CN111949105B - 一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路 - Google Patents

一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，包括第一MOS管模块、第二MOS管模块、第三MOS管模块、第四MOS管模块以及单稳态触发模块；第一MOS管模块的一端与系统电源连接，第一MOS管模块的另一端与第二MOS管模块连接，单稳态触发模块的输入端与手持终端内SOC系统的输出接口连接，单稳态触发模块的输出端与第二MOS管模块连接，第三MOS管模块的一端与开机按键连接，第三MOS管模块的另一端与第四MOS管模块连接，第四MOS管模块还与手持终端内SOC系统的启动输入接口连接。该电路增设了单稳态触发模块，在电源保持使能信号变低时，第二MOS管模块中NMOS管V2的栅极电平会延时拉低，系统重启不会产生关机掉电，解决了重启无法自动开机的问题。

Description

一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路
技术领域
本发明涉及手持终端平台行业应用终端技术领域，更具体的说是涉及一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路。
背景技术
目前，在基于手持终端平台的某些行业平板项目中，有些电源采用3节电池串联，即系统电池供电电压为+VDC(12.6V)。这样电源如果供给手持终端平台，需要采用一个外部的DC转DC的降压芯片转换成4V电压，再为手持终端供电。如果将电源输入和使能直接接到+VDC，系统关机的时候会产生2mA左右的漏电流，对于电池供电的手持终端来说是不可接受的，因此需要对DC转DC降压芯片的输入电源在关机情况下加入开关MOS管，以避免DC转DC降压芯片产生漏电流。
但是，上述方法存在这样的弊端：如果系统在开机状态下软件重启动，会产生关机掉电，以致于后续如果不按开机按键的话就无法开机，影响手持终端的使用效果。
因此，如何提供一种重启后能够自动开机的应用于手持终端的系统启动电路是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，该电路增设了单稳态触发模块，解决了重启时系统电源关断而无法自动启动的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，包括：第一MOS管模块、第二MOS管模块、第三MOS管模块、第四MOS管模块以及单稳态触发模块；
所述第一MOS管模块的一端与系统电源连接，所述第一MOS管模块的另一端与所述第二MOS管模块连接，所述单稳态触发模块的输入端与手持终端内SOC系统的输出接口连接，所述单稳态触发模块的输出端与第二MOS管模块连接，所述第三MOS管模块的一端与开机按键连接，所述第三MOS管模块的另一端与所述第四MOS管模块连接，所述第四MOS管模块还与手持终端内SOC系统的启动输入接口连接。
进一步地，所述第一MOS管模块具体包括PMOS管V1、电容C1、电容C2以及电阻R3；
所述PMOS管V1的源极与系统电源连接，所述PMOS管V1的漏极一端输出电压+VDC，其另一端通过所述电容C2接地，所述PMOS管V1的源极和栅极之间分别连接有所述电容C1和电阻R3，所述PMOS管V1的栅极与所述第二MOS管模块连接。
进一步地，所述第二MOS管模块具体包括NMOS管V2、电阻R1、电阻R2、电阻R9、二极管D1和二极管D2；
所述NMOS管V2的栅极分别与二极管D1的负极和电阻R9连接，所述电阻R9与所述二极管D2的负极串联，所述二极管D1的正极与开机按键连接，所述二极管D2的负极与所述单稳态触发模块的输出端连接，所述NMOS管V2的栅极还通过电阻R1接地，所述NMOS管V2的漏极通过电阻R2与所述第一MOS管模块连接，所述NMOS管V2的源极接地。
进一步地，所述第三MOS管模块包括NMOS管V3、电容C3、电阻R4和电阻R6；
所述NMOS管V3的漏极通过电阻R6与所述第一MOS管连接(具体连接至+VDC端)，所述NMOS管V3的的栅极与开关按键连接，且所述NMOS管V3的栅极还分别通过电容C3和电阻R4接地，所述NMOS管V3的源极接地。
进一步地，所述第四MOS管模块包括NMOS管V4、电阻R5和电阻R7；
所述NMOS管V4的栅极与所述第三MOS管模块连接，所述NMOS管V4的栅极还通过电阻R5接地，所述NMOS管V4的漏极通过电阻R7与DC-DC降压芯片(12V转4V)连接，所述NMOS管V4的漏极还与手持终端内SOC系统的启动输入接口(向SOC系统输入开机信号POWER_KEY)连接，所述NMOS管V4的源极接地。
进一步地，所述单稳态触发模块包括单稳态触发器U1、电容C4、电阻R8和电阻R9；
所述单稳态触发器U1的输入端与手持终端内SOC系统的输出接口(从SOC系统输出电源保持使能信号POWER_ALWAYS_ON)连接，所述单稳态触发器U1的输出端与所述第二MOS管模块连接，所述单稳态触发器U1通过电容C4和电阻R8与3.3V电源连接，所述单稳态触发器U1还通过电阻R9接地。
进一步地，所述单稳态触发器U1选用型号为74HC123的单稳态多谐振荡芯片，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的14引脚通过电容C4与15引脚连接，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的15引脚通过电阻R8与3.3V电源连接，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的1引脚和2引脚均与手持终端内SOC系统的输出接口连接，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的1引脚和2引脚还均通过电阻R9接地，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的13引脚与所述第二MOS管模块连接。
74HC123单稳态多谐振荡芯片在检测到手持终端内SOC系统的输出接口输入下降沿时，延时一段时间拉低，如果检测到上升沿时，立刻拉高。延时参数可以通过电阻R8和电容C4的值来设定的。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，该电路主要针对基于手持终端平台高压电池供电的行业平板设计，把手持终端内SOC系统的输出接口(即电源保持使能信号)接入单稳态触发模块的输入端，单稳态触发模块的输出端接入第二MOS管模块，这样在电源保持使能信号变低时，第二MOS管模块中NMOS管V2的栅极电平会延时拉低。在延时的这段时间,系统重启不会产生关机掉电，而是立刻把电源保持使能信号拉高，进而NMOS管V2的接收到的栅极信号立刻变高导通，使系统保持正常供电状态，解决了重启无法自动开机的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路的结构架构示意图；
图2为本发明实施例中未设置单稳态触发模块的系统启动电路与SOC系统交互原理示意图；
图3为本发明实施例中未设置单稳态触发模块的系统启动电路的电路原理示意图；
图4为本发明提供的基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路的电路原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明实施例公开了一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，包括：第一MOS管模块1、第二MOS管模块2、第三MOS管模块3、第四MOS管模块4以及单稳态触发模块5；
第一MOS管模块的一端与系统电源连接，第一MOS管模块的另一端与第二MOS管模块连接，单稳态触发模块的输入端与手持终端内SOC系统的输出接口GPIO连接，GPIO接口输出的POWER_ALWAYS_ON信号(电源保持使能信号)输入至单稳态触发模块，单稳态触发模块的输出端与第二MOS管模块连接，单稳态触发模块输出POWER_ALWAYS_ON_B信号至第二MOS管模块，第三MOS管模块的一端与开机按键POWER_BTN连接，第三MOS管模块的另一端与第四MOS管模块连接，第四MOS管模块还与手持终端内SOC系统的启动输入接口连接，第四MOS管模块将开机信号POWER_KEY发送给SOC系统。
本实施例提供的电路通过把POWER_ALWAYS_ON接入单稳态触发模块的输入端，单稳态触发模块的输出端输出POWER_ALWAYS_ON_B接入第二MOS管模块，这样在POWER_ALWAYS_ON变低时，第二MOS管模块内的栅极电平会延时拉低。在延时的这段时间,系统重启+VDC不会关断，又会马上把POWER_ALWAYS_ON拉高，第二MOS管模块内的输入信号POWER_ALWAYS_ON_B立刻变高导通，系统电源+VDC不会关断。
但是，如果系统启动电路中不设置单稳态触发模块，如图2和图3所示，在关机情况下，NMOS管V2的栅极电平为低电平，NMOS管V2截止，PMOS管V1的栅极电平为高电平VBATTERY，PMOS管V1的VGS＝0，PMOS管V1截止不导通，PMOS管V1无+VDC输出，DC-DC降压芯片(12V转4V)也就不会产生漏电。
在准备开机情况下，按下POWER_BTN开机按键(按键接VBATTERY)，NMOS管V2的栅极电平为高电平，NMOS管V2导通，PMOS管V1的栅极电平为低电平VBATTERY/2，PMOS管V1的VGS<0，PMOS管V1导通，PMOS管V1产生+VDC输出，同时NMOS管V3栅极拉高，NMOS管V3导通，NMOS管V4的栅极为低电平，NMOS管V4截止，NMOS管V4的漏极为高电平，即POWER_KEY按键输出高电平，系统开机。
系统开机后，手持终端系统POWER_ALWAYS_ON管脚输出高电平同样使能NMOS管V2，这时释放按键系统维持供电开机。但是，如果系统在开机状态下软件重启动，系统会产生关机掉电，POWER_ALWAYS_ON管脚会变低，使NMOS管V2的栅极电平为低电平，+VDC会关断，以致于后续如果不按开机按键POWER_BTN的话，就无法开机。
对比上述未设置单稳态触发模块的电路，参见附图4，本实施例提供的电路具体结构为：
PMOS管V1的源极与系统电源VBATTERY连接，PMOS管V1的漏极一端输出+VDC(PMOS管V1打开状态下)，其另一端通过电容C2接地，PMOS管V1的源极和栅极之间分别连接有电容C1和电阻R3；
NMOS管V2的栅极分别与二极管D1的负极和电阻R9连接，电阻R9与二极管D2的负极串联，二极管D1的正极与开机按键POWER_BTN连接，二极管D2的负极与单稳态触发器的输出端POWER_ALWAYS_ON_B连接，NMOS管V2的栅极还通过电阻R1接地，NMOS管V2的漏极通过电阻R2与PMOS管V1的栅极连接，NMOS管V2的源极接地；
NMOS管V3的漏极通过电阻R6与+VDC连接，NMOS管V3的的栅极与开关按键POWER_BTN连接，且NMOS管V3的栅极还分别通过电容C3和电阻R4接地，NMOS管V3的源极接地。
NMOS管V4的栅极与NMOS管V3的漏极连接，NMOS管V4的栅极还通过电阻R5接地，NMOS管V4的漏极通过电阻R7与DC-DC降压芯片连接以接入+V4.0_BAT，NMOS管V4的漏极还将开机信号POWER_KEY输入SOC系统，NMOS管V4的源极接地。
单稳态触发器U1的输入端接收SOC系统的输出接口GPIO输出的电源保持使能信号POWER_ALWAYS_ON，单稳态触发器U1的输出端通过二极管D2和电阻R9与NMOS管V2的栅极连接，单稳态触发器U1通过电容C4和电阻R8与3.3V电源连接，单稳态触发器U1还通过电阻R9接地。
在本实施例中，单稳态触发器U1选用型号为74HC123的单稳态多谐振荡芯片，74HC123单稳态多谐振荡芯片的14引脚通过电容C4与15引脚连接，74HC123单稳态多谐振荡芯片的15引脚通过电阻R8与3.3V电源连接，74HC123单稳态多谐振荡芯片的1引脚和2引脚均与手持终端内SOC系统的输出接口GPIO连接，74HC123单稳态多谐振荡芯片的1引脚和2引脚还均通过电阻R9接地，74HC123单稳态多谐振荡芯片的13引脚通过二极管D2和电阻R9与NMOS管V2的栅极连接。
单稳态触发器控制原理如下：
检测到PWR_ALWAYS_ON输入下降沿时，延时一段时间拉低，如果检测到上升沿时，立刻拉高。延时参数是可以通过电阻和电容值来设定的。
下面结合附图1和图4对整个电路的控制原理介绍如下：
该电路中增加了一个单稳态触发器U1，本实施例中具体为74HC123，通过电阻R8和电容C4可以设置单稳态触发器的延时参数，手持终端输出的GPIO(PWR_ALWAYS_ON)连接到单稳态触发器U1的1、2脚，单稳态触发器U1的输出通过13引脚接NMOS管V2的栅极，3引脚接3.3V输出电源上，其中参见附图1，给单稳态触发器U1供电的3.3V电源是通过+V4.0_VBAT(4V)经过低压差线性稳压器LDO转换输出产生。
当系统重新启动时，手持终端GPIO接口输出的(PWR_ALWAYS_ON)变低，由于单稳态触发器U1的作用，接到13引脚的PWR_ALWAYS_ON_B信号会延时T1秒变低，在此延时过程中，+VDC不会关断，系统继续有电，系统重启开机，PWR_ALWAYS_ON拉高，根据单稳态触发器U1的原理，PWR_ALWAYS_ON_B会立刻拉高，系统保持正常供电状态。避免了重启时+VDC电源会关断,无法自动启动的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，其特征在于，包括：第一MOS管模块、第二MOS管模块、第三MOS管模块、第四MOS管模块以及单稳态触发模块；
所述第一MOS管模块的一端与系统电源连接，所述第一MOS管模块的另一端与所述第二MOS管模块连接，所述单稳态触发模块的输入端与手持终端内SOC系统的输出接口连接，所述单稳态触发模块的输出端与第二MOS管模块连接，所述第三MOS管模块的一端与开机按键连接，所述第三MOS管模块的另一端与所述第四MOS管模块连接，所述第四MOS管模块还与手持终端内SOC系统的启动输入接口连接；
所述第一MOS管模块包括PMOS管V1、电容C1、电容C2以及电阻R3；
所述PMOS管V1的源极与系统电源连接，所述PMOS管V1的漏极一端输出电压+VDC，其另一端通过所述电容C2接地，所述PMOS管V1的源极和栅极之间分别连接有所述电容C1和电阻R3；
所述第二MOS管模块包括NMOS管V2、电阻R1、电阻R2、电阻R9、二极管D1和二极管D2；
所述NMOS管V2的栅极分别与二极管D1的负极和电阻R9连接，所述电阻R9与所述二极管D2的负极串联，所述二极管D1的正极与开机按键连接，所述二极管D2的负极与所述单稳态触发模块的输出端连接，所述NMOS管V2的栅极还通过电阻R1接地，所述NMOS管V2的漏极通过电阻R2与PMOS管V1的栅极连接，所述NMOS管V2的源极接地；
所述第三MOS管模块包括NMOS管V3、电容C3、电阻R4和电阻R6；
所述NMOS管V3的漏极通过电阻R6与所述+VDC连接，所述NMOS管V3的的栅极与开关按键连接，且所述NMOS管V3的栅极还分别通过电容C3和电阻R4接地，所述NMOS管V3的源极接地；
所述第四MOS管模块包括NMOS管V4、电阻R5和电阻R7；
所述NMOS管V4的栅极与NMOS管V3的漏极连接，所述NMOS管V4的栅极还通过电阻R5接地，所述NMOS管V4的漏极通过电阻R7与DC-DC降压芯片连接，所述NMOS管V4的漏极还与手持终端内SOC系统的启动输入接口连接，所述NMOS管V4的源极接地；
所述单稳态触发模块包括单稳态触发器U1、电容C4、电阻R8和电阻R9；
单稳态触发器U1的输入端与手持终端内SOC系统的输出接口连接，单稳态触发器U1的输出端通过二极管D2和电阻R9与所述NMOS管V2的栅极连接，所述单稳态触发器U1通过电容C4和电阻R8与3.3V电源连接，所述单稳态触发器U1还通过电阻R9接地。
2.根据权利要求1所述的一种基于高压电池供电的手持终端的系统启动电路，其特征在于，所述单稳态触发器U1选用型号为74HC123的单稳态多谐振荡芯片，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的14引脚通过电容C4与15引脚连接，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的15引脚通过电阻R8与3.3V电源连接，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的1引脚和2引脚均与手持终端内SOC系统的输出接口连接，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的1引脚和2引脚还均通过电阻R9接地，所述74HC123单稳态多谐振荡芯片的13引脚与所述第二MOS管模块连接。
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单片机应用系统程序运行出轨问题的研究;丁书文;《电测与仪表》;20000930;第37卷(第417期);全文 *
单稳态触发器在电测仪表中的应用举例;吴笃贵;《电测与仪表》;19971231;第34卷(第384期);全文 *
计算机的"死机"与自动修复;柴文德;《雷达与对抗》;19961230(第04期);全文 *

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