实用新型内容
本实用新型的目的包括,例如,提供了一种开关唤醒电路及电子设备,通过在微动按键开关与MCU之间设置开关唤醒电路,实现了带有电池的小型电器在待机时的零功耗。
本实用新型的实施例可以这样实现:
第一方面,本实用新型提供一种开关唤醒电路,包括:微动按键开关、微控制单元、充放电单元、驱动单元、第一导通单元、第二导通单元以及供电控制单元;
所述微动按键开关分别与所述第一导通单元、所述微控制单元以及所述供电控制单元连接;
所述微控制单元分别与所述第二导通单元以及所述供电控制单元连接;
所述充放电单元分别与所述第一导通单元、所述第二导通单元以及所述驱动单元连接,所述充放电单元用于在所述微动按键开关弹起时提供电源;
所述驱动单元分别与所述供电控制单元、所述第二导通单元连接,所述驱动单元用于驱动所述供电控制单元导通;
所述微动按键开关以及所述供电控制单元分别接入外部电源;
所述第二导通单元分别与所述第一导通单元以及所述充放电单元连接。
在一种可选的实施方式中,所述充放电单元包括:
第一限流单元、第一分压单元以及第一电容;
所述第一限流单元的第一端分别与所述第一导通单元、所述第一分压单元以及所述驱动单元连接,所述第一限流单元的第二端与所述第一电容的第一端连接;
所述第一分压单元的第一端与分别所述第一导通单元以及所述第二导通单元连接,所述第一分压单元的第二端与所述第一电容的第二端连接。
在一种可选的实施方式中,所述第一限流单元包括:第一电阻;
所述第一电阻的第一端分别与所述第一导通单元、所述第一分压单元以及所述驱动单元连接,所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接。
在一种可选的实施方式中,所述第一分压单元包括:第二电阻;
所述第二电阻的第一端分别与所述第一导通单元、所述第二导通单元以及所述第一限流单元连接;
所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接。
在一种可选的实施方式中,所述驱动单元包括:第一三极管以及第三电阻;
所述第一三极管的第一端与所述第三电阻的第二端连接,所述第一三极管的第二端与所述供电控制单元连接,所述第一三极管的第三端接地;
所述第三电阻的第一端与所述充放电单元连接。
在一种可选的实施方式中,所述供电控制单元包括:第一莫斯管以及第四电阻;
所述第一莫斯管的第一端与所述外部电源、所述微动按键开关以及所述第四电阻连接,所述第一莫斯管的第二端与所述微控制单元连接,所述第一莫斯管的第三端分别与所述第四电阻以及所述驱动单元连接;
所述第四电阻的第一端分别与所述外部电源以及所述微动按键开关连接。
在一种可选的实施方式中,所述第一导通单元包括:第一二极管;
所述第一二极管的第一端与所述微动按键开关连接;
所述第一二极管的第二端分别与所述充放电单元、所述第二导通单元连接。
在一种可选的实施方式中,所述第二导通单元包括:第二二极管;
所述第二二极管的第一端与所述微控制单元连接;
所述第二二极管的第二端分别与所述第一导通单元、所述充放电单元连接。
在一种可选的实施方式中,所述开关唤醒电路还包括:第五电阻;
所述第五电阻的第一端分别与所述微动按键开关以及所述微控制单元连接,所述第五电阻的第二端与所述充放电单元连接。
第二方面,本实用新型提供一种电子设备,所述电子设备包括:前述实施例中任一项所述的开关唤醒电路以及处理器,所述开关唤醒电路与所述处理器电连接,用于控制所述处理器的开断。
本实用新型实施例的有益效果包括:
首先,本实用新型通过在微控制单元与微动按键开关间设置开关唤醒电路,通过充放电单元、驱动单元以及供电控制单元相互逻辑配合,使得微控制单元无需实时检测微动按键开关的状态,就能够实现微控制单元与电源间的开机自启,以及待机自断,使得小型电器能够在待机期间不存在额外的电流,达到了待机期间零功耗的效果。
其次,本实用新型的开关唤醒电路设置于微控制单元与微动按键开关之间,对微控制单元的类型不做限制,可移植性非常强,增加了本实用新型的开关唤醒电路的灵活性。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
充电电池由于便携、高效率等优点,几乎被所有的小型电器采用,例如,投影仪、蓝牙音响等。但是,这些小型设备,在待机时,由于需要开关电源芯片或者中央处理器等部件在待机时还需消耗电能,确保小型电器能够通过开关启动。那么,在由于航运、长期不使用等原因,导致带有充电电池的小型电器长期处于待机状态时,上述部件可能会耗尽充电电池的电量,使得长期待机后想小型设备无法正常开机。
现有的小型电器中,为了降低待机时的功耗,会通过在开关与CPU间设置低功耗MCU,由该MCU实时检测开关的状态的方式,以达到低功耗的目的。但是,MCU在实时检测开关的状态时,也是有着自身的功耗的,一般为500μA,即使是如此低的功耗,对于一个月以上不开机的小型设备来说,也可能会导致充电电池的电量耗尽而无法开机的情况发生。
另外,现有技术中,小型电器的开关一般选用自锁开关,这种开关为可用自己锁定状态的硬件开关,按下后为导通作用,再次按下为断开。自锁开关不仅需要对其状态进行实时检测,而且还存在手感差、寿命低、体积大、存在大电流抖动等缺点,成本也相对高昂。
基于此,申请人经研究,提出了一种开关唤醒电路及电子设备,通过在MCU与微动按键开关间设置充放电单元、驱动单元以及供电控制单元的硬件设计组件的形式,就能够实现MCU与电源间的开机自启,以及待机自断,使得小型电器能够在待机期间不存在额外的电流,达到了待机期间零功耗的效果。另外,本实用新型选用了微动按键开关,这种开关由微小接点间隔和快动结构,点触为开机,长按为关机,相对于自锁开关,寿命更长,成本更低。
图1为本实用新型实施例提供的一种开关唤醒电路的结构示意图,请参阅图1,该开关唤醒电路包括:微动按键开关101、微控制单元102、充放电单元103、驱动单元104、第一导通单元105、第二导通单元106以及供电控制单元107。
其中,微动按键开关101分别与第一导通单元105、微控制单元102以及供电控制单元107连接,微控制单元102分别与第二导通单元106以及供电控制单元107连接。
充放电单元103分别与第一导通单元105、第二导通单元106以及驱动单元104连接,充放电单元103用于在微动按键开关101弹起时提供电源。
驱动单元104分别与供电控制单元107以及所述第二导通单元106连接,驱动单元104用于驱动供电控制单元107导通。
微动按键开关101以及供电控制单元107分别接入外部电源,第二导通单元106分别与第一导通单元105以及充放电单元103连接。
首先,在开关唤醒电路所在的小型电器处于待机状态时,点触微动按键开关101,使微动按键开关101短暂闭合,开关唤醒电路进入启动的第一阶段。外部电源VCC108通过微动按键开关101、第一导通单元105,向充放电单元103供电,同时使驱动单元、供电控制单元107开始工作,使VCC108通过供电控制单元107,向微控制单元102供电,微控制单元102开始上电,运行内部程序,同时控制与其连接的处理器开启。
微动按键开关101经过短暂闭合,然后弹起后,VCC108不再通过微动按键开关101向开关唤醒电路供电,该电路进入启动的第二阶段。充放电单元103开始放电,向驱动单元104输出电压,使驱动单元104、供电控制单元107继续工作,从而使得VCC108能够继续通过供电控制单元107向微控制单元102继续供电。
开关唤醒电路启动的第三阶段在上述第二阶段中,充放电单元103未完成放电、微控制单元102完成内部程序正常运行后开始。此时,VCC108仍通过供电控制单元107向微控制单元102供电,同时,微控制单元102输出驱动电压,通过第二导通单元106后,驱动电压使驱动单元104、供电控制单元107继续维持工作状态,此时,微控制单元102利用VCC108的供电,使驱动单元104、供电控制单元107维持工作状态,形成了自循环。
其次,在带有开关唤醒电路的小型电器处于开机状态时,用户可以通过长按微动按键开关101,使小型电器进入待机状态。当微动按键开关101按下后,VCC108通过微动按键开关101向微控制单元102输入一个持续的高电平,同时向充放电单元103充电。微控制单元102收到该持续的高电平信号后,将控制与其连接的处理器停止工作,同时停止内部程序的运行,然后停止输出驱动电压。待充放电单元103放电完成后,该小型电器进入待机状态。
在本实施例中,通过在微控制单元与微动按键开关间设置开关唤醒电路,使得微控制单元无需实时检测微动按键开关的状态,就能够实现微控制单元与电源间的开机自启,以及待机自断,使得小型电器能够在待机期间不存在额外的电流,达到了待机期间零功耗的效果。其次,本实用新型实施例中,不限制微控制单元的类型,可移植性强。最后,使用了寿命更长,成本更低的微动按键开关,增加了耐用性。
可选地,如图2所示,充放电单元103包括:第一限流单元1031、第一分压单元1032以及第一电容1033。
第一限流单元1031的第一端分别与第一导通单元105、第一分压单元1032以及驱动单元104连接,第一限流单元1031的第二端与第一电容1033的第一端连接。
第一分压单元1032的第一端与分别第一导通单元105以及第二导通单元106连接,第一分压单元1032的第二端与第一电容1033的第二端连接。
在开关唤醒电路所在的小型电器处于待机状态时,微动按键开关101短暂按下,通过第一导通单元105向充放电单元103进行供电,此时,第一限流单元1031用于对VCC108输入第一电容1033的电压进行限流,第一分压单元1032用于对VCC108输入第一电容1033的电压进行分压,保证第一电容1033不会因电压过大而损坏。
第一电容1033用于,在充电完成后,向驱动单元104发出电压,使驱动单元104内部导通,进入正常工作状态。
在本实施例中,通过充放电单元的充放电过程,即使微动按键开关101只有短暂的驱动过程,也能继续驱动上述驱动单元继续工作,从而使微动控制单元能够有充足的时间完成上电、程序运行的过程。同时,由于第一限流单元、第一分压单元的存在,能够对第一电容起到保护作用,提高了开关唤醒电路的稳定性。
可选地,如图3所示,上述第一限流单元1031包括:第一电阻10311。
第一电阻10311的第一端分别与第一导通单元105、第一分压单元1032以及驱动单元104连接,第一电阻的第二端与第一电容1033的第一端连接。
第一电阻10311可以是大小为47K欧姆的电阻,用于限制输入到第一电容1033的电流。
可选地,继续参阅图3,上述第一分压单元1032包括:第二电阻10321。
第二电阻10321的第一端分别与第一导通单元105、第二导通单元106以及第一限流单元1031连接,第二电阻的第二端与第一电容1033的第二端连接。
第二电阻10321可以是大小与上述第一电阻10311相同,大小为47K欧姆的电阻,用于对第一电容1033、第一电阻10311进行分压。
可选地,继续参阅图3,驱动单元104包括:第一三极管1041以及第三电阻1042。
第一三极管1041的第一端与第三电阻1042的第二端连接,第一三极管1041的第二端与供电控制单元107连接,第一三极管1041的第三端接地。第三电阻1042的第一端与充放电单元103连接。
其中,第一三极管1041可以是大小为4.7K欧姆的电阻,用于限制流入第一三极管1041的电流,同时使第一三极管1041的基极与集电极形成满足导通条件的电压差,示例性地,该电压差可以为0.7V。
第一三极管1041用于,根据是否收到第一电容1033或者微控制单元102提供的电压,切换至导通或者截断状态。
在本实施例中,驱动单元通过改变第一三极管的状态,实现了控制供电控制单元的通断的功能。
可选地,继续参阅图3,供电控制单元107包括:第一莫斯管1071以及第四电阻1072。
第一莫斯管1071的第一端与外部电源、微动按键开关101以及第四电阻1072连接,第一莫斯管1071的第二端与微控制单元102连接,第一莫斯管1071的第三端分别与第四电阻1072以及驱动单元104连接。第四电阻1072的第一端分别与外部电源以及微动按键开关101连接。
其中,第四电阻1072可以是大小为10K欧姆的电阻,用于对第一莫斯管1071进行分压。
第一莫斯管1071用于根据驱动单元104输入的电压,切换自身的通断状态,从而控制VCC108是否向微控制单元102供电。
在本实施例中,由第四电阻以及第一莫斯管组成的供电控制单元,可以根据输入的电压,控制VCC与微控制单元间供电线路的通断。
可选地,继续参阅图3,第一导通单元105包括:第一二极管1051。
第一二极管1051的第一端与微动按键开关101连接。第一二极管1051的第二端分别与充放电单元103、第二导通单元106连接。
第一二极管1051用于,在充放电单元103进行放电时,阻断充放电单元103向微动按键开关101的供电过程,避免充放电单元103内电量的浪费。
可选地,继续参阅图3,第二导通单元106包括:第二二极管1061。
第二二极管1061的第一端与微控制单元102连接。第二二极管1061的第二端分别与第一导通单元105、充放电单元103连接。
第二二极管1061的功能与第一二极管1051相同,都是控制电流的方向。用于在充放电单元103进行放电时,阻断充放电单元103向微控制单元102的供电过程,避免充放电单元103内电量的浪费。
可选地,如图3和图4所示,本实用新型实施例提供的开关唤醒电路还包括:第五电阻109。
第五电阻109的第一端分别与微动按键开关101以及微控制单元102连接,第五电阻109的第二端与充放电单元103连接。
第五电阻109可以是大小为10K欧姆的电阻,第五电阻109用于,在微动按键开关101长时间按下时,对微动按键开关101与微控制单元102间的电路进行分压,避免该路短路。
如图5所示,本实用新型实施例还提供一种电子设备,电子设备包括:上述实施例中任一项的开关唤醒电路10以及处理器20,开关唤醒电路10与处理器20电连接,用于控制处理器20的开断。
上述处理器20可以是装载有小型电器的主要运行程序的CPU或者其他具有计算处理能力的处理器20,本实用新型在此不做限定。
基于上述图3所示结构,本实用新型实施例提供的开关唤醒电路的工作原理如下:
需要说明的是,在本实用新型实施例中,设置微动按键开关101为同时具有使所在的小型电器待机或者唤醒功能的开关,属于常开路状态,当有开机需求时,点触微动按键开关101,完成开机。当有待机需求,在小型设备开机时长按微动按键开关101,实现小型电器的待机。
首先,在小型电器处于待机状态时,点触微动按键开关101,此时微动按键开关101处短暂闭合的状态,开关唤醒电路进入启动的第一阶段。由于第一导通单元105的第一二极管1051能够控制电流单向流动,外部电源,或者充电电池VCC108的电流通过第一二极管1051,在充放电单元103的第一限流单元1031的限流作用,以及第一分压单元1032的分压作用下,向充放电单元103的第一电容1033内充电。同时,由于驱动单元104的第三电阻1042的限流作用,使得驱动单元104的第一三极管1041进入导通状态。第一三极管1041导通,同时由于供电控制单元107的第一电阻10311的分压作用,使得第一莫斯管1071进入导通状态,从而使VCC108的电流通过供电控制单元107的第一莫斯管1071,向微控制单元102的VCC108端口供电,微控制单元102开始上电,运行内部程序,同时控制与其连接的处理器开启。
微动按键开关101经过短暂闭合,然后弹起后,VCC108不再通过微动按键开关101向开关唤醒电路供电,该电路进入启动的第二阶段。充放电单元103的第一电容1033开始放电,向驱动单元104输出电压,使驱动单元104的第一三极管1041继续导通,同时维持供电控制单元107的第一莫斯管1071继续处于导通状态,从而使得VCC108能够继续通过第一莫斯管1071向微控制单元102继续供电。
开关唤醒电路启动的第三阶段在上述第二阶段中,第一电容1033未完成放电、微控制单元102完成内部程序正常运行后开始。此时,VCC108仍通过供电控制单元107的第一莫斯管1071向微控制单元102供电,微控制单元102通过第六引脚输出驱动电压,在第二导通单元106的第二二极管1061的单向电流导通的控制下,驱动电压在驱动单元104的第三电阻1042的限流作用下,在充放电单元103尚未放电完成时,与充放电单元103一起,使驱动单元104的第一三极管1041继续维持导通状态。若充放电单元103完成放电,则由该驱动电压驱动使驱动单元104的第一三极管1041导通。从而使供电控制单元的第一莫斯管1071继续导通,通过VCC108为微控制单元102供电。这样,存储电量较少的电容,驱动上述驱动单元104、供电控制单元107维持导通状态,以使VCC108向微控制单元102供电的一路电路,就更改为微控制单元102、驱动单元104、供电控制单元107以及VCC108形成的闭环通路,微控制单元102利用VCC108的供能,持续输出驱动电压,使驱动单元104、供电控制单元107维持导通状态,而驱动单元104、供电控制单元107的导通,又能使VCC108不断向微控制单元102供电,达到了仅通过微动按键开关101以及开关唤醒电路,就能够无需通过微控制单元102的循环检测,实现开机的目的。
其次,在上述小型电器处于开机状态时,用户可以通过长按微动按键开关101,使小型电器进入待机状态。具体地,当用户长按微动按键开关101后,微动按键开关101压下,VCC108通过微动按键开关101向开关唤醒电路供电。可以理解的是,该长时间可以在微控制单元102中进行设置,例如,可以是大于2S(秒)。由于微动按键开关101是长时间按下,此时VCC108向微控制单元102的第五引脚输入一个持续的高电平,同时向充放电单元103充电。
微控制单元102收到该持续的高电平信号后,将控制与其连接的处理器停止工作,同时停止内部程序的运行,然后停止输出驱动电压。
在充放电单元103放电的过程中,即使微控制单元102停止输出驱动电压,充放电单元103的第一电容1033也会继续使驱动单元104以及供电控制单元107维持工作。
当充放电单元103完成放电,微控制单元102的驱动电压停止输出后,驱动单元104的第一三极管1041进入截止状态,供电控制单元107的第一莫斯管1071将停止工作,从而中断了VCC108向微控制单元102的供电。这样,MCU与处理器在待机时与VCC108没有连接,整个电路完全处于断路状态,从而实现了零功耗待机。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。