CN218213842U - 一种应用于框架断路器的按键唤醒电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，包括电源模块、按键模块和唤醒模块，其中，按键模块主要包括第一三极管、光耦合器和一个或多个按键，其中一个按键用于唤醒***，唤醒模块用于根据所述按键模块的输出电平控制电源模块输出端和后级电路间的通断，若一段时间内无操作可以实现自动断电。与现有技术相比，本实用新型具有节约电池电能、不影响控制按键原有功能等优点。

Description

一种应用于框架断路器的按键唤醒电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，尤其是涉及一种应用于框架断路器的按键唤醒电路。

背景技术

框架断路器也称为万能式断路器，其所有零件都装在一个绝缘的金属框架内，常为开启式，可装设多种附件，更换触头和部件较为方便，多用在电源端总开关。当前框架断路器控制器的供电方式有两种，外接电源(包括外部直流24V、USB5V、CT取电)或电池供电。

框架断路器控制器在失去外接电源的情况下，需要立即将当前运行参数、故障信息等数据保存起来。在数据保存完成后为减小电池消耗通常配置***进入待机或关机状态，如果进入关机状态虽然可以最大程度延长电池使用时间，但无法查看或调整参数。如果进入待机状态需要提前对MCU进行配置，在待机状态下仍然有较小的电流，电池会缓慢消耗。在待机状态下，现有的唤醒电路通过向特殊的MCU的I/O口发送信号唤醒控制器，此时可以查看控制器参数信息或调整参数配置，唤醒后需要通过复杂的配置恢复***工作状态，且查看或调整参数后需要手动回到待机状态。

综上，现有的框架断路器的唤醒电路存在以下缺点：

(1)当***从待机模式进入正常工作模式时，需要利用按键向MCU的特定I/O口发送信号以唤醒控制器，需要对MCU进行配置且占用MCU特殊I/O口的资源，同时会占用按键，无法实现按键的其他功能；

(2)控制器唤醒后，会一直保持工作状态，从而快速消耗电池，无法实现自动断电。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不占用MCU特殊I/O口的前提下唤醒***的同时，无操作一段时间后自动断电，同时保留按键原本作用的按键唤醒电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，包括电源模块、按键模块和唤醒模块，其中，唤醒模块用于根据所述按键模块的输出电平控制电源模块输出端和后级电路间的通断，按键模块包括：按键组，包括控制按键和第一电阻，所述第一电阻的一端与电源模块的输出端连接，另一端与控制按键连接，所述控制按键的另一端接地；第二电阻，一端与第一电阻和控制按键形成的公共端连接；第一三极管，基极与所述第二电阻的另一端连接，发射极与所述电源模块的输出端连接；第三电阻，一端与所述第一三极管的集电极连接；光耦合器，包括二极管和光敏半导体，二极管的正极与所述第三电阻的另一端连接，二极管的负极接地，光敏半导体的发射极接地；第四电阻，一端与所述光耦合器的光敏半导体的集电极连接，另一端与***供电连接，所述***供电来自后级电路；第五电阻，一端与第一三极管的集电极和第三电阻形成的公共端连接；第六电阻，一端与所述第五电阻的另一端和唤醒模块输入端形成的公共端连接，另一端接地；电容，一端与所述第五电阻、第六电阻和唤醒模块输入端形成的公共端连接，另一端接地。

作为优选的技术方案，所述的唤醒模块包括：或门，一个输入端与所述按键模块的第五电阻、第六电阻和电容形成的公共端连接，电源输入端与所述电源模块的输出端连接，接地端接地；第七电阻，一端与所述或门的输出端连接；第八电阻，一端与所述第七电阻的另一端连接，另一端接地；第二三极管，基极与所述第七电阻和第八电阻形成的公共端连接，发射极接地；MOS管，栅极与所述第二三极管的集电极连接，漏极与后级电路连接，源极与所述电源模块的输出端连接；第九电阻，一端与所述MOS管的栅极和第二三极管的集电极形成的公共端连接，另一端与所述MOS管的源极和电源模块输出端形成的公共端连接；第十电阻，一端与所述MOS管的漏极和后级电路输入端形成的公共端连接，另一端接地。

作为优选的技术方案，所述的第二三极管为NPN型三极管。

作为优选的技术方案，所述的MOS管为P沟道MOS管。

作为优选的技术方案，所述的按键组还包括一个或多个操作按键单元，每个操作按键单元包括操作按键和与之串联的限流电阻，操作按键的另一端接地，限流电阻的另一端与***供电连接。

作为优选的技术方案，所述的操作按键单元的数量为4。

作为优选的技术方案，所述的电源模块包括电池和二极管，所述电池的正极与所述二极管的正极连接，负极接地；所述二极管的另一端作为电源模块的输出端。

作为优选的技术方案，所述的电源模块的输出电压在2伏至7伏范围内。

作为优选的技术方案，所述的第一三极管为PNP型三极管。

作为优选的技术方案，所述的光耦合器为NPN三极管输出型光耦合器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)节省特殊I/O口资源的同时保留原按键的功能，本实用新型电路无需使用MCU的特殊I/O口即可实现唤醒，同时当控制按键按下后，由于光耦合器的逻辑反相作用，第四电阻和光耦合器的公共端处会出现电平变化，将该公共端与MCU连接，MCU可检测到变化从而进行相应动作，因此不影响原按键的功能；

(2)减小电池消耗，唤醒电路中设计了定时通断功能，在按下控制按键后，***上电，同时检测到控制按键被按下，向或门的一个输入端输出电平信号并保持一段时间，期间***保持工作，若期间没有其它操作则自动断电，节约电能。

附图说明

图1为本实用新型各模块的连接示意图；

图2为本实用新型按键模块的电路图；

图3为本实用新型唤醒模块的电路图；

图4为本实用新型完整电路图；

图5为实施例1的电路图，

其中，K1、控制按键，BT1、电池，C1、电容，D1、二极管，OR、或门，OCEP、光耦合器，Q1、第一三极管，Q2、第二三极管，Q3、MOS管，R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、第三电阻，R4、第四电阻，R5、第五电阻，R6、第六电阻，R7、第七电阻，R8、第八电阻，R9、第九电阻，R10、第十电阻，100、电源模块，200、按键模块，300、唤醒模块，400、稳压模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。

如图2-4所述为本实用新型的电路图。其中，图4为整体电路图，包括电源模块、按键模块和唤醒模块，其中，唤醒模块用于根据按键模块的输出电平控制电源模块输出端和后级电路间的通断。

如图2所述，按键模块包括：按键组，包括控制按键K1和第一电阻R1，第一电阻R1的一端与电源模块的输出端连接，另一端与控制按键连接，控制按键K1的另一端接地；第二电阻R2，一端与第一电阻R1和控制按键K1形成的公共端连接；第一三极管Q1，基极与第二电阻R2的另一端连接，发射极与电源模块的输出端连接；第三电阻R3，一端与第一三极管Q1的集电极连接；光耦合器OCEP，包括二极管和光敏半导体，二极管的正极与第三电阻R3的另一端连接，二极管的负极接地，光敏半导体的发射极接地；第四电阻R4，一端与光耦合器OCEP的光敏半导体的集电极连接，另一端与***供电连接，***供电来自后级电路；第五电阻R5，一端与第一三极管Q1的集电极和第三电阻R3形成的公共端连接；第六电阻R6，一端与第五电阻R5的另一端和唤醒模块输入端形成的公共端连接，另一端接地；电容C1，一端与第五电阻R5、第六电阻R6和唤醒模块输入端形成的公共端连接，另一端接地。

如图3所述，唤醒模块包括：或门OR，一个输入端与按键模块的第五电阻R5、第六电阻R6和电容C1形成的公共端连接，电源输入端与电源模块的输出端连接，接地端接地；第七电阻R7，一端与或门OR的输出端连接；第八电阻R8，一端与第七电阻的另一端连接，另一端接地；第二三极管Q2，基极与第七电阻R7和第八电阻R8形成的公共端连接，发射极接地；MOS管Q3，栅极与第二三极管Q2的集电极连接，漏极与后级电路连接，源极与电源模块的输出端连接；第九电阻R9，一端与MOS管Q3的栅极和第二三极管Q2的集电极形成的公共端连接，另一端与MOS管Q3的源极和电源模块输出端形成的公共端连接；第十电阻R10，一端与MOS管Q3的漏极和后级电路输入端形成的公共端连接，另一端接地。

实施例1

在本实施例中，控制器可采用现有技术中已然应用成熟且广泛的MCU控制模块、PLC工业控制模块等等，或者现有技术中其他的能够实现控制功能的且适用于该实用新型进行控制的控制模块都可以进行采购应用，在此并不做限制。

如图1所述为本实施例中各模块连接的示意图，虚线框内为本实施例的电路，除此之外，稳压模块作为唤醒模块的后级电路，用于将电源调整到***可以正常工作的电压，稳压模块的输出为***供电，Battery_CTRL用于输入电平信号以保持唤醒状态，KEY1_1指示控制按键K1的状态。

如图5所述为本实施例的电路图。在电源模块中，采用3伏电池作为电源，串联一个二极管D1用于整流，输出端表示为VCC_OUT。在按键模块中，K1作为控制按键，包括另外四个按键单元KEY2-KEY5，每个按键单元包括一个开关和与之串联的10KΩ的限流电阻。按键K1-K5是控制器的5个操作按键，K1同时作为方向左键和唤醒键。第一晶体管Q1采用PNP型三极管S8550，光耦合器OCEP采用NPN三极管输出型光耦合器TLP185。在唤醒模块中，或门OR采用SN74AHC1G32DBVR，输入端B与MCU的引脚连接，第二三极管Q2采用NPN型三极管S8050，MOS管Q3采用P沟道MOS管，VCC_USB端接稳压模块的输入端，稳压模块的输出为***供电，在图中标识为VCC。

当外部电源掉电时，如果K1按键按下，Q1基极接地Q1导通。VCC_OUT通过Q1、R5、R6接地，或门的A脚高电平输入，Y脚高电平输出。Q2导通导致PMOS栅极接地GS电压为负，PMSO导通。VCC_USB和VCC_OUT导通。VCC_USB通过升压电路转换为VCC(5V)，此时***上电。由于光耦合器TLP185的电平转换和逻辑反相作用，***检测到KEY1_1按键按下的信号。主控芯片立即向Battery_CTRL输出高电平信号并保持30s，由于该信号接在或门输入脚所以或门的Y脚高电平输出相应延时30s，PMOS导通时间也相应延长30s。之后每次检测到任意按键按下都把Battery_CTRL高电平输出时间延时30s。如果没有按键操作30S后PMOS断开***掉电。

由于***可以通过KEY1_1的电平状态获知控制按键K1的状态，当控制器采用外部供电时，K1是正常的方向左键。当控制器使用电池供电时，K1按下会激活电池供电，控制器上电重启。只要有按键操作控制器会一直工作，方便查看***信息。无操作后30s控制器自动断电。本实施例中不占用MCU的特殊I/O口，节省了I/O口资源。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的电源模块采用USB供电。使用USB供电则无需频繁更换电池。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，包括电源模块、按键模块和唤醒模块，其中，唤醒模块用于根据所述按键模块的输出电平控制电源模块输出端和后级电路间的通断，按键模块包括：

按键组，包括控制按键K1和第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与电源模块的输出端连接，另一端与控制按键连接，所述控制按键K1的另一端接地；

第二电阻R2，一端与第一电阻R1和控制按键K1形成的公共端连接；

第一三极管Q1，基极与所述第二电阻R2的另一端连接，发射极与所述电源模块的输出端连接；

第三电阻R3，一端与所述第一三极管Q1的集电极连接；

光耦合器OCEP，包括二极管和光敏半导体，二极管的正极与所述第三电阻R3的另一端连接，二极管的负极接地，光敏半导体的发射极接地；

第四电阻R4，一端与所述光耦合器OCEP的光敏半导体的集电极连接，另一端与***供电连接，所述***供电来自后级电路；

第五电阻R5，一端与第一三极管Q1的集电极和第三电阻R3形成的公共端连接；

第六电阻R6，一端与所述第五电阻R5的另一端和唤醒模块输入端形成的公共端连接，另一端接地；

电容C1，一端与所述第五电阻R5、第六电阻R6和唤醒模块输入端形成的公共端连接，另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的唤醒模块包括：

或门OR，一个输入端与所述按键模块的第五电阻R5、第六电阻R6和电容C1形成的公共端连接，电源输入端与所述电源模块的输出端连接，接地端接地；

第七电阻R7，一端与所述或门OR的输出端连接；

第八电阻R8，一端与所述第七电阻的另一端连接，另一端接地；

第二三极管Q2，基极与所述第七电阻R7和第八电阻R8形成的公共端连接，发射极接地；

MOS管Q3，栅极与所述第二三极管Q2的集电极连接，漏极与后级电路连接，源极与所述电源模块的输出端连接；

第九电阻R9，一端与所述MOS管Q3的栅极和第二三极管Q2的集电极形成的公共端连接，另一端与所述MOS管Q3的源极和电源模块输出端形成的公共端连接；

第十电阻R10，一端与所述MOS管Q3的漏极和后级电路输入端形成的公共端连接，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的第二三极管Q2为NPN型三极管。

4.根据权利要求2所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的MOS管Q3为P沟道MOS管。

5.根据权利要求1所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的按键组还包括一个或多个操作按键单元，每个操作按键单元包括操作按键和与之串联的限流电阻，操作按键的另一端接地，限流电阻的另一端与***供电连接。

6.根据权利要求5所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的操作按键单元的数量为4。

7.根据权利要求1所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的电源模块包括电池BT1和二极管D1，所述电池BT1的正极与所述二极管D1的正极连接，负极接地；所述二极管D1的另一端作为电源模块的输出端。

8.根据权利要求1所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的电源模块的输出电压在2伏至7伏范围内。

9.根据权利要求1所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的第一三极管Q1为PNP型三极管。

10.根据权利要求1所述的一种应用于框架断路器的按键唤醒电路，其特征在于，所述的光耦合器OCEP为NPN三极管输出型光耦合器。

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