CN109444583A - 外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备，所述外部模块在位检测及供电控制装置包括输入电源采样转换模块，对输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号；输出电源电压反馈模块，对电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号；信号处理模块，对输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块是否在位，并所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号；开关控制模块，根据信号处理模块的输出的开关控制信号控制输入电源向所述电源输出端口的供电。本发明提供在位合法灵活的检测以及自动上电下电的控制，有效地保护电子设备因误接非法外部模块或短路而被损坏。

Description

外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备。

背景技术

目前，电子设备应用领域尤其是通讯领域，电子设备通常需要外接模块，外接模块应用需要连接的电子设备提供电源。

在大多数的应用中，电子设备都是默认打开电源，外部模块连接后可以使用，还有部分电子设备是在模块连接后提供电源，但是模块再次断开连接后电源仍然处于打开状态。

上述的电子设备在应用中存在的问题是：即模块未连接时电源打开，如果外接模块或设备不合法，可能会造成电子设备的电源短路，装置断电，甚至设备永久损坏。而且很多模块不提供在位信号，无法通过在位信号的方法检测其是否在位。

因此非常需要一种简便的、低价格的方案实现电子设备对外部模块在位的实时监测并能根据在位情况实施上电或下电的操作。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备，用于解决现有技术中电子设备对外部装置的供电缺乏有效管控带来的电子设备存在损坏风险的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种外部模块在位检测及供电控制装置，与外部模块相连，所述外部模块在位检测及供电控制装置包括：输入电源采样转换模块，与输入电源相连，对所述输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号；输出电源电压反馈模块，与电源输出端口相连，对所述电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号；信号处理模块，分别与所述输入电源采样转换模块和所述输出电源电压反馈模块相连，对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定所述外部模块是否在位，并根据所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号；开关控制模块，分别与所述信号处理模块、输入电源和电源输出端口相连，根据所述信号处理模块的输出的所述开关控制信号控制所述输入电源向所述电源输出端口的供电。

于本发明的一实施例中，所述输入电源采样转换模块包括：采样电阻，一端与所述输入电源相连相连，另一端与所述开关控制模块相连；差分电压放大电路，一端分别与所述采样电阻两端相连，另一端与所述信号处理模块相连，将所述采样电阻两端的电压放大到预设电压值之后输送到所述信号处理模块。

于本发明的一实施例中，所述开关控制模块包括一P型MOSFET晶体管。

于本发明的一实施例中，所述输出电源电压反馈模块包括一电压分压电路，对所述电源输出端口的电压进行分压并将分压之后的电压输送到所述信号处理模块。

本发明的实施例还提供一种外部模块在位检测及供电控制方法，所述外部模块在位检测及供电控制方法包括：对输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号；对电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号；对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块是否在位，并根据所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号；根据所述开关控制信号控制所述输入电源向所述电源输出端口的供电。

于本发明的一实施例中，所述对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块是否在位，并根据所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号包括：若所述外部模块不在位，当前电源关闭时，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

于本发明的一实施例中，若所述外部模块不在位，当前电源关闭时，通过所述电源输出端口的电压大小确定所述外部模块是否合法，若所述外部模块合法，则生成为电源开启信号的所述开关控制信号，若所述外部模块不合法，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

于本发明的一实施例中，若所述外部模块在位，当前电源开启时，则生成为电源开启信号的所述开关控制信号，并检测负载电流，若电流过载，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

于本发明的一实施例中，若所述外部模块不在位，当前电源开启时，在预设时间内生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

本发明的实施例还提供一种电子设备，包括如上所述外部模块在位检测及供电控制装置，并运行有如上所述的外部模块在位检测及供电控制方法。

如上所述，本发明的外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备具有以下有益效果：

1、本发明提供在位合法灵活的检测以及自动上电下电的控制，有效地保护电子设备因误接非法外部模块或短路而被损坏。

2、本发明还可以实现负载过流保护的功能，无需复杂电路，仅需要简单的器件即可完成，成本低，可靠性高，实时性高。

3、本发明无需CPU软件的参与，仅需逻辑器件即可完成，大大减小了软件工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为本发明的外部模块在位检测及供电控制装置的原理示意图。

图2显示为本发明的外部模块在位检测及供电控制装置的优选原理示意图。

图3显示为本发明的外部模块在位检测及供电控制方法的流程示意图。

元件标号说明

100 外部模块在位检测及供电控制装置

110 输入电源采样转换模块

111 采样电阻

112 差分电压放大电路

120 输出电源电压反馈模块

130 信号处理模块

140 开关控制模块

200 外部模块

S110～S140 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例的目的在于提供一种外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备，用于解决现有技术中电子设备对外部装置的供电缺乏有效管控带来的电子设备存在损坏风险的问题。

以下将详细阐述本发明的外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的外部模块在位检测及供电控制方法、装置及电子设备。

如图1所示，本实施例提供一种外部模块在位检测及供电控制装置100，与外部模块150相连，所述外部模块在位检测及供电控制装置100包括：输入电源采样转换模块110，输出电源电压反馈模块120，信号处理模块130以及开关控制模块140。

以下对本实施例的输入电源采样转换模块110，输出电源电压反馈模块120，信号处理模块130以及开关控制模块140进行详细说明。

于本实施例中，所述输入电源采样转换模块110与输入电源相连，对所述输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号。

具体地，于本实施例中，如图2所示，所述输入电源采样转换模块110包括：采样电阻111和差分电压放大电路112。

所述采样电阻111一端与所述输入电源相连相连，另一端与所述开关控制模块140相连。

于本实施例中，所述采样电阻111串联在电源供应电路中，根据负载电流的大小，所述采样电阻111的大小与所述负载电流的大小匹配，所述采样电阻111可以为几毫欧姆到几百毫欧姆，输入电流流过所述采样电阻111即可在所述采样电阻111两端产生相应的电压，电压与电流成正比关系。

于本实施例中，所述差分电压放大电路112一端分别与所述采样电阻111两端相连，另一端与所述信号处理模块130相连，将所述采样电阻111两端的电压放大到预设电压值之后输送到所述信号处理模块130。

所述差分电压放大电路112可以采样专用的芯片完成，本实施例中使用的INA301，它将采样电阻111两端差分电压进行放大转化成合适范围的电压值送到所述信号处理模块130。

于本实施例中，所述输出电源电压反馈模块120与电源输出端口相连，对所述电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号。

具体地，于本实施例中，所述输出电源电压反馈模块120包括一电压分压电路，对所述电源输出端口的电压进行分压并将分压之后的电压输送到所述信号处理模块130。

所述输出电源电压反馈模块120负责将输出端口的电源模块电压进行反馈处理，在本实施例中，所述输出电源电压反馈模块120通过电压分压电路处理，把输出端口的电源电压分压到合适的范围进而送到所述信号处理模块130。

于本实施例中，所述信号处理模块130分别与所述输入电源采样转换模块110和所述输出电源电压反馈模块120相连，对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定所述外部模块150是否在位，并根据所述外部模块150是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号。

于本实施例中，所述开关控制模块140分别与所述信号处理模块130、输入电源和电源输出端口相连，根据所述信号处理模块130的输出的所述开关控制信号控制所述输入电源向所述电源输出端口的供电。

于本实施例中，所述开关控制模块140包括一P型MOSFET晶体管。

所述开关控制模块140(本实施例中，可以是P型MOSFET电路组成)接收来自ADC数据采样及控制单元的开关控制信号，对输出电源电压进行开启或关闭管理。具体地说，如果开关控制信号为低电平，则打开模块电源，否则关闭模块电源。

于本实施例中，所述的外部模块150提供一个电源输入接口，其内部有一个1K欧默的下拉电阻。进一步地，如果所述开关控制模块140控制模块电源开启的话，输出电源电压将等于输入电源电压(在本实施例中，例如12V)，否则所述开关控制模块140关闭MOSFET管。

为进一步说明输入电源采样转换模块110，输出电源电压反馈模块120，信号处理模块130以及开关控制模块140的原理和实施例方式，本实施例还提供一种外部模块在位检测及供电控制方法，如图3所示，所述外部模块在位检测及供电控制方法包括：

步骤S110，对输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号；

步骤S120，对电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号；

步骤S130，对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块150是否在位，并根据所述外部模块150是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号；

步骤S140，根据所述开关控制信号控制所述输入电源向所述电源输出端口的供电。

于本实施例中，所述外部模块150模块是否在位与所述开关控制模块140的电源开关是否打开这两个信息可以组合成四个状态，如下表1所示。

表1

1)于本实施例中，所述对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块150是否在位，并根据所述外部模块150是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号包括：若所述外部模块150不在位，当前电源关闭时，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

状态1：

所述外部模块150不在位，所述开关控制模块140的电源开关。

在此状态下，因为外部模块150不在位，电源关闭，所以PMOSFET是关闭的。例如，输入直流电源(如12V)接到PMOSFET开关，另外输入直流电源(如12V)还通过11K欧姆电阻接到输出端口。所以此时输出端口电压是12V，负载电流是0。

2)于本实施例中，若所述外部模块150不在位，当前电源关闭时，通过所述电源输出端口的电压大小确定所述外部模块150是否合法，若所述外部模块150合法，则生成为电源开启信号的所述开关控制信号，若所述外部模块150不合法，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

状态2：

外部模块150在位，电源关闭。

此状态是在状态1情况下，外部模块150接到电子设备上，但是电源还在关闭的情况。信号处理模块130需要检测外部模块150是否合法。

具体地，如状态1中所述，输入直流电源(如12V)还通过10K欧姆电阻接到输出端口，如果外部模块150合法，即包含有1K欧姆的下拉到地电阻，则1K欧姆与11K欧姆组成一个分压电路，将会在输出端口产生大约1V的电压并反馈到，信号处理模块130判断其为合法电阻，则下一步将打开电源，切换状态到状态3。如果外部模块150非法，其对地电阻不为1K(例如短路情况为0欧姆，开路情况为无穷大，或其他的非法阻值)，则信号处理模块130控制开关控制模块140不会打开电源，状态维持在状态2，可以保护电阻设备因误开启电源导致如短路情况造成设备损坏。

3)于本实施例中，若所述外部模块150在位，当前电源开启时，则生成为电源开启信号的所述开关控制信号，并检测负载电流，若电流过载，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

状态3：

外部模块150在位，电源开启。

此状态是从状态2转化而来，即外部模块150在位并合法，则开关控制模块140开启电源，状态保持在状态3。因为外部模块150在位并且供电，所以负载电流不为0，正常的外部模块150将会产生消耗正常的电流，处理模块也会接收到正常的电压，否则电流过载，电压会变大，处理模块检测到电压变大，将控制开关控制模块140进行关闭电源电压，处理模块会设置过载预设值并实时将采样值与预设值进行比较。

4)于本实施例中，若所述外部模块150不在位，当前电源开启时，在预设时间内生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

状态4：

外部模块150不在位，电源开启。

此状态情况是外部模块150从在位情况脱离电子设备，例如被拔掉的情况。一旦外部模块150不在位，则负载电流马上变为0，处理模块检测到状态4后，可以在预定时间内关闭电源。所以状态4是个不稳定的状态，它的下一状态是状态1。

本发明的实施例还提供一种电子设备，包括如上所述外部模块150在位检测及供电控制装置100，并运行有如上所述的外部模块150在位检测及供电控制方法。

以下结合各状态说明电子设备工作的步骤：

步骤1，首先电子设备上电，默认开关控制模块140的电源开关控制为电源关闭状态。

步骤2，信号处理模块130根据两路输入电压，决定当前的状态，

进而输出对应的电源开关信号。

具体决定如下：

1)如果外部模块150不在位，则状态为1，电源控制开关为高电平，MOSFET关闭，端口不供电；

2)如果外部模块150为接上，状态为2，进而判断外部模块150合法性，如果不合法，则状态保存为2，电源开关为关闭状态；

3)如果外部模块150为接上，并且合法，此时电源控制开关为低电平，MOSFET开启，端口开始供电，状态转化成状态3；

4)状态3情况下，如果外部模块150仍然在位，工作正常，电流不过载，则电源开关仍为打开，状态保持在状态3；

5)状态3情况下，如果外部模块150在位，但是电流过载，则电源关闭，状态切换至状态2，在状态2保持一定时间(可以设置，例如2秒)；之后返回到2)；

6)状态3情况下，如果模块被拔掉，不在位，电源仍然打开，但是负载电流太小，状态切换至状态4，保持一定时间(可以设置，例如1秒)然后电源关闭，状态回复到状态1；

7)状态回复到状态1后，重复上述过程。

综上所述，本发明提供在位合法灵活的检测以及自动上电下电的控制，有效地保护电子设备因误接非法外部模块或短路而被损坏；本发明还可以实现负载过流保护的功能，无需复杂电路，仅需要简单的器件即可完成，成本低，可靠性高，实时性高；本发明无需CPU软件的参与，仅需逻辑器件即可完成，大大减小了软件工作量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种外部模块在位检测及供电控制装置，与外部模块相连，其特征在于，所述外部模块在位检测及供电控制装置包括：

输入电源采样转换模块，与输入电源相连，对所述输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号；

输出电源电压反馈模块，与电源输出端口相连，对所述电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号；

信号处理模块，分别与所述输入电源采样转换模块和所述输出电源电压反馈模块相连，对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定所述外部模块是否在位，并根据所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号；

开关控制模块，分别与所述信号处理模块、输入电源和电源输出端口相连，根据所述信号处理模块的输出的所述开关控制信号控制所述输入电源向所述电源输出端口的供电。

2.根据权利要求1所述的外部模块在位检测及供电控制装置，其特征在于，所述输入电源采样转换模块包括：

采样电阻，一端与所述输入电源相连相连，另一端与所述开关控制模块相连；

差分电压放大电路，一端分别与所述采样电阻两端相连，另一端与所述信号处理模块相连，将所述采样电阻两端的电压放大到预设电压值之后输送到所述信号处理模块。

3.根据权利要求1所述的外部模块在位检测及供电控制装置，其特征在于，所述开关控制模块包括一P型MOSFET晶体管。

4.根据权利要求1所述的外部模块在位检测及供电控制装置，其特征在于，所述输出电源电压反馈模块包括一电压分压电路，对所述电源输出端口的电压进行分压并将分压之后的电压输送到所述信号处理模块。

5.一种外部模块在位检测及供电控制方法，其特征在于，所述外部模块在位检测及供电控制方法包括：

对输入电源的输入电流进行采样处理，并输出输入电源采样信号；

对电源输出端口的电压进行采集，并输出输出电源采样信号；

对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块是否在位，并根据所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号；

根据所述开关控制信号控制所述输入电源向所述电源输出端口的供电。

6.根据权利要求5所述的外部模块在位检测及供电控制方法，其特征在于，所述对所述输入电源采样信号和所述输出电源采样信号进行处理，确定外部模块是否在位，并根据所述外部模块是否在位以及当前电源关闭状态生成开关控制信号包括：

若所述外部模块不在位，当前电源关闭时，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

7.根据权利要求6所述的外部模块在位检测及供电控制方法，其特征在于，若所述外部模块不在位，当前电源关闭时，通过所述电源输出端口的电压大小确定所述外部模块是否合法，若所述外部模块合法，则生成为电源开启信号的所述开关控制信号，若所述外部模块不合法，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

8.根据权利要求7所述的外部模块在位检测及供电控制方法，其特征在于，若所述外部模块在位，当前电源开启时，则生成为电源开启信号的所述开关控制信号，并检测负载电流，若电流过载，则生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

9.根据权利要求8所述的外部模块在位检测及供电控制方法，其特征在于，若所述外部模块不在位，当前电源开启时，在预设时间内生成为电源关闭信号的所述开关控制信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求4任一权利要求所述外部模块在位检测及供电控制装置，并运行有如权利要求5至权利要求9任一权利要求所述的外部模块在位检测及供电控制方法。