CN103425056B - 准零功耗待机控制电路装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准零功耗待机控制电路装置，设置于供电电源和电器设备之间，包括主电源、副电源和主控芯片；所述主电源的输入端直接连接至供电电源，输出端则连接至所述主控芯片，用于给所述主控芯片供电；所述副电源的输入端通过一控制开关连接至供电电源，输出端与电器设备中的负载连接；所述主控芯片的第一控制端连接控制开关，用于控制控制开关的通断。还涉及一种应用在该控制电路装置的控制方法。通过这种将大功率负载电路单独供电的方式，主电源可使用小规格的电源，在轻载时可保持很高的效率，而待机时主电源的负载非常小，从而实现了超低功耗待机。

Description

准零功耗待机控制电路装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电器设备的控制电路装置，尤其是一种准零功耗待机控制电路装置及控制方法。

背景技术

许多家用电器都有待机功能，待机时都要消耗电能，待机损耗一直是电器设备不可忽视的问题，电器设备关机后，通常电路板仍然得电，电路板上的元件处于工作状态，消耗一定的电能，这就是我们所说的待机功耗。现有电器的待机功耗可能只有几瓦，但却造成了大量电能的浪费。

国务院曾于2007年启动了“节能减排，全民行动”，续“节能减排”之后中标认证中心又牵头在全国推行“1W计划”，“1W计划”的核心内容就是减少电路设备的待机功耗。国家的政策对电器的待机能耗问题非常重视，但是至今仍然没有有效的方法遏制这种无谓的能源浪费。因此，将电器设备的待机能耗降到接近0W，有效遏制待机时的能源浪费，缓解能源短缺的压力尤为重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种准零功耗待机控制电路装置及控制方法，其采用了双电源方式依据负载功耗大小区别分开供电，并在待机时分别断电以达到接近零待机功耗的目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种准零功耗待机控制电路装置，设置于供电电源和电器设备之间，包括主电源、副电源和主控芯片；

所述主电源的输入端直接连接至供电电源，输出端则连接至所述主控芯片，用于给所述主控芯片供电；

所述副电源的输入端通过一控制开关连接至供电电源；

所述主控芯片的第一控制端连接控制开关，用于控制控制开关的通断；

在所述主控芯片与所述控制开关之间串接有驱动电路；

所述副电源的输出端与电器设备中的大功率负载相连接；

所述主电源的输出端还通过开关电路与电器设备中的小功率负载相连接。

较优地，作为一种实施例，所述主控芯片的信号端连接有用于接收控制信号的信号接收装置；在所述信号接收装置接收到关机信号时，所述主控芯片控制控制开关断开后进入低功耗模式。

较优地，作为一种实施例，所述主电源上还设置有降电压信号控制端，所述主电源的降电压信号控制端与所述主控芯片的第二控制端相连。

较优地，作为一种实施例，所述主电源为输出电压可调的开关电源，待机时开关电源的输出电压最低。

较优地，作为一种实施例，所述开关电源包括整流滤波电路和开关电源控制芯片，所述整流滤波电路连接高频变压器的输入侧，所述高频变压器的输入侧连接有吸收回路，所述高频变压器的输出侧连接滤波电路后作为所述开关电源的输出端；所述开关电源控制芯片分别与所述整流滤波电路的输出侧和所述高频变压器的输入侧相连；所述开关电源控制芯片和开关电源输出端之间还设置有反馈回路，所述降电压信号控制端设置于所述反馈回路中。

较优地，作为一种实施例，所述反馈回路包括并联稳压集成模块TL431、光耦U2、三极管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，所述三极管Q3的基极串联第六电阻R6连接到主控芯片第二控制端，三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极串联第五电阻R5连接到所述TL431的参考极，所述TL431的阳极接地，所述TL431的参考极与阳极之间串联第三电阻R3，所述TL431的参考极串联第四电阻R4连接到所述主电源的输出端，第八电阻R8的一端连接到所述主电源的输出端，第八电阻R8的另一端串联第七电阻R7连接到所述TL431的阴极，所述第七电阻R7的两端分别连接所述光耦U2的两输入端，所述光耦U2的输出端连接开关电源控制芯片；

所述反馈回路的反馈系数由所述主控芯片第二控制端控制，当所述主控芯片第二控制端输出的降电压控制信号为高电平时，开关三极管Q3导通，使第三电阻R3与第五电阻R5并联，反馈回路的反馈系数减小，输出电压降低；反之，当降电压控制信号为低电平时，主电源输出高电压。

较优地，作为一种实施例，所述开关电路包括PNP三极管Q1、NPN三极管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2，以及一电容C1；所述NPN三极管Q2的基极为驱动信号端，并连接至所述主控芯片，所述NPN三极管Q2的基极同时与第二电阻R2的一端相连，所述第二电阻R2的另一端和所述NPN三极管Q2的发射极接地，NPN三极管Q2的集电极与第一电阻R1串联后与所述PNP三极管Q1的基极相连；所述PNP三极管Q1的发射极连接至所述主电源的输出端，集电极作为输出端，连接有小功率负载，所述PNP三极管Q1的集电极与所述电容C1串联后接地，所述PNP三极管Q1导通后，小功率负载接通主电源。

较优地，作为一种实施例，所述大功率负载包括继电器、直流电机及其控制电路；所述电器设备中的小功率负载包括与所述电器设备内各部件相连的感温包电路、按键电路和信号放大电路。

本发明还提供了一种上述控制电路装置的控制方法，包括开机步骤和待机步骤；

所述开机步骤为：所述信号接收装置收到开机信号的唤醒码时，触发所述主控芯片退出低功耗模式，使所述主控芯片接收到开机信号，并控制所述开关电路开关导通，所述小功率负载得电，然后所述主控芯片控制所述控制开关导通，使所述副电源得电，进而使所述大功率负载得电，然后进入开机运行状态；

所述待机步骤为：进入待机模式后，所述控制开关断开，同时关断所述开关电路，使所述小功率负载与主电源的连接断开；然后控制主电源输出电压减小，同时所述主控芯片进入低功耗模式。

较优地，作为一种实施例，所述开机信号的格式包括唤醒码和数据两部分，所述唤醒码在前，所述数据在后；所述信号接收装置先收到所述唤醒码，后收到所述数据；

当所述信号接收装置收到所述唤醒码时将所述主控芯片从低功耗模式唤醒，进入信号接收等待状态，然后接收所述开机信号的所述数据部分。

本发明的有益效果是：在不改变家电正常操作步骤的情况下，基本消除开关变压器的能耗、基本消除半导体器件的导通能耗和开关损耗、基本消除家电CPU的能耗，将家电的待机能耗降到最低；实现准零功耗待机，且在准零功耗待机状态下实现遥控开机；通过这种将大功率负载电路单独供电的方式，主电源可使用小规格的电源，在轻载时可保持很高的供电效率，而待机时主电源的负载非常小，从而实现了超低功耗待机。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，以家用空调器为例，对本发明的准零功耗待机控制电路装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定用于本发明所描述的家用空调器，本发明准零功耗待机控制电路装置也可用于电视机等其他家电或电路设备。

图1为本发明的控制电路装置的原理框图；

图2为本发明的控制电路装置一实施例的的原理框图；

图3为本发明的控制电路装置的一具体实施例的原理框图；

图4为本发明的控制电路装置的一具体实施例的主电源的原理框图；

图5为本发明的控制电路装置的一具体实施例的主电源反馈回路连接示意图；

图6为本发明的控制电路装置的一具体实施例的开关电路连接示意图；

图7为本发明的控制电路装置的一具体实施例的的工作流程框图。

其中，

100第一开关电源；200第二开关电源；300单片机；400红外接收头；

500开关电路；600驱动芯片；700继电器；

101整流滤波电路；102高频变压器；103吸收回路；

104开关电源控制芯片；105反馈回路；1051降电压控制端；

106滤波电路。

具体实施方式

实施例一

本发明的准零功耗待机控制电路装置在应用时，将电器设备等耗电负载分成大功率负载部分、小功率负载部分及所述控制电路装置本身的主控芯片三个部分，并在所述控制电路装置中设计了两个电源对这三个部分分开供电；其中大功率负载部分由副电源供电，副电源供电受开关控制，待机时副电源不得电，使大功率负载部分断电；小功率负载部分及所述主控芯片主电源供电，所述控制电路装置还设置有信号接收装置，并也由主电源供电；其中小功率负载电路的供电受开关控制，待机时断电。主电源的输出电压可变，待机时可以降低其输出电压，以减小损耗功率，同时主芯片会进入低功耗模式，进一步减小待机功率。

通过这种将大功率负载部分单独供电的方式，主电源可使用小规格的电源，在轻载时可保持很高的效率，而待机时主电源的负载非常小，从而实现了超低功耗待机。

并且在负载划分时，大功率负载部分和小功率负载部分没有严格的界限，可根据***初始化的要求，将不影响初始化的小功率负载部分划分到大功率负载部分，由副电源供电。

如图1所示，本发明的准零功耗待机控制电路装置，设置于供电电源和电器设备之间，其包括主电源、副电源和主控芯片；所述主电源的输入端直接连接至供电电源，所述副电源的输入端通过一控制开关连接至供电电源；

所述副电源的输出端与电器设备中的大功率负载连接；

所述主控芯片分别连接有用于控制所述副电源的控制开关和所述主电源的输出端，所述主控芯片还连接有用于接收通断电信号的信号接收装置。

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述主控芯片连接有用于控制所述副电源控制开关的驱动电路和用于控制电器设备中的小功率负载通断电的开关电路；所述驱动电路与所述副电源的控制开关电连接，所述开关电路与所述小功率负载电连接；所述小功率负载还通过所述开关电路连接至所述主电源的输出端；所述副电源的输出端与所述电器设备中的大功率负载电连接；所述主电源上还设置有降压信号反馈端，所述主电源的降压信号反馈端与所述主控芯片相连。

优选的，本实施例中的控制电路装置如图3所示，设置于交流市电和空调器之间，其包括：

作为所述主电源的第一开关电源100、作为所述副电源的第二开关电源200、作为所述副电源的控制开关的继电器700、作为所述主控芯片的单片机300、作为所述驱动电路的型号为ULN2003的驱动芯片600和作为所述信号接收装置的红外接收头400；在另一些实施例中，本发明中的所述副电源还可以采用线性电源，比如线性变压器；所述副电源的控制开关还可以采用可控硅；

进一步地，所述第二开关电源200的输入端通过继电器700连接至交流市电，所述第二开关电源200的输出端与所述空调器中的大功率负载电连接；继电器700为常开开关，继电器线圈由驱动芯片UNL2003来提供直流电源，驱动芯片UNL2003连接于继电器700和单片机300之间，单片机300通过驱动芯片ULN2003控制继电器700的通断，从而实现第二开关电源200的输入端与交流市电之间的通断，也就可以控制所述空调器中大功率负载的通断电。

本实施例中的第一开关电源100的输入端直接连接至交流市电，第一开关电源100的输出端通过开关电路500与空调器中的所述小功率负载相连接，开关电路500用于控制所述小功率负载的通断电；

优选的，第一开关电源100将交流市电转变成电器设备工作所需要的直流电源，并且其输出电压可调；如图4所示，为本实施例中作为所述主电源的第一开关电源100的一种实施方式，其包括整流滤波电路101、高频变压器102、高频变压器输入端的吸收回路103、开关电源控制芯片104、反馈回路105，滤波电路106；所述可调开关电源100的输入端连接有整流滤波电路101和开关电源控制芯片104，整流滤波电路101连接有高频变压器102，所述高频变压器102的输入侧连接有吸收回路103，所述高频变压器102的输出侧连接滤波电路106后作为所述可调开关电源的输出端；所述开关电源控制芯片104分别与所述整流滤波电路101和所述高频变压器102相连；所述开关电源控制芯片104还连接有反馈回路105。交流市电经过整流滤波电路101后，得到稳定的直流电；开关电源控制芯片104根据所述反馈回路105的反馈信号来调节开关频率，形成反馈控制，使输出电压稳定。

进一步地，如图5所示，本实施例中反馈回路105的一具体实施方式，反馈回路105中设置有降压信号控制端1051，其反馈系数可通过所述降压控制信号端控制；所述降电压控制信号端连接到单片机300，当降电压控制信号为高电平时，开关三极管Q3导通，第五电阻R5和第三电阻R3并联，使反馈回路的反馈系数减小，输出电压降低；反之，当降电压控制信号为低电平时，第一开关电源100输出高电压。

更进一步地，开关电路500还与单片机300相连接；如图6所示，本实施例中的开关电路500包括PNP三极管Q1、NPN三极管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2和电容C1，NPN三极管Q2的基极接驱动信号端和第二电阻R2，第二电阻R2的另一端和NPN三极管Q2发射极接地，NPN三极管Q2的集电极与第一电阻R1串联后连接PNP三极管Q1的基极，PNP三极管Q1的发射极接第一开关电源100的输出端，集电极为电源输出端，其与电容C1串联后接地。消耗功率相对较小的负载接入PNP三极管Q1的集电极；驱动信号端接单片机300，当驱动信号端高电平时，PNP三极管Q1和NPN三极管Q2导通，第一开关电源100即电源Vcc经PNP三极管Q1给小功率负载电路供电；当驱动信号端为低电平时，PNP三极管Q1截止，第一开关电源100不给小功率负载电路供电；当单片机300接收到从红外接收头传来的关机信号时，就将开关电路的驱动信号端变为低电平，反之，当单片机300收到开机信号时，就将开关电路的驱动信号端变为高电平；在另一些实施例中，所述开关电路500还可以由MOS管组成。

优选的，本实施例中作为所述信号接收装置的红外接收头400连接至所述单片机300，用于接收开关机等通断电信号；所述单片机300的电源端和红外接收头400的电源端均连接至第一开关电源100的输出端，由第一开关电源100供电；在另一些实施例中，还可以采用无线接收器作为所述信号接收装置；本实施例中的所述主控芯片采用单片机300，主要是通过单片机300根据编写好的程序来控制空调器的运作。

优选的，本实施例中的所述大功率负载包括空调器中的大功率负载元件及其控制电路；所述电器设备中的小功率负载包括小功率负载元件及其控制电路。

进一步地，本实施例中的所述大功率负载包括继电器、直流电机及其控制电路；所述电器设备中的小功率负包括与所述电器设备内各部件相连的感温包电路、按键电路和信号放大电路。

本实施例中的控制电路装置的工作原理是：当单片机300从红外接收头传来的关机信号时，使继电器700断开，进而使作为所述副电源的第二开关电源200完全断电，不再吸收电能；同时使开关电路断开来切断设备小功率负载电路与作为所述主电源的第一开关电源100的连接，减小第一开关电源100的负载。为了进一步减小第一开关电源100的功耗，第一开关电源100降低其输出电压，同时单片机300进入低功耗模式，单片机300消耗的功率可以忽略不计，此时整个***仅信号接收装置工作，消耗的功率非常小，使空调器关机并进入待机模式后的功率消耗可以接近0W。

当红外接收头接收到开机信号时，触发单片机300退出低功耗模式，第一开关电源100升高其输出端电压，然后单片机300控制开关电路导通，设备中小功率负载电路得电，其次单片机300使继电器700导通，进而使第二开关电源200得电，设备大功率负载电路得电，再执行开机动作，设备开机运行。

实施例二

一种准零功耗待机控制电路装置的控制方法，包括开机步骤和待机步骤；

所述开机步骤为：所述信号接收装置收到开机信号的唤醒码时，触发所述主控芯片退出低功耗模式，使所述主控芯片接收到开机信号，并控制所述开关电路开关导通，所述小功率负载得电，然后所述主控芯片控制所述控制开关导通，使所述副电源得电，进而使所述大功率负载得电，然后再执行开机动作，进入开机运行状态。

所述待机步骤为：进入待机模式后，所述控制开关断开，同时关断所述开关电路，使所述小功率负载与主电源的连接断开，减小所述主电源的负载；为了进一步减小主电源的功耗，控制主电源输出电压减小，同时所述主控芯片进入低功耗模式；使所述控制电路装置中仅有所述信号接收装置处于工作状态，使待机功率接近0W。

进一步地，所述开机信号的格式包括唤醒码和数据两部分，所述唤醒码在前，所述数据在后；所述信号接收装置先收到所述唤醒码，后收到所述数据；

当收到所述唤醒码时将所述主控芯片从低功耗模式唤醒，进入信号接收等待状态，然后接收所述开机信号的所述数据部分。

本实施例中所述的将大功率负载电路单独供电的方式，其主电源可使用小规格的电源，在轻载时可保持很高的供电效率，而待机时主电源的负载非常小，从而实现了超低功耗待机；准零功耗待机时实现遥控开机，且操作方式与传统操作方式相同，易于接受；将设备待机功耗降到趋于0W，遏制电器设备待机时的能源浪费。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种准零功耗待机控制电路装置，设置于供电电源和电器设备之间，其特征在于：包括主电源、副电源和主控芯片；

所述主电源的输入端直接连接至供电电源，输出端则连接至所述主控芯片，用于给所述主控芯片供电；

所述副电源的输入端通过一控制开关连接至供电电源；

所述主控芯片的第一控制端连接控制开关，用于控制控制开关的通断；

在所述主控芯片与所述控制开关之间串接有驱动电路；

所述副电源的输出端与电器设备中的大功率负载相连接；

所述主电源的输出端还通过开关电路与电器设备中的小功率负载相连接。

2.根据权利要求1所述的控制电路装置，其特征在于：

所述主控芯片的信号端连接有用于接收控制信号的信号接收装置；在所述信号接收装置接收到关机信号时，所述主控芯片控制控制开关断开后进入低功耗模式。

3.根据权利要求2所述的控制电路装置，其特征在于：所述主电源上还设置有降电压信号控制端，所述主电源的降电压信号控制端与所述主控芯片的第二控制端相连。

4.根据权利要求3所述的控制电路装置，其特征在于：所述主电源为输出电压可调的开关电源，待机时开关电源的输出电压最低。

5.根据权利要求4所述的控制电路装置，其特征在于：所述开关电源包括整流滤波电路和开关电源控制芯片，所述整流滤波电路连接高频变压器的输入侧，所述高频变压器的输入侧连接有吸收回路，所述高频变压器的输出侧连接滤波电路后作为所述开关电源的输出端；所述开关电源控制芯片分别与所述整流滤波电路的输出侧和所述高频变压器的输入侧相连；所述开关电源控制芯片和开关电源输出端之间还设置有反馈回路，所述降电压信号控制端设置于所述反馈回路中。

6.根据权利要求5所述的控制电路装置，其特征在于：所述反馈回路包括并联稳压集成模块TL431、光耦U2、三极管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，所述三极管Q3的基极串联第六电阻R6连接到主控芯片第二控制端，三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极串联第五电阻R5连接到所述TL431的参考极，所述TL431的阳极接地，所述TL431的参考极与阳极之间串联第三电阻R3，所述TL431的参考极串联第四电阻R4连接到所述主电源的输出端，第八电阻R8的一端连接到所述主电源的输出端，第八电阻R8的另一端串联第七电阻R7连接到所述TL431的阴极，所述第七电阻R7的两端分别连接所述光耦U2的两输入端，所述光耦U2的输出端连接开关电源控制芯片；

所述反馈回路的反馈系数由所述主控芯片第二控制端控制，当所述主控芯片第二控制端输出的降电压控制信号为高电平时，开关三极管Q3导通，使第三电阻R3与第五电阻R5并联，反馈回路的反馈系数减小，输出电压降低；反之，当降电压控制信号为低电平时，主电源输出高电压。

7.根据权利要求3所述的控制电路装置，其特征在于：

所述开关电路包括PNP三极管Q1、NPN三极管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2，以及一电容C1；所述NPN三极管Q2的基极为驱动信号端，并连接至所述主控芯片，所述NPN三极管Q2的基极同时与第二电阻R2的一端相连，所述第二电阻R2的另一端和所述NPN三极管Q2的发射极接地，NPN三极管Q2的集电极与第一电阻R1串联后与所述PNP三极管Q1的基极相连；所述PNP三极管Q1的发射极连接至所述主电源的输出端，集电极作为输出端，连接有小功率负载，所述PNP三极管Q1的集电极与所述电容C1串联后接地，所述PNP三极管Q1导通后，小功率负载接通主电源。

8.根据权利要求1所述的控制电路装置，其特征在于：

所述大功率负载包括继电器、直流电机及其控制电路；所述电器设备中的小功率负载包括与所述电器设备内各部件相连的感温包电路、按键电路和信号放大电路。

9.一种准零功耗待机控制电路装置的控制方法，所述准零功耗待机控制电路装置为权利要求2-7任一项所述的准零功耗待机控制电路装置，其特征在于：

包括开机步骤和待机步骤；

所述开机步骤为：所述信号接收装置收到开机信号的唤醒码时，触发所述主控芯片退出低功耗模式，使所述主控芯片接收到开机信号，并控制所述开关电路开关导通，所述小功率负载得电，然后所述主控芯片控制控制开关导通，使所述副电源得电，进而使所述大功率负载得电，然后进入开机运行状态；

所述待机步骤为：进入待机模式后，所述控制开关断开，同时关断所述开关电路，使所述小功率负载与主电源的连接断开；然后控制主电源输出电压减小，同时所述主控芯片进入低功耗模式。

10.根据权利要求9所述的准零功耗待机控制方法，其特征在于：

所述开机信号的格式包括唤醒码和数据两部分，所述唤醒码在前，所述数据在后；所述信号接收装置先收到所述唤醒码，后收到所述数据；

当所述信号接收装置收到所述唤醒码时将所述主控芯片从低功耗模式唤醒，进入信号接收等待状态，然后接收所述开机信号的所述数据部分。