一種低功耗電源控制電路的制作方法

本實用新型涉及一種低功耗電源控制電路，屬于控制電路技術領域的低功耗待機電路。

背景技術：

現有的一些手持式或者諸如掃地機等在正常使用中通過電池供電的低壓設備，由于電池的容量有限，用戶在使用后可能忘記切斷電源而導致電量耗費，需要頻繁更換電池或者充電，而在長時間不使用的情況下則會降低電池的使用壽命，影響用戶的使用便捷性。

目前，主要采用低功耗芯片來實現低功耗的控制，但是低功耗芯片的成本較普通芯片高，而且在使用中通常芯片并不能完全斷電，就需要一種能完全斷電，且成本低、結構簡單的低功耗電路。

技術實現要素：

本實用新型的技術目的在于解決現有低功耗控制電路成本較高，結構復雜，而且不能夠完全斷電的問題，提供一種可在待機時實現完全斷電，且整體電路結構簡單，成本低廉的低功耗控制電路。

本實用新型的采用的技術方案為：

一種低功耗電源控制電路，包括供電控制模塊、主控芯片、開關元件、電源模塊，所述主控芯片的電源端、電源模塊的正極端分別連接供電控制模塊；所述主控芯片的輸入端、供電控制模塊分別連接開關元件的一端，用于檢測開關元件的動作，且在所述開關元件接通后供電控制模塊給主控芯片供電；所述主控芯片的輸出端連接供電控制模塊，所述主控芯片設置為可在所述開關元件斷開后控制供電控制模塊斷開；所述開關元件的另一端連接電源模塊的負極端。

所述供電控制模塊包括第一MOS管（Q1）和第二MOS管（Q2），所述第一MOS管（Q1）的源極端連接電源模塊的正極端，第一MOS管（Q1）的漏極端連接主控芯片的電源輸入端，且所述第一MOS管（Q1）的源極與柵極之間連接有上拉電阻（R1）；所述第二MOS管（Q2）的漏極端連接所述第一MOS管（Q1）的柵極端，所述第二MOS管（Q2）的柵極連接主控芯片的控制輸出端，且所述第二MOS管（Q2）的源極與柵極之間連接有下拉電阻（R2）；所述開關元件的一端分別連接第一MOS管（Q1）的柵極端和主控芯片的輸入端；所述開關元件的另一端與第二MOS管（Q2）的源極端同時連接電源模塊的負極端。

所述供電控制模塊包括第一MOS管（Q1）和第一三極管（T1），所述第一MOS管（Q1）的源極端連接電源模塊的正極端，第一MOS管（Q1）的漏極端連接主控芯片的電源輸入端，且所述第一MOS管（Q1）的源極與柵極之間連接有上拉電阻（R1）；所述第一三極管（T1）的集電極端連接所述第一MOS管（Q1）的柵極端，所述第一三極管（T1）的基極端串聯限流電阻R0后連接主控芯片的控制輸出端，且所述第一三極管（T1）的基極端與發射極端之間連接有下拉電阻（R2）；所述開關元件的一端分別連接第一MOS管（Q1）的柵極端和主控芯片的輸入端；所述開關元件的另一端與第一三極管（T1）的發射極端同時連接電源模塊的負極端。

所述開關元件的一端與第一MOS管（Q1）的柵極之間連接有第一二極管（D1），第一二極管（D1）的正極連接第一MOS管（Q1）的柵極，所述主控芯片的輸入端之間與所述第一二極管（D1)的負極之間連接有第二二極管（D2），所述第二二極管（D2）的正極鏈接主控芯片的輸入端。

所述開關元件接通后，所述主控芯片的輸出端使能控制所述第二MOS管（Q2）開通。

所述第一二極管（D1）和/或第二二極管（D2）是肖特基二極管。

所述開關元件并聯有第一電容（C1）。

所述開關元件還根據主控芯片的設置進行電路的功能選擇。

進一步的，所述主控芯片的輸入端與電源端之間連接有外置電阻（R3）。

進一步的，所述上拉電阻（R1）和下拉電阻（R2）的阻值范圍為100千歐~10兆歐。

采用上述技術方案的有益效果為：

1.所述開關元件接通后，所述主控芯片的輸出端使能控制供電控制模塊給主控芯片持續供電，且當主控芯片檢測到設備在一端時間內沒有操作或者功能執行完畢時，通過OUT輸出端使能控制供電控制模塊延時斷開，切斷電源供應，設備進入掉電待機模式，解決了用戶因忘記切斷電池電源到導致電量耗費，需要頻繁更換電池或者充電，以及長時間不使用的情況下則會降低電池的使用壽命的問題，節能的同時又提高了用戶的使用便捷性。

2.待機時，由于第一MOS管（Q1）的關斷阻抗大于10兆歐，因此電流小于0.1微安，可實現待機超低功耗。

3.所述開關元件在開始工作前起激活作用，在待機狀態時起喚醒作用，喚醒后還可根據主控芯片的設置實現單擊、雙擊、長按、短按等操作實現不同的功能選擇。

附圖說明

圖1是本實用新型的控制框圖；

圖2是本實用新型實施例的工作流程圖；

圖3是本實用新型一優選實施例的電路原理圖；

圖4是本實用新型另一優選實施例的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型的技術方案作進一步的解釋說明。

一種低功耗電源控制電路，結合圖1、圖2、圖3所示，包括電源模塊10、供電控制模塊20、主控芯片30、開關元件40（S1），所述主控芯片30的電源端、電源模塊10的正極端分別連接供電控制模塊20；所述主控芯片30的輸入端、供電控制模塊20分別連接開關元件40（S1）的一端，用于檢測開關元件40（S1）的動作，且在所述開關元件40（S1）接通后供電控制模塊20給主控芯片30供電；所述主控芯片30的輸出端連接供電控制模塊20，所述主控芯片30設置為可在所述開關元件40（S1）斷開后控制供電控制模塊20斷開；所述開關元件40（S1）的另一端連接電源模塊10的負極端。

進一步的，如圖2所示，所述低功耗電源控制電路的工作流程為：開關元件40（S1）動作后，供電控制模塊20被激活并向主控芯片30輸出電源，所述主控芯片30得電后，其輸出端使能控制供電控制模塊20保持輸出，然后主控芯片30進行檢測或者判斷是否達到預設的條件，即判斷是否已經執行完畢相應的功能或者檢測是否有開關元件40（S1）動作信號輸入，若已經執行完畢相應的功能或者有開關元件40（S1）關閉信號輸入，則主控芯片30即使或者延時輸出信號，控制供電控制模塊20關閉，然后主控芯片30掉電，整個電路進入超低功耗狀態，等待開關元件40動作重新激活。

進一步的，如圖3所示，所述供電控制模塊20包括第一MOS管（Q1）和第一三極管（T1），所述第一MOS管（Q1）的源極端連接電源模塊10的正極端，第一MOS管（Q1）的漏極端連接主控芯片30的電源輸入端，且所述第一MOS管（Q1）的源極與柵極之間連接有上拉電阻（R1）；所述第一三極管（T1）的集電極端連接所述第一MOS管（Q1）的柵極端，所述第一三極管（T1）的基極端串聯限流電阻R0后連接主控芯片的OUT輸出端，且所述第一三極管（T1）的基極端與發射極端之間連接有下拉電阻（R2）；所述開關元件40（S1）的一端分別連接第一MOS管（Q1）的柵極端和主控芯片30的INPUT輸入端；所述開關元件40（S1）的另一端與第一三極管（T1）的發射極端同時連接電源模塊10的負極端。

所述開關元件40（S1）接通后，所述主控芯片30的輸出端使能控制所述第一三極管（T1）導通，且所述主控芯片30可通過OUT輸出端使能控制第一三極管（T1）延時斷開，當主控芯片30檢測到設備在一端時間內沒有操作時，自動將第一三極管（T1）斷開，切斷電源供應。例如：主控芯片30內部設定15~30秒的延時斷開時間，如果主控芯片30檢測檢測到設備在這個時間段內沒有操作時，通過使能OUT輸出端控制第一三極管（T1）斷開，切斷供電控制模塊20向主控芯片30供電，設備進入掉電待機模式，這就樣解決了用戶因忘記切斷電池電源到導致電量耗費，需要頻繁更換電池或者充電，而在長時間不使用的情況下則會降低電池的使用壽命，影響用戶的使用便捷性。

此外，所述開關元件40（S1）的一端與第一MOS管（Q1）的柵極之間連接有第一二極管（D1），第一二極管（D1）的正極連接第一MOS管（Q1）的柵極，所述主控芯片的輸入端之間與所述第一二極管（D1)的負極之間連接有第二二極管（D2），所述第二二極管（D2）的正極連接主控芯片的輸入端。所述第一二極管（D1）、第二二極管（D2）用來隔離第一MOS管（Q1）的柵極與主控芯片的輸入端，防止兩者之間直接導通。優選的，所述第一二極管（D1）和/或第二二極管（D2）是肖特基二極管。

可以理解的，所述低功耗電源控制電路的具體工作過程為：

開關元件接通動作前，由于第一MOS管（Q1）的源極與柵極之間的上拉電阻（R1）作用，使得第一MOS管（Q1）的柵極為高電平，此時，第一MOS管（Q1）關斷，由于MOS的關斷阻抗大于10兆歐，因此電流小于0.1微安，主控芯片30沒有電源，因而也不產生功耗，且此時主控芯片30的INPUT輸入端由于R3的上拉作用，其為高電平。

開關元件S1接通動作后，第一二極管（D1）、第二二極管（D2）導通，主控芯片30的INPUT輸入端變為低電平，同時，第一MOS管（Q1）的柵極電壓下降到0.3伏左右，此時第一MOS管（Q1）導通，并通過第一MOS管（Q1）的漏極向主控芯片30輸出電壓，主控芯片30上電并在OUT輸出端上輸出高電平，使得第一三極管（T1）導通，這時第一三極管（T1）的集電極電壓與第一MOS管（Q1）的柵極電壓均為0.3伏左右。此時，即使斷開開關元件40（S1），電路可自我保持，整個電路持續工作。

當執行完畢相應的功能或檢測到開關元件40（S1）斷開動作，主控芯片30的OUT輸出端輸出低電平，這時第一三極管（T1）關斷，第一MOS管（Q1）也關斷，主控芯片30掉電，重新到低功耗狀態。

進一步的，所述第一MOS管（Q1）是PMOS管，為了使其導通時的阻抗更小，其V_GS大于負2.5伏。所述上拉電阻（R1）、下拉電阻（R2）的阻值范圍為100千歐~10兆歐，使得開關元件40（S1）斷開時，可以給第一MOS管（Q1）的柵極提供一個穩定的電壓。

進一步的，所述主控芯片30的輸入端與電源端之間連接有外置電阻（R3），所述外置電阻（R3）在開關元件40（S1）未啟動時上拉并保持主控芯片30的INPUT輸入端為高電平。

優選的，所述主控芯片的采用型號ABOV 96F6432或者PIC 16F913，所述型號的主控芯片中內置有上拉電阻。

優選的，所述開關元件40（S1）是輕觸開關，該種開關一般為常開狀態，使用時以滿足條件的操作力向開關操作方向施壓即時導通，當撤銷壓力時開關即時斷開。

進一步的，所述開關元件40（S1）還根據主控芯片的設置進行電路的功能選擇，即所述開關元件40（S1）在開始工作前起激活作用，在待機狀態時起喚醒作用，喚醒后可結合主控芯片的程序設定當作普通按鍵使用，可實現單擊、雙擊、長按、短按等功能。例如，實際應用時，假定所用設備具有第一功能和第二功能，主控芯片30中設定開關元件40（S1）長按接通3秒切換到第一功能，開關元件40（S1）接通5秒即切換到第二功能，開關元件40（S1）的常規操作則實現電路的通斷控制，即按下開關元件40（S1）后即刻松開，根據前述可知，此時第一MOS管（Q1）導通并給主控芯片30供電，操作者將開關元件40（S1）長按接通3秒，主控芯片30通過INPUT輸入端檢測到該信息，根據預先的設定切換到第一功能，同理，若操作者將開關元件40（S1）長按接通5秒，根據預先的設定切換到第二功能，在使用完成后，主控芯片30檢測是否完成相應的功能，若已經完成，在OUT輸出端輸出信號斷開。

此外，通常的輕觸開關為機械彈性按鍵，其在閉合與斷開的瞬間伴隨有抖動，從而可能導致被誤檢測。可選的，利用軟件方法消除案件的抖動，即通過檢測按鍵閉合后執行嚴格延時程序，通過延時5毫秒~10毫秒左右的延時，使得前沿抖動消失后再檢測按鍵狀態。同理，在按鍵釋放后，也要延時5毫秒~10毫秒左右，待后沿抖動消失后在檢測按鍵狀態。優選的，將所述開關元件40（S1）并聯第一電容（C1）進行硬件消除抖動，利用電容的放電延時原理，在與開關元件并聯第一電容（C1），實現在按鍵閉合穩定時再檢測或者讀取按鍵的狀態，以此消除按鍵抖動。

作為上述實施例的改進，將所述供電控制模塊中的第一三極管替換為MOS管，且取消了R0電阻的使用。

具體的，如圖3所示，所述供電控制模塊20包括第一MOS管（Q1）和第二MOS管（Q2），所述第一MOS管（Q1）的源極端連接電源模塊10的正極端，第一MOS管（Q1）的漏極端連接主控芯片的電源輸入端，且所述第一MOS管（Q1）的源極與柵極之間連接有上拉電阻（R1）；所述第二MOS管（Q2）的漏極端連接所述第一MOS管（Q1）的柵極端，所述第二MOS管（Q2）的柵極連接主控芯片30的控制輸出端，且所述第二MOS管（Q2）的源極與柵極之間連接有下拉電阻（R2）；所述開關元件40（S1）的一端分別連接第一MOS管（Q1）的柵極端和主控芯片的輸入端；所述開關元件40（S1）的另一端與第二MOS管（Q2）的源極端同時連接電源模塊10的負極端。

進一步的，所述第二MOS管（Q2）是NMOS管，為了使其導通時的阻抗更小，其VGS小于2.5伏。

結合圖1、圖4所示，可以理解的，所述低功耗電源控制電路的具體工作過程為：

開關元件40（S1）接通動作前，由于第一MOS管（Q1）的源極與柵極之間的上拉電阻（R1）作用，使得第一MOS管（Q1）的柵極為高電平，此時，第一MOS管（Q1）關斷，由于MOS的關斷阻抗大于10兆歐，因此電流小于0.1微安，主控芯片30沒有電源，因而也不產生功耗，且此時主控芯片30的INPUT輸入端由于R3的上拉作用，其為高電平。

開關元件40（S1）接通動作后，第一二極管（D1）導通，第一MOS管（Q1）的柵極電壓下降到0.3伏左右，此時第一MOS管（Q1）導通，第一MOS管（Q1）的漏極向主控芯片輸出電壓，主控芯片30上電并在OUT輸出端上輸出高電平，使能控制第二MOS管（Q2）導通，這時第二MOS管（Q2）的漏極端與第一MOS管（Q1）的柵極端電壓均為為0。此時，即使斷開開關元件40（S1），電路可自我保持，整個電路持續工作。

當執行完畢相應的功能或檢測到開關元件40（S1）斷開動作，主控芯片30的OUT輸出端輸出低電平，這時第二MOS管（Q2）關斷，第一MOS管（Q1）也關斷，主控芯片30掉電，重新回到低功耗狀態。

本實用新型的低功耗電源控制電路主要適用于便攜式手持檢測儀、無線掃地機、家電無線遙控器等低電壓電池供電設備。

在本實用新型中，術語“第一”、“第二”僅用于描述的目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性；術語“多個”則指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語均應做廣義理解，例如，“連接”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；“相連”可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員 而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或單元必須具有特定的方向、以特定 的方位構造和操作，因此，不能理解為對本實用新型的限制。

在本說明書的描述中，術語“一個實施例”、“一些實施例”、“具體實施例” 等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或特點包含于 本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或實例。而且，描述的具體特征、結構、材料 或特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型， 對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用 新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本 實用新型的保護范圍之內。