CN108768356A - 一种上电自锁控制电路和电源 - Google Patents

Abstract

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种上电自锁控制电路和电源，包括上电脉冲控制模块和设有MCU的自锁控制模块，所述上电脉冲控制模块包括：一端连接输入电源正极的第一电阻；一端连接所述第一电阻，另一端接地的第二电阻；一端连接在所述第一电阻与第二电阻之间的连接线上的电容；控制极连接所述电容、输入极连接所述自锁控制模块、输出极接地的第一开关模块。本发明初次上电后，通过输入电源给电容充电形成脉冲导通第一开关模块，使输入电源给自锁控制模块供电，从而使产品正常取电，以此代替了电子产品中开关元件的作用，使得电子产品无需外部设置开关元件，从而使电子产品的外观和体积得到良好改善。

Description

一种上电自锁控制电路和电源

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种上电自锁控制电路和电源。

背景技术

开关，是指可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件，按其结构分为微动开关、船型开关、钮子开关、拨动开关等，一般电子产品都会用开关来控制产品工作，打开或关闭开关来使产品取电或断电，但增加开关这个电子元件来控制产品电源的输入势必会增加电子产品的体积或者影响电子产品的外观。

发明内容

本发明实施例提供一种上电自锁控制电路和电源，旨在解决目前电子产品需要额外设置开关元件的问题。

本发明实施例是这样实现的，本发明实施例提出了一种上电自锁控制电路，包括上电脉冲控制模块和设有MCU的自锁控制模块，所述上电脉冲控制模块包括：一端连接输入电源正极的第一电阻；一端连接所述第一电阻，另一端接地的第二电阻；一端连接在所述第一电阻与第二电阻之间的连接线上的电容；控制极连接所述电容、输入极连接所述自锁控制模块、输出极接地的第一开关模块。

本发明实施例还提出一种电源，包括上述的自锁控制电路。

本发明具有以下有益效果：本发明初次上电后，通过输入电源给电容充电形成脉冲导通第一开关模块，使输入电源给自锁控制模块的MCU供电，从而使产品正常取电，当发生异常时，MCU给自锁控制模块断电，以此代替了电子产品中开关元件的作用，使得电子产品无需外部设置开关元件，从而使电子产品的外观和体积得到良好改善。

附图说明

图1是本发明实施例提供的上电自锁控制电路的结构图之一；

图2是本发明实施例提供的上电自锁控制电路的结构图之二；

图3是本发明实施例提供的上电自锁控制电路的结构图之三；

图4是本发明实施例某一实际应用场景中的上电自锁控制电路的结构图之一。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过输入电源给电容充电形成脉冲以导通第一开关模块，进而使输入电源给自锁控制模块的MCU供电，从而使产品正常取电，当发生异常时，MCU给自锁控制模块断电，代替了现有技术中电子产品上额外设置的开关元件，使得电子产品无需外部设置开关元件，从而使电子产品外观和体积都得到良好改善。

本发明所述的一种上电自锁控制电路和电源，如图1所示，电路包括上电脉冲控制模块100和设有MCU的自锁控制模块101，上电脉冲控制模块100包括：一端连接输入电源VIN正极的第一电阻R1；一端连接所述第一电阻R1，另一端接地的第二电阻R2；一端连接在所述第一电阻R1与第二电阻R2之间的连接线上的电容C1；控制极连接所述电容C1、输入极连接所述自锁控制模块101、输出极接地的第一开关模块11。

下面将以图1中的电路为例进行说明。

在输入电源VIN上电后，第一电阻R1和第二电阻R2对输入电源VIN分压，得到第一中间电压VA，第一中间电压VA加到电容C1上，因电容C1两端电压不能突变，故电容C1开始了充电过程，电容C1充电过程中产生一个脉冲，使得第一开关模块11导通，进而使输入电源VIN给自锁控制模块101供电。

本发明初次上电后，通过输入电源VIN给电容C1充电形成脉冲导通第一开关模块11，使输入电源VIN给自锁控制模块101的MCU供电，从而使产品正常取电，当发生异常时，MCU给自锁控制模块断电，以此代替了电子产品中开关元件的作用，使得电子产品无需外部设置开关元件，从而使电子产品的外观和体积得到良好改善。

其中，第一开关模块11可以是如MOS管或者三极管的开关管，而第一开关模块11的控制极对应MOS管的栅极或三极管的基极，输入极对应MOS管的漏极或三极管的集电极，输出极对应MOS管的源极或三极管的发射极。下文中的第二开关模块和第三开关模块与第一开关模块相同。

在电源应用产品中，如果发生异常保护断电，故障解除后需要再次供电时，如果电容C1上的电荷没有被放掉，那么当输入电源VIN再次上电时，电容C1将没有充电过程，故不会产生脉冲将第一开关模块11导通，因此，在本发明一个可选实施例中，本发明实施例提供的上电自锁控制电路，如图2所示，所述上电脉冲控制模块还包括：正极接地、负极连接在所述电容C1与所述第一开关模块11之间的连接线上的二极管D1，从而在输入电源VIN掉电之后，电容C1、二极管D1和电阻R2组成回路，对电容C1放电，电容C1放电结束后，为输入电源VIN再次上电时产生脉冲导通第一开关模块11做准备。

在本发明一个可选实施例中，本发明实施例提供的上电自锁控制电路如图3所示，所述自锁控制模块101包括：MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)；输出极连接输入电源正级的第二开关模块12；输入极连接所述第二开关模块12控制极、控制极连接MCU、输出极接地的第三开关模块13；一端连接所述第二开关模块12输出极、另一端连接所述第二开关模块12控制极的第三电阻R3；一端连接所述第二开关模块12输入极，另一端连接MCU的降压子模块14；所述上电脉冲控制模块100的第一开关模块11输入极连接所述第三开关模块13输入极。

其中，第二开关模块12可以是一个开关管，可以选用MOS管或者三极管，第三电阻R3给第二开关模块12提供偏置电压。但为了给第二开关模块12提供合适的偏置电压，可选地，本发明实施例提供的上电自锁控制电路如图3所示，所述第二开关模块12控制极与第三开关模块13输入极之间串联有第四电阻R4，第四电阻R4和第三电阻R3一起用来对输入电源VIN分压，给第二开关模块12提供合适的偏置电压。

其中，第三开关模块13可以是一个开关管，可选用MOS管或者三极管，为了使第三开关模块13可以顺利导通，在本发明一个可选实施例中，本发明实施例提供的上电自锁控制电路如图3所示，所述MCUMCU与第三开关模块13控制极之间串联有第五电阻R5，所述第五电阻R5用于给第三开关模块13提供偏置电压。

当第一开关模块11为开关管导通以后，第二开关模块12的控制极的电势被拉低，第二开关模块12作为开关管也导通，输入电源VIN依次通过第二开关模块12和降压子模块14给MCU供电，MCU的一个输出引脚ctrl1输出信号以控制第三开关模块13导通此时第三开关模块13的输入端的电势被拉低，这样保证了第二开关模块12一直导通，那么输入电源VIN→第二开关模块12→降压子模块14→MCU→地将一直为通路，输入电源VIN一直能为MCU供电，随着系统工作时间的加长，电容C1逐渐充满电，紧接着第一开关模块11也就断开不工作，但由于第三开关模块13由MCU控制着一直导通，所以能保证系统一直有电。

当产品系统中含有异常保护电路，当发生保护时，MCU感知到有异常保护发生，其输出引脚ctrl1输出的信号马上关断，紧接着第三开关模块13关断，第二开关模块12也关断，上述输入电源VIN→第二开关模块12→降压子模块14→MCU→第三开关模块13→地的通路将断开，输入电源VIN将不会给MCU供电，MCU也不再消耗电源的电量。

因此本发明提供的一种上电自锁控制电路能够代替原来电子元件上额外设置的开关元件，通过输入电源VIN给电容C1充电形成脉冲，导通第一开关模块11，进而导通第二开关模块12，然后输入电源VIN给MCU供电，进而MCU控制导通第三开关模块13，使得输入电源VIN能够持续不断地给MCU供电，可见，所述上电自锁控制电路实现了开关元件打开电路电源的功能；当系统中的异常保护电路发生保护时，MCU停止输出引脚ctrl1的信号输出，使第三开关模块13断开，输入电源VIN给MCU供电的电路为开路，停止给MCU供电，可见，所述上电自锁控制电路又实现了开关元件断开电源功能。综上，本实施例所提供的上电自锁控制电路的使用，有效控制了电子产品中电源电路的开闭，使得电子产品摆脱了额外设置的开关元件。

此外，在本发明一个可选实施例中，本发明实施例提供的上电自锁控制电路如图3所示，所述自锁控制模块还包括一端连接在所述MCU与第三开关模块13控制极之间的连接线上，另一端接地的第六电阻R6。这样，当第三开关模块13为开关管不再收到MCU的输出引脚ctrl1提供的信号而断开时，第六电阻R6可以使第三开关模块13可靠截止。

假设在某一应用场景中的上电自锁控制电路如图4所示，其代替电子产品的开关元件在电路中的具体工作过程如下：

(1)导通电路电源

如图4所示，输入电源VIN上电时，经过第一电阻R1和第二电阻R2对其分压，得到第一中间电压VA，加到电容C1的左端，开始对电容C1充电，此处第一开关模块11为NMOS管Q1，所述第一开关模块11的控制极对应NMOS管Q1的栅极G，其输出极对应NMOS管Q1的源极S，其输入极对应NMOS管Q1的漏极D，在电容C1充电过程中，电容C1的右端具有一定的电压，该电压加到NMOS管Q1的栅极G上，使NMOS管Q1的栅极G和其源极S之间形成一定压降Vgs，当压降Vgs大于NMOS管Q1的开启电压时，NMOS管Q1打开，形成通路输入电源VIN→第三电阻R3→第四电阻R4→NMOS管Q1→地，第二开关模块12采用PMOS管Q2，其输出极对应PMOS管Q2的源极S，其输入极对应PMOS管Q2的漏极D，其控制极对应PMOS管Q2的栅极G，第三电阻R3和第四电阻R4对输入电源VIN分压，给PMOS管Q2提供合适的偏置电压使其导通，之后输入电源VIN通过PMOS管Q2到达降压子模块14，所述降压子模块14可以采用LDO(又名低压差线性稳压器，以下简称LDO)，经过LDO降压，给MCU提供其所需的电压VCC，此时MCUMCU启动并在其一个输出引脚ctrl1处输出一个高电平，即图4中的ON信号，该高电平通过第五电阻R5给第三开关模块13提供偏置电压，此处第三开关模块13选用NMOS管Q3，其中第三开关模块13控制极对应NMOS管Q3的栅极G，其输入极对应NMOS管Q3的漏极D，其输出极对应NMOS管Q3的源极S，由图4可知，当MCU的输出引脚ctrl1输出高电平ON时，能够使NMOS管Q3的栅极G和源极S之间的压降Vgs大于其开启电压，使之导通，进而形成通路输入电源VIN→PMOS管Q2→LDO→MCU→地，随着系统工作时间的加长，电容C1逐渐充满电，紧接着NMOS管Q1断开不工作，但由于NMOS管Q3由MCU控制着一直导通，所以能保证系统一直有电。如果系统MCU感知不到产品系统中的异常保护，则以上通路将持续导通，输入电源VIN持续给MCU供电。

(2)断开电路电源

当产品系统中含有异常保护电路，当发生保护时，MCU感知到有异常保护发生，MCU的输出引脚ctrl1停止输出高电平ON，导致NMOS管Q3断开，进而PMOS管Q2也断开，输入电源VIN给MCU供电的通路断开，这就代替开关元件实现了整个电路的自动关断功能。

当NMOS管Q3关断后，第六电阻R6连通NMOS管Q3的栅极G和源极S，实现NMOS管Q3的可靠截止。同时，输入电源VIN掉电后，通路第二电阻R2→电容C1→二极管D1实现对电容C1的放电，为输入电源VIN再次上电时，电容C1的充电形成脉冲过程做准备。

基于以上的上电自锁控制电路，本申请实施例还提出一种电源，该电源包括自锁控制电路，所述自锁控制电路，包括上电脉冲控制模块100和自锁控制模块101，所述上电脉冲控制模块100包括：一端连接输入电源VIN正极的第一电阻R1；一端连接所述第一电阻R1，另一端接地的第二电阻R2；一端连接在所述第一电阻R1与第二电阻R2之间的连接线上的电容C1；控制极连接所述电容C1、输入极连接所述自锁控制模块101、输出极接地的第一开关模块11。所述电源连接所述自锁控制电路的VOUT端。

此外，在电源应用产品中，低功耗尤其重要，特别是在异常保护后，需要断电保持在低功耗模式下。传统电路是发生异常保护后，断开异常电路然后MCU进入休眠状态来省电，这样的缺点是过于依靠MCU的电性能，不同厂家MCU的静态功耗不同，而且由于系统没有完全断电，那么其它电路也在消耗电能，在低功耗上效果很差。但本发明提供的上电自锁控制电路和电源，在异常保护发生后，通路输入电源VIN→PMOS管Q2→LDO→MCU→地断开，MCU将完全不消耗电能，需要说明的是第一电阻R1和第二电阻R2可以无限大，使得整个自锁控制电路在电阻R1和R2上只有非常微小的功耗，这样整个系统的功耗可以做到nA级别，实现较现有技术更显著的低功耗效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种上电自锁控制电路，其特征在于，所述电路包括上电脉冲控制模块和设有MCU的自锁控制模块，所述上电脉冲控制模块包括：一端连接输入电源正极的第一电阻；一端连接所述第一电阻，另一端接地的第二电阻；一端连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接线上的电容；控制极连接所述电容、输入极连接所述自锁控制模块、输出极接地的第一开关模块。

2.根据权利要求1所述的上电自锁控制电路，其特征在于，所述上电脉冲控制模块还包括：正极接地、负极连接在所述电容与所述第一开关模块之间的连接线上的二极管。

3.根据权利要求1所述的上电自锁控制电路，其特征在于，所述自锁控制模块还包括：输出极连接输入电源正级的第二开关模块；输入极连接所述第二开关模块控制极、控制极连接所述MCU、输出极接地的第三开关模块；一端连接所述第二开关模块输出极、另一端连接所述第二开关模块控制极的第三电阻；一端连接所述第二开关模块输入极，另一端连接所述MCU的降压子模块；所述上电脉冲控制模块的第一开关模块输入极连接所述第三开关模块输入极。

4.根据权利要求3所述的上电自锁控制电路，其特征在于，所述第二开关模块控制极与第三开关模块输入极之间串联有第四电阻。

5.根据权利要求3所述的上电自锁控制电路，其特征在于，所述MCU与第三开关模块控制极之间串联有第五电阻。

6.根据权利要求3所述的上电自锁控制电路，其特征在于，所述自锁控制模块还包括一端连接在所述MCU与第三开关模块控制极之间的连接线上，另一端接地的第六电阻。

7.一种电源，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的自锁控制电路。