CN217008019U - 一种开关机电路及手持式设备 - Google Patents

Abstract

本申请属于电路技术领域，公开一种开关机电路，包括：第一开关、第二开关和开关电路；第一开关具有常开常闭两种状态；第二开关为按钮开关，按下导通、松开关断；开关电路包括晶体管电路；电源电压通过第一开关供电给第一稳压电路，第一稳压电路为CPU提供供电电压；第二开关控制开关电路的开通或关断，电源电压通过开关电路供电给第二稳压电路，第二稳压电路为CPU提供供电电压。本申请实施例的开关机电路在第一开关和第二开关都不导通的情况下，功耗仅消耗在开关电路，开关电路采用晶体管电路实现，关机状态功耗大大降低。

Description

一种开关机电路及手持式设备

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种开关机电路，还涉及一种手持式设备。

背景技术

在手持式设备电路设计时需要考虑整机功耗问题，一般碳性9V电池容量在300mAh左右，LDO(low dropoutregulator，低压差线性稳压器)空载电流在1mA左右，所以需要设计一种开关机电路，以避免电池空载放电。

目前，手持式设备中使用的开关机电路分两种，第一种电路是软开机电路，这种手持式设备的关机其实是一种假象，CPU的电源是未切断的。这种电路在关机时，电源还是在给CPU供电的，CPU只是进入睡眠模式。这种电路的工作原理是CPU的中断引脚检测外部的开机按键是否被按下，当开机按键被按下时，CPU从睡眠模式中跳出，启动系统。第二种电路是使用逻辑电路来实现开机和关机，这种电路的工作原理是当开机按键被按下时，逻辑电路控制MOS管把系统的电源模块开启，开启后由电源模块产生一自锁信号，通过自锁信号反馈来控制MOS管维持开机的状态。关机时是系统检测到关机按键被按下，切除自锁的信号来达到关机的目的。

上述第一种电路的优点是电路简单，成本比较低，缺点就是CPU未开机时会消耗电池中的能量，长时间未开机的情况会造成电池的低压保护，导致电池的损坏。第二种电路的优点是在系统关闭时能够完全切断电源，所以就不存在消耗电池能量的问题，但缺点是实现比较复杂，且实现的成本比较高。

因此，如何提供一种能够降低手持式设备功耗的开关机电路，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种开关机电路，以解决现有技术中手持式设备功耗高的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种开关机电路。

在一些可选实施例中，所述开关机电路，包括：第一开关、第二开关和开关电路；第一开关具有常开常闭两种状态；第二开关为按钮开关，按下导通、松开关断；开关电路包括晶体管电路；

电源电压通过第一开关供电给第一稳压电路，第一稳压电路为CPU提供供电电压；

第二开关控制开关电路的开通或关断，电源电压通过开关电路供电给第二稳压电路，第二稳压电路为CPU提供供电电压。

可选地，所述CPU的第一监测引脚接收第二开关的状态电压信号，所述CPU的第二监测引脚接收第一开关的状态电压信号。

可选地，当第一开关导通时，电源电压通过第一开关供电给第一稳压电路，第一稳压电路提供供电电压给CPU。

可选地，当第一开关不导通，第二开关导通时，第二开关控制开关电路导通，电源电压通过开关电路供电给第二稳压电路，第二稳压电路提供供电电压给CPU。

可选地，当第一开关导通时，所述CPU通过第一监测引脚监测第二开关的状态电压信号。

可选地，当第二开关导通时，所述CPU通过第二监测引脚监测第一开关的状态电压信号。

可选地，所述开关电路包括第一晶体管，第二开关控制第一晶体管导通，电源电压通过第一晶体管给第二稳压电路供电。

可选地，所述开关电路还包括第二晶体管，CPU检测到第二开关的状态电压引脚在预设电压范围时，CPU控制第二晶体管导通，电源电压通过第二晶体管给第二稳压电路供电。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种手持式设备。

在一些可选实施例中，所述手持式设备包括上述任一项实施例所述的开关机电路。

本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的开关机电路在第一开关和第二开关都不导通的情况下，功耗仅消耗在开关电路，开关电路采用晶体管电路实现，关机状态功耗大大降低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种开关机电路的原理图；

图2是根据一示例性实施例示出的第一开关的工作原理示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的第二开关的工作原理示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1示出了本实用新型的开关机电路的一个可选实施例。

本申请实施例提供了一种开关机电路，包括第一开关100、第二开关200和开关电路300。第一开关100具有常开常闭两种状态，例如限位开关。第二开关200为按钮开关，按下则导通，松开则关断，例如微动开关。开关电路300包括晶体管电路，通过控制晶体管的开通或关断控制开关电路的开通或关断。电源400电压通过第一开关100供电给第一稳压电路500，第一稳压电路500为CPU提供供电电压。第二开关200控制开关电路300的开通或关断，电源400电压通过开关电路300供电给第二稳压电路600，第二稳压电路600为CPU 700提供供电电压。CPU 700还包括第一监测引脚和第二监测引脚，第一监测引脚接收第二开关200的状态电压信号，第二监测引脚接收第一开关100的状态电压信号。上述第一稳压电路、第二稳压电路可以是LDO芯片，也可以是其他形式的稳压电路。

上述开关机电路具有如下工作模式：

第一模式：当第一开关100导通时，电源400电压通过第一开关100供电给第一稳压电路500，第一稳压电路500提供供电电压给CPU 700。

第二模式：当第一开关100不导通，第二开关200导通时，第二开关200控制开关电路300导通，电源400电压通过开关电路300供电给第二稳压电路600，第二稳压电路600提供供电电压给CPU。

第三模式：当第一开关100导通时，CPU700通过第一监测引脚监测第二开关200的状态电压信号，当接收到第二开关200的状态电压信号表示第二开关200导通时，触发相应的控制模式。

第四模式：当第二开关200导通时，CPU通过第二监测引脚监测第一开关100的状态电压信号，当接收到第一开关100的状态电压信号表示第一开关100导通时，触发相应的控制模式。

本申请的开关机电路在第一开关100和第二开关200都不导通的情况下，功耗仅消耗在开关电路300，开关电路300采用晶体管电路实现，即开关电路包括晶体管及其他电路元件，因此功耗仅消耗在晶体管的零栅电压漏电流上，仅在2uA左右。而传统的开关机电路基本静态功耗将在10mA以上，远远大于本申请开关机电路的关机状态功耗2uA。举例来说，若电池容量为400mAh，采用传统开关机电路，设备关机状态下只能待机40小时左右，采用本申请的开关机电路待机时间可以延长至20000小时。

图2示出了第一开关的一个具体实施例。

该实施例中，第一开关but1导通时，电源电压BAT+通过二极管D2和第一开关but1供电给第一稳压电路U1，U1为CPU(图2中未示出)提供3.3V稳压供电。该实施例中，第一开关为限位开关，第一稳压电路为稳压芯片AMS1117。

图2所示实施例中，第一开关but1的状态电压信号Dry charge通过分压电阻R31和R34采集，第一开关but1的状态电压信号Dry charge传送到CPU的第二监测引脚。

图3示出了第二开关和开关电路的一个具体实施例。

该实施例中，当第一开关but1不导通，第二开关SW1导通时，第二开关SW1控制开关电路中第一晶体管V8导通，电源电压BAT+通过第一晶体管V8供电给第二稳压电路U2，第二稳压电路U2提供3.3V稳压给CPU供电，CPU开始工作。本实施例中，第一晶体管V8为PMOS晶体管，当然，本领域技术人员还可以采用其他形式的晶体管实现可控开关的功能。第二开关SW1导通时，通过分压电阻R76和R82控制第一晶体管V8的栅极电压，分压电压范围为0.078V～0.186V，PMOS栅极电压满足导通条件，PMOS导通，即第一晶体管V8导通。电源电压BAT+经过第一晶体管V8供电给U2，U2为CPU提供3.3V稳压供电。

本实施例中，在第一晶体管V8导通后CPU工作，检测第一开关but1的状态电压引脚Dry charge，若有电压则表明第一开关but1导通(即被按下)，进入相应的控制模式，例如1#控制模式，若没有电压则表明第一开关未导通，进入相应的控制模式，例如0#控制模式。若在0#控制模式，CPU检测到第一开关but1的状态电压Dry charge有电压则进入2#控制模式。在1#控制模式检测到第一开关but1的状态电压引脚Dry charge有电压则进入2#控制模式。本实施例中，第一开关but1的状态电压通过分压电阻R31和R34采集，引脚Dry charge为分压电阻R31和R34的公共端。

本实施例中，当第一开关but1导通时，电源电压BAT+通过第一开关but1供电给第一稳压电路U1，U1为CPU提供3.3V稳压供电。当第一开关but1不导通，第二开关SW1导通时，电源电压BAT+通过第一晶体管供电给第二稳压电路U2，U2为CPU提供3.3V稳压供电。CPU工作时检测第二开关SW1的状态电压引脚VFL_SW的电压，如果是0.078V～0.186V电压范围，则CPU控制开关电路中第二晶体管V11导通，电源电压通过第二晶体管V11给第二稳压电路U2供电，此时，第二开关SW1松开CPU依然工作。具体地，CPU控制VFL_EN引脚拉高，进而控制三极管V10导通、第二晶体管V11栅极拉低，第二晶体管V11也满足导通条件，电源电压通过第二晶体管V11给第二稳压电路U2供电。若在第一开关but1导通状态，CPU通过检测第二开关SW1的状态电压引脚VFL_SW的电压来判断SW1是否被按下，一旦检测到SW1被按下则进入3#控制模式，反之，若在第二开关SW1导通状态，则通过检测第一开关but1的状态电压引脚Dry_charge的电压来判断but1是否导通。

虽然设备开机过程耗时极短，CPU完全能够判断当前是第二开关SW1被按下状态，还是第一开关but1导通状态，所以，开机即可进入相应的控制模式。

上述0#控制模式、1#控制模式、2#控制模、3#控制模式式仅为示意性的，本申请并不涉及对控制程序的改进，本领域技术人员可以根据应用的需要进行相应的设置。

上述实施例中的开关机电路在第一开关but1和第二开关SW1都不导通时，功耗仅消耗在开关电路的V8和V11两个晶体管的零栅电压漏电流上，仅为2uA左右。如图3所示，如果采用传统的开关机电路，忽略开关电路，电阻R78、R79以及第二稳压电路U2必须连接电池，基本静态功耗将在10mA以上，远远大于本申请上述实施例开关机电路的关机状态功耗2uA。举例来说，若电池容量为400mAh，传统的开关机电路设备关机状态下只能待机40小时左右，采用本申请实施例的开关机电路后可以延长至20000小时。

在另一个实施例中，还提供了一种手持式设备，该手持式设备包括上述任一项实施例所述的开关机电路。

本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种开关机电路，其特征在于，包括：第一开关、第二开关和开关电路；第一开关具有常开常闭两种状态；第二开关为按钮开关，按下导通、松开关断；开关电路包括晶体管电路；

电源电压通过第一开关供电给第一稳压电路，第一稳压电路为CPU提供供电电压；

第二开关控制开关电路的开通或关断，电源电压通过开关电路供电给第二稳压电路，第二稳压电路为CPU提供供电电压。

2.如权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，

所述CPU的第一监测引脚接收第二开关的状态电压信号，所述CPU的第二监测引脚接收第一开关的状态电压信号。

3.如权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，

当第一开关导通时，电源电压通过第一开关供电给第一稳压电路，第一稳压电路提供供电电压给CPU。

4.如权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，

当第一开关不导通，第二开关导通时，第二开关控制开关电路导通，电源电压通过开关电路供电给第二稳压电路，第二稳压电路提供供电电压给CPU。

5.如权利要求2所述的一种开关机电路，其特征在于，

当第一开关导通时，所述CPU通过第一监测引脚监测第二开关的状态电压信号。

6.如权利要求2所述的一种开关机电路，其特征在于，

当第二开关导通时，所述CPU通过第二监测引脚监测第一开关的状态电压信号。

7.如权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，所述开关电路包括第一晶体管，第二开关控制第一晶体管导通，电源电压通过第一晶体管给第二稳压电路供电。

8.如权利要求1或7所述的一种开关机电路，其特征在于，所述开关电路还包括第二晶体管，CPU检测到第二开关的状态电压引脚在预设电压范围时，CPU控制第二晶体管导通，电源电压通过第二晶体管给第二稳压电路供电。

9.一种手持式设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的开关机电路。

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