一种无线控制的低功耗电源启动电路及启动方法技术

本发明专利技术涉及一种无线控制的低功耗电源启动电路，包括信号接收模块、电压生成模块、译码模块和负载驱动模块，信号接收模块负责根据接收到的网络信息长度输出不同时间长度的低电平；电压生成模块与信号接收模块相连，根据信号接收模块输出的低电平的时间长度输出对应的电压；译码模块负责根据接收电压生成模块的电压的大小产生信号以启动电源给负载供电；负载驱动模块负责接收译码模块的信号以启动或断开负载电源。本发明专利技术由于采用译码器的不同输出管脚控制不同的负载电源开启和关断，因此每个负载电源的启动对负载进行供电没有干扰。另外，由于不涉及需要烧录较大程序的MCU，因此可以减少运行程序的MCU所带来的能量损耗，进一步降低系统功耗。步降低系统功耗。步降低系统功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种无线控制的低功耗电源启动电路及启动方法


[0001]本专利技术涉及一种无线控制低功耗电源输出技术，具体为一种无线控制低功耗电源启动电路及启动方法。

技术介绍

[0002]智能城市交通概念越来越被受到学者们的欢迎，遍布城市各处的传感器可以极大地便于人们出行和生活。大量放置的传感器利用无线通信彼此传输信息，通常这些设备由于尺寸和电池容量的限制，使用寿命较短，因此需要对电源严加管理。如今，大多数智能城市的节点通过各种链路进行无线通信，例如：IEEE 802.15.4、IEEE 802.15.4g、IEEE802.11（蓝牙）和低功耗802.11。无线电唤醒技术（MuR）目前成为低功耗无线通信的很有前景的方法，它实现了纯异步、按需通信的机制，同时能够大幅减少不必要的能量浪费。通过将辅助超低功率的接收器连接到无线设备上，主MCU（Microcontroller Unit）可以将其切换到最低功率模式，此时从设备处于监听状态。当主设备向从设备发送特殊的射频（RF）信号产生中断时重新激活。
[0003]目前对于需要烧录较大程序的低功耗无线电设备，由于无法识别节点发送的射频信号，大多采用基于MCU的可编程负载开关电路来接收和判断唤醒或休眠的射频信号。其中MCU的作用是地址解码和干扰滤波，在信号整流和放大后监测和解码射频信号，并通过中断通知给主节点。这种额外的MCU硬件干预，会带来额外的能量开销。对于不需要烧录程序控制的低功耗无线电设备，可以使用相关器电路进行射频信号的匹配，而无需使用MCU解码。在相关器电路中，节点地址存储在参考信号缓冲器中，射频信号的输入位与参考信号相关联。当一个新的字节可用时，所有的样本在相关器中向后移一位，并与预先存储的样本进行比较、如果存储位和输入位匹配。则导通唤醒中断引脚。不使用MCU可以减少能量的损耗，但是唤醒节点后无法主动控制其重新进入休眠状态。此外，在设备使用相同的信道或是无线电频率传输和接收信号时，干扰信号有可能误唤醒节点，导致不必要的安全隐患。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术所存在的缺陷，本专利技术提出了一种无线控制的低功耗电源启动电路及启动方法专利技术的技术方案如下：一种无线控制的低功耗电源启动电路，包括信号接收模块、电压生成模块、译码模块和负载驱动模块；信号接收模块负责接收主设备所发送的网络信息，当收到网络信息后，根据接收到的网络信息长度输出不同时间长度的低电平；电压生成模块与信号接收模块相连，根据信号接收模块输出的低电平的时间长度输出对应的电压，并将该电压传递至译码模块；译码模块负责接收电压生成模块的电压，根据该电压的大小产生信号以启动电源给相应的负载供电；负载驱动模块负责接收译码模块的信号，根据该信号启动或断开负载电源。
[0005]进一步地，电压生成模块包括PNP型三极管Q3，三极管Q3的发射极与电源相连，三极管Q3的集电极依次通过电阻R3和C1接地，三极管Q3的9基极与信号接收模块的输出端相连。
[0006]进一步地，译码模块包括双限电压比较器D1、D2和D3，电容C1和R3的连接点与三路双限电压比较器D1、D2和D3的输入端相连，双限电压比较器D1、D2和D3的阈值分别设置为0
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1V、1V
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2.5V及大于2.5V；双限电压比较器D1、D2和D3的输出分别通过D触发器U1、U2及U3与译码器输入端相连，译码器的各输出端与各负载电源相连；串联D触发器计数器的输入端与电容C1和R3的连接点相连，输出端与译码器的使能端相连；译码器为74HC138译码器。
[0007]进一步地，负载驱动模块包括PNP型三极管Q1和Q2、NPN型三极管Q4及非门U4；非门U4的输入端与译码器的输出端相连，非门U4的输出端与D触发器U2的输入端相连，D触发器U2的输出端与三极管Q1的基极相连；三极管Q2的发射极与基极间连接有电阻R1，三极管Q2的基极通过电阻R14接地，三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极依次通过电阻R2和R5接地；三极管Q4集电极与三极管Q1的集电极相连，三极管Q4的发射极通过电阻R6接地，非门U4的输出端依次通过可正向导通的二极管D3和电阻R4与三极管Q4的基极相连；二极管D3和电阻R4的连接点与电阻R2和电阻R5的连接点相连接；三极管Q2的集电极通过负载接地。
[0008]进一步地，双限电压比较器D1、D2和D3的输出端分别通过电阻R10、R11及R12接地，D触发器U1、U3及U5的输出端分别通过电阻R7、R8及R9接地。
[0009]本专利技术还提供了一种无线控制的低功耗电源启动方法，包括如下步骤：第一步，信号读取模块监听主设备所发出的唤醒低功耗电源的网络信息，从该网络信息中获取信号所持续的时间长度。
[0010]第二步，信号读取模块发出低电平给电压发生模块，该低电平的持续时间正比于信号所持续的时间，电压发生模块中的PNP型三极管Q3导通，对电容C1进行充电，将电容C1的电压传送至三个双限电压比较器D1、D2和D3的输入端。
[0011]第三步，利用译码模块中的三个双限电压比较器D1、D2和D3，根据三个双限电压比较器D1、D2和D3输出的电压值导通对应的D触发器，并使导通的D触发器计数器+1。
[0012]第四步，当串联D触发器计数器计数等于3时，串联D触发器计数器输出低电平给74HC138译码器的EN引脚，同时串联D触发器计数器归零。
[0013]第五步，低电平通过非门翻转成高电平，奇数次导通74HC138译码器的某个引脚可以为自锁电路的负载供电，进而实现无MCU无线控制的低功耗电源启动。偶数次再次导通74HC138译码器的该引脚后即可实现关闭功能。
[0014]进一步地，三个双限电压比较器D1、D2和D3输出的电压值导通对应的D触发器的方法为：双限电压比较器D1的阈值设置为大于2.5V，双限电压比较器D2的阈值设置为1V
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2.5V，双限电压比较器D3的阈值设置为0V
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1V；当输入至三个双线电压比较器的电压值大于2.5V时，D触发器D1导通；当输入至三个双线电压比较器的电压值处于1V
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2.5V之间时，D触发器D2导通；当输入至三个双线电压比较器的电压值处于0V
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1V之间时，D触发器D3导通。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1. 本专利技术可以使用一个从设备控制多个负载电源的开启和关断，由于采用译码
器的不同输出管脚控制不同的负载电源开启和关断，因此每个负载电源的启动对负载进行供电没有干扰。
[0016]2. 采用本专利技术方法可以保证在电源启动电路异常断电时，唤醒射频信号可以短暂的存储在D触发器中，不会丢失，这样电子设备不会受异常干扰而影响正常的工作。
[0017]3. 本专利技术所涉及的无线控制的低功耗电源启动电路，由于不涉及需要烧录较大程序的MCU，因此可以减少运行程序的MCU所带来的能量损耗，进一步降低系统功耗。
附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线控制的低功耗电源启动电路，其特征在于：包括信号接收模块、电压生成模块、译码模块和负载驱动模块；所述信号接收模块负责接收主设备所发送的网络信息，当收到网络信息后，根据接收到的网络信息长度输出不同时间长度的低电平；所述电压生成模块与信号接收模块相连，根据信号接收模块输出的低电平的时间长度输出对应的电压，并将该电压传递至译码模块；所述译码模块负责接收电压生成模块的电压，根据该电压的大小产生信号以启动电源给相应的负载供电；负载驱动模块负责接收译码模块的信号，根据该信号启动或断开负载电源。2.如权利要求1所述的无线控制的低功耗电源启动电路，其特征在于：所述电压生成模块包括PNP型三极管Q3，所述三极管Q3的发射极与电源相连，三极管Q3的集电极依次通过电阻R3和C1接地，所述三极管Q3的9基极与信号接收模块的输出端相连。3.如权利要求2所述的无线控制的低功耗电源启动电路，其特征在于：所述译码模块包括双限电压比较器D1、D2和D3，所述电容C1和R3的连接点与三路双限电压比较器D1、D2和D3的输入端相连，所述双限电压比较器D1、D2和D3的阈值分别设置为0
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1V、1V
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2.5V及大于2.5V；所述双限电压比较器D1、D2和D3的输出分别通过D触发器U1、U2及U3与译码器输入端相连，所述译码器的各输出端与各负载电源相连；串联D触发器计数器的输入端与电容C1和R3的连接点相连，输出端与译码器的使能端相连；所述译码器为74HC138译码器。4.如权利要求3所述的无线控制的低功耗电源启动电路，其特征在于：所述负载驱动模块包括PNP型三极管Q1和Q2、NPN型三极管Q4及非门U4；所述非门U4的输入端与译码器的输出端相连，非门U4的输出端与D触发器U2的输入端相连，所述D触发器U2的输出端与三极管Q1的基极相连；所述三极管Q2的发射极与基极间连接有电阻R1，三极管Q2的基极通过电阻R14接地，所述三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的集电极依次通过电阻R2和R5接地；所述三极管Q4集电极与三极管Q1的集电极相连，三极管Q4的发射极通过电阻R6接地，所述非门U4的输出端依次通过可正向导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文献，蔡小勇，韩景宇，刘健，李志广，洪嘉希，
申请(专利权)人：沈阳铁路信号有限责任公司，
类型：发明
国别省市：