CN106547220B - 一种可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及便携式电子装置，确切地说，主要是提供一种可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置，包括电源、第一电子装置及判断是否向第一电子装置供电的控制模块，当第一电子装置在第一工作模式下由控制模块切断电源对所述第一电子装置的供电，当第一电子装置在第二工作模式下由控制模块恢复所述电源对第一电子装置的供电。

Description

一种可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置
技术领域
本发明主要涉及便携式电子装置，确切地说，主要是提供一种可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置。
背景技术
随着整体尺寸的缩小和方便携带，便携式电子装置越来越流行，但是随之而来也会带来一些功耗方面的困惑，因为便携式电子装置不会持续从外界获取电源能量，而自身的小尺寸又导致其电源或电池的储存量不会很大，所以如何尽量避免便携式电子装置的能量过多的毫无意义的消耗就是苛待解决的难题之一。
在便携式电子装置的整体***架构中，鉴于其周边电子组件例如触控面板等越来越普及，但是实质上周边电子组件的从属属性导致其并非一直需要供电，假如我们能够让周边电子组件在待机状态下，让其电源的功耗几乎接近于零，那么很容易保持电源或电池的能量，延长便携式电子装置的使用时间。在一些现有技术中提出了一些构思，例如在中国专利申请案CN101997402A中，该发明主张在电路拓扑级别把一个门限电压选择为很低，而串联元件上的总电压又是受限于这个门限电压和实际交变电压分量的总和，因此就避免了不必要的功耗。但现有技术中还未出现能够明显节省功耗的解决方案，尤其是针对电池容量小可移动式的便携式电子装置。
发明内容
在一个可选实施例中，本发明提供了一种可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置，该便携式电子装置主要包括电源、第一电子装置及判断是否由所述电源向所述第一电子装置供电的控制模块；其中当所述第一电子装置在第一工作模式下，由所述控制模块切断所述电源对所述第一电子装置的供电；当所述第一电子装置在第二工作模式下，由所述控制模块恢复所述电源对所述第一电子装置的供电；并且所述第一工作模式所需的电源功耗低于所述第二工作模式所需的电源功耗。
上述的便携式电子装置，所述第一工作模式为待机工作模式，所述第二工作模式为唤醒工作模式。
上述的便携式电子装置，所述控制模块包括一个待机触发单元和一个唤醒触发单元，所述待机触发单元具有第一输入端和第二输入端，且所述唤醒触发单元的输出端与所述待机触发单元的第二输入端连接；其中当所述唤醒触发单元未接收到有效的唤醒指令时，所述唤醒触发单元通过输出端发送具有第二逻辑状态的唤醒信号至所述待机触发单元的第二输入端；并且当所述待机触发单元的第一输入端接收到的待机指令为第一逻辑状态时，所述待机触发单元触发所述控制模块切断所述电源对所述第一电子装置的供电，以使所述第一电子装置工作于所述第一工作模式。
上述的便携式电子装置，当所述唤醒触发单元接收到有效的唤醒指令时，所述唤醒触发单元的输出端发送具有第一逻辑状态的唤醒信号至所述待机触发单元的第二输入端；并且当所述待机触发单元的第一输入端接收到的唤醒指令为第一逻辑状态时，所述待机触发单元触发所述控制模块恢复所述电源对所述第一电子装置的供电，以使所述第一电子装置工作于所述第二工作模式。
上述的便携式电子装置，所述待机触发单元包括一个反相器和一个或门，所述唤醒触发单元包括一个计数器和一个比较器，所述反相器的输入端用以接收所述待机指令，并且所述反相器的输出端耦合到所述或门的一个输入端；以及所述计数器用以接收所述唤醒指令并且将计数结果输出到所述比较器，所述比较器将所述计数结果与一个阈值比较后产生所述唤醒信号后输送到所述或门的另一个输入端。
上述的便携式电子装置，所述计数器在预设时间量内对所述唤醒指令中具有第一逻辑状态的脉冲数目进行计数，在所述预设时间量内撷取到正确的脉冲数目，则视所述唤醒触发单元接收到有效的唤醒指令，并且所述比较器产生第一逻辑状态的所述唤醒信号，反之产生第二逻辑状态的所述唤醒信号。
上述的便携式电子装置，所述计数器在预设时间量内的计数结果与正确的脉冲数目不符，则视所述唤醒触发单元接收到无效的唤醒指令，并且所述计数器重置复位清零及重新计数下一个预设时间量内所述唤醒指令具有第一逻辑状态的脉冲数目。
上述的便携式电子装置，其中所述控制模块包括一个驱动所述第一电子装置的处理单元，并且所述电源利用一个电源线同时向所述待机触发单元、所述唤醒触发单元和所述处理单元供电，还在所述电源线和所述处理单元之间连接有一个开关，其中所述或门的输出端连接到所述开关的控制端；以及当所述待机指令中具有第一逻辑状态，且所述唤醒信号具有第二逻辑状态时则所述或门的输出结果为第二逻辑状态并关断所述开关，当所述唤醒信号具有第一逻辑状态时则所述或门的输出结果为第一逻辑状态并接通所述开关。
上述的便携式电子装置，所述第一逻辑状态为低电平状态，所述第二逻辑状态为高电平状态。
上述的可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置，便携式电子装置还包括一个由所述电源供电的第二电子装置，所述第二电子装置在除了关机以外的其他工作状态下会持续不间断的由所述电源持续供电。
附图说明
阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见：
图1是本发明中降低便携式电子装置的功耗的基本***架构。
图2是便携式电子装置中控制模块的示范性实施例。
图3是便携式电子装置采用待机指令和唤醒指令实现切换功耗的示意图。
图4是控制模块控制周边电子组件节省功耗的电路示意图。
具体实施方式
为了满足携带的便捷和手控的操作性，在日趋小型化的便携式电子装置当中，尺寸越来越小通常也就意味着电池或电压源的容量越小。以图1的一个电子设备为例，便携式电子装置100的电源110或者电池等供电装置除了为作为核心电子器件的主携带电子装置140供电之外，还为处于从属地位的附属周边电子组件120供电。很容易理解的是，便携式电子装置100除非是关机，否则无论便携式电子装置100工作在任何开机状态都必须为主携带电子装置140供电，因为主携带电子装置140负责整个便携式电子装置100的正常运作，处于主导地位，如果它没有电源供应那么便携式电子装置100就无法进入正常工作。与主携带电子装置140不同，周边电子组件120在不运行时却是可以无须供电的。在业界尤其是针对电子设备而言，周边电子组件120的属性品种实质上很多，广义而言例如常见的鼠标、键盘、显示器或音频设备或接口电路等，而便携式的电子设备中典型的周边电子设备例如触控式屏幕等。在图1中，特意标明了两条供电路径，主电源供电的路径为主携带电子装置140供电，子电源供电的路径为周边电子组件120供电，当然，在实际的***架构中供电路径可能不止两条，但为了便于理解和叙述说明，我们以该两条路径为例来阐明本发明的发明精神。
便携式电子装置100除了包括上文提及的电源110、周边电子组件120和主携带电子装置140之外，还包括一个控制模块130，值得注意的是，在子电源供电的路径当中，其控制模块130连接在周边电子组件120和电源110之间，换言之，由控制模块130判断出是否需要将电源110耦合到周边电子组件120，并藉此来为周边电子组件120供电。为了不至于因为用语的不同而引起歧义或误解，这里周边电子组件120在本申请的上下文中可以被替换成第一电子装置，主携带电子装置140在本申请的上下文中可以被替换成第二电子装置，控制模块130可以被替换成周边控制芯片。
本发明精神在于，周边电子组件120节省功耗的核心之一在于它可以在待机工作模式和唤醒工作模式之间切换，顾名思义，本申请中这里所谓待机工作模式就是迫使周边电子组件120进入待机而无须操作，最大程度的省电，近乎不为它供电，反之亦然，所谓唤醒工作模式就是因为电子设备的持有者或操作者对周边电子组件120有工作交互需求，而迫使周边电子组件120脱离待机状态而进入唤醒状态，这时需要为其供电。同样，为了不至于因为用语的不同而引起歧义或误解，这里待机工作模式可以被替换成第一工作模式，而唤醒工作模式则可以被替换成第二工作模式。
参见图2-3，先从一个具有普遍意义的范例来阐明本发明的较之现有技术的独特之处。控制模块130主要包括一个待机触发单元131和一个唤醒触发单元132和包括一个处理单元134。必须着重强调的是，待机触发单元131和唤醒触发单元132这两者较之处理单元134，它们的供电***或者供电模式不尽相同。体现在，只要便携式电子装置100是开机的，待机触发单元131和唤醒触发单元132在常态会一直由子电源供电的路径来持续不间断的供电，但是处理单元134却可以与子电源供电的路径断开而不进行供电。具体而言，无论周边电子组件120是待机工作模式和唤醒工作模式，待机触发单元131和唤醒触发单元132都连接到子电源供电的路径，但是处理单元134仅仅是在唤醒工作模式下连接到子电源供电的路径，处理单元134在待机工作模式是与子电源供电的路径却是断开的。采用这种方式的意义在于，处理单元134一般而言是用于驱动周边电子组件120并向周边电子组件120供电，处理单元134在常规情况下具有很强的运算能力和高强度的驱动能力，处理单元134的耗电程度也非常高。如果我们将处理单元134断电，则周边电子组件120也就不再耗电，相反，如果我们为处理单元134供电，则周边电子组件120也可以藉由处理单元134进行供电。
在图2-3中，子电源供电的路径是由一根连接到电源110的电源线135同步向待机触发单元131、唤醒触发单元132和处理单元134供电，因为上文已经告知处理单元134是在供电和断电之间切换，所以我们在处理单元134和电源线135之间设置有一个电子开关133来执行该切换的响应动作，但是待机触发单元131、唤醒触发单元132和电源线135之间则无须设置任何电子开关。这里采用的电子开关133也即业界通常所言的电源及频率(clock)开关，它具有一个控制端和第一、第二端，由施加在控制端的信号的高低电平来控制使它的第一、第二端之间连通或者断开，电子开关133的第一端可以连接到电源线135而第二端则连接到处理单元134；另外，上述的待机触发单元131具有两个输入端，其中的一个输入端(即第一输入端)用于待机指令INS1的输入，而另一个输入端(即第二输入端)则用于接收唤醒触发单元132输出端发出的唤醒信号SW，并基于上述的待机指令INS1和唤醒信号SW待机触发单元131输出触发指令至处理单元134，以控制周边电子组件120工作在第一工作模式或第二工作模式。
在待机工作模式下，当唤醒触发单元132未接收到有效的第一逻辑状态(例如高电平)的唤醒指令INS2时，唤醒触发单元132会发送具有第二逻辑状态(例如低电平)的唤醒信号SW给待机触发单元131。注意为了避免理解的偏差，这里略微解释一下，在业界，在处理唤醒事件阶段，认为唤醒触发单元132未接收到有效的第一逻辑状态的唤醒指令INS2，是指唤醒指令INS2需要在预设的时间量T内达到预期的正确脉冲数量才表征指唤醒指令INS2有效，这是为了避免伪唤醒事件的发生。具体分析而言，其一，如果唤醒指令INS2在预设的时间量T一直是低电平而无高电平出现，则毫无疑虑唤醒指令INS2肯定是无效的，也就是说，唤醒指令INS2在预设的时间量T出现高电平脉冲的次数为零。其二，即使唤醒指令INS2在预设的时间量T出现过若干高电平的脉冲，但是这些出现的脉冲次数与预期的正确脉冲数量不一致，也表征了唤醒指令INS2是无效的。
承接上文讨论的待机工作模式，如果唤醒触发单元132未接收到有效的第一逻辑状态的唤醒指令INS2，后果是，唤醒触发单元132发送具有第二逻辑状态(低电平)的唤醒信号SW给待机触发单元131。在唤醒信号SW是低电平的前提下，如果待机触发单元132再接收到的第一逻辑状态(高电平)的待机指令INS1，则待机触发单元132会被触发产生一个很重要的响应动作，也即待机触发单元132发送一个第二逻辑状态(低电平)的输出结果SOUT，因为输出结果SOUT耦合到电子开关133的控制端，此阶段控制端接收的低电平会将电子开关133钳制在断开状态，进而实现由控制模块130来切断电源110对周边电子组件120的供电。
在唤醒工作模式下，当唤醒触发单元132接收到有效的第一逻辑状态(例如高电平)的唤醒指令INS2时，唤醒触发单元132会发送具有第一逻辑状态的唤醒信号SW给待机触发单元131。这里认为唤醒触发单元132接收到有效的第一逻辑状态的唤醒指令INS2，是指唤醒指令INS2需要在预设的时间量T内达到预期的正确脉冲数量才表征指唤醒指令INS2有效。这样实施方式是多样的，在一些作为可选但非必须的实施例中，倘若在指定的时间段内可以检测到预期的正确数量的脉冲的边沿，上升沿或下降沿均可，则脉冲标识了有效的唤醒指令INS2，而脉冲的边沿则表征了脉冲的数量。
承接上文讨论的唤醒工作模式下，如果唤醒触发单元132接收到有效的第一逻辑状态(例如高电平)的唤醒指令INS2时，后果是，唤醒触发单元132发送具有第一逻辑状态(高电平)的唤醒信号SW给待机触发单元131。在唤醒信号SW是高电平的前提下，不再考虑待机触发单元132接收的待机指令INS1的逻辑状态，直接使得待机触发单元132被触发产生一个响应动作，也即待机触发单元132发送一个第一逻辑状态(高电平)的输出结果SOUT，因为输出结果SOUT耦合到电子开关133的控制端，此阶段控制端接收的高电平会将电子开关133钳制在接通状态，进而实现由控制模块130来满足电源110对周边电子组件120的供电。
图2是一个具有广泛代表意义的实施例，而图4则是一个采用了若干电子元器件来实现该实施例的可选方式，现在我们以图4来讨论本发明的一种实现途径。
参见图4，待机触发单元131包括一个反相器131a和一个或门131b，而唤醒触发单元132则包括一个计数器132a和一个比较器132b。具体的连接方式是，反相器131a的输入端用作接收唤醒指令INS1并且该反相器131a的输出端连接到或门131b的一个输入端。以及计数器132a用作接收唤醒指令INS2，并且计数器132a将唤醒指令INS2在预设时间量T内的高电平脉冲计数结果输出到比较器132b，而比较器132b将计数结果与一个阈值(该阈值通常由一个阈值寄存器存储并且可以编程)比较后，从而藉由比较结果来产生一个唤醒信号SW后，将唤醒信号SW输送到或门131b的另一个输入端。如果唤醒指令INS2的高电平脉冲在预设时间量T内实际计数结果无法与预设的正确脉冲数目匹配相等，则数字比较器132b的比较结果导致它输出的唤醒信号SW为逻辑低电平。反之亦然，如果唤醒指令INS2的高电平脉冲在预设时间量T内实际计数结果刚好与预设的正确脉冲数目匹配相等，则数字比较器132b的比较结果导致它输出的唤醒信号SW为逻辑高电平。另外，为了避免计数器132a的计数***发生紊乱，如果计数器132a在一个预设时间量T内的计数结果与预设的正确脉冲数目不符，则视唤醒触发单元132接收到无效的唤醒指令INS2，此时计数器132a需要重置复位以便清零，以及开始重新计数下一个预设时间量内唤醒指令INS2具有高电平脉冲的脉冲数目。
在待机工作模式下，当计数器132a未接收到预期数目的高电平脉冲计数的唤醒指令INS2时，也即唤醒触发单元132未接收到有效的唤醒指令INS2时，计数器132a的计数结果导致比较器132b输出一个低电平的唤醒信号SW给或门131b，所以或门131b的输出结果SOUT取决于反相器131a输入端的待机指令INS1的逻辑状态。如果我们主动指定或施加给待机指令INS1为逻辑高电平，则或门131b的另一个输入端也即反相器131a的输出端是低电平，使得或门131b的输出结果SOUT是低电平，藉此断开开关133，进而实现由控制模块130来切断电源110对周边电子组件120的供电。
在唤醒工作模式下，当计数器132a接收到预期数目的高电平脉冲计数的唤醒指令INS2时，也即唤醒触发单元132接收到有效的唤醒指令INS2时，计数器132a的计数结果导致比较器132b输出一个高电平的唤醒信号SW给或门131b，所以或门131b的输出结果SOUT取决于直接就由高电平的唤醒信号SW钳制高电平状态。藉此接通开关133，进而实现由控制模块130来恢复电源110对周边电子组件120的供电。
通过本发明的实施例，实现了超低功耗效果，在周边电子组件不使用时，切断电源，如此一来即可使整个***在待机时拥有更长的操作时间。
以上，通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种可降低待机状态下电源功耗的便携式电子装置，其特征在于，包括电源、第一电子装置及判断是否由所述电源向所述第一电子装置供电的控制模块；其中
当所述第一电子装置在第一工作模式下，由所述控制模块切断所述电源对所述第一电子装置的供电；
当所述第一电子装置在第二工作模式下，由所述控制模块恢复所述电源对所述第一电子装置的供电；并且
所述第一工作模式所需的电源功耗低于所述第二工作模式所需的电源功耗；
所述控制模块包括一个待机触发单元和一个唤醒触发单元，所述待机触发单元具有第一输入端和第二输入端，且所述唤醒触发单元的输出端与所述待机触发单元的第二输入端连接；其中
当所述唤醒触发单元未接收到有效的唤醒指令时，所述唤醒触发单元通过输出端发送具有第二逻辑状态的唤醒信号至所述待机触发单元的第二输入端；并且
当所述待机触发单元的第一输入端接收到的待机指令为第一逻辑状态时，所述待机触发单元触发所述控制模块切断所述电源对所述第一电子装置的供电，以使所述第一电子装置工作于所述第一工作模式；
所述待机触发单元包括一个反相器和一个或门，所述唤醒触发单元包括一个计数器和一个比较器，所述反相器的输入端用以接收所述待机指令，并且所述反相器的输出端耦合到所述或门的一个输入端；以及
所述计数器用以接收所述唤醒指令并且将计数结果输出到所述比较器，所述比较器将所述计数结果与一个阈值比较后产生所述唤醒信号后输送到所述或门的另一个输入端。
2.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其特征在于，所述第一工作模式为待机工作模式，所述第二工作模式为唤醒工作模式。
3.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其特征在于，
当所述唤醒触发单元接收到有效的唤醒指令时，所述唤醒触发单元的输出端发送具有第一逻辑状态的唤醒信号至所述待机触发单元的第二输入端；并且
当所述待机触发单元的第一输入端接收到的唤醒指令为第一逻辑状态时，所述待机触发单元触发所述控制模块恢复所述电源对所述第一电子装置的供电，以使所述第一电子装置工作于所述第二工作模式。
4.根据权利要求1或3所述的便携式电子装置，其特征在于，所述计数器在预设时间量内对所述唤醒指令中具有第一逻辑状态的脉冲数目进行计数，在所述预设时间量内撷取到正确的脉冲数目，则视所述唤醒触发单元接收到有效的唤醒指令，并且所述比较器产生第一逻辑状态的所述唤醒信号，反之产生第二逻辑状态的所述唤醒信号。
5.根据权利要求4所述的便携式电子装置，其特征在于，所述计数器在预设时间量内的计数结果与正确的脉冲数目不符，则视所述唤醒触发单元接收到无效的唤醒指令，并且所述计数器重置复位清零及重新计数下一个预设时间量内所述唤醒指令具有第一逻辑状态的脉冲数目。
6.根据权利要求1或3所述的便携式电子装置，其特征在于，所述控制模块包括一个驱动所述第一电子装置的处理单元，所述电源利用一个电源线同时向所述待机触发单元、所述唤醒触发单元和所述处理单元供电，并且在所述电源线和所述处理单元之间连接有一个开关，所述或门的输出端连接到所述开关的控制端；以及
当所述待机指令中具有第一逻辑状态，且所述唤醒信号具有第二逻辑状态，则所述或门的输出结果为第二逻辑状态并关断所述开关，当所述唤醒信号具有第一逻辑状态时则所述或门的输出结果为第一逻辑状态并接通所述开关。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的便携式电子装置，其特征在于，所述第一逻辑状态为低电平状态，所述第二逻辑状态为高电平状态。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，包括一个由所述电源供电的第二电子装置，所述第二电子装置在除了关机以外的工作状态下由所述电源持续供电。
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