家用电器的待机电路及待机控制方法

摘要

本发明公开了一种家用电器的待机电路及待机控制方法，该家用电器的待机电路包括：5V电源切断电路，设置于5V负载和5V电源之间；以及主控芯片，与5V电源切断电路连接，用于在接收到关机信号或待机信号时控制5V电源切断电路切断5V负载的供电。通过本发明，在5V电源和5V负载之间设置了5V电源切断电路，从而使得在待机时5V电源仅为主控芯片等器件供电，而不给其他5V负载供电，进而达到了节能的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及家电领域，具体而言，涉及一种家用电器的待机电路及待机控制方法。

背景技术

现有技术中，家用电器的待机功耗较高。据英国牛津大学完成的一项家庭待机能 耗的社会调查显示，家庭待机能耗水平平均占用耗电总量的8％。因此，降低家用电 器产品的待机功耗，对节能省电来说，具有非常重要的意义，将会给社会带来巨大的 经济效益。目前，家用电器通常采用的如图1所示低功耗待机的设计方案或如图2所 示低功耗待机的设计方案。如图1所示，该待机电路中，只包含一路输出电源，开关 电源的反馈电路采用TL431控制，可以实现精准的电压输出控制。该电路中，12V负 载的电源（+12V）由开关电源副边输出提供，主控芯片、遥控接收电路、按键检测电 路等5V负载的电源（+5V）由12V经7805转换降压提供。当主控芯片接收到遥控电 路的关机信号或待机信号，或者按键关机信号或待机信号时，主控芯片进入待机状态， 这时，12V负载停止工作，但5V负载还在工作状态，会导致待机功耗偏高，一般只 能做到1W待机。图2所示电路与图1的区别是将TL431构成的反馈电路改成为由稳 压管组成的反馈电路，其他原理与图1所示的电路相同。通过图1和图2所示的电路， 可以在一定程度上降低家用电器的功耗，但是，这两种电路所能起到的降低功耗的作 用也很有限。

针对现有技术中家用电器待机功耗较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种家用电器的待机电路及待机控制方法，以至少解决现有技术中 家用电器待机功耗较高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种家用电器的待机电路。

根据本发明的家用电器的待机电路包括：5V电源切断电路，设置于5V负载和5V 电源之间；以及主控芯片，与5V电源切断电路连接，用于在接收到关机信号或待机 信号时控制5V电源切断电路切断5V负载的供电。

进一步地，5V电源切断电路包括：第一开关，使能端与主控芯片连接，输入端与 5V电源连接，输出端与5V负载连接。

进一步地，第一开关为具有低导通内阻和低导通压降的电子开关，其中，电子开 关的第一输入端和第二输入端分别与5V电源连接，输入端一侧的第一接地端和输出 端一侧的第二接地端分别与地连接，第一电容连接在输入端和地之间，第二电容连接 在输出端和地之间。

进一步地，待机电路还包括：输出电路，用于提供输出电压；以及DC转DC电 路，设置于输出电路和主控芯片之间。

进一步地，DC转DC电路包括：SN1106046D芯片，VIN端与输出电路连接，LX 端通过电感与主控芯片连接；第一电容，第一端连接至SN1106046D芯片的BOOT端， 第二端连接至SN1106046D芯片的LX端；第二电容，第一端连接至SN1106046D芯 片的ROSC端且ROSC端与GND端连接，第二端连接至SN1106046D芯片的SS端； 二极管，正极连接至SN1106046D芯片的GND端，负极连接至SN1106046D芯片的 LX端；电阻，第一端连接至SN1106046D芯片的COMP端；第三电容，第一端连接 至电阻的第二端，第二端连接至SN1106046D芯片的GND端；电感，第一端连接至 SN1106046D芯片的LX端，第二端连接至SN1106046D芯片的VSENSE端；以及第 四电容、第五电容和第六电容三个电容并联，第四电容的第一端连接至电感的第二端， 第二端连接至第二电容的第一端。

进一步地，待机电路还包括：输出电路，用于提供输出电压；可控反馈电路，与 输出电路连接，用于调节输出电压；待机控制电路，分别与可控反馈电路和主控芯片 连接；以及主控芯片还用于在接收到关机信号或待机信号时，控制待机控制电路通过 可控反馈电路调节输出电压。

进一步地，待机控制电路包括：第一电阻，当第一电阻并联在可控反馈电路的电 压输入端和基准源之间时，可控反馈电路调低输出电压；以及第二开关，用于连接或 断开第一电阻所在的并联支路。

进一步地，第二开关包括PNP三极管、第一NPN三极管和第二NPN三极管，其 中，PNP三极管的发射极与可控反馈电路的电压输入端连接，PNP三极管的集电极与 第一电阻连接，第一NPN三极管的集电极与PNP三极管的基极连接，第一NPN三极 管的发射极与地连接，第一NPN三极管的基极与5V电源连接，第二NPN三极管的 集电极与5V电源连接，第二NPN三极管的发射极与地连接，第二NPN三极管的基 极与主控芯片连接。

进一步地，第二开关还包括：第二电阻，连接在PNP三极管的基极和第一NPN 三极管的集电极之间；第三电阻，连接在第一NPN三极管的基极与5V电源之间；第 四电阻，第一端连接至5V电源，第二端连接至第三电阻与第二NPN三极管的集电极 之间；以及第五电阻，连接在第二NPN三极管的基极与主控芯片之间。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种家用电器的待机控制 方法。该方法可以基于本发明提供的家用电器的待机控制电路来实现。

根据本发明的家用电器的待机方法包括：接收关机信号或待机信号；以及控制5V 电源切断电路切断5V负载的供电，其中，5V电源切断电路设置于5V负载和5V电 源之间。

进一步地，控制5V电源切断电路切断5V负载的供电包括：切断5V电源切断电 路中电子开关U1的输入和输出之间的连接。

进一步地，在接收关机信号或待机信号之后，上述方法还包括：增大可控反馈电 路中基准源的分压值；确定基准源的分压值与基准源的基准值的差值；以及将差值反 馈至输出电路以降低DC转DC电路的输入电压。

由于家用电器的主控芯片等器件采用5V电源来供电，因此5V电源一直处于导通 状态，因此5V负载上一直存在功耗，本发明在5V电源和5V负载之间设置了5V电 源切断电路，从而使得在待机时5V电源仅为主控芯片、遥控接收电路、按键检测电 路及待机控制电路这几个在待机时需要工作的5V负载供电，而不给通信电路、记忆 芯片、I/O切换芯片和指示灯驱动芯片等在待机时不需要工作的5V负载供电，因此解 决了技术中家用电器待机功耗较高的问题，进而达到了节能的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中的一种家用电器的待机电路的电路示意图；

图2是现有技术中的另一种家用电器的待机电路的电路示意图；

图3是根据本发明实施例的家用电器的待机电路的结构框图；

图4是根据本发明优选实施例的家用电器的待机电路的结构框图；

图5是根据本发明第一优选实施例的家用电器的待机电路的电路示意图；

图6是根据本发明第二优选实施例的家用电器的待机电路的电路示意图；以及

图7是根据本发明实施例的家用电器的待机控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种家用电器的待机电路，以下对本发明实施例所提供的家 用电器的待机电路进行介绍。

图3是根据本发明实施例的家用电器的待机电路的结构框图。

如图3所示，该家用电器的待机电路包括5V电源切断电路206和主控芯片205。

5V电源切断电路206设置于5V负载和5V电源之间。

主控芯片205与5V电源切断电路206连接，用于在接收到关机信号或待机信号 时控制5V电源切断电路206切断5V负载的供电。

在本实施例中，在5V电源和5V负载之间设置了5V电源切断电路206，从而使 得在待机时5V电源仅为主控芯片等器件供电，而不给其他5V负载供电，因此解决了 现有技术中家用电器待机功耗较高的问题，进而达到了节能的效果。

具体地，5V电源切断电路206包括第一开关，第一开关的使能端与主控芯片连接， 输入端与5V电源连接，输出端与5V负载连接。通过第一开关，可以便捷地实现5V 负载与电源之间的导通和断开。

进一步地，本实施例中的第一开关可以为具有低导通内阻和低导通压降的电子开 关，即为U1，该电子开关具有低导通内阻和低导通压降的特点，U1可以是TPS22969 电子开关，其中，TPS22969电子开关的第一输入端和第二输入端分别与5V电源连接， 输入端一侧的第一接地端和输出端一侧的第二接地端分别与地连接，第一电容C5连 接在输入端和地之间，第二电容C7连接在输出端和地之间。

本实施例中的待机电路还包括输出电路和DC转DC电路，输出电路用于提供输 出电压，输出电路包括开关电源初级部分100和次级输出电路200两部分。DC转DC 电路201设置于输出电路和主控芯片205之间，具体地，可以设置在次级输出电路200 和主控芯片205之间。

为了提高DC转DC的效率，优选地，DC转DC电路包括SN1106046D芯片，该 电路的具体连接关系是：SN1106046D芯片的VIN端作为输入端与输出电路连接，LX 端作为输出端通过电感L1与主控芯片连接。VSENSE端作为反馈端，用于使LX端通 过电感L1能准确输出5V电压；第一电容C9的第一端连接至SN1106046D芯片的 BOOT端，第二端连接至SN1106046D芯片的LX端；第二电容C12的第一端连接至 SN1106046D芯片的ROSC端且ROSC端与GND端连接，第二端连接至SN1106046D 芯片的SS端；二极管D1的正极连接至SN1106046D 芯片的GND端，负极连接至 SN1106046D 芯片的LX端；电阻R21的第一端连接至SN1106046D 芯片的COMP端； 第三电容C14的第一端连接至电阻R21的第二端，第二端连接至SN1106046D芯片的 GND端；电感L1的第一端连接至SN1106046D芯片的LX端，第二端连接至 SN1106046D芯片的VSENSE端；第四电容、第五电容和第六电容三个电容并联，第 四电容C1的第一端连接至电感的第二端，第二端连接至第二电容C12的第一端。 SN1106046D芯片是一个高转换效率的芯片，其在轻载时（待机时）的转换效率在80% 以上，轻载时其输入电压在5.3V~6.5V时还可以可靠输出5V。

为了使输出电压符合要求的电压，优选地，待机电路除了包括输出电路之外，还 包括可控反馈电路209和待机控制电路208。输出电路用于提供输出电压。可控反馈 电路209与输出电路连接，用于调节输出电压。待机控制电路208分别与可控反馈电 路209和主控芯片205连接。主控芯片205还用于在接收到关机信号或待机信号时， 控制待机控制电路208通过可控反馈电路209调节输出电压。

具体地，待机控制电路包括第一电阻和第二开关，当第一电阻并联在可控反馈电 路209的电压输入端和基准源之间时，可控反馈电路209调低输出电压，在本实施例 中，第一电阻可由R106和R107串联实现。第二开关用于连接或断开第一电阻所在的 并联支路。

进一步地，第二开关包括PNP三极管Q6、第一NPN三极管Q5和第二NPN三极 管Q7，其中，PNP三极管Q6的发射极与可控反馈电路的电压输入端连接，PNP三极 管Q6的集电极与第一电阻连接，第一NPN三极管Q5的集电极与PNP三极管Q6的 基极连接，第一NPN三极管Q5的发射极与地连接，第一NPN三极管Q5的基极与 5V电源连接，第二NPN三极管Q7的集电极与5V电源连接，第二NPN三极管Q7 的发射极与地连接，第二NPN三极管Q7的基极与主控芯片连接。

更进一步地，第二开关还包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，在本 实施例中，第二电阻R108连接在PNP三极管的基极和第一NPN三极管Q5的集电极 之间；第三电阻R111连接在第一NPN三极管Q5的基极与5V电源之间；第四电阻 R109的第一端连接至5V电源，第二端连接至第三电阻R111与第二NPN三极管Q7 的集电极之间；第五电阻R110连接在第二NPN三极管Q7的基极与主控芯片205之 间。

图4是根据本发明优选实施例的家用电器的待机电路的结构框图。该实施例可以 作为图3所示实施例的优选实施方式。

如图4所示，该家用电器的待机电路包括开关电源初级部分100、次级输出电路 200、DC转DC电路201、12V负载202、遥控接收电路203、按键检测电路204、主 控芯片205、5V切断电路206、5V负载电路207、待机控制电路208和可控反馈电路 209。

从图4可以看出，电流从开关电源初级部分100流到次级输出电路200，以12V 的直流电流出，12V的直流电一部分为12V负载供电，一部分流入可控反馈电路209 形成反馈回路，另一部分经过DC转DC电路201转化成5V直流电，一部分5V直流 电为遥控接收电路203、按键检测电路204和主控芯片205供电，一部分5V直流电通 过5V切断电路206流入5V负载电路207，还有一部分流入待机控制电路208，通过 待机控制电路208来调节次级输出电路200的输出电压。

图5是根据本发明第一优选实施例的家用电器的待机电路的电路示意图。该实施 例可以作为图3所示实施例的优选实施方式。

如图5所示，家用电器的待机电路开关电源初级部分100、次级输出电路200、 DC转DC电路201、12V负载202、遥控接收电路203、按键检测电路204、主控芯片 205、5V切断电路206、5V负载电路207、待机控制电路208和可控反馈电路209。

其中，开关电源初级部分100与次级输出电路200、DC转DC电路201、待机控 制电路208和可控反馈电路209连接，为上述几个电路供电，而且可以通过与可控反 馈电路209形成反馈回路，控制开关电源的输出电压，使输出电压符合要求的电压。

主控芯片205在正常工作状态时，待机控制信号输出为高电平，在5V切断电路 206中，因电子开关U1的使能端得到高电平信号，U1会导通，5V负载得到+5V2电 源；在待机控制电路208中，因待机控制信号为高电平，NPN三极管Q7导通，NPN 三极管Q5的基极被拉到低电平，Q5截止，相应地Q6也截止不工作，相当于待机控 制电路208没有和可控反馈电路209形成通路，这时，可控反馈电路209控制开关电 源的次级输出电路200输出正常电压+12V，为12V负载202，如继电器、步进电机等 供电，正常电压+12V还可以为DC转DC电路201提供正常的额定电压源。

主控芯片205收到遥控接收电路203的关机信号或待机信号，或者按键检测电路 204的关机信号或待机信号后，进入待机状态。待机状态下，主控芯片205进入睡眠 模式，在睡眠模式下，主控芯片205消耗极少的能量，一般都可以达到几微安至三十 微安级别，即只保持对遥控信号、按键信号的检测。主控芯片205在一定的时间间隔 内（可根据不同芯片要求设置）检测这两个信号一次，如果接收到该两种信号或其中 一种，主控芯片205才能唤醒。主控芯片205在待机时，其所有I/O均输出低电平， 12V负载不工作，降低待机功耗。

在5V切断电路206中，待机控制信号为低电平，电子开关U1（具有低导通内阻 和低导通压降，例如TI的TPS22969，也可以是其他具有类似功能的器件）的使能端 电压为低电平，切断U1的输入和输出之间的连接，5V负载的电源+5V2就会被切断， 5V负载不工作，在本实施例中，将遥控接收电路203、按键检测电路204、待机控制 电路208及主控芯片205的5V电源视为+5V1，将其他5V负载的电源视为+5V2，当 U1处于导通状态时，+5V1与+5V2近似相等；当U1处于断开状态时，+5V2为0。因 此，在待机状态时，5V电路中，只有遥控接收电路203、按键检测电路204、待机控 制电路208及主控芯片205在工作，这几个电路在待机时只消耗极低的功耗。

因待机控制信号为低电平，在待机控制电路208中，NPN三极管Q7截止，+5V1 通过电阻R109、R111驱动NPN三极管Q5，三极管Q5导通，从而使PNP三极管Q6 的发射极与基极存在压差，使PNP三极管Q6导通，电阻R106、R107与可控反馈电 路209中的电阻R5、R8形成并联电路，电阻R106、R107、R5、R8并联后电阻值减 小，基准源U7（TL431）通过电阻R4采样到的电压就会升高，采样电压与U7（TL431） 的基准值2.5V比较，经U7（TL431）内部误差放大器放大，经光耦U6反馈至开关芯 片U10，开关芯片U10就会自动调整开关脉冲频率或者脉冲宽度，将开关电源的次级 输出电压降低，以使得基准源U7（TL431）通过电阻R4采样到的电压为2.5V，从而 使得在待机状态下，开关电源的次级输出电压+12V被拉低12V以下，具体拉低到多 少V，可以根据DC转DC 芯片的要求来设置，保证DC转DC芯片在待机时可靠输出 5V给遥控接收电路203、按键检测电路204、待机控制电路208及主控芯片205提供 电源即可。一般地，可以通过调整电阻R106、R107、R5、R8、R4的阻值，将开关电 源的次级输出电压+12V拉低到5.2V~9V。这样就可以实现在待机时，将DC转DC芯 片的输入电压降低，从而将待机功耗大大降低。

DC转DC电路201中，DC-DC芯片U3（例如：TI的SN1106046D，也可以是其 他具有类似功能的器件）是一个高转换效率的芯片，其在轻载时，即待机时的转换效 率在80%以上，轻载时其输入电压在5.3V~6.5V时还可以可靠输出5V。这样在待机时， 可以调整待机控制电路208及可控反馈电路209中的R106、R107、R5、R8、R4的阻 值，使U3的输入电压降低至5.3V~6.5V，进一步降低待机功耗。

开关电源初级部分100中，开关芯片U10进入跳周期或频率抖动的工作模式，尽 可能降低开关电源部分的待机损耗。

图6是根据本发明第二优选实施例的家用电器的待机电路的电路示意图。该实施 例可以作为图3所示实施例的优选实施方式。

如图6所示，本优选实施例与第一优选实施例的区别在于省略了按键检测电路 204，从而取消了对按键信号的检测，对于某些型号的家电，例如某些型号的空调，仅 能通过遥控控制，因此，取消对按键信号的检测，简化了家用电器的待机电路的结构。

本发明实施例还提供了一种家用电器的待机控制方法，该控制方法可以基于上述 实施例提供的家用电器的待机电路来实现。

图7是根据本发明实施例的家用电器的待机控制方法的流程图。如图7所示，该 控制方法包括以下的步骤S702至步骤S704。

步骤S702，接收关机信号或待机信号。

本实施例中的关机信号或待机信号由遥控接收电路或者按键检测电路测得。

具体地，在本步骤中，可以切断5V电源切断电路中电子开关U1的输入和输出之 间的连接。

如图5所示，在5V切断电路206中，待机控制信号为低电平，电子开关U1（具 有低导通内阻和低导通压降，例如TI的TPS22969，也可以是其他具有类似功能的器 件）的使能端电压为低电平，切断U1的输入和输出之间的连接，5V负载的电源+5V2 就会被切断，5V负载不工作，在本实施例中，将遥控接收电路203、按键检测电路204、 待机控制电路208及主控芯片205的5V电源视为+5V1，将其他5V负载的电源视为 +5V2，当U1处于导通状态时，+5V1与+5V2近似相等；当U1处于断开状态时，+5V2 为0。因此，在待机状态时，5V电路中，只有遥控接收电路203、按键检测电路204、 待机控制电路208及主控芯片205在工作，这几个电路在待机时只消耗极低的功耗。

步骤S704，控制5V电源切断电路切断5V负载的供电，其中，5V电源切断电路 设置于5V负载和5V电源之间。

本实施例中的5V切断电路可以是图5至图6所对应的实施例中提供的5V切断电 路。

为了便捷地获取5V电源，优选地，在接收关机信号或待机信号之前，上述方法 还包括：控制DC转DC电路将12V电压转换成5V电压以获取5V电源。

为了在待机时，将DC转DC芯片的输入电压降低，优选地，在控制DC转DC 电路将12V电压转换成5V电压以获取5V电源之后，上述方法还包括：增大可控反 馈电路中基准源的分压值；确定基准源的分压值与基准源的基准值的差值；以及将差 值反馈至输出电路以降低DC转DC电路的输入电压。

如图5所示，因待机控制信号为低电平，在待机控制电路208中，NPN三极管 Q7截止，+5V1通过电阻R109、R111驱动NPN三极管Q5，三极管Q5导通，从而使 PNP三极管Q6的发射极与基极存在压差，使PNP三极管Q6导通，电阻R106、R107 与可控反馈电路209中的电阻R5、R8形成并联电路，电阻R106、R107、R5、R8并 联后电阻值减小，基准源U7（TL431）通过电阻R4采样到的电压就会升高，采样电 压与U7（TL431）的基准值2.5V比较，经U7（TL431）内部误差放大器放大，经光 耦U6反馈至开关芯片U10，开关芯片U10就会自动调整开关脉冲频率或者脉冲宽度， 将开关电源的次级输出电压降低，以使得基准源U7（TL431）通过电阻R4采样到的 电压为2.5V，从而使得在待机状态下，开关电源的次级输出电压+12V被拉低12V以 下，具体拉低到多少V，可以根据DC转DC芯片的要求来设置，保证DC转DC芯片 在待机时可靠输出5V给遥控接收电路203、按键检测电路204、待机控制电路208及 主控芯片205提供电源即可。一般地，可以通过调整电阻R106、R107、R5、R8、R4 的阻值，将开关电源的次级输出电压+12V拉低到5.2V~9V。这样就可以实现在待机时， 将DC转DC 芯片的输入电压降低，从而将待机功耗大大降低。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例可以较好地达到降低能耗的效果。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的 计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可 以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，其中，开关电源 初级部分100、DC转DC电路201、5V切断电路206、待机控制电路208、可控反馈 电路209可由其他具有同等功能的电路替代，不限以上形式。对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。