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CN116566017A - 一种电池管理系统的唤醒休眠电路 - Google Patents

一种电池管理系统的唤醒休眠电路 Download PDF

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CN116566017A
CN116566017A CN202310631741.9A CN202310631741A CN116566017A CN 116566017 A CN116566017 A CN 116566017A CN 202310631741 A CN202310631741 A CN 202310631741A CN 116566017 A CN116566017 A CN 116566017A
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CN
China
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module
resistor
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terminal
wake
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CN202310631741.9A
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林振灿
邹少松
林海
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Tbb Power Xiamen Co ltd
Original Assignee
Tbb Power Xiamen Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其包括主控模块、DC‑DC转换模块、电源开关模块、以及硬件看门狗模块；所述硬件看门狗模块监测主控模块是否正常工作；若是主控模块正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而使得DC‑DC转换模块工作，进而使得主控模块保持通电工作；而若是主控模块没有正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC‑DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机。本发明能在主控模块死机时自动进行关机，从而保护用电安全。

Description

一种电池管理系统的唤醒休眠电路
技术领域
本发明涉及电池管理系统领域，特别是指一种电池管理系统的唤醒休眠电路。
背景技术
电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)是用来对电池进行监控和管理的装置，其能保证电池的稳定、安全。
现有的电池管理系统，那就是电池管理系统的主控模块死机后，无法有效保护并关闭电源的输出，这样就无法保护用电安全，存在一定安全隐患。
有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其能在主控模块死机时自动进行关机，从而保护用电安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其能在主控模块死机时自动进行关机，从而保护用电安全。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其包括主控模块、DC-DC转换模块、电源开关模块、以及硬件看门狗模块；所述电源开关模块的输入端接入使能信号SW-EN，电源开关模块的输出端连接DC-DC转换模块的使能端，电源开关模块的控制端连接硬件看门狗模块的输出端，硬件看门狗模块的输入端连接主控模块的一个输出端，主控模块的电源端连接DC-DC模块的输出端；所述硬件看门狗模块用于监测主控模块是否正常工作；若是主控模块正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而使得DC-DC转换模块工作，进而使得主控模块保持通电工作；而若是主控模块没有正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机。
所述主控模块正常工作时持续输出PWM信号给硬件看门狗模块；所述硬件看门狗模块检测主控模块是否持续输出PWM信号；若是主控模块持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而给DC-DC转换模块的使能端接入使能信号SW-EN，使得DC-DC转换模块工作而给主控模块供电；而若是主控模块没有持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块的使能端不接入使能信号SW-EN，使得DC-DC转换模块停止工作而停止主控模块供电，进而使得主控模块断电而关机。
所述硬件看门狗模块包括整流电路，整流电路的输入端和输出端分别连接硬件看门狗模块的输入端和输出端。
所述整流电路包括电阻R41、电容C41、电容C42、二极管D41和二极管D42；电阻R41的第一端连接整流电路的输入端，电阻R41的第二端连接电容C41的第一端，电容C41的第二端连接二极管D41的正极和二极管D42的负极，二极管D41的负极和电容C42的第一端连接整流电路的输出端，电容C42的第二端和二极管D42的正极接地。
所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还包括机械开关模块，机械开关模块的输入端用于接入电源信号VBAT，机械开关模块的输出端用于输出使能信号SW-EN。
所述机械开关模块包括电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、三极管Q61、MOS管M61和机械开关SW61；电阻R61的第一端、机械开关SW61的第一端和三极管Q61的发射极连接机械开关模块的输入端，三极管Q61的集电极连接机械开关模块的输出端，三极管Q61的基极连接电阻R62的第一端，电阻R62的第二端连接电阻R61的第二端和MOS管M61的源极，MOS管M61的栅极连接电阻R63的第一端和电阻R64的第一端，MOS管M61的漏极和电阻R64的第二端接地，电阻R63的第二端连接二极管D61的负极，二极管D61的正极连接机械开关SW61的第二端。
所述电源开关模块包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、三极管Q31和三极管Q32；电阻R31的第一端连接电源开关模块的控制端，电阻R31的第二端连接三极管Q31的基极，三极管Q31的发射极接地，三极管Q31的集电极连接电阻R33的第一端，电阻R33的第二端连接电阻R32的第一端和三极管Q32的基极，三极管Q32的发射极和电阻R32的第二端连接电源开关模块的输入端，三极管Q32的集电极连接电源开关模块的输出端。
所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还包括短时启动模块；短时启动模块一端接入使能信号SW-EN，短时启动模块的另一端连接电源开关模块。
所述短时启动模块包括电阻R51、光耦IC51和电容C51；电阻R51的第一端连接电源开关模块的输入端，电阻R51的第二端连接光耦IC51的输入侧正极，光耦IC51的输入侧负极通过电容C51接地，光耦IC51的输出侧负极接地，光耦IC51的输出侧正极连接电阻R22的第一端。
所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还包括外接电源唤醒模块，外接电源唤醒模块的输入端用于接入外部电源，外接电源唤醒模块的输出端连接DC-DC转换模块的使能端。
所述外接电源唤醒模块包括电压检测电路和电子开关电路，电压检测电路的输入端连接外接电源唤醒模块的输入端，电压检测电路的输出端连接电子开关电路的控制端，电子开关电路的输入端接入电源信号VBAT，电子开关电路的输出端连接外接电源唤醒模块的输出端。
采用上述方案后，本发明当硬件看门狗模块监测到主控模块死机（主控模块没有正常工作）时，硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机，这时电池管理系统会关机，使得电池不会对外放电且也不会对电池进行充电，从而保护用电安全。具体的，当主控模块死机时，此时主控模块与硬件看门狗模块连接的输出端电平不变，这样主控模块就不能持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，使得硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的部分电路原理图一。
图3为本发明的部分电路原理图二。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1至图3所示，本发明揭示了一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其包括主控模块、DC-DC转换模块、电源开关模块、以及硬件看门狗模块；其中，所述电源开关模块的输入端接入使能信号SW-EN，电源开关模块的输出端连接DC-DC转换模块的使能端，电源开关模块的控制端连接硬件看门狗模块的输出端，硬件看门狗模块的输入端连接主控模块的一个输出端，主控模块的电源端连接DC-DC模块的输出端。
在本发明中，所述硬件看门狗模块用于监测主控模块是否正常工作；若是主控模块正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而使得DC-DC转换模块工作，进而使得主控模块保持通电工作；而若是主控模块没有正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机。这样当硬件看门狗模块监测到主控模块死机（主控模块没有正常工作）时，硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机，这时电池管理系统会关机，使得电池不会对外放电且也不会对电池进行充电，从而保护用电安全。
具体的，在本发明中，所述主控模块正常工作时持续输出PWM信号给硬件看门狗模块；而所述硬件看门狗模块检测主控模块是否持续输出PWM信号给硬件看门狗模块而判断主控模块是否正常工作；若是主控模块持续输出PWM信号，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而给DC-DC转换模块的使能端接入使能信号SW-EN，使得DC-DC转换模块工作而给主控模块供电，使得主控模块通电工作；而若是主控模块没有持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块的使能端不接入使能信号SW-EN，使得DC-DC转换模块停止工作而停止主控模块供电，进而使得主控模块断电而关机。本发明当主控模块死机时，此时主控模块与硬件看门狗模块连接的输出端电平不变，这样主控模块就不能持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，使得硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机，这时电池管理系统会关机，使得电池不会对外放电且也不会对电池进行充电，从而保护用电安全。
配合图2所示，所述主控模块可包括MCU处理器IC11，MCU处理器IC11具有信号处理和信号输出能力。
配合图2所示，所述DC-DC转换模块可包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、二极管D21、电感L21和DC-DC降压芯片U21；其中，DC-DC降压芯片U21的VIN脚接入电源信号VBAT，DC-DC降压芯片U21的GND脚接地，DC-DC降压芯片U21的BOOT脚连接电容C22的第一端，DC-DC降压芯片U21的PH脚连接电容C22的第二端、二极管D21的负极和电感L21的第一端，电感L21的第二端和电容C23的第一端连接DC-DC转换模块的输出端，二极管D21的正极和电容C23的第二端接地，DC-DC降压芯片U21的COMP脚通过串联的电阻R22和电容C27接地，DC-DC降压芯片U21的VS脚连接电阻R23的第一端、电阻R24的第一端和电容C26的第一端，电阻R23的第二端、电阻R24的第二端和电容C26的第二端接地，DC-DC降压芯片U21的SS脚通过电容C25接地，DC-DC降压芯片U21的EN脚连接电阻R21的第一端和电容C24的第一端，电容C24的第二端接地，电阻R21的第二端连接DC-DC转换模块的使能端。
配合图2所示，所述电源开关模块可包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、三极管Q31和三极管Q32；其中，电阻R31的第一端连接电源开关模块的控制端，电阻R31的第二端连接三极管Q31的基极，三极管Q31的发射极接地，三极管Q31的集电极连接电阻R33的第一端，电阻R33的第二端连接电阻R32的第一端和三极管Q32的基极，三极管Q32的发射极和电阻R32的第二端连接电源开关模块的输入端，三极管Q32的集电极连接电源开关模块的输出端。当硬件看门狗模块给电源开关模块的控制端输入高电平的导通信号时，此时三极管Q31导通而拉低三极管Q32的基极电平，使得三极管Q32导通，这样电源开关模块的输入端和输出端便导通。
配合图2所示，所述硬件看门狗模块可包括整流电路，整流电路的输入端和输出端分别连接硬件看门狗模块的输入端和输出端，整流电路可以将主控模块输出的PWM信号进行整流后形成高电平信号输出给电源开关模块；当主控模块死机后，此时主控模块与硬件看门狗模块连接的输出端电平不变，这时整流电路没有信号输出，或者整流电路输出信号不足以使得三极管Q31导通。具体的，所述整流电路可包括电阻R41、电容C41、电容C42、二极管D41和二极管D42；电阻R41的第一端连接整流电路的输入端，电阻R41的第二端连接电容C41的第一端，电容C41的第二端连接二极管D41的正极和二极管D42的负极，二极管D41的负极和电容C42的第一端连接整流电路的输出端，电容C42的第二端和二极管D42的正极接地。
配合图2所示，所述硬件看门狗模块还可包括信号放大电路，整流电路的输入端通过信号放大电路连接硬件看门狗模块的输入端，信号放大电路的输入端和输出端分别连接硬件看门狗模块的输入端和整流电路的输入端，信号放大电路先将主控模块输出的PWM信号进行放大，然后整流电路再将放大后的PWM信号进行整流而形成高电平的导通信号输出。具体的，所述信号放大电路包括电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、三极管Q41、三极管Q42和三极管Q43；电阻R42的第一端接入电源信号VBAT，电阻R42的第二端连接电阻R43的第一端和三极管Q41的集电极，电阻R43的第二端连接三极管Q41的基极、三极管Q42的集电极和三极管Q43的基极，三极管Q42的发射极和三极管Q43的发射极连接信号放大电路的输出端，三极管Q43的集电极、三极管Q42的发射极和电阻R45的第一端接地，三极管Q42的基极连接电阻R45的第二端和电阻R44的第一端，电阻R44的第二端连接信号放大电路的输入端。
配合图1和图2所示，本发明的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还可包括短时启动模块，短时启动模块一端接入使能信号SW-EN，短时启动模块的另一端连接电源开关模块；当使能信号SW-EN输入到短时启动模块和电源开关模块模块时，短时启动模块控制电源开关模块在设定的时间内短时导通，使得电源开关模块可以短时控制DC-DC降压芯片U21工作而给主控模块供电，进而使得主控模块工作而输出PWM信号给应急看门狗模块，这样使能信号SW-EN的输入可以短时启动主控模块。配合图2所示，所述短时启动模块可包括电阻R51、光耦IC51和电容C51，电阻R51的第一端连接电源开关模块的输入端，电阻R51的第二端连接光耦IC51的输入侧正极，光耦IC51的输入侧负极通过电容C51接地，光耦IC51的输出侧负极接地，光耦IC51的输出侧正极连接电阻R22的第一端；当使能信号SW-EN刚输入短时启动模块时，此时电容C51的第一端电压为零而使得光耦IC51的输入侧导通发光，进而使得光耦IC51输出侧导通而将三极管Q32的基极电平拉低，从而使得三极管Q32导通，而使得电源开关模块的输入端和输出端导通；而随着使能信号SW-EN输入短时启动模块的时间增长，电容C51的第一端电压会逐步上升，当电容C51的第一端电压上升到使得光耦IC51的输入侧不导通时，此时光耦IC51的输出侧不导通，这时短时启动模块无法将三极管Q32的基极电平拉低，即短时启动模块无法控制电源开关模块的输入端和输出端导通。
配合图1和图3所示，本发明的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还包括机械开关模块，机械开关模块的输入端用于接入电源信号VBAT，机械开关模块的输出端用于输出使能信号SW-EN。具体的，所述机械开关模块包括电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、三极管Q61、MOS管M61和机械开关SW61；电阻R61的第一端、机械开关SW61的第一端和三极管Q61的发射极连接机械开关模块的输入端，三极管Q61的集电极连接机械开关模块的输出端，三极管Q61的基极连接电阻R62的第一端，电阻R62的第二端连接电阻R61的第二端和MOS管M61的源极，MOS管M61的栅极连接电阻R63的第一端和电阻R64的第一端，MOS管M61的漏极和电阻R64的第二端接地，电阻R63的第二端连接二极管D61的负极，二极管D61的正极连接机械开关SW61的第二端。当机械开关SW61被按压而导通时，MOS管M61导通而拉低三极管Q61的基极电平，使得三极管Q61导通，这样机械开关模块的输入端和输出端便导通。
配合图1和图3所示，本发明的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还可包括开关状态检测模块，主控模块通过开关状态检测模块来检测机械开关模块的导通状态；具体的，所述开关状态检测模块包括电阻R71和电阻R72，电阻R71的第一端连接机械开关S61的第二端，电阻R71的第二端和电阻R72的第一端连接主控模块的一个输入端，电阻R72的第二端接地；当机械开关SW61被按压而导通时，机械开关S61的第二端输出一个电压给开关状态检测模块，开关状态检测模块的电阻R71和电阻R72将机械开关S61的第二端输出电压进行分压后再输出给主控模块，使得主控模块获知机械开关S61导通。
配合图1和图3所示，本发明的一种电池管理系统的唤醒休眠电路还可包括外接电源唤醒模块，外接电源唤醒模块的输入端用于接入外部电源，外接电源唤醒模块的输出端连接DC-DC转换模块的使能端。本发明当电池管理系统休眠时，可以将外接电源唤醒模块的输入端接入外部电源时，此事外接电源唤醒模块会唤醒DC-DC转换模块而使得DC-DC转换模块工作，使得DC-DC转换模块给主控模块供电，进而使得电池管理系统被唤醒，唤醒电池管理系统的方式十分简单、方便。
配合图3所示，所述外接电源唤醒模块包括电压检测电路和电子开关电路，电压检测电路的输入端连接外接电源唤醒模块的输入端，电压检测电路的输出端连接电子开关电路的控制端，电子开关电路的输入端接入电源信号VBAT，电子开关电路的输出端连接外接电源唤醒模块的输出端；当外接电源唤醒模块的输入端接入外部电源时，电压检测电路控制电子开关电路导通，进而将电源信号VBAT输入到DC-DC转换模块的使能端而唤醒DC-DC转换模块。具体的，所述电压检测电路包括电阻R81、电阻R82和稳压管ZD81，电阻R81的第一端连接电压检测电路的输入端，电阻R81的第二端连接电阻R82的第一端和稳压管ZD81的负极，电阻R82的第二端接地，稳压管ZD81的正极连接电压检测电路的输出端；所述电子开关电路包括电阻R83、电阻R84、电阻R85、电阻R86、三极管Q81、三极管Q82和光耦IC81；电阻R86的第一端和三极管Q82的基极连接电子开关电路的控制端，电阻R86的第二端和三极管Q82的发射极接地，三极管Q82的集电极连接光耦IC81的输入侧负极，光耦IC81的的输入侧正极通过电阻R83连接电子开关电路的电源端，光耦IC81的输出侧负极接地，光耦IC81的输出侧正极连接电阻R84的第一端和电阻R85的第一端，电阻R84的第二端和三极管Q81的发射极连接电子开关电路的输入端，三极管Q81的基极连接电阻R85的第二端，三极管Q81的集电极连接电子开关电路的输出端。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (11)

1.一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：包括主控模块、DC-DC转换模块、电源开关模块、以及硬件看门狗模块；
所述电源开关模块的输入端接入使能信号SW-EN，电源开关模块的输出端连接DC-DC转换模块的使能端，电源开关模块的控制端连接硬件看门狗模块的输出端，硬件看门狗模块的输入端连接主控模块的一个输出端，主控模块的电源端连接DC-DC模块的输出端；
所述硬件看门狗模块用于监测主控模块是否正常工作；若是主控模块正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而使得DC-DC转换模块工作，进而使得主控模块保持通电工作；而若是主控模块没有正常工作，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块停止工作，进而使得主控模块断电而关机。
2.如权利要求1所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述主控模块正常工作时持续输出PWM信号给硬件看门狗模块；
所述硬件看门狗模块检测主控模块是否持续输出PWM信号；若是主控模块持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，则硬件看门狗模块控制电源开关模块导通而给DC-DC转换模块的使能端接入使能信号SW-EN，使得DC-DC转换模块工作而给主控模块供电；而若是主控模块没有持续输出PWM信号给硬件看门狗模块，则硬件看门狗模块控制电源开关模块关闭而控制DC-DC转换模块的使能端不接入使能信号SW-EN，使得DC-DC转换模块停止工作而停止主控模块供电，进而使得主控模块断电而关机。
3.如权利要求1或2所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述硬件看门狗模块包括整流电路，整流电路的输入端和输出端分别连接硬件看门狗模块的输入端和输出端。
4.如权利要求3所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述整流电路包括电阻R41、电容C41、电容C42、二极管D41和二极管D42；
电阻R41的第一端连接整流电路的输入端，电阻R41的第二端连接电容C41的第一端，电容C41的第二端连接二极管D41的正极和二极管D42的负极，二极管D41的负极和电容C42的第一端连接整流电路的输出端，电容C42的第二端和二极管D42的正极接地。
5.如权利要求1或2所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：还包括机械开关模块，机械开关模块的输入端用于接入电源信号VBAT，机械开关模块的输出端用于输出使能信号SW-EN。
6.如权利要求5所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述机械开关模块包括电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、三极管Q61、MOS管M61和机械开关SW61；
电阻R61的第一端、机械开关SW61的第一端和三极管Q61的发射极连接机械开关模块的输入端，三极管Q61的集电极连接机械开关模块的输出端，三极管Q61的基极连接电阻R62的第一端，电阻R62的第二端连接电阻R61的第二端和MOS管M61的源极，MOS管M61的栅极连接电阻R63的第一端和电阻R64的第一端，MOS管M61的漏极和电阻R64的第二端接地，电阻R63的第二端连接二极管D61的负极，二极管D61的正极连接机械开关SW61的第二端。
7.如权利要求1所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述电源开关模块包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、三极管Q31和三极管Q32；
电阻R31的第一端连接电源开关模块的控制端，电阻R31的第二端连接三极管Q31的基极，三极管Q31的发射极接地，三极管Q31的集电极连接电阻R33的第一端，电阻R33的第二端连接电阻R32的第一端和三极管Q32的基极，三极管Q32的发射极和电阻R32的第二端连接电源开关模块的输入端，三极管Q32的集电极连接电源开关模块的输出端。
8.如权利要求7所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：还包括短时启动模块；短时启动模块一端接入使能信号SW-EN，短时启动模块的另一端连接电源开关模块。
9.如权利要求8所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述短时启动模块包括电阻R51、光耦IC51和电容C51；
电阻R51的第一端连接电源开关模块的输入端，电阻R51的第二端连接光耦IC51的输入侧正极，光耦IC51的输入侧负极通过电容C51接地，光耦IC51的输出侧负极接地，光耦IC51的输出侧正极连接电阻R22的第一端。
10.如权利要求1所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：还包括外接电源唤醒模块，外接电源唤醒模块的输入端用于接入外部电源，外接电源唤醒模块的输出端连接DC-DC转换模块的使能端。
11.如权利要求10所述的一种电池管理系统的唤醒休眠电路，其特征在于：所述外接电源唤醒模块包括电压检测电路和电子开关电路，电压检测电路的输入端连接外接电源唤醒模块的输入端，电压检测电路的输出端连接电子开关电路的控制端，电子开关电路的输入端接入电源信号VBAT，电子开关电路的输出端连接外接电源唤醒模块的输出端。
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