TW201304412A - 電源開關電路 - Google Patents

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一種電源開關電路用以控制一電子裝置的一電源管理單元，電源管理單元接收一第一準位訊號啟動電子裝置電源，接收一第二準位訊號關閉電子裝置電源，電源開關電路包括一第一選擇單元、一延遲電路及一閂鎖單元。第一選擇單元接收一電源訊號輸出該第一準位訊號及接收電子裝置電源啟動的一回授訊號輸出一選擇訊號。延遲電路接收電源訊號以進行充電，當延遲電路持續接收電源訊號一設定時間後，輸出一第二準位訊號。閂鎖單元電性連接第一選擇單元及延遲電路，且接收第一準位訊號並輸出至該電源管理單元，並依據選擇訊號持續維持輸出該第一準位訊號，以及閂鎖單元接收第二準位訊號並輸出至電源管理單元以關閉該電子裝置。

Description

電源開關電路
本發明係關於一種電源開關電路。
一般大型的電子裝置，如筆電或者桌上型電腦係藉由一嵌入式控制器(EC)來處理開關機訊號。另外，部分嵌入式的系統，例如手機等行動上網裝置則是利用一電源管理IC(PMIC)來控制開關機訊號以及電源開啟的時序。
電子裝置大都具有一個按鈕式的開關讓使用者可以用來開關機，常見的開關機設計是按一下開關就開機，但關機時則是需要長壓開關一段時間(例如4秒)再關機以避免誤觸。利用上述之嵌入式控制器或電源管理IC就可很容易達到這些功能，但是一些嵌入式系統的中央處理器，為了價格或是電路需求考量，並不需要或不能加入嵌入式控制器或電源管理IC。然而，在不加入嵌入式控制器或電源管理IC的前提下，將難以順利達到按壓達某一時刻以關機的功能。
因此，如何提供一種電源開關電路，使其應用於電子裝置時可以讓使用者按一下開關即可開啟電源，同時在長壓開關後可關閉電源，且此電源開關電路能夠取代嵌入式控制器或電源管理IC的開關機功能，以降低製造成本，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種電源開關電路，使其應用於電子裝置時可以讓使用者按一下開關即可開啟電源，同時在長壓開關後可關閉電源，且此電源開關電路能夠取代嵌入式控制器或電源管理IC的開關機功能，以降低製造成本。
為達上述目的，依據本發明之一種電源開關電路用以控制一電子裝置的一電源管理單元，電源管理單元接收一第一準位訊號啟動電子裝置電源，接收一第二準位訊號關閉電子裝置電源，電源開關電路包括一第一選擇單元、一延遲電路及一閂鎖單元。第一選擇單元接收一電源訊號輸出該第一準位訊號及接收電子裝置電源啟動的一回授訊號輸出一選擇訊號。延遲電路接收電源訊號以進行充電，當延遲電路持續接收電源訊號一設定時間後，輸出一第二準位訊號。閂鎖單元電性連接第一選擇單元及延遲電路，且接收第一準位訊號並輸出至該電源管理單元，並依據選擇訊號持續維持輸出該第一準位訊號，以及閂鎖單元接收第二準位訊號並輸出至電源管理單元以關閉該電子裝置。
在一實施例中，電源開關電路係由一電池供應電壓，當電子裝置於開啟狀態下斷電，之後恢復供電時，電子裝置自動開啟。
在一實施例中，電源開關電路更包括一開關，與第一選擇單元及延遲電路電性連接，電源訊號係於按壓開關後輸出。
在一實施例中，電源開關電路更包括一第二選擇單元，與延遲電路及閂鎖單元電性連接，當第二選擇單元接收到該第二準位訊號或電子裝置輸出之一系統關閉訊號時，閂鎖單元輸出第二準位訊號至電源管理單元以關閉電子裝置的電源。
在一實施例中，電源開關電路更包括至少一反相器，電性連接於開關及第一選擇單元之間、或第一選擇單元及閂鎖單元之間、或延遲電路及閂鎖單元之間。
在一實施例中，電源開關電路可更包括一反相器，其電性連接於閂鎖單元及電源管理單元之間。
在一實施例中，第一選擇單元及/或第二選擇單元係包括二並聯之二極體。
在一實施例中，閂鎖單元為一正反器或一閂鎖器(latch)。
承上所述，本發明之電源開關電路係藉由第一選擇單元接收電子裝置電源開啟後產生之一回授訊號以鎖住輸入至閂鎖單元輸入端的訊號，再加上延遲電路延長輸入至閂鎖單元清除端的訊號，並配合閂鎖單元的運作，而使本電源開關電路具備一按開關即可開啟電源、長按開關可關閉電源的功能，從而可避免電子裝置開啟時誤觸開關而導致其電源關閉的情形。與習知相較，本發明之電源開關電路的電路設計簡單，卻可取代習知電子裝置中之嵌入式控制器或電源管理IC的開關機功能，因而可降低製造成本。
實際運用上，電源開關電路之供應電壓可由一電池提供，如此一來當電子裝置突然斷電時，電源開關電路的各元件仍可繼續運作，因此當外界恢復供電後，電子裝置可自動開啟電源。此外，本發明還可讓使用者在電子裝置上進行排程、自訂關機時間後，透過第二選擇單元接收電子裝置傳來的關機指令，故使用者不論是利用長按開關或是軟體排程的方式，皆可讓應用本發明電源開關電路的電子裝置關閉。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種電源開關電路，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
圖1為依據本發明第一較佳實施例之一種電源開關電路的系統方塊圖。如圖1所示，電源開關電路1包括一第一選擇單元11、一延遲電路12以及一閂鎖單元13，且電源開關電路1可應用於一電子裝置(圖中僅顯示部分的電子裝置)，例如為隨身聽、或手機、平板電腦等可攜式通訊裝置，用以控制電子裝置中的一電源管理單元PMU，電源管理單元PMU接收一第一準位訊號S1以啟動電子裝置的電源，接收一第二準位訊號S2以關閉電子裝置的電源。
說明書中所提到的「第一準位訊號」及「第二準位訊號」二詞，其命名僅為了區分由電源開關電路輸出至電源管理單元PMU以使電子裝置電源開啟的訊號(即第一準位訊號S1)，以及輸出至電源管理單元PMU以使電子裝置電源關閉的訊號(即第二準位訊號S2)，而非用以表示訊號的準位高低，第一準位訊號S1及第二準位訊號S2皆可能在訊號傳送的過程中被轉換成高準位或低準位。
第一選擇單元11接收一電源訊號SP以輸出第一準位訊號S1及電子裝置電源啟動後產生的一回授訊號SF以輸出一選擇訊號SS。詳而言之，一供使用者按壓之開關14被按壓後可送出電源訊號SP，開關14為電源開關電路1所應用之電子裝置的電源開關，其與第一選擇單元11及延遲電路12電性連接。當電源開關電路1所應用之電子裝置開啟電源後，其一內部端子E1會傳送上述回授訊號SF至第一選擇單元11，以使第一選擇單元11輸出選擇訊號Ss。
延遲電路12同時也接收電源訊號SP以進行充電，當延遲電路12持續接收電源訊號SP一設定時間(例如但不限於4秒鐘，可自訂)後，延遲電路12輸出一第二準位訊號S2。換言之，若延遲電路12並無持續接收電源訊號SP超過設定時間，而只是如啟動電源時般按壓開關14一下，則延遲電路12不會輸出第二準位訊號S2。
閂鎖單元13電性連接第一選擇單元11及延遲電路12，其接收之訊號對應其作動如下。閂鎖單元13接收第一選擇單元11傳來之第一準位訊號S1並輸出至電源管理單元PMU來開啟電子裝置之電源，電子裝置之電源開啟後，接收第一選擇單元11傳來之選擇訊號SS，並依據選擇訊號SS持續維持輸出第一準位訊號S1，以及接收延遲電路12傳來之第二準位訊號S2並輸出至電源管理單元PMU以關閉電子裝置之電源。
另須強調的是，電子裝置之電源開啟後，當閂鎖單元13接收到選擇訊號SS而維持輸出第一準位訊號S1時，若又同時接收到延遲電路12傳來之第二準位訊號S2，閂鎖單元13不輸出第一準位訊號S1而是輸出第二準位訊號S2至電源管理單元PMU。
簡而言之，使用者按壓開關14一下可開啟電子裝置之電源，電子裝置之電源開啟後，電子裝置之一內部端子E1會傳送回授訊號SF至閂鎖單元13，鎖住(Latch)閂鎖單元13的第一準位訊號S1的輸出以維持電源開啟，鎖住閂鎖單元13的期間，即使使用者再次按壓開關14(按壓時間小於設定時間)亦不會造成電源關閉，故可避免誤觸開關14而關閉電源的情形發生。使用者欲關閉電子裝置之電源時，則可藉由持續按壓開關14一設定時間，使延遲電路12輸出第二準位訊號S2來關閉電子裝置之電源。
圖2為本發明第二較佳實施例之電源開關電路2的系統方塊圖。如圖2所示，本實施例之電源開關電路2與圖1所示之電源開關電路1具有相似之結構，除了同樣包括第一選擇單元21、延遲電路22、閂鎖單元23以及開關24外，電源開關電路2還更包括一第二選擇單元25。
第二選擇單元25與延遲電路22及閂鎖單元23電性連接，並可接收來自延遲電路22之第二準位訊號S2以及電子裝置輸出之一系統關閉訊號SSYS_OFF。當第二選擇單元25接收到第二準位訊號S2或是系統關閉訊號SSYS_OFF其中任一時，閂鎖單元23皆會輸出第二準位訊號S2至電源管理單元PMU以關閉電子裝置之電源。於此，系統關閉訊號SSYS_OFF可為使用者於電子裝置內自訂關機時間排程後，電子裝置之一內部端子E2依據排程輸出之系統關閉訊號SSYS_OFF。也就是說，閂鎖單元23無論是接收到第二準位訊號S2或系統關閉訊號SSYS_OFF，皆會輸出使電源關閉之第二準位訊號S2。
具體而言，請同時參照圖3所示，圖3為本發明第二較佳實施例之電源開關電路2的詳細電路示意圖。以下詳細說明電源開關電路2的元件連接關係。
開關24可為一觸摸開關(Tact Switch)，其一端電性連接一外部電壓源(圖未示)，於此，開關24按下時可輸出高準位的電源訊號SP。
延遲電路22可為RC延遲電路(RC Delay)，包括一電阻R1及一電容C1，電阻R1一端電性連接開關24，另一端串接並聯之電容C1及第二選擇單元22，電容C1接地。以欲使開關24按壓至關機的設定時間為4秒為例，可選用電阻R1為330K、電容C1為10μF來達成，當然，本發明並不限制設定時間之長短，可依實際需求調整。於此，延遲電路22充電完成後會輸出高準位的第二準位訊號S2。
第一選擇單元21及第二選擇單元22可包括二並聯之二極體，以使電路具有方向性及隔離效用。
第一選擇單元21之其中一二極體D12之正極電性連接開關24，以接收電源訊號SP，另一二極體D11之正極耦接電子裝置之內部端子E1，以接收回授訊號SF，二極體D11、D12之負極皆電性連接至閂鎖單元23之接腳CK(時脈控制端)。於此，回授訊號SF可為一組由電子裝置軟體控制之GPIO(通用型之輸入輸出，General Purpose I/O)訊號或是一組電源訊號。於此，接收電源訊號SP後輸出之第一準位訊號S1為低準位，接收回授訊號SF後輸出之選擇訊號SS為高準位。
第二選擇單元25之其中一二極體D21之正極電性連接延遲電路22，以接收第二準位訊號S2，另一二極體D22之正極耦接電子裝置之內部端子E2，以接收系統關閉訊號SSYS_OFF，二極體D21、D22之負極皆電性連接至閂鎖單元23之接腳CLR(清除端)。於此，系統關閉訊號SSYS_OFF亦可為一組由電子裝置軟體控制之GPIO訊號。於此，第二選擇單元25輸出之第二準位訊號S2為高準位。
閂鎖單元23於此係以一D型正反器(D Flip-flop)為例，然而其亦可為其他種類之一正反器、一閂鎖器(Latch)或其他可達成同樣功效的邏輯電路。閂鎖單元23具有八個接腳(Pin)，分別為接腳VCC、GND、PR、CLR、D、CK、Q及Q’。接腳VCC及接腳PR電性連接一供應電壓BATT，接腳GND接地，接腳D與接腳Q’電性連接，接腳Q為輸出端，用以輸出訊號至電源管理單元PMU，接腳CK及接腳CLR於此為訊號的輸入端，由接腳CK輸入第一準位訊號S1或選擇訊號SS，另由接腳CLR輸入第二準位訊號S2。依據D型正反器本身的特性，輸入端接腳CK的準位有變化(邊緣觸發(Edge Trigger))時，會造成輸出端接腳Q的準位變化。於此，輸入至接腳CK的第一準位訊號S1為高準位，輸入至接腳CK的選擇訊號SS為低準位，輸入至接腳CLR的第二準位訊號S2為低準位，最後，由接腳Q輸出的第一準位訊號S1為高準位，第二準位訊號S2為低準位。
再者，在本實施例中，電源開關電路2可更包括至少一反相器，其可設置並電性連接於開關24及第一選擇單元21之間(於此係以設置一反相器U1為例)、或第一選擇單元21及閂鎖單元23之間(於此係以設置一反相器U2為例)、或延遲電路22及閂鎖單元23之間(於此係以設置三個反相器U3、U4、U5為例)，其用途在於將高準位的訊號轉換成低準位、或將低準位的訊號轉換成高準位，以使輸入至各元件接腳的準位符合本電源開關電路2的需求，同時使輸入至閂鎖單元23的訊號的高、低準位變化更明確。另外，於此還可設置且電性連接一反相器U6於閂鎖單元23及電源管理單元PMU之間，如此一來，無論與本實施例之電源開關電路2配合應用的電源管理單元PMU，其致能(Enable)腳位是設定成高準位致能(High Enable)或是低準位致能(Low Enable)，閂鎖單元23最後輸出的高準位的第一準位訊號S1可直接輸出至電源管理單元PMU，或是透過反相器U6輸出低準位的第一準位訊號S1，以開啟電子裝置的電源。同樣的，閂鎖單元23最後輸出的低準位的第二準位訊號S2可直接輸出至電源管理單元PMU，或是透過反相器U6輸出高準位的第二準位訊號S2，以關閉電子裝置的電源。是以，不論何種腳位的電源管理單元PMU都可以適用於本實施例之電源開關電路2。
總括來說，本實施例之電源開關電路2的元件作動及功能敘述如下。使用者按下開關24後，發出高準位的電源訊號SP經過兩個反相器U1、U2，使閂鎖單元23的接腳CK同樣被拉到高準位，因而讓閂鎖單元23的接腳Q(輸出端)輸出高準位的第一準位訊號S1，以致能電源管理單元PMU而使電子裝置供電、開啟。
電子裝置之電源開啟後，電子裝置會傳送回授訊號SF而使第一選擇單元21輸出高準位的選擇訊號SS，並透過反相器U2使閂鎖單元23的接腳CK變成低準位。因此，就算此時使用者再次按壓開關24(按壓時間小於設定時間4秒內)都不會造成閂鎖單元23的接腳CK的準位變化，故閂鎖單元23的接腳Q輸出準位也不會改變，因而不影響電源的開關。
使用者有兩種關閉電子裝置電源的方法，其中之一為：持續按壓開關24(按壓時間大於設定時間4秒)，使延遲電路22充電完成而輸出高準位的第二準位訊號S2。接著透過反相器U3、U4、U5產生低準位的第二準位訊號S2，使閂鎖單元23的接腳CLR由高準位轉為低準位，進而造成閂鎖單元23的接腳Q輸出低準位的第二準位訊號S2，最終導致後方電源管理單元PMU的致能準位改變(高準位變低準位或是低準位變高準位)而關閉(Disable)，以關閉電子裝置的電源(Power Off)。第二種方法為透過電子裝置之軟體控制並輸出高準位的系統關閉訊號SSYS_OFF(可為GPIO訊號)，然後同樣透過反相器U3、U4、U5讓閂鎖單元23的接腳CLR由高準位轉為低準位，使閂鎖單元23輸出的低準位的第二準位訊號S2，進而關閉電子裝置的電源。
值得一提的是，當電子裝置的電源關閉後，上述之回授訊號SF就不會讓第一選擇單元21輸出高準位的選擇訊號SS，因而使電子裝置又可以恢復到按一下開關24即可開機的狀態。
在較佳實施例中，若電源開關電路1、2係由電子裝置內部之一電池(例如但不限於為鋰電池)供應驅動電源開關電路1、2之電壓BATT，則當電子裝置於電源開啟狀態下突然斷電，然後又恢復供電時，電子裝置具有可自動開啟電源的功能。詳而言之，以電源開關電路2為例，請參考圖3所示之電路圖，當外部電壓源(圖未示)突然斷電時，由於有電子裝置內部電池提供之電壓BATT維持各反相器U1、U2、U3、U4、U5以及閂鎖單元23的運作，閂鎖單元23的接腳Q仍可保持在原本電源開啟時的高準位，整體電源開關電路2的準位皆不變，因而當外部電源恢復後，電源管理單元PMU同樣會接收到高準位的第一準位訊號S1而可自動地重新開啟電子裝置之電源。
綜上所述，本發明之電源開關電路係藉由第一選擇單元接收電子裝置電源開啟後產生之一回授訊號以鎖住輸入至閂鎖單元輸入端的訊號，再加上延遲電路延長輸入至閂鎖單元清除端的訊號，並配合閂鎖單元的運作，而使本電源開關電路具備一按開關即可開啟電源、長按開關可關閉電源的功能，從而可避免電子裝置開啟時誤觸開關而導致其電源關閉的情形。與習知相較，本發明之電源開關電路的電路設計簡單，卻可取代習知電子裝置中之嵌入式控制器或電源管理IC的開關機功能，因而可降低製造成本。
實際運用上，電源開關電路之供應電壓可由一電池提供，如此一來當電子裝置突然斷電時，電源開關電路的各元件仍可繼續運作，因此當外界恢復供電後，電子裝置可自動開啟電源。此外，本發明還可讓使用者在電子裝置上進行排程、自訂關機時間後，透過第二選擇單元接收電子裝置傳來的關機指令，故使用者不論是利用長按開關或是軟體排程的方式，皆可讓應用本發明電源開關電路的電子裝置關閉。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1、2．．．電源開關電路
11、21．．．第一選擇單元
12、22．．．延遲電路
13、23．．．閂鎖單元
14、24．．．開關
25．．．第二選擇單元
BATT．．．電壓
C1．．．電容
D、CK、PR、CLR、Q、Q’、VCC、GND．．．接腳
D11、D12、D21、D22．．．二極體
E1、E2．．．電子裝置之內部端子
PMU．．．電源管理單元
R1．．．電阻
S1．．．第一準位訊號
S2．．．第二準位訊號
SF．．．回授訊號
SP．．．電源訊號
SSYS_OFF．．．系統關閉訊號
U1、U2、U3、U4、U5．．．反相器
圖1為本發明第一較佳實施例之一種電源開關電路的系統方塊圖；
圖2為本發明第二較佳實施例之電源開關電路的系統方塊圖；以及
圖3為本發明第二較佳實施例之電源開關電路的詳細電路示意圖。
1．．．電源開關電路
11．．．第一選擇單元
12．．．延遲電路
13．．．閂鎖單元
14．．．開關
E1．．．電子裝置之內部端子
PMU．．．電源電路
S1．．．第一準位訊號
S2．．．第二準位訊號
SF．．．回授訊號
SP．．．電源訊號

Claims (8)

  1. 一種電源開關電路，用以控制一電子裝置的一電源管理單元，該電源管理單元接收一第一準位訊號啟動該電子裝置電源，接收一第二準位訊號關閉該電子裝置電源，該電源開關電路包括：一第一選擇單元，接收一電源訊號輸出該第一準位訊號及接收該電子裝置電源啟動的一回授訊號輸出一選擇訊號；一延遲電路，接收該電源訊號以進行充電，當該延遲電路持續接收該電源訊號一設定時間後，輸出一第二準位訊號；以及一閂鎖單元，電性連接該第一選擇單元及該延遲電路，該閂鎖單元接收該第一準位訊號並輸出至該電源管理單元，並依據該選擇訊號持續維持輸出該第一準位訊號，以及該閂鎖單元接收該第二準位訊號並輸出至該電源管理單元以關閉該電子裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關電路，其中該電源開關電路係由一電池供應電壓，當該電子裝置於開啟狀態下斷電，之後恢復供電時，該電子裝置自動開啟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關電路，更包括一開關，與該第一選擇單元及該延遲電路電性連接，該電源訊號係於按壓該開關後輸出。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關電路，更包括一第二選擇單元，與該延遲電路及該閂鎖單元電性連接，當該第二選擇單元接收到該第二準位訊號或該電子裝置輸出之一系統關閉訊號時，該閂鎖單元輸出該第二準位訊號至該電源管理單元以關閉該電子裝置的電源。
  5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之電源開關電路，更包括至少一反相器，電性連接於該開關及該第一選擇單元之間、或該第一選擇單元及該閂鎖單元之間、或該延遲電路及該閂鎖單元之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關電路，更包括一反相器，電性連接於該閂鎖單元及該電源管理單元之間。
  7. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之電源開關電路，其中該第一選擇單元及/或該第二選擇單元係包括二並聯之二極體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關電路，其中該閂鎖單元為一正反器或一閂鎖器。
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