一种超低功耗电路控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超低功耗电路控制系统，可用于电池供电的超低功耗设备，具有极低的待机功耗。超低功耗电路控制系统包括：电池（110）、定时模块（120）、微处理器模块（130）、电子开关（140）。在系统待机不工作时，只有定时模块（120）有极低的功耗，故系统的待机功耗极低；在系统工作时，通过定时模块（120）和微处理器模块（130）控制系统各单元电路工作，虽工作功耗较大，但时间较短，故系统平均功耗超低。实现超低功耗无需选择低功耗元器件或简化电路，不会造成成本的上升；极低的待机功耗，大大地延长了电池供电设备的使用寿命，减少了更换电池造成的材料和维护成本，对节能和环保有较大的意义。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及低功耗技术，特别是涉及一种电池供电的超低功耗电路控制系统。
技术介绍
随着社会经济的发展、科技水平的进步以及生活质量要求的提高，越来越多的自动化设备和电器不断地大量地深入各行各业和人们的生活中，其中许多产品都需要电池供电才能行使其职能。巨大的电池使用量暴露出了节能和环保的极大问题，降低设备功耗、延长电池使 用寿命，势必对节能环保可持续发展至关重要；同时在野外环境、设备密封等应用中，更换电池是比较困难的甚至是不可能的；另一方面来说，最终用户也不会承担更换电池的成本。这些对能源敏感的应用，一般要求设备要连续工作几年甚至十几年，这些应用中，系统有一个较长的工作周期，在这个周期中有99% (甚至99. 9%)处于“不工作”或“深度休眠”状态，定期的唤醒或者被某种激励唤醒后工作，然后再次进入休眠状态。如果想让电池供电设备的工作时间越长，就要使设备的待机功耗即静态功耗和运行时每个单元的能耗达到最小化。因为系统大部分时间是在休眠，所以很明显获得最大电池工作时间的关键参数是休眠时候的待机电流消耗，降低待机功耗成为低功耗技术的主要问题。当前低功耗技术主要通过以下方法来实现选用低功耗器件和简化电路结构；微处理器休眠节能。其存在以下不足微处理器及其外围电路(如存储器芯片、上下拉电阻、电容等)一直通电工作，不管是选用何种低功耗器件和休眠方法，总是要消耗一部分功率。对于超低功耗而言，上下拉电阻、电容漏电等消耗的功耗不可忽略。选用低功耗器件和简化电路结构，使得器件选择范围、系统性能受到限制，而低功耗器件的使用使成本相应地增加。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本技术主要提供一种超低功耗电路控制系统(以下简称“系统”)，可用于电池供电设备，具有极低的待机功耗，有效地延长了使用寿命。本技术提出的技术方案为—种超低功耗电路控制系统,包括电池110、定时模块120、微处理器模块130、电子开关140，其特征是所述电池110的正极分别连接所述定时模块120的电源正极、所述电子开关140的一端。所述定时模块120的输出端连接所述电子开关140的控制端，所述定时模块120的复位端连接所述微处理器模块130的输出端；所述微处理器模块130的电源正极连接所述电子开关140的另一端；其中，所述定时模块120的输出端控制所述电子开关140，输出的高电平Vh使所述电子开关140导通，低电平IY使其断开，从而控制所述微处理器模块130上电工作或断电不工作。所述电池110是一节电池或几节电池组成的电池模组，具有极低的自放电率，以获得更长的使用寿命。所述定时模块120是一个带复位控制的周期定时器,一个时间周期T。内，输出端高电平的时间为TH，低电平的时间为Tu则Tc= Th + Tlo由于系统大部分时间处于休眠状态不工作，故Th较短，Tl较长，一般取Th为O. I 2秒，IY为I 5分钟。所述微处理器模块130是一个微处理器系统,包括微处理器131和外围电路132。其中，所述微处理器131是所述微处理器模块130的核心，负责整个系统的控制运行、处理数据，所述外围电路132是所述微处理器131正常工作的必须辅助电路。所述微处理器模·块130应包含有一个非易失性储存器，集成在微处理器131内或安装在外围电路132中。·所述电子开关140的一端虽然连接到所述电池，但不接通时，无功耗。所述定时模块120的输出端高电平时间Th是受所述复位端控制的，如果复位端电平无变化，那么Th = TD，其中，Td为所述定时模块固定的延时时间；如果在输出端的高电平结束之前，即开始输出低电平之前，复位端电平有变化，即高电平到低电平的下降沿或低电平到高电平的上升沿，所述周期定时器将复位并重新开始计时，所述定时模块120的输出端高电平时间Th将再增加TD，以此类推，从而延长所述微处理器模块130的通电工作时间。进一步，如果系统因需要使用功耗较大的功率模块211 21N时，还需要增加与之对应的功率电子开关201 20N，其中，N为大于I的自然数，功率模块和功率电子开关根据需要可以从一路扩展至多路。每一功率电子开关201 20N的一端连接所述电池110的正极，其另一端连接相对应的功率模块211 21N的电源正极；所述每一功率模块211 21N输出端均连接至所述微处理器模块130的输入端；所述微处理器模块130输出端连接至每一功率电子开关201 20N控制端，控制所述每一功率电子开关201 20N导通或断开，从而控制相对应的功率模块211 21N上电工作或断电不工作；当某一功率模块上电工作时，所述微处理器模块130通过输入端与该功率模块输出端进行数据、信号交换。所述功率模块211 21N是功耗较大的单元电路，受所述功率电子开关201 20N控制而通电工作，大部分时间不通电工作，只有极短的时间通电工作，其平均功耗很小。所述功率电子开关201 20N的一端虽然连接到所述电池，但不接通时，无功耗。针对第二个专利技术目的，本技术提出的技术方案为一种基于前述超低功耗电路控制系统的实现超低功耗的控制方法，系统待机时，只有所述定时模块120接通电源工作，其功耗极小；通过定时的方式，使所述微处理器模块130和功率模块211 2 IN接通电源工作，工作时功耗虽较大，但工作时间极短，消耗能量极少，有效地实现了超低功耗。所述微处理器模块130受所述定时模块120和所述电子开关110控制而周期地上电工作和断电不工作，则所述微处理器模块130 —个周期时间Tc中周期时间T。= Th + IV，其中Th相对于IY较小，可忽略不计，则有Tc= Tl上电工作 时间Th断电不工作时间 Υ所述功率模块21Ν受所述微处理器模块130和所述功率电子开关20Ν控制而周期地上电工作和断电不工作，所述微处理器模块130上电工作Cwsn次后(设所述功率模块21Ν上电工作次数阈值Cwsn，其中Cwsn为自然数)，控制所述功率电子开关20Ν导通，使所述功率模块21Ν上电工作一次，则所述功率模块21Ν —个周期时间Twn中周期时间=Twn= Cwsn X Tc=Cwsn X Tl上电工作时间Th断电不工作时间Cwsn X Tl将所述微处理器模块130中非易失性储存器的一个存储单元用于存放所述微处理器模块130上电工作的次数Cwn, —个存储单元用于存放所述功率模块21Ν上电工作次数阈值CWSN，该方法还包括以下步骤(I)所述定时模块120的输出端为低电平，所述电子开关140处于断开状态，所述微处理器模块130断电不工作；(2)所述定时模块120的输出端为高电平，所述电子开关140处于导通状态，所述微处理器模块130接通电源并开始工作；(3)所述微处理器模块读取微处理器模块的上电次数Cwn,并判断Cwn是否等于设定的上电工作次数阈值Cwsn ;如果等于，则所述微处理器模块130控制功率电子开关接通相应的功率模块的电源，该功率模块上电开始工作，工作完成后，所述微处理器模块130控制所述功率电子开关断开相应的所述功率模块的电源，同时将微处理器模块的上电次数Cwn清零并储存；如果当前的上电次数Cwn不等于设定的上电工作次数阈值Cwsn，则将当前的上电次数Cwn加“ I”并储存；(4)如果有多个功率模块，按步骤(4)执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低功耗电路控制系统，包括电池(110)、定时模块(120)、微处理器模块(130)、电子开关(140)，其特征是 所述电池(110)的正极分别连接所述定时模块(120)的电源正极、所述电子开关(140)的一端; 所述定时模块(120)的输出端连接所述电子开关(140)的控制端，所述定时模块(120)的复位端连接所述微处理器模块(130)的输出端； 所述微处理器模块(130)的电源正极连接所述电子开关(140)的另一端； 其中，所述定时模块(120)的输出端控制所述电子开关(140)，输出的高电平Vh使所述电子开关(140 )导通，低电平IY使其断开，从而控制所述微处理器模块(130 )上电工作或断电不工作。2.根据权利要求I所述的超低功耗电路控制系统，其特征在于 所述电池(110 )是一节电池或几节电池组成的电池模组。3.根据权利要求I所述的超低功耗电路控制系统，其特征在于 所述定时模块(120)是一个带复位控制的周期定时器，一个时间周期T。内，高电平的时间为TH，低电平的时间为Tu则Tc= Th + IV。4.根据权利要求I所述的超低功耗电路控制系统，其特征在于 所述超低功耗电路控制系统还进一步包括至少一个功率模块(211 21N)、与每一功率模块相对应的功率电子开关(201 20N)，其中，N为大于I的自然数； 每一功率电子开关(201 20N)的一端连接所述电池(110)的正极，其另一端连接相对应的功率模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，张刚，魏庆华，
申请(专利权)人：重庆市智能水表有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：