CN208924104U - 控制器上电控制电路和控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种控制器上电控制电路和控制装置，该控制器上电控制电路包括开关、DC‑DC电路、第一防反电路和第二防反电路；DC‑DC电路的输入端用于接入外部直流电，开关一端连接电源接入端，另一端连接第一防反电路的输入端；第一防反电路的输出端连接DC‑DC电路的使能端，DC‑DC电路的输出端连接第二防反电路的输入端，第二防反电路的输出端连接DC‑DC电路的使能端，DC‑DC电路的输出端用于连接控制器。在开关导通时DC‑DC电路对接入的外部直流电进行降压转换，并通过DC‑DC电路的输出端将转换后的直流电输出至控制器和DC‑DC电路的使能端。用户只需短按一下开关便可实现对控制器的快速上电开机，降低了控制成本。

Description

控制器上电控制电路和控制装置

技术领域

本申请涉及控制器上电技术领域，特别是涉及一种控制器上电控制电路和控制装置。

背景技术

随着科学的发展和社会的进步，利用控制器进行电气化控制在人们日常和生活中的应用越来越广泛，而如何对控制器进行通断电控制则显示十分重要。

传统的控制器上电控制方式是通过增加单片机实现对控制器的开关机控制，使用单片机会需要相应的软件去实现上电开关机，大大增加了成本。传统的控制器上电控制方式存在控制成本高的缺点。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可降低控制成本的控制器上电控制电路和控制装置。

一种控制器上电控制电路，包括开关、DC-DC(直流-直流)电路、第一防反电路和第二防反电路；所述DC-DC电路包括输入端、使能端和输出端；所述DC-DC电路的输入端用于接入外部直流电，所述开关一端连接电源接入端，另一端连接所述第一防反电路的输入端；所述第一防反电路的输出端连接所述DC-DC电路的使能端，所述DC-DC电路的输出端连接所述第二防反电路的输入端，所述第二防反电路的输出端连接所述DC-DC电路的使能端，所述DC-DC电路的输出端用于连接控制器；所述第一防反电路只能沿箭头A的方向单向导通；所述第二防反电路只能沿箭头B的方向单向导通；其中，所述箭头A的方向指由所述第一防反电路的输入端指向所述第一方法电路的输出端的方向，所述沿箭头B的方向指由所述第二防反电路的输入端指向所述第二防反电路的输出端的方向。

其中，所述开关在导通时接入所述电源接入端输入的直流电，并通过所述第一防反电路输送至所述DC-DC电路的使能端，此时，所述使能端为高电平，使所述DC-DC电路对接入的外部直流电进行电压转换，并通过所述DC-DC电路的输出端将转换后的直流电输出至所述控制器，同时所述DC-DC电路的输出端经过所述第二防反电路连接所述使能端，从而为所述DC-DC电路自身工作供电。

一种控制装置，包括控制器和上述控制器上电控制电路，所述控制器连接所述DC-DC电路的输出端。

上述控制器上电控制电路和控制装置，在开关导通时接入的直流电通过第一防反电路输送至DC-DC电路的使能端，DC-DC电路开始工作对接入的外部直流电进行降压转换，并通过DC-DC电路的输出端将转换后的直流电输出至控制器和DC-DC电路的使能端，为控制器提供电能的同时利用DC-DC电路输出的直流电锁住使能端，让DC-DC电路正常工作，实现控制器的开机。用户只需短按一下开关便可实现对控制器的快速上电开机，和传统的控制器上电控制方式相比，降低了控制成本。

附图说明

图1为一实施例中控制器上电控制电路的结构框图；

图2为另一实施例中控制器上电控制电路的结构框图；

图3为一实施例中控制器上电控制电路的原理图。

具体实施方式

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

在一个实施例中，提供了一种控制器上电控制电路，控制器具体可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、控制芯片等。如图1所示，该控制器上电控制电路包括开关SW1、DC-DC电路110、第一防反电路120和第二防反电路130。DC-DC电路110包括输入端VIN、使能端MAIN_POWER_EN和输出端VOUT。DC-DC电路110的输入端VIN用于接入外部直流电，开关SW1一端连接电源接入端，另一端连接第一防反电路120的输入端IN，第一防反电路120的输出端OUT连接DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN，DC-DC电路110的输出端VOUT连接第二防反电路130的输入端IN，第二防反电路130的输出端OUT连接DC-DC电路的使能端MAIN_POWER_EN，DC-DC电路110的输出端VOUT用于连接控制器。第一防反电路120只能沿箭头A的方向单向导通；第二防反电路130只能沿箭头B的方向单向导通；其中，如图1所示，箭头A的方向指由第一防反电路120的输入端IN指向第一防反电路120的输出端OUT的方向，沿箭头B的方向指由第二防反电路130的输入端IN指向第二防反电路130的输出端OUT的方向。开关SW1具体可采用按键。

开关SW1在导通时接入电源接入端输入的直流电，并通过第一防反电路120输送至DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN，此时，使能端MAIN_POWER_EN为高电平，DC-DC电路110在DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN为高电平时对接入的外部直流电进行电压转换，并通过DC-DC电路110的输出端VOUT将转换后的直流电输出至控制器,同时DC-DC电路110的输出端VOUT经过第二防反电路130连接使能端MAIN_POWER_EN，从而为DC-DC电路110自身工作供电。

参见图3，具体地，控制器上电控制电路还可包括连接DC-DC电路110的母座J1，通过母座J1接入外部直流电并输送至DC-DC电路110进行电压转换，母座J1具体可采用DC-JACK-DC-005型号的母座。接入的外部直流电的幅值以及DC-DC电路110转换后的直流电的幅值并不唯一，本实施例中，通过母座J1接入12V的外部直流电，DC-DC电路110对接入的12V外部直流电进行降压转换得到3.3V的直流电为控制器供电。此外，接入的12V外部直流电还可用作转换成5V直流电供外接硬盘用。

开关SW1连接的电源接入端所接入的电压幅值也不唯一，具体可以是将电源接入端与母座连接，将母座接入的12V外部直流电传输至开关SW1。当用户按下开关SW1后，12V外部直流电通过开关SW1和第一防反电路120传输到DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN，DC-DC电路110工作，对接入的12V外部直流电进行转换生成3.3V直流电给控制器上电，DC-DC电路110的输出端VOUT输出的直流电经第二防反电路130传输到DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN，这个时候用户松开开关SW1，也可以由DC-DC电路110输出的直流电将其使能端锁住，让DC-DC电路110正常工作，实现控制器的开机。第一防反电路120和第二防反电路130用于控制电流单向导通，使得两路电流对DC-DC电路110的使能端的控制互不影响。具体地，第一防反电路120可利用二极管反向截止的原理，只允许其输入端IN接入电信号并由输出端OUT输出电信号，禁止电信号从输出端OUT流向输入端IN，即只能沿图1中箭头A方向单向导通。第二防反电路同样可利用二极管反向截止的原理，只允许其输入端IN接入电信号并由输出端OUT输出电信号，禁止电信号从输出端OUT流向输入端IN，即只能沿图1中箭头B方向单向导通。

上述控制器上电控制电路，用户只需短按一下开关SW1便可实现对控制器的快速上电开机，和传统的控制器上电控制方式相比，降低了控制成本。

在一个实施例中，如图2所示，控制器上电控制电路还包括开关检测电路140和断电控制电路150，开关检测电路140的一端连接开关SW1的一端及第一防反电路120的输入端IN，另一端连接控制器；断电控制电路150的一端连接DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN、第一防反电路120的输出端OUT及第二防反电路的输出端OUT；另一端连接控制器。开关检测电路140用于检测开关SW1的按压时长并发送检测结果至控制器，断电控制电路150在接收到控制器根据检测结果发送的驱动信号时导通，使DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN接地。

具体地，开关检测电路140检测开关SW1的按压时长并反馈给控制器，控制器在开关SW1的按压时长超过预设阈值时，则可判定用户在执行关机操作，执行断电关机准备操作，比如把缓存数据同步，关掉对12V直流电转换5V直流电等。当控制器执行完断电关机准备操作后，发送驱动信号控制断电控制电路150导通，使DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN接地，DC-DC电路110不工作，达到了对控制器关机的目的。此外，控制器在检测到开关SW1的按压时长超过预设阈值时还可通过提示装置输出提示信息，以告知用户控制器已识别到关机动作，用户可松开开关SW1。其中，提示装置具体可以是显示灯。

本实施例中，将开关SW1的按压状态反馈给控制器，利用控制器执行断电关机操作，使得控制器可在完成断电关机准备操作之后断电，能保证控制器的运行稳定性。

此外，在一个实施例中，继续参照图2，控制器上电控制电路还包括连接DC-DC电路110的输入端VIN的滤波电路160，DC-DC电路110的输入端VIN通过滤波电路160接入外部直流电。利用滤波电路160对接入的外部直流电进行滤波，同样可提高对控制器的供电可靠性。具体地，滤波电路160可连接母座J1和DC-DC电路110的输入端VIN，对母座J1接入的外部直流电进行滤波。

DC-DC电路110的具体结构并不唯一，在一个实施例中，如图3所示，DC-DC电路110包括DC-DC芯片U1、电阻R5、电阻R8、电容C2和电感L1，DC-DC芯片U1包括自升压引脚BS、电源输入引脚VIN、使能引脚EN、接地引脚GND、开关控制引脚SW及反馈引脚FB。DC-DC芯片U1的电源输入引脚VIN作为DC-DC电路110的输入端VIN，DC-DC芯片U1的使能引脚EN连接DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN，接地引脚GND接地。电容C2的一端连接DC-DC芯片U1的自升压引脚BS，另一端连接DC-DC芯片U1的开关控制引脚SW。电感L1的一端连接DC-DC芯片U1的开关控制引脚SW，另一端作为DC-DC电路110的输出端VOUT，具体输出3.3V直流电给控制器上电。反馈引脚FB连接电阻R5和电阻R8的一端，电阻R5的另一端连接DC-DC电路110的输出端VOUT，电阻R8的另一端接地。其中，DC-DC芯片U1具体可采用JW5052芯片。在用户按下开关SW1后，通过DC-DC芯片U1对接入的外部直流电进行降压后输出，并根据输出的直流电锁住使能端，实现控制器的上电开机。

进一步地，DC-DC电路110还可包括电阻R6、电阻R7、电容C3和电容C4，电阻R6、电容C3与电容C4并联后一端连接DC-DC电路110的输出端VOUT，另一端接地；电阻R7一端连接DC-DC芯片U1的使能引脚EN，另一端接地。电阻R6、电容C3与电容C4用于对DC-DC芯片U1输出的直流电进行滤波和稳压。

在开关SW1未按下时，通过电阻R7将DC-DC芯片U1的使能引脚EN拉低，使控制器不能上电开机，避免电路受干扰触发误上电操作，提高操作稳定性。通过电阻R6、电容C3与电容C4并联对DC-DC芯片U1输出的直流电进行过滤和稳压，消除杂波干扰，提高对控制器的供电可靠性。

第一防反电路120和第二防反电路130的具体结构也不是唯一的，在一个实施例中，如图3所示，第一防反电路120包括二极管D1和电阻R3，二极管D1的阳极连接开关SW1，二极管D1的阴极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN。二极管D1具体可采用B5819W型号的二极管。利用二极管的防反作用实现了使能端MAIN_POWER_EN的不同控制功能互不影响。

在一个实施例中，第二防反电路130包括二极管D2和电阻R9，二极管D2的阳极连接DC-DC电路110的输出端VOUT，具体连接电感L1远离DC-DC芯片U1的一侧，二极管D2的阴极连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接DC-DC电路的使能端MAIN_POWER_EN。二极管D2具体可采用B5819W型号的二极管。利用二极管的防反作用实现了使能端的不同控制功能互不影响。

开关检测电路140和断电控制电路150的具体结构也不是唯一的，在一个实施例中，继续参照图3，开关检测电路140包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端连接控制器及电阻R2的一端，电阻R1具体通过端口POW_KEY与控制器连接；电阻R2的另一端连接开关SW1的一端及第一防反电路120的输入端IN，具体连接第一防反电路120中二极管D1的阳极。

在一个实施例中，断电控制电路150包括开关管Q1、电阻R4和电容C1，开关管Q1的控制端1通过电阻R4连接控制器，具体地，电阻R4通过端口POWER_DOWN与控制器连接。开关管Q1的第一端3连接DC-DC电路110的使能端MAIN_POWER_EN，开关管Q1的第二端2接地；电容C1一端连接开关管Q1的控制端1及电阻R4的一端，另一端接地。开关管Q1具体可采用三极管或MOS管，本实施例中，开关管Q1采用MM3904型号的NPN型三极管，其基极作为控制端1，集电极作为第一端3，发射极作为第二端2。

滤波电路160的具体结构也并不唯一，在一个实施例中，如图3所示，滤波电路160包括电容C5、电容C6和电容C7，电容C5、电容C6和电容C7并联后一端连接DC-DC电路110的输入端VIN，且用于接入外部直流电，具体可连接母座J1；另一端接地。

为了便于更好地理解上述控制器上电控制电路，下面以控制器为CPU为例进行详细解释说明。

如图3所示，电路接入12V的外部直流电，用DC-DC芯片U1转为3.3V供CPU使用及转为5V供外接硬盘用。当接入12V外部直流电的时候，由于电阻R7的下拉作用让DC-DC芯片U1工作不了，所以CPU不能开机。当我们按下开关SW1后，12V的外部直流电会通过二极管D1、电阻R3和电阻R7分压后，给DC-DC芯片U1的使能管脚EN一个3V左右的电平，足以让DC-DC芯片U1立马工作，而由于二极管D2和电阻R9的存在，DC-DC芯片U1输出的3.3V直流电也会单向的向其使能管脚EN供电，这个时候用户松开开关SW1，断开二极管D1方向的使能供电，也可以由DC-DC芯片U1的输出把自己的使能管脚EN锁住，让DC-DC芯片U1正常工作，实现CPU的开机。

而对于CPU的关机，一般都希望关机要在用户下达了关机指令，如长按关机键后，让CPU再工作一会才能断电，因为CPU可以利用这个时间把缓存数据同步，等一切工作都结束了再断电，这样能保证机器的稳定性。就如同电脑点了关机后，也是要一段时间才会关机，如果强制断电就可能会出问题。在控制器上电控制电路中，CPU开机后通过长按开关SW1，由于电阻R1和电阻R2的分压，会让端口POW_KEY的电平为高电平，这个信号会传递给CPU，当长按开关SW1超过3秒，CPU就知道是用户要关机了。CPU会控制指示灯灭，进而告知用户它已知关机动作了，用户看到灯灭了也会松开开关SW1。这个时候CPU就会为断电关机做准备，比如把缓存数据同步，关掉12V转5V的电等，当CPU一切都处理好后，就会通过把端口POWER_DOWN的电平信号拉高，进而让开关管Q1导通，这样DC-DC芯片U1的使能管脚EN就相当于直接通过开关管Q1接到地上了，DC-DC芯片U1就会停止工作，进行实现了CPU断电停止工作，达到了关机的目的。

上述控制器上电控制电路，充分使用了DC-DC芯片U1的输出还能反过来控制自身使能的这个想法，实现快速自锁上电开机，且利用二极管的防反作用和三极管不导通时高阻效果实现了使能端不同控制功能互不影响的效果。此外，还利用了CPU自己控制自己供电的方法，实现了安全关机。

通过开关SW1就可以实现按一下开机这种快速开机和长按关机这种安全关机的效果。用户轻触一下开关SW1就能开启CPU，当CPU工作一定时间后，用户长按开关SW1到达指定秒数，CPU就会灭掉工作指示灯，当用户松开开关SW1后，CPU就会自己安全关机。

在一个实施例中，提供了一种控制装置，包括控制器和上述控制器上电控制电路，控制器连接DC-DC电路的输出端。其中，控制器可以是CPU等。进一步地，控制装置还可包括连接控制器的提示装置，控制器在检测到开关的按压时长超过预设阈值时还可通过提示装置输出提示信息，提示装置具体可以是显示灯。

上述控制装置，用户只需短按一下开关便可实现对控制器的快速上电开机，和传统的控制器上电控制方式相比，降低了控制成本。

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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种控制器上电控制电路，其特征在于，包括开关、DC-DC电路、第一防反电路和第二防反电路；所述DC-DC电路包括输入端、使能端和输出端；所述DC-DC电路的输入端用于接入外部直流电，所述开关一端连接电源接入端，另一端连接所述第一防反电路的输入端；所述第一防反电路的输出端连接所述DC-DC电路的使能端，所述DC-DC电路的输出端连接所述第二防反电路的输入端，所述第二防反电路的输出端连接所述DC-DC电路的使能端，所述DC-DC电路的输出端用于连接控制器；所述第一防反电路只能沿箭头A的方向单向导通；所述第二防反电路只能沿箭头B的方向单向导通；其中，所述箭头A的方向指由所述第一防反电路的输入端指向所述第一防反电路的输出端的方向，所述沿箭头B的方向指由所述第二防反电路的输入端指向所述第二防反电路的输出端的方向。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述DC-DC电路包括DC-DC芯片、电阻R5、电阻R8、电容C2和电感L1；所述DC-DC芯片包括自升压引脚、电源输入引脚、使能引脚、接地引脚、开关控制引脚及反馈引脚；所述DC-DC芯片的电源输入引脚作为所述DC-DC电路的输入端，所述DC-DC芯片的使能引脚连接所述DC-DC电路的使能端；所述接地引脚接地；所述电容C2的一端连接所述DC-DC芯片的自升压引脚，另一端连接所述DC-DC芯片的开关控制引脚；所述电感L1的一端连接所述DC-DC芯片的开关控制引脚，另一端作为所述DC-DC电路的输出端；所述反馈引脚连接所述电阻R5和所述电阻R8的一端，所述电阻R5的另一端连接DC-DC电路的输出端，所述电阻R8的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述DC-DC电路还包括电阻R6、电阻R7、电容C3和电容C4，所述电阻R6、所述电容C3与所述电容C4并联后一端连接所述DC-DC电路的输出端，另一端接地；所述电阻R7一端连接所述DC-DC芯片的使能引脚，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一防反电路包括二极管D1和电阻R3，所述二极管D1的阳极连接所述开关，所述二极管D1的阴极连接所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接所述DC-DC电路的使能端。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二防反电路包括二极管D2和电阻R9，所述二极管D2的阳极连接所述DC-DC电路的输出端，所述二极管D2的阴极连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接所述DC-DC电路的使能端。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括开关检测电路和断电控制电路，所述开关检测电路的一端连接所述开关的一端及所述第一防反电路的输入端，另一端连接所述控制器；所述断电控制电路的一端连接所述DC-DC电路的使能端、第一防反电路的输出端及第二防反电路的输出端；另一端连接所述控制器。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述开关检测电路包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端接地，所述电阻R1的另一端连接所述控制器及所述电阻R2的一端；所述电路R2的另一端连接所述开关的一端及所述第一防反电路的输入端。

8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述断电控制电路包括开关管Q1、电阻R4和电容C1，所述开关管Q1的控制端通过所述电阻R4连接所述控制器，所述开关管Q1的第一端连接所述DC-DC电路的使能端，所述开关管Q1的第二端接地；所述电容C1一端连接所述开关管Q1的控制端及所述电阻R4的一端，另一端接地。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括连接所述DC-DC电路的输入端的滤波电路，所述DC-DC电路的输入端通过所述滤波电路接入外部直流电。

10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述滤波电路包括电容C5、电容C6及电容C7；所述电容C5、所述电容C6及所述电容C7并联后一端连接所述DC-DC电路的输入端，且用于接入外部直流电，另一端接地。

11.一种控制装置，其特征在于，包括控制器和权利要求1-10任意一项所述的控制器上电控制电路，所述控制器连接所述DC-DC电路的输出端。