CN108023582A - 一种自动复位电路及电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动复位电路及电子产品，包括RC充电电路、复位开关管、分流电路和运行系统程序的主芯片；所述RC充电电路连接直流电源，利用直流电源为RC充电电路中的电容充电；所述复位开关管在所述电容上的电压超过设定阈值时切换其通断状态，产生复位信号；所述分流电路在接收到主芯片输出的分流控制信号时对流向所述电容的充电电流进行分流，使电容上的电压低于设定阈值；所述主芯片在系统程序运行正常期间输出所述分流控制信号，在系统程序死机时停止输出所述分流控制信号，并在接收到所述复位信号时控制系统程序复位重启。本发明可以在系统死机后控制系统程序自动复位重启，降低了死机对系统数据和外围设备造成损坏的几率。

Description

一种自动复位电路及电子产品

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种复位电路，具体地说，是涉及一种可以实现自动复位的电路设计。

背景技术

复位电路是一种广泛应用在电子产品中，为提高电子产品运行的可靠性而专门设计的基础电路。很多电子产品在运行过程中偶尔会出现软件卡死（死机）的情况，遇到这种情况时，若无可以操作的硬件复位按键或者其他复位装置，则只能采取直接断电或者拆机返修的方式对系统软件进行复位，使系统重新运行起来，不仅操作麻烦，而且还会造成时间上的不必要浪费。因此，在电子产品上设计复位电路是非常必要的。

现有的复位电路主要有长按按键复位、按住按键的同时插入PC或充电器的USB复位、死机后插入PC的USB设备复位等几种形式。这些现有的复位方式均需要手动操作才能完成，且不可能在系统死机的第一时间立即执行，因此存在复位延后的问题。由于电子产品在死机状态下，功能紊乱，对系统外围设备的操作处于混乱状态，因此，极易对系统数据以及外围设备造成破坏。例如，对FLASH的混乱操作可能会删除有用的历史数据，错误的操作可能会对LED灯等外围设备造成过流烧毁等潜在危险。

因此，如何在系统死机的第一时间控制系统程序自动复位，以避免发生上述危险，是目前电子产品制造领域面临的一项重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动复位电路，可以在系统死机后控制系统程序自动复位重启，以解决系统死机后不确定的软件操作对系统数据以及外围设备造成破坏的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明在一个方面，提出了一种自动复位电路，包括RC充电电路、复位开关管、分流电路和主芯片；所述RC充电电路连接直流电源，利用所述直流电源为RC充电电路中的电容充电；所述复位开关管连接所述RC充电电路，在所述RC充电电路中的电容上的电压超过设定阈值时，所述复位开关管切换其通断状态，产生复位信号；所述分流电路连接所述RC充电电路，并仅在接收到分流控制信号时，对流向所述电容的充电电流进行分流，使所述电容上的电压低于所述设定阈值；所述主芯片运行所述自动复位电路所在电子产品的系统程序，并在系统程序运行正常期间输出所述分流控制信号，在系统程序死机时停止输出所述分流控制信号，并在接收到所述复位信号时，控制系统程序复位重启。

优选的，所述复位开关管的开关通路连接在所述直流电源与主芯片的复位引脚之间，所述复位开关管的控制端连接所述RC充电电路中的电容的正极。

对于高电平导通的复位开关管而言，所述设定阈值可以设定为所述复位开关管的导通电压，在所述RC充电电路中的电容上的电压超过所述复位开关管的导通电压时，所述复位开关管由关断状态切换至导通状态，产生高电平的复位信号。

对于低电平导通的复位开关管而言，所述复位开关管在其控制端上的电压高于所述设定阈值时，由导通状态切换至关断状态，产生低电平的复位信号。

作为所述分流电路的一种优选电路设计，在所述分流电路中设置有一开关管，将所述开关管的开关通路连接在所述RC充电电路中的所述电容的正极与地之间，将所述开关管的控制端连通所述主芯片，在接收到主芯片输出的所述分流控制信号时，控制其开关通路连通，将流向所述电容的部分充电电路分流到地。

优选的，所述开关管优选采用一颗N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的漏极连接所述RC充电电路中的所述电容的正极，源极接地，栅极接收所述主芯片输出的所述分流控制信号，所述分流控制信号优选为PWM信号，控制所述N沟道MOS管时通时断，将流向所述电容的大部分充电电流分流至地。

为了使本发明的自动复位电路在电子产品充电和正常使用两种情况下死机时都能及时复位，设计所述直流电源在电子产品充电期间由充电电源提供，在电子产品未充电期间由电子产品的内置电池提供。

为了在充电电源和电池电源之间实现自动切换，本发明在所述自动复位电路中还设置有充电接口，接收外部的充电电源，并传输至所述RC充电电路；所述电池通过一开关元件连接所述RC充电电路，所述开关元件仅在所述充电接口上无充电电源接入时连通所述电池与RC充电电路，将电池输出的直流电源传输至所述RC充电电路。

优选的，所述开关元件优选采用一颗P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的栅极连接所述充电接口，源极连接所述电池，漏极连接所述RC充电电路。

本发明在另一方面，还提出了一种电子产品，包括RC充电电路、复位开关管、分流电路和主芯片；所述RC充电电路连接直流电源，利用所述直流电源为RC充电电路中的电容充电；所述复位开关管连接所述RC充电电路，在所述RC充电电路中的电容上的电压超过设定阈值时，所述复位开关管切换其通断状态，产生复位信号；所述分流电路连接所述RC充电电路，并仅在接收到分流控制信号时，对流向所述电容的充电电流进行分流，使所述电容上的电压低于所述设定阈值；所述主芯片运行电子产品的系统程序，并在系统程序运行正常期间输出所述分流控制信号，在系统程序死机时停止输出所述分流控制信号，并在接收到所述复位信号时，控制系统程序复位重启。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明利用主芯片在系统程序正常运行期间产生的控制信号对复位电路进行控制，使复位电路在接收到该控制信号时不产生复位信号，而在系统程序因死机导致无法产生该控制信号时，自动生成复位信号控制主芯片复位重启，由此实现了系统程序的自动复位，相比传统的手动复位电路，可以在系统死机的第一时间控制系统即刻复位，继而降低了系统程序死机过程中混乱的软件操作对系统数据和外围设备造成损坏的几率，提升了电子产品的性能，改善了用户的使用体验。

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是本发明所提出的自动复位电路的一种实施例的电路原理框图；

图2是图1所示的自动复位电路的一种实施例的具体电路原理图；

图3是图1所示的自动复位电路的另一种实施例的具体电路原理图。

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。

本实施例的复位电路为实现自动复位功能，需要对系统程序的运行状态（正常或死机）实现自动识别，以便在系统程序正常运行期间，不会因错误地产生复位信号而导致系统程序意外重启；而在系统程序死机时，又能够自动地生成复位信号，控制系统程序在死机后能够快速地自动复位重启，以尽可能地缩短系统死机的持续时间，进而降低因系统死机时程序混乱对系统数据、外围器件造成损坏的几率，提高电子产品工作的可靠性。

为实现系统程序运行状态的自动识别，本实施例利用电子产品中用于运行系统程序的主芯片配合完成复位电路的整体设计，利用主芯片在系统程序正常运行期间可以提供稳定的控制信号、而在系统程序死机时无法输出所需控制信号的特性，识别系统程序当前的运行状态，并利用主芯片输出的所述控制信号控制复位电路在接收到所述控制信号的期间不产生复位信号，而在所述控制信号消失后，自动生成复位信号，并发送至所述主芯片，以控制主芯片中的系统程序复位重启，实现自动复位功能。

基于上述设计思路，本实施例在复位电路中设置有RC充电电路、复位开关管、分流电路等主要组成部分，如图1所示。其中，将RC充电电路连接至直流电源VCC，利用直流电源VCC输出的充电电流为RC充电电路中的电容C充电，以提升电容C正极上的电压。所述直流电源VCC应选择电子产品中即便在系统程序死机时也能保持的直流电源，例如电池电压等，以保证本实施例的复位电路在系统死机时仍能正常运行。所述分流电路用于对RC充电电路中的充电电流进行分流，以控制电容C正极上的电压。具体来讲，可以将分流电路连接至所述RC充电电路，并利用主芯片输出的控制信号（以下称为分流控制信号）控制分流电路的工作状态。即，在主芯片输出的分流控制信号有效时，控制分流电路接通分流支路，将直流电源VCC本应输送至电容C的充电电流的一部分经由所述分流支路分流，从而降低电容C正极上的电压，使其低于设定阈值。而当主芯片因系统程序死机而无法提供有效的分流控制信号时，分流电路断开其分流支路，使通过直流电源VCC输出的所述充电电流全部流向RC充电电路中的所述电容C，从而使电容C正极上的电压快速升高，超过所述设定阈值。将复位开关管连接至所述RC充电电路，利用电容C正极上的电压对所述复位开关管进行通断控制，以生成所需的复位信号。具体来讲，当电容C正极上的电压低于所述设定阈值时，复位开关管保持默认的通断状态；当电容C正极上的电压上升并超过所述设定阈值时，复位开关管从默认的通断状态切换至相反的通断状态，进而产生高电平或者低电平有效的复位信号，发送至主芯片，以控制主芯片中的系统程序复位，重新启动运行，使系统从死机状态自动恢复到正常运行状态，实现电子产品死机后的自动复位功能。

考虑到不同的主芯片对复位信号的电平状态具有不同的要求，对于要求高电平复位信号的主芯片而言，可以选择控制端电压为高电平时导通的开关元件（例如NPN型三极管、N沟道MOS管等）作为所述的复位开关管，并将复位开关管的开关通路连接在所述直流电源VCC与主芯片之间，从而在所述电容C正极上的电压上升并超过设定阈值（所述设定阈值可以设定为所述开关元件的导通电压）时，控制复位开关管从关断状态切换至导通状态，以向主芯片提供高电平有效的复位信号。反之，对于要求低电平复位信号的主芯片来说，可以选择控制端电压为低电平时导通的开关元件（例如PNP型三极管、P沟道MOS管等）作为所述的复位开关管，并将复位开关管的开关通路连接在所述直流电源VCC与主芯片之间，从而在所述电容C正极上的电压上升并超过设定阈值时，控制复位开关管从导通状态切换至关断状态，从而置主芯片的复位引脚为低电平，控制主芯片中的系统程序复位重启。

下面通过两个具体的实施例，对所述自动复位电路的具体电路设计进行详细阐述。

实施例一，如图2所述，本实施例以N沟道MOS管Q2作为所述复位开关管为例进行说明。将N沟道MOS管Q2的漏极连接至所述直流电源VCC，源极连通主芯片，向主芯片的复位引脚输出高电平有效的复位信号RESET。考虑到有些主芯片的接口电平要求可能会小于直流电源VCC的电压幅值，因此，为保护主芯片的复位引脚免受过压损毁，本实施例可以在所述N沟道MOS管Q2的源极进一步连接分压电路，例如将N沟道MOS管Q2的源极通过分压电阻R4、R5接地，在N沟道MOS管Q2导通时，利用分压电阻R4、R5对直流电源VCC进行分压，以生成能够满足主芯片的接口电平要求的高电平复位信号RESET，并经由滤波电容C5滤波后，传输至主芯片的复位引脚，控制主芯片准确复位。将主芯片的复位引脚通过滤波电容C5接地，利用滤波电容C5可以降低复位信号RESET抖动造成的误动作，提高复位控制的准确度。

将所述N沟道MOS管Q2的栅极连接至RC充电电路，所述RC充电电路可以采用电阻R2和电容C4连接形成，将电阻R2的一端连接至直流电源VCC，另一端连接至电容C4的正极，电容C4的负极接地。所述N沟道MOS管Q2的栅极可以连接至电容C4的正极，通过改变电容C4正极上的电压控制N沟道MOS管Q2通断。

为了对电容C4正极上的电压实现控制，本实施例在电容C4的正极连接分流电路，通过控制流向电容C4的充电电流，以达到调节电容C4电压的目的。作为本实施例的一种优选电路设计，本实施例在所述分流电路中设置有一开关管Q3，将开关管Q3的开关通路连接在电容C4的正极与地之间，控制端接收主芯片输出的分流控制信号。当系统程序正常运行，主芯片正常输出分流控制信号时，利用所述分流控制信号控制开关管Q3导通，对流向电容C4的充电电流进行分流，使一部分充电电流经由开关管Q3的开关通路流向地，从而限制电容C4正极上的电压上升，使电容C4正极上的电压始终小于设定阈值，这里的设定阈值可以定义为N沟道MOS管Q2的导通电压，从而保持N沟道MOS管Q2的关断状态。此时，复位信号RESET为低电平的无效状态，主芯片不会复位，保持正常运行状态。

所述开关管Q3可以选用三极管、MOS管、可控硅等多种开关元件，本实施例以N沟道MOS管为例进行说明。将N沟道MOS管Q3的漏极连接至电容C4的正极，源极接地，栅极连接至主芯片，接收主芯片输出的分流控制信号。作为本实施例的一种优选设计方案，优选将N沟道MOS管Q3的栅极连接至主芯片的PWM信号输出端，接收主芯片输出的PWM信号，利用PWM信号作为分流控制信号，控制N沟道MOS管Q3时通时断，将直流电源VCC对电容C4的大部分充电电流分流到地，通过减小电容C4的充电电流，以控制电容C4上的电压无法达到N沟道MOS管Q2的导通电压，使N沟道MOS管Q2在主芯片能够正常输出PWM信号期间保持关断状态，置复位信号RESET为无效状态，主芯片不进入复位状态。

当系统程序死机时，主芯片无法输出PWM信号。此时，N沟道MOS管Q3截止，通过直流电源VCC输出的充电电流全部流向电容C4，使电容C4上的电压快速升高，很快便超过N沟道MOS管Q2的导通电压，进而控制N沟道MOS管Q2饱和导通，直流电源VCC经由分压电阻R4、R5分压后，生成高电平有效的复位信号RESET，发送至主芯片的复位引脚，控制主芯片复位重启，实现系统死机后自动复位的功能。

在本实施例中，所述直流电源VCC在电子产品充电期间可以由充电电源VBUS提供，而在电子产品无外接充电电源的期间可以由电子产品中的电池提供，这样可以保证直流电源VCC无论在系统程序正常运行期间还是死机状态，都能始终存在，继而保证本实施例的自动复位电路能够正常运行，在系统死机后的第一时间生成有效的复位信号RESET，控制系统快速复位。

为了在充电电源VBUS和电池电源VBAT之间实现自动切换，本实施例将RC充电电路连接至电子产品的充电接口，并通过一开关元件Q1连接至电子产品中的电池。利用充电接口中接入的充电电源VBUS对所述开关元件Q1进行通断控制，进而在充电接口上有充电电源VBUS接入时，通过控制开关元件Q1切断电池与RC充电电路的连接通路，而使用充电电源VBUS为RC充电电路充电。反之，当充电接口上无充电电源VBUS接入时，通过控制开关元件Q1接通电池与RC充电电路的连接通路，从而使用电池电源VBAT为RC充电电路充电。

作为本实施例的一种优选电路设计，本实施例采用P沟道MOS管作为所述开关元件Q1，连接在电池与RC充电电路之间。具体来讲，可以将P沟道MOS管Q1的源极连接至电池，漏极连接RC充电电路，具体连接RC充电电路中的电阻R2，通过电阻R2对电容C4充电。将P沟道MOS管Q1的栅极连接至充电接口，并通过下拉电阻R1接地。

当电子产品的充电接口上无外部充电电源VBUS接入时，P沟道MOS管Q1的栅极电压通过电阻R1下拉到地。此时，P沟道MOS管Q1由于其源栅极电压高于其导通压降而进入饱和导通状态，进而将电池与RC充电电路连通，利用电池电源VBAT为RC充电电路充电。

为了避免通过电池输出的电流传输至电子产品的充电接口，本实施例优选在所述充电接口上连接防反偏二极管D1，以保证充电电流只能通过充电接口引入到电子产品的系统电路，而不会反向流至充电接口。

当电子产品的充电接口上有外部充电电源VBUS接入时，P沟道MOS管Q1的栅极电压等于充电电源VBUS的电压，由于充电电源VBUS的电压大于电池的电压VBAT，因此P沟道MOS管Q1转入截止状态，进而切断电池与RC充电电路之间的通路，切换至充电电源VBUS为RC充电电路充电。

由此，无论系统程序在充电状态下发生死机问题，还是在无充电状态下发生死机问题，本实施例的自动复位电路都可以在死机发生后快速生成高电平有效的复位信号RESET，控制系统自动复位。

当然，所述开关元件Q1也可以采用三极管、可控硅等其他形式的开关元件，本实施例并不仅限于以上举例。

采用实施例一所示的自动复位电路可以生成高电平有效的复位信号，满足高电平复位的主芯片的控制要求。而对于低电平复位的主芯片而言，一种设计方式是在实施例一所示的自动复位电路的基础上增设反相器，对实施例一产生的复位信号RESET进行反相处理后，生成主芯片所需的低电平有效的复位信号/RESET。另一种设计方式可以采用实施例二所示的电路结构。

实施例二，如图3所示，本实施例与实施例一的区别设计在于复位开关管的选择上，可以生成低电平有效的复位信号/RESET。

本实施例采用P沟道MOS管Q4（或者PNP型三极管）作为所述复位开关管，连接在直流电源VCC与主芯片的复位引脚之间。具体来讲，可以将P沟道MOS管Q4的源极连接至直流电源VCC，漏极连接主芯片的复位引脚或者通过分压电阻R4、R5接地，通过分压电阻R4、R5的分压节点连接至主芯片的复位引脚。将P沟道MOS管Q4的栅极连接至RC充电电路，具体连接至电容C4的正极。当系统程序正常运行，主芯片正常输出PWM信号时，N沟道MOS管Q3在PWM信号的控制下不断导通，将流向电容C4的一大部分充电电流分流至地，使电容C4上的电压小于设定阈值。所述设定阈值的选取方式为：VCC-设定阈值>P沟道MOS管的导通电压，从而使得P沟道MOS管Q4在系统程序运行正常期间饱和导通，使复位信号/RESET呈高电平的无效状态。由于本实施例的主芯片为低电平复位的主芯片，因此，当复位信号/RESET为高电平时，主芯片不会进入复位状态，保持系统程序正常运行。

而当系统程序死机时，主芯片无法输出PWM信号，此时，N沟道MOS管Q3截止，直流电源VCC输出的充电电流全部流向电容C4，使电容C4上的电压快速升高，当电容C4上的电压V_C4满足条件：VCC-V_C4<P沟道MOS管的导通电压时， P沟道MOS管Q4截止，复位信号/RESET变为低电平的有效状态，进而控制低电平复位的主芯片进入复位状态，使得系统程序复位重启，实现电子产品的自动复位功能。

图3中，电容C1、C2、C3均为滤波电容，用于保证直流电源VCC的稳定性，提高自动复位电路工作的可靠性。

本发明的自动硬件复位电路，结构简单，成本低，复位可靠，将其应用在智能手表、智能手环等可穿戴设备中或者其他类型的电子产品中，可以为用户提供更好的使用体验。

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)

1.一种自动复位电路，其特征在于，包括：

RC充电电路，其连接直流电源，利用所述直流电源为RC充电电路中的电容充电；

复位开关管，其连接所述RC充电电路，在所述RC充电电路中的电容上的电压超过设定阈值时，所述复位开关管切换其通断状态，产生复位信号；

分流电路，其连接所述RC充电电路，并仅在接收到分流控制信号时，对流向所述电容的充电电流进行分流，使所述电容上的电压低于所述设定阈值；

主芯片，其运行所述自动复位电路所在电子产品的系统程序，并在系统程序运行正常期间输出所述分流控制信号，在系统程序死机时停止输出所述分流控制信号，并在接收到所述复位信号时，控制系统程序复位重启。

2.根据权利要求1所述的自动复位电路，其特征在于，所述复位开关管的开关通路连接在所述直流电源与主芯片的复位引脚之间，所述复位开关管的控制端连接所述RC充电电路中的电容的正极。

3.根据权利要求2所述的自动复位电路，其特征在于，所述设定阈值为所述复位开关管的导通电压，在所述RC充电电路中的电容上的电压超过所述复位开关管的导通电压时，所述复位开关管由关断状态切换至导通状态，产生高电平的复位信号。

4.根据权利要求2所述的自动复位电路，其特征在于，所述复位开关管在其控制端上的电压高于所述设定阈值时，由导通状态切换至关断状态，产生低电平的复位信号。

5.根据权利要求1所述的自动复位电路，其特征在于，在所述分流电路中设置有一开关管，所述开关管的开关通路连接在所述RC充电电路中的所述电容的正极与地之间，所述开关管的控制端连通所述主芯片，在接收到主芯片输出的所述分流控制信号时，控制其开关通路连通，将流向所述电容的部分充电电路分流到地。

6.根据权利要求5所述的自动复位电路，其特征在于，所述开关管为N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的漏极连接所述RC充电电路中的所述电容的正极，源极接地，栅极接收所述主芯片输出的所述分流控制信号，所述分流控制信号为PWM信号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动复位电路，其特征在于，所述直流电源在电子产品充电期间由充电电源提供，在电子产品未充电期间由电子产品的内置电池提供。

8.根据权利要求7所述的自动复位电路，其特征在于，还包括充电接口，接收外部的充电电源，并传输至所述RC充电电路；所述电池通过一开关元件连接所述RC充电电路，所述开关元件仅在所述充电接口上无充电电源接入时连通所述电池与RC充电电路，将电池输出的直流电源传输至所述RC充电电路。

9.根据权利要求8所述的自动复位电路，其特征在于，所述开关元件为P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的栅极连接所述充电接口，源极连接所述电池，漏极连接所述RC充电电路。

10.一种电子产品，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的自动复位电路。