CN106849921A - 一种硬件复位电路及电子产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬件复位电路及电子产品，硬件复位电路包括控制单元、第一开关管、第二开关管、充电电容、充电电阻、USB接口；控制单元的输出端输出PWM信号至第一开关管的控制端；第一开关管的开关通路的一端连接第二开关管的控制端，且通过充电电容接地；第一开关管的开关通路的另一端接地；USB接口的电压输入端通过充电电阻为充电电容充电；电压输入端通过第二开关管的开关通路接地；第二开关管的开关通路的其中一端发出复位信号至控制单元的复位端。本发明利用USB接口和两个开关管，在控制单元死机时通过插入USB实现硬件复位功能，无须使用物理按键进行复位，解决了常规复位电路依赖物理按键复位的问题。

Description

一种硬件复位电路及电子产品
技术领域
本发明属于硬件电路技术领域，具体地说，是涉及一种硬件复位电路以及采用所述硬件复位电路设计的电子产品。
背景技术
现有的穿戴类产品中，不管是蓝牙耳机还是运动手环及手表，在产品主芯片出现异常死机时，大部分产品仍依赖于常规的物理按键实现产品的硬件复位功能。而常规的物理按键大部分都需要在结构外壳上增加开孔，这样必然会增加静电和水进入产品的路径，使得产品的风险高、安全性差。
发明内容
本发明提供了一种硬件复位电路，提高了安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种硬件复位电路，包括控制单元、第一开关管、第二开关管、充电电容、充电电阻、USB接口；所述控制单元的输出端输出PWM信号至所述第一开关管的控制端，控制所述第一开关管的通断；所述第一开关管的开关通路的一端连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地；所述第一开关管的开关通路的另一端接地；所述USB接口的电压输入端通过所述充电电阻为所述充电电容充电；所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地；所述第二开关管的开关通路的其中一端发出复位信号至所述控制单元的复位端。
进一步的，所述第一开关管为NMOS管，所述第一开关管的栅极连接所述控制单元的输出端，并通过电阻接地；所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的漏极连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地。
又进一步的，所述第二开关管为NMOS管，所述第二开关管的栅极连接所述第一开关管的开关通路的一端；所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地，所述第二开关管的漏极/源极发出复位信号至所述控制单元的复位端。
再进一步的，所述第二开关管的漏极连接所述电压输入端，所述第二开关管的源极通过下拉电阻接地，所述第二开关管的源极与所述下拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
更进一步的，所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的漏极通过上拉电阻连接所述电压输入端，所述第二开关管的漏极与所述上拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
优选的，所述第一开关管为NPN三极管，所述第一开关管的基极连接所述控制单元的输出端，并通过电阻接地；所述第一开关管的发射极接地，所述第一开关管的集电极连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地。
进一步的，所述第二开关管为NPN三极管，所述第二开关管的基极连接所述第一开关管的开关通路的一端；所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地，所述第二开关管的集电极/发射极发出复位信号至所述控制单元的复位端。
又进一步的，所述第二开关管的集电极连接所述电压输入端，所述第二开关管的发射极通过下拉电阻接地，所述第二开关管的发射极与所述下拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
更进一步的，所述第二开关管的发射极接地，所述第二开关管的集电极通过上拉电阻连接所述电压输入端，所述第二开关管的集电极与所述上拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
基于上述硬件复位电路的结构设计，本发明还提出了一种采用所述硬件复位电路设计的电子产品，包括外壳，在所述外壳内设置有所述的硬件复位电路，所述硬件复位电路包括控制单元、第一开关管、第二开关管、充电电容、充电电阻、USB接口；所述控制单元的输出端输出PWM信号至所述第一开关管的控制端，控制所述第一开关管的通断；所述第一开关管的开关通路的一端连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地；所述第一开关管的开关通路的另一端接地；所述USB接口的电压输入端通过所述充电电阻为所述充电电容充电；所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地；所述第二开关管的开关通路的其中一端发出复位信号至所述控制单元的复位端。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的硬件复位电路及电子产品，利用USB接口和两个开关管，在控制单元死机时通过插入USB实现硬件复位功能，无须使用物理按键进行复位，解决了常规复位电路依赖物理按键复位的问题，避免由于复位物理按键造成的结构开孔，减少了在电路的外壳上的开孔，减少了静电及水经开孔进入电路的路径，降低了静电及进水的风险，提高了电路的安全性和稳定性，延长了使用寿命，降低了维修成本，提高了用户使用体验。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明所提出的硬件复位电路的一个实施例的电路结构图；
图2是本发明所提出的硬件复位电路的一个实施例的电路原理图；
图3是本发明所提出的硬件复位电路的又一个实施例的电路原理图；
图4是本发明所提出的硬件复位电路的另一个实施例的电路原理图；
图5是本发明所提出的硬件复位电路的再一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
实施例一、本实施例的硬件复位电路主要包括控制单元、第一开关管Q1、第二开关管Q2、充电电容C1、充电电阻R3、USB接口等，参见图1所示，控制单元的输出端与第一开关管Q1的控制端连接，控制单元的输出端输出PWM信号至第一开关管Q1的控制端，控制第一开关管Q1的通断；第一开关管Q1的开关通路的一端连接第二开关管Q2的控制端，且通过充电电容C1接地；第一开关管Q1的开关通路的另一端接地；USB接口的电压输入端VBUS通过充电电阻R3为充电电容C1充电；电压输入端VBUS通过第二开关管Q2的开关通路接地；第二开关管Q2的开关通路的其中一端发出复位信号至控制单元的复位端。
USB接口插入有USB时，USB为USB接口的电压输入端VBUS供电，电压输入端VBUS上电（电压为5V）。
当控制单元正常运行时，控制单元的输出端输出PWM信号至第一开关管Q1的控制端，控制第一开关管Q1的通断。PWM信号中的低电平使得第一开关管Q1的控制端为低电平，第一开关管Q1关断，USB提供的电流经电压输入端VBUS、充电电阻R3为充电电容C1充电，当充电电容C1上的电压还未达到第二开关管Q2的导通电压时，PWM信号中的高电平使得第一开关管Q1的控制端为高电平，第一开关管Q1导通，C1的充电电流经第一开关管Q1的开关通路流入地，C1上的电压无法达到第二开关管Q2的导通电压，第二开关管Q2始终处于关断状态；第二开关管Q2的开关通路的其中一端发出无效的复位信号至控制单元的复位端，控制单元不复位。通过调整PWM信号的占空比，使得在PWM信号的作用下，充电电容C1上的电压始终无法达到第二开关管Q2的导通电压。
当控制单元出现异常死机时，控制单元无法输出PWM信号，第一开关管Q1的控制端电压被拉为低电平，第一开关管Q1关断，USB提供的电流经电压输入端VBUS、充电电阻R3为充电电容C1充电，C1上的电压逐渐升高，当C1上的电压达到第二开关管Q2的导通电压时，第二开关管Q2导通，第二开关管Q2的开关通路的其中一端发出有效的复位信号至控制单元的复位端，控制单元复位。
通过调整充电电阻R3和充电电容C1的参数，可以灵活方便的调整插入USB使控制单元复位的时间。
当控制单元复位完成后，可以持续发出PWM信号，充电电容C1无法继续充电，且充电电容C1自放电，充电电容C1上的电压逐渐降低，达不到第二开关管Q2的导通电压时，第二开关管Q2关断，第二开关管Q2的开关通路的其中一端发出无效的复位信号至控制单元的复位端，控制单元正常运行。
本实施例的硬件复位电路，利用USB接口和两个开关管，在控制单元死机时通过插入USB实现硬件复位功能，无须使用物理按键进行复位，解决了常规复位电路依赖物理按键复位的问题，避免由于复位物理按键造成的结构开孔，减少了在电路的外壳上的开孔，减少了静电及水经开孔进入电路的路径，降低了静电及进水的风险，提高了电路的安全性和稳定性，延长了使用寿命，降低了维修成本，提高了用户使用体验；而且，本实施例的硬件复位电路控制方式比较简单、便于使用；结构简单、便于实现、成本较低、便于推广应用。
在本实施例中，第一开关管和第二开关管均为高导通压降开关管，如NMOS管、NPN三极管等，性能稳定，成本较低。
下面以第一开关管Q1为NMOS管、第二开关管Q2为NMOS管为例，对硬件复位电路的具体电路结构进行详细说明。
参见图2所示，第一开关管Q1的栅极连接控制单元的输出端，且Q1的栅极通过电阻R1接地；Q1的源极接地，Q1的漏极连接第二开关管Q2的栅极，Q1的漏极通过充电电容C1接地；电压输入端VBUS通过第二开关管Q2的开关通路接地，第二开关管Q2的漏极/源极发出复位信号至控制单元的复位端。
当控制单元的复位端高电平有效时，第二开关管Q2的漏极连接USB接口的电压输入端VBUS，Q2的源极通过下拉电阻R4接地，Q2的源极与下拉电阻R4的连接节点连接控制单元的复位端。
当控制单元正常运行时，控制单元输出PWM信号至第一开关管Q1的控制端， PWM信号中的低电平使得Q1关断，USB为C1充电；PWM信号中的高电平使得Q1导通，C1通过Q1的开关通路放电；通过调整PWM信号的占空比，使得在PWM信号的作用下，充电电容C1上的电压始终无法达到第二开关管Q2的导通电压，第二开关管Q2始终处于关断状态，第二开关管Q2的源极与下拉电阻R4的连接节点处为低电平，即发出无效的低电平信号至控制单元的复位端，控制单元不复位。
当控制单元出现异常死机时，控制单元无法输出PWM信号，第一开关管Q1的栅极电压通过电阻R1被拉为低电平，第一开关管Q1的关断，USB提供的电流经电压输入端VBUS、充电电阻R3为充电电容C1充电，C1上的电压逐渐升高，当C1上的电压达到第二开关管Q2的导通电压时，第二开关管Q2导通，USB提供的电流经电压输入端VBUS、第二开关管Q2的开关通路、R4流入地；Q2的源极与下拉电阻R4的连接节点处为高电平，即发出有效的高电平复位信号至控制单元的复位端，控制单元复位。
为了便于调整复位信号的幅值，Q2的源极与电阻R4之间串联有电阻R2，电阻R2与R4之间的连接节点与控制单元的复位端连接。通过调整R2与R4之间的阻值比，从而调整电阻R2与R4之间连接节点处的电压幅值，进而调整复位信号的幅值。
为了避免信号抖动造成的误动作，电阻R2与电阻R4的连接节点通过滤波电容C2接地，滤除杂波，避免信号抖动造成控制单元误操作，提高电路运行的稳定性。
作为本实施例的另一种优选设计方案，当控制单元的复位端低电平有效时，参见图3所示，第二开关管Q2的源极接地，Q2的漏极通过上拉电阻R5连接USB接口的电压输入端VBUS，Q2的漏极与上拉电阻R5的连接节点连接控制单元的复位端。当控制单元正常运行时，控制单元输出PWM信号至第一开关管Q1的控制端，PWM信号中的低电平使得Q1关断，USB为C1充电；PWM信号中的高电平使得Q1导通，C1通过Q1的开关通路放电；通过调整PWM信号的占空比，使得在PWM信号的作用下，充电电容C1上的电压始终无法达到第二开关管Q2的导通电压，第二开关管Q2始终处于关断状态，第二开关管Q2的漏极与上拉电阻R5的连接节点处为高电平，即发出无效的高电平信号至控制单元的复位端，控制单元不复位。当控制单元出现异常死机时，控制单元无法输出PWM信号，第一开关管Q1的栅极电压通过电阻R1被拉为低电平，第一开关管Q1的关断，USB提供的电流经电压输入端VBUS、充电电阻R3为充电电容C1充电，C1上的电压逐渐升高，当C1上的电压达到第二开关管Q2的导通电压时，第二开关管Q2导通，USB提供的电流经电压输入端VBUS、R5、第二开关管Q2的开关通路流入地；Q2的漏极与上拉电阻R5的连接节点处为低电平，即发出有效的低电平复位信号至控制单元的复位端，控制单元复位。
本实施例还提出了一种电子产品，包括外壳，在外壳内设置有所述的硬件复位电路，USB穿过外壳与硬件复位电路的USB接口连接，为USB接口的电压输入端提供电能。
通过在电子产品上设计所述的硬件复位电路，利用USB接口和两个开关管，在控制单元死机时通过插入USB实现电子产品的硬件复位功能，无须使用物理按键进行复位，避免由于物理按键造成的外壳结构的开孔，降低了产品静电和进水风险，实现更好的产品防护，提高产品的安全性，延长使用寿命，提高用户使用体验，提高产品竞争力。
实施例二、本实施例的硬件复位电路与实施例一的区别之处在于第一开关管Q1和第二开关管Q2的选择不同，在本实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2均选为NPN三极管，其余电路结构与实施例一相同，具体可参照实施例一。
参见图4所示，第一开关管Q1为NPN三极管，第二开关管Q2为NPN三极管。
第一开关管Q1的基极连接控制单元的输出端，且Q1的基极通过电阻R1接地，Q1的发射极接地，Q1的集电极连接第二开关管Q2的基极，Q1的集电极通过充电电容C1接地；电压输入端VBUS通过第二开关管Q2的开关通路接地，第二开关管Q2的集电极/发射极发出复位信号至控制单元的复位端。
当控制单元的复位端高电平有效时，第二开关管Q2的集电极连接USB接口的电压输入端VBUS，Q2的发射极通过下拉电阻R4接地，Q2的发射极与下拉电阻R4的连接节点连接控制单元的复位端。
当控制单元正常运行时，控制单元输出PWM信号至第一开关管Q1的控制端，PWM信号中的低电平使得Q1关断，USB为C1充电；PWM信号中的高电平使得Q1导通，C1通过Q1的开关通路放电；通过调整PWM信号的占空比，使得在PWM信号的作用下，充电电容C1上的电压始终无法达到第二开关管Q2的导通电压，第二开关管Q2始终处于关断状态，第二开关管Q2的发射极与下拉电阻R4的连接节点处为低电平，即发出无效的低电平信号至控制单元的复位端，控制单元不复位。
当控制单元出现异常死机时，控制单元无法输出PWM信号，第一开关管Q1的基极电压通过电阻R1被拉为低电平，第一开关管Q1的关断，USB提供的电流经电压输入端VBUS、充电电阻R3为充电电容C1充电，C1上的电压逐渐升高，当C1上的电压达到第二开关管Q2的导通电压时，第二开关管Q2导通，USB提供的电流经电压输入端VBUS、第二开关管Q2的开关通路、R4流入地；Q2的发射极与下拉电阻R4的连接节点处为高电平，即发出有效的高电平复位信号至控制单元的复位端，控制单元复位。
为了便于调整复位信号的幅值，Q2的发射极与电阻R4之间串联有电阻R2，电阻R2与R4之间的连接节点与控制单元的复位端连接。通过调整R2与R4之间的阻值比，从而调整电阻R2与R4之间连接节点处的电压幅值，进而调整复位信号的幅值。
作为本实施例的另一种优选设计方案，当控制单元的复位端低电平有效时，参见图5所示，第二开关管Q2的发射极接地，Q2的集电极通过上拉电阻R5连接USB接口的电压输入端VBUS，Q2的集电极与上拉电阻R5的连接节点连接控制单元的复位端。当控制单元正常运行时，控制单元输出PWM信号至第一开关管Q1的控制端，PWM信号中的低电平使得Q1关断，USB为C1充电；PWM信号中的高电平使得Q1导通，C1通过Q1的开关通路放电；通过调整PWM信号的占空比，使得在PWM信号的作用下，充电电容C1上的电压始终无法达到第二开关管Q2的导通电压，第二开关管Q2始终处于关断状态，第二开关管Q2的集电极与上拉电阻R5的连接节点处为高电平，即发出无效的高电平信号至控制单元的复位端，控制单元不复位。当控制单元出现异常死机时，控制单元无法输出PWM信号，第一开关管Q1的基极电压通过电阻R1被拉为低电平，第一开关管Q1的关断，USB提供的电流经电压输入端VBUS、充电电阻R3为充电电容C1充电，C1上的电压逐渐升高，当C1上的电压达到第二开关管Q2的导通电压时，第二开关管Q2导通，USB提供的电流经电压输入端VBUS、R5、第二开关管Q2的开关通路流入地；Q2的集电极与上拉电阻R5的连接节点处为低电平，即发出有效的低电平复位信号至控制单元的复位端，控制单元复位。
本实施例的硬件复位电路，利用USB接口和两个开关管，在控制单元死机时通过插入USB实现硬件复位功能，无须使用物理按键进行复位，解决了常规复位电路依赖物理按键复位的问题，避免由于复位物理按键造成的结构开孔，减少了在电路的外壳上的开孔，减少了静电及水经开孔进入电路的路径，降低了静电及进水的风险，提高了电路的安全性和稳定性，延长了使用寿命，降低了维修成本，提高了用户使用体验；而且，本实施例的硬件复位电路控制方式比较简单、便于使用；结构简单、便于实现、成本较低、便于推广应用。
本实施例还提出了一种电子产品，包括外壳，在外壳内设置有所述的硬件复位电路，USB穿过外壳与硬件复位电路的USB接口连接，为USB接口的电压输入端提供电能。
通过在电子产品上设计所述的硬件复位电路，利用USB接口和两个开关管，在控制单元死机时通过插入USB实现电子产品的硬件复位功能，无须使用物理按键进行复位，避免由于物理按键造成的外壳结构的开孔，降低了产品静电和进水风险，实现更好的产品防护，提高产品的安全性，延长使用寿命，提高用户使用体验，提高产品竞争力。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硬件复位电路，其特征在于：包括控制单元、第一开关管、第二开关管、充电电容、充电电阻、USB接口；
所述控制单元的输出端输出PWM信号至所述第一开关管的控制端，控制所述第一开关管的通断；所述第一开关管的开关通路的一端连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地；所述第一开关管的开关通路的另一端接地；
所述USB接口的电压输入端通过所述充电电阻为所述充电电容充电；所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地；
所述第二开关管的开关通路的其中一端发出复位信号至所述控制单元的复位端。
2.根据权利要求1所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第一开关管为NMOS管，所述第一开关管的栅极连接所述控制单元的输出端，并通过电阻接地；所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的漏极连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地。
3.根据权利要求1所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第二开关管为NMOS管，所述第二开关管的栅极连接所述第一开关管的开关通路的一端；
所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地，所述第二开关管的漏极/源极发出复位信号至所述控制单元的复位端。
4.根据权利要求3所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第二开关管的漏极连接所述电压输入端，所述第二开关管的源极通过下拉电阻接地，所述第二开关管的源极与所述下拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
5.根据权利要求3所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的漏极通过上拉电阻连接所述电压输入端，所述第二开关管的漏极与所述上拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
6.根据权利要求1所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第一开关管为NPN三极管，所述第一开关管的基极连接所述控制单元的输出端，并通过电阻接地；所述第一开关管的发射极接地，所述第一开关管的集电极连接所述第二开关管的控制端，且通过所述充电电容接地。
7.根据权利要求1所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第二开关管为NPN三极管，所述第二开关管的基极连接所述第一开关管的开关通路的一端；
所述电压输入端通过所述第二开关管的开关通路接地，所述第二开关管的集电极/发射极发出复位信号至所述控制单元的复位端。
8.根据权利要求7所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第二开关管的集电极连接所述电压输入端，所述第二开关管的发射极通过下拉电阻接地，所述第二开关管的发射极与所述下拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
9.根据权利要求7所述的硬件复位电路，其特征在于：所述第二开关管的发射极接地，所述第二开关管的集电极通过上拉电阻连接所述电压输入端，所述第二开关管的集电极与所述上拉电阻的连接节点连接所述控制单元的复位端。
10.一种电子产品，其特征在于：包括外壳，在所述外壳内设置有如权利要求1至9中任一项所述的硬件复位电路。
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