CN202127468U - 一种电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种电源控制装置，包括：信号接收单元(100)，用于接收电源接通或断开的控制信号；控制单元(200)，与所述信号接收单元(100)连接，用于根据电源接通或断开的控制信号生成电源接通或断开的控制指令；开关单元(300)，与所述控制单元(200)连接，用于根据所述电源接通或断开的控制指令接通或断开电源的供电电路。以便能够实现操作方便的零耗能安全待机。

Description

一种电源控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电源控制装置。

背景技术

通过遥控器控制家电进入待机状态的功能，随着家电技术的迅猛发展，如今已是一种非常普遍的家电功能，其主要实现原理是通过切断家电的强电供电而实现的。这就需要使用诸如机械继电器、可控硅等电子开关来完成该切断操作。由于在家电处于待机状态时，只是切断了机芯部分供电，并没有切断电源，电源板还在为检测遥控器信号的感应探头进行供电。因此会额外消耗电能，造成能源的浪费。而且，如果电源线和插座之间出现接触不良等现象，会是接触阻抗变大，接触点发热，长时间的接触不良会造成因过热而产生明火，更严重地则会引发火灾。

目前，有些家电厂家生产出一种通过遥控器直接切断电源的装置，再开机的时候则只能靠操作家电上的电源开关把电源打开。这样做可以避免造成能源的浪费，提高家电的使用安全性。但是，在用户操作遥控器误点待机键时，由于电源已切断造成感应探头无法自动获取遥控器输出的控制信号，因此需要用户手工把家电电源重新打开。对于一些放置于特殊位置的家电，如壁挂空调等，这种操作会引起非常大的不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种电源控制装置，以实现操作方便的零耗能安全待机。

本实用新型提供的一种电源控制装置，包括：

信号接收单元100，用于接收电源接通或断开的控制信号；

控制单元200，与所述信号接收单元100连接，用于根据电源接通或断开的控制信号生成电源接通或断开的控制指令；

开关单元300，与所述控制单元200连接，用于根据所述电源接通或断开的控制指令接通或断开电源的供电电路。

由上可以看出，通过上述装置可以实现便捷的安全待机操作。

上述装置还包括：

供电单元400，与所述控制单元200连接，用于向控制单元200提供电路工作电压Vcc。

由上可以看出，通过设置供电单元400，可以向控制单元200提供稳定的工作电压。

在上述的装置中，所述供电单元400包括：依次连接的充电电路、锂电池和控制单元供电电路。

由上可以看出，所述供电单元400能够在电源切断的情况下利用锂电池向控制单元200持续供电，由此延长待机时间。

在上述的装置中，所述控制单元供电电路包括：连接锂电池的降压二极管D14。

由上可以看出，所述控制单元供电电路通过二极管D 14将锂电池电压降为控制单元200的工作电压，从而保证控制单元200的正常工作。

在上述的装置中，所述开关单元300包括：

固态继电器U1，包括控制端和开关端，用于在其控制端接收到控制单元200生成的作为电源接通或断开的控制指令的高低电平时，闭合或断开其开关端；

机械继电器K1，包括控制端和开关端，用于根据其控制端的电平信号的高低控制开关端的闭合或断开；

所述机械继电器K1的控制端与固态继电器U1开关端、经降压电路降压后的电源供电电路串联；所述机械继电器K1的开关端与电源供电电路串联。

由上可以看出，所述开关单元300可以通过使用固态继电器U1来控制机械继电器K1的开关，具有以下优点：由于接通固态继电器U1，需要的最大驱动电流是3mA，而直接接通机械继电器K1则需要40mA的驱动电流。因此，利用锂电池驱动固态继电器U1进而接通机械继电器K1，不但能够在电视机断电的情况下延长待机状态的时间。其次，固态继电器U1可以起到初级/次级隔离作用，相当于将单片机归于次级(输出级)，这样有利于单片机想机芯板传送电视控制信号，避免直接接通机械继电器K1产生的火花串入单片机，引起死机现象。

在上述的装置中，所述机械继电器K1的控制端与固态继电器U1开关端之间连接有第一二极管阵列(D6，D7，D8，D9)、有极性电容CE1；

所述降压电路包括电容C3。

由上可以看出，通过上述设置可以对输入机械继电器K1控制端的电流进行整流、滤波。

在上述的装置中，所述固态继电器U1为HSR412型号的固态继电器。

由上可以看出，使用低功耗、且具有较强抗干扰能力的固态继电器HSR412，不但可以降低整个开关单元300的功耗，还能提高开关单元300的抗干扰能力。

在上述的装置中，所述信号接收单元100为红外感应探头或2.4G感应探头。

由上可以看出，通过使用红外或2.4G技术，所述电源控制装置支持遥控操作零耗能安全待机。

在上述的装置中，所述控制单元200为MSP430型号的单片机。

由上可以看出，使用超低功耗的MSP430型号的单片机可以延长由所述电源控制装置控制的待机时间。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种电源控制装置的结构图；

图2为本实用新型提供的一种电源控制装置的工作流程图；

图3为本实用新型提供的一种电源控制装置与电视机的连接结构图；

图4为本实用新型提供的一种电源控制装置信号接收单元和控制单元这一部分的电路图；

图5为本实用新型提供的一种电源控制装置开关单元这一部分的电路图；

图6A为本实用新型提供的一种电源控制装置供电单元这一部分中的锂电池充电电路图；

图6B为本实用新型提供的一种电源控制装置中供电单元这一部分中的控制单元供电电路图。

具体实施方式

本实施例以电源控制装置应用于电视机为例，结合附图对该电源控制装置进行详细地介绍。

如图1所示，本实用新型提供的一种电源控制装置主要由信号接收单元100，控制单元200、开关单元300和供电单元400组成。其中：

信号接收单元100用于接收来自遥控器的电视控制信号，例如开机信号、待机信号、频道切换信号等。在本实施例中，主要采用遥控感应探头(红外感应探头、2.4G感应探头等)作为信号接收单元100。

控制单元200，与所述信号接收单元100电连接，用于根据所述电视控制信号生成相关控制指令，例如开机指令、待机指令或信号传输指令等。在本实施例中，可以采用低功耗、且具有较强抗干扰能力的MSP430系列单片机作为控制单元200。

开关单元300，与所述控制单元200电连接，用于根据所述开机或待机指令接通或断开强电。在本实施例中，开关单元300主要由固态继电器和机械继电器组成，其中所述固态继电器可选用HSR412。

供电单元400，与所述控制单元200电连接，用于向控制单元200提供工作电压。在本实施例中，所述供电单元400主要由充电电路、锂电池和控制单元供电电路组成。其中，充电电路用于为锂电池充电；控制单元供电电路用于向控制单元200供电，包括两种情况：一种是在电视机强电接通状态下，将来自电视机电源板的电路工作电压Vcc，即5V电压(后文5V电压若未特殊说明，均为电路工作电压Vcc)降压后(3.6V)提供给控制单元200；另一种是在电视机强电断开状态下，将来自锂电池的4.2V电压降压后(3.5V)提供给控制单元200。由此可以看出，在电视机断电的情况下，控制单元200也可以保持工作状态。此时可以通过遥控器打开已断强电的电视机，而无需走到电视机前面用电视机电源开关打开电视机。

下面结合图2-图6B详细说明本实用新型提供的电源控制装置的工作原理。

首先，图3示出了所述电源控制装置与电视机的连接结构。其中，所述电源控制装置的端子J1通过电源线连接到市电(交流电220V/50Hz)，端子J2通过端子线束连接到电视机电源板的AC端子(用于向电源板提供交流电)，5V端子通过端子线束与所述电源板的5V端子连接(用于获取所述电源控制装置控制单元200的工作电压)，端子J5通过端子线束与电视机机芯板的信号接收端子连接(用于将与开机/待机无关的电视控制信号传送至所述机芯板进行处理)。此外，由于所电源板与机芯板之间的连接关系不是本实用新型的重点，在此不再赘述。

在本实施例中，无论电视机是否接通强电，所述电源控制装置的控制单元200均可以保持工作状态，并不断检测信号接收单元是否有信号输入。关于在无强电接入电视机的情况下，是如何向控制单元200供电的，将在下文详细介绍。

在了解了所述电源控制装置与电视机的连接结构之后，如图2所示，所述电源控制装置的工作流程包括：

A、接收电视控制信号。

如图4所示，所述电源控制装置通过遥控感应探头接收电视控制信号。具体为：通过单片机U2(控制单元200)不断检测遥控感应探头U4状态，确定遥控感应探头感应到电视控制信号时，接收该电视控制信号。

B、判断所述电视控制信号：当所述电视控制信号为待机信号时，所述电源控制装置进入待机工作步骤(C1)；当所述电视控制信号为开机信号时，所述电源控制装置进入开机工作步骤(C2)；当所述电视控制信号为其它信号时，例如频道切换信号，所述电源控制装置进入其它工作步骤(C3)(此步骤仅在电视机通电的情况下进行)。

在本实施例中，由单片机U2完成所述电视控制信号的判断。所述电视控制信号的判断过程为公知技术，在此不再赘述。

待机工作步骤(C1)：根据所述待机信号切断电视机的强电，电视机进入待机状态，后返回步骤A。具体为：

如图4、图5所示，在单片机U2判断出所述电视控制信号为待机信号后，生成高电平信号(待机控制指令)，并通过其针脚7将所述高电平信号输出给固态继电器U1(固态继电器U1的针脚2与单片机U2的针脚7连接，其间设置有电阻R17用于限流)。由所述高电平信号控制固态继电器U1的发光二极管侧(即控制端)处于截止状态，没有电流通过，从而使固态继电器U1光敏开关侧(开关端)的针脚4和6处于关断状态。由图5可以看出，固态继电器U1的光敏开关侧与机械继电器K1在端子J1和端子J2之间串联，由于固态继电器U1关断，机械继电器K1的开关控制线圈(机械继电器K1的控制端)没有电流通过，机械继电器K1的开关端随即处于关断状态。从而切断了电源供电电路(通过电源线与市电相连)向电视机电源板供电的L线。由此，电视机进入待机状态。之后，单片机U2不断检测遥控感应探头U4状态。

开机工作步骤(C2)：根据所述开机信号接通电视机的强电，电视机进入开机状态，后返回步骤A。具体为：

如图4、图5所示，在单片机U2判断出所述电视控制信号为开机信号后，生成低电平信号(开机控制指令)，并通过其针脚7将所述低电平信号输出给固态继电器U1(固态继电器U1的针脚2与单片机U2的针脚7连接，其间设置有电阻R17用于限流)。由此低平信号控制电流(通常为几毫安)通过固态继电器U1的发光二极管使其发光，触发固态继电器U1光敏开关侧(开关端)的针脚4和6接通。此时，通过电源线进入电源供电电路(包括所述电源控制装置端子J1)的交流电先由电容C3(降压电路)分压限流，接着由第一二极管阵列(二级管D6、D7、D8、D9)进行整流，然后在经过有极性电容CE 1的滤波后，在机械继电器K1线圈一侧(控制端)产生12V直流电压，由此接通机械继电器K1的开关端，进而了接通了电源供电电路向电视机电源板供电的L线，电视机进入了开机状态。之后，单片机U2不断检测遥控感应探头U4状态。

需要说明的是，图5中的固态继电器U1的控制端即端口1接入电路工作电压Vcc也是来自供电单元400，如后述的锂电池。这样是保证可驱动固态继电器U1中的发光二极管。

另外，当图4示出的控制单元单片机U2的针脚7可输出足够电压直接驱动发光二极管时，也可使图5中的固态继电器U1的控制端即端口1接单片机U2的针脚7，固态继电器U1的端口2接地。从而当控制单片机U2判断出所述电视控制信号为开机信号后，生成高电平信号(开机控制指令)，并通过其针脚7输出给固态继电器U1(固态继电器U1的针脚1，激活发光二极管发光。

其它工作步骤(C3，以所述电视控制信号为频道切换信号为例)：如图3所示，通过端子J5将所述频道切换信号传送到机芯板进行处理。之后，单片机U2不断检测遥控感应探头U4状态。

从上述步骤中不难看出，无论电视机是否通电，所述单片机U2都可以保持工作状态。这是因为，所述电源控制装置的供电单元400可以在电视机断电时为单片机U2进行供电。具体为：在电视机通电时，图6B示出的控制单元供电电路为电视机电源板供电模式，即，将由电源板通过5V端子(见图3)输送过来的5V电压经过第二二极管阵列(二极管D11、D12)降压为3.6V电压后，为单片机U2供电。此时，图6A示出的锂电池充电电路在锂电池充电控制器U3(TIBQ24040)的控制下对所述供电电源400的锂电池BT1进行充电(充电过程为公知技术，在此不再赘述)；在电视机断电时，所述控制单元供电电路切换为电池供电模式，即，将锂电池BT1输送过来的电压(锂电池满电时的最大电压为4.2V)经过二极管D14降压为3.5V电压后，保持对单片机U2的供电。因此，所述电源控制装置可以在电视机断电状态下保持较长时间的工作状态。

此外，在上述开机工作步骤中，通过使用固态继电器U1来控制机械继电器K1的开关，具有以下优点：由于接通固态继电器，需要的最大驱动电流是3mA，而直接接通机械继电器则需要40mA的驱动电流。因此，利用锂电池驱动固态继电器进而接通机械继电器，不但能够在电视机断电的情况下延长待机状态的时间。其次，固态继电器可以起到初级/次级隔离作用，相当于将单片机归于次级(输出级)，这样有利于单片机想机芯板传送电视控制信号，避免直接接通机械继电器产生的火花串入单片机，引起死机现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电源控制装置，其特征在于，包括：

信号接收单元(100)，用于接收电源接通或断开的控制信号；

控制单元(200)，与所述信号接收单元(100)连接，用于根据电源接通或断开的控制信号生成电源接通或断开的控制指令；

开关单元(300)，与所述控制单元(200)连接，用于根据所述电源接通或断开的控制指令接通或断开电源的供电电路。

2.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，还包括：

供电单元(400)，与所述控制单元(200)连接，向控制单元(200)提供电路工作电压(Vcc)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述供电单元(400)包括：充电电路、与充电电路连接的锂电池和与锂电池连接的控制单元供电电路。

4.根据权利要求3所述的电源控制装置，其特征在于，所述控制单元供电电路包括：连接锂电池的降压二极管(D14)。

5.根据权利要求1至4任一所述的电源控制装置，其特征在于，所述开关单元(300)包括：

固态继电器(U1)，包括控制端和开关端，用于在与所述控制单元(200)连接的控制端接收到控制单元(200)生成的作为电源接通或断开的控制指令的高低电平时，闭合或断开其开关端；

机械继电器(K1)，包括控制端和开关端，用于根据与所述固态继电器连接的控制端的电平信号的高低控制开关端的闭合或断开；

所述机械继电器(K1)的控制端与固态继电器(U1)开关端、经降压电路降压后的电源供电电路串联；所述机械继电器(K1)的开关端与电源供电电路串联。

6.根据权利要求5所述的电源控制装置，其特征在于，所述机械继电器(K1)的控制端与固态继电器(U1)开关端之间连接有第一二极管阵列(D6、D7、D8、D9)、有极性电容(CE1)；所述降压电路包括电容(C3)。

7.根据权利要求6所述的电源控制装置，其特征在于，所述固态继电器(U1)为HSR412型号的固态继电器。

8.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述信号接收单元(100)为红外感应探头或2.4G感应探头。

9.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述控制单元(200)为MSP430型号的单片机。

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