[发明专利]一种基于电量分级管控和宽电压范围电平转换的低功耗电路

说明书

本发明公开了一种基于电量分级管控和宽电压范围电平转换的低功耗电路，包括微处理器MCU、电源、低压检测和控制电路、宽电压电平转换阵列、二级电源模拟开关以及负载，负载连接微处理器MCU，由微处理器MCU控制通断电；其中，低压检测和控制电路连接微处理器MCU以及二级电源模拟开关；二级电源模拟开关连接微处理器MCU。本发明通过低压检测和宽电压范围电平转换的方式，利用低压差模拟开关将不同等级功耗电路进行分级管控，逐级隔离，根据电池电量状态和工作场景关闭非必须电路的供电，最大化降低非必须电路功耗，提高电池电量利用效率，从而达到延长工作时间的目的。

技术领域

本发明涉及一种低功耗电路，具体涉及一种基于电量分级管控和宽电压范围电平转换的低功耗电路。

背景技术

随着物联网的发展，以电池作为能源的微型设备在各类物联网设备和微型低功耗设备中应用越来越广泛。但由于电池电量有限，为了尽可能降低功耗，延长设备工作时间，设备大多工作在低功耗模式下，设备被设计为按需唤醒，按需通信的模式。但在传统物联网设备中，为了保持工作和通信稳定以及与其他设备兼容的需要，大多利用LDO芯片将设备设作电压设置为固定模式，如5V，3.3V，1.8V等。

如图1所示，传统低功耗物联网设备按照功能划分大多包括电源、LDO稳压部件、MCU、时钟/存储器部件、执行部件等。为保持后级各电路电压稳定，LDO稳压部件一般都放置在除电源外其他电路的最前端。MCU负责通信和逻辑控制、时钟/存储器部件负责保持时间和存储数据、执行部件接收并执行来自MCU的指令。

大多数情况下，上述电路都能够进行很好的工作。但在需要超长待机或需要尽可能保持长时间工作的场景中，该电路依然存在功耗过大的问题：

LDO自身功耗问题不可忽略，LDO功耗包括两个方面：自身功耗、转换效率。由于LDO部件属于线性稳压部件，与DC-DC开关型稳压电源相比，其转换效率一般都不太高，普通线性稳压部件一般不超过50％，LDO部件相比普通线性稳压部件效率有所提升，但一般也不超过70％。同时，由于LDO被布置在最前端，无论后级电路是否工作，为了维持电压输出，其自身都需要消耗一定的电流。

后级部件的待机功耗。虽然后级部件在大多数时间内处于待机状态，但后级芯片(如驱动电路等)和外围元器件(如电阻、晶体管等有源器件)由于处于加电状态，依然存在一定量的待机消耗。

上述功耗由于与电路设计和电路自身要求相关，无法完全消除或保持很低的水平，且由于此类功耗持续性存在，因此对需长时间工作的设备而言是一个较大的能量损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种基于电量分级管控和宽电压范围电平转换的低功耗电路，通过低压检测和宽电压范围电平转换的方法，利用低压差模拟开关将不同等级功耗电路进行分级管控，逐级隔离，根据电池电量状态和工作场景关闭非必须电路的供电，最大化降低非必须电路功耗，提高电池电量利用效率，从而达到延长工作时间的目的。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于电量分级管控和宽电压范围电平转换的低功耗电路，包括微处理器MCU、电源、低压检测和控制电路、宽电压电平转换阵列、二级电源模拟开关以及负载，负载连接微处理器MCU，由微处理器MCU控制通断电；

其中，低压检测和控制电路连接微处理器MCU以及二级电源模拟开关；二级电源模拟开关连接微处理器MCU，并受控于微处理器MCU，宽电压电平转换阵列连接微处理器MCU，并受控于微处理器MCU，与后级电路在不同的工作电平下正常双向通信。

作为优选的技术方案，所述微处理器MCU采用低功耗MCU，其包括了低功耗蓝牙/WIFI电路以及逻辑控制电路。

作为优选的技术方案，所述电源为电路工作提供能源，所述电源为干电池或者镍氢电池或者锂电池或者铁酸锂电池或者法拉电容。

作为优选的技术方案，所述低压检测和控制电路为基于时钟/存储电路的低压检测和控制电路；