开关单元及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关单元及电子设备。


背景技术：

2.在带有控制功能的家电产品中，例如穿戴保暖衣，理疗发热垫等。为了在设备待机时节省电能，减少安全隐患，一般都采用传统机械开关通断电源。由于家电产品中的控制单元在工作过程中常常受到外界的强电磁场的干扰，造成控制单元程序跑飞，控制单元可能会死机，从而使其控制系统陷入瘫痪停滞，无法自动恢复到可控的状态，可能产生无法意料危害安全的后果，例如，对于加热类产品，加热不停，控温失效，引发火灾的安全隐患；马达无法停止运转，水泵持续空载运行，导致马达内部温度过高损坏马达等。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提出了一种既能够实现零功耗待机，又能够在控制单元异常的情况下实现自动断电保护的开关单元，同时还提供了一种电子设备。
4.本实用新型采用的一种技术手段为：提供一种开关单元，所述开关单元的一端连接供电电源，另一端连接控制单元，所述开关单元包括：
5.触发模块，用于通过接收外部触发操作并提供触发信号；其中，所述触发信号包括开机信号和关机信号，所述控制单元在自身处于正常工作状态下并且所述触发信号为开机信号情况下，输出脉冲信号，所述控制单元在自身处于异常工作状态下或所述触发信号为关机信号情况下，不输出所述脉冲信号；
6.检测模块，与所述控制单元连接，用于检测是否存在所述脉冲信号，并在所述脉冲信号存在的情况下输出驱动信号，在所述脉冲信号不存在的情况下不输出所述驱动信号；
7.维持模块，与所述检测模块连接，用于根据所述驱动信号，输出维持信号给开关模块，以使所述开关模块持续闭合；和
8.所述开关模块，与所述供电电源、所述维持模块、所述触发模块、所述控制单元连接，用于基于所述维持信号，执行持续闭合操作，以控制所述供电电源与所述控制单元接通；并在所述控制单元在自身处于异常工作状态下或所述触发信号为关机信号情况下，所述开关模块执行关断操作，以控制所述供电电源与所述控制单元断开。
9.本实用新型采用的另一种技术手段为：提供一种电子设备，所述电子设备包括所述的开关单元、所述供电电源和所述控制单元。
10.由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的开关单元及电子设备，所述开关单元的一端连接供电电源，另一端连接控制单元，所述开关单元包括触发模块、检测模块、维持模块和开关模块。本实用新型在控制单元处于正常运行状态下，通过设置检测模块，能够实时监测控制单元输出的脉冲信号，当检测到不存在所述脉冲信号的情况下，说明控制单元处于异常，进而检测模块不输出驱动信号，维持模块不输出维持信号，从而开关模块执行关断操作，控制了供电电源与控制单元断开，实现了控制系统自动断电保护，提高了设备的
安全性。在设备待机情况下，触发模块未提供触发信号，即触发模块未工作，进而控制单元不输出脉冲信号，即控制单元未工作，进而检测模块不输出驱动信号，即检测模块未工作，进而维持模块不输出维持信号，即维持模块未工作，从而开关模块执行关断操作，控制了供电电源与控制单元断开，实现了在设备待机情况下，开关单元、控制单元与供电电源完全断开，开关单元和控制单元均没有功耗产生，实现了设备零功耗待机，节约能源，进一步提高了设备的安全性。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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。
12.其中：
13.图1为一个实施例中开关单元的结构示意图一；
14.图2为一个实施例中开关单元的结构示意图二；
15.图3为一个实施例中开关单元的电路原理图。
16.图中：1、开关单元；2、供电电源；3、控制单元；11、触发模块；12、检测模块；13、维持模块；14、开关模块；15、dc
‑
dc转换模块。
具体实施方式
17.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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
18.说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。
19.本实用新型实施例提供了一种开关单元1，在一个实施例中，如图1所示，所述开关单元1的一端连接供电电源2，另一端连接控制单元3，所述开关单元1可以包括触发模块11、检测模块12、维持模块13和开关模块14。具体的，所述触发模块11可以用于通过接收外部触发操作并提供触发信号；其中，所述触发信号包括开机信号和关机信号，所述控制单元3在自身处于正常工作状态下并且所述触发信号为开机信号情况下，输出脉冲信号，所述控制单元3在自身处于异常工作状态下或所述触发信号为关机信号情况下，不输出所述脉冲信号；所述检测模块12可以与所述控制单元3连接，用于检测是否存在所述脉冲信号，并在所述脉冲信号存在的情况下输出驱动信号，在所述脉冲信号不存在的情况下不输出所述驱动信号；所述维持模块13可以与所述检测模块12连接，用于根据所述驱动信号，输出维持信号给开关模块14，以使所述开关模块14持续闭合；所述开关模块14可以与所述供电电源2、所述维持模块13、所述触发模块11、所述控制单元3连接，用于基于所述维持信号，执行持续闭
合操作，以控制所述供电电源2与所述控制单元3接通；并在所述控制单元3在自身处于异常工作状态下或所述触发信号为关机信号情况下，所述开关模块14执行关断操作，以控制所述供电电源2与所述控制单元3断开。
20.所述供电电源2可以为直流电源，也可以为电池，本技术不做限定。所述控制单元3可以为mcu，所述mcu可以是单片机、dsp、fpga等等，当然所述控制单元3也可以是功能相当的其他控制模块，本技术不做特别的限定。所述控制单元3在自身处于异常的工作情况可以包括程序跑飞、死机等。
21.本实施例在控制单元3处于正常运行状态下，通过设置检测模块12，能够实时监测控制单元3输出的脉冲信号，当检测到不存在所述脉冲信号的情况下，说明控制单元3处于异常，进而检测模块12不输出驱动信号，维持模块13不输出维持信号，从而开关模块14执行关断操作，控制了供电电源2与控制单元3断开，实现了控制系统自动断电保护，提高了设备的安全性。在设备待机情况下，触发模块11未提供触发信号，即触发模块11未工作，进而控制单元3不输出脉冲信号，即控制单元3未工作，进而检测模块12不输出驱动信号，即检测模块12未工作，进而维持模块13不输出维持信号，即维持模块13未工作，从而开关模块14执行关断操作，控制了供电电源2与控制单元3断开，实现了在设备待机情况下，开关单元1、控制单元3与供电电源2完全断开，开关单元1和控制单元3均没有功耗产生，实现了设备零功耗待机，节约能源，进一步提高了设备的安全性。
22.在一个实施例中，供电电源2提供的供电电压可以大于或小于所述控制单元3所需的工作电压，也可以等于所述控制单元3所需的工作电压，当所述供电电源2提供的供电电压大于或小于所述控制单元3所需的工作电压时，如图2所示，所述开关单元1还可以包括dc
‑
dc转换模块15。所述dc
‑
dc转换模块15，连接于所述开关模块14与所述控制单元3之间，用于将所述供电电源2经过所述开关模块14后获得的第一输出电压转换为第二输出电压供给所述控制单元3。
23.在一个实施例中，当所述供电电源2的供电电压大于所述控制单元3所需的工作电压时，所述dc
‑
dc转换模块15可以为降压模块，用于将所述供电电源2经过所述开关模块14后获得的第一输出电压经过降压处理转换为第二输出电压供给所述控制单元3。
24.在一个实施例中，如图3所示，所述检测模块12可以包括：第一二极管d1、第二二极管d2、第一电容c1和第二电容c2；所述供电电源2具有正极输出端vin 和负极输出端gnd，所述第二电容c2的第一端连接所述控制单元3，所述第二电容c2的第二端连接所述第一二极管d1的阳极和所述第二二极管d2的阴极，所述第一二极管d1的阴极连接所述维持模块13，并经由所述第一电容c1连接所述负极输出端gnd，所述第二二极管d2的阳极连接所述负极输出端gnd。
25.在一个实施例中，如图3所示，所述开关模块14可以采用mos管、继电器、igbt等功率器件，本技术不做特别的限定。进一步地，所述开关模块14可以包括：开关管q1和第一电阻r1；所述供电电源2具有正极输出端vin 和负极输出端gnd，所述开关管q1的第一开关端连接所述正极输出端vin ，所述开关管q1的第二开关端连接所述控制单元3，所述开关管q1的控制端连接所述维持模块13，并经由所述第一电阻r1连接所述开关管q1的第一开关端。
26.在一个实施例中，如图3所示，所述开关管q1可以为pmos管；具体的，所述pmos管q1的源极连接所述正极输出端vin ，所述pmos管q1的漏极连接所述控制单元3，所述pmos管q1
的栅极连接所述维持模块13，并经由所述第一电阻r1连接所述pmos管q1的源极。
27.在一个实施例中，如图3所示，所述维持模块13可以包括：三极管q2、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4；所述供电电源2具有正极输出端vin 和负极输出端gnd，所述三极管q2的集电极经由所述第二电阻r2连接所述开关模块14，所述三极管q2的基极经由所述第四电阻r4连接所述检测模块12，并经由所述第三电阻r3连接所述三极管q2的发射极，所述三极管q2的发射极连接所述负极输出端gnd。
28.在一个实施例中，如图3所示，所述触发模块11包括轻触开关sw1、第五电阻r5和第六电阻r6；所述供电电源2具有正极输出端vin 和负极输出端gnd，所述轻触开关sw1的第一端经由所述第五电阻r5连接所述开关模块14，所述轻触开关sw1的第二端连接所述控制单元3，并经由所述第六电阻r6连接所述负极输出端gnd。
29.请参考图3所示，以所述供电电源2为直流电源，所述控制单元3为单片机为例对所述开关单元1的工作原理进行说明。
30.在设备待机情况下，当直流电源与所述开关单元1连接时，也就是说，当直流电源的正极输出端和负极输出端分别加到端子vin 与端子gnd时，vin 通过电阻r1向pmos管q1的g极提供偏置电压，由于此时轻触开关sw1断开，npn三极管q2的b极在偏置下拉电阻r3下截止，因此pmos管q1的s极与g极电压相等，pmos管q1截止，无电压从vin 经pmos管q1流向vout ，单片机系统不工作，无脉冲信号输出，检测模块12检测不到脉冲信号，进而无驱动信号输出到npn三极管q2的b极；npn三极管q2的b极有偏置下拉电阻r3，npn三极管q2截止，则pmos管q1维持截止状态。单片机系统和该开关单元1均没有功耗产生，实现了设备零功耗待机，节约能源，提高了设备的安全性。
31.当单片机处于正常工作状态下，当所述触发信号为开机信号时，即当按下轻触开关sw1拉低了pmos管q1的g极电压，使其低于pmos管q1的s极电压，符合pmos管q1导通条件，pmos管q1导通，直流电源的供电电压从vin 经pmos管q1流向vout ，向单片机系统提供工作电压，单片机开始工作，单片机的触发信号输入端ket_check检测到轻触开关sw1按下，单片机的脉冲信号输出端power_en输出脉冲信号，检测模块12检测到存在脉冲信号后输出驱动信号即高电平到npn三极管q2，npn三极管q2导通，使得pmos管q1的g极为低电平，维持了pmos管q1导通，vout 持续输出电压维持单片机系统工作。
32.当单片机处于正常工作状态下，当所述触发信号为关机信号时，即再次按下轻触开关sw1，单片机的触发信号输入端ket_check再次检测到轻触开关sw1按下，单片机的脉冲信号输出端power_en停止输出脉冲信号，检测模块12检测到无脉冲信号，则检测模块12不输出驱动信号给npn三极管q2，npn三极管q2在b极偏置下拉电阻r3下致使npn三极管q2截止，pmos管q1的g极恢复到与s极相等电压值，pmos管q1恢复截止，vout 无电压输出维持单片机系统工作，单片机系统停止工作。
33.其中，检测模块12可以一直监测单片机的运行状态，当单片机处于异常工作状态下，即当单片机出现程序跑飞，死机等情况时，单片机的脉冲信号输出端power_en无法输出脉冲信号检测模块12监测到无脉冲信号，则检测模块12不输出驱动信号给npn三极管q2，npn三极管q2在b极偏置下拉电阻r3下致使npn三极管q2截止，pmos管q1的g极恢复到与s极相等电压值，pmos管q1恢复截止，vout 无电压输出维持单片机系统工作，单片机系统停止工作。从而实现了单片机异常情况，即当单片机出现程序跑飞，死机等情况时，检测模块12
检测到无脉冲信号，开关模块14自动断开了单片机系统的电源，进而断开了负载的工作电源，提高了产品的安全性能。
34.本实施例避开了需要采用单片机程序跑飞，死机等情况下自动复位单片机的安全认证，提高系统安全可靠性，降低安全认证的成本。
35.本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任一实施例所述的开关单元1、所述供电电源2和所述控制单元3。所述电子设备可以为发热类产品，例如，穿戴保暖衣，理疗发热垫等，还可以是其他家电产品，本技术不做限定。
36.在一个实施例中个，所述控制单元3可以包括单片机；所述控制单元3的触发信号输入端为所述单片机的i/o接口；所述控制单元3的脉冲信号输出端为所述单片机的i/o接口。
37.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
38.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。