CN205051670U - 掉电自启控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种掉电自启控制电路，用于对设备中电源电路的工作状态进行控制，包括：开关机电路、使能控制电路、工作电源以及自启控制电路；开关机电路与使能控制电路连接，使能控制电路用于与电源电路连接；工作电源用于向开关机电路、使能电路以及电源电路供电以维持设备的正常工作；工作电源还用于对自启控制电路进行充电；自启控制电源用于在工作电源掉电后的预设时长内向开关机电路以及使能控制电路供电，维持使能控制电路的输出。上述掉电自启控制电路在掉电后的预设时长内只要掉电恢复就可以迅速恢复自启；而超过预设时长，掉电恢复后也不会进行自启，从而避免掉电时间过长设备处于无人看管状态下自启带来安全隐患，安全性较高。

Description

掉电自启控制电路

技术领域

本实用新型涉及开关机控制电路技术领域，特别是涉及掉电自启控制电路。

背景技术

传统的掉电自启电路都是采用低功耗的MCU(MicroControlUnit、微控制器)芯片来实现掉电自启控制。MCU芯片在整机不工作时进入低功耗模式，并在掉电恢复时，驱动开关机电路完成开机动作。由于掉电恢复时间是任意的，因此设备在任何时候掉电恢复都可以完成开机自启，这样会导致在掉电时间过长、无人看管时设备仍处于运行状态，不仅会带来资源的浪费也会带来一定的安全隐患。例如，医用设备中呼吸机在运行状态时掉电，MCU会在掉电恢复后控制开关机电路完成开机动作并恢复掉电前的运行状态。这样掉电恢复后，若无人看管，呼吸机会一直维持运行状态，从而导致大量的氧气通过呼吸机排到室内造成资源浪费，并且可能使得整个ICU病房(IntensiveCareUnit，重症加强护理病房)处于富氧状态，从而有引起火宅的风险。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种安全性高的掉电自启控制电路。

一种掉电自启控制电路，用于对设备中电源电路的工作状态进行控制，包括：开关机电路、使能控制电路、工作电源以及自启控制电路；所述开关机电路与所述使能控制电路连接，所述使能控制电路用于与所述电源电路连接；所述工作电源用于向所述开关机电路、所述使能电路以及电源电路供电以维持设备的正常工作；所述工作电源还用于对所述自启控制电路进行充电；所述自启控制电源用于在所述工作电源掉电后的预设时长内向所述开关机电路以及所述使能控制电路供电，维持所述使能控制电路的输出。

在其中一个实施例中，所述自启控制电路包括法拉电容；所述法拉电容的正极分别与所述开关机电路的电源输入端、所述使能控制电路的电源输入端连接；所述法拉电容的负极接地。

在其中一个实施例中，还包括报警电路，与所述工作电源以及所述自启控制电路连接；所述报警电路用于在所述工作电源掉电后由所述自启控制电路供电发出警报。

在其中一个实施例中，所述报警电路包括蜂鸣器、第一开关管、第一电阻以及第二电阻；所述蜂鸣器串联所述第一电阻后与所述法拉电容的正极连接，所述蜂鸣器还与所述第一开关管的输入端连接；所述第一开关管的控制端与所述工作电源连接；所述第一开关管的控制端还连接所述第二电阻后接地；所述第一开关管的输出端接地；所述第一开关管在控制端为低电平时导通。

在其中一个实施例中，还包括微处理器；所述报警电路还包括第二开关管和第三电阻；所述第二开关管的控制端与微处理器连接，用于接收所述微处理器输出的异常报警信号；所述第二开关管的输入端与所述第一开关管的控制端连接；所述第二开关管的控制端还连接第三电阻后与所述第二开关管的输出端连接并接地。

在其中一个实施例中，所述第一开关管为PMOS管或者PNP型三极管；所述第二开关管为NMOS管或者NPN型三极管。

在其中一个实施例中，所述开关机电路包括开关机按钮、开机电路以及关机检测电路；所述开机电路分别与所述开关机按钮、所述使能控制电路连接；所述关机检测电路分别与所述开机电路、所述使能控制电路连接；所述开机电路用于在所述开关机按钮闭合时输出第一控制信号给所述使能控制电路，控制所述使能控制电路使出使能信号给所述电源电路；所述关机检测电路用于检测开关机按钮是否断开，并在所述开关机按钮断开后输出第二控制信号给所述使能控制电路，控制所述使能控制电路输出失能信号给所述电源电路。

在其中一个实施例中，所述开机电路包括第一延时电路以及第一缓冲电路；所述第一延时电路、所述第一缓冲电路依次连接于所述开关机按钮和所述使能控制电路之间；所述关机检测电路包括检测电路、第二延时电路以及第二缓冲电路；所述检测电路分别与所述第一缓冲电路、所述第二延时电路连接；所述第二缓冲电路连接于所述第二延时电路和所述使能控制电路之间。

在其中一个实施例中，所述使能控制电路包括异或门电路以及控制电路；所述异或门电路用于接收所述第一控制信号和所述第二控制信号，并根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出触发信号给控制电路；所述控制电路在接收到所述触发信号对输出端的信号进行电平翻转，实现使能信号和失能信号之间的切换。

在其中一个实施例中，还包括存储单元，用于存储设备掉电之前的运行状态。

上述掉电自启控制电路，自启控制电路会在工作电源未掉电时由工作电源向其供电进行充电，并在工作电源掉电后的预设时长内向开关机电路、使能控制电路供电，从而保证在掉电后的预设时长内使能控制电路的输出不会改变。因此，在掉电后的预设时长内只要掉电恢复就可以迅速恢复自启。而超过预设时长，则自启控制电路不再向开关机电路以及使能控制电路供电，使能控制电路关断输出，因此掉电恢复后也不会进行自启，从而避免掉电时间过长设备处于无人看管状态下自启带来安全隐患，提高了设备的安全性能。

附图说明

图1为一实施例中的掉电自启控制电路的结构框图；

图2为图1所示的掉电自启控制电路中的开关机电路的电路原理图；

图3为图1所示的掉电自启控制电路中的使能控制电路的电路原理图；

图4为图1所示的掉电自启控制电路中的自启控制电路以及报警电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种掉电自启控制电路，用于对设备中电源电路的工作状态进行控制，从而实现对设备的开关机以及掉电自启控制。图1为一实施例中的掉电自启控制电路的结构框图。一种掉电自启控制电路包括开关机电路110、使能控制电路120、工作电源130、自启控制电路140以及报警电路150。

开关机电路110与使能控制电路120连接。使能控制电路120则与电源电路连接。工作电源130分别与开关机电路110、使能控制电路120连接并供电，以维持设备的正常工作。在本实施例中，向开关机电路110和使能控制电路120供电的工作电源130是由电网电源或者电池等进行电压转化后得到的5V_C电源。由于5V_C电源只要电网电源或者电池有在供电，就会一直存在，因此也称之为常电源。

图2为开关机电路110的电路原理图。如图2所示，开关机电路110包括开关机按钮SW、开机电路以及关机检测电路。开关机按钮SW的一端与电源输入端5V连接，另一端则与开机电路连接。在本实施例中，自启控制电路140和工作电源130均可以向开关机电路110以及使能控制电路120供电，因此通过二极管D4和D6形成的或门电路实现供电的选择，由工作电源130提供的5V_C电源和自启控制电路140提供的电源VF中电压较高的一方供电，在正常工作情况下默认由工作电源130供电。开机电路还与使能控制电路120连接。开机电路用于在开关机按钮SW闭合后输出第一控制信号INA给使能控制电路120。具体地，开机电路包括第一延时电路以及第一缓冲电路。其中，第一延时电路包括延时电阻R3和延时电容C2。延时电阻R3和延时电容C2并联后一端接地，另一端则串联电感FB1以及电阻R2后与开关机按钮SW连接。延时电阻R3和延时电容C2连接电感FB1的一端还与第一缓冲电路连接。第一缓冲电路包括两个串联的反相施密特触发器U1A和U1B。反相施密特触发器U1B的输出端输出第一控制信号INA给使能控制电路120。在本实施例中，第一控制信号INA为高电平信号。

关机检测电路包括检测电路(图中未示)以及第二延时电路和第二缓冲电路。检测电路的关机检测端CHECK_SW连接于开机电路的反相施密特触发器U1A和U1B之间。检测电路在检测到关机信号(即开关机按钮SW断开)后通过控制端SysSW_CTRL输出高电平信号给第二延时电路以及第二缓冲电路。具体地，第二延时电路包括延时电阻R5和延时电容C3。延时电阻R5和延时电容C3并联后一端接地，另一端则串联电感FB2以及电阻R4后与控制端SysSW_CTRL连接。延时电阻R5和延时电容C3连接电感FB2的一端还与第二缓冲电路连接。第二缓冲电路包括两个串联的反相施密特触发器U1C和U1D。反相施密特触发器U1D的输出端输出第二控制信号INB给使能控制电路120。在本实施例中，第二控制信号INB为高电平信号。

在本实施例中，开机电路和关机电路中均设置有限幅电路。限幅电路由工作电源130中除5V_C电源以外的另一路电源Vdd5VD供电，并串联二极管后接入开关机电路中。具体地，二极管的阳极与开关机电路连接，阴极则与电源Vdd5VD连接，从而对开关机电路中的电压进行限幅。

使能控制电路120包括异或门电路以及控制电路，如图3所示。在本实施例中，异或门电路包括芯片U2，控制电路包括D触发器U3A。芯片U2分别用于接收第一控制信号INA和第二控制信号INB，并根据接收到的两路信号输出触发信号ON给D触发器U3A。在本实施例中，芯片U2输出的触发信号ON还会经过由反相施密特触发器U1E和U1F组成缓冲电路的处理后输出给D触发器U3A。由反相施密特触发器U1E和U1F组成缓冲电路能够对触发信号ON进行整形滤波。触发信号ON为上升沿信号，因此D触发器U3A在接受到触发信号ON后会对输出端的信号进行电平翻转，从而实现D触发器U3A的输出端信号在使能信号和失能信号之间切换。具体地，开机电路在开关机按钮SW闭合后，会输出第一控制信号INA给芯片U2，芯片U2根据接收到的第一控制信号INA输出一个上升沿触发信号给D触发器U3A，从而使得D触发器U3A的输出端输出高电平的使能信号，控制电源电路开启工作，从而实现对设备的开机。关机检测电路在检测到开关机按钮SW断开后，输出第二控制信号INB给芯片U2，芯片U2根据接收到的第二控制信号INB输出一个上升沿触发信号给D触发器U3A，从而使得D触发器U3A的输出端的电平翻转为低电平，输出失能信号，控制电源电路停止工作，从而实现对设备的关机操作。

自启控制电路140在工作电源130正常工作时由工作电源130供电从而进行充电。自启控制电路140用于在工作电源130掉电后的预设时长内向开关机电路110以及使能控制电路120供电，从而维持使能控制电路120的输出。报警电路150则用于在掉电后由自启控制电路140供电工作并发出警报。自启控制电路140和报警电路150的电路原理如图4所示。

自启控制电路140包括法拉电容C4。法拉电容C4的正极作为电源VF分别与开关机电路110的电源输入端、使能控制电路120的电源输入端连接。法拉电容C4的负极接地。法拉电容C4还并联有电阻R6。具体地，当工作电源130掉电后，5V_C电源停止供电，法拉电容C4放电形成电源VF并在预设时长内向开关机电路110以及使能控制电路120供电从而维持使能控制电路120的输出。通过对法拉电容C4的电容以及放电回路中的电阻值的调整可以实现对预设时长的调整，从而实现对掉电自启时间的可调控制。

上述掉电自启控制电路，由于自启控制电路140能够在掉电后的预设时长内维持使能控制电路120的输出，从而使得电源电路中的DC-DC电源芯片的使能脚维持在使能状态，因此只要在预设时长内掉电得到恢复，DC-DC电源芯片开始工作，迅速完成自启动作。在本实施例中，掉电自启控制电路还包括存储模块，用于存储掉电前设备的运行状态(待机还是运行)，从而在掉电恢复后能够第一时间读取掉电前的状态，并在自启完成后立即进入掉电前的状态。而超过预设时长后，自启控制电路不再向开关机电路110以及使能控制电路120供电，使能控制电路120停止输出(输出端不再输出使能信号)，因此掉电恢复后也不会进行自启，从而避免掉电时间过长设备处于无人看管状态下自启带来安全隐患，提高了设备的安全性能。上述掉电自启控制电路特别适合于医疗设备尤其是呼吸机中。并且，由自启控制电路140代替MCU芯片来实现自启控制，不需要增加常电源向MCU芯片供电，不影响整机的静态功耗，省去了对低功耗MCU的选型时间并且减少了工作量。

在本实施例中，在工作电源130掉电后，报警电路150会发出警报及时提醒用户。报警电路150包括蜂鸣器B1、第一开关管Q1、第一电阻R7以及第二电阻R11。蜂鸣器B1串联第一电阻R7后与法拉电容C4的正极(即电源VF)连接。蜂鸣器B1还与第一开关管Q1的输入端连接。第一开关管Q1的控制端则串联电阻R10后与工作电源130提供的5V_C电源连接。第一开关管Q1的输出端接地。第一开关管Q1的控制端还连接第二电阻R11后接地。在本实施例中，第一开关管Q1为PMOS管或者PNP型三极管，故其在控制端为低电平时导通。当工作电源130掉电后，5V_C电源停止供电，第一开关管Q1导通，蜂鸣器B1在自启控制电路140的供电下工作，发出蜂鸣声警报。

在本实施例中，掉电自启控制电路还包括微处理器(图中未示)。微处理器可以在设备异常时(非掉电情况)输出异常报警信号BUZZER给报警电路150，控制其发出警报。报警电路150还包括第二开关管Q2、第三电阻R13以及电阻R12。第二开关管Q2的控制端串联电阻R12后与微处理器连接，用于接收异常报警信号BUZZER。第二开关管Q2的输入端还与第一开关管Q1的控制端连接。第二开关管Q2的输出端接地。第二开关管Q2的控制端还连接第三电阻R13后与第二开关管Q2的输出端连接并接地。第二开关管Q2可以为NMOS管或者NPN型三极管。在本实施例中，第二开关管Q2为NMOS管。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种掉电自启控制电路，用于对设备中电源电路的工作状态进行控制，其特征在于，包括：开关机电路、使能控制电路、工作电源以及自启控制电路；

所述开关机电路与所述使能控制电路连接，所述使能控制电路用于与所述电源电路连接；

所述工作电源用于向所述开关机电路、所述使能电路以及电源电路供电以维持设备的正常工作；所述工作电源还用于对所述自启控制电路进行充电；

所述自启控制电源用于在所述工作电源掉电后的预设时长内向所述开关机电路以及所述使能控制电路供电，维持所述使能控制电路的输出。

2.根据权利要求1所述的掉电自启控制电路，其特征在于，所述自启控制电路包括法拉电容；所述法拉电容的正极分别与所述开关机电路的电源输入端、所述使能控制电路的电源输入端连接；所述法拉电容的负极接地。

3.根据权利要求2所述的掉电自启控制电路，其特征在于，还包括报警电路，与所述工作电源以及所述自启控制电路连接；所述报警电路用于在所述工作电源掉电后由所述自启控制电路供电发出警报。

4.根据权利要求3所述的掉电自启控制电路，其特征在于，所述报警电路包括蜂鸣器、第一开关管、第一电阻以及第二电阻；所述蜂鸣器串联所述第一电阻后与所述法拉电容的正极连接，所述蜂鸣器还与所述第一开关管的输入端连接；所述第一开关管的控制端与所述工作电源连接；所述第一开关管的控制端还连接所述第二电阻后接地；所述第一开关管的输出端接地；所述第一开关管在控制端为低电平时导通。

5.根据权利要求4所述的掉电自启控制电路，其特征在于，还包括微处理器；所述报警电路还包括第二开关管和第三电阻；所述第二开关管的控制端与微处理器连接，用于接收所述微处理器输出的异常报警信号；所述第二开关管的输入端与所述第一开关管的控制端连接；所述第二开关管的控制端还连接第三电阻后与所述第二开关管的输出端连接并接地。

6.根据权利要求5所述的掉电自启控制电路，其特征在于，所述第一开关管为PMOS管或者PNP型三极管；所述第二开关管为NMOS管或者NPN型三极管。

7.根据权利要求1所述的掉电自启控制电路，其特征在于，所述开关机电路包括开关机按钮、开机电路以及关机检测电路；所述开机电路分别与所述开关机按钮、所述使能控制电路连接；所述关机检测电路分别与所述开机电路、所述使能控制电路连接；

所述开机电路用于在所述开关机按钮闭合时输出第一控制信号给所述使能控制电路，控制所述使能控制电路使出使能信号给所述电源电路；

所述关机检测电路用于检测开关机按钮是否断开，并在所述开关机按钮断开后输出第二控制信号给所述使能控制电路，控制所述使能控制电路输出失能信号给所述电源电路。

8.根据权利要求7所述的掉电自启控制电路，其特征在于，所述开机电路包括第一延时电路以及第一缓冲电路；所述第一延时电路、所述第一缓冲电路依次连接于所述开关机按钮和所述使能控制电路之间；

所述关机检测电路包括检测电路、第二延时电路以及第二缓冲电路；所述检测电路分别与所述第一缓冲电路、所述第二延时电路连接；所述第二缓冲电路连接于所述第二延时电路和所述使能控制电路之间。

9.根据权利要求8所述的掉电自启控制电路，其特征在于，所述使能控制电路包括异或门电路以及控制电路；所述异或门电路用于接收所述第一控制信号和所述第二控制信号，并根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出触发信号给控制电路；所述控制电路在接收到所述触发信号对输出端的信号进行电平翻转，实现使能信号和失能信号之间的切换。

10.根据权利要求1所述的掉电自启控制电路，其特征在于，还包括存储单元，用于存储设备掉电之前的运行状态。