CN102213993B - 软开关机电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软开关机电路，包括：P沟道MOSFET，其源极与外部供电电源连接，栅极通过第一电阻与外部供电电源连接，漏极与系统电源连接；N沟道MOSFET，其源极接地，栅极通过第二电阻接地，漏极与P沟道MOSFET的栅极连接；隔离部件，其第一极与P沟道MOSFET的栅极连接，第二极通过第四电阻与系统电源连接，第三极通过电源键接地；输入I/O口，与隔离部件的第二极连接；输出I/O口，通过第三电阻与N沟道MOSFET的栅极连接，本发明开/关机控制流程为：检测输入I/O口是否为低电平，若为高则程序结束，若为低则将输出I/O口置为高电平或低电平。借此，本发明保证系统关机后彻底切断电源，无待机电流。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式系统电源的开关控制，尤其涉及一种软开关机电路。
背景技术
现有技术实现系统开关机有两种途径：硬开关机和软开关机。
通过硬开关机的方式控制系统电源开启或关断，其优点是实现简单，关机后无待机电流；其缺点是：即使微处理器正在处理关键程序或关键数据时，若按键按下，系统电源也会关断，易造成重要数据的丢失或系统的损坏。
为避免重要数据的丢失或系统的损坏，现有技术通常采用软开关机的方式控制系统电源开启或关断，其优点是即使关机之后也有一部分电路通电，待机工作以实现开机按键检测以便再次开机，其缺点是待机电路要耗费电能。
综上可知，现有的软开关机电路在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种软开关机电路，系统关机后彻底切断电源，无待机电流。
为了实现上述目的，本发明提供一种软开关机电路，包括：P沟道MOSFET，其具有源极、栅极和漏极，其源极与外部供电电源连接，其栅极通过第一电阻与所述外部供电电源连接，其漏极与系统电源连接；N沟道MOSFET，其具有源极、栅极和漏极，其源极接地，其栅极通过第二电阻接地，其漏极与所述P沟道MOSFET的栅极连接；隔离部件，其包括两只负极并接在一起的二极管，两只二极管的正极分别为第一极和第二极，两只二极管的负极为第三极，所述第一极与所述P沟道MOSFET的栅极连接，所述第二极通过第四电阻与系统电源连接，所述第三极通过一电源键接地；输入I/O口，与所述隔离部件的第二极连接；输出I/O口，通过第三电阻与所述N沟道MOSFET的栅极连接，所述软开关机电路的开/关机控制流程为：检测所述输入I/O口是否为低电平，若为高电平则程序结束，若为低电平则将所述输出I/O口置为高电平或低电平。
根据本发明的软开关机电路，所述软开关机电路的开/关机控制流程包括：设置一延时，在该延时内持续检测所述输入I/O口是否为低电平。
根据本发明的软开关机电路，所述软开关机电路的开机控制流程还包括：在检测所述输入I/O口是否为低电平之前进行上电初始化。
根据本发明的软开关机电路，所述软开关机电路的关机控制流程还包括：在将所述输出I/O口置为低电平之前对重要数据进行处理。
根据本发明的软开关机电路，所述隔离部件为双二极管。
根据本发明的软开关机电路，所述外部供电电源为直流电源。
根据本发明的软开关机电路，所述电源键为不具自锁功能的轻触按键。
本发明通过P沟道MOSFET、N沟道MOSFET、两只二极管组成的隔离部件以及一个电源键构成自锁电路，开机时通过检测所述输入I/O口是否为低电平，若为低电平则将输出I/O口置为高电平实现电路自锁，从而保证外部供电电源对系统电源进行持续供电；关机时通过检测所述输入I/O口是否为低电平，若为低电平则将输出I/O口置为低电平实现电路解锁，外部供电电源与系统电源断开，从而保证在电源键按下时，系统彻底断电。借此，本发明能够保证系统关机后彻底切断电源，无待机电流。
优选的是，为防止误操作导致开关机，还可在开关机时设置一延时，在该延时的时间段内持续检测所述输入I/O口是否为低电平，若开关机时检测到电源键的按键时间不足，则认为是抖动，不做处理，以提高系统稳定性。
附图说明
图1是本发明的电路结构图；
图2是本发明一种实施例的开机控制流程图；
图3是本发明一种实施例的关机控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种软开关机电路，包括：
P沟道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管)Q1，其具有源极S、栅极G和漏极D，其源极S与外部供电电源VDD连接，其栅极G通过第一电阻R1与外部供电电源VDD连接，其漏极D与系统电源VDD-SYSTEM连接。外部供电电源VDD为直流电源，如手持式设备的电池以及电源适配器等。
N沟道MOSFET Q2，其具有源极S、栅极G和漏极D，其源极S接地，其栅极G通过第二电阻R2接地，其漏极D与P沟道MOSFET Q1的栅极G连接。
隔离部件D1，其包括两只负极连接在一起的二极管，两只二极管的正极分别为第一极1和第二极2，两只二极管的负极为第三极3，第一极1与P沟道MOSFET Q1的栅极G连接，第二极2通过第四电阻R4与系统电源VDD-SYSTEM连接，第三极3通过电源键KEY1接地。该隔离部件D1也可优选为双二极管，电源键KEY1优选为不带自锁功能的轻触按键。
输入I/O口GPIO1，与隔离部件D1的第二极2连接。
输出I/O口GPIO2，通过第三电阻R3与N沟道MOSFET Q2的栅极G连接。
本发明软开关机电路的开机控制流程为：检测所述输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为高电平则程序结束，若为低电平则将所述输出I/O口GPIO2置为高电平实现电路自锁，从而保证外部供电电源对系统电源进行持续供电。优选的，在检测所述输入I/O口是否为低电平之前进行上电初始化。
本发明软开关机电路的关机控制流程为：检测所述输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为高电平则程序结束，若为低电平则将输出I/O口GPIO2置为低电平实现电路解锁，从而系统电源VDD-SYSTEM与外部供电电源VDD断开，无待机电流，从而保证在电源键KEY1按下时，系统彻底断电。优选的，在将所述输出I/O口置为低电平之前对重要数据进行处理，从而保证了系统断电不会造成重要数据的丢失。
软开关机电路开机自锁的具体实现原理为：
在关机状态下，图1中C点通过R2下拉为低电平，则N沟道MOSFET Q2的栅极G为低电平，则N沟道MOSFET Q2截止；图1中B点通过R1上拉为高电平，P沟道MOSFET Q1的栅极G为高电平，则P沟道MOSFET Q1截止，系统电源VDD-SYSTEM为零。
当电源键KEY1按下时，图1中A点接地，其电压为零，B点与A点之间仅有一个二极管的正向压差，也近似为零；P沟道MOSFET Q1的栅极G为低电平，P沟道MOSFET Q1导通，外部供电电源VDD经P沟道MOSFET Q1流向系统，系统电源VDD_SYSTEM的电压近似等于外部供电电源VDD的电压，微控制器(系统主处理器)上电初始化，开始工作。
微控制器检测输入I/O口GPIO1的状态，如果为高电平，则视为误操作，把输出I/O口GPIO2置为低电平，等待电源关断；如果为低电平，则把输出I/O口GPIO2置为高电平，此时N沟道MOSFET Q2的栅极G为高电平，则N沟道MOSFET Q2导通。即使电源键KEY1松开，由于N沟道MOSFET Q2的导通，B点仍与地接通，P沟道MOSFET Q1的栅极G为低电平，P沟道MOSFET Q1仍然会导通，从而保证外部供电电源VDD与系统电源VDD-SYSTEM接通，实现了开机控制的自锁功能。
软开关机电路关机的具体实现原理为：
开机状态下，微控制器检测到输入I/O口GPIO1为低电平，即KEY1键按下，就把系统重要数据处理好，然后将输出I/O口GPIO2置为低电平，则N沟道MOSFET Q2不导通。当电源键KEY1松开时，A点与地断开，B点由第一电阻R1上接为高，P沟道MOSFET Q1的栅极G为高电平，则P沟道MOSFET Q1截止，系统电源VDD-SYSTEM断开，实现软关机功能，关机后，系统电源VDD-SYSTEM与外部供电电源VDD断开，无待机电流。优选的是，为了防止误操作导致开关机，可以设置电源键KEY1长按才有效，也即设置一延时为有效开关机时间。比如开关机按键时间设置为延时T，如果开关机时检测按键时间不足延时T，则认为是抖动，不作处理。借此，可以提高系统的稳定性。
本发明通过P沟道MOSFET Q1、N沟道MOSFET Q2、两只二极管组成的隔离部件D1以及一个电源键KEY1构成自锁电路，开机时通过检测所述输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为低电平则将输出I/O口GPIO2置为高电平实现电路自锁，从而保证外部供电电源VDD对系统电源VDD-SYSTEM进行持续供电；关机时通过检测输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为低电平则将输出I/O口GPIO2置为低电平实现电路解锁，外部供电电源VDD与系统电源VDD-SYSTEM断开，从而保证在电源键KEY1按下时，系统彻底断电。借此，本发明能够保证系统关机后彻底切断电源，无待机电流。
本发明一种实施例的开机控制流程如图2所示，其包括以下步骤：
步骤S101，上电初始化。
步骤S102，判断输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为高电平则进入步骤S103，若为低电平则进入步骤S104。
步骤S103，将输出I/O口GPIO2置为低电平，程序结束。
步骤S104，系统延时T。
步骤S105，判断输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为低电平则进入步骤S106，若为高电平则进入步骤S103。
步骤S106，将输出I/O口GPIO2置为高电平，上电控制电路完成自锁。
本发明一种实施例的关机控制流程如图3所示，其包括一下步骤：
步骤S201，判断输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为低电平则进入步骤S202，若为高电平则程序结束。
步骤S202，系统延时T。
步骤S203，判断输入I/O口GPIO1是否为低电平，若为低电平则进入步骤S204，若为高电平则程序结束。
步骤S204，系统对重要数据进行处理。
步骤S205，将输出I/O口GPIO2置为低电平，上电控制电路完成解锁。
本发明用简单的电路实现软开关机电路，待机电流为零，减少了能耗，保证整个设备的系统电路的稳定性，用于电池供电的设备，可以有效提高设备的待机时间。
综上所述，本发明通过P沟道MOSFET、N沟道MOSFET、两只二极管组成的隔离部件以及一个电源键构成自锁电路，开机时通过检测所述输入I/O口是否为低电平，若为低则将输出I/O口置为高电平实现电路自锁，从而保证外部供电电源对系统电源进行持续供电；关机时通过检测所述输入I/O口是否为低电平，若为低则将输出I/O口置为低电平实现电路解锁，从而保证在电源键按下时，系统彻底断电。借此，本发明能够保证系统关机后彻底切断电源，无待机电流。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种软开关机电路，其特征在于，包括：
P沟道MOSFET，其具有源极、栅极和漏极，其源极与外部供电电源连接，其栅极通过第一电阻与所述外部供电电源连接，其漏极与系统电源连接；
N沟道MOSFET，其具有源极、栅极和漏极，其源极接地，其栅极通过第二电阻接地，其漏极与所述P沟道MOSFET的栅极连接；
隔离部件，其包括两只负极连接在一起的二极管，所述两只二极管的正极分别为第一极和第二极，所述两只二极管的负极为第三极，所述第一极与所述P沟道MOSFET的栅极连接，所述第二极通过第四电阻与系统电源连接，所述第三极通过一电源键接地；
输入I/O口，与所述隔离部件的第二极连接；
输出I/O口，通过第三电阻与所述N沟道MOSFET的栅极连接，
所述软开关机电路的开/关机控制流程为：检测所述输入I/O口是否为低电平，若为高电平则结束所述开/关机控制流程，若为低电平则将所述输出I/O口置为低电平。
2.根据权利要求1所述的软开关机电路，其特征在于，所述软开关机电路的开/关机控制流程包括：设置一延时，在该延时的时间段内持续检测所述输入I/O口是否为低电平。
3.根据权利要求1所述的软开关机电路，其特征在于，所述软开关机电路的开机控制流程还包括：在检测所述输入I/O口是否为低电平之前进行上电初始化。
4.根据权利要求1所述的软开关机电路，其特征在于，所述软开关机电路的关机控制流程还包括：在将所述输出I/O口置为低电平之前对重要数据进行处理。
5.根据权利要求1所述的软开关机电路，其特征在于，所述隔离部件为双二极管。
6.根据权利要求1所述的软开关机电路，其特征在于，所述外部供电电源为直流电源。
7.根据权利要求1所述的软开关机电路，其特征在于，所述电源键为不具自锁功能的轻触按键。
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