CN111290555A - 一种自动开机电路及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种自动开机电路及电子设备。该自动开机电路通过延时单元的输入端连接到电源，输出端与所述自动开机信号生成单元的输入端相连；自动开机信号生成单元的输出端输出自动开机信号，自动开机信号为第一电平转变为第二电平后恢复至第一电平，其中第二电平的时长由延时单元的输出端信号决定，能够实现电子设备的自动开机，提高系统的稳定性。

Description

一种自动开机电路及电子设备
技术领域
本公开涉及电子控制领域，尤其涉及一种自动开机电路及电子设备。
背景技术
在电子设备的芯片进行功能模块扩展时(例如在手机芯片上进行物联网、数据卡等功能模块)，这些扩展的功能模块需要接上电源实现自动开机的功能。另外，在手机开发过程中的压力测试时，往往也是需要自动开机的功能。
目前，电子设备在关闭的状态下接上电源通常是通过手动按Power键实现开机。或者，通过使用专用的自动开机信号接地，修改寄存器的配置等方式实现开机，但是这种方式因为自动开机信号接地，所以关机后又会自动开机，不能够实现软件关机，只能通过断电的方式关机，损伤系统的稳定性。
因此，需要一种使电子设备的扩展模块在应用中以及手机芯片在开发过程中能够实现自动开机的方案。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种自动开机电路及其电子设备，当电子设备在关机状态下，接上电源能够实现自动开机，提高系统的稳定性。
根据本公开的一方面，提出了一种自动开机电路，所述电路包括：延时单元和自动开机信号生成单元；
所述延时单元的输入端连接到电源，输出端与所述自动开机信号生成单元的输入端相连；
在所述电源上电时，所述自动开机信号生成单元的输出端输出自动开机信号，所述自动开机信号为第一电平转变为第二电平后恢复至第一电平，其中第二电平的时长由延时单元的输出端信号决定。
在一种可能的实现方式中，所述延时单元包括：
电容器，其一端连接到所述电源，另一端分别与第一电阻及所述自动开机信号生产单元的输入端相连；
第一电阻，连接到所述电容器的所述另一端和接地端之间。
在一种可能的实现方式中，所述自动开机信号生成单元包括电子三极管，电子三极管，其基极连接到所述电容器的所述另一端，其集电极输出所述自动开机信号端相连，其发射极连接到地。
在一种可能的实现方式中，所述自动开机信号生成单元还包括：
第二电阻，连接在所述电容器的所述另一端和所述电子三极管的基极之间。
在一种可能的实现方式中，在电源上电时，电容器的所述另一端为电子三极管提供延时下降电压，所述电子三极管导通后关断，所述电子三极管输出的自动开机信号中第二电平的时长由三极管的导通时长确定。
在一种可能的实现方式中，自动开机电路还包括：第三电阻和手动开机开关，
所述手动开机开关连接到所述第三电阻的一端和接地端之间；
在手动开机开关闭合时，第三电阻的另一端输出手动开机信号。
在一种可能的实现方式中，第三电阻的所述另一端连接自动开机信号生成单元的输出端。
在一种可能的实现方式中，自动开机电路还包括第四电阻，所述第四电阻连接在自动开机信号生成单元的输出端和第三电阻的所述另一端之间。
在一种可能的实现方式中，自动开机电路还包括第五电阻，所述第五电阻连接在第三电阻的所述另一端和电源之间。
根据本公开的另一个方面，提出了一种电子设备，包括上述的自动开机电路。
通过延时单元的输入端连接到电源，输出端与所述自动开机信号生成单元的输入端相连；在电源上电时，自动开机信号生成单元的输出端输出自动开机信号，自动开机信号为第一电平转变为第二电平后恢复至第一电平，其中第二电平的时长由延时单元的输出端信号决定，能够实现电子设备的自动开机，提高系统的稳定性。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的结构图。
图2示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的结构图。
图3示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的自动开机模块的原理图。
图4示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的时序图。
图5A示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的自动开机信号的时序图。
图5B示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的自动开机信号的时序图。
图6示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的结构图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的结构图。如图1所示，该自动开机电路100包括：延时单元101和自动开机信号生成单元102。
延时单元101可具有输入端Pin1和输出端Pout1，自动开机信号生成单元102可具有输入端Pin2和输出端Pout2。
延时单元101的输入端Pin1与自动开机电路100的电源端Pin相连，输出端Pout1与自动开机信号生成单元102的输入端Pin2相连。
自动开机信号生成单元102的输出端Pout2与自动开机电路100的输出端Pout相连，在电源上电时(例如安装上电池，电源端Pin变为高电平时)输出自动开机电路100的自动开机信号。其中，自动开机信号为第一电平转变为第二电平后恢复至第一电平，第二电平的时长由延时单元101的输出端Pout1决定。
在一种可能的实现方式中，第一电平可为高电平和低电平中的一个(例如自动开机电路100的电源电压)，第二电平可为高电平和低电平中的另一个(例如与自动开机电路100的电源电压不同)，在此不作限定。
通过延时单元的输入端连接到电源，输出端与所述自动开机信号生成单元的输入端相连；在电源上电时，自动开机信号生成单元的输出端输出自动开机信号，自动开机信号为第一电平转变为第二电平后恢复至第一电平，其中第二电平的时长由延时单元的输出端信号决定，能够实现电子设备的自动开机，提高系统的稳定性，节约成本。
图2示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的结构图。
如图2所示，在一种可能的实现方式中，延时单元201可包括：
电容器C，其一端(例如电容器C的上极板)连接到电源，另一端(例如电容器C的下极板)分别与第一电阻R及所述自动开机信号生产单元202的输入端相连。
第一电阻R，连接到所述电容器C的所述另一端和接地端之间。
其中，电源可以为自动开机电路的系统电源，电源电压可为VBAT，当自动开机电路连接电源(例如手机插上电池时)时，电源电压VBAT为电容器C充电，电容器C与第一电阻R的电路导通，输出延时电压到自动开机信号生产单元202的输入端。
通过自动开机电路的系统电源为电容器充电，电容器与第一电阻组成的电路回路导通，为自动开机信号生产单元提供延时电压。
在一种可能的实现方式中，自动开机信号生成单元202包括电子三极管(如图2中的NPN管Q1)，
电子三极管Q1，其基极连接到所述电容器C的所述另一端，其集电极输出自动开机信号(如图2中的AUTO_ON)，其发射极连接到地。
其中，当电子三极管Q1的基极电压为0时，基极电流很小，电子三极管Q1处于截止状态。当电子三极管Q1的基极电压逐渐增大时，基极电流也按照一定比例增大，集电极电流会发生一个较大的变化，集电极和发射极的压降很大，电子三极管Q1处于放大状态。当电子三极管Q1的基极电压增大到一定值时，集电极和发射极的压降很小，电子三极管Q1处于截止状态。电子三级管Q1可以采用现有技术中的NPN管进行实现，在此不作介绍。
需要说明的是，上述仅仅是以电子三极管NPN管作为一个示例进行说明，不以任何形式限制本公开。例如，可以根据实际应用场景灵活设定电子三极管Q1为PNP管。
如图2所示，在一种可能的实现方式中，自动开机信号生成单元202还可包括：第二电阻R1，连接在电容器C的另一端和电子三极管Q1的基极之间。第二电阻R1的阻值可以根据需要进行选取，一般为200～550KΩ之间，例如设置为510KΩ。
通过在电容器和电子三级管之间设置第二电阻，能够保护电子三级管不易被高压击穿，保证电路工作的稳定性。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，在自动开机电路的电源上电时，电容器C的另一端为电子三极管Q1提供延时下降电压(即随时间逐渐下降的电压)，电子三极管Q1先导通，后关断，电子三极管Q1输出的自动开机信号中第二电平的时长由电子三极管Q1的导通时长确定。其中，第二电平可以为小于电源电压的任一个电平，由于第二电阻R1连接到电容器C和电子三极管Q1之间，因此，延时单元输出的延时电压经第二电阻R1时，电子三级管Q1的基极电流发生改变，受基极电流控制的集电极的电流也发生改变，进而影响集电极输出的电压。因此，第二电平的大小可以由第二电阻R1的值进行调整，在此不作限定。
举例说明，如图2所示，电源上电，即电容上极板电压变为VBAT时，电子三极管集电极电压AUTO_ON也被拉高至VBAT，随后，电源电压VBAT给电容器C充电，电容器C和第一电阻R的电路导通，充电电流经过电容器C，再经第一电阻R到接地端。由电容器C和第一电阻R组成的延时单元通过第二电阻R1为电子三极管Q1提供延时电压，电子三极管Q1导通，由于电子三极管Q1的集电极和发射极之间的压降很大，电子三极管Q1的集电极输出自动开机信号AUTO_ON的电压瞬间被拉低为第二电平。
随着电源电压VBAT不断的给电容器C充电，电容器C的电荷趋于饱和，电容器C和第一电阻R之间的充电回路断开，电子三极管Q1的基极电流为0，电子三极管Q1处于截止状态，电子三极管Q1关断，则自动开机信号AUTO_ON的电压变为电源电压VBAT。
由电子三极管Q1的特性可知，自动开机信号AUTO_ON的电压被拉低为第二电平的时间与电子三极管Q1的导通时长有关，电子三极管Q1的导通时长由电容器C的充电时间确定。由电容器C充放电的特性可知，电容器C的充放电时间是由电容器C和第一电阻R的值进行调整。
如果电容器C的初始电压为V0，充电(或放电)过程中t时刻的电容器C的电压Vt，电容器C充满的电压为V1，则电容器C充电(或放电)时间的计算公式为：
Vt＝V0+(V1-V0)[1-e(-t/RC)] (1)
充电时间t为：
Figure BDA0001962033840000071
如图3所示，当自动开机电路直接接上电源电压VBAT或直接通直流电流时，电容器C的初始电压为0，假设电容器C充满的电压为V，由公式(1)得到电容器C的电压为：
Vt＝V[1-e(-t/RC)] (3)
由公式(3)可知：
当t＝RC时，电容器的电压Vt＝0.632V；
当t＝2RC时，电容器的电压Vt＝0.865V；
当t＝3RC时，电容器的电压Vt＝0.950V；
当t＝4RC时，电容器的电压Vt＝0.982V；
当t＝5RC时，电容器的电压Vt＝0.993V；
则电容器C经过5RC的时间充电后，电容器C的电荷饱和，电容器C充满电。
再由公式(2)得到电容器C的充电时间为：
Figure BDA0001962033840000072
由公式(4)可知，电容器C的充电电压Vt接近电源电压V时，充电时间为无限长，电容器C充电/放电是一个动态过程。
在一示例中，图3示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的自动开机模块的原理图。取Vt＝0.63V时，如图3所示，将R1＝200KΩ，电容器的C＝22uF带入到公式(4)，计算得到电容器C的充电时间为：t＝200k*20uf*ln[V/(V-0.63V)]＝3.977s，那么当取Vt＝0.993V时，电容器C的充电时间t大于3.977s。因此，能够实现手机的自动开机功能，同样也能够实现开机信号低于3S的电子设备的自动开机功能。其中，上述电容器C的电容值和电阻R1的电阻值不限于此，可以根据需要灵活设定任意值。
图4示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的时序图。
图4上方的图形示出了图3中A点、B点、C点三点的波形时序图，图4下方的图形示出了A点、B点、C点三点瞬间变化的波形放大时序图。如图4上方图形所示，当自动开机电路接上电源电压VBAT后，因为电容器C的特性，A点电压瞬间被拉高，电容持续充电，电子三极管Q1导通，A点电压逐渐下降。B点为电子三极管Q1的基极电压，因电子三极管Q1的特性，B点电压在电子三极管Q1由截止状态到导通状态的转变中变化不大。在自动开机电路接上电源电压VBAT的瞬间，C点(如图3中的自动开机信号AUTO_ON)在自动开机电路的内部被拉高到电源电压VBAT，电子三极管Q1导通，C点电压被拉低，直到电容器C充满电，电子三极管Q1重回截止状态，C点电压再次被拉高到电源电压VBAT。
图5A、5B分别示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的自动开机信号的时序图。
图5A所示，O对应着电子测量设备(例如示波器)的显示屏上栅格图的中点。X对应C点在自动开机电路接上电源时，瞬间被拉高到电源电压VBAT的时刻；X和X1之间的时刻对应着C点在自动开机电路中电子三极管导通时，自动开机信号由电源电压VBAT拉低的时段；X1对应着C点在电容器充满电，电子三极管断开，自动开机信号开始拉高的时刻。ΔX为X1与X之间的时间差，由图5A所示，ΔX值＝4.45S，由此可知，自动开机信号在自动开机电路中由电子三极管导通到电子三极管断开的时间为4.45S，大于手机启动开机的时间3S，因此，验证了该自动开机电路能够实现手机自动开机的功能。
如图5B所示，X2对应着C点从自动开机电路接上电源、到拉低、再到自动开机信号完全拉高的时间。ΔX为X2与X之间的时间差，由图5B所示，ΔX值＝7.04S，大于手机启动开机的时间3S，进一步的确保并验证该自动开机电路能够实现手机自动开机的功能。
因此，该自动开机电路能够实现电子设备的自动开机功能。上述图5A、5B仅仅是一个示例，不以任何方式限制本公开。当然，通过调整电容器、第一电阻、第二电阻以及电子三极管的参数，该自动开机电路能够适应各种电子设备的自动开机功能的时间要求，在此不作限定。
需要说明的是，图3仅仅是一个示例，不以任何方式限制本公开。事实上，用户完全可根据电子设备的开机属性灵活设置电容器C和第一电阻R的值，以实现电子设备的自动开机功能。
在一种可能的方式中，如图2所示，该自动开机电路还可以包括：第三电阻R2和手动开机开关KEY，
手动开机开关KEY连接到第三电阻R2和接地端之间；在手动开机开关KEY闭合时，第三电阻R2的另一端输出手动开机信号POWR_ON。
如图2所示，自动开机电路可分为自动开机模块AUTO ON和手动开机模块POWERON。自动开机电路接上电源，手动开机信号POWR_ON被拉高到电源电压VBAT。当手动按下手动开机开关KEY时，手动开机开关KEY和第三电阻R2之间的电路导通，手动开机信号POWR_ON被接地信号瞬间拉低，当手动开机信号POWR_ON被拉低的时间超过手机启动开机时间(例如3S)时，第三电阻R2的另一端(如图2中的R2的上端)输出手动开机信号POWR_ON，启动手机开机。其中，第三电阻R2的阻值不作限定，例如可以1KΩ，用于消除手动开机模块产生的静电影响。由此，可实现自动和手动两种开机模式。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，第三电阻R2的另一端连接自动开机信号生成单元的输出端。
通过将手动开机模块的手动开机信号连接到自动开机模块的输出端，能够以同一输出端同时实现该自动开机电路的自动开机功能和手动开机功能，提高电子设备的稳定性，以及实现了不同电源域的控制，节约成本。
图6示出了根据本公开一实施例的自动开机电路的结构图。
如图6所示，在这一种可能的实现方式中，自动开机电路还可以包括第四电阻R3，第四电阻R3连接在自动开机信号生成单元202的输出端和第三电阻R2的另一端之间。
其中，当自动开机信号生成单元202和第三电阻R2之间设置有第四电阻R3时，该自动开机电路的自动开机模块和手动开机模块的工作原理与上述相同，在此不作详细介绍。
通过在自动开机信号生成单元的输出端和第三电阻之间设置有第四电阻，不仅能够使该自动开机电路实现自动开机的功能和手动开机的功能，还能对自动开机模块和手动开机模块存在一定的隔离作用，保护自动开机电路。
在一种可能的实现方式中，如图6所示，自动开机电路还包括第五电阻R4，所述第五电阻R4连接在第三电阻R2的所述另一端(图6中的POWR_ON)和电源VBAT之间。
如果以第三电阻R2的另一端(图6中的POWR_ON)端作为自动开机电路的输出端，输出自动开机信号和手动开机信号，由于第四电阻R3的存在，使得自动开机信号AUTO_ON到达该输出端时，电压升高。第五电阻R4可以起到限制该电压升高的作用，使得自动开机信号在该输出端输出时，第二电平限制在允许的阈值以下(例如VBAT的0.3倍以下)。
在一种可能的实现方式中，提供一种电子设备，包括上述实施例中任一种的自动开机电路。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种自动开机电路，其特征在于，所述电路包括：延时单元和自动开机信号生成单元；
所述延时单元的输入端连接到电源，输出端与所述自动开机信号生成单元的输入端相连；
在所述电源上电时，所述自动开机信号生成单元的输出端输出自动开机信号，所述自动开机信号为第一电平转变为第二电平后恢复至第一电平，其中第二电平的时长由延时单元的输出端信号决定。
2.根据权利要求1所述的自动开机电路，其特征在于，所述延时单元包括：
电容器，其一端连接到所述电源，另一端分别与第一电阻及所述自动开机信号生产单元的输入端相连；
第一电阻，连接到所述电容器的所述另一端和接地端之间。
3.根据权利要求2所述的自动开机装电路，其特征在于，所述自动开机信号生成单元包括电子三极管，
电子三极管，其基极连接到所述电容器的所述另一端，其集电极输出所述自动开机信号，其发射极连接到地。
4.根据权利要求3所述的自动开机电路，其特征在于，所述自动开机信号生成单元还包括：
第二电阻，连接在所述电容器的所述另一端和所述电子三极管的基极之间。
5.根据权利要求3所述的自动开机电路，其特征在于，在电源上电时，电容器的所述另一端为电子三极管提供延时下降电压，所述电子三极管导通后关断，所述电子三极管输出的自动开机信号中第二电平的时长由电子三极管的导通时长确定。
6.根据权利要求1所述的自动开机电路，其特征在于，还包括：第三电阻和手动开机开关，
所述手动开机开关连接到所述第三电阻的一端和接地端之间；
在手动开机开关闭合时，第三电阻的另一端输出手动开机信号。
7.根据权利要求6所述的自动开机电路，其特征在于，第三电阻的所述另一端连接自动开机信号生成单元的输出端。
8.根据权利要求6所述的自动开机电路，其特征在于，还包括第四电阻，所述第四电阻连接在自动开机信号生成单元的输出端和第三电阻的所述另一端之间。
9.根据权利要求8所述的自动开机电路，其特征在于，还包括第五电阻，所述第五电阻连接在第三电阻的所述另一端和电源之间。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9所述的自动开机电路。
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