CN104702258A - 具有可控功能的上电开机电源开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有可控功能的上电开机电源开关，可有效解决用电设备可控开关机的问题，其解决的技术方案是，包括壳体和装在壳体内电路板，壳体上设置有电源输入引脚和按键S1，电路板上装有控制电路，控制电路包括单片机、场效应管和DC/DC模块，所述的单片机能够根据输入引脚的输入信号控制输入引脚输出高电平或低电平；使用时，将壳体上的电源输入引脚与使用设备供电电源输出端相连即可；本发明结构新颖独特，电路简单合理，易生产，成本低，实现了上电自动打开电源、一键开关电源，能耗小，使用方便，效果好，在待机情况下可是电池寿命延长2到5倍，是电源开关上的创新。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有可控功能的上电开机电源开关，用于各种需要上电自动开机的电路或设备当中，具体应用在安全性较高的电子产品领域，如汽车电子领域。
背景技术
目前，在各种需要上电自动开机的设备中，通常采用的方法是将设备的电源入口直接接在供电电源输出端，这样电源一接通设备马上就可以上电工作，但这样做的弊端是不能实现在接通电源的情况下通过按键关机。还有一种方法可以实现通过按键实现开关机，但这种方法需要设备不停的采集开关机按键的状态，这就要求设备即使在关机状态下也要继续开关机按键的检测工作，需要一定的功耗，对于电池供电的设备来说非常不利，长期的话容易造成电池的亏电。研制一种具有可控功能的上电开机电源开关，是本领域技术人员关心问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种具有可控功能的上电开机电源开关，可有效解决用电设备可控开关机的问题。
本发明解决的技术方案是，包括壳体和装在壳体内电路板，壳体上设置有电源输入引脚和按键S1，电路板上装有控制电路，控制电路包括单片机、场效应管和DC/DC模块，单片机的输入引脚分别与电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端分别与第一DC/DC模块U1的输出引脚和二极管D5的正极相连，第一DC/DC模块U1的接地引脚接地，第一DC/DC模块U1输入引脚经按键S1分别与二极管D1的负极、二极管D2的负极、有极电容C1的正极、三极管Q1的集电极、电阻R3的一端和场效应管Q2的漏极相连，二极管D1的正极与壳体上的电源输入引脚相连，二极管D2的正极分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、场效应管Q3的源极和第二DC/DC模块U2的接地引脚相连，共端接地，电阻R1的另一端分别接有极电容C1的负极和三极管Q1的基极，电阻R2的另一端分别接三极管Q1的发射极、二极管D3的负极和场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的漏极分别与电阻R3的另一端和场效应管Q2的栅极相连，场效应管Q2的源极与第二DC/DC模块U2的输入引脚相连，第二DC/DC模块U2的输出引脚与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极分别接单片机的供电引脚和二极管D5的负极，单片机的输出引脚与二极管D3的正极相连，所述的单片机能够根据输入引脚的输入信号控制输入引脚输出高电平或低电平；使用时，将壳体上的电源输入引脚与使用设备供电电源输出端相连即可；
上电开机的过程为：
当壳体上的电源输入引脚处从断电状态接通电源时，电容C1处于充电状态，控制三极管Q1导通，进而使场效应管Q3导通，场效应管Q3导通后，场效应管Q2栅极处于低电平状态，使场效应管Q2导通，接通电源，经第二DC/DC模块U2转换电压后为单片机供电，单片机上电后通过单片机的输出引脚Po输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；
按键开关机的过程为：
开机时，按键S1被按下，第一DC/DC模块U1工作，为单片机提供工作电源，单片机上电后通过单片机的输出引脚输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；
关机时，按键S1被按下，第一DC/DC模块U1工作，第一DC/DC模块U1输出电压经电阻R4、R5分压后为单片机提供高电平信号，由单片机的输入引脚Pi送入单片机内部进行处理，单片机在确认关机信号有效后，通过输出引脚Po输出低电平信号，经二极管D3使场效应管Q3、Q2关断，完成按键关机过程。
本发明结构新颖独特，电路简单合理，易生产，成本低，实现了上电自动打开电源、一键开关电源，能耗小，使用方便，效果好，在待机情况下可是电池寿命延长2到5倍，是电源开关上的创新。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1给出，本发明包括壳体和装在壳体内电路板，所述的壳体为方形或圆形；壳体上设置有电源输入引脚和按键S1，电路板上装有控制电路，控制电路包括单片机、场效应管和DC/DC模块，单片机的输入引脚分别与电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端分别与第一DC/DC模块U1的输出引脚和二极管D5的正极相连，第一DC/DC模块U1的接地引脚接地，第一DC/DC模块U1输入引脚经按键S1分别与二极管D1的负极、二极管D2的负极、有极电容C1的正极、三极管Q1的集电极、电阻R3的一端和场效应管Q2的漏极相连，二极管D1的正极与壳体上的电源输入引脚相连，二极管D2的正极分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、场效应管Q3的源极和第二DC/DC模块U2的接地引脚相连，共端接地，电阻R1的另一端分别接有极电容C1的负极和三极管Q1的基极，电阻R2的另一端分别接三极管Q1的发射极、二极管D3的负极和场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的漏极分别与电阻R3的另一端和场效应管Q2的栅极相连，场效应管Q2的源极与第二DC/DC模块U2的输入引脚相连，第二DC/DC模块U2的输出引脚与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极分别接单片机的供电引脚和二极管D5的负极，单片机的输出引脚与二极管D3的正极相连，所述的单片机能够根据输入引脚的输入信号控制输入引脚输出高电平或低电平；使用时，将壳体上的电源输入引脚与使用设备供电电源输出端相连即可；
上电开机的过程为：
当壳体上的电源输入引脚处从断电状态接通电源时，电容C1处于充电状态，控制三极管Q1导通，进而使场效应管Q3导通，场效应管Q3导通后，场效应管Q2栅极处于低电平状态，使场效应管Q2导通，接通电源，经第二DC/DC模块U2转换电压后为单片机供电，单片机上电后通过单片机的输出引脚Po输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；
按键开关机的过程为：
开机时，按键S1被按下，第一DC/DC模块U1工作，为单片机提供工作电源，单片机上电后通过单片机的输出引脚输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；
关机时，按键S1被按下，第一DC/DC模块U1工作，第一DC/DC模块U1输出电压经电阻R4、R5分压后为单片机提供高电平信号，由单片机的输入引脚Pi送入单片机内部进行处理，单片机在确认关机信号有效后，通过输出引脚Po输出低电平信号，经二极管D3使场效应管Q3、Q2关断，完成按键关机过程。
所述的电容C1、电阻R1、R2、R3，三极管Q1、场效应管Q2、Q3构成上电启动电路，单片机和二极管D3构成电源控制电路，第一DC/DC模块U1和第二DC/DC模块U2用于电源转换，二极管D4、D5作为两DC/DC模块之间的隔离二极管，电阻R4、R5用于按键检测，当壳体上的电源输入引脚处从断电状态接通电源时，电容C1处于充电状态，控制三极管Q1导通，进而使场效应管Q3导通，场效应管Q3导通后，场效应管Q2栅极处于低电平状态，使场效应管Q2导通，接通电源，经第二DC/DC模块U2转换电压后为单片机供电，单片机上电后通过单片机的输出引脚Po输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；利用二极管D1、D2的单向导通作用实现输入电源防反接功能；
所述的按键S1为市售的按键开关，所述的按键开关常态处于初始自由状态的位置上，只是在有要求时才在外力作用下转换到第二种状态（位置），当外力一旦除去，由于弹簧的作用，开关就又回到初始位置，即按键S1按下时接通，松开时断开；
所述能够根据输入引脚的输入信号控制输入引脚输出高电平或低电平，从而与二极管D3构成电源控制电路，该单片机为市售产品，如型号为C8051F040、C8051F410、AT8052或W77E58/516等等诸多型号的单片均能用于本发明；通过单片机还可以实时监测本用电设备的其他应用电路的工作情况，若电路出现故障，电源将通过单片机输出引脚Po输出低电平信号，经二极管D3使场效应管Q3、Q2关断，实现自动关闭电源功能；
所述的第一DC/DC模块和第二DC/DC模块U2为市售的DC/DC转换器，能够将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，又称为直流斩波器。
本发明在电路中设置两路DC/DC模块构成的转换电路，一路负责按键开关机，一路负责上电开机。本发明的电源输入引脚与使用设备供电电源输出端相连，上电后上电启动电路使电源在一定时间内导通给单片机供电，单片机启动后通过输出引脚控制电源持续导通。单片机输入引脚检测开关状态，有按键按下，则根据按键按下情况判断是否执行电源切断动作。关机后还可通过按键按下状态进行正常开机。
由上述情况可以清楚的看出，本发明具有以下功能：1、上电自动打开电源；2、一键开关电源；3、故障自动关闭电源；4、彻底关闭电源，电路自身不耗电；5、具有输入电源防反接功能。本发明结构新颖独特，电路简单合理，易生产，成本低，实现了上电自动打开电源、一键开关电源，能耗小，使用方便，效果好，在待机情况下可是电池寿命延长2到5倍，是电源开关上的创新，有良好的社会和经济效益。
申请人要指出的是，本申请中所有的各部件均为现有市售产品（公知技术），本发明创新之处在于将它们科学的组合起来，构成具有创新性的上电开机电源开关，本申请上述指出的仅仅是一种实施例，并不是用于限制本申请的保护范围，凡是用等同或等同替代手段所做出与本申请技术方案本质上相同的技术方案均属于本申请的保护范围。
Claims (3)
1.一种具有可控功能的上电开机电源开关，包括壳体和装在壳体内电路板，壳体上设置有电源输入引脚和按键S1，其特征在于，电路板上装有控制电路，控制电路包括单片机、场效应管和DC/DC模块，单片机的输入引脚分别与电阻R4的一端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端分别与第一DC/DC模块U1的输出引脚和二极管D5的正极相连，第一DC/DC模块U1的接地引脚接地，第一DC/DC模块U1输入引脚经按键S1分别与二极管D1的负极、二极管D2的负极、有极电容C1的正极、三极管Q1的集电极、电阻R3的一端和场效应管Q2的漏极相连，二极管D1的正极与壳体上的电源输入引脚相连，二极管D2的正极分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、场效应管Q3的源极和第二DC/DC模块U2的接地引脚相连，共端接地，电阻R1的另一端分别接有极电容C1的负极和三极管Q1的基极，电阻R2的另一端分别接三极管Q1的发射极、二极管D3的负极和场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的漏极分别与电阻R3的另一端和场效应管Q2的栅极相连，场效应管Q2的源极与第二DC/DC模块U2的输入引脚相连，第二DC/DC模块U2的输出引脚与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极分别接单片机的供电引脚和二极管D5的负极，单片机的输出引脚与二极管D3的正极相连，所述的单片机能够根据输入引脚的输入信号控制输入引脚输出高电平或低电平；使用时，将壳体上的电源输入引脚与使用设备供电电源输出端相连即可；
上电开机的过程为：
当壳体上的电源输入引脚处从断电状态接通电源时，电容C1处于充电状态，控制三极管Q1导通，进而使场效应管Q3导通，场效应管Q3导通后，场效应管Q2栅极处于低电平状态，使场效应管Q2导通，接通电源，经第二DC/DC模块U2转换电压后为单片机供电，单片机上电后通过单片机的输出引脚Po输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；
按键开关机的过程为：
开机时，按键S1被按下，第一DC/DC模块U1工作，为单片机提供工作电源，单片机上电后通过单片机的输出引脚输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程；
关机时，按键S1被按下，第一DC/DC模块U1工作，第一DC/DC模块U1输出电压经电阻R4、R5分压后为单片机提供高电平信号，由单片机的输入引脚Pi送入单片机内部进行处理，单片机在确认关机信号有效后，通过输出引脚Po输出低电平信号，经二极管D3使场效应管Q3、Q2关断，完成按键关机过程。
2.根据权利要求1所述的具有可控功能的上电开机电源开关，其特征在于，所述的电容C1、电阻R1、R2、R3，三极管Q1、场效应管Q2、Q3构成上电启动电路，单片机和二极管D3构成电源控制电路，第一DC/DC模块U1和第二DC/DC模块U2用于电源转换，二极管D4、D5作为两DC/DC模块之间的隔离二极管，电阻R4、R5用于按键检测，当壳体上的电源输入引脚处从断电状态接通电源时，电容C1处于充电状态，控制三极管Q1导通，进而使场效应管Q3导通，场效应管Q3导通后，场效应管Q2栅极处于低电平状态，使场效应管Q2导通，接通电源，经第二DC/DC模块U2转换电压后为单片机供电，单片机上电后通过单片机的输出引脚Po输出高电平经二极管D3，使场效应管Q3、Q2继续维持导通状态，完成上电开机过程。
3.根据权利要求1所述的具有可控功能的上电开机电源开关，其特征在于，所述的壳体为方形或圆形。
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