CN112865780B - 具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器，供电控制电路与控制器、供电板及供电输出端相连接，供电控制电路用于获取控制器发出的控制信号以对供电板与供电输出端之间的通断进行控制，供电控制电路包括延时电路、RS触发器电路、电平转换电路及稳压电源。上述的供电控制电路，将第一信号直接输入RS触发器电路，第二信号通过延时电路进行延时后输入RS触发器电路，RS触发器电路对两路信号进行整合后通过整合信号对供电进行控制，基于RS触发器电路的控制状态存储功能进行供电控制，在进行状态切换过程中不会因控制信号的变化而导致供电电压跳变，从而提高了监视器通过供电控制电路对外接设备进行供电的稳定性。

Description

具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器。

背景技术

监视器是我们日常生活中十分常见的显示设备，监视器广泛应用于医院、地铁、火车站、飞机场及商业写字楼等场景中。为实现对外接设备进行供电，监视器可设置USB-A接口或USB-C接口与外接设备进行连接并供电，此应用场景通常是用于对多媒体设备或微型电脑进行供电、对手机进行充电等，外接设备可输出音视频内容给监视器进行同屏显示，因此需要确保对外接设备进行供电的稳定性。可通过监视器中的控制系统对外接设备的供电进行控制，监视器的控制系统通常包括关机、待机及工作三种状态，监视器断电则控制系统处于关机状态，接通电源则控制系统处于待机状态，在待机状态下打开监视器的供电功能则控制系统处于工作传统。为了保证对外接设备进行供电时稳定可靠，要求控制系统从待机到工作状态或从工作到待机状态进行切换时供电保持稳定。

然而常规监视器的控制系统在待机状态与工作状态之间进行切换时需要初始化GPIO信号，例如在从待机到工作状态进行切换时，GPIO信号会由高电平变为低电平以实现初始化，再由低电平恢复至高电平，而初始化GPIO信号的过程中因GPIO信号的变化会导致电压跳变，也即是对外接设备进行供电时处于不可控状态，从而影响了监视器对外接设备进行供电时的稳定性，更严重的情况下可能导致外接设备怠机而无法正常工作。

发明内容

本发明实施例提供了一种具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器，旨在解决现有技术方法的监视器所存在的无法对外接设备进行稳定供电的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述供电控制电路与控制器、供电板及供电输出端相连接，所述供电控制电路用于接收所述控制器发出的控制信号以对所述供电板与所述供电输出端之间的通断进行控制，其中，所述供电控制电路包括延时电路、RS触发器电路、电平转换电路及稳压电源；所述稳压电源与所述延时电路及所述电平转换电路相连接，以输出标准电压至所述延时电路及所述电平转换电路；所述控制器的第一信号输出端与所述RS触发器电路的S端相连接，所述控制器的第二信号输出端通过所述延时电路与所述RS触发器电路的R端相连接；所述延时电路用于对所述第二信号输出端所输出的第二信号进行延时后输出至所述RS触发器电路的R端；所述RS触发器电路的Q端与所述电平转换电路的控制信号输入端相连接，所述电平转换电路的供电输入端与所述供电板相连接、其输出端与所述供电输出端相连接。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述延时电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管及第二三极管；所述第一电阻的一端、第四电阻的一端均与所述第二信号输出端相连接，所述第一三极管的基极与所述第四电阻的另一端相连接、其集电极与所述第二电阻的一端及所述第五电阻的一端相连接、其发射极接地，所述第二电阻的另一端及所述第一电阻的另一端均与所述稳压电源相连接，所述第二三极管的基极与所述第五电阻的另一端相连接、其集电极与所述第三电阻的一端及所述RS触发器电路的R端相连接、其发射极接地，所述第三电阻的另一端与所述稳压电源相连接。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述第一三极管及所述第二三极管均为NPN型三极管。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述延时电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第二信号输出端相连接、另一端接地。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述第一电容的电容量为2.2μF。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述电平转换电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻及场效应管；所述场效应管的源极同时与所述第七电阻的一端及所述RS触发器电路的Q端相连接、其栅极与所述第六电阻的一端相连接、其漏极与所述第八电阻的一端相连接并作为输出端与所述供电输出端相连接，所述第六电阻的另一端及所述第七电阻的另一端均与所述稳压电源相连接，所述第八电阻的另一端作为所述供电输入端与所述供电板相连接。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述场效应管为N-MOS场效应管。

所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述稳压电源所输出的标准电压为3.3V。

另一方面，本发明实施例还提供了一种监视器，其中，所述监视器包括上述的具有控制状态存储功能的供电控制电路、控制器、供电板及供电输出端，所述监视器的供电输出端用于与外接设备进行连接并通过所述供电控制电路控制所述供电输出端对所述外接设备进行稳定供电。

所述的所述监视器，其中，所述供电输出端为USB-A输出接口或USB-C输出接口。

本发明实施例提供了一种具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器，供电控制电路与控制器、供电板及供电输出端相连接，供电控制电路用于获取控制器发出的控制信号以对供电板与供电输出端之间的通断进行控制，其中，供电控制电路包括延时电路、RS触发器电路、电平转换电路及稳压电源；稳压电源与延时电路及电平转换电路相连接，以输出标准电压至延时电路及电平转换电路。上述的供电控制电路，将第一信号直接输入RS触发器电路，第二信号通过延时电路进行延时后输入RS触发器电路，RS触发器电路对两路信号进行整合后通过整合信号对供电进行控制，基于RS触发器电路的控制状态存储功能进行供电控制，在进行状态切换过程中不会因控制信号的变化而导致供电电压跳变，从而提高了监视器通过供电控制电路对外接设备进行供电的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路的电路结构图；

图2为本发明实施例提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路的详细电路结构图；

图3为本发明实施例提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路的效果示意图。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1及图2，图1为本发明实施例提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路的电路结构图；图2为本发明实施例提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路的详细电路结构图。如图所示，一种具有控制状态存储功能的供电控制电路，其中，所述供电控制电路10与控制器30、供电板20及供电输出端Vout相连接，所述供电控制电路10用于接收所述控制器30发出的控制信号以对所述供电板20与所述供电输出端Vout之间的通断进行控制，其中，所述供电控制电路10包括延时电路11、RS触发器电路12、电平转换电路13及稳压电源；所述稳压电源与所述延时电路11及所述电平转换电路13相连接，以输出标准电压Vs至所述延时电路11及所述电平转换电路13；所述控制器30的第一信号输出端与所述RS触发器电路12的S端相连接，所述控制器30的第二信号输出端通过所述延时电路11与所述RS触发器电路12的R端相连接；所述延时电路11用于对所述第二信号输出端所输出的第二信号G-2进行延时后输出至所述RS触发器电路12的R端；所述RS触发器电路12的Q端与所述电平转换电路13的控制信号输入端相连接，所述电平转换电路13的供电输入端与所述供电板20相连接、其输出端与所述供电输出端Vout相连接。其中，控制器可以是MCU控制芯片。

其中，RS触发器电路12对第一信号G-1及第二信号G-2进行整合后得到整合信号G-3，整合信号G-3输出至电平转换电路13以对供电进行控制，第一信号G-1可以是低电平或高电平，当第一信号G-1为低电平时信号值可记为“0”，当第一信号G-1为高电平时信号值可记为“1”，第二信号G-2及整合信号G-3同样可以是低电平或高电平，第一信号G-1直接输入至RS触发器电路12的S端，第二信号G-2经延时电路11进行延迟后输入至RS触发器电路12的R端，整合信号G-3经RS触发器电路12的Q端进行输出。具体的，RS触发器电路12对S端及R端所输入的信号进行整合所得整合信号G-3的对应关系如表1所示。

S端(第一信号)	R端(延迟的第二信号)	Q端(整合信号)
			0	0	0
0	1	1
			1	0	0
1	1	保持

表1

监视器断电时(供电控制电路10处于关机状态)则第一信号G-1及第二信号G-2均为低电平，也即是第一信号G-1及第二信号G-2的信号值均为“0”，此时Q端输出的整合信号G-3为“0”，供电板20与供电输出端Vout之间的电路未导通，供电输出端电压值为0；当监视器的电源输入端接通电源时(供电控制电路10由关机状态转变为待机状态)，第一信号G-1由低电平转变为高电平，也即是S端所输入的信号值立即由“0”变为“1”，由于延时电路11对第二信号G-2具有延迟作用，当S端的信号值立即变为“1”的同时，R端的信号值依然保持为“0”，则此时Q端输出的整合信号G-3为“0”，R端的信号值在S端的信号值变为“1”之后才由“0”变为“1”；当R端的信号值变为“1”时供电控制电路10进入到待机状态，此时R端的信号值及S端的信号值均为“1”，此过程中RS触发器电路通过控制状态存储功能使Q端输出的整合信号G-3保持不变，也即是Q端输出的整合信号G-3依旧为“0”，则在供电控制电路10由关机状态转变至待机状态的整个过程中，整合信号G-3的信号值始终保持不变。图3为本发明实施例提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路的效果示意图，延时电路11对第二信号G-2的延迟作用如图3所示，其中Δt即为R端的信号值与第二信号G-2之间的延迟时间。

当用户发送开启供电的控制指令至控制器时，供电控制电路10由待机状态转变为工作状态，控制器30将拉低脉冲以使第一信号G-1由高电平变为低电平，此时S端的信号值由“1”变为“0”，在此变化过程中，R端的信号值始终保持不变，则Q端输出的整合信号G-3由“0”变为“1”，电平转换电路13接收到高电平的整合信号G-3后对供电板20与供电输出端Vout之间的电路进行导通，以使供电输出端Vout维持供电电压Vg，从而可通过供电输出端Vout开始对外接设备进行供电；之后，控制器30使第一信号G-1由低电平恢复为高电平，当S端的信号值恢复为“1”时供电控制电路10进入到工作状态，此时R端的信号值及S端的信号值均为“1”，此过程中RS触发器电路通过控制状态存储功能使Q端输出的整合信号G-3保持不变，也即是Q端输出的整合信号G-3依旧为“1”，则在供电控制电路10由待机状态转变至工作状态的过程中，整合信号G-3的信号值只进行一次变化，供电输出端Vout也不会出现反复跳变的现象。

当用户发送停止供电的控制指令至控制器时，供电控制电路10由工作状态转变为待机状态，控制器30将拉低脉冲以使第二信号G-2由高电平变为低电平，此时R端的信号值由“1”变为“0”，在此变化过程中，S端的信号值始终保持不变，则Q端输出的整合信号G-3由“1”变为“0”，电平转换电路13接收到低电平的整合信号G-3后对供电板20与供电输出端Vout之间的电路进行断开，则供电输出端Vout的电压值下降至0；之后，控制器30使第二信号G-2由低电平恢复为高电平，当R端的信号值恢复为“1”时供电控制电路10重新进入到待机状态，此时R端的信号值及S端的信号值均为“1”，此过程中RS触发器电路通过控制状态存储功能使Q端输出的整合信号G-3保持不变，也即是Q端输出的整合信号G-3依旧为“0”，则在监视器由工作状态转变至待机状态的整个过程中，整合信号G-3的信号值只进行一次变化，供电输出端Vout也不会出现反复跳变的现象。

由此，可避免供电控制电路10在进行状态切换过程中因控制信号的变化而导致供电电压Vg跳变的问题，从而提高了通过供电控制电路10对外接设备进行供电的稳定性。

在更具体的实施例中，所述延时电路11包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q1及第二三极管Q2；所述第一电阻R1的一端、第四电阻R4的一端均与所述第二信号输出端相连接，所述第一三极管Q1的基极与所述第四电阻R4的另一端相连接、其集电极与所述第二电阻R2的一端及所述第五电阻R5的一端相连接、其发射极接地，所述第二电阻R2的另一端及所述第一电阻R1的另一端均与所述稳压电源相连接，所述第二三极管Q2的基极与所述第五电阻R5的另一端相连接、其集电极与所述第三电阻R3的一端及所述RS触发器电路12的R端相连接、其发射极接地，所述第三电阻R3的另一端与所述稳压电源相连接。具体的，所述第一三极管Q1及所述第二三极管Q2均为NPN型三极管。具体的，第一电阻R1、第二电阻R2/第三电阻R3及第四电阻R4的阻值均为4.7KΩ，第五电阻R5的阻值为1KΩ，可通过延时电路11对第二信号输出端所输入的第二信号进行延时处理，则第二信号发生变化一段时间后R端的信号值才会对应发生变化，第二信号发生变化的时间点与R端的信号值发生变化的时间点之间可间隔0.01-3ms。

在更具体的实施例中，所述延时电路11还包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述第二信号输出端相连接、另一端接地。其中，所述第一电容C1的电容量为2.2μF。第一电容C1可用于对延时电路11进行保护，避免延时电路11中电流量过大而导致延时电路11出现故障。

在更具体的实施例中，所述电平转换电路13包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及场效应管Q3；所述场效应管Q3的源极同时与所述第七电阻R7的一端及所述RS触发器电路12的Q端相连接、其栅极与所述第六电阻R6的一端相连接、其漏极与所述第八电阻R8的一端相连接并作为输出端与所述供电输出端Vout相连接，所述第六电阻R6的另一端及所述第七电阻R7的另一端均与所述稳压电源相连接，所述第八电阻R8的另一端作为所述供电输入端与所述供电板20相连接。具体的，所述场效应管Q3为N-MOS场效应管。其中，所述稳压电源所输出的标准电压Vs为3.3V。其中，第七电阻R7及第八电阻R8的阻值均为10KΩ，第六电阻R6的阻值为4.7KΩ。供电板20所输出的供电电压Vg可以是5V。

另一方面，本发明实施例还提供了一种监视器，其中，所述监视器包括上述的具有控制状态存储功能的供电控制电路10、控制器30、供电板20及供电输出端Vout，所述监视器的供电输出端Vout用于与外接设备进行连接并通过所述供电控制电路10控制所述供电输出端Vout对所述外接设备进行稳定供电。其中，所述供电输出端Vout为USB-A输出接口或USB-C输出接口。

在本发明实施例所提供的具有控制状态存储功能的供电控制电路及监视器，供电控制电路与控制器、供电板及供电输出端相连接，供电控制电路用于获取控制器发出的控制信号以对供电板与供电输出端之间的通断进行控制，其中，供电控制电路包括延时电路、RS触发器电路、电平转换电路及稳压电源；稳压电源与延时电路及电平转换电路相连接，以输出标准电压至延时电路及电平转换电路。上述的供电控制电路，将第一信号直接输入RS触发器电路，第二信号通过延时电路进行延时后输入RS触发器电路，RS触发器电路对两路信号进行整合后通过整合信号对供电进行控制，基于RS触发器电路的控制状态存储功能进行供电控制，在进行状态切换过程中不会因控制信号的变化而导致供电电压跳变，从而提高了监视器通过供电控制电路对外接设备进行供电的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种具有控制状态存储功能的供电控制电路，所述供电控制电路与控制器、供电板及供电输出端相连接，所述供电控制电路用于接收所述控制器发出的控制信号以对所述供电板与所述供电输出端之间的通断进行控制，其特征在于，所述供电控制电路包括延时电路、RS触发器电路、电平转换电路及稳压电源；

所述稳压电源与所述延时电路及所述电平转换电路相连接，以输出标准电压至所述延时电路及所述电平转换电路；

所述控制器的第一信号输出端与所述RS触发器电路的S端相连接，所述控制器的第二信号输出端通过所述延时电路与所述RS触发器电路的R端相连接；

所述延时电路用于对所述第二信号输出端所输出的第二信号进行延时后输出至所述RS触发器电路的R端；

所述RS触发器电路的Q端与所述电平转换电路的控制信号输入端相连接，所述电平转换电路的供电输入端与所述供电板相连接、其输出端与所述供电输出端相连接；

所述延时电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管及第二三极管；

所述第一电阻的一端、第四电阻的一端均与所述第二信号输出端相连接，所述第一三极管的基极与所述第四电阻的另一端相连接、其集电极与所述第二电阻的一端及所述第五电阻的一端相连接、其发射极接地，所述第二电阻的另一端及所述第一电阻的另一端均与所述稳压电源相连接，所述第二三极管的基极与所述第五电阻的另一端相连接、其集电极与所述第三电阻的一端及所述RS触发器电路的R端相连接、其发射极接地，所述第三电阻的另一端与所述稳压电源相连接。

2.根据权利要求1所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其特征在于，所述第一三极管及所述第二三极管均为NPN型三极管。

3.根据权利要求1所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其特征在于，所述延时电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第二信号输出端相连接、另一端接地。

4.根据权利要求3所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其特征在于，所述第一电容的电容量为2.2μF。

5.根据权利要求1-4任一项所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其特征在于，所述电平转换电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻及场效应管；

所述场效应管的源极同时与所述第七电阻的一端及所述RS触发器电路的Q端相连接、其栅极与所述第六电阻的一端相连接、其漏极与所述第八电阻的一端相连接并作为输出端与所述供电输出端相连接，所述第六电阻的另一端及所述第七电阻的另一端均与所述稳压电源相连接，所述第八电阻的另一端作为所述供电输入端与所述供电板相连接。

6.根据权利要求5所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其特征在于，所述场效应管为N-MOS场效应管。

7.根据权利要求5所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路，其特征在于，所述稳压电源所输出的标准电压为3.3V。

8.一种监视器，其特征在于，所述监视器包括如权利要求1-7任一项所述的具有控制状态存储功能的供电控制电路、控制器、供电板及供电输出端，所述监视器的供电输出端用于与外接设备进行连接并通过所述供电控制电路控制所述供电输出端对所述外接设备进行稳定供电。

9.根据权利要求8所述的监视器，其特征在于，所述供电输出端为USB-A输出接口或USB-C输出接口。

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