高集成度的开关保持电路的制作方法

本实用新型涉及一种开关保持电路，尤其是一种高集成度的开关保持电路。

背景技术：

目前，对许多电子产品，通常在用户按下按键闭合式开关后，电池开始通过开关管向内部电路供电，系统能开机工作。在开关管导通后，电子产品内的mcu需要经过一段启动延时后才能进入正常工作状态，然后控制开关管的栅极电压，直到mcu控制系统关机，开关管的栅极电位才会改变并切换至关断状态。

在用户按下按键闭合式开关且又释放之后，需要具有状态保持作用的电路维持开关管的栅极电位，直到mcu进入正常工作状态接管开关管的栅极。

为了实现上述目的，目前利用电容的电荷保持作用，以能实现维持开关管的栅极电位，但必须在pcb板上使用uf量级的大电容并配合额外的电路结构才能实现开关管电压保持的功能。但所述方式的分立元件数量大、系统集成度低、成本较高。

因此，如何降低开关保持电路的复杂度，以及如何提高开关保持电路的集成度成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高集成度的开关保持电路，其能实现开关电压保持，降低电路的复杂度，提高集成度，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述高集成度的开关保持电路，包括用于检测按键闭合式开关s1按压状态的上升沿检测单元以及用于接收关机信号的下降沿检测单元，所述上升沿检测单元、下降沿检测单元与开关状态锁存单元连接，所述开关状态锁存单元通过上电状态初始化单元与供电控制单元连接；初始上电后，通过上电状态初始化单元能初始化开关状态锁存单元锁存的开关状态信息；通过供电控制单元能控制电源输入连接vbat端与电源输出vdd端连接状态，

通过上升沿检测单元能检测按键闭合式开关s1的按压状态，按压按键闭合式开关s1后，通过上升沿检测单元能输出开关按压信号，开关状态锁存单元根据所述开关按压信号能输出开关状态置位信号，通过所述开关置位信号能使得供电控制单元处于导通状态，以实现电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接；

通过下降沿检测单元检测到关机信号后，所述下降沿检测单元能向开关状态锁存单元输出关机断电信号，开关状态锁存单元根据关机断电信号输出并锁存开关状态复位信号，通过所述开关状态复位信号能使得供电控制单元处于关断状态，以切断电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接。

所述按键闭合式开关s1的一端与电源输入连接vbat端电连接，按键闭合式开关s1的另一端与按键key端连接，所述按键key端与上升沿检测单元以及mcu的输入端口连接，mcu的输出端口与下降沿检测单元连接。

所述上升沿检测单元包括反相器inv2、电容c2以及与门and1，反相器inv2的输入端以及与门and1的一输入端均与按键闭合式开关s1适配连接，反相器inv2的输出端与电容c2的一端以及与门and2的另一输入端连接，电容c2的另一端接地，与门and2的输出端与开关状态锁存单元连接。

所述反相器inv2的输入端还与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端接地。

所述下降沿检测单元包括反相器inv3、电容c3以及或非门nor3，所述反相器inv3的输入端以及或非门nor3的一输入端均与能接收关机信号的hold端连接，反相器inv3的输出端与电容c3的一端以及或非门nor3的另一输入端连接，或非门nor3的输出端与开关状态锁存单元连接。

所述开关状态锁存单元包括或门or1、或非门nor1以及或非门nor2，其中，或非门nor1的一输入端与上升沿检测单元的输出端连接，或非门nor1的输出端与或非门nor2的一输入端连接，或非门nor2的一输入端与下降沿检测单元的输出端连接，或非门nor2的另一输入端通过反相器inv1的输出端连接，反相器inv1的输入端与上电状态初始化单元适配；或非门nor1的另一输入端以及或非门nor2的输出端与上电状态初始化单元适配连接。

所述上电状态初始化单元包括电阻r1、电容c1、nmos管mn1以及电阻r3，其中，电阻r1的一端与电源输入连接vbat端连接，电阻r1的另一端与电容c1的一端、nmos管mn1的栅极端以及反相器inv1的输入端连接；

电容c1的另一端接地，nmos管mn1的第一端与开关状态锁存单元的输出端连接，nmos管mn1的第二端与电阻r3的一端以及供电控制单元适配连接，nmos管mn1的衬底以及电阻r3的另一端接地。

所述供电控制单元包括pmos管mp1、nmos管mn2以及电阻r2；pmos管mp1的源极端与电阻r2的一端以及电源输入连接vbat端连接，pmos管mp1的漏极端与电源输出vdd端连接，pmos管mp1的栅极端与电阻r2的另一端以及nmos管mn2的漏极端连接，nmos管mn2的源极端接地，nmos管mn2的栅极端与mn1的漏极端以及电阻r3连接。

本实用新型的优点：通过上升沿检测单元能检测按键闭合式开关s1的按压状态，按压按键闭合式开关s1后，通过上升沿检测单元能输出开关按压信号，开关状态锁存单元根据所述开关按压信号能输出开关状态置位信号，通过所述开关置位信号能使得供电控制单元处于导通状态，以实现电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接；

通过下降沿检测单元检测到关机信号后，所述下降沿检测单元能向开关状态锁存单元输出关机断电信号，开关状态锁存单元根据关机断电信号输出并锁存开关状态复位信号，通过所述开关状态复位信号能使得供电控制单元处于关断状态，以切断电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接；

整个电路由逻辑电路实现，降低电路的复杂度，提高集成度，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为本实用新型的时序图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：为了能实现开关电压保持，降低电路的复杂度，提高集成度，本实用新型包括用于检测按键闭合式开关s1按压状态的上升沿检测单元以及用于接收关机信号的下降沿检测单元，所述上升沿检测单元、下降沿检测单元与开关状态锁存单元连接，所述开关状态锁存单元通过上电状态初始化单元与供电控制单元连接；初始上电后，通过上电状态初始化单元能初始化开关状态锁存单元锁存的开关状态信息；通过供电控制单元能控制电源输入连接vbat端与电源输出vdd端连接状态。

通过上升沿检测单元能检测按键闭合式开关s1的按压状态，按压按键闭合式开关s1后，通过上升沿检测单元能输出开关按压信号，开关状态锁存单元根据所述开关按压信号能输出开关状态置位信号，通过所述开关置位信号能使得供电控制单元处于导通状态，以实现电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接；

通过下降沿检测单元检测到关机信号后，所述下降沿检测单元能向开关状态锁存单元输出关机断电信号，开关状态锁存单元根据关机断电信号输出并锁存开关状态复位信号，通过所述开关状态复位信号能使得供电控制单元处于关断状态，以切断电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接。

具体地，按键闭合式开关s1可采用现有常用的闭合形式，电源输入连接vbat端接供电电源，供电电源的形式包括常用的电池形式，具体可以根据实际需要技能型选择，此处不再赘述。当电源输入连接vbat端与电源输出vdd端电连接后，能实现为正常的供电连接；当切断电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接后，能切断电源的供电，达到关机的目的，具体与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

在上电时，通过上电状态初始化单元，能对开关状态锁存单元锁存的信息进行初始化，以不会影响后续对按键闭合式开关s1的按压检测以及对关机信号等的检测，防止上电误导通，提高工作的可靠性。

当按压按键闭合式开关s1后，通过上升沿检测单元能检测信号跳变的上升沿，并在检测到上升沿时，上升沿检测单元输出开关按压信号，所述开关按压信号为正脉冲信号；开关状态锁存单元能根据所述开关按压信号能输出并锁存开关状态置位信号。通过下降沿检测单元检测到关机信号后，所述下降沿检测单元能向开关状态锁存单元输出关机断电信号，所述关机断电信号一般也为正脉冲信号。一般地，开关状态置位信号为高电平信号，开关状态复位信号一般为低电平，开关置位信号、开关复位信号的具体电平状态可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

进一步地，所述按键闭合式开关s1的一端与电源输入连接vbat端电连接，按键闭合式开关s1的另一端与按键key端连接，所述按键key端与上升沿检测单元以及mcu的输入端口连接，mcu的输出端口与下降沿检测单元连接。

本实用新型实施例中，mcu为电子产品中的控制器，通过mcu能实现对电源供电过程的控制，具体与现有相一致，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。当按压所述按键闭合式开关s1后，能向mcu内输入一个上升沿，且利用上升沿检测单元能检测所述上升沿。

进一步地，所述上升沿检测单元包括反相器inv2、电容c2以及与门and1，反相器inv2的输入端以及与门and1的一输入端均与按键闭合式开关s1适配连接，反相器inv2的输出端与电容c2的一端以及与门and2的另一输入端连接，电容c2的另一端接地，与门and2的输出端与开关状态锁存单元连接。

本实用新型实施例中，所述反相器inv2的输入端还与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端接地。在按压按键闭合式开关s1后，通过反相器inv2、与门and1以及电容c2能检测相应的上升沿，并产生开关按压信号，所述开关按压信号为正脉冲信号。当然，上升沿检测单元还可以采用其他的实施形式，具体可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

进一步地，所述下降沿检测单元包括反相器inv3、电容c3以及或非门nor3，所述反相器inv3的输入端以及或非门nor3的一输入端均与能接收关机信号的hold端连接，反相器inv3的输出端与电容c3的一端以及或非门nor3的另一输入端连接，或非门nor3的输出端与开关状态锁存单元连接。

本实用新型实施例中，一般地，hold端与mcu的输出端连接，正常情况下，hold端为高电平状态，当需要关机时，mcu加载的关机信号为低电平，此时，通过下降沿检测单元能检测关机信号的下降沿，并在检测下降沿后，能输出关机断电信号，所述关机断电信号为正脉冲信号。下降沿检测单元具体还可以采用其他的实施形式，具体可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

进一步地，所述开关状态锁存单元包括或门or1、或非门nor1以及或非门nor2，其中，或非门nor1的一输入端与上升沿检测单元的输出端连接，或非门nor1的输出端与或非门nor2的一输入端连接，或非门nor2的一输入端与下降沿检测单元的输出端连接，或非门nor2的另一输入端通过反相器inv1的输出端连接，反相器inv1的输入端与上电状态初始化单元适配；或非门nor1的另一输入端以及或非门nor2的输出端与上电状态初始化单元适配连接。

本实用新型实施例中，与门and1向或非门nor1的输入端加载开关按压信号，或非门nor3的输出端向或门or1加载关机断电信号。通过或非门nor2的输出端能输出开关状态信息，即当开关按压信号为有效信号时，则开关状态信息为开关状态置位信号，当关机断电信号为有效信号时，则开关状态信息为开关状态复位信号。在或非门nor2的输出端与或非门nor1的输入端连接后，能得到开关状态锁存值q。

进一步地，所述上电状态初始化单元包括电阻r1、电容c1、nmos管mn1以及电阻r3，其中，电阻r1的一端与电源输入连接vbat端连接，电阻r1的另一端与电容c1的一端、nmos管mn1的栅极端以及反相器inv1的输入端连接。

电容c1的另一端接地，nmos管mn1的第一端与开关状态锁存单元的输出端连接，nmos管mn1的第二端与电阻r3的一端以及供电控制单元适配连接，nmos管mn1的衬底以及电阻r3的另一端接地。

本实用新型实施中，电阻r1与电容c1能形成rc延时电路，具体延时的大小与电阻r1、电容c1的参数相关，具体为本技术领域人员所熟知。一般地，通过电容c1与电阻r1连接后，能得到vpor信号。在初始上电时，vpor信号低于电源输入连接vbat端的电压，经过延伸时间后，vpor信号的电压与电源输入连接vbat端的电压相一致。利用vpor信号的特点，能实现对开关状态锁存单元输出开关状态信息的初始化。nmos管mn1作为开关管，nmos管mn1的第一端可以为源极端或漏极端，当nmos管nm1的第一端为源极端时，则nmos管mn1的第二端为漏极端；当nmos管mn1的第一端为漏极端时，则nmos管mn1的第二端为源极端。

进一步地，所述供电控制单元包括pmos管mp1、nmos管mn2以及电阻r2；pmos管mp1的源极端与电阻r2的一端以及电源输入连接vbat端连接，pmos管mp1的漏极端与电源输出vdd端连接，pmos管mp1的栅极端与电阻r2的另一端以及nmos管mn2的漏极端连接，nmos管mn2的源极端接地，nmos管mn2的栅极端与mn1的漏极端以及电阻r3连接。

本实用新型实施例中，pmos管mp1作为开关管。

如图2所示，当电源输入连接vbat端接入电池后，整个开关保持电路直接由与所述电源输入连接vbat端的电池供电。上电状态初始化单元保证开关管mp1不会误导通，并且能初始化开关状态锁存单元输出的开关状态信息。在上电后，通过电阻r1与电容c1实现上电延时，以使得nmos管mn1的栅极端在一定时间内维持低电平，即nmos管mn1维持关断状态。电阻r2将pmos管mp1栅极端的电压拉高至电源输入连接vbat端相同电位，即pmos管mp1保持关断状态。电阻r3将nmos管mn2的栅极端拉低至gnd电位，即nmos管mn2保持关断状态。通过电阻r1和电容c1产生vpor信号，所述vpor信号会缓慢升至电源输入连接vbat端的电压，且vpor信号连接至反相器inv1，从而能将开关状态锁存单元输出的开关状态锁存信息初始化为0电平。

按下按键闭合式开关s1后，按键key端的电位产生上升沿的跳变，由上升沿检测单元检测并生成一个正脉冲信号的开关按压信号，利用所述生成的开关按压信号，能将开关状态锁存单元输出的开关状态信息置位为1，并由或非门nor1和或非门nor2锁存该状态。由于或非门nor2的输出上拉能力强于电阻r3的下拉能力，因此，nmos管mn2栅电极为高电平，nmos管mn2导通。通过nmos管mn2能将pmos管mp1的栅极强制拉至低电平，使得pmos管mp1导通，从而实现电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接。

用户只需完成按下按键闭合式开关s1的操作，即使按键闭合式开关s1很快被释放，上述过程也能正常完成并锁存住开关状态锁存单元输出的开关状态信息，维持pmos管mp1的持续导通。

mcu正常启动后，hold端口维持逻辑1状态，直到系统关机时，hold端产生下降沿跳变，由下降沿检测单元检测并产生一个正脉冲的关机断电信号，将开关状态锁存单元输出的开关状态信息复位为0电平。nmos管mn2的栅极为低电平，nmos管mn2关断。pmos管mp1的栅极由电阻r2拉至高电平，pmos管mp1关断，此时，切断电源输入连接vbat端与电源输出vdd端的电连接。