本發(fā)明涉及電源、用電器，特別是一種用于用電器的睡眠-喚醒模式的能量管理電路和能量管理方法，用戶根據(jù)實(shí)際需要選擇睡眠的具體時(shí)間，達(dá)到節(jié)省功耗與正常工作的平衡。

背景技術(shù)：

目前主流的芯片能量管理方式是將電源能量經(jīng)過簡單的整流、升壓等處理，并通過低壓差線性穩(wěn)壓器得到較為穩(wěn)定的電壓后，供后續(xù)用電器(芯片)使用。如文獻(xiàn)【Y.-J.Huang,T.-H.Tzeng,T.-W.Lin,C.-W.Huang,P.-W.Yen,P.-H.Kuo,C.-T.Lin,and S.-S.Lu,"A Self-Powered CMOS Reconfigurable Multi-Sensor SoC for Biomedical Applications,"IEEE J.Solid-State Circuits,vol.49,no.4,pp.851–866,Apr.2014.】中所述，能量管理主要由整流電路和直流升壓電路組成，并根據(jù)輸入電源的類型，通過處理得到用電器需要的電壓。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

上述結(jié)構(gòu)雖然能較好的為用電器提供充足的能量，但是其能量的供給方式是連續(xù)的；即不斷為用電器供能，使其一直工作。此種方式的缺點(diǎn)是用電器連續(xù)工作會(huì)浪費(fèi)不必要的功耗；尤其是在用電器為氣壓監(jiān)測芯片、溫度測量芯片等一些實(shí)時(shí)性要求不高的應(yīng)用中，這樣密集的工作模式?jīng)]有必要。

于是，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種間斷的、可調(diào)控睡眠(非工作)時(shí)間的電源管理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的芯片能量管理技術(shù)中連續(xù)供能帶來的功耗浪費(fèi)的問題。提供一種用于用電器的睡眠-喚醒的能量管理電路和睡眠-喚醒的能量管理方法，使系統(tǒng)整體的功耗大幅降低。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種用于用電器的睡眠-喚醒的能量管理電路，包括電源的整流電路、直流升壓電路、低壓差線性穩(wěn)壓器和用電器，其特點(diǎn)在于在所述的整流電路、直流升壓電路之后設(shè)置超級(jí)電容、定時(shí)器電路、開關(guān)電路和復(fù)位電路，所述的超級(jí)電容的輸出端分別與所述的定時(shí)器電路的第一輸入、開關(guān)電路的第一輸入和復(fù)位電路的第一輸入端相連，所述的開關(guān)電路的第一輸出端經(jīng)所述的低壓差線性穩(wěn)壓器與所述的用電器相連，所述的定時(shí)器電路的輸出端與所述的開關(guān)電路的第二輸入端相連，所述的開關(guān)電路的第二輸出端與所述的復(fù)位電路的第二輸入端相連，所述的用電器的輸出端與所述的定時(shí)器電路第二輸入端相連，所述的復(fù)位電路的輸出端與所述的用電器的第二輸入端相連。

利用上述睡眠-喚醒的能量管理電路進(jìn)行能量管理的方法，包括下列步驟：

1)電源的能量先經(jīng)過整流電路、直流升壓電路處理后，被儲(chǔ)存在所述的超級(jí)電容中，當(dāng)儲(chǔ)存的電壓達(dá)到閾值時(shí)，所述的定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，此時(shí)，所述的開關(guān)電路、復(fù)位電路和用電器等均未開始工作，用電器處于休眠狀態(tài)；

2)所述的定時(shí)器電路計(jì)時(shí)數(shù)達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，給開關(guān)電路發(fā)出使能信號(hào)，使開關(guān)電路打開，電源的能量從超級(jí)電容通過開關(guān)電路、低壓差線性穩(wěn)壓器傳遞到所述的用電器；同時(shí)，所述的開關(guān)電路給所述的復(fù)位電路傳遞使能信號(hào)，所述的復(fù)位電路發(fā)出復(fù)位信號(hào)；所述的用電器接到開關(guān)電路傳遞的能量和復(fù)位電路的復(fù)位信號(hào)后，開始正常工作，此時(shí)用電器處于“喚醒”狀態(tài)；

3)用電器工作結(jié)束后，用電器向所述的定時(shí)器發(fā)出結(jié)束信號(hào)，所述的定時(shí)器重新計(jì)數(shù)；定時(shí)器重新計(jì)數(shù)時(shí)，切斷使能信號(hào)；返回步驟1)。

本發(fā)明主要的工作方式是讓用電器工作較短時(shí)間(喚醒狀態(tài))后，待機(jī)較長時(shí)間(睡眠狀態(tài))；用電器在睡眠狀態(tài)的功耗遠(yuǎn)小于喚醒狀態(tài)時(shí)的功耗。這兩種狀態(tài)不斷循環(huán)，從而在整個(gè)周期內(nèi)達(dá)到節(jié)約功耗的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果是：

1)采用睡眠-喚醒的工作模式，使一個(gè)工作周期內(nèi)的用電器功耗大幅降低；一般情況下，用電器(芯片)進(jìn)行完整的信號(hào)處理、發(fā)射所需的時(shí)間為毫秒級(jí)，但是運(yùn)用本發(fā)明后，允許該芯片1秒，或更長時(shí)間工作一次；此種情況下，芯片的實(shí)際功耗縮小到1‰以下。這不僅讓用電器在工作時(shí)間的功耗限制得到減弱，也使得系統(tǒng)中電源模塊的設(shè)計(jì)難度降低，更易實(shí)現(xiàn)。

2)定時(shí)器作為能量管理模塊的核心器件，可以靈活的調(diào)整睡眠-喚醒的相對時(shí)間，令用電器的工作方式更為靈活。選取合適的定時(shí)器，可以使用電器在1秒、10秒、1分鐘甚至更長的時(shí)間內(nèi)才工作一次，能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有能量管理模塊示意圖

圖2是本發(fā)明能量管理模塊示意圖

圖3是本發(fā)明控制信號(hào)時(shí)序圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖2和圖3的實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

一種用于用電器的睡眠-喚醒的能量管理電路，包括電源的整流電路、直流升壓電路、低壓差線性穩(wěn)壓器和用電器，在所述的整流電路、直流升壓電路之后設(shè)置超級(jí)電容、定時(shí)器電路、開關(guān)電路和復(fù)位電路，所述的超級(jí)電容的輸出端分別與所述的定時(shí)器電路的第一輸入、開關(guān)電路的第一輸入和復(fù)位電路的第一輸入端相連，所述的開關(guān)電路的第一輸出端經(jīng)所述的低壓差線性穩(wěn)壓器與所述的用電器相連，所述的定時(shí)器電路的輸出端與所述的開關(guān)電路的第二輸入端相連，所述的開關(guān)電路的第二輸出端與所述的復(fù)位電路的第二輸入端相連，所述的用電器的輸出端與所述的定時(shí)器電路第二輸入端相連，所述的復(fù)位電路的輸出端與所述的用電器的第二輸入端相連。

利用上述睡眠-喚醒的能量管理電路進(jìn)行能量管理的方法包括下列步驟：

1)電源的能量先經(jīng)過整流電路、直流升壓電路處理后，被儲(chǔ)存在所述的超級(jí)電容中，當(dāng)儲(chǔ)存的電壓達(dá)到閾值時(shí)，所述的定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，此時(shí)，所述的開關(guān)電路、復(fù)位電路和用電器等均未開始工作，用電器處于休眠狀態(tài)；

2)所述的定時(shí)器電路計(jì)時(shí)數(shù)達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，給開關(guān)電路發(fā)出使能信號(hào)，使開關(guān)電路打開，電源的能量從超級(jí)電容通過開關(guān)電路、低壓差線性穩(wěn)壓器傳遞到所述的用電器；同時(shí)，所述的開關(guān)電路給所述的復(fù)位電路傳遞使能信號(hào)，所述的復(fù)位電路發(fā)出復(fù)位信號(hào)；所述的用電器接到開關(guān)電路傳遞的能量和復(fù)位電路的復(fù)位信號(hào)后，開始正常工作，此時(shí)用電器處于“喚醒”狀態(tài)；

3)用電器工作結(jié)束后，用電器向所述的定時(shí)器發(fā)出結(jié)束信號(hào)，所述的定時(shí)器重新計(jì)數(shù)；定時(shí)器重新計(jì)數(shù)時(shí)，切斷使能信號(hào)；返回步驟1)。

整個(gè)工作周期如圖3所示。圖3的標(biāo)號(hào)說明：

1輸入的電源電壓上升到閾值，計(jì)時(shí)器電路開始工作；

2計(jì)時(shí)達(dá)到閾值，計(jì)時(shí)器電路使能信號(hào)，之后開關(guān)電路、復(fù)位電路與用電器被依次喚醒；

3用電器工作結(jié)束后，發(fā)出結(jié)束信號(hào)，使計(jì)時(shí)器復(fù)位，并且關(guān)閉開關(guān)電路、復(fù)位電路。

4計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí)，進(jìn)行下一周期的工作。

需要說明的是，上述所描述的定時(shí)器電路、開關(guān)電路、復(fù)位電路本身的功耗應(yīng)遠(yuǎn)小于用電器的功耗。