CN117278015B - 一种低功耗多触发源开关机电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗多触发源开关机电路，属于开关机电路技术领域，目的在于解决现有开关机电路功能单一，无法同时满足关机时低功耗和关机时可被外部信号唤醒的问题。其包括触发源、P沟道场效应管、线性稳压器、系统电源、单片机，触发源与P沟道场效应管连接，P沟道场效应管与线性稳压器的使能端连接，线性稳压器的输出端与单片机连接，单片机与P沟道场效应管连接，系统电源与线性稳压器的输入端连接。其基于多触发源实现电路开关机，不仅解决了硬件开关机不能被外部信号唤醒的问题，同时也极大降低了软件关机的功耗并能够有效防止单片机死机或程序跑飞。本发明适用于开关机电路。

Description

一种低功耗多触发源开关机电路
技术领域
本发明属于开关机电路技术领域，具体涉及一种低功耗多触发源开关机电路。
背景技术
开关机电路广泛应用在绝大多数电子设备中，用于连通或者切断电子设备内部的供电，从而实现对电子设备的开关机控制。
目前开关机电路主要存在两种方式，硬件开关机和软件开关机。硬件开关机指的是一种依赖机械按键的开关及方式，该方式一般使用具备保持当前结构状态的物理按键、按钮来实现，比如使用船型开关、自锁按键开关，保持供电线路的连通，使整机进入开机运行模式，反之按下按键断开供电线路，整机则进入关机模式。软件开关机则指的是一种依赖单片机对按键按压状态进行检测，从而实现供电线路导通或者断开，进而实现开关机功能。但是以上两种开关机方式都有其缺陷。
硬件开关机彻底切断电源，关机功耗几乎为0。缺点是不能被外部信号唤醒，只能手动开机，显得不智能，用户体验不好。
软件开关机可被各种设定的外部信号唤醒，但软件开关机只能切断部分电路供电，主控芯片需处于休眠状态，自身存在一定功耗，且主控芯片的IO口和已断电的元件之间也易存在一些漏电流，进一步增大了关机功耗。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种低功耗多触发源开关机电路，解决现有开关机电路功能单一，无法同时满足关机时低功耗和关机时可被外部信号唤醒的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种低功耗多触发源开关机电路，包括触发源、P沟道场效应管、线性稳压器、系统电源、单片机，所述触发源与P沟道场效应管连接，所述P沟道场效应管与线性稳压器的使能端连接，所述线性稳压器的输出端与单片机连接，所述单片机与P沟道场效应管连接，所述系统电源与线性稳压器的输入端连接。
进一步地，所述触发源通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极。
进一步地，所述单片机通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极。
进一步地，还包括充电触发端，所述充电触发端通过二极管并联RC放电电路接入线性稳压器的使能端。
进一步地，所述系统电源为锂电池。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，基于多触发源实现电路开关机，不仅解决了硬件开关机不能被外部信号唤醒的问题，同时也极大降低了软件关机的功耗并能够有效防止单片机死机或程序跑飞，有效解决了现有开关机电路功能单一，无法同时满足关机时低功耗和关机时可被外部信号唤醒的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图，其中：
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的电路原理图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合说明书附图1-附图2：
一种低功耗多触发源开关机电路，包括触发源、P沟道场效应管、线性稳压器、系统电源、单片机，所述触发源与P沟道场效应管连接，所述P沟道场效应管与线性稳压器的使能端连接，所述线性稳压器的输出端与单片机连接，所述单片机与P沟道场效应管连接，所述系统电源与线性稳压器的输入端连接。
进一步地，所述触发源通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极。
进一步地，所述单片机通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极。
进一步地，还包括充电触发端，所述充电触发端通过二极管并联RC放电电路接入线性稳压器的使能端。
进一步地，所述系统电源为锂电池。
本发明在实施过程中，结合附图2，开关机方案如下：
其中，U5为线性稳压器；Q1为P沟道场效应管；VBAT为系统电源；TRIGGER为触发源；TRIG_DETECT为触发检测；PWR_HOLD为单片机的供电保持输出；LDO_EN为线性稳压器使能端；CHARGE为充电触发；GND为电源接地端；IO口为输入／输出接口；RC串联电路为电阻电容串联电路。
方案一：
外部物理条件发生改变(例如按键按下)，触发源TRIGGER产生一个下降沿输出，通过RC串联电路(位号R17、C27)，电容C27 放电，Q1的栅极获得一个低电平脉冲，Q1导通，通过阻值较小的R19快速向C29充电，使U5使能端变为高电平，U5开启输出，单片机开始工作，按照内部程序设定PWR_HOLD产生方波输出，通过RC串联电路(位号R36、C28)，持续使Q1栅极获得低电平脉冲，从而持续向C29充电，则U5继续保持输出，于是设备便处于开机状态。
开机状态下，外部物理条件再次改变，导致触发源产生一个下降沿输出，单片机通过TRIG_DETECT引脚检测电平变化后，中断PWR_HOLD的方波输出，Q1栅极得不到低电平脉冲，而由R16上拉至高电平，使Q1持续为截止状态。C29只能通过R19和R20放电，直至线性稳压器使能端关闭，线性稳压器输出关断以实现关机。其中，关机掉电时间由电阻R20和电容C29决定，R19远小于R20，可忽略。
此法同时可有效防止单片机死机或程序跑飞。当单片机死机时，PWR_HOLD不再产生方波，Q1由导通转变为截止状态，则线性稳压器关断输出，进而关机。避免系统进入不可控状态。
方案二：
当对设备进行充电时，CHARGE端口的充电电压使U5使能端变为高电平，则U5开启输出，向系统后端供电，以实现充电自动开机。
此电路相较于传统硬件开关机，关机功耗体现在电阻R16、线性稳压器U5、P沟道场效应管Q1三个元件上，但带来了智能开关机的优势。相较于传统软件开关机，除了有上述三个元件的功耗以外，往往还有单片机等其他长期通电部分。此电路将长期通电部分提前至线性稳压器端，其后端电路彻底断电，相较于传统软件开关机，关机功耗降到了极低。其中，电阻R16使用兆欧姆级可将电流限制到纳安，同样应选用关断电流为纳安级的线性稳压器，P沟道场效应管则须选用漏电流低的型号。
此低功耗多触发源开关机电路，解决了硬件开关机不能被外部信号唤醒的问题，同时极大降低了软件关机的功耗，以及能够有效防止单片机死机或程序跑飞。
一种低功耗多触发源开关机电路，包括触发源、P沟道场效应管、线性稳压器、系统电源、单片机，所述触发源与P沟道场效应管连接，所述P沟道场效应管与线性稳压器的使能端连接，所述线性稳压器的输出端与单片机连接，所述单片机与P沟道场效应管连接，所述系统电源与线性稳压器的输入端连接。
在实施例1的基础上，所述触发源通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极。
在上述实施例的基础上，所述单片机通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极。
在上述实施例的基础上，还包括充电触发端，所述充电触发端通过二极管并联RC放电电路接入线性稳压器的使能端。
在上述实施例的基础上，所述系统电源为锂电池。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种低功耗多触发源开关机电路，其特征在于，包括触发源、P沟道场效应管、线性稳压器、系统电源、单片机，所述触发源与P沟道场效应管连接，所述P沟道场效应管的漏极与线性稳压器的使能端连接，所述线性稳压器的输出端与单片机连接，所述单片机与P沟道场效应管连接，所述系统电源与线性稳压器的输入端连接，所述触发源通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极，所述单片机通过RC串联电路、肖特基二极管接入P沟道场效应管的栅极，还包括充电触发端，所述充电触发端通过二极管并联RC放电电路接入线性稳压器的使能端，所述P沟道场效应管的源极与系统电源连接。
2.按照权利要求1所述的一种低功耗多触发源开关机电路，其特征在于，所述系统电源为锂电池。
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