CN115793546A - 一种低功耗mcu芯片待机控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗MCU芯片待机控制电路，涉及待机控制技术领域，包括智能控制模块，用于通过MCU电路接收信号并控制模块工作；驱动模块，用于驱动电能调节模块进行电能调节；输出模块，用于为负载电路提供电能；第一负载检测模块和第二负载检测模块，分别用于检测带载工作时和带载工作前负载电路的状态；待机控制模块，用于待机控制；储能控制模块；用于为MCU电路提供待机电能。本发明低功耗MCU芯片待机控制电路分别检测输出模块正常带载工作时和正常带载工作前，负载电路与电路的连接状态，由MCU电路通过对带载状态判断控制电路的待机工作，控制电路的工作状态，并在待机的过程中为MCU电路提供待机所需的工作电能。

Description

一种低功耗MCU芯片待机控制电路

技术领域

本发明涉及待机控制技术领域，具体是一种低功耗MCU芯片待机控制电路。

背景技术

随着电子科技的发展，各种智能电子终端产品应运而生，为降低智能电子终端产品在不工作时对电能的损耗，采用的待机控制电路实现对智能电子终端产品的待机控制，现有的待机方式为，电源直接供电给MCU芯片，在待机时通过待机信号让MCU进入睡眠状态，降低电路的功耗，但是需要人为的进行待机启动控制，导致电路在正常工作但负载断开时仍然保持正常的电能供应，损耗仍然较高，且智能度较低，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种低功耗MCU芯片待机控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例的第一方面，提供一种低功耗MCU芯片待机控制电路，该低功耗MCU芯片待机控制电路包括：电源输入模块，智能控制模块，电能调节模块，输出模块，第一负载检测模块，第二负载检测模块，驱动模块，待机控制模块；

所述电源输入模块，用于将输入的交流电进行滤波和整流处理并输出直流电；

所述智能控制模块，用于通过MCU电路接收所述第一负载检测模块和第二负载检测模块反馈的信号，用于输出待机信号控制所述待机控制模块的工作，用于在待机的状态下输出电源切换信号，用于输出脉冲信号；

所述驱动模块，用于通过驱动电路提供所述脉冲信号的驱动能力并输出；

所述电能调节模块，与所述电源输入模块和驱动模块连接，用于控制传输电能和拦截电能；用于接收所述驱动模块输出的脉冲信号并调节所述电源输入模块输出的电能；

所述输出模块，与所述电能调节模块连接，用于通过电能处理电路将所述电能调节模块调节后的电能进行DC-DC调节和整流滤波处理并为负载电路提供电能；

所述第一负载检测模块，与所述输出模块和智能控制模块连接，用于检测所述输出模块正常带载工作时负载电路与输出模块的连接状态并输出第一状态信号；

所述第二负载检测模块，与所述电源输入模块、输出模块和智能控制模块连接，用于检测所述输出模块正常带载工作前负载电路与输出模块的连接状态并输出第二状态信号；

所述待机控制模块，与所述电能调节模块和智能控制模块连接，用于接收所述待机信号并控制所述电能调节模块的待机工作。

依据本发明实施例的另一方面，所述低功耗MCU芯片待机控制电路还包括储能控制模块；

所述储能控制模块，用于接收所述电能调节模块输出的电能并储能工作，用于接收所述电源切换信号并通过储能放电电路为智能控制模块提供待机电能；

所述储能控制模块与所述电能调节模块和智能控制模块连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明低功耗MCU芯片待机控制电路由第一负载检测模块和第二负载检测模块分别检测输出模块正常带载工作时和输出模块正常带载工作前，负载电路与输出模块的连接状态，由智能控制模块中的MCU电路通过对带载状态的判断控制待机控制模块的待机控制，降低对人为干预的需求，提高电路的智能度，并控制整个电路的工作状态，使电路实现部分断电零损耗待机，并在待机的过程中由储能控制模块为MCU电路提供待机所需的工作电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实例提供的一种低功耗MCU芯片待机控制电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种低功耗MCU芯片待机控制电路的电路图。

图3为本发明实例提供的储能控制模块的连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，请参阅图1，一种低功耗MCU芯片待机控制电路包括：电源输入模块1，智能控制模块2，电能调节模块3，输出模块4，第一负载检测模块5，第二负载检测模块6，驱动模块7，待机控制模块8；

具体地，所述电源输入模块1，用于将输入的交流电进行滤波和整流处理并输出直流电；

智能控制模块2，用于通过MCU电路接收所述第一负载检测模块5和第二负载检测模块6反馈的信号，用于输出待机信号控制所述待机控制模块8的工作，用于在待机的状态下输出电源切换信号，用于输出脉冲信号；

驱动模块7，用于通过驱动电路提供所述脉冲信号的驱动能力并输出；

电能调节模块3，与所述电源输入模块1和驱动模块7连接，用于控制传输电能和拦截电能；用于接收所述驱动模块7输出的脉冲信号并调节所述电源输入模块1输出的电能；

输出模块4，与所述电能调节模块3连接，用于通过电能处理电路将所述电能调节模块3调节后的电能进行DC-DC调节和整流滤波处理并为负载电路提供电能；

第一负载检测模块5，与所述输出模块4和智能控制模块2连接，用于检测所述输出模块4正常带载工作时负载电路与输出模块4的连接状态并输出第一状态信号；

第二负载检测模块6，与所述电源输入模块1、输出模块4和智能控制模块2连接，用于检测所述输出模块4正常带载工作前负载电路与输出模块4的连接状态并输出第二状态信号；

待机控制模块8，与所述电能调节模块3和智能控制模块2连接，用于接收所述待机信号并控制所述电能调节模块3的待机工作。

进一步地，所述低功耗MCU芯片待机控制电路还包括储能控制模块9；

具体地，所述储能控制模块9，用于接收所述电能调节模块3输出的电能并储能工作，用于接收所述电源切换信号并通过储能放电电路为智能控制模块2提供待机电能；

该储能控制模块9与所述电能调节模块3和智能控制模块2连接。

在具体实施例中，上述电源输入模块1可采用EMI滤波电路和整流电路对输入的交流电进行滤波和整流处理并输出直流电；上述智能控制模块2可采用，但并不限于单片机、DSP等微控制芯片，集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制等功能；上述电能调节模块3可采用开关电路电路进行电能调节并进行电能传输控制和电能拦截控制；上述输出模块4可采用整流滤波电路组成的电能处理电路对输入的电能进行整流滤波处理，并为负载电路提供所需电能；上述第一负载检测模块5可采用三极管检测电路和隔离传输电路，由三极管检测电路检测输出模块4正常带载工作时负载电路与输出模块4的连接状态，并通过隔离传输电路传输给智能控制模块2；上述第二负载检测模块6可采用电能状态检测电路检测输出模块4正常带载工作前负载电路与输出模块4的连接状态；上述驱动模块7可采用场效应管驱动电路提高脉冲信号的驱动能力，在此不做赘述；上述待机控制模块8可采用功率管电路进行待机控制；上述储能控制模块9可采用储能电路和放电电路，由放电电路控制储能电路为智能控制模块2提供待机电能。

实施例2，在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，所述电源输入模块1包括电源端口、第一电容C1、第一滤波器LF1、第二电容C2、第一整流器T1；

具体地，所述电源端口的第一端连接第一电容C1的一端和第一滤波器LF1的第一端，电源端口的第二端连接第一电容C1的另一端和第一滤波器LF1的第二端，第一滤波器LF1的第三端连接第二电容C2的一端和第一整流器T1的第一端，第一滤波器LF1的第四端连接第二电容C2的另一端和第一整流器T1的第二端，第一整流器T1的第三端和第四端与所述电能调节模块3连接。

在具体实施例中，上述第一电容C1、第一滤波器LF1和第二电容C2组成EMI滤波电路。

进一步地，所述电能调节模块3包括第一电阻R1、第一功率管Q1、第三电容C3、第一变压器W1；

具体地，所述第一电阻R1的一端连接所述第一整流器T1的第四端，第一电阻R1的另一端连接第一功率管Q1的源极，第一功率管Q1的漏极连接第三电容C3的一端和第一变压器W1的第二端，第一变压器W1的第一端连接第三电容C3的另一端和第一整流器T1的第三端，第一变压器W1的第三端和第四端与所述输出模块4连接，第一变压器W1的第五端和第六端与所述储能控制模块9连接，第一功率管Q1的栅极连接所述驱动模块7。

在具体实施例中，上述第一电阻R1可为电流采样电阻，为智能控制模块2提供采样电流，具体不做赘述；上述第一功率管Q1可选用N沟道增强型MOS管，调节第一变压器W1的输出电能。

进一步地，所述驱动模块7包括第八电阻R8、第一电源VCC1、第九电阻R9、第五电容C5、第十电阻R10、驱动器U2；所述智能控制模块2包括第一控制器U1；

具体地，所述第八电阻R8的一端连接所述第一功率管Q1的栅极，第八电阻R8的另一端连接驱动器U2的第九端，驱动器U2的第十端连接第一电源VCC1，驱动器U2的第八端通过第九电阻R9连接地端，驱动器U2的第六端通过第十电阻R10连接第五电容C5的一端、地端、驱动器U2的第四端和第七端，第五电容C5的另一端连接驱动器U2的第五端，驱动器U2的第三端连接第一控制器U1的第二IO端。

在具体实施例中，上述驱动器U2可选用MC33060芯片；上述第一控制器U1可选用，但并不限于ST89C52单片机。

进一步地，所述待机控制模块8包括第二功率管Q2；

具体地，所述第二功率管Q2的漏极连接所述第一功率管Q1的栅极，第二功率管Q2的源极接地，第二功率管Q2的栅极连接所述第一控制器U1的第四IO端。

在具体实施例中，上述第二功率管Q2可选用N沟道增强型MOS管，用于控制第一功率管Q1的状态。

需要注意的是，上述第一控制器U1的第四IO端输出的待机信号也可由手动控制发出，在此不做赘述。

进一步地，所述输出模块4包括第一稳压器J1、第一二极管D1、第四电容C4、负载电路；

具体地，所述第一稳压器J1的第一端和第二端分别连接所述第一变压器W1的第三端和第四端，第一稳压器J1的第三端连接第一二极管D1的阳极，第一稳压器J1的第四端连接第四电容C4的一端，第一二极管D1的阴极连接第四电容C4的另一端和负载电路的第一端，负载电路的第二端接地。

在具体实施例中，上述第一稳压器J1选用DC-DC稳压调节器即可，具体型号不做限定；上述第一二极管D1和第四电容C4用于整流滤波；上述负载电路为所需控制的电子设备，在此不做赘述。

进一步地，所述第一负载检测模块5包括第二电阻R2、第一稳压管VD1、第一开关管VT1、第三电阻R3、第四电阻R4、第三开关管VT3、第六电阻R6、第七电阻R7、第一光耦U3；

具体地，所述第二电阻R2的一端连接第一开关管VT1的发射极、第三开关管VT3的发射极、第七电阻R7的一端和所述第一稳压器J1的第四端，第二电阻R2的另一端连接所述负载电路的第二端和第一稳压管VD1的阴极，第一稳压管VD1的阳极连接第一开关管VT1的基极并通过第三电阻R3连接第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端、第一光耦U3的第三端和所述负载电路的第一端，第一开关管VT1的集电极连接第三开关管VT3的基极和第四电阻R4的另一端，第三开关管VT3的集电极连接第一光耦U3的第一端和第六电阻R6的另一端，第一光耦U3的第二端连接第七电阻R7的另一端，第一光耦U3的第四端连接所述第一控制器U1的第一IO端。

在具体实施例中，上述第二电阻R2用于对输入负载电路的电能进行采样；上述第一开关管VT1和第三开关管VT3均可选用NPN型三极管，用于对第二电阻R2采样的信号进行放大处理；上述第一光耦U3可选用PC817光电耦合器。

进一步地，所述第二负载检测模块6包括第六电容C6、第二变压器W2、第二整流器T2、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第四开关管VT4、第二电源VCC2；

具体地，所述第六电容C6的一端和第二变压器W2的第二端分别连接所述电源端口的第一端和第二端，第六电容C6的另一端连接第二变压器W2的第一端，第二变压器W2的第三端和第四端分别连接第二整流器T2的第一端和第二端，第二整流器T2的第三端连接第十一电阻R11的一端和所述负载电路的第一端，第十一电阻R11的另一端连接第十二电阻R12的一端并通过第十三电阻R13连接第四开关管VT4的基极，第四开关管VT4的集电极连接第二电源VCC2，第四开关管VT4的发射极连接所述第一控制器U1的第五IO端并通过第十四电阻R14接地，第二整流器T2的第四端连接第十二电阻R12的另一端和负载电路的第二端。

在具体实施例中，上述第六电容C6、第二变压器W2和第二整流器T2对输入的电能进行降压和整流处理；上述第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13组成电阻分压电路，用于检测第二整流器T2在负载电路接入和断开时传输的电能大小；上述第四开关管VT4可选用NPN型三极管，在有负载电路连接时导通，无时关闭。

进一步地，所述储能控制模块9包括储能装置、第五电阻R5、第三功率管Q3、第二开关管VT2、第二稳压器J2；

具体地，所述储能装置的第一端、第五电阻R5的一端和第三功率管Q3的源极连接所述第一变压器W1的第五端，第五电阻R5的另一端连接第三功率管Q3的栅极和第二开关管VT2的集电极，第二开关管VT2的发射极接地，第二开关管VT2的基极连接所述第一控制器U1的第三IO端，第三功率管Q3的漏极连接第二稳压器J2的输入端，第二稳压器J2的输出端连接第一控制器U1的电源端。

在具体实施例中，上述第三功率管Q3可选用P沟道增强型MOS管，由第二开关管VT2控制；上述第二开关管VT2可选用NPN型三极管，由第一控制器U1控制；上述储能装置可选用，但并不限于锂电池、超级电容等储能装置。

本发明一种低功耗MCU芯片待机控制电路，由电源端口输入交流电，第一电容C1、第一滤波器LF1、第二电容C2和第一整流器T1进行滤波和整流处理，由第一变压器W1进行传输，第一稳压器J1、第一二极管D1和第四电容C4对第一变压器W1输出的电能进行DC-DC稳压调节和整流滤波处理，以便为负载电路提供电能，同时第一控制器U1的第二IO端输出脉冲信号由驱动器U2传输并控制第一功率管Q1的导通程度，以便调节第一变压器W1的传输电能，在正常带载工作时如果移除了负载电路，第二电阻R2的压降降低，第三开关管VT3截止，第一光耦U3导通，使得第一控制器U1得知负载电路被移除，第一控制器U1控制第二功率管Q2导通，断开第一变压器W1传输的电能并停止输出脉冲信号，电路进入待机控制，同时第一控制器U1控制第三功率管Q3导通，使得储能装置为第一控制器U1提供待机电能，如果此时再接入负载电路，由于无电能输入，第二电阻R2的保持着低压降，第一负载检测模块5无法工作，此时第一功率管Q1不工作时，通过第二变压器W2和第二整流器T2对输入的交流电进行降压和整流处理，并由第十一电阻R11和第十二电阻R12进行输出电能检测，在由负载电路连接的情况下，第十一电阻R11和第十二电阻R12分压的电能较大，使得第四开关管VT4导通，第一控制器U1得知负载电路已连接，将重新进行自启控制，重新为负载电路提供电能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，

该低功耗MCU芯片待机控制电路包括：电源输入模块，智能控制模块，电能调节模块，输出模块，第一负载检测模块，第二负载检测模块，驱动模块，待机控制模块；

所述电源输入模块，用于将输入的交流电进行滤波和整流处理并输出直流电；

所述智能控制模块，用于通过MCU电路接收所述第一负载检测模块和第二负载检测模块反馈的信号，用于输出待机信号控制所述待机控制模块的工作，用于在待机的状态下输出电源切换信号，用于输出脉冲信号；

所述驱动模块，用于通过驱动电路提供所述脉冲信号的驱动能力并输出；

所述电能调节模块，与所述电源输入模块和驱动模块连接，用于控制传输电能和拦截电能；用于接收所述驱动模块输出的脉冲信号并调节所述电源输入模块输出的电能；

所述输出模块，与所述电能调节模块连接，用于通过电能处理电路将所述电能调节模块调节后的电能进行DC-DC调节和整流滤波处理并为负载电路提供电能；

所述第一负载检测模块，与所述输出模块和智能控制模块连接，用于检测所述输出模块正常带载工作时负载电路与输出模块的连接状态并输出第一状态信号；

所述第二负载检测模块，与所述电源输入模块、输出模块和智能控制模块连接，用于检测所述输出模块正常带载工作前负载电路与输出模块的连接状态并输出第二状态信号；

所述待机控制模块，与所述电能调节模块和智能控制模块连接，用于接收所述待机信号并控制所述电能调节模块的待机工作。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述低功耗MCU芯片待机控制电路还包括储能控制模块；

所述储能控制模块，用于接收所述电能调节模块输出的电能并储能工作，用于接收所述电源切换信号并通过储能放电电路为智能控制模块提供待机电能；

所述储能控制模块与所述电能调节模块和智能控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述电源输入模块包括电源端口、第一电容、第一滤波器、第二电容、第一整流器；

所述电源端口的第一端连接第一电容的一端和第一滤波器的第一端，电源端口的第二端连接第一电容的另一端和第一滤波器的第二端，第一滤波器的第三端连接第二电容的一端和第一整流器的第一端，第一滤波器的第四端连接第二电容的另一端和第一整流器的第二端，第一整流器的第三端和第四端与所述电能调节模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述电能调节模块包括第一电阻、第一功率管、第三电容、第一变压器；

所述第一电阻的一端连接所述第一整流器的第四端，第一电阻的另一端连接第一功率管的源极，第一功率管的漏极连接第三电容的一端和第一变压器的第二端，第一变压器的第一端连接第三电容的另一端和第一整流器的第三端，第一变压器的第三端和第四端与所述输出模块连接，第一变压器的第五端和第六端与所述储能控制模块连接，第一功率管的栅极连接所述驱动模块。

5.根据权利要求4所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述驱动模块包括第八电阻、第一电源、第九电阻、第五电容、第十电阻、驱动器；所述智能控制模块包括第一控制器；

所述第八电阻的一端连接所述第一功率管的栅极，第八电阻的另一端连接驱动器的第九端，驱动器的第十端连接第一电源，驱动器的第八端通过第九电阻连接地端，驱动器的第六端通过第十电阻连接第五电容的一端、地端、驱动器的第四端和第七端，第五电容的另一端连接驱动器的第五端，驱动器的第三端连接第一控制器的第二IO端。

6.根据权利要求5所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述待机控制模块包括第二功率管；

所述第二功率管的漏极连接所述第一功率管的栅极，第二功率管的源极接地，第二功率管的栅极连接所述第一控制器的第四IO端。

7.根据权利要求5所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述输出模块包括第一稳压器、第一二极管、第四电容、负载电路；

所述第一稳压器的第一端和第二端分别连接所述第一变压器的第三端和第四端，第一稳压器的第三端连接第一二极管的阳极，第一稳压器的第四端连接第四电容的一端，第一二极管的阴极连接第四电容的另一端和负载电路的第一端，负载电路的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述第一负载检测模块包括第二电阻、第一稳压管、第一开关管、第三电阻、第四电阻、第三开关管、第六电阻、第七电阻、第一光耦；

所述第二电阻的一端连接第一开关管的发射极、第三开关管的发射极、第七电阻的一端和所述第一稳压器的第四端，第二电阻的另一端连接所述负载电路的第二端和第一稳压管的阴极，第一稳压管的阳极连接第一开关管的基极并通过第三电阻连接第四电阻的一端、第六电阻的一端、第一光耦的第三端和所述负载电路的第一端，第一开关管的集电极连接第三开关管的基极和第四电阻的另一端，第三开关管的集电极连接第一光耦的第一端和第六电阻的另一端，第一光耦的第二端连接第七电阻的另一端，第一光耦的第四端连接所述第一控制器的第一IO端。

9.根据权利要求7所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述第二负载检测模块包括第六电容、第二变压器、第二整流器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第四开关管、第二电源；

所述第六电容的一端和第二变压器的第二端分别连接所述电源端口的第一端和第二端，第六电容的另一端连接第二变压器的第一端，第二变压器的第三端和第四端分别连接第二整流器的第一端和第二端，第二整流器的第三端连接第十一电阻的一端和所述负载电路的第一端，第十一电阻的另一端连接第十二电阻的一端并通过第十三电阻连接第四开关管的基极，第四开关管的集电极连接第二电源，第四开关管的发射极连接所述第一控制器的第五IO端并通过第十四电阻接地，第二整流器的第四端连接第十二电阻的另一端和负载电路的第二端。

10.根据权利要求5所述的一种低功耗MCU芯片待机控制电路，其特征在于，所述储能控制模块包括储能装置、第五电阻、第三功率管、第二开关管、第二稳压器；

所述储能装置的第一端、第五电阻的一端和第三功率管的源极连接所述第一变压器的第五端，第五电阻的另一端连接第三功率管的栅极和第二开关管的集电极，第二开关管的发射极接地，第二开关管的基极连接所述第一控制器的第三IO端，第三功率管的漏极连接第二稳压器的输入端，第二稳压器的输出端连接第一控制器的电源端。

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