一种用于工业控制平台关机后降低功耗的系统的制作方法

本实用新型涉及计算机及应用技术领域，具体地说是涉及一种用于工业控制平台关机后降低功耗的系统。

背景技术：

X86工业控制平台在关机后，未断开电源的情况下处于S5状态，主板上桥片和嵌入式控制器有部分仍然带电工作，这部分功耗约为0.2～0.5W，甚至更高。对于使用电池供电的平台，关机功耗将明显缩短电池的待机和使用时间，即使是非电池供电平台，关机的功耗也是对电能的一种浪费。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种用于工业控制平台关机后降低功耗的系统。

本实用新型的用于工业控制平台关机后降低功耗的系统的具体技术方案如下：

一种用于工业控制平台关机后降低功耗的系统，其包括嵌入式控制器、关机断电电路、低压差线性稳压器、保护电路和直流-直流变换器；所述保护电路的输入端与电源相连接，所述保护电路的输出端通过低压差线性稳压器与所述关机断电电路相连接；同时所述保护电路的输出端与所述直流-直流变换器的输入端相连接，所述直流-直流变换器的输出端连接至工业控制平台；所述嵌入式控制器通过所述关机断电电路与所述直流-直流变换器相连接；并且，所述关机断电电路连接至工业控制平台的开机键。

本实用新型工作原理如下：按下开机键后，关机断电电路使能输入总电源，桥片开机单元和嵌入式控制器上电工作，嵌入式控制器开启开机时序系统开机。当按开机键或从操作系统下关机，待系统进入S5状态后，延迟10s钟，嵌入式控制器发出控制信号给关机断电电路，关闭总输入电源，此时只有关机断电电路带电工作，将整个平台功耗降到最低。

本实用新型通过在电源输入端增加一个关机断电电路，关机后10秒切断平台总电源，使平台自动进入G3状态，可以将关机功耗降低到0.05W以下，能有效的将X86工业控制平台关机功耗至少降低到原功耗的25％。

根据一个优选的实施方式，所述关机断电电路包括一钳位电路模块；所述工业控制平台的开机键一端接地，另一端通过第一稳压二极管D22与所述钳位电路模块相连接；并且所述工业控制平台的开机键与所述第一稳压二极管D22之间通过第二稳压二极管D4接地；同时所述工业控制平台的开机键与所述第一稳压二极管D22之间通过第一电阻R218与第一供电端连接；在所述工业控制平台的开机键与所述第一电阻R218之间连接有第一MOS管Q31；所述第一MOS管Q31的栅极与所述工业控制平台的开机键和所述第一电阻R218连接，所述第一MOS管Q31的源极接地，所述第一MOS管Q31的漏极通过第二电阻R219与第二供电端连接，并且所述第一MOS管Q31的漏极与所述嵌入式控制器相连接；所述钳位电路模块和所述工业控制平台的开机键的连接端还连接有第二MOS管Q30；所述第二MOS管Q30的栅极与所述第一稳压二极管D22的正极和所述钳位电路模块连接，所述第二MOS管Q30的源极接地，所述第二MOS管Q30的漏极通过第三电阻R94与第三供电端连接；并且所述第二MOS管Q30的漏极通过第一二极管D25与第三MOS管Q4相连接；所述第三MOS管Q4的栅极与所述第一二极管D25的负极连接，并通过第四电阻R93接地，同时所述第三MOS管Q4的栅极通过第二二极管D26与所述嵌入式控制器相连接；所述第三MOS管Q4的源极接地，所述第三MOS管Q4的漏极通过第五电阻R95与第四供电端连接，并且所述第三MOS管Q4的漏极与第四MOS管Q18的栅极连接；所述第四MOS管Q18的源极接地，所述第四MOS管Q18的漏极连接至直流-直流变换器；另外，所述钳位电路模块连接至所述嵌入式控制器，并且所述钳位电路模块与所述嵌入式控制器之间通过第六电阻R243接地。

根据一个优选的实施方式，所述钳位电路模块包括第五MOS管Q22、第六MOS管Q10和第七MOS管Q29；所述第五MOS管Q22的栅极与所述第六电阻R243和所述嵌入式控制器连接，所述第五MOS管Q22的源极接地，所述第五MOS管Q22的漏极通过一电容C82接地，并且所述第五MOS管Q22的漏极连接至所述第七MOS管Q29的栅极，同时所述第五MOS管Q22的漏极与所述第六MOS管Q10的漏极相连接并通过第七电阻R244与第五供电端连接；所述第六MOS管Q10的源极接地，所述第六MOS管Q10的栅极与所述第七MOS管Q29的漏极连接并通过第八电阻R263连接至第六供电端；所述第一稳压二极管D22的正极和所述第二MOS管Q30的栅极与所述第七MOS管Q29的漏极连接；所述第七MOS管Q29的源极接地。

根据一个优选的实施方式，所述第一MOS管Q31、所述第二MOS管Q30、所述第三MOS管Q4、所述第五MOS管Q22、所述第六MOS管Q10和所述第七MOS管Q29均为BSS138型MOS管；所述第四MOS管Q18为2N7002型MOS管。

根据一个优选的实施方式，所述电容C82为25V、0.1μF的电容。

与现有技术相比，本实用新型的用于工业控制平台关机后降低功耗的系统具有如下有益效果：

本实用新型通过在电源输入端增加一个关机断电电路，按下开机键后，关机断电电路使能输入总电源，桥片开机单元和嵌入式控制器上电工作，嵌入式控制器开启开机时序系统开机。当按开机键或从操作系统下关机，待系统进入S5状态后，延迟10s钟，嵌入式控制器发出控制信号给关机断电电路，关闭总输入电源，此时只有关机断电电路带电工作，将整个平台功耗降到最低，可以将关机功耗降低到0.05W以下，能有效的将X86工业控制平台关机功耗至少降低到原功耗的25％。

附图说明

图1是本实用新型用于工业控制平台关机后降低功耗的系统的结构框图；

图2是本实用新型用于工业控制平台关机后降低功耗的系统中关机断电电路的原理图。

附图标记列表

10-嵌入式控制器

20-关机断电电路

30-低压差线性稳压器

40-保护电路

50-直流-直流变换器

60-电源

70-开机键

80-第一供电端

90-第二供电端

100-第三供电端

110-第四供电端

120-第五供电端

130-第六供电端

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型用于工业控制平台关机后降低功耗的系统进行详细的说明。

如图1、图2所示，一种用于工业控制平台关机后降低功耗的系统，其包括嵌入式控制器10、关机断电电路20、低压差线性稳压器(LDO)30、保护电路40和直流-直流变换器(DC/DC)50。

其中，保护电路40的输入端与电源60相连接，保护电路40的输出端通过低压差线性稳压器30与关机断电电路20相连接。

同时保护电路40的输出端与直流-直流变换器50的输入端相连接，直流-直流变换器50的输出端连接至工业控制平台。

嵌入式控制器10通过关机断电电路20与直流-直流变换器50相连接；并且，关机断电电路20连接至工业控制平台的开机键70。

优选的，关机断电电路20包括一钳位电路模块。

工业控制平台的开机键70一端接地，另一端通过第一稳压二极管D22与钳位电路模块相连接；并且工业控制平台的开机键70与第一稳压二极管D22之间通过第二稳压二极管D4接地；同时工业控制平台的开机键70与第一稳压二极管D22之间通过第一电阻R218与第一供电端80连接；在工业控制平台的开机键70与第一电阻R218之间连接有第一MOS管Q31；第一MOS管Q31的栅极与工业控制平台的开机键70和第一电阻R218连接，第一MOS管Q31的源极接地，第一MOS管Q31的漏极通过第二电阻R219与第二供电端90连接，并且第一MOS管Q31的漏极与嵌入式控制器10相连接；钳位电路模块和工业控制平台的开机键70的连接端还连接有第二MOS管Q30；第二MOS管Q30的栅极与第一稳压二极管D22的正极和钳位电路模块连接，第二MOS管Q30的源极接地，第二MOS管Q30的漏极通过第三电阻R94与第三供电端100连接；并且第二MOS管Q30的漏极通过第一二极管D25与第三MOS管Q4相连接；第三MOS管Q4的栅极与第一二极管D25的负极连接，并通过第四电阻R93接地，同时第三MOS管Q4的栅极通过第二二极管D26与嵌入式控制器10相连接；第三MOS管Q4的源极接地，第三MOS管Q4的漏极通过第五电阻R95与第四供电端110连接，并且第三MOS管Q4的漏极与第四MOS管Q18的栅极连接；第四MOS管Q18的源极接地，第四MOS管Q18的漏极连接至直流-直流变换器50；另外，钳位电路模块连接至嵌入式控制器10，并且钳位电路模块与嵌入式控制器10之间通过第六电阻R243接地。

具体的，钳位电路模块包括第五MOS管Q22、第六MOS管Q10和第七MOS管Q29；第五MOS管Q22的栅极与第六电阻R243和嵌入式控制器10连接，第五MOS管Q22的源极接地，第五MOS管Q22的漏极通过一电容C82接地，并且第五MOS管Q22的漏极连接至第七MOS管Q29的栅极，同时第五MOS管Q22的漏极与第六MOS管Q10的漏极相连接并通过第七电阻R244与第五供电端120连接；第六MOS管Q10的源极接地，第六MOS管Q10的栅极与第七MOS管Q29的漏极连接并通过第八电阻R263连接至第六供电端130；第一稳压二极管D22的正极和第二MOS管Q30的栅极与第七MOS管Q29的漏极连接；第七MOS管Q29的源极接地。

控制信号说明：

PWRBTN_S#：开关机信号，按下开关机键产生低电平脉冲。

PWRBTN：嵌入式控制器开关机输入信号，发给嵌入式控制器，通知系统开关机。

EN_PWR_INT：嵌入式控制器输出总电源使能信号。

EN_PWR_R：平台总电源使能信号。

CLR_LATCH：按键电平清除信号，清除开机信号被钳位于低电平，让开关机信号复位。

本实用新型的关机断电电路20工作原理：

按下开关机开关，开关对地短路产生一个大于200ms的低电平脉冲，由第五MOS管Q22、第六MOS管Q10和第七MOS管Q29组成的钳位电路将PWRBTN_C#信号控制在低电平，第二MOS管Q30截止，EN_PWR_R为高电平，打开平台总电源，桥片开机单元和内部嵌入式控制器通电工作，嵌入式控制器将EN_PWR_INT拉高，以维持总电源使能信号高电平，同时CLR_LATCH发出100ms的高电平脉冲，清除PWRBTN_C#被锁住的状态，然后嵌入式控制器开启开机流程。

按下开机键或从系统下关机，系统进入S5(即关机状态)状态之后，嵌入式控制器延迟10m将EN_PWR_INT拉低，关闭系统总电源，完成关机断电工作。

优选的，第一MOS管Q31、第二MOS管Q30、第三MOS管Q4、第五MOS管Q22、第六MOS管Q10和第七MOS管Q29均为BSS138型MOS管；第四MOS管Q18为2N7002型MOS管。

优选的，所述电容C82为25V、0.1μF的电容。

本实用新型通过在电源输入端增加一个关机断电电路，关机后10秒切断平台总电源，使平台自动进入G3状态(即关机并断开电源状态)，可以将关机功耗降低到0.05W以下，能有效的将X86工业控制平台关机功耗降低到原功耗的25％。

例如，以一款Intel BayTrail平台为例，在未采用本实用新型的技术方案之前，其关机功耗为0.2145W，采用本实用新型的技术方案之后，关机功耗降低到0.03139W，关机功耗降低了85.4％。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。