專利名稱：單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應用于采用單節(jié)電池供電，且采用輕觸回彈按鍵做開關(guān)機控制的電子設備中的按鍵控制電路。
背景技術(shù)：
[0002]目前有很多低功耗的電子設備，如:觸控筆、點讀筆和一些遙控器等，這些電子設備的功耗都很低，完全可以采用單節(jié)1.5V的電池進行供電，采用單節(jié)電池供電可以縮小這些電子設備的體積，也可以使得電池的更換更為方便。但是這些電子設備中的主控芯片的工作電壓都高于1.5V，多為1.8V、3.3V或5V等，這就要求電池在給主控芯片供電的時候需要采用升壓電路將電池電壓轉(zhuǎn)換為主控芯片的工作電壓，升壓電路通常采用升壓DOTC芯片構(gòu)成。[0003]另外，這些電子設備在設計時為了提高使用者的操作方便性與提升其本身的美觀度，其開關(guān)機按鍵多采用輕觸回彈式按鍵取代了傳統(tǒng)的撥動開關(guān)。如初按開機，再按關(guān)機等操作方式。[0004]當將上述的單節(jié)電池供電電路與輕觸回彈式按鍵相結(jié)合來控制電子設備時，電子設備將無法正常工作。因為電子設備的主控芯片的工作電壓高于單節(jié)電池的供電電壓，主控芯片所認定的高電平高于單節(jié)電池的電壓，這會造成主控芯片對按鍵動作的識別失效，即使按鍵已經(jīng)按下，主控芯片仍認為輸入的是低電平而判斷為按鍵沒有按下，故使得電子設備無法正常關(guān)機。實用新型內(nèi)容[0005]基于以上不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，此單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路在為主控芯片提供高工作電壓的同時還能保證主控芯片對按鍵狀態(tài)的正確識別，以實現(xiàn)電子設備的正常開、關(guān)機。[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:一種單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，包括分別與主控芯片電連接的電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路和升壓電路:所述電平轉(zhuǎn)換電路包括三極管Q6，所述三極管Q6的集電極電連接所述主控芯片的GPIO 口 SW-DET，所述三極管Q6的集電極還通過上拉電阻R26電連接所述主控芯片的GPIO 口的供電管腳VDD10，所述三極管Q6的發(fā)射極接地，所述三極管Q6的基極電連接所述按鍵電路；所述按鍵電路包括按鍵SI，所述按鍵SI的一端電連接電池的正極VBAT，所述按鍵SI的另一端同時電連接所述三極管Q6的基極和二極管D2的正極，所述二極管D2的負極同時電連接所述主控芯片的GPIO 口 VEN和所述升壓電路；所述升壓電路包括升壓芯片U4，所述升壓芯片U4的電源管腳VCC電連接所述電池的正極，所述升壓芯片U4的使能管腳EN同時電連接所述二極管D2的負極和所述主控芯片的GPIO 口 VEN，所述升壓芯片U4的輸出管腳VOUT電連接所述主控芯片的電源管腳VDD。[0007]其中，所述按鍵S1、三極管Q6的基極和二極管D2的正極之間形成有第一電流節(jié)點，所述第一電流節(jié)點電連接有用于按鍵消抖的電容C22。[0008]其中，所述二極管D2的負極、升壓芯片U4的使能管腳EN和所述主控芯片的GPIO口 VEN之間形成有第二電流節(jié)點，所述第二電流節(jié)點與所述主控芯片的GPIO 口 VEN之間電連接有限流電阻R7。[0009]其中，所述主控芯片的GPIO 口的供電管腳VDDIO電連接所述主控芯片的電源管腳VDD。[0010]其中，所述二極管D2為肖特基二極管。[0011]采用了上述技術(shù)方案后，本實用新型的有益效果是:由于在電平轉(zhuǎn)換電路中加設了三極管Q6，三極管Q6的集電極電連接主控芯片的GPIO 口 SW-DET，三極管Q6的發(fā)射極接地，三極管Q6的基極電連接按鍵SI，是利用了三極管Q6的開關(guān)特性將按鍵的邏輯電平轉(zhuǎn)換為主控芯片能夠識別的IO (Input/Output)電平，從而保證了主控芯片對按鍵SI狀態(tài)的準確識別。在關(guān)機狀態(tài)時按下按鍵SI，給升壓芯片U4使能，升壓芯片U4工作輸出供主控芯片工作的高電平，主控芯片上電開始工作；電池的電平加在三極管Q6的基極上，三極管Q6的集電極與發(fā)射極導通，此時主控芯片的GPIO 口 SW-DET為低電平0V，則主控芯片通過GPIO口 VEN輸出高電平至升壓芯片U4的使能管腳，此時即使按鍵SI復位系統(tǒng)也不會斷電，從而實現(xiàn)開機功能。在開機狀態(tài)下按下按鍵SI，主控芯片檢測到GPIO 口 SW-DET為低電平，則將GPIO 口 VEN的電平拉低，解除對升壓芯片U4的使能，當按鍵SI復位后升壓芯片U4關(guān)斷，主控芯片斷電，系統(tǒng)關(guān)機。按鍵SI復位時，三極管Q6的基極為低電平，則三極管Q6的集電極與發(fā)射極不導通，此時主控芯片的GPIO 口 SW-DET的電平為主控芯片GPIO 口供電電平。故即使在電池電平低于主控芯片的工作電平時，主控芯片也可以準確的識別按鍵SI的狀態(tài)，從而準確的完成系統(tǒng)的開關(guān)機動作。


[0012]圖1是本實用新型單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；[0013]圖2是本實用新型單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路的原理圖；[0014]圖中:11、電平轉(zhuǎn)換電路，12、按鍵電路，121、第一電流節(jié)點，122、第二電流節(jié)點，13、升壓電路。
具體實施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。[0016]如圖1所示，一種單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，包括與主控芯片上用于按鍵檢測的GPIO 口電連接的電平轉(zhuǎn)換電路，電平轉(zhuǎn)換電路電連接按鍵電路，按鍵電路電連接升壓電路，升壓電路電連接主控芯片的電源管腳，用于提供適用于主控芯片工作的電源；按鍵電路和升壓電路分別電連接電池的正極。主控芯片為MCU (Micro Control Unit)。[0017]如圖2所示，電平轉(zhuǎn)換電路11用于將按鍵SI的邏輯電平轉(zhuǎn)換為主控芯片能夠識別的IO電平。包括三極管Q6，三極管Q6的集電極電連接主控芯片的GPIO 口 SW-DET，三極管Q6的集電極還電連接有電阻R26，電阻R26電連接主控芯片的GPIO (General PurposeInput Output) 口的供電管腳VDD10，其中電阻R26為上拉電阻，本實施例中，主控芯片的GPIO 口的供電管腳VDDIO連接主控芯片的電源管腳VDD ;三極管Q6的發(fā)射極接地；三極管Q6的基極電連接限流電阻R22，電阻R22電連接按鍵電路。[0018]如圖2所示，按鍵電路12包括按鍵SI和相關(guān)附屬電路，用于將按鍵SI的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號，并將該電信號提供給電平轉(zhuǎn)換電路11和升壓電路13。按鍵SI的一端電連接電池的正極VBAT，按鍵SI的另一端同時電連接電阻R22、二極管D2的正極和電容C22，形成第一電流節(jié)點121，電容C22接地；二極管D2的負極同時電連接有電阻R7、電阻R29和升壓電路13內(nèi)的升壓芯片U4的使能管腳EN，形成第二電流節(jié)點122，電阻R7電連接主控芯片的GPIO 口 VEN，電阻R29接地。按鍵SI用于按鍵動作，按鍵SI被按下時，按鍵SI接通；按鍵SI復位彈起時，按鍵SI斷開。電容C22為按鍵消抖電容，用于消除按鍵SI接通或斷開瞬間由于接觸不良造成的信號快速跳變。二極管D2為肖特基二極管，肖特基二極管功耗低、導通電流大、反向恢復時間極短，用于防止第二電流節(jié)點122處的電流流到第一電流節(jié)點121處，從而保證了第一電流節(jié)點121處的電壓只受按鍵SI狀態(tài)的影響，按鍵SI復位時為低電平，按鍵SI被按下時為電池電壓。R7為限流電阻，用于防止主控芯片的GPIO 口 VEN流入升壓芯片U4的電流過大。R29為下拉電阻，用于提供第二電流節(jié)點122處的放電回路，從而保證升壓芯片U4的使能管腳EN有效放電。[0019]如圖2所示，升壓電路13用于將電池的供電電壓(如1.5V)升壓至系統(tǒng)的供電電壓(如主控芯片的工作電壓3.0V)。包括升壓芯片U4，本實施例中升壓芯片U4的型號為FP6713，作用是電壓提升與相關(guān)邏輯控制，其供有六個管腳:第一管腳為開關(guān)管腳SW，第二管腳為接地管腳GND，第三管腳為使能管腳EN，第四管腳為電壓反饋管腳FB，第五管腳為輸出管腳V0UT，第六管腳為電源管腳VCC。開關(guān)管腳SW電連接有用于儲能的電感L2，電感L2同時電連接有電池的正極VBAT、電源管腳VCC和電容C33，電容C33接地，電容C33為輸入濾波電容，用于濾除輸入電壓的干擾。使能管腳EN同時與按鍵電路12中的二極管D2的負極、電阻R7和電阻R29電連接。輸出管腳VOUT同時電連接電阻R19、電容C23、電容C26和主控芯片的電源管腳VDD，電阻R19同時電連接電壓反饋管腳FB和電阻R21，電阻R21、電容C23和電容C26均接地。電阻R19和電阻R21為電壓反饋電阻，調(diào)整它們的阻值可以改變升壓芯片U4輸出電壓的大小，本實施例中:R19=499K、R21=100K，此時升壓芯片U4輸出的電壓為主控芯片的工作電壓3.0V。電容C23為儲能電容，用于使輸出電壓穩(wěn)定，降低輸出波紋。電容C26為輸出濾波電容,用于降低升壓電路13對后端設備造成的干擾。[0020]下面結(jié)合圖2簡要介紹一下本實用新型的工作原理:[0021]系統(tǒng)的開關(guān)機由主控芯片控制，主控芯片的GPIO 口 SW-DET用于檢測按鍵SI是否被按下，以及按下的時間。當按鍵SI被按下時，主控芯片的GPIO 口 SW-DET的電壓為0V;當按鍵SI被松開復位時，主控芯片的GPIO 口 SW-DET的電壓為GPIO 口的供電管腳VDDIO處的電壓，本實施例中等于芯片的工作電壓3.0V。根據(jù)GPIO 口 SW-DET的電壓為OV的時間長短可判斷出是長按還是短按。主控芯片的GPIO 口 VEN用于控制升壓芯片U4的使能，當GPIO 口 VEN輸出高電平時，升壓芯片U4使能，輸出高電平；iGP10 口 VEN輸出低電平時，升壓芯片U4未使能，無輸出，主控芯片不得電，系統(tǒng)不工作。[0022]因主控芯片的GPIO 口的供電管腳VDDIO處的電壓為3.0V，而第一電流節(jié)點121處的電壓為電池電壓1.5V,因此不能將第一電流節(jié)點121直接與主控芯片的GPIO 口 SW-DET連接，所以增設了三極管Q6來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換的邏輯關(guān)系如下:[0023]第一電流節(jié)點121=高電平(1.5V) —— GPIO 口 SW-DET=低電平(OV)[0024]第一電流節(jié)點121=低電平(OV) —— GPIO 口 SW-DET=高電平(3V)[0025]同時，三極管Q6還會防止主控芯片的GPIO 口的供電管腳VDDIO處電壓干擾到第一電流節(jié)點121處，從而保證了升壓芯片U4的使能不受影響。[0026]本實用新型可實現(xiàn)以下按鍵狀態(tài)的檢測:[0027]1、無按鍵按下狀態(tài):[0028]a、關(guān)機狀態(tài)下，當按鍵SI未被按下時，按鍵SI斷開，第一電流節(jié)點121處和第二電流節(jié)點122處的電壓均為0V，升壓芯片U4未使能，沒有電壓輸出，系統(tǒng)不工作。[0029]b、開機狀態(tài)下，當按鍵SI未被按下時，按鍵SI斷開，由于二極管D2的單向?qū)ㄗ饔?，第一電流?jié)點121處電壓為0V，三極管Q6截止，主控芯片的GPIO 口 SW-DET為高電平3.0V,主控芯片判定按鍵SI未被按下。[0030]2、關(guān)機狀態(tài)下短按或者長按按鍵S1:[0031]關(guān)機狀態(tài)下按下按鍵SI，電池的1.5V電壓通過二極管D2至第二電流節(jié)點122處，升壓芯片U4的使能管腳EN為高電平，升壓芯片U4使能，輸出3.0V電壓給主控芯片，系統(tǒng)上電，主控芯片開始工作。第一電流節(jié)點121處為高電平時三極管Q6進入導通狀態(tài)，主控芯片的GPIO 口 SW-DET為低電平。主控芯片檢測到GPIO 口 SW-DET為低電平后，通過GPIO口 VEN輸出高電平鎖定第二電流節(jié)點122，使得升壓芯片U4的使能管腳EN處即使按鍵SI被松開復位后也為高電平，系統(tǒng)不會斷電。[0032]3、開機狀態(tài)下短按或者長按按鍵S1:[0033]開機狀態(tài)下按下按鍵SI，按鍵SI導通，第一電流節(jié)點121處電壓為1.5V，三極管Q6進入導通狀態(tài)，主控芯片的GPIO 口 SW-DET為低電平。[0034]主控芯片可以根據(jù)GPIO 口 SW-DET處的電壓高低來判斷按鍵SI的狀態(tài)；同時根據(jù)GPIO 口 SW-DET處電壓變低的時間來判斷按鍵SI被按下是屬于長按還是短按，設計者可以根據(jù)按鍵SI被按下的時間長短定義其它多種動作。[0035]系統(tǒng)開機功能的實現(xiàn):關(guān)機狀態(tài)下按下按鍵SI，升壓芯片U4使能，系統(tǒng)上電，主控芯片檢測到按鍵SI被按下后，GPIO 口 VEN會輸出高電平來鎖定升壓芯片U4的使能管腳EN，使得升壓芯片U4 —直有電壓輸出，無論按鍵SI的狀態(tài)如何都不會斷電，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的開機功能。[0036]系統(tǒng)關(guān)機功能的實現(xiàn):開機狀態(tài)下按下按鍵SI，當主控芯片判定需要關(guān)機時，主控芯片將GPIO 口 VEN的電壓拉為0V，升壓芯片U4失去自鎖使能，當按鍵SI復位后，升壓芯片U4關(guān)斷，無電壓輸出，系統(tǒng)關(guān)機。[0037]本實用新型不局限于上述具體的實施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，其特征在于，包括分別與主控芯片電連接的電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路和升壓電路: 所述電平轉(zhuǎn)換電路包括三極管Q6，所述三極管Q6的集電極電連接所述主控芯片的GPIO 口 SW-DET，所述三極管Q6的集電極還通過上拉電阻R26電連接所述主控芯片的GPIO口的供電管腳VDD10，所述三極管Q6的發(fā)射極接地，所述三極管Q6的基極電連接所述按鍵電路； 所述按鍵電路包括按鍵SI，所述按鍵SI的一端電連接電池的正極VBAT，所述按鍵SI的另一端同時電連接所述三極管Q6的基極和二極管D2的正極，所述二極管D2的負極同時電連接所述主控芯片的GPIO 口 VEN和所述升壓電路； 所述升壓電路包括升壓芯片U4，所述升壓芯片U4的電源管腳VCC電連接所述電池的正極，所述升壓芯片U4的使能管腳EN同時電連接所述二極管D2的負極和所述主控芯片的GPIO 口 VEN，所述升壓芯片U4的輸出管腳VOUT電連接所述主控芯片的電源管腳VDD。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，其特征在于，所述按鍵S1、三極管Q6的基極和二極管D2的正極之間形成有第一電流節(jié)點，所述第一電流節(jié)點電連接有用于按鍵消抖的電容C22。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，其特征在于，所述二極管D2的負極、升壓芯片U4的使能管腳EN和所述主控芯片的GPIO 口 VEN之間形成有第二電流節(jié)點，所述第二電流節(jié)點與所述主控芯片的GPIO 口 VEN之間電連接有限流電阻R7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項權(quán)利要求所述的單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，其特征在于 ，所述主控芯片的GPIO 口的供電管腳VDDIO電連接所述主控芯片的電源管腳VDD。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，其特征在于，所述二極管D2為肖特基二極管。
專利摘要本實用新型公開了一種單節(jié)電池供電系統(tǒng)的按鍵控制電路，涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，包括分別與主控芯片電連接的電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路和升壓電路所述電平轉(zhuǎn)換電路包括三極管Q6，所述三極管Q6的集電極電連接所述主控芯片的GPIO口SW-DET，所述三極管Q6的集電極還通過上拉電阻R26電連接所述主控芯片的GPIO口的供電管腳VDDIO，所述三極管Q6的發(fā)射極接地，所述三極管Q6的基極電連接所述按鍵電路。本實用新型利用了三極管Q6的開關(guān)特性，將按鍵S1的邏輯電平轉(zhuǎn)換為主控芯片能夠識別的IO電平，從而在為主控芯片提供高工作電壓的同時還能保證主控芯片對按鍵狀態(tài)的正確識別，以實現(xiàn)電子設備的正常開、關(guān)機。
文檔編號H03K17/96GK203086434SQ20132010204
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者韓盈盈, 吳凡, 李長順 申請人:青島歌爾聲學科技有限公司