CN206790159U - 电源控制器、组件以及称重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了电源控制器、电源组件和称重装置。电源控制器包括：控制模块，与电池连接，用于根据触发信号和维持信号输出或停止输出电池电压；触发模块，用于接收开关按键信号，并根据所述开关按键信号输出所述触发信号和微控制器开关信号；以及维持模块，用于接收微控制器响应于所述微控制器开关信号返回的控制信号，并根据所述控制信号输出所述维持信号。其能使使用该电源控制器的装置在仅使用电池时做到真正的关机。

Description

电源控制器、组件以及称重装置

技术领域

本实用新型主要涉及电源控制领域，尤其涉及一种称重装置的电源控制器。

背景技术

防水秤广泛用于肉类、水产等食品销售、加工领域，其基本特点是使用时间长、使用频次高、使用量大。在操作过程中，防水秤需要经常与水接触，因此对防水性能有较高的要求。由于防水秤的使用现场环境潮湿、拥挤，交流电源接入很不方便、不安全，因此用户倾向于使用带电池的防水秤。又由于用户通常具有大量的秤，对秤的管理、使用、电池维护提出较高的要求。

现有的防水秤在仅使用电池时，关机时仅能关闭LED等电路，微控制器(MicroControl Unit,MCU)仍然在工作，无法做到真正的关机，比较耗电。并且，现有防水秤的充电过程需要按开机键才可进行，而有些用户在接上交流电源后会忘记按开机键，这就导致防水秤接上交流电源，但并未进行充电的情况时有发生。

此外，现有的防水秤混合了模拟电路部分5V供电和数字电路部分3.3V/5V供电，电池电压直接通过低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)降到指定电压，使用效率低，部分能源浪费在LDO上。若电池额定电压为6V，则模拟电路使用效率83％，数字电路只有55％。在模拟电路与数字电路的功耗比约为1:4时，电池综合效率约60.6％。

再者，现有的防水秤没有明显的电池状态显示，用户会担心在使用过程中突然没电，影响使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电源控制器，其能使使用该电源控制器的装置在仅使用电池时做到真正的关机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电源控制器，包括：控制模块，与电池连接，用于根据触发信号和维持信号输出或停止输出电池电压；触发模块，用于接收开关按键信号，并根据所述开关按键信号输出所述触发信号和微控制器开关信号；以及维持模块，用于接收微控制器响应于所述微控制器开关信号返回的控制信号，并根据所述控制信号输出所述维持信号。

在本实用新型的一实施例中，所述控制模块包括场效应管，所述场效应管的源极与所述电池连接；所述场效应管的栅极与所述触发模块和所述维持模块分别连接，用于接收所述触发信号和所述维持信号；所述场效应管的漏极用于输出所述电池电压。

在本实用新型的一实施例中，所述触发模块包括第一电阻、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻的一端与所述电池连接，另一端与所述第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相连接，并用于接收所述开关按键信号；所述第一二极管的正极用于输出所述触发信号；所述第二二极管的正极用于输出所述微控制器开关信号。

在本实用新型的一实施例中，所述维持模块包括三极管和电压提供单元，所述三极管的发射极用于接收所述控制信号；所述三极管的基极与所述电压提供单元连接；所述三极管的集电极用于输出所述维持信号。

本实用新型的另一方面提供了另一种电源控制器，包括：适配器通道，用于直接输出适配器电压；以及电池通道，用于输出电池电压；所述电池通道包括：控制模块，与电池连接，用于根据触发信号和维持信号输出或停止输出所述电池电压；触发模块，用于接收开关按键信号，并根据所述开关按键信号输出所述触发信号和微控制器开关信号；以及维持模块，用于接收微控制器响应于所述微控制器开关信号返回的控制信号，并根据所述控制信号输出所述维持信号。

本实用新型的另一方面提供了一种电源组件，包括：如上所述的电源控制器；以及降压模块；所述降压模块包括：DC/DC降压电路，用于将电池电压或适配器电压降至第一电压；第一降压电路，用于将第一电压降至第二电压，以提供给模拟电路和/或传感器；以及第二降压电路，用于将第一电压降至第三电压，以提供给数字电路。

本实用新型的另一方面提供了一种称重装置，包括如上所述的电源控制器，或如上所述的电源组件。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的电源控制器可以使包括其的装置在仅使用电池供电时，做到真正的关机，大大减少了在关机状态下电池的放电；还可以使包括其的装置在使用适配器充电时不需要按一下开机键，即可进行充电。本实用新型的称重装置采用了低电压的元器件，使用了DC/DC进行电压变换，提高了电池的使用效率，能够有效的节电，延长了电池的使用时间，改变了电池的维护计划。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的称重装置。

图2是本实用新型一实施例的电源控制器的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例的电源控制器的电路示意图。

图4是本实用新型一实施例的降压模块的结构示意图。

图5是本实用新型另一实施例的称重装置。

图6是本实用新型另一实施例的电源控制器的电路示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

实施例一

图1是本实用新型一实施例的称重装置。在图1中仅绘示出与电源控制相关的模块，其他与本实用新型的发明点无关的模块(例如传感器、数字键盘等)未绘示出。请参考图1，称重装置100包括微控制器(MCU)110、电源控制器120、降压模块130、开关按键140、电池150和显示模块160。

电池150与微控制器110、电源控制器120分别连接，以将电池电压输出给微控制器110和电源控制器120。微控制器110对电池电压进行检测，并可通过显示模块160中的电池状态显示单元161显示电池150的状态，例如电量。

电源控制器120还与微控制器110和开关按键140分别连接，用于根据开关按键140的开关按键信号(KeyPad_ON-OFF)和微控制器110输出的控制信号(MCU_nOFF)确定输出或停止输出电池电压。开关按键信号具有第一状态(对应开机状态)、第二状态(对应关机状态)和第三状态(对应触发关机状态)。控制信号具有第一状态(对应开机状态)和第二状态(对应关机状态)。当开关按键信号或控制信号处于第一状态时，电源控制器120确定输出电池电压；当开关按键信号和控制信号均处于第二状态时，电源控制器120停止输出电池电压。举例而言，设电源控制器120是低电平使能，则在开关按键信号和控制信号至少之一为低电平时，电源控制器120输出电池电压；在开关按键信号和控制信号均为高电平时，电源控制器120停止输出电池电压。可以理解，电源控制器120还可以是高电平使能，此时，在开关按键信号和控制信号至少之一为高电平时，电源控制器120输出电池电压；在开关按键信号和控制信号均为低电平时，电源控制器120停止输出电池电压。关于开关按键信号的第三状态，容后再述。

此外，电源控制模块120还用于根据开关按键信号的状态输出微控制器开关信号(MCU_ON-OFF)给微控制器110。微控制器110根据微控制器开关信号确定控制信号的状态。当开关按键信号处于第一状态时，微控制器开关信号也处于第一状态(对应开机状态)。当开关按键信号处于第二状态时，微控制器开关信号也处于第二状态(对应关机状态)。当开关按键信号处于第三状态时，微控制器开关信号也处于第三状态(对应触发关机状态)。当微控制器110检测到微控制器开关信号处于第一状态时，将控制信号设置为第一状态。当微控制器110检测到微控制器开关信号处于第三状态时，将控制信号设置为第二状态。举例而言，微控制器开关信号可以和开关按键信号具有相同的状态指示电平及持续时间，即开关按键信号为低电平时，微控制器开关信号同样为低电平，并持续相同的时间。可以理解，微控制器开关信号还可以和开关按键信号具有相反的状态指示电平，并持续相同的时间，即开关按键信号为低电平时，微控制器开关信号为高电平，并持续相同的时间。需要注意的是，开关按键信号、微控制器开关信号所具有的第一状态、第二状态和第三状态，可以通过指示电平和其他部件的状态的组合、指示电平和持续时间的组合或对信号进行编码来得到，本实用新型对此的实现方式并不加以限制。

降压模块130与电源控制器120和微控制器110分别连接，用于接收电源控制器120输出的电池电压，将电池电压降压后，输出给微控制器110，以为微控制器110提供电能。

显示模块160与微控制器110连接，用于根据微控制器110的输出显示电池状态、称重信息等。显示模块160可以包括电池状态显示单元161和LED数码管显示单元162。电池状态显示单元161用于显示电池状态信息。LED数码管显示单元162用于显示称重信息。

图2是本实用新型一实施例的电源控制器的结构示意图。请参考图2，电源控制器120包括控制模块121、触发模块122和维持模块123。

控制模块121与电池150、触发模块122和维持模块123分别连接，并根据触发模块122输出的触发信号和维持模块123输出的维持信号输出或停止输出电池150的电池电压。触发信号具有第一状态(对应开机状态)和第二状态(对应关机状态)，维持信号也具有第一状态和第二状态。当触发信号或维持信号处于第一状态时，控制模块121确定输出电池电压；当触发信号和维持信号均处于第二状态时，控制模块121停止输出电池电压。

触发模块122用于接收开关按键信号，并根据开关按键信号的状态输出触发信号和微控制器开关信号。当开关按键信号处于第一状态时，触发信号和微控制器开关信号也处于第一状态(对应开机状态)；当开关按键信号处于第二状态时，触发信号和微控制器开关信号也处于第二状态(对应关机状态)；当开关按键信号处于第三状态时(对应触发关机状态)，微控制器开关信号也处于第三状态。可以理解，触发信号和微控制器开关信号可以分别和开关按键信号具有相同或相反的状态指示电平。

维持模块123用于接收微控制器响应于微控制器开关信号返回的控制信号，并根据控制信号输出维持信号。当控制信号处于第一状态时，维持信号也处于第一状态(对应开机状态)；当控制信号处于第二状态时，维持信号也处于第二状态(对应关机状态)。类似于前文，维持信号也可以和控制信号具有相同或相反的状态指示电平。

当称重装置100处于关机状态时，开关按键140被按下，此时开关按键信号处于第一状态(例如通过称重装置100的关机状态和指示电平来确定为第一状态)，触发信号和微控制器开关信号也为第一状态。控制模块121在触发信号的控制下输出电池150的电池电压，微控制器110开始上电。微控制器110在检测到微控制器开关信号处于第一状态时，将控制信号设置为第一状态，此时维持信号也相应处于第一状态。在松开开关按键140后(此时开关按键信号处于第二状态)，控制模块121可以在维持信号(处于第一状态)的控制下持续输出电池电压。

当称重装置100处于开机状态时，开关按键140被按下，此时开关按键信号处于第三状态(例如通过称重装置100的开机状态和指示电平来确定为第三状态)，微控制器开关信号也为第三状态。当微控制器110检测到微控制器开关信号为第三状态时，将控制信号设置为第二状态，此时维持信号也相应处于第二状态。在松开开关按键140后，开关按键信号处于第二状态，维持信号同样处于第二状态，因此控制器121停止输出电池150的电池电压，整个称重装置100，包括微控制器110将停止供电。

图3是本实用新型一实施例的电源控制器的电路示意图。请参考图3，控制模块121包括场效应管Q1；触发模块122包括电阻R1、二极管D1和二极管D2；维持模块123包括三极管Q2和电压提供单元123a。

场效应管Q1的源极S与电池150连接。场效应管Q1的栅极G与触发模块122和维持模块123分别连接，用于接收触发信号和维持信号。场效应管Q1的漏极D用于输出电池电压。

电阻R1的一端与电池150连接，另一端与二极管D1的正极连接。二极管D1的负极与二极管D2的负极相连接，并用于接收开关按键信号。二极管D1的正极用于输出触发信号。二极管D2的正极用于输出微控制器开关信号。

三极管Q2的发射极e用于接收控制信号。三极管Q2的基极b与电压提供单元123a连接。三极管Q2的集电极c用于输出维持信号。由于微控制器110在上电过程中控制信号总是处于高电平状态，本实施例采用控制信号来控制三极管Q2的发射极e，而不是通常的基极b，能够防止***上电复位过程中的误操作。

电压提供单元123a可以由电压源、电阻R2和电阻R3构成。电阻R2和电阻R3串联连接，电压源将电压施加于串联后的电阻R2和电阻R3的两端。三极管Q2的基极b与电阻R2和电阻R3间的连接端连接。优选的，电压源为降压模块130。优选的，电压源的电压为3.3V。

此外，电源控制器120还可以具有二极管D3。二极管D3的正极与场效应管Q1的漏极D连接，负极用于输出电池电压。

如此，称重装置100在关机状态时，按住开关按键140后，开关按键信号(KeyPad_ON-OFF)持续一段时间为低电平。二极管D1导通，二极管D1正极的电压被拉低，即输出触发信号，使场效应管Q1导通，电源控制器120输出电池电压。二极管D2同样导通，二极管D2正极的电压也被拉低，使微控制器开关信号(MCU_ON_OFF)为低电平。电池电压经降压模块130降压后输出给微控制器110。微控制器110在上电后开始工作，并检测微控制器开关信号(MCU_ON_OFF)的状态。在检测到微控制器开关信号(MCU_ON_OFF)为低电平时，微控制器110将控制信号(MCU_nOFF)设置为低电平并保持。此时，三极管Q2持续导通，三极管Q2的集电极的电压保持在一低位，即输出维持信号，使场效应管Q1持续导通，电源控制器120持续输出电池电压。

当称重装置100在开机状态时，按住开关按键140后，二极管D2导通，使微控制器开关信号(MCU_ON_OFF)为低电平。如果微控制器110检测到微控制器开关信号(MCU_ON_OFF)为低电平的持续时间超过预定值，则将控制信号(MCU_nOFF)设置为高电平，在松开开关按键140后，电源控制器120停止输出电源电压。如此实现了称重装置100的真正关机，大大减少了在关机状态下电池150的放电。

如此，在称重装置100关机后，由于电压源无电压输出，且微控制器110上电重启时，其针脚输出的总是高电平，这样三极管Q2不导通，场效应管Q1的源极S和栅极G的电压总是相等，所以场效应管Q1不导通，防止了误启动。

图4是本实用新型一实施例的降压模块的结构示意图。请参考图4，降压模块130包括DC/DC降压电路131、第一降压电路132和第二降压电路132。DC/DC降压电路131用于将电源控制器120输出的电压降至第一电压。第一电压优选地为3.47V。第一降压电路132用于将第一电压降至第二电压，以提供给模拟电路和/或传感器。优选的，第二电压为3.3V。第二降压电路133用于将第一电压降至第三电压，以提供给数字电路。优选的，第三电压为3.3V。

在优选的实施例中，DC/DC降压电路131将电源控制器120输出的电压降至3.47V，再由第一降压电路132和第二降压电路133将3.47V电压降至3.3V，且整个***的传感器、模拟电路和数字电路均使用3.3V供电。然而，现有的称重装置至少有一路会使用5V供电。相较于现有的称重装置，由于本实施例采用3.3V的元器件，其本身功耗低，且使用DC/DC降压技术，减少了能源在电源变换上的损耗，提高了电池的使用效率。具体而言，本实施例的使用效率至少为3.3/3.47*90％＝85.6％，其中通常DC/DC压降电路的效率通常在90％以上。

此外，在LED驱动IC使用3.3V直接驱动时，相较于5V直接驱动情形，在类似亮度情况下，每段LED的耗电从原先约1.2mA降到0.9mA，能够节电25％。在传感器使用3.3V低压驱动时，相比于传感器5V供电，能够节电34％。在传感器使用1000ohm输入阻抗电阻时，相比于通常350ohm传感器，能够节电65％。

根据实际测试，在重度使用条件下，使用一样的铅酸电池(6V，5A)，相较于现有的称重装置，使用本实用新型的节电技术的称重装置的连续使用时间从原先的双显100小时，单显130小时提升到双显160小时，单显250小时，使用时间大大提高。实际正常使用状态下(每天秤体工作8小时，待机状态，自动关机状态开启)，使用本实用新型的节电技术的称重装置可以做到1个月维护一次，可以说根本上改变了电池的维护计划。

实施例二

图5是本实用新型另一实施例的称重装置。请参考图5，称重装置200相对应图1所示出的称重装置100多了适配器170和充电电路180，以及电源控制器120’与电源控制器120有所不同外，其余的部件均相同，因此也采用相同的附图标记。与称重装置100相同的部件在此不再重复描述，下面主要对适配器170、充电电路180和电源控制器120’的相关部分进行描述。

适配器170用于将交流市电转换成直流电压，并提供给微控制器110、电源控制器120’和充电电路180。优选的，适配器170输出的直流电压为9-12V之间。

微控制器110对适配器170输出的直流电压进行检测，并可通过显示模块160中的电池状态显示单元161显示相应的信息。

图6是本实用新型另一实施例的电源控制器的电路示意图。请参考图6，电源控制器120’包括适配器通道120’a和电池通道120’b。

适配器通道120’a用于直接输出适配器电压，即适配器170输出的直流电压。需要注意的是，此处所述的“直接输出”是指未经开关控制输出。适配器通道120’a可以具有二极管D4，二极管D4的正极与适配器170的输出端连接，负极用于输出适配器电压。

电池通道120’b与实施例一中的电源控制器120相同，在此不再重复描述。

如此，在适配器170上电时，称重装置200直接使用适配器170供电，此时，微控制器110总是处于工作状态，即使按开关按键140进行关机，也是处于显示模块160关闭的假关机状态，微控制器110一直在监控电池、按键等的状态。

充电电路180还与微控制器110和电池150连接，用于在微控制器110的控制下，对电池150进行充电。如此，微控制器110在检测到是适配器170供电时，可以直接控制充电电路180对电池150进行充电，不像现有的称重装置，在充电时需要按一下开机键才可进行充电。

虽然在本实用新型中电源控制器是以在称重装置中的形式来加以说明，但应当理解，本实用新型中的电源控制器也可以用于其他装置，例如移动电话、掌上电脑、平板电脑等等，本实用新型对此并不加以为限。

应当理解，当一个元件被称为“在另一个元件上”、“连接到另一个元件”、“耦合于另一个元件”或“接触另一个元件”时，它可以直接在该另一个元件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个元件，或者可以存在***元件。相比之下，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”、“直接连接于”、“直接稠合于”或“直接接触”另一个元件时，不存在***元件。同样的，当第一个元件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个元件，在该第一元件和该第二元件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它元件，甚至在导电元件之间没有直接接触。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种电源控制器，其特征在于，所述电源控制器包括：

控制模块，与电池连接，用于根据触发信号和维持信号输出或停止输出电池电压；

触发模块，用于接收开关按键信号，并根据所述开关按键信号输出所述触发信号和微控制器开关信号；以及

维持模块，用于接收微控制器响应于所述微控制器开关信号返回的控制信号，并根据所述控制信号输出所述维持信号。

2.根据权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，所述控制模块包括场效应管，其中：

所述场效应管的源极与所述电池连接；所述场效应管的栅极与所述触发模块和所述维持模块分别连接，用于接收所述触发信号和所述维持信号；所述场效应管的漏极用于输出所述电池电压。

3.根据权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，所述触发模块包括第一电阻、第一二极管和第二二极管，其中：

所述第一电阻的一端与所述电池连接，另一端与所述第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相连接，并用于接收所述开关按键信号；所述第一二极管的正极用于输出所述触发信号；所述第二二极管的正极用于输出所述微控制器开关信号。

4.根据权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，所述维持模块包括三极管和电压提供单元，其中：

所述三极管的发射极用于接收所述控制信号；所述三极管的基极与所述电压提供单元连接；所述三极管的集电极用于输出所述维持信号。

5.一种电源控制器，其特征在于，所述电源控制器包括：

适配器通道，用于直接输出适配器电压；以及

电池通道，用于输出电池电压；所述电池通道包括：

控制模块，与电池连接，用于根据触发信号和维持信号输出或停止输出所述电池电压；

触发模块，用于接收开关按键信号，并根据所述开关按键信号输出所述触发信号和微控制器开关信号；以及

维持模块，用于接收微控制器响应于所述微控制器开关信号返回的控制信号，并根据所述控制信号输出所述维持信号。

6.一种电源组件，其特征在于，所述电源组件包括：

如权利要求1至5任一项所述的电源控制器；以及

降压模块；所述降压模块包括：

DC/DC降压电路，用于将电池电压或适配器电压降至第一电压；

第一降压电路，用于将第一电压降至第二电压，以提供给模拟电路和/或传感器；以及

第二降压电路，用于将第一电压降至第三电压，以提供给数字电路。

7.一种称重装置，其特征在于，所述称重装置包括如权利要求1至5任一项所述的电源控制器，或如权利要求6所述的电源组件。