CN111124161B - 触控笔功耗控制电路及电容式触控笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触控笔功耗控制电路及电容式触控笔，其中，触控笔功耗控制电路包括电池、第一开关、电源开关电路、双稳态控制芯片、电源管理芯片、MCU及加速度传感器；电池的输出端与电源开关电路的输入端连接，电源开关电路的输出端分别与电源管理芯片、MCU和加速度传感器的电源端连接，MCU的第一控制端与双稳态控制芯片的受控端连接，且与第一开关连接，双稳态控制芯片的控制端与电源开关电路的受控端连接，MCU的第二控制端与电源管理芯片的受控端连接，MCU与加速度传感器互相连接，电源管理芯片的输出端与触控笔尖端处电极连接。本发明技术方案降低电容式触控笔的功耗。

Description

触控笔功耗控制电路及电容式触控笔

技术领域

本发明涉及触控笔控制技术领域，特别涉及一种触控笔功耗控制电路及电容式触控笔。

背景技术

目前消费性电子产品中，具有触控面板的电子产品越来越普遍，现有的触控面板中，一般为电容式触控屏，由此就衍生出了电容式触控笔，可以在电子产品触控面板上的操作。然而现有的电容式触控笔在开机后，就一直处于电源输出状态，电容式触控笔一直处于工作过程中，增加了电池的耗电，降低了电池及触控笔的使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种触控笔功耗控制电路及电容式触控笔，旨在降低电容式触控笔的功耗。

为实现上述目的，本发明提出的触控笔功耗控制电路，所述触控笔功耗控制电路包括电池、第一开关、电源开关电路、双稳态控制芯片、电源管理芯片、MCU及加速度传感器；

所述电池的输出端与所述电源开关电路的输入端连接，所述电源开关电路的输出端分别与所述电源管理芯片、所述MCU和所述加速度传感器的电源端连接，所述MCU的第一控制端与所述双稳态控制芯片的受控端连接，且与所述第一开关连接，所述双稳态控制芯片的控制端与所述电源开关电路的受控端连接，所述MCU的第二控制端与所述电源管理芯片的受控端连接，所述MCU与所述加速度传感器互相连接，所述电源管理芯片的输出端与触控笔尖端处电极连接；

所述电源开关电路，用于控制所述电池的电源电压输出至所述MCU、所述加速度传感器和所述电源管理芯片；

所述双稳态控制芯片，用于检测所述第一开关状态的切换，并切换输出的稳压状态，以驱动所述电源开关电路；

所述加速度传感器，用于检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号；

所述电源管理芯片，用于将所述电源开关电路输出的电源电压进行转换处理，以输出直流电压至触控笔尖端处电极；

所述MCU，用于获取所述加速度传感器的加速度信号，并根据所述加速度信号确定触控笔在第一预设时间处于未使用状态时，控制所述电源管理芯片掉电，在第二预设时间处于未使用状态时，就控制所述电源开关电路关闭，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

可选地，所述电源开关电路包括第一电阻、第一开关管和第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的源极连接，且为所述电源开关电路的电源输入端，所述第一开关管的漏极与所述第一电容的第一端连接，且为所述电源开关电路的电源电压端，所述第一电容的第二端接地，所述第一开关管的栅极与所述第一电阻的第二端连接，且为所述电源开关电路的受控端。

可选地，所述第一开关管为MOS开关管。

可选地，所述触控笔功耗控制电路还包括第二电阻、第三电阻和第一三极管；

所述第二电阻的第一端为电源电压端，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的集电极连接，且与所述双稳态控制芯片的受控端连接，所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的第二端的公共端接地，所述第一三极管的基极与所述第三电阻的第一端连接，且与所述MCU的第一控制端连接。

可选地，所述第一预设时间的范围为30s-90s，所述第二预设时间的范围为120s-180s。

可选地，所述MCU与所述加速度传感器通过I2C串行总线连接。

可选地，所述双稳态控制芯片的型号为EC6D-5。

可选地，所述电池为可充电电池。

可选地，所述可充电电池为锂离子电池、镍氢电池或者镍铬电池。

本发明还提出一种电容式触控笔，所述电容式触控笔包括如上所述的触控笔功耗控制电路；所述触控笔功耗控制电路包括电池、第一开关、电源开关电路、双稳态控制芯片、电源管理芯片、MCU及加速度传感器；

所述电池的输出端与所述电源开关电路的输入端连接，所述电源开关电路的输出端分别与所述电源管理芯片、所述MCU和所述加速度传感器的电源端连接，所述MCU的第一控制端与所述双稳态控制芯片的受控端连接，且与所述第一开关连接，所述双稳态控制芯片的控制端与所述电源开关电路的受控端连接，所述MCU的第二控制端与所述电源管理芯片的受控端连接，所述MCU与所述加速度传感器互相连接，所述电源管理芯片的输出端与触控笔尖端处电极连接；

所述电源开关电路，用于控制所述电池的电源电压输出至所述MCU、所述加速度传感器和所述电源管理芯片；

所述双稳态控制芯片，用于检测所述第一开关状态的切换，并切换输出的稳压状态，以驱动所述电源开关电路；

所述加速度传感器，用于检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号；

所述电源管理芯片，用于将所述电源开关电路输出的电源电压进行转换处理，以输出直流电压至触控笔尖端处电极；

所述MCU，用于获取所述加速度传感器的加速度信号，并根据所述加速度信号确定触控笔在第一预设时间处于未使用状态时，控制所述电源管理芯片掉电，在第二预设时间处于未使用状态时，就控制所述电源开关电路关闭，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

本发明技术方案通过应用于电容式触控笔的触控笔功耗控制电路，用户在使用触控笔的过程中，加速度传感器一直检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号至MCU，MCU就可检测加速度传感器的状态，当通过加速度传感器检测到触控笔在第一预设时间后一直未使用时，MCU就控制电源管理芯片掉电，以关闭电源管理芯片的输出；当通过加速度传感器检测到触控笔在第二预设时间后一直未使用时，MCU就控制电源开关电路关闭，以关闭触控笔的电源电压，完成关机操作，本方案中的第二预设时间大于第一预设时间。本发明技术方案降低了触控笔的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明触控笔功耗控制电路一实施例的结构示意图；

图2为本发明触控笔功耗控制电路一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电池	C1	第一电容
20	第一开关	R1	第一电阻
				30	电源开关电路	R2	第二电阻
40	双稳态控制芯片	R3	第三电阻
				50	电源管理芯片	Q1	第一开关管
60	MCU	Q2	第一三极管
				70	加速度传感器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种触控笔功耗控制电路及电容式触控笔。电容式触控笔是应用于电容式触控屏上，电容式触控屏是利用人体的电流感应工作的。其是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO（即镀膜导电玻璃），最外层是一薄层矽土玻璃保护层。ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场、用户和触控屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触控屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息。

在本发明一实施例中，如图1所示，该触控笔功耗控制电路包括电池10、第一开关20、电源开关电路30、双稳态控制芯片40、电源管理芯片50、MCU60及加速度传感器70；

所述电池10的输出端与所述电源开关电路30的输入端连接，所述电源开关电路30的输出端分别与所述电源管理芯片50、所述MCU60和所述加速度传感器70的电源端连接，所述MCU60的第一控制端与所述双稳态控制芯片40的受控端连接，且与所述第一开关20连接，所述双稳态控制芯片40的控制端与所述电源开关电路30的受控端连接，所述MCU60的第二控制端与所述电源管理芯片50的受控端连接，所述MCU60与所述加速度传感器70互相连接，所述电源管理芯片50的输出端与触控笔尖端处电极连接；

所述电源开关电路30，用于控制所述电池10的电源电压输出至所述MCU60、所述加速度传感器70和所述电源管理芯片50；

所述双稳态控制芯片40，用于检测所述第一开关20状态的切换，并切换输出的稳压状态，以驱动所述电源开关电路30；

所述加速度传感器70，用于检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号；

所述电源管理芯片50，用于将所述电源开关电路30输出的电源电压进行转换处理，以输出直流电压至触控笔尖端处电极；

所述MCU60，用于获取所述加速度传感器70的加速度信号，并根据所述加速度信号确定触控笔在第一预设时间处于未使用状态时，控制所述电源管理芯片50掉电，在第二预设时间处于未使用状态时，就控制所述电源开关电路30关闭，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

本实施例中，电源开关电路30相当于是一个开启/关断的开关，当电源开关电路30打开时，电池10的电源电压可以输出至MCU60、加速度传感器70和电源管理芯片50；当电源开关电路30关闭时，就切断电池10输出至MCU60、加速度传感器70和电源管理芯片50的电源。以通过电源开关电路30可以使得MCU60、加速度传感器70和电源管理芯片50掉电，关闭触控笔。

需要说明的是，电源管理芯片50可以采用型号为SGM6601的芯片，以此实现对电池10中输入的电源电压的转换处理，以控制输出至触控笔尖端处的电压信号。MCU 60可以采用型号为HC32L110的芯片，通过HC32L110芯片接收加速度传感器70的加速度信号，并控制电源管理芯片50掉电和开关电路30的关闭。

本实施例中，双稳态即是指两种稳定状态，受到触发后，就稳定在其中一种状态，受到下一次触发后，再翻转至另外一种稳定状态。本方案中的双稳态控制芯片40型号可以是EC6D-5，通过检测第一开关20状态的切换，并从当前稳定状态切换至另外一种稳压状态的输出，以驱动电源开关电路30开启，接通电池10分别与MCU60、加速度传感器70和电源管理芯片50的连接。可以理解的是，第一开关20的状态即是从关闭状态切换为开启状态，以触发双稳态控制芯片40的切换。

本实施例中，加速度传感器70是一种能够测量加速度的传感器，通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。加速度传感器70在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。本方案中是通过加速度传感器70检测触控笔的使用状态，触控笔在使用时，加速度值就比较大，就可以通过MCU60判断触控笔处于使用状态，触控笔开机后一直处于未使用状态时，加速度值就很小，就可以通过MCU60判断触控笔处于未使用状态，这样触控笔就可以通过MCU60的控制电源管理芯片50掉电，以及控制电源开关电路30关闭。以此降低了触控笔的功耗，提升了触控笔的使用时间。

基于上述实施例，触控笔在初始状态下通过按下第一开关20，双稳态控制芯片40检测到第一开关20状态切换，输出由当前稳态切换到另一种稳态，并驱动电源开关电路30打开，将电池10的电源电压传输至MCU60、电源管理芯片50及加速度传感器70，完成触控笔的开机。触控笔开机后，用户在使用过程中时，加速度传感器70一直检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号至MCU60，MCU60就可检测加速度传感器70的状态，当通过加速度传感器70检测到触控笔在第一预设时间后一直未使用时，MCU60就控制电源管理芯片50掉电，以关闭电源管理芯片50的输出；当通过加速度传感器70检测到触控笔在第二预设时间后一直未使用时，MCU60就控制电源开关电路30关闭，以关闭触控笔的电源电压，完成关机操作，本方案中的第二预设时间大于第一预设时间。本发明技术方案降低了触控笔的功耗。

在一实施例中，如图2所示，所述电源开关电路30包括第一电阻R1、第一开关管Q1和第一电容C1；

所述第一电阻R1的第一端与所述第一开关管Q1的源极连接，且为所述电源开关电路30的电源输入端，所述第一开关管Q1的漏极与所述第一电容C1的第一端连接，且为所述电源开关电路30的电源电压端，所述第一电容C1的第二端接地，所述第一开关管Q1的栅极与所述第一电阻R1的第二端连接，且为所述电源开关电路30的受控端。

本实施例中，所述第一开关管Q1为MOS开关管。可以理解的是，电源开关电路30中的第一电阻R1、第一开关管Q1和第一电容C1，通过双稳态控制芯片40的控制，以驱动电源开关电路30控制电池10分别与电源管理芯片50、MCU60和加速度传感器70之间的连接，当电源开关电路30打开时，可以为电源管理芯片50、MCU60和加速度传感器70供电，实现触控笔的正常工作。

在一实施例中，如图2所示，所述触控笔功耗控制电路还包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q2；

所述第二电阻R2的第一端为电源电压端，所述第二电阻R2的第二端与所述第一三极管Q2的集电极连接，且与所述双稳态控制芯片40的受控端连接，所述第一三极管Q2的发射极与所述第三电阻R3的第二端的公共端接地，所述第一三极管Q2的基极与所述第三电阻R3的第一端连接，且与所述MCU60的第一控制端连接。可以理解的是，通过触控笔功耗控制电路中包括的第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q2，MCU60可以经第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q2组成的电路输出控制信号至双稳态控制芯片40，以在触控笔在第二预设时间后一直处于未使用状态时，控制双稳态控制芯片40的关闭，使得本方案可以降低触控笔的功耗。

在一实施例中，所述第一预设时间的范围为30s-90s，所述第二预设时间的范围为120s-180s。

可以理解的是，MCU60获取加速度传感器70的加速度信号后，根据加速度信号确定触控笔在第一预设时间处于未使用状态时，控制电源管理芯片50掉电，在第二预设时间处于未使用状态时，就控制电源开关电路30关闭。本方案中的第一预设时间可以是30s、60s、90s等，第二预设时间可以是120s、150s、180s等，根据实际应用情况设定，此处不做限制。

在一实施例中，所述MCU60与所述加速度传感器70通过I2C串行总线连接。可以理解的是，I2C串行总线是一种简单、双向二线制同步串行总线，只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。本方案中即是通过I2C串行总线连接MCU60与加速度传感器70，以此实现MCU60与加速度传感器70之间信号的传递。

基于上述实施例，所述电池10为可充电电池10。

本实施例中，所述可充电电池10为锂离子电池10、镍氢电池10或者镍铬电池10。

本发明还提出一种电容式触控笔，该电容式触控笔包括如上所述的触控笔功耗控制电路；

所述触控笔功耗控制电路包括电池10、第一开关20、电源开关电路30、双稳态控制芯片40、电源管理芯片50、MCU60及加速度传感器70；

所述电池10的输出端与所述电源开关电路30的输入端连接，所述电源开关电路30的输出端分别与所述电源管理芯片50、所述MCU60和所述加速度传感器70的电源端连接，所述MCU60的第一控制端与所述双稳态控制芯片40的受控端连接，且与所述第一开关20连接，所述双稳态控制芯片40的控制端与所述电源开关电路30的受控端连接，所述MCU60的第二控制端与所述电源管理芯片50的受控端连接，所述MCU60与所述加速度传感器70互相连接，所述电源管理芯片50的输出端与触控笔尖端处电极连接；

所述电源开关电路30，用于控制所述电池10的电源电压输出至所述MCU60、所述加速度传感器70和所述电源管理芯片50；

所述双稳态控制芯片40，用于检测所述第一开关20状态的切换，并切换输出的稳压状态，以驱动所述电源开关电路30；

所述加速度传感器70，用于检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号；

所述电源管理芯片50，用于将所述电源开关电路30输出的电源电压进行转换处理，以输出直流电压至触控笔尖端处电极；

所述MCU60，用于获取所述加速度传感器70的加速度信号，并根据所述加速度信号确定触控笔在第一预设时间处于未使用状态时，控制所述电源管理芯片50掉电，在第二预设时间处于未使用状态时，就控制所述电源开关电路30关闭，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

该触控笔功耗控制电路的具体结构参照上述实施例，由于本电容式触控笔采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述触控笔功耗控制电路包括电池、第一开关、电源开关电路、双稳态控制芯片、电源管理芯片、MCU及加速度传感器；

所述电池的输出端与所述电源开关电路的输入端连接，所述电源开关电路的输出端分别与所述电源管理芯片、所述MCU和所述加速度传感器的电源端连接，所述MCU的第一控制端与所述双稳态控制芯片的受控端连接，且与所述第一开关连接，所述双稳态控制芯片的控制端与所述电源开关电路的受控端连接，所述MCU的第二控制端与所述电源管理芯片的受控端连接，所述MCU与所述加速度传感器互相连接，所述电源管理芯片的输出端与触控笔尖端处电极连接；

所述电源开关电路，用于控制所述电池的电源电压输出至所述MCU、所述加速度传感器和所述电源管理芯片；

所述双稳态控制芯片，用于检测所述第一开关状态的切换，并切换输出的稳压状态，以驱动所述电源开关电路；

所述加速度传感器，用于检测触控笔的使用状态，并输出加速度信号；

所述电源管理芯片，用于将所述电源开关电路输出的电源电压进行转换处理，以输出直流电压至触控笔尖端处电极；

所述MCU，用于获取所述加速度传感器的加速度信号，并根据所述加速度信号确定触控笔在第一预设时间处于未使用状态时，控制所述电源管理芯片掉电，在第二预设时间处于未使用状态时，就控制所述电源开关电路关闭，所述第二预设时间大于所述第一预设时间；

所述触控笔功耗控制电路还包括第二电阻、第三电阻和第一三极管；

所述第二电阻的第一端为电源电压端，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的集电极连接，且与所述双稳态控制电路的受控端连接，所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的第二端的公共端接地，所述第一三极管的基极与所述第三电阻的第一端连接，且与所述MCU的第一控制端连接。

2.如权利要求1所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述电源开关电路包括第一电阻、第一开关管和第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的源极连接，且为所述电源开关电路的电源输入端，所述第一开关管的漏极与所述第一电容的第一端连接，且为所述电源开关电路的电源电压端，所述第一电容的第二端接地，所述第一开关管的栅极与所述第一电阻的第二端连接，且为所述电源开关电路的受控端。

3.如权利要求2所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述第一开关管为MOS开关管。

4.如权利要求1所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述第一预设时间的范围为30s-90s，所述第二预设时间的范围为120s-180s。

5.如权利要求1所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述MCU与所述加速度传感器通过I2C串行总线连接。

6.如权利要求1至5任一所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述双稳态控制芯片的型号为EC6D-5。

7.如权利要求1至5任一所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述电池为可充电电池。

8.如权利要求7所述的触控笔功耗控制电路，其特征在于，所述可充电电池为锂离子电池、镍氢电池或者镍铬电池。

9.一种电容式触控笔，其特征在于，所述电容式触控笔包括如权利要求1至8任一所述的触控笔功耗控制电路。

Images