CN217063559U - 一种延时开机硬件上电自锁电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种延时开机硬件上电自锁电路，其包括开关模块和自锁模块，开关模块包括用于接收电能的第一电源输入端、用于连接开机按键的按键接入端以及第一电源输出端，开关模块用于根据按压或者触摸开机按键来控制电源输出；自锁模块包括第二电源输入端、第三电源输入端和第二电源输出端，第二电源输出端电连接于第三电源输入端，自锁模块用于锁定电路的上电状态；第一电源输出端与第二电源输入端之间连接有延时模块，延时模块包括进电端和供电端，进电端电连接于第一电源输出端，供电端电连接于第二电源输入端，延时模块用于延时控制自锁模块进行导通。本申请具有不易误触开机、硬件上电自锁以及通过硬件方式调节延长开机时间的效果。

Description

一种延时开机硬件上电自锁电路

技术领域

本申请涉及电子设备的技术领域，尤其是涉及一种延时开机硬件上电自锁电路。

背景技术

目前，电路系统主要通过按键来实现开机上电功能，但是按键开关会出现抖动或者误触的情况，造成整个电路系统频繁的上电断电或者误开机的问题，使得电路系统反复承受大电流电压的冲击。同时在上电过程中如果是软件来实现上电锁定的功能，可能会出现上电后松开开机按键时，软件程序还没运行起来，导致整机掉电的情况，此时会造成软件程序初始化时突然掉电，最终可能会导致程序运行死机，flash丢失等严重后果。

上述中的相关技术，存在有误触开机、异常掉电的缺陷。

实用新型内容

为了改善误触开机、异常掉电的问题，本申请提供一种延时开机硬件上电自锁电路。

本申请提供的一种延时开机硬件上电自锁电路采用如下的技术方案：

一种延时开机硬件上电自锁电路，包括开关模块和自锁模块，所述开关模块包括用于接收电能的第一电源输入端VIN1、用于连接开机按键的按键接入端以及第一电源输出端，所述开关模块用于根据按压或者触摸开机按键来控制电源输出；所述自锁模块包括第二电源输入端、第三电源输入端和第二电源输出端，所述第二电源输出端电连接于所述第三电源输入端，所述自锁模块用于锁定电路的上电状态；

所述第一电源输出端与所述第二电源输入端之间连接有延时模块，所述延时模块包括进电端和供电端，所述进电端电连接于所述第一电源输出端，所述供电端电连接于所述第二电源输入端，所述延时模块用于延时控制所述自锁模块进行导通。

通过采用上述技术方案，按下或者触摸开机按键后，开关模块为延时模块提供电源，当开机按键持续按下设定的时间时，延时模块才会与自锁模块导通，有效避免开机按键误触导致开机的问题；当松开开机按键时，自锁模块锁定控制信号，让电路一直处于上电的状态，有效避免软件初始化时异常掉电的问题。

可选的，所述开关模块包括隔离光耦N1，所述隔离光耦N1包括发光二极管D1和光电三极管T，所述发光二极管D1的阳极端电连接于所述开关模块的电源输入端，所述发光二极管D1的阴极端电连接于所述开关模块的按键接入端；所述光电三极管T的集电极电连接于所述开关模块的电源输入端，所述光电三极管T的发射极电连接于所述开关模块的电源输出端。

通过采用上述技术方案，开关按键通过光耦隔离的方式来控制电路上电，防止静电或者高压传进延时模块。

可选的，所述第一电源输出端和所述进电端之间连接有第一DCDC模块，所述第一DCDC模块用于将所述第一电源输出端的输出电压转换为所述延时模块的供电电压。

通过采用上述技术方案，第一DCDC模块将开关模块的输出电压转换为合适的电压，给延时模块提供电源，使延时模块能够正常工作；当开关模块的输出电压在延时模块允许电源输入电压的范围内时，开关模块的输出电压直接为延时模块提供电源。

可选的，所述第二电源输出端与所述第三电源输入端之间连接有第二DCDC模块，所述第二DCDC模块用于将所述第二电源输出端的输出电压转换为所述自锁模块的供电电压。

通过采用上述技术方案，第二DCDC模块将自锁模块的输出电压转换为合适的电压，为自锁模块提供硬件上电锁定信号，避免异常掉电的情况发生。

可选的，所述自锁模块还包括用于接收电能的第四电源输入端，当所述供电端停止供电时，所述第四电源输入端输出电源使所述自锁模块保持上电状态。

通过采用上述技术方案，第二电源输入端作为主电路，第四电源输入端作为辅助电路，把主电路或者辅助电路的输出电源作为自锁模块的上电锁定控制信号；当松开开机按键时，供电端停止供电，第四电源输入端代替第二电源输入端输出电源，使自锁模块保持上电状态，起到了硬件上电自锁的作用，可以有效避免软件初始化时整机掉电的问题。

可选的，所述自锁模块包括第一二极管D2、第二二极管D3和三极管Q1，所述第一二极管D2串联于所述第二电源输入端，所述第二二极管D3串联于所述第三电源输入端，所述第一二极管D2的阳极端连接于所述第二电源输入端，所述第一二极管D2的阴极端连接于所述三极管Q1的基极；所述第二二极管D3的阳极端连接于所述第三电源输入端，所述第二二极管D3的阴极端连接于所述三极管Q1的基极。

通过采用上述技术方案，将延时模块的输出信号作为第一二极管D2自然选通信号控制电路系统的上电；当延时模块停止供电时，将硬件上电锁定信号作为第二二极管D3自然选通信号控制电路系统的上电，保证自锁模块持续保持上电状态。

可选的，所述延时模块包括延时芯片U1，所述延时芯片U1的电压输入端电连接于所述延时模块的进电端，所述延时芯片U1的电压输出端电连接于所述延时模块的供电端；所述延时芯片U1包括复位端RST、阈值端THR和触发端TRIG，所述进电端电连接于所述复位端RST，且通过第一电容C1电连接于所述阈值端THR和所述触发端TRIG。

通过采用上述技术方案，延时芯片U1的设置，实现延时模块将开关模块与自锁模块延时导通。

可选的，所述触发端连接有第一电阻R1，所述第一电阻R1的另一端接地GND。

通过采用上述技术方案，延时模块的延时时间能够通过第一电容C1和第一电阻R1来进行设定，有效避免开机按键误触导致开机。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将开机按键持续按下设定的时间，开关模块持续为延时模块提供电源，延时模块才会与自锁模块导通，避免误触开机；在松开开机按键时，自锁模块锁定控制信号，让电路一直处于上电的状态，避免软件初始化时异常掉电的问题；

2.开关按键通过光耦隔离的方式来控制电路上电，防止静电或者高压传进延时模块；

3.将第二电源输入端作为主电路，第四电源输入端作为辅助电路，当松开开机按键时，供电端停止供电，第四电源输入端代替第二电源输入端输出电源，使自锁模块保持上电状态，起到了硬件上电自锁的作用，可以有效避免软件初始化时整机掉电的问题。

附图说明

图1是本申请中开关模块、延时模块和第一DCDC模块的电路原理图；

图2是本申请中自锁模块和第二DCDC模块的电路原理图。

附图标记说明：1、开关模块；2、延时模块；3、自锁模块；4、第一DCDC模块；5、第二DCDC模块。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种延时开机硬件上电自锁电路，具有不易误触开机、防抖上电、硬件上电自锁以及通过硬件方式调节延长开机时间的功能。

参照图1和图2，延时开机硬件上电自锁电路包括开关模块1、延时模块2和自锁模块3。延时模块2分别连接于开关模块1和自锁模块3，开关模块1为延时模块2提供电源，延时模块2延时控制自锁模块3导通，在导通后，自锁模块3锁定控制信号，让电路处于上电状态。

参照图1，在本实施例中，开关模块1包括第一电源输入端VIN1、按键接入端SW和第一电源输出端，第一电源输入端VIN1可以接直流电源的输出或者电池电压，或者直流电源的输出与电池电压的选择电路。按键接入端SW接开机按键，第一电源输出端与延时模块2连接。

开关模块1包括隔离光耦N1，隔离光耦N1包括发光二极管D1和光电三极管T，发光二极管D1的阳极端通过第二电阻R2连接于开关模块1的电源输入端，发光二极管D1的阴极端电连接于开关模块1的按键接入端SW，且发光二极管D1的阴极端连接有并联的第二电容C2和稳压二极管ZD1，第二电容C2的另一端接地，稳压二极管ZD1的阳极端接地，稳压二极管ZD1的阴极端连接于发光二极管D1的阴极端。

光电三极管T的集电极电连接于开关模块1的电源输入端，光电三极管T的发射极电连接于开关模块1的电源输出端，开关模块1的电源输出端还串联有第三电容C3，第三电容C3的另一端接地。在开关模块1中，开关按键通过光耦隔离的方式来控制电路上电，防止静电或者高压传进延时模块2。

参照图1和图2，延时模块2包括进电端和供电端，进电端电连接于开关模块1的第一电源输出端，第一电源输出端和进电端之间连接有第一DCDC模块4，第一DCDC模块4将开关模块1的输出电压转换为合适的电压，给延时模块2提供电源，使延时模块2能够正常工作。当开关模块1的输出电压在延时模块2允许电源输入电压的范围内时，开关模块1的输出电压直接为延时模块2提供电源。

延时模块2包括延时芯片U1，延时芯片U1的电压输入端电连接于延时模块2的进电端，延时芯片U1的电压输出端电连接于延时模块2的供电端。延时芯片U1包括复位端RST、阈值端THR、触发端TRIG、控制端CONT、放电端DISCH和输出端OUT，进电端电连接于复位端RST，且通过第一电容C1电连接于阈值端THR和触发端TRIG，触发端TRIG连接有第一电阻R1，第一电阻R1的另一端接地GND，控制端CONT连接有第四电容C4，第四电容C4的另一端接地GND。放电端DISCH用于给延时芯片U1内的电容放电，输出端OUT与自锁模块3连接。延时模块2的延时时间能够通过第一电容C1和第一电阻R1来进行设定，其中延时时间的计算公式为T=（1.1*R1*C1）s。根据需求设定延时时间，当持续按下开机按键到设定的时间时，输出端OUT输出高电平，有效避免开机按键误触导致开机。

延时芯片U1的可选型号为NE555DRDE的芯片，成本较低，性能可靠。

参照图1和图2，自锁模块3包括第二电源输入端VIN2、第三电源输入端VIN3、第四电源输入端VIN4和第二电源输出端，延时模块2的供电端电连接于第二电源输入端VIN2，第二电源输出端电连接于第三电源输入端VIN3，当延时模块2为自锁模块3提供电源时，第二电源输入端VIN2作为主电路，为自锁模块3的上电锁定控制信号。第四电源输入端VIN4可以接直流电源的输出或者电池电压，或者直流电源的输出与电池电压的选择电路，当松开开机按键时，供电端停止供电，第四电源输入端VIN4代替第二电源输入端VIN2输出电源，使自锁模块3保持上电状态，起到了硬件上电自锁的作用，可以有效避免软件初始化时整机掉电的问题。

自锁模块3包括第一二极管D2、第二二极管D3、第三电阻R3、三极管Q1和PMOS管，第三电阻R3和第一二极管D2依次串联在三极管Q1的基极与第二电源输入端VIN2之间，第三电阻R3的一端连接于三极管Q1的基极，第三电阻R3的另一端连接于第一二极管D2的阴极端，第一二极管D2的阳极端连接于第二电源输入端VIN2，第二二极管D3的阳极端连接于第三电源输入端VIN3，第二二极管D3的阴极端连接于第一二极管D2的阴极端与第三电阻R3之间。三极管Q1的发射极接地GND，三极管Q1的基极与发射极之间并联有第四电阻R4和第五电容C5。三极管Q1的集电极与PMOS管的栅极之间串联有第五电阻R5。

PMOS管的源极连接于第四电源输入端VIN4，PMOS管的漏极连接于第二电源输出端，PMOS管的源极与栅极之间并联有第六电容C6和第六电阻R6。当松开开机按键时，通过硬件信号锁定电路系统的上电，让电路一直处在上电的状态。松开开机按键时，延时芯片U1的输出端OUT输出低电平，此时，之前因为PMOS管导通为第三电源输出端输出的电压会通过第四电源输入端VIN4提供电源给第三电源输入端VIN3继续让三极管Q1保持导通，使第四电源输入端VIN4作为辅助电路，第四电源输入端VIN4代替第二电源输入端VIN2输出电源，使VOUT依然存在，使自锁模块3保持上电状态，起到了硬件上电自锁的作用，可以有效避免软件初始化时整机掉电的问题。并且将延时模块2的输出信号作为第一二极管D2自然选通信号控制电路系统的上电；当延时模块2停止供电时，将硬件上电锁定信号作为第二二极管D3自然选通信号控制电路系统的上电，保证自锁模块3持续保持上电状态。

参照图1和图2，第二电源输出端与第三电源输入端VIN3之间连接有第二DCDC模块5，第二DCDC模块5的输出端接第二二极管D3的阳极端，第二DCDC模块5能够将第二电源输出端的输出电压转换为为合适的电压，为自锁模块3提供硬件上电锁定信号，避免异常掉电的情况发生。当自锁模块3的输出电压VOUT在允许电源输入电压的范围内时，输出电压VOUT直接为第三电源输入端VIN3提供电源。

本申请实施例一种延时开机硬件上电自锁电路的实施原理为：当持续按下开机按键到设定的时间时，延时模块2中的延时芯片U1的输出端OUT输出高电平，自锁模块3控制三极管Q1和PMOS管导通，有效避免开机按键误触导致开机的问题；当松开开机按键时，延时芯片U1的输出端OUT输出低电平，通过第四电源输入端VIN4为自锁模块3提供电源，保持PMOS管导通，起到了硬件上电自锁的作用，有效避免软件初始化时异常掉电的问题。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：包括开关模块(1)和自锁模块(3)，所述开关模块(1)包括用于接收电能的第一电源输入端、用于连接开机按键的按键接入端以及第一电源输出端，所述开关模块(1)用于根据按压或者触摸开机按键来控制电源输出；所述自锁模块(3)包括第二电源输入端、第三电源输入端和第二电源输出端，所述第二电源输出端电连接于所述第三电源输入端，所述自锁模块(3)用于锁定电路的上电状态；

所述第一电源输出端与所述第二电源输入端之间连接有延时模块(2)，所述延时模块(2)包括进电端和供电端，所述进电端电连接于所述第一电源输出端，所述供电端电连接于所述第二电源输入端，所述延时模块(2)用于延时控制所述自锁模块(3)进行导通。

2.根据权利要求1所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述开关模块(1)包括隔离光耦N1，所述隔离光耦N1包括发光二极管D1和光电三极管T，所述发光二极管D1的阳极端电连接于所述开关模块(1)的电源输入端，所述发光二极管D1的阴极端电连接于所述开关模块(1)的按键接入端；所述光电三极管T的集电极电连接于所述开关模块(1)的电源输入端，所述光电三极管T的发射极电连接于所述开关模块(1)的电源输出端。

3.根据权利要求1所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述第一电源输出端和所述进电端之间连接有第一DCDC模块(4)，所述第一DCDC模块(4)用于将所述第一电源输出端的输出电压转换为所述延时模块(2)的供电电压。

4.根据权利要求1所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述第二电源输出端与所述第三电源输入端之间连接有第二DCDC模块(5)，所述第二DCDC模块(5)用于将所述第二电源输出端的输出电压转换为所述自锁模块(3)的供电电压。

5.根据权利要求4所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述自锁模块(3)还包括用于接收电能的第四电源输入端，当所述供电端停止供电时，所述第四电源输入端输出电源使所述自锁模块(3)保持上电状态。

6.根据权利要求1所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述自锁模块包括第一二极管D2、第二二极管D3和三极管Q1，所述第一二极管D2串联于所述第二电源输入端，所述第二二极管D3串联于所述第三电源输入端，所述第一二极管D2的阳极端连接于所述第二电源输入端，所述第一二极管D2的阴极端连接于所述三极管Q1的基极；所述第二二极管D3的阳极端连接于所述第三电源输入端，所述第二二极管D3的阴极端连接于所述三极管Q1的基极。

7.根据权利要求1所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述延时模块(2)包括延时芯片U1，所述延时芯片U1的电压输入端电连接于所述延时模块(2)的进电端，所述延时芯片U1的电压输出端电连接于所述延时模块(2)的供电端；所述延时芯片U1包括复位端RST、阈值端THR和触发端TRIG，所述进电端电连接于所述复位端RST，且通过第一电容C1电连接于所述阈值端THR和所述触发端TRIG。

8.根据权利要求7所述的延时开机硬件上电自锁电路，其特征在于：所述触发端TRIG连接有第一电阻R1，所述第一电阻R1的另一端接地GND。

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