CN106648012B - 一种拨动控制开关机电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拨动控制开关机电路，包括开关单元、关机单元、开机单元和放电单元；开关单元根据拨动开关的拨动状态输出对应电平的启动信号和与启动信号电平相反的控制信号；关机单元根据一电平的启动信号输出无效的关机信号，开机单元根据一电平的启动信号进行充电、输出有效的开机信号给CPU执行开机操作；与一电平相反的控制信号关闭放电单元；关机单元根据另一电平的启动信号输出有效的关机信号给CPU执行关机操作；与另一电平相反的控制信号开启放电单元；开机单元根据另一电平的启动信号保持输出无效的开机信号，并通过放电单元放电。通过拨动开关的拨动状态使用户能直接判断开关机，以充电方式延时可确保开机信号的正确性。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及的是一种拨动控制开关机电路。
背景技术
随着时代的发展，手机产品已经占据了人们的生活，由手机方案衍生出来的其他产品也越来越多。而现有的开机方案只有一种按键回弹式，按下开机键几秒开机，按下按键松手后按键就会回弹。但是对于有些没屏幕或其他需求的终端设备，无法直观的判断其是否开机。即使是手机黑屏后，也需要再次按下开机键、根据屏幕是否被点亮才能判断手机是否开机了。这样就需要不同的开关机方式，使用户能更直观地判断该终端设备处于开机状态还是关机状态。且有些终端设备需要拨动开关拨到一边开机，拨到另一边关机；现有的开机方式不能满足拨动式按键的控制需求。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种拨动控制开关机电路，以解决现有按键回弹式开关机方式不能直观地判断终端设备处于开机状态还是关机状态的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种拨动控制开关机电路，与CPU连接，其包括开关单元、关机单元、开机单元和放电单元；
所述开关单元根据内置的拨动开关的拨动状态输出对应电平的启动信号和与启动信号电平相反的控制信号；
关机单元根据一电平的启动信号输出无效的关机信号时，开机单元根据该一电平的启动信号进行充电、输出有效的开机信号给CPU执行开机操作；与一电平的启动信号电平相反的控制信号关闭放电单元；
关机单元根据另一电平的启动信号输出有效的关机信号给CPU执行关机操作；与另一电平的启动信号电平相反的控制信号开启放电单元；开机单元根据另一电平的启动信号保持输出无效的开机信号，并通过放电单元放电。
所述的拨动控制开关机电路中，所述拨动开关上拨时输出高电平的启动信号，关机单元根据高电平的启动信号输出低电平的无效的关机信号，开机单元根据高电平的启动信号进行充电、输出从低到高的有效的开机信号；低电平的控制信号关闭放电单元；
拨动开关下拨时输出低电平的启动信号，关机单元根据低电平的启动信号输出从低到高的有效的关机信号；高电平的控制信号开启放电单元；开机单元根据低电平的启动信号保持输出高电平的无效的开机信号。
所述的拨动控制开关机电路中，所述开关单元包括拨动开关、第一电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管和第三二极管；
所述拨动开关的第1脚连接第一二极管的另一端、第一电容的一端、关机单元和开机单元；第一二极管的一端连接第一电容的另一端和地，拨动开关的第2脚连接第二二极管的另一端和第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接电池端，拨动开关的第3脚连接第三二极管的另一端和放电单元，第二二极管的一端和第三二极管的一端均接地。
所述的拨动控制开关机电路中，所述关机单元包括第一三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；
所述第一三极管的基极连接第三电阻的一端和第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接拨动开关的第1脚和开机单元；第一三极管的集电极连接第二电阻的一端、第二电容的一端和CPU，第二电阻的另一端连接供电端；第一三极管的发射极、第三电阻的另一端和第二电容的另一端均接地。
所述的拨动控制开关机电路中，所述开机单元包括第二三极管、第三电容、第四电容、第四电阻和第五电阻；
所述第二三极管的基极连接第三电容的一端、第四电容的一端和第五电阻的一端；第三电容的另一端连接第四电容的另一端、第四电阻的另一端和放电单元；第二三极管的集电极连接第四电阻的一端和CPU，第四电阻的另一端连接电池端，第五电阻的另一端和第二三极管的发射极均接地。
所述的拨动控制开关机电路中，所述放电单元包括第三三极管、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第三三极管的基极连接第七电阻的一端和第八电阻的一端，第七电阻的另一端连接拨动开关的第3脚，第三三极管的集电极通过第六电阻连接第四电容的另一端，第三三极管发射极和第八电阻的另一端均接地。
所述的拨动控制开关机电路中，所述拨动开关的型号为MK-12C01，拨动开关上拨时其第1脚和第2脚短接；拨动开关下拨时其第2脚和第3脚短接。
所述的拨动控制开关机电路中，所述第五电阻的阻值为200KΩ，第三电容的容值为22nF。
所述的拨动控制开关机电路中，所述第一三极管、第二三极管和第三三极管均采用型号为WNT2F04-3/TR的NPN三极管。
相较于现有技术，本发明提供的拨动控制开关机电路，开关单元根据内置的拨动开关的拨动状态输出对应电平的启动信号和与启动信号电平相反的控制信号；关机单元根据一电平的启动信号输出无效的关机信号时，开机单元根据该一电平的启动信号进行充电、输出有效的开机信号给CPU执行开机操作；与一电平的启动信号电平相反的控制信号关闭放电单元；关机单元根据另一电平的启动信号输出有效的关机信号给CPU执行关机操作；与另一电平的启动信号电平相反的控制信号开启放电单元；开机单元根据另一电平的启动信号保持输出无效的开机信号，并通过放电单元放电。通过拨动开关的拨动状态使用户能直接判断开关机状态，通过充电方式可确保开机信号的正确性；其电路结构简单、成本较低，稳定性好。
附图说明
图1 是本发明提供的拨动控制开关机电路的结构框图。
图2是本发明提供的拨动控制开关机电路应用实施例的电路图。
具体实施方式
本发明提供一种拨动控制开关机电路，使用拨动开关实现开关机，适用于各种终端设备的开关机控制，通过拨动开关的拨动方向能方便用户直接判断其处于开机状态还是关机状态。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1和图2，本发明提供的拨动控制开关机电路设置在电路板上，与CPU连接。所述拨动控制开关机电路包括开关单元10、关机单元20、开机单元30和放电单元40。所述开关单元10连接关机单元20、开机单元30和放电单元40，开机单元30连接放电单元40，CPU连接关机单元20和开机单元30。所述开关单元根据内置的拨动开关的拨动状态输出对应电平的启动信号；关机单元根据一电平的启动信号输出无效的关机信号时，开机单元根据该一电平的启动信号输出有效的开机信号给CPU执行开机操作；关机单元根据另一电平的启动信号输出有效的关机信号给CPU执行关机操作；开机单元根据另一电平的启动信号保持输出无效的开机信号。
本实施例中，开机信号和关机信号均是上升沿有效，即其从低电平变为高电平进行上升沿触发则有效；保持为某个电平值时为无效，CPU不响应。例如，拨动开关上拨时输出高电平的启动信号，关机单元20根据高电平的启动信号输出低电平的关机信号，开机单元30根据高电平的启动信号输出从低到高的开机信号POWER_KEY给CPU实现开机操作。拨动开关下拨时输出低电平的启动信号，关机单元20根据低电平的启动信号输出从低到高的关机信号PWROFF给CPU实现关机操作；开机单元30根据低电平的启动信号保持高电平的开机信号。需要理解的是，此处拨动开关上拨或下拨是根据其常规设置来阐述的，如将拨动开关安装在终端设备的左/右侧，往上拨开机，往下拨关机。若拨动开关安装在终端设备的上、下侧，根据拨动开关的拨动方向对应更改。
请继续参阅图2，所述开关单元10包括拨动开关J1、第一电阻R1、第一电容C1、第一二极管TVS1、第二二极管TVS2和第三二极管TVS3；所述拨动开关J1的第1脚连接第一二极管TVS1的另一端（图中所示的2）、第一电容C1的一端、关机单元20和开机单元30；第一二极管TVS1的一端（图中所示的1）连接第一电容C1的另一端和地，拨动开关J1的第2脚连接第二二极管TVS2的另一端和第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接电池端VBAT，拨动开关J1的第3脚连接第三二极管TVS3的另一端和放电单元40，第二二极管TVS2的一端和第三二极管TVS3的一端均接地。
其中，所述拨动开关J1的型号为MK-12C01，拨动开关J1上拨（即第1脚和第2脚短接）时，第一电阻R1将拨动开关J1的第2脚上拉为电池端VBAT的高电压，从而使拨动开关J1的第1脚输出高电平的启动信号ST。关机单元20根据高电平的启动信号ST输出低电平的关机信号PWROFF，开机单元30根据高电平的启动信号ST输出从低到高的开机信号POWER_KEY（上升沿触发），实现开机操作。此时拨动开关J1的第3脚为低电平，输出低电平的控制信号CTRL关闭放电单元。
拨动开关下拨（第2脚和第3脚短接）时，拨动开关J1的第1脚输出低电平的启动信号ST，关机单元20根据低电平的启动信号输出从低到高的关机信号PWROFF，实现关机操作；开机单元30根据低电平的启动信号保持高电平的开机信号POWER_KEY，同时拨动开关J1的第3脚输出高电平的控制信号CTRL（来自电池端VBAT的高电压）控制放电单元40开启放电。所述第一二极管TVS1、第二二极管TVS2和第三二极管TVS3采用型号为ESDBL5V0Y1的防静电二极管，以分别对拨动开关J1的第1脚~第3脚进行静电保护。
所述关机单元20包括第一三极管Q1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2；所述第一三极管Q1的基极连接第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接拨动开关J1的第1脚和开机单元30；第一三极管Q1的集电极连接第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端和CPU，第二电阻R2的另一端连接供电端VIO18_PMU；第一三极管Q1的发射极、第三电阻R3的另一端和第二电容C2的另一端均接地。
其中，第一三极管Q1采用型号为WNT2F04-3/TR的NPN三极管，当拨动开关下拨时其第1脚悬空，第一三极管Q1的基极被第三电阻R3（阻值较佳为200KΩ）下拉为低电平，集电极被第二电阻R2（阻值较佳为47KΩ）上拉，输出高电平的关机信号PWROFF（高电平有效），从而触发CPU执行关机操作。当拨动开关上拨时其第1脚输出高电平控制第一三极管Q1导通，从而将关机信号PWROFF拉低，此时CPU不响应。第二电容C2对关机信号PWROFF进行滤波，容值为470nF。第四电阻R4用于保护第一三极管Q1的基极、防止高压烧损，阻值较佳为10KΩ。
所述开机单元30包括第二三极管Q2、第三电容C3、第四电容C4、第四电阻R4和第五电阻R5；所述第二三极管Q2的基极连接第三电容C3的一端、第四电容C4的一端和第五电阻R5的一端；第三电容C3的另一端连接第四电容C4的另一端、第四电阻R4的另一端和放电单元40；第二三极管Q2的集电极连接第四电阻R4的一端和CPU，第四电阻R4的另一端连接电池端VBAT，第五电阻R5的另一端和第二三极管Q2的发射极均接地。
其中，所述第二三极管Q2采用型号为WNT2F04-3/TR的NPN三极管。第三电容C3的另一端有高电压输入时，刚开始第三电容C3两端为高电压使第二三极管Q2导通，将开机信号POWER_KEY下拉为低电平。开机信号POWER_KEY的低电平持续时间由第三电容C3和第五电阻R5决定， t= -RCIn（1-Ut/U) ，U为电池端VBAT的电压，Ut为第二三级管Q2的导通电压Vbe，R为第五电阻R5的阻值（较佳为200KΩ），C为第三电容C3的容值（较佳为22nF）。
第三电容C3的另一端无高电压输入时，第五电阻R5将第二三极管Q2的基极电压下拉，第二三极管Q2保持截止状态，第四电阻R4将开机信号POWER_KEY保持为高电平。由于第三电容C3的两端还有电荷，要及时通过放电单元40放电才能保证下次正常执行电容充电开机。
所述放电单元40包括第三三极管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；所述第三三极管Q3的基极连接第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端，第七电阻R7的另一端连接拨动开关J1的第3脚，第三三极管Q3的集电极通过第六电阻R6连接第四电容C4的另一端，第三三极管Q3发射极和第八电阻R8的另一端均接地。
其中，所述第三三极管Q3采用型号为WNT2F04-3/TR的NPN三极管。当拨动开关J1的第3脚输出电池端VBAT的高电压时，通过第七电阻R7（较佳为100KΩ）和第八电阻R8（较佳为200KΩ）的分压使第三三极管Q3导通。第三电容C3上的电荷通过第六电阻R6（较佳为1KΩ）、第三三极管Q3进行放电。
请继续参阅图1和图2，所述拨动控制开关机电路的工作原理为：
开机：当拨动开关J1上拨时（第1脚和第2脚短接），拨动开关J1的第1脚输出高电平的启动信号，控制第一三极管Q1导通，从而将关机信号PWROFF拉低，此时CPU不响应关机。同时，拨动开关J1的第3脚输出低电平的控制信号CTRL关闭放电单元，高电平的启动信号使第三电容C3两端的电压为电池端VBAT的高电压，第二三极管Q2导通使其集电极为低电平（即开机信号POWER_KEY被拉低），第三电容C3通过第五电阻R5开始充电。当充电至第二三极管Q2的基极电压小于第二三极管Q2的导通电压后，第二三极管Q2的截止，第二三极管Q2的集电极上的开机信号POWER_KEY被第四电阻R4上拉为高电平，CPU响应该开机信号POWER_KEY（从低到高的上升沿触发有效）执行开机操作。
关机：当拨动开关J1下拨时（第2脚和第3脚短接），拨动开关J1的第1脚输出低电平的启动信号，控制第一三极管Q1截止，第二电阻R2将关机信号PWROFF上拉为高电平，CPU响应关机信号PWROFF执行关机操作。同时，第五电阻R5的下拉使第二三极管Q2保持截止状态，开机信号POWER_KEY保持为高电平，此时无电平变化，CPU不响应开机信号POWER_KEY。拨动开关J1的第3脚输出高电平的控制信号CTRL使第三三极管Q3导通，第三电容C3上的电荷通过第六电阻R6、第三三极管Q3放电；以便下次正常执行电容充电开机（通过充电使开机信号POWER_KEY从低到高变化）。
需要理解的是，现有技术的开关机原理与本实施例相同，均是需要获得有效（从低到高变化）的开机信号POWER_KEY和关机信号PWROFF。只是两者的具体电路结构和控制方式（现有技术为按键回弹式控制，本实施例为拨动开关式）不同。CPU如何根据开机信号POWER_KEY和关机信号PWROFF进行对应开关机操作为现有技术，此处不做详述。
在具体实施时，还可使用其他型号的拨动开关以适用于其他电子产品，只要能方便用户观看拨动状态区分开关机即可。另外还可以采用智能方式实现定时控制开关机，如增加一单片机，当定时时间达到时控制拨动开关的第1脚和第2脚短接（或第2脚和第3脚短接），使拨动开关自动上拨开机（下拨关机）。
综上所述，本发明的拨动控制开关机电路，使用拨动开关，拨到一边开机，拨到另一边关机，不同于现有的锅仔片等回弹式按键，通过拨动状态使用户能直接判断开关机状态；通过RC充电方式实现开机信号的低电平延时，延时时间长，从而可确保开机信号的正确性。同时增加了电容泄放电电路，以保证下次正常执行电容充电开机。电路结构简单、成本较低，通过静电保护、输出滤波、三极管保护等使整体性能良好，电路稳定性好。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种拨动控制开关机电路，与CPU连接，其特征在于，包括开关单元、关机单元、开机单元和放电单元；
所述开关单元根据内置的拨动开关的拨动状态输出对应电平的启动信号和与启动信号电平相反的控制信号；
关机单元根据一电平的启动信号输出无效的关机信号时，开机单元根据该一电平的启动信号进行充电、输出有效的开机信号给CPU执行开机操作；与一电平的启动信号电平相反的控制信号关闭放电单元；
关机单元根据另一电平的启动信号输出有效的关机信号给CPU执行关机操作；与另一电平的启动信号电平相反的控制信号开启放电单元；开机单元根据另一电平的启动信号保持输出无效的开机信号，并通过放电单元放电。
2.根据权利要求1所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述拨动开关上拨时输出高电平的启动信号，关机单元根据高电平的启动信号输出低电平的无效的关机信号，开机单元根据高电平的启动信号进行充电、输出从低到高的有效的开机信号；低电平的控制信号关闭放电单元；
拨动开关下拨时输出低电平的启动信号，关机单元根据低电平的启动信号输出从低到高的有效的关机信号；高电平的控制信号开启放电单元；开机单元根据低电平的启动信号保持输出高电平的无效的开机信号。
3.根据权利要求1所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述开关单元包括拨动开关、第一电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管和第三二极管；
所述拨动开关的第1脚连接第一二极管的另一端、第一电容的一端、关机单元和开机单元；第一二极管的一端连接第一电容的另一端和地，拨动开关的第2脚连接第二二极管的另一端和第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接电池端，拨动开关的第3脚连接第三二极管的另一端和放电单元，第二二极管的一端和第三二极管的一端均接地。
4.根据权利要求3所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述关机单元包括第一三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；
所述第一三极管的基极连接第三电阻的一端和第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接拨动开关的第1脚和开机单元；第一三极管的集电极连接第二电阻的一端、第二电容的一端和CPU，第二电阻的另一端连接供电端；第一三极管的发射极、第三电阻的另一端和第二电容的另一端均接地。
5.根据权利要求4所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述开机单元包括第二三极管、第三电容、第四电容、第四电阻和第五电阻；
所述第二三极管的基极连接第三电容的一端、第四电容的一端和第五电阻的一端；第三电容的另一端连接第四电容的另一端、第四电阻的另一端和放电单元；第二三极管的集电极连接第四电阻的一端和CPU，第四电阻的另一端连接电池端，第五电阻的另一端和第二三极管的发射极均接地。
6.根据权利要求5所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述放电单元包括第三三极管、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第三三极管的基极连接第七电阻的一端和第八电阻的一端，第七电阻的另一端连接拨动开关的第3脚，第三三极管的集电极通过第六电阻连接第四电容的另一端，第三三极管发射极和第八电阻的另一端均接地。
7.根据权利要求3所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述拨动开关的型号为MK-12C01，拨动开关上拨时其第1脚和第2脚短接；拨动开关下拨时其第2脚和第3脚短接。
8.根据权利要求5所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述第五电阻的阻值为200KΩ，第三电容的容值为22nF。
9.根据权利要求6所述的拨动控制开关机电路，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管和第三三极管均采用型号为WNT2F04-3/TR的NPN三极管。
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