括開關觸發電路、單片機檢測電路、自鎖電路、待機控制電路以及上電觸發電路，其中開關觸發電路分別與單片機檢測電路以及待機控制電路相連，單片機檢測電路分別與自鎖電路以及穩壓電路相連，自鎖電路分別與待機控制電路以及上電觸發電路相連，DC/DC開關電源分別與待機控制電路、穩壓電路以及上電觸發電路相連。本實用新型在繼承了弱電開關的低成本、易安裝的優點的基礎上，有效地降低設備的待機功耗。
文檔編號H03K17/94GK201813355SQ20102000392
公開日2011年4月27日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者徐浩, 李達, 王超, 陳鵬 申請人:代傲電子控制(南京)有限公司