CN210742886U - 一种开关机电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开关机电路，涉及电子产品的开关机技术领域，其用于控制电源模块给CPU模块供电或断电，包括与电源模块和CPU模块耦接的开关单元和按键单元，开关单元与电源模块的控制脚之间耦接有延时单元，延时单元包括串联于开关单元输出端和电源模块控制脚之间的第一电阻和连接于第一电阻和电源模块控制脚连接节点的第一电容，第一电容的另一端接地设置。采用普通元器件搭建开关机电路，设置于CPU和电源模块之间，解决现有开关控制电路不通用的问题。

Description

一种开关机电路

技术领域

本实用新型涉及电子产品的开关机技术领域，尤其是涉及一种开关机电路。

背景技术

开关机电路是用来控制电子系统电源开启和关闭的机构，是电子系统至关重要的组成部分。现有的智能设备为了简化按键结构，一般只设有一个电源按键，且为防止误触，通常设置成在关机状态下，通过长按几秒来开机；在开机状态下，短按关闭屏幕，长按几秒来关机。

这种延时开关控制一般采用PMU（电源管理IC）来实现，而现有的PMU需要与对应电子产品的CPU进行配套使用，不同的电子产品由于CPU的功能型号等不同，因此各电子产品的PMU不能通用。

因此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种开关机电路，采用普通元器件搭建开关机电路，设置于CPU和电源模块之间，解决现有开关控制电路不通用的问题。

本实用新型的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种开关机电路，用于控制电源模块给CPU模块供电或断电，包括与电源模块和CPU模块耦接的开关单元和按键单元，所述开关单元与电源模块的控制脚之间耦接有延时单元，所述延时单元包括串联于开关单元输出端和电源模块控制脚之间的第一电阻和连接于第一电阻和电源模块控制脚连接节点的第一电容，所述第一电容的另一端接地设置。

通过采用上述技术方案，通过设置开关单元和按键单元，开关单元将电源模块和CPU模块进行连接，通过按动按键单元使得开关单元输出不同的控制信号，从而控制电源模块对CPU模块进行供电或断电，通过设置延时单元，在第一电阻和第一电容的组合下，使得开关单元输出高电平时，在第一电容的作用下，电源模块的控制脚被拉到高电平的时间间隔增长，从而使得使用者需要按动按键单元并维持一定的时间才能开启系统，避免误触，通过采用普通的电子元件搭建开关电路，使得电路的通用性更强，能够被使用到不同的平台上，解决现有开关机电路的不通用问题。

本实用新型进一步设置为：所述第一电容的两端并联有第二电阻。

通过采用上述技术方案，通过在第一电容的两端设置第二电阻，在电源模块对CPU模块停止供电时，第二电阻使得第一电容的电能够快速释放，从而使得电源模块的控制脚能够快速变成低电平。

本实用新型进一步设置为：所述开关单元包括控制电源模块给CPU模块供电的开机支路和控制电源模块给CPU模块断电的关机支路，所述开机支路与CPU模块的KEEP-OUT脚耦接，所述关机支路与CPU模块的KEY-IN脚耦接。

通过采用上述技术方案，通过设置开机支路和关机支路，从而使得开关单元具备对电阻产品的开机功能和关机功能的控制。

本实用新型进一步设置为：所述开机支路包括第一二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二开关元件，所述第一二极管的阳极与第三电阻连接，所述第一二极管的阴极与所述按键单元连接；所述第三电阻背离第一二极管一侧连接有供电设备；所述第三电阻和第一电阻之间串联有第一开关元件，所述第一开关元件的控制极连接于第三电阻和第一二极管的连接节点上；所述第二开关元件串联于第一开关元件控制极和地之间，所述第二开关元件的控制极通过第四电阻连接于CPU模块的KEEP-OUT脚。

通过采用上述技术方案，通过设置开机支路，当电子产品处于关机状态时，按动按键单元，使得开机支路接地，通过第一二极管将第一开关元件的控制极拉到低电平，此时第一开关元件盗用，通过第一电阻将电源模块的控制脚拉高，电源模块对CPU模块供电。

本实用新型进一步设置为：所述第一开关元件采用P沟道MOS管，所述第二开关元件采用NPN型三极管。

通过采用上述技术方案，第一开关元件为MOS管以保证电源开关机电路能够正常使用，第二开关元件采用三极管，在电路能够正常运行的情况下，降低成本。

本实用新型进一步设置为：所述关机支路包括外接电源和串联于外接电源和所述按键单元之间的第六电阻和第二二极管，所述第二二极管的阳极与第六电阻连接，所述第二二极管的阴极与所述按键单元和第一二极管的阴极连接节点耦接；所述第二二极管与第六电阻的连接节点耦接于CPU模块的KEY-IN脚。

通过采用上述技术方案，通过设置关机支路，当按键单元被按动接地时，CPU模块的KEY-IN脚通过第二二极管被拉到低电平，此时通过CPU模块检测到KEY-IN脚的电平变化，并判断按键时长，从而选择电子产品的工作状态。

本实用新型进一步设置为：所述开关单元还包括强制关机支路，所述强制关机支路包括串联于电源模块控制脚与地之间的第三开关元件，所述第三开关元件为低电平导通；所述第三开关元件的控制极连接有第三二极管，所述第三二极管阴极与第三开关元件的控制极连接，所述第三二极管的阳极耦接于所述按键单元和所述第一二极管阴极的连接节点上，所述第三二极管与第三开关元件的连接节点和所述供电设备之间耦接有第二电容，所述第二电容与所述按键单元之间耦接有第七电阻，所述第七电阻与第三二极管并联设置。

通过采用上述技术方案，通过设置强制关机支路，在电子产品出现故障不能关机时，通过强制关机支路对电阻产品进行关机；同时设置第二电容和第七电阻，当按键单元被按动接地时，第二电容的电量会通过第七电阻对地放电，当第二电容内的电量被全部放掉之后，第三开关元件的控制极变成低电平，从而使得第三开关元件导通；由于第三开关元件的一端接地，第三开关元件导通后，使得电源模块控制脚被拉至低电平，从而实现强制关机。

本实用新型进一步设置为：所述第一电阻采用滑动变阻器。

通过采用上述技术方案，第一电阻和第一电容组和成阻容延时电路结构，通过设置第一电阻为滑动变阻器，从而方便对延时单元的延时时长进行调整。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：通过由第一电阻和第一电容组成的延时单元使得开关机电路输出到电源模块的控制脚的高电平信号能够延时到达，从而实现电源模块对CPU模块的延迟上电；开关机电路采用多个电阻、电容、二极管、三极管以及MOS管等普通电子元器件进行搭建，实现开机/关机电路，无需芯片，使得电力能够通用到不同的平台。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路结构示意图。

图中，1、开关单元；11、开机支路；12、关机支路；13、强制关机支路；2、延时单元；3、按键单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种开关机电路，用于控制电源模块给CPU模块供电或断电，包括与电源模块和CPU模块耦接的开关单元1和按键单元3，电源模块的控制与开关单元1和CPU模块连接，通过按动按键单元3使得开关单元1输出不同的控制信号，从而控制电源模块是否给CPU模块供电。

参照图1，为实现开关单元1具备对电子产品的开机功能和关机功能，开关单元1包括控制电源模块给CPU模块供电的开机支路11和控制电源模块给CPU模块断电的关机支路12，其中开机支路11与CPU模块的KEEP-OUT脚耦接，关机支路12与CPU模块的KEY-IN脚耦接。按键单元3包括按钮开关K，按钮开关K的一端触点与开关单元1连接，另一端触点接地，当按钮开关K被按下时，使得开关单元1和按键单元3连接的一端接地。

参照图1，开机支路11包括第一二极管D1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第二开关元件Q2，第一二极管D1的阳极与第三电阻R3连接，第一二极管D1的阴极与按键单元3连接，第三电阻R3背离第一二极管D1一侧连接有供电设备DC-IN，供电设备DC-IN为常用供电输入设备，一般为5V-12V电压。第五电阻R5并联设置于第一二极管D1和第三电阻R3两端。第三电阻R3与电源模块的控制脚之间设有第一开关元件Q1，第一开关元件Q1采用P沟道MOS管，且第一开关元件Q1的栅极连接于第三电阻R3和第一二极管D1的连接节点上，第一开关元件Q1的漏极与电源模块的控制脚连接，第一开关元件Q1的源极与供电设备DC-IN和第三电阻R3的连接节点相连接。第二开关元件Q2串联于第一开关元件Q1控制极和地之间，第二开关元件Q2采用NPN型三极管，第二开关元件Q2的集电极与第一开关元件Q1的栅极连接，第二开关元件Q2的发射极接地设置。当按钮开关K被按下时，按钮开关K的一端接地，按钮开关K的第一脚变低电平，第一开关元件Q1的栅极电平被拉到低电平时，第一开关元件Q1导通，第一开关元件Q1的漏极变成高电平，从而使得电源模块开始工作。

参照图1，为避免使用者误触按键单元3而导致电子产品被打开，开机支路11与电源模块的控制脚之间耦接有延时单元2，延时单元2包括串联于第一开关元件Q1漏极和电源模块控制脚之间的第一电阻R1和连接于第一电阻R1和电源模块控制脚连接节点的第一电容C1，第一电容C1的另一端接地设置。通过第一电阻R1和第一电容C1组成了一个阻容延时电路，通过电路对第一电阻R1的充电时间，从而达到延时开机的目的，且为方便调整延时开机时间，第一电阻R1采用滑动变阻器。第一电容C1的两端并联设有第二电阻R2，第二电阻R2为关机时的放电电阻，在电源模块对CPU模块停止供电时，第二电阻R2使得第一电容C1的电能够快速释放，从而使得电源模块的控制脚能够快速变成低电平。

参照图1，关机支路12包括外接电源VCC和串联于外接电源VCC和所述按键单元3之间的第六电阻R6和第二二极管D2，本实施例中外接电源VCC采用3.3V电压供电。第二二极管D2的阳极与第六电阻R6连接，第二二极管D2的阴极与按键单元3和第一二极管D1的阴极连接节点耦接，第二二极管D2与第六电阻R6的连接节点耦接于CPU模块的KEY-IN脚。当电子产品被启动后，CPU模块的KEY-IN脚由于第六电阻R6上拉至3.3V，从而保持高电平。此时再次按动按钮开关K，CPU模块的KEY-IN脚通过第二二极管D2被拉到低电平，此时CPU模块会检测到KEY-IN脚的电平变化，同时判断按钮开关K被按动的时长，并根据时长选择不同的状态。现有的CPU模块通常采用短按进入关屏或待机状态，长按则进入关机状态，CPU模块通过将KEEP-OUT置低来实现电源模块断电。

参照图1，为方便在电子产品出现故障，如死机等情况时，将电子产品关闭，开关单元1还包括强制关机支路13。强制关机支路13包括串联于电源模块控制脚与地之间的第三开关元件Q3，第三开关元件Q3采用P沟道MOS管，第三开关元件Q3的漏极接地设置，第三开关元件Q3的源极连接于第一电阻R1和电源模块的控制脚。第三开关元件Q3的栅极连接有第三二极管D3，且与第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极耦接于按键单元3和第一二极管D1阴极的连接节点上，第三二极管D3与第三开关元件Q3栅极的连接节点上连接有第二电容C2，第二电容C2的另一端耦接于供电设备DC-IN，第二电容C2与按键单元3之间耦接有第七电阻R7，第七电阻R7与第三二极管D3并联设置。当电子产品启动时，第三开关元件Q3栅极处于高电平，此时持续按下按钮开关K，第二电容C2的电量通过第七电阻R7对地缓慢放电，从而使得第三开关元件Q3的栅极被拉至低电平，此时第三开关元件Q3导通，从而使得电源模块的控制脚输入低电平，实现强制关机。

参照图1，为有效区别强制关机和正常关机，通过设置第七电阻R7或/或第二电容C2的大小，来配置放电时长即按钮开关K被按动的时长，从而保证在强制关机时按动按钮开关K的时长大于正常关机时按钮开关K的按动时长。为方便调整按钮开关K的按动时长，第七电阻R7采用滑动变阻器。

本实施例的工作原理：在关机状态时，供电设备DC-IN通过第三电阻R3将第一开关元件Q1的栅极拉高，使得第一开关元件Q1处于截止状态，此时电源模块的控制脚一直处于低电平，CPU模块处于断电状态。此时按下开关单元1的按钮开关K，按钮开关K一端接地，按钮开关K的第一脚变成低电平，通过第一二极管D1将第一开关元件Q1的栅极拉到低电平，此时第一开关元件Q1导通。在延时单元2的作用下，将按钮开关K按下几秒后，通过第一电阻R1将电源模块的控制脚电平拉高，电源模块对CPU模块供电。

系统上电后，CPU部分软件开始启动，使得CPU模块的KEEP-OUT脚为高电平，保证系统处于上电状态，此时将按钮开关K释放，KEEP-OUT脚的高电平使得第二开关元件Q2的基极有电流通过，第二开关元件Q2导通，从而使得第一开关元件Q1的栅极维持低电平，从而保证系统处于上电状态。

当系统启动后，CPU模块的KEY-IN脚因为第六电阻R6上拉到与外接电源VCC等高的电压值，维持高电平。此时再次按下按钮开关K，CPU模块的KEY-IN脚通过第二二极管D2被拉到低电平，这时CPU模块会检测到KEY-IN脚的电平变化，同时判断按键时长，从而选择关机或待机等状态。

当电子产品出现故障需要强制关机时，此时持续按下按钮开关K，第二电容C2的电量会通过第七电阻R7对地缓慢放电，当按钮开关K的按动时长大于或等于放电时间时，第三开关元件Q3的栅极变成低电平，此时第三开关元件Q3导通，从而使得电源模块的控制脚变成低电平，实现强制断电关机。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种开关机电路，用于控制电源模块给CPU模块供电或断电，其特征在于：包括与电源模块和CPU模块耦接的开关单元(1)和按键单元(3)，所述开关单元(1)与电源模块的控制脚之间耦接有延时单元(2)，所述延时单元(2)包括串联于开关单元(1)输出端和电源模块控制脚之间的第一电阻和连接于第一电阻和电源模块控制脚连接节点的第一电容，所述第一电容的另一端接地设置。

2.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于：所述第一电容的两端并联有第二电阻。

3.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于：所述开关单元(1)包括控制电源模块给CPU模块供电的开机支路(11)和控制电源模块给CPU模块断电的关机支路(12)，所述开机支路(11)与CPU模块的KEEP-OUT脚耦接，所述关机支路(12)与CPU模块的KEY-IN脚耦接。

4.根据权利要求3所述的一种开关机电路，其特征在于：所述开机支路(11)包括第一二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二开关元件，所述第一二极管的阳极与第三电阻连接，所述第一二极管的阴极与所述按键单元(3)连接；所述第三电阻背离第一二极管一侧连接有供电设备；所述第三电阻和第一电阻之间串联有第一开关元件，所述第一开关元件的控制极连接于第三电阻和第一二极管的连接节点上；所述第二开关元件串联于第一开关元件控制极和地之间，所述第二开关元件的控制极通过第四电阻连接于CPU模块的KEEP-OUT脚。

5.根据权利要求4所述的一种开关机电路，其特征在于：所述第一开关元件采用P沟道MOS管，所述第二开关元件采用NPN型三极管。

6.根据权利要求4所述的一种开关机电路，其特征在于：所述关机支路(12)包括外接电源和串联于外接电源和所述按键单元(3)之间的第六电阻和第二二极管，所述第二二极管的阳极与第六电阻连接，所述第二二极管的阴极与所述按键单元(3)和第一二极管的阴极连接节点耦接；所述第二二极管与第六电阻的连接节点耦接于CPU模块的KEY-IN脚。

7.根据权利要求4所述的一种开关机电路，其特征在于：所述开关单元(1)还包括强制关机支路(13)，所述强制关机支路(13)包括串联于电源模块控制脚与地之间的第三开关元件，所述第三开关元件为低电平导通；所述第三开关元件的控制极连接有第三二极管，所述第三二极管阴极与第三开关元件的控制极连接，所述第三二极管的阳极耦接于所述按键单元(3)和所述第一二极管阴极的连接节点上，所述第三二极管与第三开关元件的连接节点和所述供电设备之间耦接有第二电容，所述第二电容与所述按键单元(3)之间耦接有第七电阻，所述第七电阻与第三二极管并联设置。

8.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于：所述第一电阻采用滑动变阻器。

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