CN201732338U - 一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其包括主板、设置于主板上面的外电源接入电路、与外电源接入电路连接的主电源电路以及设置于外电源接入电路与主电源电路之间的电子开关电路，因主电源电路与电子开关电路之间设置有可自锁电子开关电路的辅助控制电路，使用时，脉冲延时电路和主电源电路上电后，辅助控制电路控制所述的EC/SIO模块中可软件编程输出作为系统上电保持关键信号，并利用EC/SIO模块中可软件编程输出作为系统关机后彻底断电的功能，从而达到在点触开关需求的同时关机后无需要备用电池供电的有益技术效果。

Description

一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统。

【背景技术】

目前市场上出现有各种各样的便携式设备供电电源开关控制系统，其可以分为闭合式开关和点触开关两种，所述的闭合式开关是通过开关闭和合两种状态控制电池对设备的供电，该种方式能彻底的断开电池对外供电的负载实现关机后的“零负载”，但只能应用于不需要软关机的方式。所述的点触开关方式是通过电池给设备开关控制电路进行备用电池供电，并通过点触开关的触发行为判断开关状态；也就是说，所述的电池需要为设备开关电路提供备用电作为开机信号处理或关机信号处理，可以通过点触开关闭合时触发开机事件或关机事件，也可以通过软件关机行为实现软件关机功能。但备用电的需求，间接地导致了在系统设备关机电路时仍会耗费电池的一定电量。尤其是在长时间关机后所需的备用电供电保持，直接导致电池电量的损耗，直接影响设备的使用。

【实用新型内容】

本实用新型的技术目的是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种可在点触开关需求的同时关机后无需要备用电池供电的节电型便携式设备供电电源开关控制系统。

为了实现上述技术问题，本实用新型所提供一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其包括主板、设置于主板上面的外电源接入电路、与外电源接入电路连接的主电源电路以及设置于外电源接入电路与主电源电路之间的电子开关电路，主电源电路与电子开关电路之间设置有可自锁电子开关电路的辅助控制电路。

依据上述主要技术特征，所述的辅助控制电路包括以EC/SIO模块为主器件以及连接于电子开关电路和主电源电路之间的并可在外部点触发开关触发开机时从主电源电路去电的可完成初始化工作对电子开关电路进行保持和锁定的可转发并接收系统开机或关机所需要的指令的辅助器件。

依据上述主要技术特征，所述的主电源电路包括连接于主板上的EC/SIO模块以及连接于EC/SIO模块输入端上的DC-DC转换模块。

依据上述主要技术特征，所述的电子开关电路包括连接于DC-DC转换模块输入端上的逻辑开关控制电路、连接于逻辑开关控制电路输入端上的脉冲延时电路、连接于脉冲延时电路输入端上的点触开关、连接与点触开关输出端上的外部电源接入模块以及一端连接于EC/SIO模块上的电平转换模块而另一端连接于逻辑开关控制电路的电平转换模块；所述的电子开关电路是由大功率管、低阻PMOS管作为设备供电的开关构成的。

本实用新型的有益技术效果：因主电源电路与电子开关电路之间设置有可自锁电子开关电路的辅助控制电路，使用时，脉冲延时电路和主电源电路上电后，辅助控制电路控制所述的EC/SIO模块中可软件编程输出作为系统上电保持关键信号，并利用EC/SIO模块中可软件编程输出作为系统关机后彻底断电的功能，从而达到在点触开关需求的同时关机后无需要备用电池供电的有益技术效果。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1是本实用新型中节电型便携式设备供电电源开关控制的方框示意图；

图2是本实用新型中节电型便携式设备供电电源开关控制的流程示意图；

图3是本实用新型中节电型便携式设备供电电源开关简易的电路图；

图4是本实用新型中点触开关的触发上电的时序关系图；

图5是本实用新型中从操作系统关闭系统的掉电时序关系图；

图6是本实用新型中点触开关触发关机的时序关系图。

【具体实施方式】

请参考图1至图6所示，下面结合具体实施例所提供一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其包括主板、外电源接入电路、主电源电路、电子开关电路以及可自锁电子开关电路的辅助控制电路。

所述的辅助控制电路包括以EC/SIO模块为主器件以及连接于电子开关电路和主电源电路之间的并可在外部点触发开关触发开机时从主电源电路去电的可完成初始化工作对电子开关电路进行保持和锁定的可转发并接收系统开机或关机所需要的指令的辅助器件。

所述的辅助控制电路还包括与主板连接的软件关及开机事件模块、连接于软件关及开机事件模块输入端上的操作系统以及设置于操作系统内的EC可编程模块。所述的主电源电路包括连接于主板上的EC/SIO模块以及连接于EC/SIO模块输入端上的DC-DC转换模块。

所述的电子开关电路采用大功率、低内阻的MOS作为设备供电的开关构成的。

所述的电子开关电路包括连接于DC-DC转换模块输入端上的逻辑开关控制电路、连接于逻辑开关控制电路输入端上的脉冲延时电路、连接于脉冲延时电路输入端上的点触开关、连接与点触开关输出端上的外部电源接入模块以及一端连接于EC/SIO模块上的电平转换模块而另一端连接于逻辑开关控制电路的电平转换模块；所述的电子开关电路还包括大功率管、低阻PMOS管。

所述的逻辑开关控制电路包括MOS管Q4、设置于MOS管Q4上引脚1、2、3；连接于MOS管Q4引脚1上的ALLWAYS_ON#信号；连接于MOS管Q4引脚3上的SB_PS_ON#信号以及连接于MOS管Q4引脚3上的电阻R8、电容C11。所述的点触开关包括MOS管Q2、设置于MOS管Q2上引脚1、2、3；连接于MOS管Q2引脚3上的电容C4；连接于MOS管Q2引脚2上的电阻R3；连接于MOS管Q2引脚1上的MOS管Q1；设置于MOS管Q1上引脚1、2、3；连接于MOS管Q1引脚1上的开关SW1及电阻R1；连接于MOS管Q1引脚1与引脚2之间的并联连接的电阻R2及电容C1。

所述的电平转换模块包括MOS管Q3、设置于MOS管Q3上引脚1、2、3；连接于MOS管Q3引脚3上的电阻R6；连接于MOS管Q3引脚1上的电阻R5及电容C7；连接于MOS管Q3引脚3与电容C7之间的电容C8。

所述的DC-DC转换模块包括DC-DC PWM芯片以及连接于该DC-DC PWM芯片上的电阻R4、R7及电容C5、C6。所述的EC/SIO模块包括EC&SIO芯片以及分别设置于EC&SIO芯片上的RESET#信号、FP_PWRSW#信号、SLP_S3#信号、SLP_S5#信号、ALLWAYS_ON#信号、PLT_PWRSW#信号、RSMRST#信号、CORE_PWR_EN信号。

所述的外电源接入电路连接于主电源电路的输入端上，所述的电子开关电路设计于外电源接入电路与主电源电路之间的，所述辅助控制电路分别连接与电子开关电路与主电源电路之间的。

所述的外电源接入电路连接于点触开关的输入端上，所述的点触开关连接于脉冲延时电路的输入端上的，所述的脉冲延时电路连接于开关控制模块的输入端上的，所述的开关控制模块连接于DC-DC转换模输入端上的，所述的DC-DC转换模连接于EC/SIO模块输入端上的，所述的EC/SIO模块连接于主板的输入端上的，所述的软件关机事件模块连接于主板上，所述的操作系统连接于软件关机事件模块的输入端上的。所述的电平转换模块的一端连接于开关控制模块，而电平转换模块的另一端连接于EC/SIO模块上的。所述的EC/SIO模块连接于主板上的。所示的主板是由BIOS模块&CP模块U&DEVICE模块构成的。

其过程符合ACPI上电管理规范充分利用BIOS及EC的可编程特性，如图2所示，具体流程为：

外部点触开关短接闭合的瞬间将开关电路打开对DC-DC转换模块和EC进行上电，并在设定的延时内进行保持，上电后EC在完成各IO Pin的功能的初始化；

a)定义指定GPIO Pin为输出功能；

b)输出开关保持电平；

c)接收延时电路发送过来的延时脉冲信号，转发开机信号给到南桥；

d)接收SLP_Sx#信号为高后启动开机时序程式；完成开机过程；

e)开机过程中转发开关触发信号；

f)等待并接收南桥发送SLP_S5#信号为低时，置指定的GPIO Pin输出为低，断开电源。

电子开关电路包含外电源接入电路、点触开关、脉冲延时电路、逻辑开关控制电路，当延时、所述的主电源电路及辅助控制电路等相关电路，并可通过软件代码实现电子开关的通断控制。

所述的外电源接入电路主要包括DC电源接入电路；所述的点触开关为点触开关类型；所述的脉冲延时电路和硬件延时电路均为RC延时电路为基础；所述的开关控制电路包括以大功率MOS开关管为基础的逻辑判断电源开关电路；所述的主电源电路包括给便携式设备供电的DC-DC模块。

所述的辅助控制电路还包括IO及EC在内的可编程器件；所述的外电源接入电路支持宽范围电压的接入功能；所述的点触开关配合外围电路在闭合和断开状态可形成相应的脉冲电平；所述的脉冲延时电路为通过RC的搭配实现可调节的延时电路，并分别向开关控制及EC可编程模块或SIO模块发送延时后的开机脉冲信号；所示的脉冲延时电路主要用于开机时实现长按点触开关时不向逻辑开关控制电路输出脉冲；

所述的逻辑开关控制电路采用大功率、低内阻的MOS作为设备供电的开关，具有延时导通、可软件锁定等功能；所述的主电源电路采用支持宽范围电压输入、高效率的DC-DC PWM芯片，为主机系统提供供电。所述的辅助控制电路主要采用EC可编程模块构成的，提供主机系统确认上电后为电子开关电路提供HOLD&LOCK和关机时的UNLOCK等控制功能。

所述的外电源接入电路一般常使用电池供电，所述的开关控制模块，通常由点触开关的短接触发一个电平给到EC可编程模块或主芯片作为系统的开机信号，关机时由系统下达关机信号，如SLP_S5#等信号传递EC可编程模块或主芯片直接进入关机状态，系统主电源停止对系统的供电。

如图3所示，所述的ALLWAYS_ON信号为EC输出信号，FP_PWRSW#信号是给到EC可编程模块触发开/关机事件的信号，PLT_PWRSW#是EC可编程模块给到主系统触发开/关机事件的信号，SLP_S3#是系统进入S3状态时由芯片组给到EC可编程模块的状态指示信号，SLP_S5#是系统进入S5状态时由芯片组给到EC可编程模块的状态指示信号，VCC为系统Core电源，V_SB为EC及系统开机时序所需的Standby电源，DC_OUT为经过MOS管Q3开关控制后的输出电源，+VIN_BAT为电池电源；MOS管Q3为低内阻P_MOS管；Q1、Q2、Q4、Q5、Q6均为N_MOS管。

请参考图4所示，开机过程为：在SW1没有被触发开机之前整个系统只有电池供电电源+VIN_BAT有电，FP_PWR_BTN为低电平，N型的MOS管Q1为开路状态；SB_PS_ON#由R3上拉电阻驱动为等同+VIN_BAT的电平P型的MOS管Q2为开路状态，DC_OUT无输出。

当开关SW1闭合时，+VIN_BAT电压通过电阻R1和开关SW1将FP_PWR_BTN拉升至电阻R2/(电阻R1+电阻R2)*+VIN_BAT电压值，并向电容C1进行充电，开关SW1断开后电容C1充满的电荷将缓慢向电阻R2进行放电；放电时间可根据实际需要调节电阻R1、R2及电容C1的值。

在FP_PWR_BTN电压未降至N型的MOS管Q1导通所需VGS电压之前SB_PS_ON#信号被拉低，P型的MOS管Q2导通，DC-OUT等同+VIN_BAT电压输出。

DC-OUT为DC-DC PWM模块提供供电电压和供电使能(PWM_EN)，输出V_SB为EC可编程模块提供常备电源。

EC_RESET#状态稳定后，运行初始化代码，并将指定的GPIO功能定义为ALLWAYS_ON信号所需状态，即将ALLWAYS_ON信号置成高电平，MOS管Q4导通SB_PS_ON#信号接地，被拉低为低电平。DC-OUT的输出将被保持。EC发送RSMRST#信号给到南桥；告知Standby类常备电源准备完毕。

FP_PWR_BTN为高电平的同时通过电阻R5和电容C7，FP_PWR_BTN_R被延时拉高，MOS管Q3导通FP_PWRSW#信号被拉低，开关SW1断开后电容C7通过电阻R5和电阻R2进行放电，FP_PWRSW#信号以电阻R5、R2、电容C7组合的RC延时电路组合形成一个低脉冲并发送给到EC可编程模块。EC可编程模块收到FP_PWRSW#信号后，向系统南桥转发PLT_PWRSW#开机信号。

南桥接收到开机信号后，根据自身的逻辑依次发送离开SLP_S5#信号和离开SLP_S3#信号等状态给EC可编程模块。EC可编程模块根据接收到得各状态位的要求输出CORE_PWR_EN，输出系统Core电压，系统完成开机上电过程。

通常关机过程分为系统软件关机和硬件触发关机两种模式：请参考图5所示，其系统软件关机：

a)操作系统执行关机命令后或符合设定的ACPI节电模式要求时，将向CPU模块下达关机指令；

b)CPU模块通知各部件完成关机指令就绪后逐步将主电源关闭，并通过南桥向EC可编程模块依次发送进入SLP_S3#信号和SLP_S5#信号等状态信号；

c)EC可编程模块在收到SLP_S3#信号和SLP_S5#信号为状态标记时，置CORE_PWR_EN信号为低电平，关闭系统Core电压；

d)再将RSMRST#信号置低，通知南桥将关闭Standby电源供电后将ALLWAYS_ON信号置为低电平，N型的MOS管Q4为开路状态SB_PS_ON#信号被电阻R3上拉电阻驱动为高电平，P型的MOS管Q3开路，DC-OUT断开输出，所有电源被切断。

请参考图6所示，其硬件触发关机：

e)开机状态中触发开关SW1时，触发形成的方波将通过MOS管Q3和EC可编程模块转发后对南桥发送关机事件，操作系统或BIOS模块收到该事件后直接执行相关的ACPI关机命令。

f)CPU模块接收命令后，下达关机指令；

g)CPU模块通知各部件完成关机指令就绪后逐步将主电源关闭，并通过南桥向EC可编程模块依次发送进入SLP_S3#信号和SLP_S5#信号等状态；

h)EC可编程模块在收到SLP_S3#信号和SLP_S5#信号为状态标记时，置CORE_PWR_EN为低电平，关闭系统Core电压；

i)再将RSMRST#信号置低，通知南桥将关闭Standby电源供电后将ALLWAYS_ON信号置为低电平，N型的MOS管Q4为开路状态SB_PS_ON#信号被电阻R3上拉电阻驱动为高电平，P型的MOS管Q3开路，DC-OUT断开输出，所有电源被切断。

综上所述，因主电源电路与电子开关电路之间设置有可自锁电子开关电路的辅助控制电路，使用时，脉冲延时电路和主电源电路上电后，辅助控制电路控制所述的EC/SIO模块中可软件编程输出作为系统上电保持关键信号，并利用EC/SIO模块中可软件编程输出作为系统关机后彻底断电的功能，从而达到在点触开关需求的同时关机后无需要备用电池供电的有益技术效果。

Claims (4)

1.一种节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其包括主板、设置于主板上面的外电源接入电路、与外电源接入电路连接的主电源电路以及设置于外电源接入电路与主电源电路之间的电子开关电路，其特征在于：主电源电路与电子开关电路之间设置有可自锁电子开关电路的辅助控制电路。

2.根据权利要求1所述的节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其特征在于：所述的辅助控制电路包括以EC/SIO模块为主器件以及连接于电子开关电路和主电源电路之间的并可在外部点触发开关触发开机时从主电源电路去电的可完成初始化工作对电子开关电路进行保持和锁定的可转发并接收系统开机或关机所需要的指令的辅助器件。

3.根据权利要求1所述的节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其特征在于：所述的主电源电路包括连接于主板上的EC/SIO模块以及连接于EC/SIO模块输入端上的DC-DC转换模块。

4.根据权利要求1所述的节电型便携式设备供电电源开关控制系统，其特征在于：所述的电子开关电路包括连接于DC-DC转换模块输入端上的逻辑开关控制电路、连接于逻辑开关控制电路输入端上的脉冲延时电路、连接于脉冲延时电路输入端上的点触开关、连接与点触开关输出端上的外部电源接入模块以及一端连接于EC/SIO模块上的电平转换模块而另一端连接于逻辑开关控制电路的电平转换模块；所述的电子开关电路是由大功率管、低阻PMOS管作为设备供电的开关构成的。

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