一种可实现关机零功耗的开关机电路的制作方法
【专利摘要】一种可实现关机零功耗的开关机电路，包括开关机管理芯片、模拟开关、或门芯片和反相器，模拟开关输出端与开关机管理芯片的供电端相连接；所述或门芯片用于控制模拟开关的通断；所述或门芯片有两个输入端和一个输出端，嵌入式电子设备开关机按键产生的触发信号经过反相器后与或门芯片的一路输入相连接，开关机管理芯片产生的系统开关机信号与或门芯片的另一路输入端连接，或门芯片的输出端与模拟开关的控制端相连接。通过采集或门芯片的不同输入来实现对整个开关机电路的电源控制。本发明可在嵌入式电子设备关机后，切断开关机电路的工作电压，实现关机功耗为零。
【专利说明】一种可实现关机零功耗的开关机电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及嵌入式电子设备开关机电路领域，尤其适用于关机后只有开关机电路仍需工作的嵌入式电子设备，具体地说是一种可实现关机零功耗的开关机电路。
【背景技术】
[0002]目前，对于嵌入式电子设备，开关机电路是必不可少的一部分。开关机电路的工作原理是:在开关机管理芯片获得工作电压后，如果输入端获得有效触发信号，那么芯片输出端会对应输出系统开机信号或者系统关机信号并送至嵌入式电子设备电路系统中的电源电路，设备相应地做出开机或关机动作。
[0003]开关机电路通常采用常供电方式，开关机管理芯片的工作电压一直维持不变，所以在关机后开关机电路仍然在正常工作，设备存在一定的关机功耗。
[0004]如何实现关机零功耗以提升产品性能和节能减排，对于嵌入式电子设备来说显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对于关机后只有开关机电路仍在工作的嵌入式电子设备存在一定关机功耗的问题，提出一种可实现关机零功耗的开关机电路。
[0006]本发明的技术方案是:一种可实现关机零功耗的开关机电路，包含开关机管理芯片、模拟开关、或门芯片和反相器，模拟开关输出端与开关机管理芯片的供电端相连接；所述或门芯片用于控制模拟开关的通断；所述或门芯片有两个输入端和一个输出端，嵌入式电子设备开关机按键产生的触发信号经过反相器后与或门芯片的一路输入相连接，开关机管理芯片产生的系统开关机信号与或门芯片的另一路输入端连接，或门芯片的输出端与模拟开关的控制端相连接。
[0007]当模拟开关的控制端获得有效信号后，模拟开关处于打开状态，开关机管理芯片将获得工作电压；当模拟开关的控制端处为无效信号时，模拟开关处于关闭状态，开关机管理芯片的工作电压为零；当或门芯片获得至少一路的有效输入后，输出端将产生有效输出，由于该输出端与模拟开关的控制端相连接，所以模拟开关将处于打开状态；当或门芯片的两路输入都为无效信号时，模拟开关处于关闭状态。
[0008]所述反相器用于转换开关机按键触发信号的电平。反相器的输入端与嵌入式电子设备的开关机按键触发信号相连接，输出端与或门芯片的一路输入相连接。当按下开关机按键，反相器获得一路有效输入，相对应地会产生有效输入送入或门芯片的输入端；当开关机按键处于松开状态，则相应产生无效输出送入或门芯片的输入端。
[0009]所述模拟开关输出电压用于连接并控制开关机管理芯片的工作电压，此模拟开关的输入电压由嵌入式电子设备电路系统的电池。
[0010]通过采集嵌入式电子设备电路系统中的开关机按键触发信号和开关机管理芯片产生的系统开关机信号来实现对开关机电路工作电压的管理，实现设备的关机零功耗。[0011]本发明电路需要嵌入到嵌入式电子设备的电路系统中，与设备的电路系统协同工作。
[0012]所述开关机管理芯片用于产生系统的开关机信号。开关机管理芯片的工作原理是:在开关机管理芯片获得工作电压后，当输入端获得有效触发信号，输出端相应产生系统开机信号；当输入端再次获得有效触发信号，输出端则产生系统关机信号。输入端每获得一次有效触发信号，输出端会间隔地产生系统开机信号和系统关机信号。
[0013]开关机电路的供电来源于一个带EN控制的模拟开关，开关机按键产生的触发信号和开关机电路产生的系统开关机信号组成“或门”的二路，与电压转换芯片的EN脚相连，用于松开开机键后维持电压转换芯片的EN信号；按下开关机按键并保持，这段时间内按键产生的信号有两个作用:一个用来作为短时间的EN信号打开模拟开关，另一个则作为开机信号送入开关机电路；通过或门芯片用于控制模拟开关的通断，根据不同开关机电路对输入输出信号电平的高低定义，确定是否需要增加反相器，增加反相器的目的亦使关机后或门的输出使电压转换芯片停止工作，实现关机零功耗。
[0014]对于常用台式计算机、一体机、工控机和嵌入式单板电脑等设备，本发明需要替换其开关机电路供电芯片，并加入一个或门芯片0R。触发信号trigger经过反相后作为或门芯片OR的一路输入，开关机信号Power 0N/0FF作为或门芯片OR的另一路输入，或门芯片OR的输出端与供电芯片的使能控制端EN相连接。Power ON信号或/与按下开关机按键(触点或弹性开关亦可)是或门芯片OR的有效输入，Power OFF信号或/与松开开关机按键(触点或弹性开关亦可)属于或门芯片OR的无效输入。或门芯片OR获得至少一路的有效输入时，产生有效的输出；获得两路的无效输入时，产生无效输出。由于关机后，Power OFF和开关机按键处于无效状态，供电芯片停止电压输出，设备可实现关机零功耗。
[0015]本发明工作过程包括以下步骤:
[0016](a)用户按嵌入式电子设备的开关机按键后，会产生触发信号送入开关机电路，此有效触发信号经过反相器后送入或门芯片的输入端，或门芯片获得有效输入，产生有效输出；
[0017](b)由于模拟开关的控制端与或门芯片的输出端相连接，模拟开关的控制端在获得有效信号后，将处于打开状态，开关机管理芯片获得工作电压，开关机电路开始工作；
[0018](c)由于开关机按键处于按下状态，开关机管理芯片的输入端获得有效触发信号后，产生系统开机信号送入或门芯片的另一路输入端以及嵌入式电子设备的电路系统，设备开机；
[0019](d)用户松开开关机按键后，触发信号为无效状态，于此对应的或门芯片输入端为无效状态；同时，由于系统开机信号作为有效信号送入或门芯片的另一路输入端，所以或门芯片的输出端仍为有效信号，模拟开关处于打开状态，开关机管理芯片的工作电压维持不变，开关机电路正常工作；
[0020](e)用户轻触开关机按键进行关机后，开关机电路将产生系统关机信号作为无效信号送入或门芯片的输入端；同时，开关机按键处于松开状态，相对于的或门芯片输入端也为无效状态，所以或门芯片的输出端产生无效输出送入模拟开关，开关机管理芯片的工作电压为零，开关机电路停止工作，设备关机功耗为零。
[0021]本发明的有益效果:常用台式计算机、一体机、工控机和嵌入式单板电脑等设备处于关机状态时仍需要开关机电路正常工作，所以关机后仍然存在功耗。但这些电子设备处于关机状态时仍需要开关机电路正常工作，所以关机后仍然存在功耗。针对此类设备，本发明可通过加入开关机管理芯片、模拟开关、或门芯片和反相器形成开关机电路。该电路在设备关机后可切断开关机电路的工作电压，实现开关机电路处于停止工作状态，设备在关机后功耗为零。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的原理框图。
[0023]图2是本发明的实现流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1中可实现关机零功耗的开关机电路电源管理方法。核心在于淡线标注的“或门”电路，通过按键触发信号和开关机信号来对电压转换芯片实现联控。图2中本发明的实现流程图，应用于嵌入式终端时的具体管理方法。嵌入式终端一般为外部DC适配器供电，有时也加入电池续航，且主板的电源供给一般来源于DC-DC组。
[0025]通常嵌入式电路设备会有单独的开关机电路，该电路根据用户对于设备开关机按键的操作，相应地产生系统开关机信号送入嵌入式电子设备的电路系统，以实现设备开机和关机。常见嵌入式电子设备的开关机电路采用常供电方式，并且在关机后整个电路系统只有开关机电路仍在正常工作，所以存在一定的关机功耗。
[0026]本发明实现关机零功耗的思路，主要是在进行关机操作后，切断开关机管理芯片的工作电压，使开关机电路处于停止工作状态，实现关机零功耗。图中VIN是电子设备内部设有的电池或电源适配器的电压。
[0027]硬件实现过程:本发明电路包含开关机管理芯片、模拟开关、或门芯片和反相器。
[0028]开关机管理芯片用于产生系统开关机信号，当芯片获得工作电压后，会根据输入端的触发信号，相应地产生系统开机信号和系统关机信号，可采用常见的I/O芯片NCT6106D。开关机管理芯片的输入端与嵌入式电子设备电路系统中的开关机按键触发信号相连接，输出端与或门芯片的一路输入相连接并同时送往嵌入式电子设备电路系统中的电源电路。
[0029]模拟开关用于控制开关机管理芯片的工作电压通断，它包含一路输入、一路输出和控制端，如常用模拟开关DG2018。模拟开关的输入端来源于嵌入式电子设备电路系统中的电源电路，输出端与开关机管理芯片的供电端相连接，控制端与或门芯片的输出端相连接。当或门芯片产生有效输出后，模拟开关将处于打开状态，开关机管理芯片获得工作电压，开关机电路开始工作。
[0030]或门芯片用于控制模拟开关的通断，该芯片有两路输入和一路输出，如常用的74LS32。嵌入式电子设备电路系统中的开关机按键触发信号经过反相后送入或门芯片的一路输入端，开关机管理芯片产生的系统开关机信号送入或门芯片的另一路输入端，或门芯片的输出端与模拟开关的控制端相连接。当或门芯片获得一路或两路有效输入后，将产生有效输出送至模拟开关的控制端，从而打开模拟开关。[0031]反相器用于转换开关机按键触发信号的电平，可采用常用NPN三极管MMBT9014进行反相。反相器的输入端来源于嵌入式电子设备电路系统中的开关机按键触发信号，输出端与或门芯片的一路输入相连接。具体连接方式如图1。
[0032]本发明实现过程:用户按嵌入式电子设备的开关机按键后，会产生触发信号送入开关机电路，此有效触发信号经过反相器后送入或门芯片的输入端，或门芯片获得有效输入，产生有效输出。
[0033]由于模拟开关的控制端与或门芯片的输出端相连接，模拟开关的控制端在获得有效信号后，将处于打开状态，开关机管理芯片获得工作电压，开关机电路开始工作。
[0034]由于开关机按键处于按下状态，开关机管理芯片的输入端获得有效触发信号后，产生系统开机信号送入或门芯片的另一路输入端以及嵌入式电子设备的电路系统，设备开机。
[0035]用户松开开关机按键后，触发信号为无效状态，于此对应的或门芯片输入端为无效状态；同时，由于系统开机信号作为有效信号送入或门芯片的另一路输入端，所以或门芯片的输出端仍为有效信号，模拟开关处于打开状态，开关机管理芯片的工作电压维持不变，开关机电路正常工作。
[0036]用户轻触开关机按键进行关机后，开关机电路将产生系统关机信号作为无效信号送入或门芯片的输入端；同时，开关机按键处于松开状态，相对于的或门芯片输入端也为无效状态，所以或门芯片的输出端产生无效输出送入模拟开关，开关机管理芯片的工作电压为零，开关机电路停止工作，设备关机功耗为零。
[0037]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种可实现关机零功耗的开关机电路，其特征是包括开关机管理芯片、模拟开关、或门芯片和反相器，模拟开关输出端与开关机管理芯片的供电端相连接；所述或门芯片用于控制模拟开关的通断；所述或门芯片有两个输入端和一个输出端，嵌入式电子设备开关机按键产生的触发信号经过反相器后与或门芯片的一路输入相连接，开关机管理芯片产生的系统开关机信号与或门芯片的另一路输入端连接，或门芯片的输出端与模拟开关的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的可实现关机零功耗的开关机电路，其特征是反相器的输入端与嵌入式电子设备的开关机按键触发信号相连接，输出端与或门芯片的一路输入相连接。
3.根据权利要求1所述的可实现关机零功耗的开关机电路，其特征是所述模拟开关输出电压用于连接并控制开关机管理芯片的工作电压，此模拟开关的输入电压由嵌入式电子设备电路系统的电池。
【文档编号】G05B19/042GK103529725SQ201310321214
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】李华平, 徐瑛, 刘啸, 徐政 申请人:南京熊猫电子股份有限公司, 南京熊猫通信科技有限公司