CN103178816A - 单键开关控制电路及灯具 - Google Patents

Abstract

一种单键开关控制电路，包括电源、轻触开关、电容、P沟道MOS管、分压元件、开关管、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻；电源正极连接MOS管的源极，MOS管的漏极用于连接负载的一端，电源负极接地；电源正极和P沟道MOS管的栅极之间连接第一分压电阻，MOS管的栅极连接第三分压电阻的一端，第三分压电阻的另一端连接所述开关管的第一端，开关管的第二端接地，开关管的控制端通过分压元件连接轻触开关的一端，轻触开关的另一端和MOS管的栅极之间还连接第二分压电阻，轻触开关的另一端还通过电容接地，轻触开关和分压元件的节点连接MOS管的漏极。上述单键开关控制电路，轻触开关在闭合时不会产生瞬间大电流。

Description

单键开关控制电路及灯具

【技术领域】

本发明涉及一种保护电路，尤其涉及一种单键开关控制电路，还涉及一种灯具。

【背景技术】

目前很多电子产品用机械开关对电源进行直接开关控制，由于机械开关在接通时会产生很大的瞬间电流，开关弹片的触点容易产生打火，打火很容易使开关触点氧化造成开关接触不良，可能导致开关功能失效。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种简单可靠，不容易打火的单键开关控制电路。

一种单键开关控制电路，包括电源、轻触开关、电容、P沟道MOS管、分压元件、开关管、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻；

所述电源正极连接所述P沟道MOS管的源极，所述P沟道MOS管的漏极用于连接负载的一端，所述电源负极接地；

所述电源正极和P沟道MOS管的栅极之间连接第一分压电阻，所述P沟道MOS管的栅极连接所述第三分压电阻的一端，所述第三分压电阻的另一端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端通过分压元件连接所述轻触开关的一端，所述轻触开关的另一端和所述开关管的第一端之间之间还连接第二分压电阻，所述轻触开关的另一端还通过电容接地，所述轻触开关和分压元件的节点连接所述P沟道MOS管的漏极。

进一步地，所述开关管为三极管，所述三极管的基极连接所述分压元件的一端，所述三极管的集电极连接所述第三分压电阻，所述三极管的发射极接地。

进一步地，所述三极管为NPN型三极管。

进一步地，所述开关管为MOS管，所述MOS管的栅极连接所述分压元件的一端，所述MOS管的漏极连接所述第三分压电阻，所述MOS管的源极接地。

进一步地，所述第二分压电阻并联连接二极管，所述二极管的正极连接所述轻触开关和电容的节点，所述二极管的负极连接所述开关管的第一端。

进一步地，所述分压元件为二极管，所述二极管的负极连接所述开关管的控制端，所述二极管的正极连接所述轻触开关的一端。

进一步地，所述轻触开关和分压元件的节点和所述P沟道MOS管的漏极之间还串联连接限流电阻。

另外，本发明还提供一种灯具，包括电源、轻触开关、电容、P沟道MOS管、分压元件、开关管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻以及光源；

所述电源正极连接所述P沟道MOS管的源极，所述P沟道MOS管的漏极用于连接光源的一端，所述电源负极接地；

所述电源正极和P沟道MOS管的栅极之间连接第一分压电阻，所述P沟道MOS管的栅极连接所述第三分压电阻的一端，所述第三分压电阻的另一端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端通过分压元件连接所述轻触开关的一端，所述轻触开关的另一端和所述P沟道MOS管的栅极之间还连接第二分压电阻，所述轻触开关的另一端还通过电容接地，所述轻触开关和分压元件的节点连接所述P沟道MOS管的漏极。

进一步地，所述第二分压电阻并联连接二极管，所述二极管的正极连接所述轻触开关和电容的节点，所述二极管的负极连接所述开关管的第一端。

进一步地，所述轻触开关和分压元件的节点和所述P沟道MOS管的漏极之间还串联连接限流电阻。

上述单键开关控制电路，通过轻触开关、开关管以及P沟道MOS管控制负载的工作，轻触开关连接在开关管的控制端，并且电容的电压不大，使轻触开关在闭合时不会产生瞬间大电流，避免了开关打火。

【附图说明】

图1为单键开关控制电路的一种实施方式的电路图；

图2为单键开关控制电路的另一种实施方式的电路图；

图3为单键开关控制电路的第三种实施方式的电路图。

【具体实施方式】

如图1至图3所示，本实施方式提供的单键开关控制电路，包括电源BT1、轻触开关S1、电容C1、P沟道MOS管Q1、分压元件U1、开关管200、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及第三分压电阻。

电源BT1正极连接P沟道MOS管Q1的源极，P沟道MOS管Q1的漏极用于连接负载100的一端，电源BT1负极接地；电源BT1正极和P沟道MOS管Q1的栅极之间连接第一分压电阻R1，P沟道MOS管Q1的栅极连接第三分压电阻R3的一端，第三分压电阻R3的另一端连接开关管200的第一端，开关管200的第二端接地，开关管200的控制端通过分压元件U1连接轻触开关S1的一端，轻触开关S1的另一端和开关管200的第一端之间还连接第二分压电阻R2，轻触开关S1的另一端还通过电容C1接地，轻触开关S1和分压元件U1的节点连接P沟道MOS管Q1的漏极。

电源BT1为负载100提供电源，电源BT1多为锂电池和干电池。

轻触开关S1是一种电子开关，使用时轻轻点按开关按钮就可使开关接通，当松开手时开关即断开，其内部结构是靠金属弹片受力弹动来实现通断的。

P沟道MOS管Q1串接在负载100所在的回路中，为负载100的工作提供关断和导通服务。在负载100需要工作时，P沟道MOS管Q1导通，负载100所在的回路正常工作。在负载100不需要工作时，P沟道MOS管Q1关断，负载100所在的回路不能形成闭合回路，没有电流流过负载100，负载100不工作。

负载100为日常生活中的各种用电设备，比如LED灯等。负载100通常不需要24小时工作，有些是需要在工作和不工作之间不断变换。本实施方式中负载选为LED灯。当然，在其他实施方式中，负载100可以为其他用电设备。

开关管200是控制P沟道MOS管Q1导通和关断的关键元件，也是保护轻触开关S1的主要元件，通过对电容C1的选择，在轻触开关S1闭合时，流过轻触开关S1的电流比较小，不会出现瞬间大流冲击，保护了轻触开关S1。

在图2所示实施例中，开关管200为开关三极管Q2，三极管Q2的基极连接分压元件U1一端，三极管Q2的集电极连接第三分压电阻R3，三极管Q2的发射极接地。本实施方式中，三极管Q2为NPN三极管。

在图3所示实施例中，开关管200为MOS管Q3，MOS管Q3的栅极连接分压元件U1的一端，MOS管Q3的漏极连接第三分压电阻R3，MOS管Q3的源极接地。

下面以开关管200为NPN三极管Q2为例分析本实施方式的工作原理，其它开关管的原理一样，也就不一一赘述：

由于P沟道MOS管Q1的Vgs是小于零的负数，说明书中出现的Vgs均指Vgs的绝对值。

1.静态分析：当电路接上电源BT1供电后，按下轻触开关S1的按键前，通过设置第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及第三分压电阻R3的阻值，第一分压电阻R1上的压降即P沟道MOS管Q1的Vgs，使R1上的电压降Vgs小于P沟道MOS管Q1的导通电压，所以P沟道MOS管Q1关断。由于P沟道MOS管Q1关断，三极管Q2的基极没有控制电压，所以三极管Q2不导通，即静态时负载100不工作。

2.开启分析：电源BT1的电压通过第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及第三分压电阻R3向电容C1充电，电容C1上的电压在短时间内即可充至大于三极管Q2的导通电压和分压元件U1的压降之和，此时按下轻触开关S1按键时，电容C1的电压通过分压元件U1使三极管Q2迅速饱和导通，促使第三分压电阻R3下端电位拉低，使第一分压电阻R1上的压降Vgs大于P沟道MOS管Q1导通电压，P沟道MOS管Q1导通，P沟道MOS管Q1的漏极输出电压，P沟道MOS管Q1的漏极输出的电压通过分压元件U1至三极管Q2的基极来维持三极管Q2持续导通，轻触开关S1断开后由分压元件U1维持三极管Q2导通，使负载100工作，实现单键开启的功能。

3.关断分析：由于在开启时，三极管Q2导通，电容C1通过第二分压电阻R2、三极管Q2集电极以及三极管Q2的发射极对地放电，电容C1的最低电位为三极管Q2上集电极和发射极的压降VCE和第二分压电阻R2的压降VR2之和，通过设置分压元件U1和第二分压电阻R2，使电容C1的最低电位小于三极管Q2饱和导通时三极管Q2的导通压降VBE与分压元件U1的压降之和。由于轻触开关S1两端有压差，此时再按下轻触开关S1按键，轻触开关S1连接分压元件U1的一端的电压瞬间被电容C1拉低至电容C1的最低电位，从而使三极管Q2失去维持导通的维持电压而关断。三极管Q2关断使MOS管Q1也关断，负载100停止工作，实现关断功能。

关断后电容C1又重复进入充电状态，通过以上两个分析，此电路实现了单键开关功能，循环控制负载100的工作。

优选的，轻触开关S1和分压元件U1的节点和P沟道MOS管Q1的漏极之间还串联连接限流电阻R4，限流电阻R4限制流过开关管200的电流，保护开关200。这时，在上述关断分析中，通过设置分压元件U1、第二分压电阻R2以及限流电阻R4，使电容C1的最低电位小于三极管Q2饱和导通时三极管Q2的导通压降VBE与分压元件U1的压降之和。

优选的，第二分压电阻R2并联连接二极管D1，二极管D1的正极连接轻触开关S1和电容C1的节点，二极管D1的负极连接开关管200的第一端。这时，上述关断分析中，电容C1的最低电位为三极管Q2上集电极和发射极的压降VCE和二极管D1压降VD1之和，由于二极管D1的压降是固定不变的，而三极管Q2选定以后，集电极和发射极的压降VCE也是不变的，电容C1的最低电位为定值。这时，只要设置分压元件U1或者设置分压元件U1和限流电阻R4，使电容C1的最低电位小于三极管Q2饱和导通时三极管Q2的导通压降VBE与分压元件U1的压降之和。第二分压电阻R2上并联连接二极管D1后，可以加速电容C1的放电，使电容C1的电位更加迅速的到达最低电位。

分压元件U1在开关管200导通时，即P沟道MOS管Q1也导通时，P沟道MOS管Q1的漏极通过分压元件U1维持开关200导通，并使轻触开关S1的一端的电位是开关管200导通压降和分压元件U1的压降之和，开关管200导通压降和分压元件U1的压降之和大于电容C1的最低电位，这时在按下轻触开关S1按键，轻触开关S1的一端的电位被迅速拉低至电容C1的最低电位，无法维持开关200的导通，致使开关管200关断，从而使P沟道MOS管Q1管断。本实施方式中，分压元件U1为二极管，二极管的负极连接开关管200的控制端，二极管的正极连接所述轻触开关S1的一端。

另外，本发明还提供一种灯具，包括上述单键开关控制电路和光源，光源即为上述说明书中记载的负载100。

上述单键开关控制电路和灯具，通过轻触开关S1、开关管200以及MOS管Q1控制负载100的工作，轻触开关S1连接在开关管200的控制端，并且电容C1的电压不大，使轻触开关在闭合时不会产生瞬间大电流，避免了开关打火。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种单键开关控制电路，其特征在于，包括电源、轻触开关、电容、P沟道MOS管、分压元件、开关管、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻；

所述电源正极连接所述P沟道MOS管的源极，所述P沟道MOS管的漏极用于连接负载的一端，所述电源负极接地；

所述电源正极和P沟道MOS管的栅极之间连接第一分压电阻，所述P沟道MOS管的栅极连接所述第三分压电阻的一端，所述第三分压电阻的另一端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端通过分压元件连接所述轻触开关的一端，所述轻触开关的另一端和所述开关管的第一端之间还连接第二分压电阻，所述轻触开关的另一端还通过电容接地，所述轻触开关和分压元件的节点连接所述P沟道MOS管的漏极。

2.根据权利要求1所述的单键开关控制电路，其特征在于，所述开关管为三极管，所述三极管的基极连接所述分压元件的一端，所述三极管的集电极连接所述第三分压电阻，所述三极管的发射极接地。

3.根据权利要求2所述的单键开关控制电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。

4.根据权利要求1所述的单键开关控制电路，其特征在于，所述开关管为MOS管，所述MOS管的栅极连接所述分压元件的一端，所述MOS管的漏极连接所述第三分压电阻，所述MOS管的源极接地。

5.根据权利要求1所述的单键开关控制电路，其特征在于，所述第二分压电阻并联连接二极管，所述二极管的正极连接所述轻触开关和电容的节点，所述二极管的负极连接所述开关管的第一端。

6.根据权利要求1所述的单键开关控制电路，其特征在于，所述分压元件为二极管，所述二极管的负极连接所述开关管的控制端，所述二极管的正极连接所述轻触开关的一端。

7.根据权利要求1所述的单键开关控制电路，其特征在于，所述轻触开关和分压元件的节点和所述P沟道MOS管的漏极之间还串联连接限流电阻。

8.一种灯具，其特征在于，包括电源、轻触开关、电容、P沟道MOS管、分压元件、开关管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻以及光源；

所述电源正极连接所述P沟道MOS管的源极，所述P沟道MOS管的漏极用于连接光源的一端，所述电源负极接地；

所述电源正极和P沟道MOS管的栅极之间连接第一分压电阻，所述P沟道MOS管的栅极连接所述第三分压电阻的一端，所述第三分压电阻的另一端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端通过分压元件连接所述轻触开关的一端，所述轻触开关的另一端和所述开关管的第一端的之间还连接第二分压电阻，所述轻触开关的另一端还通过电容接地，所述轻触开关和分压元件的节点连接所述P沟道MOS管的漏极。

9.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于，所述第二分压电阻并联连接二极管，所述二极管的正极连接所述轻触开关和电容的节点，所述二极管的负极连接所述开关管的第一端。

10.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于，所述轻触开关和分压元件的节点和所述P沟道MOS管的漏极之间还串联连接限流电阻。

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