CN114039587A - 关机控制电路、电池保护芯片和电子设备 - Google Patents

关机控制电路、电池保护芯片和电子设备 Download PDF

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CN114039587A CN202210026365.6A CN202210026365A CN114039587A CN 114039587 A CN114039587 A CN 114039587A CN 202210026365 A CN202210026365 A CN 202210026365A CN 114039587 A CN114039587 A CN 114039587A
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Abstract

本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种关机控制电路、电池保护芯片和电子设备，其中，关机控制电路包括开关，所述开关与负载电路串联在电源正负极之间，所述关机控制电路还包括控制电路、驱动电路和关机检测电路，通过控制电路实现根据外部关机指令实现关机控制，通过驱动电路实现在电源欠压时，驱动控制电路实现关机控制，还通过关机检测电路持续检测负载电路和开关的连接节点处的电压，在负载电路完全掉电之前都让负载电路的供电回路维持在断开状态，实现控制电路可靠地实现关机控制，本申请的关机控制电路提高关机控制的可靠性，有效降低电路的消耗，有利于电子设备的小型化。

Description

关机控制电路、电池保护芯片和电子设备
技术领域
本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及关机控制电路、电池保护芯片和电子设备。
背景技术
随着集成电路技术的发展，消费类电子产品趋于微型化，更多的功能模组被封装限制在体积更小的空间内，电子产品内置的充电电池的体积和容量被极大限制，甚至还趋于更小，电子产品需要在待机时的电量消耗更小，以延长电子产品的待机时间，因此对于整个微型电子***的待机功耗需要更好地控制电路。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了关机控制电路、电池保护芯片和电子设备，旨在解决传统的关机控制电路在负载未完掉电时无法可靠关机问题，本申请的关机控制电路能够自适应各种不同大小的阻容型负载条件，提高关机控制的可靠性，有效降低电路的消耗，有利于电子设备的小型化。
本申请实施例的第一方面提供了一种关机控制电路，包括开关，所述开关与负载电路串联在电源正负极之间，其特征在于，所述关机控制电路还包括：
控制电路，用于接收外部关机指令，所述控制电路根据所述外部关机指令输出关机驱动信号；
驱动电路，连接到所述控制电路和所述开关，用于检测所述电源是否欠压，在所述电源欠压时和/或接收所述关机驱动信号时，驱动所述开关关断；以及
关机检测电路，所述关机检测电路的检测端连接到所述负载电路和所述开关的连接节点，所述关机检测电路的输出端连接到与所述控制电路，所述关机检测电路用于持续检测连接节点处的电压；
所述关机检测电路在检测到所述连接节点处的电压在第一预设电压值以下时，输出第一关机逻辑信号到所述控制电路，所述控制电路还用于根据所述第一关机逻辑信号保持输出所述关机驱动信号直至所述连接节点处的电压大于第一预设电压值。
在其中一个实施例中，所述关机检测电路还用于在检测到所述连接节点处的电压大于所述第一预设电压值时，输出指示所述负载电路完全掉电的第二关机逻辑信号，所述控制电路还用于在接收到所述第二关机逻辑信号时停止输出所述关机驱动信号。
在其中一个实施例中，所述关机检测电路的输出端连接外部设备，所述第二关机逻辑信号还用于控制所述外部设备关机，所述外部设备包括所述负载电路和/或所述负载电路之外的设备。
在其中一个实施例中，所述外部关机指令由所述负载电路或所述外部设备产生。
在其中一个实施例中，所述关机控制电路还包括复位电路；
所述复位电路与所述控制电路的连接，用于在所述负载电路上电时，将所述控制电路初始化为关机检测状态；以及
所述复位电路还用于在所述控制电路的接收到所述第二关机逻辑信号之后，初始化为关机检测状态。
在其中一个实施例中，所述关机检测电路包括迟滞比较器，所述迟滞比较器的输入端连接到所述负载电路和所述开关的连接节点，所述迟滞比较器的输出端连接到与所述控制电路。
在其中一个实施例中，所述驱动电路包括检测电路、延迟逻辑单元、延迟单元和驱动单元；
所述检测电路连接到所述电源，用于检测所述电源的电压，在所述电源的电压低于第二预设电压时，输出欠压信号；
所述延迟逻辑单元根据所述欠压信号输出关机信号；
所述延迟单元用于将所述关机信号延时第一预设时长后输出；
所述驱动单元根据所述关机信号输出驱动信号至所述开关。
在其中一个实施例中，所述延迟逻辑单元包括第一或非门、第一非门、第二或非门和第二非门；
所述第一或非门的第一输入端用于接收所述欠压信号，所述第一或非门的第二输入端与所述控制电路的第一输出端连接，所述第一或非门的输出端与所述第一非门的输入端连接，所述第一非门的输出端与所述第二或非门的第一输入端连接，所述第二或非门的第二输入端与所述控制电路的第二输出端连接，所述第二或非门的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述延迟单元连接；
所述延迟单元包括定时器、第一与非门和第三非门；
所述第一与非门的第一输入端与所述延迟逻辑单元连接且与所述定时器的输入端连接，所述定时器的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接，所述第一与非门的输出端与所述第三非门的输入端连接，所述第三非门的输出端与所述驱动单元连接；
所述驱动单元包括驱动器，所述驱动器的输入端用于接收所述关机信号，所述驱动器的输出端与所述开关连接且连接到所述控制电路。
本申请实施例的第二方面提供了一种电池保护芯片，包括上述任一实施例的关机控制电路，所述负载电路为电池所供电的设备。
本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括上述任一实施例的关机控制电路。
本申请与传统技术方案相比的有益效果是：通过控制电路实现根据外部关机指令实现关机控制，通过驱动电路实现在电源欠压时，驱动控制电路实现关机控制，还通过关机检测电路持续检测负载电路和开关的连接节点处的电压，在负载电路完全掉电之前都让负载电路的供电回路维持在断开状态，实现控制电路可靠地实现关机控制，本申请的关机控制电路提高关机控制的可靠性，有效降低电路的消耗，有利于电子设备的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的关机控制电路的电路示意图；
图2为本申请一实施例提供的关机控制电路的电路示意图；
图3为本申请一实施例提供的包括复位电路的关机控制电路的电路示意图；
图4为本申请一实施例提供的关机控制电路的电路示意图；
图5为本申请一实施例提供的关机控制电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
随着集成电路技术的发展，消费类电子产品趋于微型化，更多的功能模组被封装限制在体积更小的空间内，电子产品内置的充电电池的体积和容量被极大限制，甚至还趋于更小，电子产品需要在待机时的电量消耗更小，以延长电子产品的待机时间，因此对于整个微型电子***的待机功耗需要更好地控制电路。
请参阅图1所示，本申请实施例第一方面提供一种关机控制电路，包括开关400，开关400与负载电路500串联在电源600的正负极之间，关机控制电路还包括控制电路100、驱动电路200、关机检测电路300，控制电路100用于接收外部关机指令，控制电路100根据外部关机指令输出关机驱动信号，驱动电路200连接到控制电路100和开关400，用于检测电源600是否欠压，电源600比如是电池，在电源600欠压时和/或接收关机驱动信号时，驱动电路200驱动开关400关断，关机检测电路300的检测端连接到开关400和负载电路500的连接节点，关机检测电路300用于持续检测开关400和负载电路500的连接节点处的电压，在检测到连接该连接节点处的电压在第一预设电压值以下时，输出第一关机逻辑信号到控制电路100，控制电路100还用于根据第一关机逻辑信号输出关机驱动信号直至该连接节点处的电压大于第一预设电压值，其中，第一预设电压值比如是电源电压值的90%，表示该连接节点处的电压与电源电压值接近，即可认为负载电路500已经掉电完全。
本申请实施例第一方面提供的关机控制电路，通过控制电路100实现根据外部关机指令实现关机控制，通过驱动电路200实现在电源600欠压时，驱动控制电路100实现关机控制，还通过关机检测电路300持续检测负载电路500和开关400的连接节点处的电压，实现控制电路100可靠地实现关机控制，本申请的关机控制电路提高关机控制的可靠性，有效降低电路的消耗，有利于电子设备的小型化。
其中一个实施例中，关机检测电路300还用于在检测到开关400和负载电路500的连接节点处的电压大于第一预设电压值时，输出指示负载电路500完全掉电的第二关机逻辑信号，控制电路100还用于在接收到第二关机逻辑信号时停止输出关机驱动信号。
请参阅图2，其中一个实施例中，关机检测电路300的输出端连接外部设备，第二关机逻辑信号还用于控制外部设备关机，其中，外部设备包括负载电路500和/或除负载电路500之外的其他设备，通过关机检测电路300输出端连接其他设备，提高关机控制电路的兼容性。
其中一个实施例中，外部关机指令由负载电路500产生或者外部设备产生，在控制电路100可以接收负载电路500产生的关机指令，也可以其他外部设备产生的关机指令，提高的关机控制电路的兼容性。
请参阅图3，其中一个实施例中，关机控制电路还包括复位电路700，复位电路700与控制电路100连接，用于在负载电路500上电时，将控制电路100初始化为关机检测状态，这里的关机检测状态是指控制电路100初始化为等待外部关机指令待检测状态，以及
复位电路700还用于在控制电路100接收到来自关机检测电路300的第二关机逻辑信号之后，初始化为关机检测状态，关机检测电路300的第二关机逻辑信号即表示负载电路500导电完全，此时复位电路700将控制电路100初始化为关机检测状态，这里的关机检测状态同样是指控制电路100初始化为等待外部关机指令的待检测状态，增加本申请中关机控制电路的兼容性，即既可以在负载电路500上电时将整个电路状态进行初始化，也可以在负载电路500完全掉电后将整个电路状态进行初始化。
请参阅图5，其中一个实施例中，关机检测电路300包括迟滞比较器310，迟滞比较器310的输入端连接到负载电路500和开关400的连接节点即A点，迟滞比较器310的输出端连接到控制电路100，迟滞比较器310持续检测负载电路500和开关400的连接节点即A点处的电压，并根据该连接节点即A点处的电压值输出逻辑信号。其中，连接节点即A点处的电压即表示负载电路500到地的形成回路的分压，该分压在负载电路500开始掉电后愈来愈接近负载电路500所连接的电源600即VDD的电压值，在该连接节点即A点处的电压值达到VDD的电压值的一定比例，例如90%，可认为负载电路500完全掉电，通过迟滞比较器310在输出对应的逻辑信号SDOUT的逻辑值，实现对负载电路500是否掉电完全的可靠检测。
请参与图4，其中一个实施例中，驱动电路200包括检测电路210、延迟逻辑单元220、延迟单元230、驱动单元240，检测电路210连接到电源600，用于检测电源600的电压，在电源600的出现欠压时即电压低于第二预设电压时输出欠压信号，延迟逻辑单元220根据检测电路210输出的欠压信号输出关机信号，延迟单元230用于将延迟逻辑单元220输出的关机信号延时第一预设时长后输出，这里的第一预设时长可以由定时器设置，比如预设时长为50ms，驱动单元240根据延迟单元230输出的关机信号驱动开关400关断。
请参与图5，其中一个实施例中，检测电路210可以是电压比较器，当检测到电源600的电压低于第二预设电压值时，输出欠压信号的逻辑信号VBATLOW的逻辑值为1，否则输出欠压信号的逻辑信号VBATLOW的逻辑值为0，其中，第二预设电压值比如为电源600的标准电压值的60%，即当电源600的电压值低于其标准电压值的60%时，可认为电源600处于欠压状态，通过检测电路210对电源600的电压进行检测，在电源600处于欠压状态时，及时检测并输出欠压信号，防止电源600的电压过低对电源本身造成损耗，也能保证负载电路500工作在稳定的电压环境下，进一步提高电路的稳定性和可靠性。
请参阅图5，其中一个实施例中，延迟逻辑单元220包括第一或非门221、第一非门222、第二或非门223和第二非门224，第一或非门221的第一输入端用于接收欠压信号，第一或非门221的第二输入端与控制电路100的连接，第一或非门221的输出端与第一非门222的输入端连接，第一非门222的输出端与第二或非门223的第一输入端连接，第二或非门223的第二输入端与控制电路100的连接，第二或非门223的输出端与第二非门224的输入端连接，第二非门224的输出端与延迟单元230连接。
请参阅图5，延迟单元230包括定时器231、第一与非门232和第三非门233，第一与非门232的第一输入端与延迟逻辑单元220连接且与定时器231的输入端连接，定时器231的输出端与第一与非门232的第二输入端连接，第一与非门232的输出端与第三非门233的输入端连接，第三非门233的输出端与驱动单元240连接，其中，定时器231可以设定第一预设时长比如为50ms，从而使延迟单元230将关机信号延迟一定时间，保证检测电路210检测到电源600欠压的可靠性。
请参阅图5，驱动单元240包括驱动器241，驱动器241的输入端用于接收所述关机信号，驱动器241的输出端与开关400连接且连接到所述控制电路100。
请参阅图5，其中一个实施例中，开关400可以是开关管Q1，开关管Q1的第一端与负载电路500连接，开关管Q1的第二导通端接地，开关管Q1的控制端与驱动器241的输出端连接，开关管Q1导通时呈低阻通路，截止时呈高阻状态，通过开关管Q1的导通或截止可以在负载电路500和开关400的连接节点处产生不同的电压值。
请参阅图5，其中一个实施例中，负载电路500为阻容型负载，负载电路500包含等效为任意大小的阻容负载网络，即本申请的关机控制电路可以适应各种不同大小的阻容型负载条件。
本申请实施例提供了一种可用于负载控制电路（例如锂电池保护芯片）的关机控制电路，能够自适应各种不同大小的阻容型负载条件，在负载电路完全掉电之前都让负载电路的供电回路维持在断开状态，可靠的对保护电路实现关机功能，关断电路的电流消耗，本申请实施例提供的关机控制电路具有高可靠性、低功耗和很好的自适应性的优点。
为了更好的说明本申请的关机控制电路的工作原理，下面结合具体的工作场景说明，请参与图5，本申请的关机控制电路包括控制电路100、驱动电路200以及关机检测电路300，开关400包括开关管Q1，负载电路500为等效阻容型负载，包括一个等效电阻和等效电容，负载电路500和开关400串联在电源的正负极之间，电源600为电池。
请参与图5，外部输入的外部关机指令信号SDIN可以控制开关400导通或关断，当整个电路处于开关400导通的正常状态时，在没有检测到电源600欠压时，即检测电路210输出的逻辑信号VBATLOW的逻辑值为0，此时如果外部关机指令信号SDIN的逻辑值为1，并且维持了延迟单元230设定的时间长度以上，驱动电路200驱动开关管Q1关断开关400，使得开关400处于截止的高阻状态，由于开关400关断，连接节点A处的电压值在负载电路500的上拉作用下持续升高，关机检测电路300持续检测连接节点A的电压值是否超过第一预设电压值，当连接节点A的电压超过第一预设电压值时，关机检测电路300输出第一关机逻辑信号即逻辑信号SDOUT的逻辑值为1，表示负载电路500完全掉电，此时控制电路100控制其控制对象电路进行关断动作，控制对象电路可以包括关机控制电路的整体电路。在关机检测电路300没有检测到负载电路500完全掉电之间，即使外部关机指令撤销恢复逻辑信号SDIN的逻辑值为0，也不会改变开关400的状态，整体电路一直会维持在接近零消耗的关断状态。
在一个实施例中，关机控制电路的外部关机指令即逻辑信号SDIN的逻辑电平可以支持由负载电路500产生，即该逻辑信号SDIN的逻辑电平支持与负载电路500两端相同的电源轨。
在一个实施例中，在开关400处于导通的正常状态时，关机检测电路300输出的逻辑信号SDOUT的逻辑值为0，此时如果没有检测到电源600欠压，即逻辑信号VBATLOW的逻辑值为0，当检测到外部关机指令即逻辑信号SDIN的逻辑值为1，并且维持了延迟单元230设定的时间长度，驱动电路200驱动开关管Q1 来关断开关400，此时负载电路500变为和电源600的断接状态，但是负载电路500是否完全掉电或者失电是由负载电路500本身特性所决定，通过关机检测电路300在负载电路500掉电或者失电过程中持续检测连接节点A处的电压值，当连接节点A的电压超过第一预设电压值，即判断为负载电路500完全掉电，此时关机检测电路300的逻辑信号SDOUT的逻辑值为1，控制电路100控制其控制对象电路进行关断动作。在没有检测到负载电路500完全掉电之前，及时外部关机指令即逻辑信号SDIN的逻辑值变为0，也不会改变开关400的状态，整体电路一直会维持在接近零消耗的关断状态。
本申请与传统技术方案相比的有益效果是：通过控制电路实现根据外部关机指令实现关机控制，通过驱动电路实现在电源欠压时，驱动控制电路实现关机控制，还通过关机检测电路持续检测负载电路和开关的连接节点处的电压，在负载电路完全掉电之前都让负载电路的供电回路维持在断开状态，实现控制电路可靠地实现关机控制，本申请的关机控制电路提高关机控制的可靠性，有效降低电路的消耗，有利于电子设备的小型化。
本申请实施例的第二方面提供一种电池保护芯片，包括上述实施例中的关机控制电路，其中所述负载电路可以是电池所供电的设备，电池保护芯片可以对电池所供电的设备进行可靠的关机控制，有利于电子设备的小型化。
本申请实施例的第三方面提供一种电子设备，包括上述实施例中的关机控制电路。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种关机控制电路，包括开关，所述开关与负载电路串联在电源正负极之间，其特征在于，所述关机控制电路还包括：
控制电路，用于接收外部关机指令，所述控制电路根据所述外部关机指令输出关机驱动信号；
驱动电路，连接到所述控制电路和所述开关，用于检测所述电源是否欠压，在所述电源欠压时和/或接收所述关机驱动信号时，驱动所述开关关断；以及
关机检测电路，所述关机检测电路的检测端连接到所述负载电路和所述开关的连接节点，所述关机检测电路的输出端连接到与所述控制电路，所述关机检测电路用于持续检测连接节点处的电压；
所述关机检测电路在检测到所述连接节点处的电压在第一预设电压值以下时，输出第一关机逻辑信号到所述控制电路，所述控制电路还用于根据所述第一关机逻辑信号保持输出所述关机驱动信号直至所述连接节点处的电压大于第一预设电压值。
2.如权利要求1所述的关机控制电路，其特征在于，所述关机检测电路还用于在检测到所述连接节点处的电压大于所述第一预设电压值时，输出指示所述负载电路完全掉电的第二关机逻辑信号，所述控制电路还用于在接收到所述第二关机逻辑信号时停止输出所述关机驱动信号。
3.如权利要求2所述的关机控制电路，其特征在于，所述关机检测电路的输出端连接外部设备，所述第二关机逻辑信号还用于控制所述外部设备关机，所述外部设备包括所述负载电路和/或所述负载电路之外的设备。
4.如权利要求3所述的关机控制电路，其特征在于，所述外部关机指令由所述负载电路或所述外部设备产生。
5.如权利要求2所述的关机控制电路，其特征在于，所述关机控制电路还包括复位电路；
所述复位电路与所述控制电路的连接，用于在所述负载电路上电时，将所述控制电路初始化为关机检测状态；以及
所述复位电路还用于在所述控制电路的接收到所述第二关机逻辑信号之后，初始化为关机检测状态。
6.如权利要求1所述的关机控制电路，其特征在于，所述关机检测电路包括迟滞比较器，所述迟滞比较器的输入端连接到所述负载电路和所述开关的连接节点，所述迟滞比较器的输出端连接到与所述控制电路。
7.如权利要求1所述的关机控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括检测电路、延迟逻辑单元、延迟单元和驱动单元；
所述检测电路连接到所述电源，用于检测所述电源的电压，在所述电源的电压低于第二预设电压时，输出欠压信号；
所述延迟逻辑单元根据所述欠压信号输出关机信号；
所述延迟单元用于将所述关机信号延时第一预设时长后输出；
所述驱动单元根据所述关机信号输出驱动信号至所述开关。
8.如权利要求7所述的关机控制电路，其特征在于，所述延迟逻辑单元包括第一或非门、第一非门、第二或非门和第二非门；
所述第一或非门的第一输入端用于接收所述欠压信号，所述第一或非门的第二输入端与所述控制电路的第一输出端连接，所述第一或非门的输出端与所述第一非门的输入端连接，所述第一非门的输出端与所述第二或非门的第一输入端连接，所述第二或非门的第二输入端与所述控制电路的第二输出端连接，所述第二或非门的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述延迟单元连接；
所述延迟单元包括定时器、第一与非门和第三非门；
所述第一与非门的第一输入端与所述延迟逻辑单元连接且与所述定时器的输入端连接，所述定时器的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接，所述第一与非门的输出端与所述第三非门的输入端连接，所述第三非门的输出端与所述驱动单元连接；
所述驱动单元包括驱动器，所述驱动器的输入端用于接收所述关机信号，所述驱动器的输出端与所述开关连接且连接到所述控制电路。
9.一种电池保护芯片，其特征在于，还包括权利要求1至8任一项所述关机控制电路，所述负载电路为电池所供电的设备。
10.一种电子设备，其特征在于，还包括权利要求1至8任一项所述关机控制电路。
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