CN210629442U

CN210629442U - 电源开关装置及电子设备

Info

Publication number: CN210629442U
Application number: CN201922487200.5U
Authority: CN
Inventors: 钟波; 肖适; 王鑫; 那天隆
Original assignee: Chengdu Jimi Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Jimi Technology Co Ltd; Chengdu XGIMI Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本申请提供一种电源开关装置及电子设备，涉及开关控制技术领域。电源开关装置可以包括：开关控制电路、开关电路及放电模块。开关控制电路与开关电路的第一端连接，开关电路的第二端与放电模块的第一端连接，开关电路的第二端还用于连接待供电器件，开关电路的第三端用于与电源连接，放电模块的第二端接地，开关控制电路用于根据接收的电平信号控制开关电路的第三端与开关电路的第二端的导通或断开，放电模块用于在开关电路断开时释放待供电器件储存的电能。在本方案中，通过放电模块在开关电路断开时释放待供电器件储存的电能，能够避免待供电器件因掉电后储蓄的电能影响待供电器件重新上电后的运行。

Description

电源开关装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及开关控制技术领域，具体而言，涉及一种电源开关装置及电子设备。

背景技术

开关可以作为使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。开关“闭合”表示电子接点导通，允许电流流过；开关“开路”或“断开”表示电子接点不导通形成开路，不允许电流流过。在开关控制领域中，存在着当开关断开设备的供电后，设备仍然存在残余电能的情况。残余电能可以供部分电子器件锁存相应的运行状态或控制指令，从而影响设备重新上电后的运行。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电源开关装置及电子设备，能够改善设备掉电后的残余电能影响设备重新运行的问题。

为了实现上述目的，本申请较佳实施例所提供的技术方案如下所示：

本申请较佳实施例提供一种电源开关装置，所述电源开关装置包括：开关控制电路、开关电路及放电模块；所述开关控制电路与所述开关电路的第一端连接，所述开关电路的第二端与所述放电模块的第一端连接，所述开关电路的第二端还用于连接待供电器件，所述开关电路的第三端用于与电源连接，所述放电模块的第二端接地，所述开关控制电路用于根据接收的电平信号控制所述开关电路的第三端与所述开关电路的第二端的导通或断开，所述放电模块用于在所述开关电路断开时释放所述待供电器件储存的电能。

在上述的实施方式中，通过放电模块在开关电路断开时释放待供电器件储存的电能，能够避免待供电器件因掉电后储蓄的电能影响待供电器件重新上电后的运行。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述电源开关装置还包括与所述开关控制电路的输入端连接的处理器，用于向所述开关控制电路输入所述电平信号。

在上述的实施方式中，通过处理器对开关控制电路进行控制，有利于开关控制电路在处理器的控制下控制开关电路的导通与断开。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述开关控制电路包括第一电阻、第二电阻及三极管；所述第一电阻的第一端用于接收所述电平信号，所述第一电阻的第二端接地；所述第二电阻的第一端用于接收所述电平信号，所述第二电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述开关电路的第一端连接。

在上述的实施方式中，通过利用三极管作为控制开关电路的控制开关，便于对开关电路的导通与断开进行控制。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述开关电路包括第三电阻、第四电阻、电容及MOS管；

所述第三电阻的第一端用于与所述电源及所述电容的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述开关控制电路及所述第四电阻的第一端连接；

所述第四电阻的第一端还与所述开关控制电路连接，所述第四电阻的第二端与所述电容的第二端及所述MOS管的栅极连接；

所述电容的第一端还与所述MOS管的源极连接，所述电容的第二端还与所述MOS管的栅极连接；

所述MOS管的漏极为所述开关电路的第二端。

在上述的实施方式中，通过利用MOS管作为待供电器件上的控制开关，可以通过电平信号控制待供电器件的供电导通与断开。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述待供电器件包括用于根据至少两个指令发出对应指示的指示模块。

在上述的实施方式中，电源开关装置可以作为指示模块的开关，可以在设备异常掉电后消耗指示模块或设备中的残余电能，避免指示模块因残余电能而影响指示模块在重新上电后的运行。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述待供电器件还包括与所述指示模块连接的保护电阻。

在上述的实施方式中，通过保护电阻连接指示模块，有利于避免指示模块因电流过大而被烧坏。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述待供电器件包括与所述指示模块连接的电容。

在上述的实施方式中，电容可以用于滤波，提高电路电能的质量，进而有利于待供电器件的运行。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述放电模块包括放电电阻。

在上述的实施方式中，通过利用放电电阻消耗掉电后的设备中的剩余电能，有利于避免因剩余电能而影响设备的重新启动。

第二方面，本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括设备本体及上述的电源开关装置，所述电源开关装置设置于所述设备本体的供电线路上。

结合第二方面，在一些可选的实施方式中，所述电子设备包括投影仪，所述设备本体包括投影仪本体。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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。

图1为本申请实施例提供的电源开关装置的模块示意图。

图2为本申请实施例提供的电源开关装置的电路原理示意图。

图3为本申请实施例提供的电源开关装置中的处理器的外围电路示意图。

图4为本申请实施例提供的电源开关装置中的指示模块的电路示意图。

图标：100-电源开关装置；110-开关控制电路；120-开关电路；130-放电模块；140-处理器；150-指示模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

目前对于存在多个运行状态的系统，通常利用指示模块对各个运行状态进行指示，以供管理员通过指示模块的指示了解系统的运行状态。当系统出现异常掉电后，系统中的储能元件，比如电容，可以存储部分电能，为指示模块锁存运行状态或控制指令的器件继续供电，而锁存运行状态或控制指令的器件的功耗小，系统的残余电能可以供该器件运行几小时或几十小时。当系统再次上电后，系统上电后的运行状态通常与系统掉电前的运行状态不相同，而指示模块仍然会基于锁存的运行状态或控制指令进行指示，其指示的运行状态为系统掉电前的运行状态，从而使得指示模块的指示出错。

例如，目前的投影仪的指示灯可以通过锁存的控制信号对投影仪的运行状态进行指示。在异常掉电后，指示灯可以基于掉电前蓄存的电能锁存控制信号，若投影仪在残余电能未消耗完之前重新启动，指示灯会继续以掉电前的锁存的控制指令进行指示。锁存控制信号所需的电能少，残余电能可以供指示灯持续几小时至几十小时锁存控制信号。由于投影仪重启后的运行状态通常与掉电前的运行状态不相同，从而使得重启后指示灯发出的灯光颜色与投影仪实际的运行状态不一致，或出现闪烁。

鉴于上述问题，本实用新型的申请人经过长期研究探索，提出以下实施例以解决上述问题。下面结合附图，对本申请实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本申请实施例提供一种电源开关装置100，可以作为电子设备中的其中一个开关单元，在电子设备掉电后，可以快速消耗设备中的残余电能，避免设备中的残余电能影响设备重新上电后的正常运行。

其中，电源开关装置100可以包括：开关控制电路110、开关电路120及放电模块130。开关控制电路110与开关电路120的第一端连接，开关电路120的第二端与放电模块130的第一端连接，开关电路120的第二端还用于连接待供电器件，开关电路120的第三端用于与电源连接，放电模块130的第二端接地，开关控制电路110用于根据接收的电平信号控制开关电路120的第三端与开关电路120的第二端的导通或断开，放电模块130用于在开关电路120断开时释放待供电器件储存的电能。

在本实施例中，开关控制电路110可以根据接收的电平信号，对开关电路120的导通与断开进行控制。其中，电平信号可以包括低电平信号、高电平信号。其中，低电平信号可以指电压为0V至0.25V的电信号，高电平信号可以指电压为0.7V至5V的电信号。可理解地，高电平信号的最小电压值大于低电平信号的最大电压值。

开关电路120所接收的电平信号与开关电路120导通、断开的控制关系可以根据实际情况进行设置。例如，开关控制电路110在接收到高电平信号时，控制开关电路120导通，在接收到低电平信号时，控制开关电路120断开。或者，开关控制电路110在接收到低电平信号时，控制开关电路120导通，在接收到高电平信号时，控制开关电路120断开。

开关电路120设置在待供电器件的供电线路上。开关电路120导通，则表示开关电路120的第二端与开关电路120的第三端导通，电源的电流便可以通过开关电路120的第三端、第二端输入至待供电器件，以为待供电器件供电。开关电路120断开，则表示开关电路120的第二端与开关电路120的第三端断开，电流便无法输入至待供电器件，即待供电器件的供电断开。

可理解地，当开关电路120导通后，便可以为待供电器件正常供电。当开关电路120断开后，便可以断开待供电器件的供电。其中，待供电器件可以根据实际情况进行设置，例如待供电器件可以为显示屏、如图4所示的指示模块150等。该指示模块150可以为根据控制指令发出相应颜色的指示灯，或者为根据控制指令发出不同语音的语音模块。

放电模块130的一端与待供电器件连接，另一端接地。在电子设备掉电后，待供电器件中储蓄的电能便可以通过放电模块130快速释放，使得待供电器件中需要电能锁存信号的器件因释放电能后，无法继续锁存信号而恢复初始状态(该初始状态即为电子设备正常上电时指示模块150的运行状态，无需锁存控制指令)，避免待供电器件中储蓄的残余电能影响电子设备在重新上电后的正常运行。

其中，放电模块130为可以消耗掉电后的待供电器件中储蓄的残余电能的模块。该放电模块130可以是但不限于显示灯、放电电阻等。

其中，放电电阻的成本低，有利于降低电源开关装置100的硬件成本。另外，放电电阻可以快速消耗待供电器件储蓄的残余电能。在上述的实施方式中，通过利用放电电阻消耗掉电后的设备中的剩余电能，有利于避免因剩余电能而影响设备的重新启动。

请结合参照图2至图4，作为一种可选的实施方式，电源开关装置100还包括与开关控制电路110的输入端连接的处理器140，用于向开关控制电路110输入电平信号。

在本实施例中，处理器140可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。例如，该处理器140可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以向开关控制电路110输入电平信号。其中，处理器140的型号可以根据实际情情况进行选择，例如，处理器140的型号可以为ATtiny816-MNR。

处理器140通常包括多个引脚。例如，在图3中，处理器140的PA6引脚(或7引脚)可以与开关控制电路110的输入端连接，可以用于通过PA6引脚向开关控制电路110的输入端发送电平信号。处理器140的VDD引脚(或4引脚)用于接电源，该电源可以用于为处理器140供电。另外，该VDD引脚还可以分别通过两个电容接地，以对输入的电源进行滤波，提高输入的电能质量。当然，处理器140还可以通过其他引脚为其他器件供电。例如，处理器140可以通过PC0引脚(或15引脚)、PC2引脚(或17引脚)对其他器件提供电能。比如，处理器140可以通过PC0引脚为开关电路120供电。

请结合参照图3和图4，指示模块150可以为能够根据控制指令发出相应颜色的灯光的指示灯，当然，在其他场景，指示模块150可以为根据控制指令发出相应语音提示的语音模块。其中，指示灯所发出的灯光颜色及种类可以根据实际情况进行设置。例如，指示灯可以发出两种或三种灯光，不同颜色的灯光表示电子设备相应的运行状态，灯光颜色与运行状态可以根据实际情况进行关联。

例如，指示灯可以发出红光、绿光、黄光，其中，红光表示电子设备运行出现故障，绿光表示电子设备正常运行，黄光表示电子设备处于待机状态。

在本实施例中，指示灯的型号可以根据实际情况进行选择。例如，指示灯的型号可以为LTST-E563CEGBW。处理器140的PC1引脚与指示模块150(指示灯)的DIN引脚连接，用于对指示模块150输入控制指令。PC2引脚可以与指示模块150的VDD引脚连接，用于为指示模块150提供电能。指示模块150的VDD引脚还可以通过电容(编号为CD9)接地，以对电能滤波。

需要说明的是，处理器140外围电路的连接方式可以如图3所示，处理器140各引脚的功能作用为本领域技术人员所熟知。比如处理器140的PA0引脚作为复用引脚，可以用于对处理器140进行复位；处理器140的PA1引脚、PA2引脚作为I2C总线通信接口，可以用于与前端(例如个人电脑的主机)通信，这里对处理器140中各个引脚的连接关系及功能作用不再一一赘述。

在上述的实施方式中，通过处理器140对开关控制电路110进行控制，有利于开关控制电路110在处理器140的控制下控制开关电路120的导通与断开。

另外，电源开关装置100可以作为指示模块150的开关，可以在设备异常掉电后消耗指示模块150或设备中的残余电能，避免指示模块150因残余电能而影响指示模块150在重新上电后的运行。

请再次参照图2，作为一种可选的实施方式，开关控制电路110包括第一电阻、第二电阻及三极管；第一电阻的第一端用于接收电平信号，第一电阻的第二端接地；第二电阻的第一端用于接收电平信号，第二电阻的第二端与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极与开关电路120的第一端连接。

例如，在图2中，第一电阻编号为RD22，第二电阻编号为RD23，三极管编号为QD1。其中，第一电阻用于接地保护开关控制电路110，第二电阻用于保护二极管，可以起到限流分压作用，避免输入至二极管的电流过大。三极管可以作为控制开关电路120的控制开关，其型号可以根据实际情况进行选择，例如三极管的型号可以为PMBT3904。

在上述的实施方式中，通过利用三极管作为控制开关电路120的控制开关，便于对开关电路120的导通与断开进行控制。

作为一种可选的实施方式，开关电路120包括第三电阻、第四电阻、电容及MOS管；第三电阻的第一端用于与电源及电容的第一端连接，第三电阻的第二端与开关控制电路110及第四电阻的第一端连接；第四电阻的第一端还与开关控制电路110连接，第四电阻的第二端与电容的第二端及MOS管的栅极连接；电容的第一端还与MOS管的源极连接，电容的第二端还与MOS管的栅极连接；MOS管的漏极为开关电路120的第二端。

例如，在图2中，第三电阻编号为RD20，第四电阻编号为RD21，电容编号为CD36，MOS管编号为QD2。第三电阻与第四电阻用于避免电路短路。电容CD36用于滤波。MOS管可以在源极与栅极的电压差大于或等于指定电压时，使得MOS管源极与漏极导通。在MOS管源极与漏极导通后，便可以为待供电器件供电。其中，指定电压可以根据实际情况进行设置，例如可以为5V。

作为一种可选的实施方式，待供电器件还包括与指示模块150连接的保护电阻。

例如，在图4中，保护电阻的编号为RD5，可以起到限流降压作用。可理解地，通过保护电阻连接指示模块150，有利于避免指示模块150因电流过大而被烧坏。

作为一种可选的实施方式，待供电器件包括与指示模块150连接的电容。

例如，在图4中，与指示模块150连接的电容的编号为CD9。其中，该电容可以用于为输入电容的电流进行滤波，提高输入指示模块150的电能质量，进而有利于待供电器件的运行。

需要说明的是，本申请中的各电子器件的型号及参数可以根据实际情况进行选择，例如，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、放电电阻、电容等电子器件的型号及参数可以根据实际情况进行确定，这里不作具体限定。例如，在图2中，第一电阻RD22、第二电子RD23的阻值可以均为4千欧，第三电阻RD20阻值可以为10千欧，第四电阻RD21阻值可以为100千欧，电容CD36可以为100纳法(nF)。放电电阻RD37阻值可以为560欧。图3、图4所示的电路中的电子器件的参数为本领域技术人员所熟知，这里不再赘述。

为了便于理解电源开关装置100的工作流程，下面将基于图2至图4对电源开关装置100的工作流程进行举例阐述，如下：

电源输入端为开关电路120中的+5.1V_Normal，+5.1V_LED用于接指示灯，电源受MOS管QD2静止。

电子设备上电初始时，处理器140的PA6引脚LED-ON/OFF处于低电平状态，三极管QD1的基极低电平，从而使三极管QD1的集电极与发射极处于关闭状态。此时，三极管QD1的集电极电压是+5.1V_Normal电压，另外，MOS管QD2的栅极和源极电压都是+5.1V，其电压差为0V，MOS管QD2的漏极电压是0V，无法为指示灯LED(待供电器件)供电。此时，指示灯LED没有供电。

当处理器140初始化完成后，可以自动拉高PA6引脚LED-ON/OFF输出的电平信号，QD1的基极电压变成0.7V，为高电平信号。此时，三极管QD1作为开关管处于导通状态，三极管QD1的集电极与发射极导通作为导电线，QD1的集电极电压和QD2栅极电压变为0V。另外，此时MOS管QD2的栅极和源极压差是-5V，即，MOS管QD2作为开关处于打开状况，漏极电压变成5V，此时LED处于供电状态。

当电子设备正常掉电时，处理器140先通过I/O(Input/Output，输入/输出)逻辑(I/O逻辑为一种控制指令)控制指令关掉指示灯LED，并拉低处理器140的PA6引脚LED-ON/OFF的电平，使三极管QD1处于关闭状态。此时，MOS管QD2的栅极和源极的电压差变为0V，MOS管QD2的漏极电压通过放电电阻RD37将电压由5V变为0V，指示灯LED的供电电压变为0V。

当电子设备异常掉电时，处理器140和开关电路120中的端口+5.1V_Normal的电压将直接掉电。此时，处理器140将停止运行，无法通过IO逻辑关掉指示灯LED。另外，处理器140也无法拉低LED-ON/OFF，此时由于第一电阻RD22存在，将三极管QD1基极拉低为0V，使得三极管QD1关断，MOS管QD2栅极电压和源极电压一致，从而使得MOS管QD2处于关断的状态。由于电子设备是异常掉电，指示灯LED没有被处理器140用控制指令关掉，指示灯蓄存的电能会继续锁存掉电前的控制指令。MOS管QD2的型号可以根据实际情况进行选择，例如可以为A03401A。

如果未设置放电电阻RD37，由于没有放电回路的存在，LED的供电将会缓慢的降低，由于在异常掉电之前指示灯LED是亮着的，指示灯LED中的驱动器件(该驱动器件为用于锁存控制指令的器件，比如为MOS管)接收的指令是执行某种颜色亮，异常掉电后这个指令并没有改变，并且指示灯LED的供电没有立即掉完导致这个指令一直处于锁定状态。在下一次上电时，指示灯LED会先执行异常掉电之前的控制指令，然后在接收处理器140IO的逻辑控制，外观看上去就会是指示灯闪烁，然后才有后续控制指令；若未接收到后续的控制指令，指示灯将持续以掉电前的灯光颜色发光。

本申请中，在设置放电电阻RD37之后，指示灯LED的蓄存的电能将通过放电电阻RD37将指示灯LED的残余电能释放完。由于指示灯LED供电降为0V，在没有电能后，指示灯中的驱动器件便无法锁存掉电前的控制指令。因此，再重新上电后指示灯LED不会闪烁，而会直接执行处理器140IO逻辑的控制指令。

本申请实施例还提供一种电子设备，电子设备包括设备本体及上述的电源开关装置100，电源开关装置100设置于设备本体的供电线路上。

其中，电子设备可以根据实际情况进行确定。例如，电子设备可以包括投影仪，设备本体包括投影仪本体。电源开关装置100可以作为投影仪本体中的指示灯的开关元件。基于此，电源开关装置100可以为在投影仪异常掉电后快速将指示灯蓄存的电能进行释放，避免指示灯因蓄存的电能锁存控制指令而使得投影仪在重新上电后，使得指示灯出现闪烁或发出灯光颜色所表征的运行状态与投影仪实际的运行状态不一致。

综上所述，本申请提供一种电源开关装置及电子设备。电源开关装置可以包括：开关控制电路、开关电路及放电模块。开关控制电路与开关电路的第一端连接，开关电路的第二端与放电模块的第一端连接，开关电路的第二端还用于连接待供电器件，开关电路的第三端用于与电源连接，放电模块的第二端接地，开关控制电路用于根据接收的电平信号控制开关电路的第三端与开关电路的第二端的导通或断开，放电模块用于在开关电路断开时释放待供电器件储存的电能。在本方案中，通过放电模块在开关电路断开时释放待供电器件储存的电能，能够避免待供电器件因掉电后储蓄的电能影响待供电器件重新上电后的运行。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种电源开关装置，其特征在于，所述电源开关装置包括：开关控制电路、开关电路及放电模块；

所述开关控制电路与所述开关电路的第一端连接，所述开关电路的第二端与所述放电模块的第一端连接，所述开关电路的第二端还用于连接待供电器件，所述开关电路的第三端用于与电源连接，所述放电模块的第二端接地，所述开关控制电路用于根据接收的电平信号控制所述开关电路的第三端与所述开关电路的第二端的导通或断开，所述放电模块用于在所述开关电路断开时释放所述待供电器件储存的电能。

2.根据权利要求1所述的电源开关装置，其特征在于，所述电源开关装置还包括与所述开关控制电路的输入端连接的处理器，用于向所述开关控制电路输入所述电平信号。

3.根据权利要求1所述的电源开关装置，其特征在于，所述开关控制电路包括第一电阻、第二电阻及三极管；

所述第一电阻的第一端用于接收所述电平信号，所述第一电阻的第二端接地；

所述第二电阻的第一端用于接收所述电平信号，所述第二电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述开关电路的第一端连接。

4.根据权利要求1所述的电源开关装置，其特征在于，所述开关电路包括第三电阻、第四电阻、电容及MOS管；

所述MOS管的漏极为所述开关电路的第二端。

5.根据权利要求1所述的电源开关装置，其特征在于，所述待供电器件包括用于根据至少两个指令发出对应指示的指示模块。

6.根据权利要求5所述的电源开关装置，其特征在于，所述待供电器件还包括与所述指示模块连接的保护电阻。

7.根据权利要求5所述的电源开关装置，其特征在于，所述待供电器件包括与所述指示模块连接的电容。

8.根据权利要求1所述的电源开关装置，其特征在于，所述放电模块包括放电电阻。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括设备本体及如权利要求1-8中任意一项所述的电源开关装置，所述电源开关装置设置于所述设备本体的供电线路上。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括投影仪，所述设备本体包括投影仪本体。