CN101192068A - 直流稳压电源开关控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流稳压电源开关控制装置。该直流稳压电源开关控制装置包括：手动开关，为常开式按键开关，用于进行手动开关控制；控制信号输入端，用于输入自动开关控制信号；555定时器，其TH和/TL管脚连接至手动开关，其/RES管脚连接至控制信号输入端，其OUT管脚连接至D触发器的时钟管脚；D触发器，其D管脚直接与/Q管脚相连接，其Q管脚和/或其/Q管脚连接至电源控制单元，用于输出开关控制信号；电源控制单元，用于根据来自D触发器的开关控制信号，进行开关控制。该稳压电源控制装置既可以通过外部信号进行控制又可以采用常开式按键进行手动控制，电路简单、稳定性好、可靠性高。

Description

直流稳压电源开关控制装置

技术领域

本发明涉及电子电路技术，尤其涉及一种直流稳压电源开关控制装置。

背景技术

在通讯、电子仪表等电子电路中，为了控制电路的上下电状态往往需要对为其供电的直流稳压电源进行开关控制。其中比较常用的控制手段有：通过外部输入控制信号对电源的开关状态进行自动控制、通过开关或按键由人工对电源开关状态进行手动控制等。这两种控制手段分别适用于不同场合，不过随着系统集成度提高以及用户需求多样化，很多系统中往往需要同时采用自动、手动两种电源控制方式。

对于采用外部信号进行自动控制的情况，只要输入信号满足控制信号电平要求，就可以对电源进行控制。而对于采用手动开关控制方式，由于可以采用的手动开关的多样性，其电路实现方式往往不一样。传统的电子系统设计，比较多的采用机械式拨动开关，这种开关可以保持在导通、断开两种状态下，也就是说，如果将开关置于其中一个位置上，开关一直处于导通状态，而置于另一个位置则开关一直断开。由于这种开关本身可以保持常通、常断两种状态，因此对于采用这种开关的电路，如果电源对开关瞬间的抖动要求不是很高，则将开关直接接入电路就可以进行开关控制，因此电路实现比较简单。

近年来随着用户对外观要求的不断提高以及现代加工工艺的改进，越来越多的电子系统设计比较趋向采用薄膜按键或者橡胶按键这类的常开式按键，这类按键在通常情况下处于断开状态，只有当按键被按下时才导通，而按键释放后又恢复到断开状态。如果采用单个这种按键对电路开关进行控制，则不仅要对按键的通断状态进行监测，同时还“记忆”上次按键按下后的电源状态，也就是说，如果上次按键按下后电源处于“开”状态，则这次按键按下后电源则处于“闭”状态，如此以次交替。

在通讯、仪表等电路系统运行过程中，往往需要采用手动以及自动控制方式对为电路供电的直流稳压电源进行开关控制。

中国专利申请CN87217021“控制直流稳压电源开关”中提出了一种具有自动控制与手动控制的多种控制方法的直流稳压电源开关。不过其支持的开关按键为上述传统的机械式拨动开关，而不能够支持现代应用较多的常开式按键。另外，尽管其可以支持自动控制与手动控制两种方式，但是在手动开关闭合的情况下，无法进行自动控制。

美国专利文献US4144484“DC Voltage control device”提出了一种能够控制直流稳压电源上升、下降、保持状态的控制装置。不过其只能支持开关按键控制方式而不能支持自动控制方式，且所使用的按键也是传统的机械式拨动开关，对常开式按键不支持。

现有稳压电源控制装置中还不能支持常开式按键手动控制方式，且手动控制与自动控制无法同时操作。

因此，需要一种电源控制装置，能够支持常开式按键手动控制方式，并且手动控制与自动控制能够同时操作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种直流稳压电源开关控制装置，能够既支持自动控制方式又支持常开式按键开关的手动控制方式。

为了实现上述目的，本发明提供了一种直流稳压电源开关控制装置。该直流稳压电源开关控制装置包括：手动开关，为常开式按键开关，用于进行手动开关控制；控制信号输入端，用于输入自动开关控制信号；555定时器，其TH和/TL管脚连接至手动开关，其/RES管脚连接至控制信号输入端，其OUT管脚连接至D触发器的时钟管脚；D触发器，其D管脚直接与/Q管脚相连接，其Q管脚和/或其/Q管脚连接至电源控制单元，用于输出开关控制信号；以及电源控制单元，用于根据来自D触发器的开关控制信号，进行开关控制。

手动开关的一端通过电阻连接到VCC，另一端连接至555定时器的TH和/TL管脚，并且通过电容和另一电阻组成的并联电路连接到GND。

控制信号输入端连接至555定时器的/RES管脚，并且通过电阻连接到VCC。

555定时器的CV管脚通过电容连接到GND，Vcc管脚连接至VCC，GND管脚连接至GND。

D触发器的/PRE管脚通过电阻连接到VCC，/CLR管脚通过另一电阻连接到VCC。

D触发器的/CLR管脚通过电容连接到GND，使得每次上电后Q管脚输出低电平，或者D触发器的/PRE管脚通过电容连接到GND，使得每次上电后Q管脚输出高电平。

自动开关控制信号正常情况为高电平，进行开关切换时输入一个低电平脉冲。

当按下手动开关又放开时，555定时器的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得D触发器的时钟管脚输入低脉冲信号，从而触发Q管脚和/Q管脚的电平输出状态发生翻转。

当自动开关控制信号输入一个低电平脉冲时，555定时器的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得D触发器的时钟管脚输入低脉冲信号，从而触发Q管脚和/Q管脚的电平输出状态发生翻转。

当按下又放开手动开关的过程与自动开关控制信号输入一个低电平脉冲的过程在时间上存在交叠时，555定时器的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得D触发器的时钟管脚输入低脉冲信号，从而触发Q管脚和/Q管脚的电平输出状态发生翻转，其中，低脉冲信号从高电平变为低电平由按下手动开关和自动开关控制信号从高电平变为低电平中较早发生的事件决定，低脉冲信号从低电平变为高电平由放开手动开关和自动开关控制信号从低电平变为高电平中较晚发生的事件决定。

通过上述技术方案，本发明提供了一种既可以通过外部信号进行控制又可以采用常开式按键进行手动控制的稳压电源控制装置，该装置电路简单、稳定性好、可靠性高，由于可以采用集成IC实现，因此电路调试方便，而且所采用的器件都是比较通用器件，因此器件采购比较容易，价格便宜。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的直流稳压电源开关控制装置的框图；以及

图2是根据本发明实施例的装置的电路示意图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

参照图1，根据本发明的直流稳压电源开关控制装置10包括：手动开关20，为常开式按键开关，用于进行手动开关控制；控制信号输入端30，用于输入自动开关控制信号；555定时器40，其TH和/TL管脚连接至手动开关20，其/RES管脚连接至控制信号输入端30，其OUT管脚连接至D触发器50的时钟管脚；D触发器50，其D管脚直接与/Q管脚相连接，其Q管脚和/或其/Q管脚连接至电源控制单元60，用于输出开关控制信号；以及电源控制单元60，用于根据来自D触发器50的开关控制信号，进行开关控制。

手动开关20的一端通过电阻连接到VCC，另一端连接至555定时器40的TH和/TL管脚，并且通过电容和另一电阻组成的并联电路连接到GND。

控制信号输入端30连接至555定时器40的/RES管脚，并且通过电阻连接到VCC。

555定时器40的CV管脚通过电容连接到GND，Vcc管脚连接至VCC，GND管脚连接至GND。

D触发器50的/PRE管脚通过电阻连接到VCC，/CLR管脚通过另一电阻连接到VCC。

D触发器50的/CLR管脚通过电容连接到GND，使得每次上电后Q管脚输出低电平，或者D触发器50的/PRE管脚通过电容连接到GND，使得每次上电后Q管脚输出高电平。

自动开关控制信号正常情况为高电平，进行开关切换时输入一个低电平脉冲。

当按下手动开关20又放开时，555定时器40的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得D触发器50的时钟管脚输入低脉冲信号，从而触发Q管脚和/Q管脚的电平输出状态发生翻转。

当自动开关控制信号输入一个低电平脉冲时，555定时器40的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得D触发器50的时钟管脚输入低脉冲信号，从而触发Q管脚和/Q管脚的电平输出状态发生翻转。

当按下又放开手动开关20的过程与自动开关控制信号输入一个低电平脉冲的过程在时间上存在交叠时，555定时器40的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得D触发器50的时钟管脚输入低脉冲信号，从而触发Q管脚和/Q管脚的电平输出状态发生翻转，其中，低脉冲信号从高电平变为低电平由按下手动开关20和自动开关控制信号从高电平变为低电平中较早发生的事件决定，低脉冲信号从低电平变为高电平由放开手动开关20和自动开关控制信号从低电平变为高电平中较晚发生的事件决定。

本发明涉及通讯、电子、仪表技术领域，具体地说，是一种涉及对直流稳压电源进行开关控制的装置。本发明针对采用直流稳压电源工作的电路模块，提出了一种简单可靠的电源控制装置，该装置既可以支持自动控制方式又可以支持常开式按键开关的手动控制方式。

本发明由555定时器、D触发器以及一些电阻、电容组成，如图2所示。

开关K1一端通过电阻R1与电源VCC连接，另一端一方面与555定时器的TH、/TL管脚直接相连，另一方面通过电阻R5、电容C1组成的并联网络接到GND网络；外部输入的开关控制信号/CON连接到555定时器的/RES管脚与电阻R2的一端，而电阻R2另一端连接到电源VCC；555定时器的OUT输出管脚直接与D触发器的时钟管脚连接，作为D触发器的输入时钟；555定时器的CV管脚通过电容C2连接到GND网络，而Vcc管脚与GND管脚分别直接接到电路中的VCC及GND网络。

D触发器的D管脚直接与/Q管脚连接，它的/PRE管脚通过电阻R4连接到电源VCC，/CLR管脚与电阻R3、电容C3连接在一起，而电阻R3的另一端连接到VCC，电容C3的另一端连接到GND；D触发器的Q端与/Q端分别作为两路互为反相的控制信号送到电源控制单元，通常情况下可以根据需要选择其中一路控制信号即可，该选择主要取决于电源控制单元初始上电时的电平要求。

外部输入的自动控制信号/CON通常情况下为高电平，对于不需要自动控制信号的电路该信号可以不接。

当电源开关控制装置刚上电时，由于555定时器的TH、/TL管脚为低电平而与/RES管脚相连的/CON为高电平，因此555定时器的OUT管脚输出高电平到D触发器的时钟管脚；D触发器在电路上电完成后，/PRE管脚为高电平，而/CLR管脚由于电容C3相连，因此初始上电过程中先保持一定时间低电平，因此D触发器的Q管脚输出为低电平而/Q管脚输出为高电平；当系统上电稳定后，/CLR管脚输入稳定在高电平，这样在没有输入时钟情况下，D触发器的Q管脚与/Q管脚保持原来电平不变。

在开关控制装置上电稳定后且自动控制信号/CON一直保持高电平情况下，按下开关K1，555定时器的TH、/TL管脚电压开始上升，当升至2/3VCC以上时，555定时器的OUT管脚开始输出低电平；当释放按键K1后，按键K1弹起，TH、/TL管脚电压开始下降，当电压降到小于1/3VCC时，555定时器的OUT管脚又开始输出高电平。这样在开关按下又放开过程中D触发器的时钟管脚输入一低脉冲信号，由于其D管脚直接与/Q连接，因此在该时钟信号触发下，D触发器的Q管脚(或/Q管脚)输出状态发生翻转，记录下一次按键按下过程，同理若再次按下开关K1，D触发器的Q管脚(或/Q管脚)电平状态再次发生翻转。这样将Q管脚(或/Q管脚)信号送到控制单元，通过控制单元实现对直流稳压电源的开关控制。此外，由于在按键按下、弹起过程中会出现抖动，电阻R1、R5、电容C1具有吸收高频干扰作用。

在按键K1没有被按下的情况下，将控制信号/CON的电平由高变成低，555定时器的OUT管脚随之也一直输出低电平；当/CON信号再次变为高电平时候，555定时器的OUT输出也恢复到高电平，这样在D触发器的时钟输入端生成一低脉冲信号，从而触发D触发器的Q管脚(或/Q管脚)输出状态翻转，达到控制电路开关目的。

当开关K1按下与/CON信号变成低电平两者同时发生的时候，555定时器的OUT管脚输出也为低电平，不过OUT输出低电平的时间由两个事件中较早发生的事件决定；当按键K1释放且控制信号/CON为高电平时，OUT输出高电平，这时OUT输出高电平时间由两个事件中最后一个发生的事件决定。也就是说，当K1按下与/CON输入低脉冲同时发生的时候，OUT仍只输出一个低电平脉冲，这样D触发器状态只翻转一次，不会导致开关状态混乱。这样不需要对手动控制与自动控制信号使用时间做任何限制。

本装置输入的控制信号/CON与555定时器的/RES管脚相连，正常情况要求该输入信号为高电平，当需要控制直流稳压电源“开关”状态翻转时输入一个低电平脉冲，每输入一低电平脉冲状态翻转一次。手动开关K1一端通过电阻R1连接到VCC，另一端与555定时器的TH、/TL管脚相连，当开关K1按下时，所产生的输入控制信号首先通过电阻R1、R5以及电容C1组成的网络进行滤波，然后借助555定时器组成的施密特触发器消除抖动影响。不管是否与控制信号/CON输入低电平同时发生，按键K1每按下一次，555定时器的OUT管脚只输出一个低电平脉冲。

D触发器为本装置的状态保持电路，其时钟端每输入一个低电平脉冲，其输出管脚Q(或/Q)电平翻转一次。另外，为了保证D触发器初始上电时输出管脚Q(或/Q)状态稳定，将触发器的/CLR管脚不仅通过电阻R3与VCC相连，而且也通过电容C3连接到GND，这样每次上电以后D触发器的Q管脚输出低电平，而/Q输出高电平。反之，如果希望Q管脚上电后输出高电平，而/Q输出低电平，只需要将电容C3与/CLR连接的一端改成与触发器的/PRE连接，而D触发器的/CLR只与电阻R3相连即可。

对于电源控制单元，可以采用的方式比较多，譬如晶体管、场效应管、继电器以及与本装置相连接的电源转换电路的开关控制端等，具体采用那一种方式取决于设计要求，这里不再赘述。本实施方式仅以N沟道MOS管为例进行说明，初始上电后D触发器Q管脚输出低电平，MOS管截止，VOUT端输出电源关闭；当按下按键K1或者/CON输入低脉冲信号后，D触发器Q管脚输出高电平，MOS管导通，VOUT端输出电压。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，包括：

手动开关，为常开式按键开关，用于进行手动开关控制；

控制信号输入端，用于输入自动开关控制信号；

555定时器，其TH和/TL管脚连接至所述手动开关，其/RES管脚连接至所述控制信号输入端，其OUT管脚连接至D触发器的时钟管脚；

所述D触发器，其D管脚直接与/Q管脚相连接，其Q管脚和/或其/Q管脚连接至电源控制单元，用于输出开关控制信号；以及

所述电源控制单元，用于根据来自所述D触发器的所述开关控制信号，进行开关控制。

2.根据权利要求1所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，所述手动开关的一端通过电阻连接到VCC，另一端连接至所述555定时器的TH和/TL管脚，并且通过电容和另一电阻组成的并联电路连接到GND。

3.根据权利要求1或2所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，所述控制信号输入端连接至所述555定时器的/RES管脚，并且通过电阻连接到VCC。

4.根据权利要求1或2所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，所述555定时器的CV管脚通过电容连接到GND，Vcc管脚连接至VCC，GND管脚连接至GND。

5.根据权利要求1所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，所述D触发器的/PRE管脚通过电阻连接到VCC，/CLR管脚通过另一电阻连接到VCC。

6.根据权利要求1或5所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，所述D触发器的/CLR管脚通过电容连接到GND，使得每次上电后所述Q管脚输出低电平，或者所述D触发器的/PRE管脚通过电容连接到GND，使得每次上电后所述Q管脚输出高电平。

7.根据权利要求1所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，所述自动开关控制信号正常情况为高电平，进行开关切换时输入一个低电平脉冲。

8.根据权利要求1或2所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，当按下所述手动开关又放开时，所述555定时器的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得所述D触发器的时钟管脚输入所述低脉冲信号，从而触发所述Q管脚和所述/Q管脚的电平输出状态发生翻转。

9.根据权利要求1或7所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，当所述自动开关控制信号输入一个低电平脉冲时，所述555定时器的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得所述D触发器的时钟管脚输入所述低脉冲信号，从而触发所述Q管脚和所述/Q管脚的电平输出状态发生翻转。

10.根据权利要求1或7所述的直流稳压电源开关控制装置，其特征在于，当按下又放开所述手动开关的过程与所述自动开关控制信号输入一个低电平脉冲的过程在时间上存在交叠时，所述555定时器的OUT管脚输出一个低脉冲信号，使得所述D触发器的时钟管脚输入所述低脉冲信号，从而触发所述Q管脚和所述/Q管脚的电平输出状态发生翻转，其中，所述低脉冲信号从高电平变为低电平由按下所述手动开关和所述自动开关控制信号从高电平变为低电平中较早发生的事件决定，所述低脉冲信号从低电平变为高电平由放开所述手动开关和所述自动开关控制信号从低电平变为高电平中较晚发生的事件决定。

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