CN106557142B - 嵌入式系统电源开关控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式系统电源开关控制电路，它由电源输入端（a）、防反肖特基二极管（b）、电源开关功率管（c）、电源保持控制晶体管（d）、电源开关（f）、触发和关机信号侦测双二极管（e）、直流稳压电路（g）及其它阻容器件连接组成；电源输入端（a）、防反肖特基二极管（b）相连构成防电源反接输入电路；电源开关（f）、触发和关机信号侦测双二极管（e）相连构成开关机触发电路；电源保持控制晶体管（d）、电源开关功率管（c）相连构成供电保持电路。本发明是一种低成本、高节能、方便实用的嵌入式系统供电电路，具有非常好的经济性、实用性和可靠性。

Description

嵌入式系统电源开关控制电路
技术领域
本发明涉及一种嵌入式系统电源开关控制电路，更具体地说，尤其涉及一种基于嵌入式处理器和硬件控制电路协调工作的冷开、热关电源开关电路。
背景技术
嵌入式系统供电电路是嵌入式系统稳定可靠工作的重要保障，尤其是采用电池供电的嵌入式系统已经被广泛应用，供电电路如何在单按键控制下为系统供电和切断系统供电成为一个需要迫切解决的难题。很多嵌入式系统采用的是整个电路一直处于带电状态，按下开关后由程序控制CPU处于休眠状态，再按下按键唤醒CPU，使其正常工作。尽管CPU处于休眠状态所消耗的电流非常小，但外部电路还是有一定的电能消耗，系统长时间待机很快就会耗尽电池电量，造成不必要的浪费，既不节能又不环保。
发明内容
本发明的目的是：设计一种嵌入式系统电源开关控制电路，它是一种全开和全关的电源开关控制电路，基于嵌入式处理器和硬件控制电路协调工作的冷开、热关电源开关电路，区别于让处理器进入休眠状态的软关机电路，具有非常好的经济性、实用性和可靠性。
本发明的技术解决方案是：该嵌入式系统电源开关控制电路由电源输入端、防反肖特基二极管、电源开关功率管、电源保持控制晶体管、电源开关、触发和关机信号侦测双二极管、直流稳压电路及其它阻容器件连接组成；电源输入端、防反肖特基二极管相连构成防电源反接输入电路；电源开关、触发和关机信号侦测双二极管相连构成开关机触发电路；电源保持控制晶体管、电源开关功率管相连构成供电保持电路。
本发明的优点是：
1、本发明包含电源输入端、防反肖特基二极管、电源开关功率管、电源保持控制晶体管、电源开关、触发和关机信号侦测双二极管、直流稳压电路及其它阻容器件，只要根据系统功耗跟换防反肖特基二极管和电源开关功率管即可，电路结构和其它器件参数都不变，通用性强。
2、本发明的控制电路主要由二极管、三极管、阻容器件构成，电路自身成本低。
3、当系统处于关机状态时，电池电压的负载电阻接近于无穷大，系统消耗电能几乎为零，高效节能。
4、电源接口有特殊的防反插防错插设计，保证各模块不会因操作不当而损毁，系统具有容错功能。
5、本发明是一种一键式电源控制电路，当关机时切断系统所有电路供电，当开机时可以稳定地为系统供电，电源电路具有防电池极性反接的容错能力，提高系统安全性。
附图说明
图1为本发明的电路设计原理图。
图中：a电源输入端，b防反肖特基二极管，c电源开关功率管，d电源保持控制晶体管，e触发和关机信号侦测双二极管，f电源开关，g直流稳压电路。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案，但不能理解为是对技术方案的限制，在此基础上的适应性改进都属于本发明的保护范围。
如图1所示，该嵌入式系统电源开关控制电路由电源输入端a、防反肖特基二极管b、电源开关功率管c、电源保持控制晶体管d、电源开关f、触发和关机信号侦测双二极管e、直流稳压电路g及其它阻容器件连接组成；电源输入端a、防反肖特基二极管b相连构成防电源反接输入电路；电源开关f、触发和关机信号侦测双二极管e相连构成开关机触发电路；电源保持控制晶体管d、电源开关功率管c相连构成供电保持电路。
其中，所述的电源输入端a是DC-005 5.5-2.1MM 直流电源插座，用来与电源适配器或锂电池连接。
其中，防反肖特基二极管b是低管压降、大导通电流肖特基二极管，用于防止电源极性接反而损坏嵌入式系统电路。
其中，电源开关功率管c是低饱和导通电压晶体管或低导通电阻MOS管，用于输入电源的开关控制。
其中，电源保持控制晶体管d是NPN型晶体管，用于在电源开关f释放后继续保持电源开关功率管c处于导通状态，持续为嵌入式系统供电。
其中，触发和关机信号侦测双二极管e是一种共阴极集成双二极管，SOT23-3封装；当电源开关f按下时，触发和关机信号侦测双二极管e右侧二极管导通，电源开关功率管c的控制端为低电平，进而使电源开关功率管c导通，接通嵌入式供电电源，嵌入式处理器开始工作并通过IO口输出高电平控制电源保持控制晶体管d处于导通状态，进而确保电源开关功率管c处于导通状态，保持系统不间断稳定供电。
其中，电源开关f是普通拨动开关、弹簧开关或薄膜按键开关，配合电源开关功率管c、触发和关机信号侦测双二极管e、电源保持控制晶体管d打开或关闭电源。
其中，直流稳压电路g是直流稳压电源模块或三端稳压器，用于DC/DC电源变换，为嵌入式系统提供工作电源。
当按下电源开关控制按钮时，根据系统所处运行状态有两种操作模式：
（1）如果当前系统处于关机状态，VCC_IN、R1、 e1和BUTTON构成闭合电源回路，二极管e1导通；e1点的电压为二极管e1导通管压降，大约为0.4V，功率管C（Q2）导通，进而接通嵌入式系统电源，嵌入式控制器上电复位并运行程序；运行完系统初始化程序后，首先执行的是系统电源自锁程序：通过IO口输出高电平到如图1所示的PWR_HOLD端，此时，电源保持晶体管Q1饱和导通，e1端电平为Q1集电极到发射极间的饱和导通电压，大约0.4V左右，这个电压足可以保持功率管C（Q2）处于饱和导通状态，即使电源开关按钮BUTTON释放e1截止，也能为系统持续稳定供电；
（2）当系统处于运行状态时，按下BUTTON，此操作是要关闭系统电源的操作，只要在系统程序执行完所有任务后去执行一下关机检测控制程序即可；一旦系统检测到e2端为低电平即表示要关闭系统电源；系统通过IO口输出低电平到如图1所示的PWR_HOLD端，控制Q1处于截止状态，等BUTTON释放后，e1二极管也处于截止状态，e1点（功率管C的控制端）恢复高电平，则功率管C（Q2）立即被关断，系统电源被切断，控制系统进入关机状态；此时，电池输出电压只加在C1的两端，也可认为电池处于开路状态，消耗的电流可以忽略不计，有效节省电池电量。

Claims (6)

1.嵌入式系统电源开关控制电路，其特征是：它由电源输入端（a）、防反肖特基二极管（b）、电源开关功率管（c）、电源保持控制晶体管（d）、电源开关（f）、触发和关机信号侦测双二极管（e）、直流稳压电路（g）及其它阻容器件连接组成；电源输入端（a）、防反肖特基二极管（b）相连构成防电源反接输入电路；电源开关（f）、触发和关机信号侦测双二极管（e）相连构成开关机触发电路；电源保持控制晶体管（d）、电源开关功率管（c）相连构成供电保持电路；
所述防反肖特基二极管（b）是低管压降、大导通电流肖特基二极管，用于防止电源极性接反而损坏嵌入式系统电路；
当系统处于运行状态时，按下BUTTON，此操作是要关闭系统电源的操作，只要在系统程序执行完所有任务后去执行一下关机检测控制程序即可；一旦系统检测到e2端为低电平即表示要关闭系统电源；系统通过IO口输出低电平到PWR_HOLD端，控制Q1处于截止状态，等BUTTON释放后，e1二极管也处于截止状态，e1点功率管C的控制端恢复高电平，则功率管Q2立即被关断，系统电源被切断，控制系统进入关机状态；此时，电池输出电压只加在C1的两端，也可认为电池处于开路状态；
触发和关机信号侦测双二极管（e）是一种共阴极集成双二极管，SOT23-3封装；当电源开关（f）按下时，触发和关机信号侦测双二极管（e）右侧二极管导通，电源开关功率管（c）的控制端为低电平，进而使电源开关功率管（c）导通，接通嵌入式供电电源，嵌入式处理器开始工作并通过IO口输出高电平控制电源保持控制晶体管（d）处于导通状态，进而确保电源开关功率管（c）处于导通状态，保持系统不间断稳定供电。
2.根据权利要求1所述的嵌入式系统电源开关控制电路，其特征是：所述的电源输入端（a）是DC-0055.5-2.1MM直流电源插座，用来与电源适配器或锂电池连接。
3.根据权利要求1所述的嵌入式系统电源开关控制电路，其特征是：电源开关功率管（c）是低饱和导通电压晶体管或低导通电阻MOS管，用于输入电源的开关控制。
4.根据权利要求1所述的嵌入式系统电源开关控制电路，其特征是：电源保持控制晶体管（d）是NPN型晶体管，用于在电源开关（f）释放后继续保持电源开关功率管（c）处于导通状态，持续为嵌入式系统供电。
5.根据权利要求1所述的嵌入式系统电源开关控制电路，其特征是：电源开关（f）是普通拨动开关、弹簧开关或薄膜按键开关，配合电源开关功率管（c）、触发和关机信号侦测双二极管（e）、电源保持控制晶体管（d）打开或关闭电源。
6.根据权利要求1所述的嵌入式系统电源开关控制电路，其特征是：直流稳压电路（g）是直流稳压电源模块或三端稳压器，用于DC/DC电源变换，为嵌入式系统提供工作电源。
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