CN106569570A - 硬件断电电路及硬件断电方法 - Google Patents

Abstract

一种硬件断电电路及硬件断电方法，所述硬件断电电路包括：脉冲产生模块；脉冲检测模块，所述脉冲检测模块连接至所述脉冲产生模块，用于对脉冲产生模块输入的脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号；开关模块，所述开关模块连接至芯片与电源，用于根据所述脉冲检测模块输出的控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。上述硬件断电电路克服一体机系统崩溃后无法复位重启的问题。

Description

硬件断电电路及硬件断电方法

技术领域

本发明涉及智能终端领域，尤其涉及一种硬件断电电路及硬件断电方法。

背景技术

手机、平板等移动终端产品日益融入人们的生活，第三方应用软件使用越来越频繁，智能手机、平板在运行第三方的安装软件或者充电时发热较大，导致机器出现死机的概率越来越大。目前解决的办法是用户通过将电池拆卸进行系统复位重启，或者通过软件复位来实现。然而，由于手机与平板等智能产品为了提高电池使用寿命以及实现“三防”而广泛使用电池不可拆卸的一体机方案，所以几乎无法通过拆卸电池实现系统复位重启；而通过软件复位的方式则需要电源管理模块的软硬件能正常运行，但是在整个系统软件崩溃的情况下，此类软件启动也无法有效实现。所以，对于一体机来说上述两种方法都无法使设备及时的复位重启，严重影响消费者的体验，也对企业的售后带来极大的挑战，严重增加企业成本甚至影响到企业产品形象。

所以，亟需一种新的方法，解决一体机系统崩溃后无法进行复位重启的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种硬件断电电路及硬件断电方法，克服一体机系统崩溃后无法复位重启的问题。

如背景技术中所述，一体机在系统崩溃后，既不能拆卸电池、也无法通过软件进行复位，导致一体机无法复位重启。本发明提出一种硬件断电电路及硬件断电方法，通过硬件断电的方式进行掉电复位，克服了上述问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种硬件断电电路，包括：脉冲产生模块；脉冲检测模块，所述脉冲检测模块连接至所述脉冲产生模块，用于对脉冲产生模块输入的脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号；开关模块，所述开关模块连接至芯片与电源，用于根据所述脉冲检测模块输出的控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。

可选的，所述脉冲检测模块包括：定时器，所述定时器的输入端连接至所述脉冲产生模块，用于在检测脉冲产生模块输入的脉冲信号时，输出固定脉宽的参考脉冲信号；比较器，所述比较器的第一输入端连接至所述定时器的输出端、所述比较器的第二输入端连接至所述脉冲产生模块、以及所述比较器的输出端连接至所述开关模块。

可选的，所述定时器包括：脉冲检测单元，所述脉冲检测单元连接至所述脉冲产生模块，用于检测脉冲信号，并且在检测到脉冲信号时输出触发信号；定时单元，所述定时单元连接至所述脉冲检测单元以及所述比较器的第一输入端，用于在接收到触发信号后输出固定脉宽的参考脉冲信号。

可选的，所述脉冲检测模块还包括反相器，所述脉冲产生模块通过所述反相器连接至所述定时器和所述比较器的第二输入端。

可选的，所述开关模块包括MOS晶体管或三极管；所述脉冲产生模块包括电源、连接至电源的按键开关。

为解决上述问题，本发明还提供一种硬件断电方法，包括：产生第一脉冲信号；对所述第一脉冲信号进行检测，并输出与所述第一脉冲信号对应的控制信号；根据所述控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。

可选的，所述第一脉冲信号的脉冲宽度为t1，对所述第一脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号的方法包括：通过所述第一脉冲信号触发定时器，输出一脉冲宽度为t2的第二脉冲信号；比较所述第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲宽度，若t2＞t1，则输出第一控制信号，使芯片与电源导通，若t2＞t1输出第二控制信号，使芯片与电源断开。

可选的，所述第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平。

可选的，所述第一脉冲信号为低电平，还包括：对所述第一脉冲信号进行反相后，通过检测上升边沿触发定时器。

可选的，通过按压连接至电源的按键开关产生第一脉冲信号，所述第一脉冲信号的脉冲宽度t1与按压时间相同。

本发明的优点在于，在硬件层控制芯片的工作或关闭状态，避免因为系统崩溃，导致设备无法重启复位的问题，在智能设备系统崩溃时，可以通过产生相应的脉冲信号，控制电源与芯片断开，使系统断电关闭；而后再使电源与芯片导通，使芯片恢复工作，系统重启。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的硬件断电电路的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式的硬件断电电路的结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式的硬件断电电路的结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式的硬件断电电路的结构示意图；

图5为本发明一具体实施方式的硬件断电电路的定时单元的电路结构示意图；

图6为本发明一具体实施方式的硬件断电方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的硬件断电电路和硬件断电方法的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为本发明一具体实施方式的硬件断电电路示意图。

所述硬件断电电路包括：脉冲产生模块100；脉冲检测模块200，所述脉冲检测模块200连接至所述脉冲产生模块100，用于对脉冲产生模块100输入的脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号；开关模块300，所述开关模块300连接至芯片400与电源500，用于根据所述脉冲检测模块200输出的控制信号控制芯片400与电源500之间的导通或断开。该具体实施方式中，所述电源500还与脉冲检测模块200连接，用于给脉冲检测模块200提供工作电压；在本发明的其他具体实施方式中，所述脉冲检测模块200还可以与其他供电模块连接，以获取工作电压。

所述脉冲产生模块100用于产生脉冲信号，输出至脉冲检测模块200，所述脉冲模块200用于根据检测到的脉冲信号的状态输出与该脉冲信号对应的控制信号；开关模块300用于在控制信号的控制下，呈现导通或断开状态，从而控制芯片400与电源500之间的导通或断开状态。当所述芯片400与电源500导通时，芯片400处于工作状态，当芯片400与电源500断开时，芯片400关闭。

上述方案在硬件层控制芯片400的工作或关闭状态，避免因为系统崩溃，导致设备无法重启复位的问题，在手机或智能设备系统崩溃时，可以通过脉冲产生模块100产生相应的脉冲信号，控制电源500与芯片400断开，使系统断电关闭；而后再使电源500与芯片400导通，使芯片400恢复工作，系统重启。

请参考图2，在本发明的一个具体实施方式中，所述脉冲检测模块200包括：定时器201，所述定时器201的输入端连接至所述脉冲产生模块100，用于在检测脉冲产生模块100输入的脉冲信号时，输出固定脉宽的参考脉冲信号；比较器202，所述比较器202的第一输入端连接至所述定时器202的输出端、所述比较器202的第二输入端连接至所述脉冲产生模块100、以及所述比较器202的输出端连接至所述开关模块300。

所述定时器201在脉冲产生模块100输入的脉冲信号触发下输出固定脉宽的参考脉冲信息，所述参考脉冲信息由定时器201设定的时间决定。所述比较器202用于比较所述脉冲产生模块100输入的脉冲信号以及定时器201输入的参考脉冲信息，并根据比较结果，输出控制信号，以控制开关模块300的开、关状态。

请参考图3，所述定时器201(请参考图2)包括：脉冲检测单元211，所述脉冲检测单元211连接至所述脉冲产生模块100，用于检测脉冲信号，并且在检测到脉冲信号时输出触发信号；定时单元212，所述定时单元212连接至所述脉冲检测单元211以及所述比较器201的第一输入端，用于在接收到触发信号后输出固定脉宽的参考脉冲信号。

所述脉冲产生模块100包括电源101、连接至工作电源101的按键开关102，所述按键开关102通过。在该具体实施方式中，所述按键开关102接地，且所述按键开关102为芯片400的开机键，具体的可以是手机、平板等智能设备的开机按键；在本发明的其他具体实施方式中，所述按键开关102还可以是智能设备的其他外设按键，例如返回键、音量键、锁屏键、Home键等。

由于所述按键开关102接地，在按下所述按键开关102之后，会产生一低电平脉冲信号。

所述定时单元212的触发设计成脉冲上升触发，这样的好处可以避免脉冲检测单元211检测下降沿时出现误判而启动电路。所以，该具体实施方式中，所述脉冲检测模块200还包括反相器203，所述脉冲产生模块100通过所述反相器203连接至所述定时器201中的脉冲检测单元211、以及所述比较器202的第二输入端，用于将脉冲产生模块100产生的低电平信号反相为高电平信号，脉冲检测单元211可以检测反相器203输出脉冲的上升边沿与下降边沿，并输出一定时间宽度的脉宽来触发定时单元212，使所述定时单元212输出一定脉宽的参考脉冲信号。

所述参考脉冲信号以及脉冲信号作为比较器202的两个输入信号，所述比较器202对两个信号进行比较之后，输出对应的控制信号。定时单元212在接收到触发后产生一脉冲宽度为t₂的定时高电平信号作为参考脉冲信号，具体时间可以由电路设定，按键开关按下时，产生低电平信号经反相器203后输出与按压按键开关102的时间一致的脉冲宽度为t₁的高电平t₁，t₂、t₁经比较器202比较输出控制信号，控制开关模块300，实现通断电功能。若t₂>t₁，则比较器202输出低电平，开关模块300导通，不影响智能产品正常使用；若t₂<t₁，比较器202输出高电平，使开关模块300关闭，则电源500给芯片400供电通路断开，实现了硬件复位功能。该具体实施方式中，所述开关模块300可以是MOS晶体管或三极管等开关元件。

在本发明的其他具体实施方式中，所述智能设备中安装有复位重启软件，在系统还未崩溃的情况下，按压按键开关一定时间(软件复位时间)后，复位重启软件会使智能设备断电重启。定时单元212输出的参考脉冲信号的脉冲宽度可以设定为大于软件复位时间，所以，在正常开关机时间内时，芯片400按软件设定时间进行正常运作，不影响使用；当系统异常软件复位无效或者无法重启时，长时间按开关机按键或其他按键，硬件复位电路工作，系统断电，省去了卸载电池的麻烦。

请参考图4，为本发明一具体实施方式的电路实现原理图。

三极管T1与电阻R2组成反相器，电容C1与电阻R3组成微分边缘检测脉冲电路。所述555定时器与电阻R4、R5、R7以及电容三极管T2、电容C2、C3组成定时电路作为硬件断电电路的定时单元。由于微分检测电路的脉冲宽度受限制，为了使后续定时电路有效触发，使用三级管T2抬升其输入至555定时器的触发电平，由于555定时器的触发脉冲有触发的电平限制，当微分检测到下降边缘时产生一个负脉冲，负脉冲无法达到555定时器触发电平，因而脉冲检测电路与555定时器只能检测上升沿脉冲信号，这一功能避免了开关由低至高产生误检测，提升了系统的稳定。555定时器产生固定定时脉冲输出一高电平信号与反相器输出信号通过比较器U2进行比较，如果反相器输出脉冲宽度比555定时器固定脉冲的脉冲宽度高则比较器输出一个高电平，使PMOS Q1管关闭，实现硬件掉电功能。

请参考图5，为本发明另一具体实施方式的硬件断电电路的定时单元的电路实现图。

图5中的定时电路的可以替代图4中的定时单元，电路中的定时输入端Vin可以由图4中三极管T1与电阻R2组成的反相器产生。

所述定时单元的工作原理分两步：

第一步：产生一个延迟信号。当输入Vin为低电平时，U3、U4输出分别为高电平与低电平。当输入Vin为高电平时，反相器U3、U4输出分别为低电平与高电平。当Vin由高变低，反相器U3输出由低变为高电平，此时电容C4通过R10充电，通过充电时间t₄充电至U4供电一半时达到U4由高变低门限值，而实现Vin和Vout由高变低的延迟。可以调节电阻和电容值，使得t₄＝t₂，这样输出的脉冲宽度为t₄的脉冲信号Vout和脉冲宽度为t₂的脉冲信号一致，经过后面比较器输出，控制开关模块；当Vin由低变高时，反相器U3输出由高变低，由于电容电压不能突变，二极管D3导通为C4电容提供放电路径，二极管D3管子为肖特基二极管，响应快，放电较快，因此反相器U4输入端由高变低泄流较快，使得输出由低变高延迟时间无延迟。以上实现了将输入由高到底的延迟，而对低到高不进行延迟，这一方面实现了延迟的功能，一方面实现了脉冲边缘检测的功能。

第二步：提取延迟信号实现定时功能。反相器U4输出延迟脉冲通过电阻R11耦合至三极管T3集电极，而原始非延迟脉冲输入至T3基极，当输入Vin为高电平时，三极管T3导通将Vout拉为低电平；当Vin为低电平时，三极管T3截至，Vout保持高电平。当Vin由高变低时，由于延迟t₄的缘故，U4输反相器出在t₄时间段内(也就是延迟时间段内)保持为高，而此时Vin已经变成了低电平，T3截止，所以Vout保持了U4输出波形，具有脉冲宽度t₄，经过延迟时间之后反相器U4输出Vout为低电平，实现了对脉冲宽度为t₄的延迟信号的提取，由于t₄时间可以调节且固定，从而完成了定时t₄功能，调节电路参数使t₄＝t₂，则完成了与图4中定时单元一样的功能。将Vout作为比较器U2的输入信号与反相器输出的脉冲信号比较，从而实现硬件断电复位功能。

本发明的具体实施方式还提供一种硬件断电方法。所述硬件断电方法，包括：产生第一脉冲信号；对所述第一脉冲信号进行检测，并输出与所述第一脉冲信号对应的控制信号；根据所述控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。

请参考图6，为本发明一具体实施方式的硬件断电方法的流程示意图。

步骤S1：产生第一脉冲信号。在一具体的实施方式中，通过按压连接至电源的按键开关产生第一脉冲信号，所述第一脉冲信号的宽度t1与按压时间相同。在一个具体实施方式中，所述按键开关接地，且所述按键开关为芯片的开机键，具体的可以是手机、平板等智能设备的开机按键；在本发明的其他具体实施方式中，所述按键开关还可以是智能设备的其他外设按键，例如返回键、音量键、锁屏键、Home键等。由于所述按键开关接地，在按下所述按键开关之后，产生的第一脉冲信号为低电平脉冲信号。

后续，对所述第一脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号，具体包括：

步骤S2：通过所述第一脉冲信号触发定时器，输出一脉冲宽度为t2的第二脉冲信号。在本发明的另一具体实施方式中，还可以对所述第一脉冲信号进行反相后，在通过检测反向后的脉冲信号的上升边沿触发定时器。

步骤S3：比较所述第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲宽度，若t2＞t1，则输出第一控制信号，使芯片与电源导通；若t2<t1，输出第二控制信号，使芯片与电源断开。在本发明的一个具体实施方案中，通过比较器，对所述第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲宽度进行比较，所述第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平。

步骤S4：根据控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。可以通过控制信号控制芯片与电源之间的开关的关断与导通状态，具体的，所述开关可以是MOS晶体管或三极管。

在本发明的其他具体实施方式中，所述智能设备中安装有复位重启软件，在系统还未崩溃的情况下，按压按键开关一定时间(软件复位时间)后，复位重启软件会使智能设备断电重启。所述第二脉冲信号的脉冲宽度t2可以设定为大于软件复位时间，所以，在正常开关机时间内时，芯片按软件设定时间进行正常运作，不影响使用；当系统异常软件复位无效或者无法重启时，长时间按开关机按键或其他按键，使得第一脉冲信号的脉冲宽度t1大于第二脉冲信号的脉冲宽度t2，硬件复位电路工作，系统断电，省去了卸载电池的麻烦。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硬件断电电路，其特征在于，包括：

脉冲产生模块；

脉冲检测模块，所述脉冲检测模块连接至所述脉冲产生模块，用于对脉冲产生模块输入的脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号；

开关模块，所述开关模块连接至芯片与电源，用于根据所述脉冲检测模块输出的控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。

2.根据权利要求1所述的硬件断电电路，其特征在于，所述脉冲检测模块包括：定时器，所述定时器的输入端连接至所述脉冲产生模块，用于在检测脉冲产生模块输入的脉冲信号时，输出固定脉宽的参考脉冲信号；比较器，所述比较器的第一输入端连接至所述定时器的输出端、所述比较器的第二输入端连接至所述脉冲产生模块、以及所述比较器的输出端连接至所述开关模块。

3.根据权利要求2所述的硬件断电电路，其特征在于，所述定时器包括：脉冲检测单元，所述脉冲检测单元连接至所述脉冲产生模块，用于检测脉冲信号，并且在检测到脉冲信号时输出触发信号；定时单元，所述定时单元连接至所述脉冲检测单元以及所述比较器的第一输入端，用于在接收到触发信号后输出固定脉宽的参考脉冲信号。

4.根据权利要求2或3所述的硬件断电电路，其特征在于，所述脉冲检测模块还包括反相器，所述脉冲产生模块通过所述反相器连接至所述定时器和所述比较器的第二输入端。

5.根据权利要求1所述的硬件断电电路，其特征在于，所述开关模块包括MOS晶体管或三极管；所述脉冲产生模块包括电源、连接至电源的按键开关。

6.一种硬件断电方法，其特征在于，包括：

产生第一脉冲信号；

对所述第一脉冲信号进行检测，并输出与所述第一脉冲信号对应的控制信号；

根据所述控制信号控制芯片与电源之间的导通或断开。

7.根据权利要求6所述的硬件断电方法，其特征在于，所述第一脉冲信号的脉冲宽度为t1，对所述第一脉冲信号进行检测，并输出与所述脉冲信号对应的控制信号的方法包括：通过所述第一脉冲信号触发定时器，输出一脉冲宽度为t2的第二脉冲信号；比较所述第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲宽度，若t2＞t1，则输出第一控制信号，使芯片与电源导通，若t2＞t1输出第二控制信号，使芯片与电源断开。

8.根据权利要求7所述的硬件断电方法，其特征在于，所述第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平。

9.根据权利要求7所述的硬件断电方法，其特征在于，所述第一脉冲信号为低电平，还包括：对所述第一脉冲信号进行反相后，通过检测上升边沿触发定时器。

10.根据权利要求7所述的硬件断电方法，其特征在于，通过按压连接至电源的按键开关产生第一脉冲信号，所述第一脉冲信号的脉冲宽度t1与按压时间相同。