CN216286210U - 一种低功耗电子开关装置和设备控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗电子开关装置，包括电子开关电路、时钟唤醒电路、外部唤醒电路和按键唤醒电路；时钟唤醒电路、外部唤醒电路、按键唤醒电路分别与电子开关电路电性连接，用于控制电子开关电路的通断，从而控制电源与设备的通断以及电源与设备的主控MCU的通断，从而使得设备在待机状态与正常工作状态之间的切换，解决了现有通过主控MCU控制***低功耗的切换时导致主控MCU使用寿命短、产品开发周期长、主控MCU容易陷入死机状态等问题。本实用新型还提供一种低功耗设备控制***。

Description

一种低功耗电子开关装置和设备控制***

技术领域

本实用新型涉及电子开关，尤其涉及一种低功耗电子开关装置和低功耗设备控制***。

背景技术

对于目前大多数的低功耗电子设备来说，一般通过将MCU采用深度睡眠模式或打嗝模式唤醒的方式实现***的低功耗。也即，当MCU接收到来自外部的中断信号时MCU再启动并进入正常工作状态，否则MCU一直处于睡眠模式或低功耗模式等。但是这种工作机制，存在以下缺陷：

(1)一般是通过在MCU内部设置相应的软件程序，由软件控制MCU工作模式的切换；而在软件程序开发时由于其控制逻辑较为复杂，需要较长的调试周期，不利于产品快速进入市场；

(2)在实际的使用过程中，当MCU在长期工作后，一旦进入低功耗模式后很难被唤醒，甚至导致MCU处于死机状态，影响用户使用体验；

(3)上述方式由于需要MCU接收中断信号，因此MCU实际上是一直处于工作状态的，相对会缩短MCU的使用寿命；

(4)对于功耗要求较高的设备来说，还需要选用特定专用的芯片作为MCU，对生产商来说，供应链的选择具有局限性。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种低功耗电子开关装置，其能够解决现有技术中***低功耗控制时存在产品调试周期长、MCU容易陷入死机状态、MCU使用寿命缩短等问题。

本实用新型的目的之二在于提供一种低功耗设备控制***，其能够解决现有技术中***低功耗控制时存在产品调试周期长、MCU容易陷入死机状态、MCU使用寿命缩短等问题。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种低功耗电子开关装置，包括电子开关电路、时钟唤醒电路、外部唤醒电路和按键唤醒电路；其中，电子开关电路的第一输入端与外部的电源电性连接、第一输出端输出设备供电电源、第二输出端输出主控MCU供电电源；所述时钟唤醒电路、外部唤醒电路、按键唤醒电路分别与电子开关电路电性连接，用于控制电子开关电路的通断，从而控制电源与设备的通断以及电源与设备的主控MCU的通断；

所述时钟唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于当***内倒计时结束时控制所述电子开关电路接通；所述外部唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于接收外部中断信号并根据所述外部中断信号控制电子开关电路接通；所述按键唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于当按键被按下时控制电子开关电路接通。

进一步地，所述电子开关电路包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24和电阻R25；

二极管D3的正极与外部唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第二唤醒信号；二极管D4的正极与时钟唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第一唤醒信号；二极管D3的负极、二极管D4的负极均与二极管D5、二极管D6的正极电性连接；电阻R24、电容C13的一端均接地，另一端均接入二极管D5、二极管D6的正极与二极管D3、二极管D4的负极之间；二极管D5和二极管D6的正极与外部按键唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第三唤醒信号；

二极管D5的负极通过电阻R20与三极管Q6的基极电性连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极通过电阻R19与开关管Q4的源极电性连接；电阻R21的一端接地、另一端接入电阻R20与三极管Q6的基极之间；

二极管D6的负极通过电阻R23与三极管Q7的基极电性连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极通过电阻R17与开关管Q4的漏极电性连接；电阻R25的一端接地、另一端接入电阻R23与三极管Q7的基极之间；

电阻R22、电容C12的一端均接地、另一端均接入三极管Q7与三极管Q5的基极之间；三极管Q5的基极接入电阻R17与三级管Q7的集电极之间、发射极接地、集电极通过电阻R18与开关管Q4的漏极电性连接；

电容C10、电容C11的一端均接地、另一端均与开关管Q4的漏极电性连接；

电容C8的一端接地、另一端与开关管Q4的栅极电性连接；电容C9、电阻R16的一端均接入电阻R19与开关管Q4的源极之间、另一端均与开关管Q4的栅极电性连接；

开关管Q4的栅极与电源VABT电性连接，漏极向设备输出设备供电电源VCC_SYS；

当第一唤醒信号为高电平或第二唤醒信号为高电平时，二极管D3或二极管D4输出的信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6与三级管Q7导通，开关管Q4导通，设备接入设备供电电源VCC_SYS并进入正常工作状态；当第三唤醒信号为高电平时，三极管Q6与三极管Q7导通，开关管Q4导通，设备接入设备供电电源VCC_SYS并进入正常工作状态。

进一步地，开关管Q4为场效应管，其型号为SI2305CDS。

进一步地，所述外部唤醒电路包括电容C7、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和三级管Q3；其中，三级管Q3的基极通过电阻R13接入外部中断信号，发射极接入电源VBAT；三极管Q3的集电极与电子开关电路的二极管D3的正极电性连接，用于向电子开关电路输入第二唤醒信号；

三级管Q3的集电极还通过电阻R14与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输入第四控制信号；

电容C7、电阻R15的一端均接地、另一端均与电阻R14电性连接；

电阻R12的一端接入电阻R13与三极管Q3的基极之间、另一端与三极管Q3的发射极电性连接；

当外部中断信号为高电平时，三极管Q3截止，外部唤醒电路的输出端输出的第二唤醒信号为低电平；此时，电子开关电路的二极管D3的输出信号VSYS_EN为低电平，三极管Q6和三级管Q7截止，开关管Q4断开；

当外部中断信号为低电平时，三极管Q3导通，外部唤醒电路的输出端输出的第二唤醒信号为高电平；此时，电子开关电路的二极管D3的输出信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7导通，开关管Q4导通。

进一步地，所述时钟唤醒电路包括时钟芯片U1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C8、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R11、三极管Q2和备用纽扣电池BT1；其中，时钟芯片U1的端口3接入电源VBAT，端口3还通过电容C3、电容C4接地，端口4悬空，端口5通过电容C5接地，端口5通过备用纽扣电池BT1接地，端口6接地，端口2悬空，端口8通过电阻R2与设备的主控MCU电性连接，端口1通过电阻R3与设备的主控MCU电性连接，端口7通过电阻R8与三极管Q2的基极电性连接；

三极管Q2的发射极接入电源VBAT；电阻R5的一端接入电源VBAT与三极管Q2的发射极之间、另一端接入电阻R8与三极管Q2的基极之间；三极管Q2的集电极与电子开关电路的二极管D4电性连接，用于向电子开关电路输入第一唤醒信号；

三极管Q2的集电极通过电阻R10与主控MCU电性连接，用于接入第一控制信号；电阻R11的一端接地，另一端与电阻R10电性连接；电容C8的一端接地，另一端与电阻R10电性连接；

当时钟芯片U1检测到倒计时结束时，时钟芯片U1的端口7输出高电平，三极管Q2导通，时钟唤醒电路的输出端输出的第一唤醒信号为高电平；此时，电子开关电路的二极管D4的负极输出的信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7导通，开关管Q4导通。

进一步地，所述按键唤醒电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R9、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、按键SW1、电容C1、电容C2和二极管ESD1；其中，三极管Q1的集电极通过电阻R1接入主控MCU供电电源VCC_MCU集电极与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输出第二控制信号；三极管Q1的发射极接地，基极通过电阻R6与二极管D1的正极电性连接；

二极管D1的负极输出第三唤醒信号；

二极管D2的正极与主控MCU电性连接，用于接入第三控制信号；二极管D2的负极输出第三唤醒信号；

电阻R9的一端接地、另一端与二极管D2的正极电性连接；电阻R7的一端接地、另一端接入电阻R6与三极管Q1的基极之间；

按键SW1的端口3接地，端口4接地，端口2接入电源模块，端口1与二极管D1的正极电性连接；

电容C1的一端接地、另一端与按键SW1的端口2电性连接；电容C2的一端接地、另一端与按键SW1的端口1电性连接；二极管ESD1的一端接地、另一端与按键SW1的端口1电性连接；

当按键SW1没有按下时，按键唤醒电路的输出端输出的第三唤醒信号为低电平，电子开关电路中的三极管Q6、三极管Q7均截止，开关管Q4截止，设备断开电源并进入待机状态；

当按键SW1按下时，按键唤醒电路的输出端输出的第三唤醒信号为高电平，电子开关电路的三极管Q6和三级管Q7接通，开关管Q4接通，设备接入设备供电电源VCC_SYS并进入正常工作状态。

进一步地，还包括降压电路；所述降压电路的输入端通过电子开关电路与电源电性连接、输出端与主控MCU电性连接，用于当电子开关电路接通时，将设备供电电源转换为主控MCU供电电源。

进一步地，所述降压电路包括芯片U2、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电阻R26、电阻R27、电阻R28和电感L1；

芯片U2的端口4接入设备供电电源VCC_SYS，端口2接地，端口1通过电阻R26接入第三唤醒信号VSYS_EN，端口1通过电容C19接地，端口5通过电阻R28接地；芯片U2的端口3通过电感L1输出主控MCU供电电源VCC_MCU；

电容C16、电容C18的一端均接地、另一端均与芯片U2的端口4电性连接；

电容C14的一端均通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接、另一端通过电阻R28接地；

电阻R27的一端通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接、另一端通过电阻R28接地；

电容C15、电容C17的一端均接地、另一端通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接；

当第三唤醒信号为高电平时，芯片U2的端口1为高电平，芯片U2将设备供电电源VCC_SYS转换为主控MCU供电电源VCC_MCU，主控MCU接通电源并进入正常工作状态；

当第三唤醒信号为低电平时，芯片U2不工作，主控MCU断开电源不工作。

进一步地，当设备处于待机状态下，且按键SW1被按下，主控MCU获取的第二控制信号为高电平时，主控MCU以及设备进入正常工作状态，通过主控MCU将第三控制信号设为高电平；然后按键SW1被松开时，主控MCU以及设备仍处于正常工作状态；

当设备与主控MCU均处于工作状态下，且按键SW1被按下，主控MCU接收第二控制信号为高电平时，将第三控制信号设为低电平，然后按键SW1被松开后，三极管Q1截止，第三唤醒信号为低电平，电子开关电路的开关管Q4截止，设备断开电源，设备进入待机状态；同时，降压电路不工作，主控MCU断电、不工作。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种低功耗设备控制***，包括***设备、***设备的主控MCU、***电源和如本实用新型的目的之一采用的一种低功耗电子开关装置；其中，低功耗电子开关装置的输入端与***电源电性连接、第一输出端与***设备电性连接、第二输出端与主控MCU电性连接；低功耗电子开关装置，用于控制***电源与***设备、***电源与主控MCU的通断，以实现***设备及主控MCU的待机状态与正常工作状态的切换。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在电源与设备、电源与设备的主控MCU之间设置电子开关电路，通过电子开关电路来控制电源与设备的通断、电源与设备的主控MCU的通断，从而使得设备与主控MCU的待机状态与正常工作状态的切换；在***处于待机状态时，由于整个***中的供电电流只有电子开关电路中的电流，其电流很小，大大降低***功耗；同时在待机状态下，由于设备的主控MCU完全处于断电状态，不需要一直工作，延长设备的主控MCU的使用寿命，也避免现有将设备的主控MCU进入低功耗状态或睡眠状态导致很难被唤醒的问题。同时，本实用新型采用纯硬件电路来实现，其电路结构简单、产品调试周期短，可使得产品快速进入市场。本实用新型还提供了多种唤醒方式，使得***从待机状态进入到正常工作状态，方便用户操作，满足不同的应用需求。

附图说明

图1为本实用新型提供的低功耗电子开关、***电源、设备、主控MCU的连接示意图；

图2为图1中的电子开关电路的电路示意图；

图3为图1中的时钟唤醒电路的电路示意图；

图4为图1中的外部唤醒电路的电路示意图；

图5为图1中的按键唤醒电路的电路示意图；

图6为图1中的降压电路的电路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本实用新型通过在设备与***电源之间设置电子开关装置，以实现对设备与电源的通断进行控制，从而使得设备在待机状态与正常工作状态之间进行切换。也即，当电子开关装置接通时，电源与设备接通，从而向设备提供电源，设备进入正常工作状态；当电子开关装置断开时，设备断开电源，进入待机状态。

优选地，本实用新型提供一种优选的实施例，一种低功耗电子开关装置，如图1-6所示，包括电子开关电路、时钟唤醒电路、外部唤醒电路和按键唤醒电路。

其中，电子开关电路的输入端与电源电性连接、第一输出端输出设备供电电源、第二输出端输出主控MCU供电电源。这里的电源是指相对于电子开关装置外的电源装置。同样地，下述的设备也是相对于电子开关装置外的设备。

设备供电电源，为设备的供电电源。也即，电子开关电路的第一输出端与设备电性连接，用于当电子开关电路接通时，将设备供电电源提供给设备，以保证设备进入正常工作状态。

同样地，主控MCU供电电源为设备的主控MCU的供电电源。也即，电子开关电路的第二输出端与设备的主控MCU电性连接，用于当电子开关电路接通时，将设备供电电源提供给设备的主控MCU，以保证设备的主控MCU进入正常工作状态。

很明显从上述可知，在设备进入待机状态时，主控MCU处于断电状态、设备也处于断电状态，此时整个***的供电电流只有低功耗电子开关装置，可大大降低***功耗；同时，主控MCU也不需要一直工作，延长主控MCU的使用寿命。另外，当设备进入待机状态时，主控MCU处于完全断电状态，因此不会存在进入低功耗状态或睡眠状态。这样，当设备进入正常工作状态时，主控MCU直接上电重新启动即可，不会进入死机状态。本实施例中的***是指包括电子开关装置、设备以及电源的整个***。

同时，从产品设计而言，由于本实施例不需要对主控MCU的待机功耗进行调试优化，缩短了产品的研发周期，可使得产品快速进入市场。

进一步地，本实施例提供三种唤醒方式，来实现将***从待机状态唤醒进入正常工作状态，具体如下：

时钟唤醒方式：通过设置倒计时时间，当低功耗电子开关装置检测到倒计时结束时，将设备与电源接通，***进入正常工作状态。具体地，时钟唤醒电路的输出端与电子开关电路电性连接，用于向电子开关电路发送第一唤醒信号，以控制电子开关电路的通断，进而实现设备的通电控制。比如：当时钟唤醒电路检测到倒计时结束时，控制电子开关电路接通，设备通电进入正常工作模式。

外部中断唤醒方式：当接收到外部的中断信号时，将设备与电源接通，设备进入正常工作状态。具体地，外部唤醒电路的输出端与电子开关电路电性连接，用于向电子开关电路输入第二唤醒信号，以控制电子开关电路的通断，从而控制设备的电源通断。

按键唤醒方式：通过按键来控制设备与电源的接通，***进入正常工作状态。具体地，通过按键唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于向电子开关电路输入第三唤醒信号，以控制电子开关电路的通断，从而控制设备的电源通断。

本实施例中提供的三种唤醒方式均为独立运行的，互不影响。比如，倒计时未达到设定时间时，若接收到外部中断信号或按键被按下时，均可实现***的唤醒。同样地，在未接收到外部中断信号或按键未被按下时，当倒计时结束时，***唤醒进入正常工作状态。也即，当***处于待机状态时，***满足上述三种唤醒方式中的任意一种方式的唤醒条件时，***即可进入正常工作状态。

具体地，如图2所示，电子开关电路包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24和电阻R25。

其中，二极管D3的正极与外部唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第二唤醒信号WAKE_UP_VSYS_EN。

二极管D4的正极与时钟唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第一唤醒信号RTC_VSYS_EN。

二极管D3的负极、二极管D4的负极均与二极管D5、二极管D6的正极电性连接。电阻R24、电容C13的一端均接地，另一端均接入二极管D5、二极管D6的正极与二极管D3、二极管D4的负极之间。

二极管D5的负极通过电阻R20与三极管Q6的基极电性连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极通过电阻R19与开关管Q4的源极电性连接；电阻R21的一端接地、另一端接入电阻R20与三极管Q6的基极之间。

二极管D6的负极通过电阻R23与三极管Q7的基极电性连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极通过电阻R17与开关管Q4的漏极电性连接；电阻R25的一端接地、另一端接入电阻R23与三极管Q7的基极之间。

电阻R22、电容C12的一端均接地、另一端均接入三极管Q7与三极管Q5的基极之间。三极管Q5的基极接入电阻R17与三级管Q7的集电极之间、发射极接地、集电极通过电阻R18与开关管Q4的漏极电性连接。

电容C10、电容C11的一端均接地、另一端均与开关管Q4的漏极电性连接。

电容C8的一端接地、另一端与开关管Q4的栅极电性连接。电容C9、电阻R16的一端均接入电阻R19与开关管Q4的源极之间、另一端均与开关管Q4的栅极电性连接。

开关管Q4的栅极与电源VABT电性连接，漏极向设备输出设备供电电源VCC_SYS。

当第一唤醒信号RTC_VSYS_EN为高电平时，二极管D4导通，二极管D4的负极输出信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7均导通，开关管Q4导通，设备接入设备供电电源VCC_SYS，设备进入正常工作状态。

同理，当第二唤醒信号WAKE_UP_VSYS_EN为高电平时，二极管D3导通，二极管D3的负极输出信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7均导通，三极管Q4接通，设备接入设备供电电源VCC_SYS，设备进入正常工作状态。

由于二极管D3、二极管D4为并联连接，因此，无论二极管D3的正极接入的唤醒信号为高电平还是二极管D4的正极接入的唤醒信号为高电平时，信号VSYS_EN均为高电平，则三极管Q6和三极管Q7均会导通，开关管Q4接通，设备接入设备供电电源VCC_SYS，设备进入正常工作状态。也即，时钟唤醒方式与外部唤醒方式二者之间不会相互影响，低功耗电子开关装置满足任意一个条件即可实现将设备从待机状态进入到正常工作状态。

更为具体地，二极管D3和二极管D4的型号均相同，均为BAT54C。二极管D5和二极管D6的型号均相同，均为BAT54A。三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7的型号均为S8050。

更为具体地，本实施例的开关管Q4为场效应管，型号为SI2305CDS，其最大电流为-4.3A，最大耐压为-8V，满足目前市面上最大电池电压4.35V。本实用新型采用开关管来实现设备与电源的通断，从而实现***的模式切换，其控制逻辑简单，生产周期较短，有利于产品快速进入市场。

另外，当***处于待机状态时，由于电子开关电路与电源模块断开，给到***的设备的电流几乎为零，此时整个***的待机电流只有控制电子开关电路的电流，而该电流很小，大大减少了***功耗。

优选地，本实施例中的电源可采用锂电池。

进一步地，如图3所示，时钟唤醒电路包括时钟芯片U1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C8、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R11、三极管Q2和备用纽扣电池BT1。

其中，时钟芯片U1的端口3接入电源VBAT，端口3还通过电容C3、电容C4接地滤波，端口4悬空，端口5通过电容C5接地，端口5通过BT1接地，端口6接地，端口2悬空，端口8通过电阻R2接入主控MCU供电电源VCC_MCU，端口1通过电阻R3接入主控MCU供电电源VCC_MCU，端口7通过电阻R8与三极管Q2的基极电性连接。

三极管Q2的发射极接入电源VBAT。电阻R5的一端接入电源VBAT与三极管Q2的发射极之间、另一端接入电阻R8与三极管Q2的基极之间。

三极管Q2的集电极与电子开关电路的二极管D4的正极电性连接。

三极管Q2的集电极通过电阻R10与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输入第一控制信号MCU_RTC_DET。主控MCU通过该第一控制信号MCU_RTC_DET检测当前***电源的开启或关闭是否是通过时钟唤醒电路的。

电阻R11的一端接地，另一端与电阻R10电性连接。电容C8的一端接地，另一端与电阻R10电性连接。电阻R10和电阻R11起到分压作用。

当时钟芯片U1检测到倒计时结束时，时钟芯片U1的端口7输出的信号RTC_INT为高电平，三极管Q2导通，时钟唤醒电路的输出端输出的第一唤醒信号RTC_VSYS_EN为高电平；此时，电子开关电路的二极管D4的负极输出的信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6、三极管Q7均接通，开关管Q4接通，设备接入设备供电电源VCC_SYS，进入正常工作状态。

另外，主控MCU还通过电阻R2和电阻R3向芯片U1的端口8、端口1发送I2C信号，以设置芯片U1的工作模式，比如倒计时的时间等。当芯片U1的倒计时结束时，芯片U1通过端口7输出高电平，以使得三极管Q2导通，输出高电平RTC_VSYS_EN。另外，本实施例还设置备用纽扣电池BT1为芯片U1供电，可实现当外部电源不可用时，芯片U1仍可处于正常工作状态。

具体地，本实施例中采用时钟芯片U1作为实时时钟芯片，其型号为SD3078，功耗为0.8μA，典型值为VBAT＝3.0V，温度Ta＝25℃，工作电压为2.7V～5.5V，工作温度为-40℃～+85℃，最小定时为244us，最长定时可到31年；同时其通过计算可获得较精确的毫秒级定时值；内置晶振和谐振电容，芯片内部通过高精度补偿方法，实现在宽温范围内高精度的计时功能，其中25℃精度<±3.8ppm；具有一次性或充电的后备电池输入脚VBAT，其内部的3.3V稳压充电电路可选择性地对外接的充电电池进行自动充电内置电池电压检测功能，可读取当前电池电压值(三位有效数)，设置高低电池报警电压值并从INT脚输出中断；标准I2C总线接口方式，最高速度400KHz。

具体地，备用纽扣电池BT1的型号为CR2032。三极管Q2的型号为S8550。

更为具体地，如图4所示，外部唤醒电路包括电容C7、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和三级管Q3。

其中，三级管Q3的基极通过电阻R13接入外部中断信号WAKE_UP，发射极接入电源模块，集电极输出第二唤醒信号WAKE_UP_VSYS_EN。本实施例外部中断信号WAKE_UP，可以是任何的外部设备发出的中断信号。

三级管Q3的集电极还通过电阻R14与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输出第四控制信号WAKE_UP_DET。主控MCU可根据第四控制信号WAKE_UP_DET检测当前***电源的开启或关闭是否为外部中断形成的。电容C7、电阻R15的一端均接地、另一端均与电阻R14电性连接。

电阻R12的一端接入电阻R13与三极管Q3的基极之间、另一端与三极管Q3的发射极电性连接。

外部唤醒电路通过接入电源VBAT，以保证自身的正常工作。

外部唤醒电路，通过接收外部中断信号WAKE_UP，控制三极管Q3的导通与断开，进而控制向电子开关电路输送第二唤醒信号WAKE_UP_VSYS_EN，进而控制电子开关电路中的开关管Q4的接通与断开。

具体地，当外部中断信号WAKE_UP为高电平时，三极管Q3截止，R15接地，外部唤醒电路的输出端输出的第二唤醒信号WAKE_UP_VSYS_EN为低电平。也即，电子开关电路的二极管D3的负极输出的信号VSYS_EN为低电平，三极管Q6和三级管Q7截止，开关管Q4断开，电源VBAT不与设备接通，***处于待机状态。同时，主控MCU模块获取第四控制信号WAKE_UP_DET为低电平，以得知外部唤醒电路未启动。

相反，当外部中断信号WAKE_UP为低电平时，三极管Q3导通，外部唤醒电路的输出端输出的第二唤醒信号WAKE_UP_VSYS_EN为高电平；此时，电子开关电路的二极管D3的输出信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7接通，开关管Q4接通，电源VBAT与设备接通，向设备供电，设备进入正常工作状态。此时，主控MCU获取第四控制信号WAKE_UP_DET为高电平，则认为外部唤醒电路启动，设备的电源由外部唤醒电路控制。

另外，当电子开关电路断开时，电源无法通过低功耗电子开关装置向设备提供设备供电电源VCC_SYS，同样地，设备也无法通过低功耗电子开关装置向主控MCU提供主控MCU供电电源VCC_MCU，此时主控MCU断开，不工作。

具体地，三极管Q3的型号为S8550。

进一步地，如图5所示，按键唤醒电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R9、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、按键SW1、电容C1、电容C2和二极管ESD1。

三极管Q1的集电极通过电阻R1接入主控MCU供电电源VCC_MCU，集电极与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输入第二控制信号MCU_PWR_KEY。三极管Q1的发射极接地，基极通过电阻R6与二极管D1的正极电性连接。

二极管D1的负极输出第三唤醒信号VSYS_EN。

二极管D2的正极与主控MCU电性连接，用于接入第三控制信号MCU_PWR_HOLD；二极管D1的负极输出第三唤醒信号VSYS_EN。

二极管D1与二极管D2的负极还与电子开关电路的二极管D5和二极管D6的正极，用于将第三唤醒信号输入到电子开关电路的二极管D5和二极管D6，以控制三极管Q6和三级管Q7的导通与截止，进而控制开关管Q4的导通与截止。

其中，二极管D1与二极管D2并联连接，形成或门电路。也即，两个控制信号只要有一个为高电平时，第三唤醒信号VSYS_EN为高电平。二极管D1与二极管D2的型号相同，均为BAT54C。

电阻R9的一端接地、另一端与二极管D2的正极电性连接。电阻R7的一端接地、另一端接入电阻R6与三极管Q1的基极之间。

按键SW1的端口3接地，端口4接地，端口2接入电源模块，端口1与二极管D1的正极电性连接。

电容C1的一端接地、另一端与按键SW1的端口2电性连接。电容C2的一端接地、另一端与按键SW1的端口1电性连接。二极管ESD1的一端接地、另一端与按键SW1的端口1电性连接。

当按键SW1没有按下时，由于R7接地，开关键按键电路的输出端输出的第三唤醒信号VSYS_EN为低电平，电子开关电路中的三极管Q6、三极管Q7均截止，开关管Q4截止，电源与设备断开，设备进入待机状态。

当按键SW1按下时，电源VBAT通过按键SW1输送到二极管D1，二极管D12的负极输出的第三唤醒信号VSYS_EN为高电平；此时，电子开关电路的三极管Q6和三级管Q7接通，开关管Q4接通，电源与设备接通，设备进入正常工作状态。

另外，为了保证按键SW1被按下后再松开后导致设备断电的情况，本实施例还通过在按键SW1被按下时，通过主控MCU检测第一控制信号MCU_PWR_KEY为高电平，此时输出的第三唤醒信号VSYS_EN为高电平；此时，通过主控MCU将第二控制信号MCU_PWR_HOLD配置为高电平；这样，当按键SW1被释放后，通过二极管D1与二极管D2组成的或门电路，在第二控制信号MCU_PWR_HOLD为高电平的情况下，开关按键控制电路的输出端的第三唤醒信号VSYS_EN仍为高电平，主控MCU以及设备仍处于电源接通状态，仍处于正常工作状态；也即，第一控制信号的MCU_PWR_KEY的电平状态不影响第三唤醒信号VSYS_EN，因此，开关机按键还可作为其他功能按键使用。比如设定开关机按键可作为音量调节键时，当按键SW1被按下时，主控MCU可通过第一控制信号MCU_PWR_KEY的电平状态获取SW1被按下的状态，此时可用于音量调节。

也即，当按键SW1被按下后，主控MCU可通过第一控制信号MCU_PWR_KEY来实现对第二控制信号MCU_PWR_HOLD的配置，以便在按键SW1被松开后，通过二极管D2使得按键唤醒电路输出的信号VSYS_EN持续为高电平，此时电子开关按键的开关管Q4仍导通，设备仍处于供电状态。此时，按键SW1可用于其他功能。

同样地，当设备与主控MCU处于工作状态下时，在按键SW1被按下，通过主控MCU获取第一控制信号MCU_PWR_KEY为高电平时，将第二控制信号MCU_PWR_HOLD设为低电平；这样，在按键SW1被释放后，由于第二控制信号MCU_PWR_HOLD为低电平，二极管D2的输入端为低电平，并且由于按键SW1被释放，二极管D1的输入端为低电平；也即，二极管D1的正极与二极管D2的正极均为低电平，则外部按键电路输出的第三唤醒信号VSYS_EN为低电平，电子开关电路的开关管Q4截止，设备处于断电状态。

具体地，三极管Q1的型号为S8050。二极管ED1的型号为ESD5451N。

进一步地，低功耗电子开关装置还包括降压电路。降压电路的输入端通过电子开关电路与电源电性连接，用于接入设备供电电源VCC_SYS。降压电路的输出端与主控MCU电性连接，用于向主控MCU提供主控MCU供电电源VCC_MCU。也即，降压电路，用于将设备供电电源VCC_SYS转换为主控MCU使用的主控MCU供电电源VCC_MCU。

更为具体地，如图6所示，降压电路包括芯片U2、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电阻R26、电阻R27、电阻R28和电感L1。

芯片U2的端口4接入设备供电电源VCC_SYS，端口2接地，端口1通过电阻R26接入第三唤醒信号VSYS_EN，端口1通过电容C19接地，端口5通过电阻R28接地；芯片U2的端口3通过电感L1输出主控MCU供电电源VCC_MCU；

电容C16、电容C18的一端均接地、另一端均与芯片U2的端口4电性连接；

电容C14的一端均通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接、另一端通过电阻R28接地；

电阻R27的一端通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接、另一端通过电阻R28接地；

电容C15、电容C17的一端均接地、另一端通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接，起到滤波作用。

更为具体地，芯片U2的型号为SY8088AAC。

当第三唤醒信号VSYS_EN为高电平时，芯片U2的端口1为高电平，芯片U2将设备供电电源VCC_SYS转换为主控MCU供电电源VCC_MCU，主控MCU通电并进入正常工作模式；反之，当第三唤醒信号VSYS_EN为低电平时，芯片U2的端口1为低电平，芯片U2不工作，主控MCU断电，不工作。从本实用新型中可知，通过在设备与电源之间设置由场效应管及周边电路组成的电子开关电路，并通过设置相应的唤醒电路来通过控制场效应管的开启与关断，以实现设备与电源的接通与断开，从而实现设备的待机状态与正常工作状态的切换。也即：当场效应管断开时，设备不与电源接通，设备处于待机状态，此时给设备的电流几乎为0，也即，整个设备的待机电流只有控制场效应管的电流，该电流只有2uA～5uA，其电流很小，使得整个***处于低功耗状态；同时，由于主控MCU也处于完全断电状态，主控MCU不需要长期处于工作状态，可延长主控MCU使用寿命。当需要唤醒时，可通过唤醒电路控制场效应管接通，使得电源与设备接通，向设备提供电源，同时降压电路开始工作向主控MCU提供电源，此时设备进入正常工作状态，主控MCU也进入正常工作状态。本实用新型通过采用纯电路的方式实现***待机与唤醒，增加***可靠性，同时，对于产品设计来说，不需要对主控MCU的待机功耗进行调整优化，缩短研发周期，使得产品能够快速进入市场。

本实用新型，既可以避免主控MCU一直处于工作状态时缩短主控MCU的使用寿命的问题，又可以避免主控MCU在长期工作后进入低功耗状态后进入死机状态的问题。同时，本实用新型不需要对主控MCU的控制逻辑做任何的改变，因此不需要选定专用的主控MCU，对于生产商来说，供应链的选择更为多样化。

更为具体地，当电源为锂电池时，主控MCU与电源电性连接，用于在外设处于正常工作状态时，检测电池电量的检测，对电源的实时电量进行监控，以便后续采取对应措施。

基于本实用新型提供的一种低功耗电子开关装置，本实用新型还提供一种低功耗设备控制***，包括如前述的低功耗电子开关装置、***电源、***设备和***设备的主控MCU。其中，低功耗电子开关的输入端与***电源电性连接、第一输出端与***设备电性连接、第二输出端与主控MCU电性连接。

通过低功耗电子开关装置来实现***设备与***电源的通断控制、主控MCU与***电源的通断控制，实现***从待机状态到正常工作状态的切换；同时，在***处于待机状态时，由于***设备与主控MCU均断电，整个***的供电电流只有低功耗电子开关装置内的供电电流，其供电电流较小，大大降低***的整体功耗。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种低功耗电子开关装置，其特征在于，包括电子开关电路、时钟唤醒电路、外部唤醒电路和按键唤醒电路；其中，电子开关电路的第一输入端与外部的电源电性连接、第一输出端输出设备供电电源、第二输出端输出主控MCU供电电源；所述时钟唤醒电路、外部唤醒电路、按键唤醒电路分别与电子开关电路电性连接，用于控制电子开关电路的通断，从而控制电源与设备的通断以及电源与设备的主控MCU的通断；

所述时钟唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于当***内倒计时结束时控制所述电子开关电路接通；所述外部唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于接收外部中断信号并根据所述外部中断信号控制电子开关电路接通；所述按键唤醒电路与电子开关电路电性连接，用于当按键被按下时控制电子开关电路接通。

2.根据权利要求1所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，所述电子开关电路包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24和电阻R25；

二极管D3的正极与外部唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第二唤醒信号；二极管D4的正极与时钟唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第一唤醒信号；二极管D3的负极、二极管D4的负极均与二极管D5、二极管D6的正极电性连接；电阻R24、电容C13的一端均接地，另一端均接入二极管D5、二极管D6的正极与二极管D3、二极管D4的负极之间；二极管D5和二极管D6的正极与外部按键唤醒电路的输出端电性连接，用于接入第三唤醒信号；

二极管D5的负极通过电阻R20与三极管Q6的基极电性连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极通过电阻R19与开关管Q4的源极电性连接；电阻R21的一端接地、另一端接入电阻R20与三极管Q6的基极之间；

二极管D6的负极通过电阻R23与三极管Q7的基极电性连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极通过电阻R17与开关管Q4的漏极电性连接；电阻R25的一端接地、另一端接入电阻R23与三极管Q7的基极之间；

电阻R22、电容C12的一端均接地、另一端均接入三极管Q7与三极管Q5的基极之间；三极管Q5的基极接入电阻R17与三级管Q7的集电极之间、发射极接地、集电极通过电阻R18与开关管Q4的漏极电性连接；

电容C10、电容C11的一端均接地、另一端均与开关管Q4的漏极电性连接；

电容C8的一端接地、另一端与开关管Q4的栅极电性连接；电容C9、电阻R16的一端均接入电阻R19与开关管Q4的源极之间、另一端均与开关管Q4的栅极电性连接；

开关管Q4的栅极与电源VABT电性连接，漏极向设备输出设备供电电源VCC_SYS；

当第一唤醒信号为高电平或第二唤醒信号为高电平时，二极管D3或二极管D4输出的信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6与三级管Q7导通，开关管Q4导通，设备接入设备供电电源VCC_SYS并进入正常工作状态；当第三唤醒信号为高电平时，三极管Q6与三极管Q7导通，开关管Q4导通，设备接入设备供电电源VCC_SYS并进入正常工作状态。

3.根据权利要求2所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，开关管Q4为场效应管，其型号为SI2305CDS。

4.根据权利要求2所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，所述外部唤醒电路包括电容C7、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和三级管Q3；其中，三级管Q3的基极通过电阻R13接入外部中断信号，发射极接入电源VBAT；三极管Q3的集电极与电子开关电路的二极管D3的正极电性连接，用于向电子开关电路输入第二唤醒信号；

三级管Q3的集电极还通过电阻R14与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输入第四控制信号；

电容C7、电阻R15的一端均接地、另一端均与电阻R14电性连接；

电阻R12的一端接入电阻R13与三极管Q3的基极之间、另一端与三极管Q3的发射极电性连接；

当外部中断信号为高电平时，三极管Q3截止，外部唤醒电路的输出端输出的第二唤醒信号为低电平；此时，电子开关电路的二极管D3的输出信号VSYS_EN为低电平，三极管Q6和三级管Q7截止，开关管Q4断开；

当外部中断信号为低电平时，三极管Q3导通，外部唤醒电路的输出端输出的第二唤醒信号为高电平；此时，电子开关电路的二极管D3的输出信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7导通，开关管Q4导通。

5.根据权利要求2所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，所述时钟唤醒电路包括时钟芯片U1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C8、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R11、三极管Q2和备用纽扣电池BT1；其中，时钟芯片U1的端口3接入电源VBAT，端口3还通过电容C3、电容C4接地，端口4悬空，端口5通过电容C5接地，端口5通过备用纽扣电池BT1接地，端口6接地，端口2悬空，端口8通过电阻R2与设备的主控MCU电性连接，端口1通过电阻R3与设备的主控MCU电性连接，端口7通过电阻R8与三极管Q2的基极电性连接；

三极管Q2的发射极接入电源VBAT；电阻R5的一端接入电源VBAT与三极管Q2的发射极之间、另一端接入电阻R8与三极管Q2的基极之间；三极管Q2的集电极与电子开关电路的二极管D4电性连接，用于向电子开关电路输入第一唤醒信号；

三极管Q2的集电极通过电阻R10与主控MCU电性连接，用于接入第一控制信号；电阻R11的一端接地，另一端与电阻R10电性连接；电容C8的一端接地，另一端与电阻R10电性连接；

当时钟芯片U1检测到倒计时结束时，时钟芯片U1的端口7输出高电平，三极管Q2导通，时钟唤醒电路的输出端输出的第一唤醒信号为高电平；此时，电子开关电路的二极管D4的负极输出的信号VSYS_EN为高电平，三极管Q6和三级管Q7导通，开关管Q4导通。

6.根据权利要求2所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，所述按键唤醒电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R9、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、按键SW1、电容C1、电容C2和二极管ESD1；其中，三极管Q1的集电极通过电阻R1接入主控MCU供电电源VCC_MCU集电极与主控MCU电性连接，用于向主控MCU输出第二控制信号；三极管Q1的发射极接地，基极通过电阻R6与二极管D1的正极电性连接；

二极管D1的负极输出第三唤醒信号；

二极管D2的正极与主控MCU电性连接，用于接入第三控制信号；二极管D2的负极输出第三唤醒信号；

电阻R9的一端接地、另一端与二极管D2的正极电性连接；电阻R7的一端接地、另一端接入电阻R6与三极管Q1的基极之间；

按键SW1的端口3接地，端口4接地，端口2接入电源模块，端口1与二极管D1的正极电性连接；

电容C1的一端接地、另一端与按键SW1的端口2电性连接；电容C2的一端接地、另一端与按键SW1的端口1电性连接；二极管ESD1的一端接地、另一端与按键SW1的端口1电性连接；

当按键SW1没有按下时，按键唤醒电路的输出端输出的第三唤醒信号为低电平，电子开关电路中的三极管Q6、三极管Q7均截止，开关管Q4截止，设备断开电源并进入待机状态；

当按键SW1按下时，按键唤醒电路的输出端输出的第三唤醒信号为高电平，电子开关电路的三极管Q6和三级管Q7接通，开关管Q4接通，设备接入设备供电电源VCC_SYS并进入正常工作状态。

7.根据权利要求6所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，还包括降压电路；所述降压电路的输入端通过电子开关电路与电源电性连接、输出端与主控MCU电性连接，用于当电子开关电路接通时，将设备供电电源转换为主控MCU供电电源。

8.根据权利要求7所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，所述降压电路包括芯片U2、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电阻R26、电阻R27、电阻R28和电感L1；

芯片U2的端口4接入设备供电电源VCC_SYS，端口2接地，端口1通过电阻R26接入第三唤醒信号VSYS_EN，端口1通过电容C19接地，端口5通过电阻R28接地；芯片U2的端口3通过电感L1输出主控MCU供电电源VCC_MCU；

电容C16、电容C18的一端均接地、另一端均与芯片U2的端口4电性连接；

电容C14的一端均通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接、另一端通过电阻R28接地；

电阻R27的一端通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接、另一端通过电阻R28接地；

电容C15、电容C17的一端均接地、另一端通过电感L1与芯片U3的端口3电性连接；

当第三唤醒信号为高电平时，芯片U2的端口1为高电平，芯片U2将设备供电电源VCC_SYS转换为主控MCU供电电源VCC_MCU，主控MCU接通电源并进入正常工作状态；

当第三唤醒信号为低电平时，芯片U2不工作，主控MCU断开电源不工作。

9.根据权利要求6所述的低功耗电子开关装置，其特征在于，当设备处于待机状态下，且按键SW1被按下，主控MCU获取的第二控制信号为高电平时，主控MCU以及设备进入正常工作状态，通过主控MCU将第三控制信号设为高电平；然后按键SW1被松开时，主控MCU以及设备仍处于正常工作状态；

当设备与主控MCU均处于工作状态下，且按键SW1被按下，主控MCU接收第二控制信号为高电平时，将第三控制信号设为低电平，然后按键SW1被松开后，三极管Q1截止，第三唤醒信号为低电平，电子开关电路的开关管Q4截止，设备断开电源，设备进入待机状态；同时，降压电路不工作，主控MCU断电、不工作。

10.一种低功耗设备控制***，其特征在于，包括***设备、***设备的主控MCU、***电源和如权利要求1-9中任一项所述的一种低功耗电子开关装置；其中，低功耗电子开关装置的输入端与***电源电性连接、第一输出端与***设备电性连接、第二输出端与主控MCU电性连接；低功耗电子开关装置，用于控制***电源与***设备、***电源与主控MCU的通断，以实现***设备及主控MCU的待机状态与正常工作状态的切换。

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