CN210609113U

CN210609113U - 一种一键开关机电路

Info

Publication number: CN210609113U
Application number: CN201921443345.9U
Authority: CN
Inventors: 黄小刚; 张瑞龙; 张强; 郭俊鑫; 刘锋涛; 林广生
Original assignee: Shenzhen Eyesky Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Eyesky Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2029-09-02

Abstract

本实用新型公开了一种一键开关机电路，设置在电路板上，与MCU连接，包括开关机唤醒模块、强制关机模块和电源转换模块；所述开关机唤醒模块连接强制关机模块、电源转换模块和MCU，电源转换模块连接MCU；所述开关机唤醒模块根据内置的按键的按压状态控制电源转换模块对MCU供电，对MCU进行唤醒；开关机唤醒模块还根据MCU反馈的控制信号进行上电开机和断电关机的控制；所述强制关机模块检测所述按键的按压时间达到阀值时间时，对MCU停止供电以进行强制关机。通过一个按键即可实现开机、关机、MCU的唤醒和强制关机功能；增加了电路功能，方便用户操作。

Description

一种一键开关机电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种一键开关机电路。

背景技术

目前常见的一键开关机电路的结构比较复杂、功耗较大不适合低功耗系统或电池供电的电路系统，且功能相对单一只能实现开机和关机功能。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种一键开关机电路，以解决现有一键开关机电路只能实现开机和关机功能导致功能简单的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种一键开关机电路，设置在电路板上，与MCU连接，其包括开关机唤醒模块、强制关机模块和电源转换模块；所述开关机唤醒模块连接强制关机模块、电源转换模块和MCU，电源转换模块连接MCU；

所述开关机唤醒模块根据内置的按键的按压状态控制电源转换模块对MCU供电，对MCU进行唤醒；开关机唤醒模块还根据MCU反馈的控制信号进行上电开机和断电关机的控制；所述强制关机模块检测所述按键的按压时间达到阀值时间时，对MCU停止供电以进行强制关机。

所述的一键开关机电路中，所述开关机唤醒模块包括按键、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和二极管；

所述第一MOS管的源极连接第一电阻的一端和电源输入端；第一MOS管的栅极连接第一电阻的另一端、二极管的第1脚和第三MOS管的漏极；第一MOS管的漏极连接电源输出端和电源转换模块，所述二极管的第2脚连接第二电阻的一端和第二MOS管的栅极；二极管的第3脚连接按键的第3脚、按键的第4脚和强制关机模块；第三MOS管的栅极连接第四电阻的一端、强制关机模块和MCU的IO脚；第三MOS管的源极连接按键的第1脚、按键的第2脚、第四电阻的另一端和地；所述第二MOS管的源极连接第二电阻的另一端和MCU的供电端，第二MOS管的漏极连接第三电阻的一端和MCU的功能脚，第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端和地。

所述的一键开关机电路中，所述开关机唤醒模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接第四电阻的一端，第五电阻的另一端连接MCU的IO脚。

所述的一键开关机电路中，所述强制关机模块包括第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第一电容；

所述第四MOS管的漏极连接第三MOS管的栅极；第四MOS管的栅极连接第六电阻的一端、第八电阻的一端和第一电容的一端；第四MOS管的源极连接第一电容的另一端、第五MOS管的源极和地；第五MOS管的栅极连接第六MOS管的栅极、第七电阻的一端和按键的第3脚；第五MOS管的漏极连接第八电阻的另一端，第六MOS管的源极连接电源输入端和第七电阻的另一端，第六MOS管的漏极连接第六电阻的另一端。

所述的一键开关机电路中，所述电源转换模块包括电源转换芯片、第二电容和第三电容；所述电源转换芯片的IN脚连接第三电容的一端、第一MOS管的漏极和电源输出端；电源转换芯片的OUT脚连接MCU的供电端和第二电容的一端，电源转换芯片的GND脚连接第三电容的另一端、第二电容的另一端和地。

所述的一键开关机电路中，所述功能脚为MCU的唤醒脚或外部中断脚。

所述的一键开关机电路中，所述第一MOS管和第二MOS管为PMOS管，第三MOS管为NMOS管。

所述的一键开关机电路中，第四MOS管和第五MOS管为NMOS管，第六MOS管为PMOS管。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种一键开关机电路，设置在电路板上，与MCU连接，包括开关机唤醒模块、强制关机模块和电源转换模块；所述开关机唤醒模块连接强制关机模块、电源转换模块和MCU，电源转换模块连接MCU；所述开关机唤醒模块根据内置的按键的按压状态控制电源转换模块对MCU供电，对MCU进行唤醒；开关机唤醒模块还根据MCU反馈的控制信号进行上电开机和断电关机的控制；所述强制关机模块检测所述按键的按压时间达到阀值时间时，对MCU停止供电以进行强制关机。通过一个按键即可实现开机、关机、MCU的唤醒和强制关机功能；增加了电路功能，方便用户操作。

附图说明

图1为本实用新型提供的一键开关机电路的结构框图。

图2为本实用新型提供的一键开关机电路中开关机唤醒模块和强制关机模块的电路图。

图3为本实用新型提供的一键开关机电路中电源转换模块的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种一键开关机电路。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，所述一键开关机电路设置在设备内的电路板上，与MCU连接。所述一键开关机电路包括开关机唤醒模块10、强制关机模块20和电源转换模块30；所述开关机唤醒模块10连接强制关机模块20、电源转换模块30和MCU，电源转换模块30连接MCU。

所述开关机唤醒模块10根据内置的按键的按压状态（按压的时间长短，结合当前是否上电）控制电源转换模块30对MCU供电，对MCU进行唤醒；开关机唤醒模块10还根据MCU反馈的控制信号进行上电开机和断电关机的控制；强制关机模块20检测所述按键的按压时间达到阀值时间时，对MCU停止供电以进行强制关机。通过一个按键即可实现开机、关机、MCU的唤醒和强制关机功能；增加了电路功能，方便用户操作，非常适合应用于低功耗的嵌入式系统。该一键开关机电路适用于所有需要实现一键开机、关机、MCU唤醒和强制关机功能的设备，如各种移动终端、电脑等。

请一并参阅图2，本实施例中，所述开关机唤醒模块10包括按键SW1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和二极管D1；所述第一MOS管Q1的源极连接第一电阻R1的一端和电源输入端V_PWR；第一MOS管Q1的栅极连接第一电阻R1的另一端、二极管D1的第1脚和第三MOS管Q3的漏极；第一MOS管Q1的漏极连接电源输出端VDD和电源转换模块30，所述二极管D1的第2脚连接第二电阻R2的一端和第二MOS管Q2的栅极；二极管D1的第3脚连接按键SW1的第3脚、按键SW1的第4脚和强制关机模块20；第三MOS管Q3的栅极连接第四电阻R4的一端、强制关机模块20和MCU的IO脚；第三MOS管Q3的源极连接按键SW1的第1脚、按键SW1的第2脚、第四电阻R4的另一端和地；所述第二MOS管Q2的源极连接第二电阻R2的另一端和MCU的供电端VCC_MCU，第二MOS管Q2的漏极连接第三电阻R3的一端和MCU的功能脚，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的另一端和地。

优选地，为了保护MCU，所述开关机唤醒模块10还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5的一端连接第四电阻R4的一端，第五电阻R5的另一端连接MCU的IO脚。

其中，所述功能脚为唤醒脚或外部中断脚中的任意一个脚，这是根据不同的MCU特性所决定，只要传输至该脚上的信号能触发MCU的唤醒功能或外部中断使MCU被唤醒即可；若MCU的唤醒脚和外部中断脚被复用，既可以作为唤醒功能也可以作为中断输入。所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2为PMOS管，第三MOS管Q3为NMOS管。所述二极管D1是开关二极管，用于区分开机信号和关机信号。图2中的BT1表示用于提供外部直流电源的器件，可以为电池或插电的直流电源接口。

当按键SW1未被按下时，由于第一电阻R1的作用将第一MOS管Q1截止，则无电压输出。

当按下按键SW1后，按键SW1的第3、4脚被拉低，第一MOS管Q1的栅极被拉低而导通，电源输入端V_PWR上的输入电压传输至电源输出端VDD上。VCC_MCU上电，MCU开始运行，由于此时MCU尚未进入休眠状态，所以无论WU/IO/INT是否有变化都不予响应。当MCU进入休眠状态后，再次按键，MCU检测到 WU/IO/INT信号变化，被唤醒。在具体实施时，可将R3替换为NMOS管或NPN三极管，将Q2替换为电阻。电阻的一端连接第二电阻R2的另一端，电阻的另一端连接NMOS管的源极和MCU的功能脚，NMOS管的栅极连接二极管D1的第2脚，NMOS管的漏极连接第四电阻的另一端和地。

所述强制关机模块20包括第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第一电容C1；所述第四MOS管Q4的漏极连接第三MOS管Q3的栅极；第四MOS管Q4的栅极连接第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端和第一电容C1的一端；第四MOS管Q4的源极连接第一电容C1的另一端、第五MOS管Q5的源极和地；第五MOS管Q5的栅极连接第六MOS管Q6的栅极、第七电阻R7的一端和按键SW1的第3脚；第五MOS管Q5的漏极连接第八电阻R8的另一端，第六MOS管Q6的源极连接电源输入端V_PWR和第七电阻R7的另一端，第六MOS管Q6的漏极连接第六电阻R6的另一端。

其中，第四MOS管Q4和第五MOS管Q5为NMOS管，第六MOS管Q6为PMOS管。

请一并参阅图3，所述电源转换模块30包括电源转换芯片U1（如：AMS1117、LM1117、L78L33等）、第二电容C2和第三电容C3；所述电源转换芯片U1的IN脚连接第三电容C3的一端、第一MOS管Q1的漏极和电源输出端VDD；电源转换芯片U1的OUT脚连接MCU的供电端VCC_MCU和第二电容C2的一端，电源转换芯片U1的GND脚连接第三电容C3的另一端、第二电容C2的另一端和地。

需要理解的是，当电源输出端VDD上的输出电压与MCU的供电端VCC_MCU上的供电电压相同或兼容时，可去掉电源转换模块30，直接将电源输出端VDD连接MCU的供电端VCC_MCU。上述的各个PMOS管可替换为PNP三极管，NMOS管可替换为NPN三极管。

请继续参阅图2和图3，所述一键开关机电路的工作原理为：

上电过程：当没有按下按键SW1时，由于R1的作用使Q1截止。首次按下按键SW1后（短按），Q1导通，电源输出端VDD上电，电源转换芯片U1工作，MCU的供电端VCC_MCU上电，MCU启动，MCU的IO脚输出高电平的控制信号ON/OFF控制Q3导通，Q1的栅极被拉低，按键SW1松手后，Q1一直导通，电路系统完成上电。

唤醒过程：当电路系统运行一段时间进入休眠模式（低功耗模式）后，短按按键SW1，Q2导通，MCU的供电端VCC_MCU已经上电，则唤醒信号WU/IO/INT输出高电平，触发MCU的唤醒功能或外部中断使MCU被唤醒。

关机过程，分为以下三种：

1、正常关机：从正常运行（唤醒）模式下关机，长按按键SW1，Q2导通使唤醒信号WU/IO/INT输出高电平，MCU检测到唤醒信号WU/IO/INT的高电平后开始计时，若唤醒信号WU/IO/INT保持高电平的时间大于预设时间T，MCU输出低电平的控制信号ON/OFF使Q3截止，Q1截止，电源输出端VDD掉电，完成断电关机；若唤醒信号WU/IO/INT保持高电平的时间小于等于预设时间T，则不进行任何操作。

2、从休眠模式关机：按下按键SW1后，MCU检测唤醒信号WU/IO/INT为高电平，则MCU被唤醒进入正常运行模式下，后面的流程与正常运行（唤醒）模式下关机的流程相同。

3、强制关机：当由于某种原因无法正常关机时，长按按键SW1至阀值时间（由R6和C1决定），Q6导通，C1通过R6被充电，当C1的电压达到Q4的开启电压时即达到阀值时间，Q4导通，Q3的栅极被拉低，Q1截止，电源输出端VDD掉电。当释放按键SW1后，通过R7将Q5的栅极上拉为高电平，Q5导通，C1通过R8快速放电（通常R6>>R8）。如此，短时间内可再次开机。

综上所述，本实用新型提供的一种一键开关机电路，电路结构简单，功耗很小，不仅可以实现一键开机和一键关机，还可以对MCU进行唤醒和强制关机；非常适合应用于低功耗的嵌入式系统。

上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分成不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种一键开关机电路，设置在电路板上，与MCU连接，其特征在于，包括开关机唤醒模块、强制关机模块和电源转换模块；所述开关机唤醒模块连接强制关机模块、电源转换模块和MCU，电源转换模块连接MCU；

所述开关机唤醒模块根据内置的按键的按压状态控制电源转换模块对MCU供电，对MCU进行唤醒；开关机唤醒模块还根据MCU反馈的控制信号进行上电开机和断电关机的控制；所述强制关机模块检测所述按键的按压时间达到阀值时间时，对MCU停止供电以进行强制关机；

所述开关机唤醒模块包括按键、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和二极管；

所述第一MOS管的源极连接第一电阻的一端和电源输入端；第一MOS管的栅极连接第一电阻的另一端、二极管的第1脚和第三MOS管的漏极；第一MOS管的漏极连接电源输出端和电源转换模块，所述二极管的第2脚连接第二电阻的一端和第二MOS管的栅极；二极管的第3脚连接按键的第3脚、按键的第4脚和强制关机模块；第三MOS管的栅极连接第四电阻的一端、强制关机模块和MCU的IO脚；第三MOS管的源极连接按键的第1脚、按键的第2脚、第四电阻的另一端和地；所述第二MOS管的源极连接第二电阻的另一端和MCU的供电端，第二MOS管的漏极连接第三电阻的一端和MCU的功能脚，第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端和地；

所述功能脚为唤醒脚或外部中断脚中的任意一个脚，传输至该脚上的信号触发MCU的唤醒功能或外部中断使MCU被唤醒。

2.根据权利要求1所述的一键开关机电路，其特征在于，所述开关机唤醒模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接第四电阻的一端，第五电阻的另一端连接MCU的IO脚。

3.根据权利要求2所述的一键开关机电路，其特征在于，所述强制关机模块包括第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第一电容；

4.根据权利要求3所述的一键开关机电路，其特征在于，所述电源转换模块包括电源转换芯片、第二电容和第三电容；所述电源转换芯片的IN脚连接第三电容的一端、第一MOS管的漏极和电源输出端；电源转换芯片的OUT脚连接MCU的供电端和第二电容的一端，电源转换芯片的GND脚连接第三电容的另一端、第二电容的另一端和地。

5.根据权利要求1所述的一键开关机电路，其特征在于，所述功能脚为MCU的唤醒脚或外部中断脚。

6.根据权利要求1所述的一键开关机电路，其特征在于，所述第一MOS管和第二MOS管为PMOS管，第三MOS管为NMOS管。

7.根据权利要求3所述的一键开关机电路，其特征在于，第四MOS管和第五MOS管为NMOS管，第六MOS管为PMOS管。