CN102096454A - 开关机电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关机电路，通过外加一个充放电单元并将其输出的第一控制信号与原有正常开关机控制单元输出的第二控制信号进行与逻辑运算以控制系统电源的打开和关断，由于该充放电单元在开机和正常关机的过程中始终输出高电平信号，而在异常关机的过程中才输出低电平信号，从而在不影响系统的开机和正常关机的基础上，实现系统死机时的异常关机。
Description
技术领域
本发明涉及开关机电路，特别涉及在系统死机时实现异常关机的开关机电路。
背景技术
随着笔记本和手机等终端电子产品的普及，这些产品的开关机电路的设计也变得越来越重要。现有技术中通常通过按住按键较短时间以实现开关机。图1为现有技术的一种开关机电路的电路原理图。图1中，所述开关机电路包括按键单元11和正常开关机控制单元12。所述按键单元11用于输出按键信号PWRON，其包括依次串联的电阻R1、用于开关机的按键K1以及电阻R2。其中，电阻R1接正电源，电阻R2接地，电阻R2的阻值远大于电阻R1，电阻R2的电压信号作为按键信号PWRON输出。由此，当按住所述按键K1时，电阻R2和电阻R1分压使得所述按键信号PWRON为高电平(即为状态“1”)，当未按住所述按键K1时所述按键信号PWRON为低电平(即为状态“0”)。所述正常开关机控制单元12用于根据所述按键信号PWRON控制系统电源的打开和正常关断。所述正常开关机控制单元12包括微控制器121、D触发器122以及或门123。所述按键信号PWRON输入到所述微控制器121的输入端1213和所述或门123的第一输入端。所述微控制器121只有在系统电源处于打开的状态下才能工作，其输出端1211和1212分别连接到所述D触发器122的D信号输入端1221和时钟信号输入端1222。由电容C1与电阻R3构成的充电电路将所述电容C1的电压信号作为复位信号提供给所述D触发器122的复位信号输入端1223。所述D触发器122的输出端连接到所述或门123的第二输入端。所述或门123输出控制信号EN给系统电源。
下面分析如图1所示的开关机电路的开机过程和关机过程。在初始状态时，按键K1未被按住，按键信号PWRON的状态为“0”，电容C1充电，复位信号从状态“0”跳变为状态“1”，从而复位D触发器122，使得其输出端为状态“0”。由此，或门123输出的控制信号EN的状态为“0”，系统电源处于关断状态。
在开机过程中，按键K1被按下，按键信号PWRON从状态“0”改变为状态“1”，或门123输出的控制信号EN的状态为“1”，系统电源被打开，微控制器121开始工作。微控制器121提供有效的时钟信号给D触发器122并将其置“1”，此时D触发器122的输出端为状态“1”。当用户松开按键K1后，即使按键信号PWRON恢复成状态“0”，由于D触发器122的输出端持续为状态“1”，因此或门123输出的控制信号EN的状态仍为“1”，系统电源保持打开状态，微控制器121继续工作，且不断通过输入端1213扫描关机信号。
在关机过程中，用户按住按键K1，按键信号PWRON从状态“0”改变为状态“1”。微控制器121通过输入端1213扫描到此关机信号后，提供有效的时钟信号给D触发器122并将其置“0”，此时D触发器122的输出端为状态“0”。当用户松开按键K1后，按键信号PWRON也变成状态“0”，或门123输出的控制信号EN的状态为“0”，进而关断系统电源。
由上述关机过程可以看出，现有技术的开关机电路需要通过微控制器扫描关机信号，进而给出控制信号以关断系统电源，实现软件关机。然而，当系统出现死机时，微控制器就无法对用户的关机按键动作做出响应，即无法实现异常关机。当用户碰到这种问题时，传统的解决方法就是通过拆卸电池来解决。然而一般这些电子产品的结构都很复杂，拆卸电池操作起来较为烦琐。因此如何解决系统死机时的异常关机问题已成为一个重要的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关机电路，以实现系统死机时的异常关机。
本发明提供一种开关机电路，用于控制系统电源的打开和关断，其中，所述开关机电路包括：按键单元、充放电单元、正常开关机控制单元以及与门；
所述按键单元的输出端连接到所述充放电单元的输入端和所述正常开关机控制单元的输入端；
所述充放电单元的输出端连接到所述与门的第一输入端，所述正常开关机控制单元的输出端连接到所述与门的第二输入端；
所述与门的输出端连接到所述系统电源的控制端；
所述按键单元用于输出按键信号；
所述充放电单元用于根据所述按键信号输出第一控制信号，所述第一控制信号控制所述系统电源的异常关断，其包括电性连接的第一开关组件、第二开关组件以及电容，所述电容的一端接入所述第一开关组件和所述第二开关组件之间；
所述正常开关机控制单元用于根据所述按键信号输出第二控制信号，所述第二控制信号控制所述系统电源的打开和正常关断；
所述与门用于实现所述第一控制信号和所述第二控制信号的与逻辑。
优选的，所述按键单元包括用于开关机的按键。
优选的，当按住所述按键时所述按键信号为高电平，当未按住所述按键时所述按键信号为低电平。
优选的，所述电容的电压信号作为所述第一控制信号输出。
优选的，当所述按键信号为低电平时，所述第一开关组件导通，所述第二开关组件关断，所述电容通过所述第一开关组件充电，当所述按键信号为高电平时，所述第一开关组件关断，所述第二开关组件导通，所述电容通过所述第二开关组件放电。
优选的，所述第一开关组件包括第一开关和第一电阻，所述第二开关组件包括第二开关和第二电阻。
优选的，所述第一开关为PMOS晶体管，所述第二开关为NMOS晶体管。
与现有技术相比，本发明提供的开关机电路，通过外加一个充放电单元并将其输出的第一控制信号与原有正常开关机控制单元输出的第二控制信号进行与逻辑运算以控制系统电源的打开和关断，由于该充放电单元在开机和正常关机的过程中始终输出高电平信号，而在异常关机的过程中才输出低电平信号，从而在不影响系统的开机和正常关机的基础上，实现系统死机时的异常关机。
附图说明
图1为现有技术的一种开关机电路的电路原理图；
图2为根据本发明的开关机电路的结构框图；
图3为根据本发明的开关机电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
请同时参阅图2和图3，图2和图3分别为根据本发明的开关机电路的结构框图和电路原理图。从图2可以看出，所述开关机电路1包括按键单元11、充放电单元13、正常开关机控制单元12以及与门14。其中，所述按键单元11的输出端连接到所述充放电单元13的输入端和所述正常开关机控制单元12的输入端。所述充放电单元13的输出端连接到所述与门14的第一输入端，所述正常开关机控制单元12的输出端连接到所述与门14的第二输入端。所述与门14的输出端连接到所述系统电源的控制端。下面分别描述各个单元的功能和结构。
所述按键单元11用于输出按键信号PWRON，其包括依次串联的电阻R1、用于开关机的按键K1以及电阻R2。其中，电阻R1接正电源，电阻R2接地，电阻R2的阻值远大于电阻R1，电阻R2的电压信号作为按键信号PWRON输出。由此，当按住所述按键K1时，电阻R2和电阻R1分压使得所述按键信号PWRON为高电平(即为状态“1”)，当未按住所述按键K1时所述按键信号PWRON为低电平(即为状态“0”)。
所述充放电单元13用于根据所述按键信号PWRON输出第一控制信号EN1，所述第一控制信号EN1控制所述系统电源的异常关断。所述充放电单元13包括电性连接的第一开关组件、第二开关组件以及电容C2。所述电容C2的一端接入所述第一开关组件和所述第二开关组件之间，所述电容C2的另一端接地，所述电容C2的电压信号作为所述第一控制信号输出。当所述按键信号PWRON为低电平时，所述第一开关组件导通，所述第二开关组件关断，所述电容C2通过所述第一开关组件充电。当所述按键信号PWRON为高电平时，所述第一开关组件关断，所述第二开关组件导通，所述电容C2通过所述第二开关组件放电。优选的，所述第一开关组件包括第一开关131和第一电阻R4，所述第二开关组件包括第二开关132和第二电阻R5。所述第一开关131为PMOS晶体管，所述第二开关132为NMOS晶体管。
所述正常开关机控制单元12用于根据所述按键信号PWRON输出第二控制信号EN2，所述第二控制信号EN2控制所述系统电源的打开和正常关断。所述正常开关机控制单元12包括微控制器121、D触发器122以及或门123。所述按键信号PWRON输入到所述微控制器121的输入端1213和所述或门123的第一输入端。所述微控制器121只有在系统电源处于打开的状态下才能工作，其输出端1211和1212分别连接到所述D触发器122的D信号输入端1221和时钟信号输入端1222。所述充放电单元13输出的第一控制信号EN1同时也提供到所述D触发器122的复位信号输入端1223。所述D触发器122的输出端连接到所述或门123的第二输入端。所述或门123输出第二控制信号EN2。
所述与门14用于实现所述第一控制信号EN1和所述第二控制信号EN2的与逻辑。
下面结合图2具体分析所述开关机电路1的开机过程、正常关机过程以及异常关机过程。
一、开机过程
1)系统加电时，按键K1未被按住，按键信号PWRON的状态为“0”，则第一开关131导通，第二开关132关断，通过第一电阻R4给电容C2充电。
2)电容C2充电完成，则第一控制信号EN1从状态“0”转变为状态“1”，且复位D触发器122，D触发器122输出状态“0”。
3)由于按键K1未被按住，按键信号PWRON的状态为“0”，则或门123输出状态“0”，即第二控制信号EN2为状态“0”，则与门14输出状态“0”，系统电源处于关断状态，即系统处于关机状态。
4)用户按住按键K1较短时间，按键信号PWRON从状态“0”改变为状态“1”，或门123输出状态“1”，因此与门14输出的状态完全由第一控制信号EN1决定。按键信号PWRON状态改变为“1”后，第一开关131关断，第二开关132导通，电容C2开始通过第二电阻R5放电。由于用户只按住按键K1较短时间，因此电容C2没有放电完全，第一控制信号EN1仍然为状态“1”，即与门14仍然输出状态“1”。此时，系统电源处于打开状态，微控制器121开始正常工作。需要注意的是，此处的较短时间与电容C2的放电时间常数相关，因此在选择电容C2的电容值和第二电阻R5的阻值时需要考虑该较短时间的设置。
5)微控制器121首先设置其输出端1212为状态“0”，然后设置其输出端1211为状态“1”，再设置其输出端1212为状态“1”。经过该设置过程，D触发器122输出状态“1”。由此，当用户松开按键K1后，即使按键信号PWRON恢复成状态“0”，或门123的仍然输出状态“1”。由于第一控制信号EN1仍然为状态“1”，因此与门14持续输出状态“1”，系统电源持续处于打开状态，微控制器121继续工作。
二、正常关机过程
微控制器121正常工作后将不断扫描按键信号PWRON的状态。如果用户按住按键K1较短时间，则按键信号PWRON从状态“0”改变为状态“1”，此即为正常关机信号。微控制器121扫描到该正常关机信号后，首先设置其输出端1212为状态“0”，然后设置其输出端1211为状态“0”，再设置其输出端1212为状态“1”。经过该设置过程，D触发器122输出状态“0”。当用户松开按键K1后，或门123输出状态“0”，因此与门14持续输出状态“0”，系统电源处于关断状态，微控制器121不工作，系统正常关机。
三、异常关机过程
当系统死机时，微控制器121无法对用户的关机按键动作做出响应，因此也就无法使D触发器122输出状态“0”，也即无法正常关机。这个时候用户按住按键K1较长时间，则按键信号PWRON状态改变为“1”。此时，第一开关131关断，第二开关132导通，电容C2开始通过第二电阻R5放电。由于用户按住按键K1较长时间，因此电容C2可以放电完全，第一控制信号EN1变为状态“0”，即与门14输出状态“0”，系统电源被异常关断，微控制器121不工作，系统异常关机。需要注意的是，此处的较长时间也与电容C2的放电时间常数相关，因此在选择电容C2的电容值和第二电阻R5的阻值时还需要考虑该较长时间的设置。
综上所述，本发明提供的开关机电路，通过外加一个充放电单元并将其输出的第一控制信号与原有正常开关机控制单元输出的第二控制信号进行与逻辑运算以控制系统电源的打开和关断，由于该充放电单元在开机和正常关机的过程中始终输出高电平信号，而在异常关机的过程中才输出低电平信号，从而在不影响系统的开机和正常关机的基础上，实现系统死机时的异常关机。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种开关机电路，用于控制系统电源的打开和关断，其特征在于，所述开关机电路包括：按键单元、充放电单元、正常开关机控制单元以及与门；
所述按键单元的输出端连接到所述充放电单元的输入端和所述正常开关机控制单元的输入端；
所述充放电单元的输出端连接到所述与门的第一输入端，所述正常开关机控制单元的输出端连接到所述与门的第二输入端；
所述与门的输出端连接到所述系统电源的控制端；
所述按键单元用于输出按键信号；
所述充放电单元用于根据所述按键信号输出第一控制信号，所述第一控制信号控制所述系统电源的异常关断，其包括电性连接的第一开关组件、第二开关组件以及电容，所述电容的一端接入所述第一开关组件和所述第二开关组件之间；
所述正常开关机控制单元用于根据所述按键信号输出第二控制信号，所述第二控制信号控制所述系统电源的打开和正常关断；
所述与门用于实现所述第一控制信号和所述第二控制信号的与逻辑。
2.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述按键单元包括用于开关机的按键。
3.如权利要求2所述的开关机电路，其特征在于，当按住所述按键时所述按键信号为高电平，当未按住所述按键时所述按键信号为低电平。
4.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述电容的电压信号作为所述第一控制信号输出。
5.如权利要求4所述的开关机电路，其特征在于，当所述按键信号为低电平时，所述第一开关组件导通，所述第二开关组件关断，所述电容通过所述第一开关组件充电，当所述按键信号为高电平时，所述第一开关组件关断，所述第二开关组件导通，所述电容通过所述第二开关组件放电。
6.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述第一开关组件包括第一开关和第一电阻，所述第二开关组件包括第二开关和第二电阻。
7.如权利要求6所述的开关机电路，其特征在于，所述第一开关为PMOS晶体管，所述第二开关为NMOS晶体管。
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| CN2009102002706A CN102096454A (zh) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | 开关机电路 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN103529725A (zh) * | 2013-07-29 | 2014-01-22 | 南京熊猫电子股份有限公司 | 一种可实现关机零功耗的开关机电路 |
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110615 |