CN218301369U - 一种自动开机电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工控机领域，尤其是涉及一种自动开机电路，包括开关模块，用于与工控机连接，接收触发信号，生成开机指令，所述触发信号为工控机通电后发出的信号；脉冲生成模块，与所述开关模块连接，用于接收所述开机指令，在接收到所述开机指令时，输出脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲；南桥硬件开机电路，用于与脉冲生成模块连接，用于接收所述低电平脉冲，在接收到所述低电平脉冲时，控制工控机开机。本申请具有能够令工控机自动开机的效果。

Description

一种自动开机电路

技术领域

本申请涉及工控机的领域，尤其是涉及一种自动开机电路。

背景技术

工控机（Industrial Personal Computer—IPC）作为一个工业控制器常运行在工业环境中。

在许多应用场合中，需要工控机能够在电源供电后，自动开机；相关技术中，为了实现自动开机，会利用软件程序以设置南桥内部寄存器，当工控机侦测到有供电后，会触发计算机内置的开关控制电路来开机。

但是利用软件控制时，当供电环境较差时，例如停电或者供电不稳时，可能会使得南桥寄存器清零，使得工控机自动开机的功能失效。

实用新型内容

为了能够控制工控机自动开机，本申请提供一种自动开机电路，采用如下的技术方案：

一种自动开机电路，包括：

开关模块，用于与工控机连接，接收触发信号，生成开机指令，所述触发信号为工控机通电后发出的信号，

脉冲生成模块，与所述开关模块连接，用于接收所述开机指令，在接收到所述开机指令时，输出脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲；

南桥硬件开机电路，用于与脉冲生成模块连接，用于接收所述低电平脉冲，在接收到所述低电平脉冲时，控制所述工控机开机。

通过采用上述技术方案，利用开关模块在工控机通电后输出开机指令至脉冲生成模块，以令脉冲生成模块生成脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲，再利用南桥硬件开机电路，在接收到低电平脉冲时，控制工控机自动开机，以此实现在工控机通电后，能够令工控机自动开机的功能。

在一种可能的实现方式中，所述脉冲生成模块包括时长控制单元以及脉冲控制单元；

所述时长控制单元与开关模块连接，还与脉冲控制单元连接，用于接收开关模块输出的开机指令，在接收到开机指令后，驱动所述脉冲控制单元输出低电平，经过预设时长后，驱动所述脉冲控制单元输出高电平。

通过采用上述技术方案，利用时长控制单元确定低电平脉冲的脉冲宽度，利用脉冲控制单元控制输出低电平脉冲，提供了一种生成低电平脉冲的实现方式。

在另一种可能的实现方式中，所述时长控制单元包括第一控制子单元以及第二控制子单元；

所述第一控制子单元与所述开关模块连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，开始延时，经第一延时时长后，输出开始指令；

所述第二控制子单元也与所述开关模块连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，开始延时，经第二延时时长后，输出结束指令；

所述第一延时时长与所述第二延时时长的差值等于所述预设时长的大小；

所述脉冲控制单元分别与所述第一控制子单元以及所述第二控制子单元连接，用于在接收到开始指令或结束指令时，输出低电平，在接收到开始指令和结束指令时或者，未接收到开始指令和结束指令时，输出高电平。

通过采用上述技术方案，通过第一控制子单元与第二控制子单元的延时时长的差值，确定生成低电平脉冲的脉冲宽度。

在另一种可能的实现方式中，所述第一控制子单元包括第二开关管Q2、第二电阻器R2以及第一极性电容器C1；

其中，当所述第二开关管Q2为N沟道的MOSFET时，所述第二开关管Q2的栅极与开关模块连接，用于接收开机指令，源极接地，漏极与第一极性电容器C1的正极性端连接，第一极性电容器C1的负极性端接地，第二电阻器R2一端连接第二开关管Q2的漏极，另一端连接3.3V电源，第二开关管Q2的漏极用于输出开始指令。

通过采用上述技术方案，第二电阻器R2与第一极性电容器C1组成RC延时电路，利用第二电阻器R2的阻值与第一极性电容器C1的容值确定第一控制子单元延时的第一延时时长，使得电路更简单。

在另一种可能的实现方式中，所述脉冲控制单元包括汇集子单元以及转换子单元，

其中，汇集子单元包括第一端、第二端以及第三端，第一端与第一控制子单元连接，用于接收开始指令，第二端与第二控制子单元连接，用于接收结束指令，第三端与转换子单元连接；转换子单元还与南桥硬件开机电路连接；

其中，所述脉冲控制单元用于在接收到开始指令或结束指令时，驱动转换子单元输出低电平；在同时接收到开始指令与结束指令时或者，均未接收到开始指令与结束指令时，驱动转换子单元输出高电平，以使得转换子单元输出脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲至南桥硬件开机电路。

通过采用上述技术方案，利用汇集子单元汇集第一控制子单元输出的开启指令，以及第二控制子单元输出的结束指令，继而驱动脉冲控制单元生成低电平脉冲，进而使得南桥硬件开机电路能够驱动工控机自动开机。

在另一种可能的实现方式中，所述汇集子单元包括与或门，所述转换子单元包括第四开关管Q4以及第四电阻器R4；

所述与或门的一个输入端与第一控制子单元连接，与或门的另一个输入端与第二控制子单元连接；

当所述第四开关管Q4为N沟道的MOSFET时，所述第四开关管Q4的栅极与与或门的输出端连接，源极接地，漏极与第四电阻器R4的一端连接，第四电阻器R4的另一端用于与南桥硬件开机电路连接，输出低电平脉冲至南桥硬件开机电路。

通过采用上述技术方案，利用与或门实现开启指令与结束指令的汇集，并且利用了简单的电路结构以及简单的器件，实现了低电平脉冲的生成与输出，相较软件驱动而言，不易紊乱，可靠性更高。

在另一种可能的实现方式中，所述开关模块包括第一开关管Q1以及第一电阻器R1，当所述第一开关管Q1为N沟道的MOSFET时，所述第一开关管Q1的栅极与工控机连接，用于接收触发信号，源极接地，漏极与第一电阻器R1的一端连接，第一电阻器R1的另一端用于连接3.3V电源，所述第一开关管Q1的漏极与所述脉冲生成模块连接，用于输出开机指令。

通过采用上述技术方案，第一开关管Q1在接收到触发信号时，第一开关管Q1导通，使得第一电阻器R1未接地的一端将输出低电平的开机指令，发送至脉冲生成模块，以使得脉冲生成模块生成低电平脉冲。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

利用开关模块在工控机通电后输出开机指令至脉冲生成模块，以令脉冲生成模块生成脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲，再利用南桥硬件开机电路，在接收到低电平脉冲时，控制工控机自动开机，以此实现在工控机通电后，能够令工控机自动开机的功能。

附图说明

图1是本申请实施例一种自动开机电路的整体模块图；

图2是本申请实施例一种自动开机电路的电路图；

图3是本申请实施例脉冲生成模块的模块连接图；

图4是本申请实施例一种自动开机电路的单元连接图；

附图标记说明：1、开关模块；2、脉冲生成模块；21、时长控制单元；211、第一控制子单元；212、第二控制子单元；22、脉冲控制单元；221、汇集子单元；222、转换子单元。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

工控机上设置有开机按钮，当人为按压开机按钮时，开机按钮将输出预设时长的低电平脉冲，开机按钮与工控机内部预先设置的南桥硬件开机电路连接，南桥硬件开机电路用于在接收到该预设时长的低电平脉冲时，控制工控机开机。

为了能够控制工控机自动开机，本申请实施例公开了一种自动开机电路，该自动开机电路用于在工控机通电后，输出该预设时长的低电平脉冲，将该低电平脉冲发送至南桥硬件开机电路，以令该南桥硬件开机电路控制工控机开机。

具体地，参照图1，自动开机电路包括开关模块1，用于与工控机连接，接收触发信号，该触发信号为工控机通电后发出的信号，生成开机指令；脉冲生成模块2，与开关模块1连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，输出预设时长的低电平脉冲至南桥硬件开机电路。

在工控机通电后，会开始向工控机供电，当供电启动完毕后，工控机会输出一个触发信号，该触发信号可以是一个高电平信号，还可以是一个低电平信号，在本申请实施例中不做限定。工控机将触发信号发送至开关模块1后，开关模块1在接收到触发信号后，将生成开机指令发送至脉冲生成模块2，脉冲生成模块2则开始模拟人为按压开机按钮时输出的低电平脉冲，并发送至南桥硬件开机电路，以使得南桥硬件开机电路控制工控机开机，以此实现自动开机的过程。

本申请实施例一种可能的实现方式，参照图2，开关模块1包括第一开关管Q1以及第一电阻器R1，当触发信号为一个高电平信号时，该第一开关管Q1可以是NPN型三极管，还可以是N沟道的MOSFET，还可以是能够在接收到高电平时触发导通的其他开关器件，在本申请实施例中不做限定。

以N沟道的MOSFET为例，以说明开关模块1的连接关系与工作过程，开关管Q1包括栅极、源极与漏极，栅极与工控机连接，用于接收触发信号，源极接地，漏极与第一电阻器R1的一端连接，第一电阻器R1的另一端用于连接3.3V电源；在接收到触发信号时，第一开关管Q1的栅极将接收到高电平，触发第一开关管Q1的源极与漏极导通，使得在第一开关管Q1的漏极输出开机指令，该开机指令实质为一低电平；在未接收到触发信号时，第一开关管Q1的栅极将接收到低电平，第一开关管Q1保持截止，在漏极输出高电平。

为了在接收到开机指令时输出预设时长的低电平脉冲，本申请实施例一种可能的实现方式，参照图3，脉冲生成模块2包括时长控制单元21以及脉冲控制单元22，时长控制单元21与开关模块1连接，还与脉冲控制单元22连接，用于接收开关模块1输出的开机指令，在接收到开机指令后，驱动脉冲控制单元22输出低电平，经过预设时长后，驱动脉冲控制单元22输出高电平。其中，在接收到开机指令之后的预设时长内，脉冲控制单元22将持续生成低电平，在接收到开机指令之前，以及在预设时长之后，脉冲控制单元22均将输出高电平，也即，脉冲控制单元22在接收到开机指令后，将输出预设时长的低电平脉冲信号，即可模拟出按压开机按钮时发出的低电平脉冲，进而使得南桥硬件开机电路控制工控机开机，实现自动开机的过程。其中，人为按压按钮时的低电平脉冲的持续时长为几十~几百毫秒，预设时长可以设置在几十~几百毫秒。

具体地，参照图4，时长控制单元21包括第一控制子单元211以及第二控制子单元212，第一控制子单元211与开关模块1连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，开始延时，经第一延时时长后，输出开始指令；第二控制子单元212也与开关模块1连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，开始延时，经第二延时时长后，输出结束指令；第一延时时长与第二延时时长的差值等于预设时长的大小；脉冲控制单元22分别与第一控制子单元211以及第二控制子单元212连接，用于在接收到开始指令或结束指令时，输出低电平，在接收到开始指令和结束指令时或者，未接收到开始指令和结束指令时，输出高电平。在接收到开始指令开始，直至接收到结束指令的期间，脉冲控制单元22将持续输出低电平，预设时长的大小由第一延时时长与第二延时时长决定，等于第二延时时长与第一延时时长的差值。

具体地，参照图2，第一控制子单元211包括第二开关管Q2、第二电阻器R2以及第一极性电容器C1，第二开关管Q2可以是N沟道的MOS管，还可以是NPN型三极管，在此不做限定，以N沟道的MOS管为例进行说明，第二开关管Q2的栅极与开关模块1连接，用于接收开机指令，源极接地，漏极与第一极性电容器C1的正极性端连接，第一极性电容器C1的负极性端接地，第二电阻器R2一端连接第二开关管Q2的漏极，另一端连接3.3V电源，第二开关管Q2的漏极用于输出开始指令。开始指令实质上为一高电平信号。

具体地，第二开关管Q2的栅极与第一开关管Q1的漏极连接，在开关模块1未输出低电平的开机指令时，也即输出高电平时，第二开关管Q2的栅极接收高电平，处于导通状态，即第二开光管Q2的源极与漏极导通，漏极为低电平，第一极性电容器C1的正极性端为0电位；当开关模块1输出低电平的开机指令时，也即输出低电平时，第二开关管Q2的栅极接收低电平，处于截止状态，即第二开关管Q2的源极与漏极之间处于断路状态，3.3V电源开始经第二电阻器R2，向第一极性电容器C1充电，令第一极性电容器C1正极性端的电位逐步抬高，当第一极性电容器C1正极性端的电位被抬高至大于预设阈值时，即表征输出高电平的开始指令，当第一极性电容器C1正极性端的电位小于预设阈值时，对应的在第一极性电容器C1的正极性端输出为低电平。在第一极性电容器C1正极性端的电位由零被抬高至预设阈值的时长，即为第一延时时长。

第一极性电容器C1与第二电阻器R2组成RC延时电路，第一延时时长由第二电阻器R2的阻值与第一极性电容器C1的容值决定，大小等于第二电阻器R2的阻值/第一极性电容器C1的容值；当第二电阻器R2的阻值设置为22K欧姆，第一极性电容器C1的容值设置为10微法，预设阈值为2V时，对应的第一延时时长约等于200ms。

参照图2，第二控制子单元212包括第三开关管Q3、第三电阻器R3以及第二极性电容器C2，其中，第三开关管Q3可以是N沟道的MOS管，还可以是NPN型三极管，以N沟道的MOS管为例进行说明，第三开关管Q3的栅极用于接收开机指令，源极接地，漏极与第二极性电容器C2的正极性端连接，第二极性电容器C2的负极性端接地，第三电阻器R3一端连接第三开关管Q3的漏极，另一端连接3.3V电源，第三开关管Q3的漏极用于输出结束指令，结束指令实质上也为一高电平信号。

其中，第二控制子单元212的工作原理与第一控制子单元211相同，在此不做赘述，第二延时时长由第三电阻器R3的阻值以及第二极性电容器C2的容值决定，大小等于第三电阻器R3的阻值/第二极性电容器C2的容值。

脉冲控制单元22接收到结束指令与接收到开始指令之间的时长，与第二延时时长和第一延时时长的差值相等，也即等效于生成的低电平脉冲对应的预设时长。

该预设时长的大小，取决于第一延时时长与第二延时时长的大小，为了能够模拟出人为按压开机按钮时发出的低电平脉冲，第二延时时长与第一延时时长的差值应当设置为几十~几百毫秒。例如，若第一延时时长为200ms，则第二延时时长可以设置为430ms，预设时长对应为230ms，也即脉冲控制单元22生成的低电平脉冲对应的预设时长为230ms，第二延时时长设置为430ms时，对应的第三电阻器R3的阻值为100k欧姆，第二极性电容器C2的容值为4.7微法。

本申请实施例一种可能的实现方式，参照图4，脉冲控制单元22包括汇集子单元221以及转换子单元222，其中，汇集子单元221包括第一端、第二端以及第三端，第一端与第一控制子单元211连接，用于接收开始指令，第二端与第二控制子单元212连接，用于接收结束指令，第三端与转换子单元222连接；转换子单元222还与南桥硬件开机电路连接；其中，脉冲控制单元22用于在接收到开始指令或结束指令时，驱动转换子单元222输出低电平；在同时接收到开始指令与结束指令时或者，均未接收到开始指令与结束指令时，驱动转换子单元222输出高电平，以使得转换子单元222输出脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲至南桥硬件开机电路。

具体地，参照图2，汇集子单元221可以是与或门，与或门包括两个输入端与一个输出端，其中，第一端对应为一个输入端，第二端对应为另一个输入端，第三端对应为输出端，根据与或门的逻辑可知，当第一端与第二端接收到的输入电平相同时，第三端将输出低电平；当第一端与第二端接收到的输入电平不同时，第三端将输出高电平。

也即，当汇集子单元221未接收到开始指令也未接收到结束指令时，汇集子单元221将输出低电平至转换子单元222；当需要自动开机时，经过第一延时时长后，汇集子单元221接收到开始指令，未接收到结束指令，此时汇集子单元221将输出高电平至转换子单元222；当经过第二延时时长后，汇集子单元221在接收到开始指令的同时也接收到了结束指令，将输出低电平至转换子单元222，在转换子单元222接收到高电平的期间，转换子单元222输出低电平。

具体地，参照图2，转换子单元222包括第四开关管Q4以及第四电阻器R4；第四开关管Q4可以是N沟道的MOS管，还可以是NPN型三极管，在此不做限定，以N沟道的MOS管为例进行说明，第四开关管Q4的栅极与汇集子单元221的第三端连接，也即栅极与与或门的输出端连接，源极接地，漏极与第四电阻器R4的一端连接，第四电阻器R4的另一端用于与南桥硬件开机电路连接，输出低电平脉冲至南桥硬件开机电路。

当需要自动开机时，第四开关管Q4的栅极接收到与或门输出的低电平，第四开关管Q4处于截止状态，第四开关管Q4的源极与漏极之间为断开状态，此时转换子单元222将输出高电平至南桥硬件开机电路；当经过第一延时时长后，第四开关管Q4的栅极接收到与或门输出的高电平，第四开关管Q4处于导通状态，第四开关管Q4的源极与漏极之间导通，第四开关管Q4的栅极将输出低电平至南桥硬件开机电路；当经过第二延时时长后，第四开关管Q4的栅极接收到与或门输出的低电平，第四开关管Q4处于截止状态，第四开关管Q4的源极与漏极之间为断开，输出高电平至南桥硬件开机电路。以使得南桥硬件开机电路在接收到低电平的期间，能够自动控制工控机开机，以实现自动开机的功能。

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 (7)

1.一种自动开机电路，其特征在于，包括：

开关模块(1)，用于与工控机连接，接收触发信号，生成开机指令，所述触发信号为工控机通电后发出的信号，

脉冲生成模块(2)，与所述开关模块(1)连接，用于接收所述开机指令，在接收到所述开机指令时，输出脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲；

南桥硬件开机电路，用于与脉冲生成模块(2)连接，用于接收所述低电平脉冲，在接收到所述低电平脉冲时，控制所述工控机开机。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉冲生成模块(2)包括时长控制单元(21)以及脉冲控制单元(22)；

所述时长控制单元(21)与开关模块(1)连接，还与脉冲控制单元(22)连接，用于接收开关模块(1)输出的开机指令，在接收到开机指令后，驱动所述脉冲控制单元(22)输出低电平，经过预设时长后，驱动所述脉冲控制单元(22)输出高电平。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述时长控制单元(21)包括第一控制子单元(211)以及第二控制子单元(212)；

所述第一控制子单元(211)与所述开关模块(1)连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，开始延时，经第一延时时长后，输出开始指令；

所述第二控制子单元(212)也与所述开关模块(1)连接，用于接收开机指令，在接收到开机指令时，开始延时，经第二延时时长后，输出结束指令；

所述第一延时时长与所述第二延时时长的差值等于所述预设时长的大小；

所述脉冲控制单元(22)分别与所述第一控制子单元(211)以及所述第二控制子单元(212)连接，用于在接收到开始指令或结束指令时，输出低电平，在接收到开始指令和结束指令时或者，未接收到开始指令和结束指令时，输出高电平。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一控制子单元(211)包括第二开关管Q2、第二电阻器R2以及第一极性电容器C1；

其中，当所述第二开关管Q2为N沟道的MOSFET时，所述第二开关管Q2的栅极与开关模块(1)连接，用于接收开机指令，源极接地，漏极与第一极性电容器C1的正极性端连接，第一极性电容器C1的负极性端接地，第二电阻器R2一端连接第二开关管Q2的漏极，另一端连接3.3V电源，第二开关管Q2的漏极用于输出开始指令。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述脉冲控制单元(22)包括汇集子单元(221)以及转换子单元(222)，

其中，汇集子单元(221)包括第一端、第二端以及第三端，第一端与第一控制子单元(211)连接，用于接收开始指令，第二端与第二控制子单元(212)连接，用于接收结束指令，第三端与转换子单元(222)连接；转换子单元(222)还与南桥硬件开机电路连接；

其中，所述脉冲控制单元(22)用于在接收到开始指令或结束指令时，驱动转换子单元(222)输出低电平；在同时接收到开始指令与结束指令时或者，均未接收到开始指令与结束指令时，驱动转换子单元(222)输出高电平，以使得转换子单元(222)输出脉冲宽度等于预设时长的低电平脉冲至南桥硬件开机电路。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述汇集子单元(221)包括与或门，所述转换子单元(222)包括第四开关管Q4以及第四电阻器R4；

所述与或门的一个输入端与第一控制子单元(211)连接，与或门的另一个输入端与第二控制子单元(212)连接；

当所述第四开关管Q4为N沟道的MOSFET时，所述第四开关管Q4的栅极与与或门的输出端连接，源极接地，漏极与第四电阻器R4的一端连接，第四电阻器R4的另一端用于与所述南桥硬件开机电路连接，输出低电平脉冲至所述南桥硬件开机电路。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关模块(1)包括第一开关管Q1以及第一电阻器R1，当所述第一开关管Q1为N沟道的MOSFET时，所述第一开关管Q1的栅极与工控机连接，用于接收触发信号，源极接地，漏极与第一电阻器R1的一端连接，第一电阻器R1的另一端用于连接3.3V电源，所述第一开关管Q1的漏极与所述脉冲生成模块(2)连接，用于输出开机指令。

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