CN104850018A

CN104850018A - 用于模拟机械摇臂开关的电子开关

Info

Publication number: CN104850018A
Application number: CN201510075375.9A
Authority: CN
Inventors: 菲利普·马尔尚; 菲利普·洛奈; 菲利普·吉约
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2015-08-19
Also published as: US9875867B2; KR20150098198A; EP2911172A1; BR102015003562B1; EP2911172B1; JP2015156646A; US20150235788A1; BR102015003562A2

Abstract

本公开涉及一种用于模拟具有确定电流中断能力的机械摇臂开关的电子开关(EPSW)，电子开关(EPSW)配置为使用输入电压向电子设备(SD)供电，并包括：开关(TS)，用于产生控制信号(S1)；双稳态电路(BSW)，其输出状态取决于所述控制信号(S1)；开关电路(PS)，适于断开和闭合向所述设备(SD)供电的电源线(IR，OR)，其中所述设备消耗小于或等于所述确定中断能力(PC1)的电流；存储器电路(MC)，包括储蓄电容器(CM)，开关(TS)配置为控制断开和/或闭合所述开关电路(PS)，所述存储器电路(MC)适于在根据储蓄电容器的预定时间段(T1)上存储电子开关(EPSW)的“断开”或“闭合”机械位置。

Description

用于模拟机械摇臂开关的电子开关

技术领域

本公开涉及电开关领域，更具体地，涉及电子开关领域。

背景技术

通常使用例如摇臂开关(rocker switch)或按钮开关(push switch)等机械开关来接通或关断由“DC包”型外部电源模块供电的设备，其中所述机械开关保持它们所在的位置直到用户再次进行操作。选择这些机械开关，以提供足以避免在断开电路时引起电弧、损坏并接着逐渐破坏接触件的中断能力特性。尽管如此，机械开关具有有限的工作寿命，通常以断开和闭合的循环次数来定义工作寿命。例如，在出现损坏其接触件的风险之前，机械摇臂开关可能具有平均25,000次断开和闭合的循环次数。

备选方法包括使用电流特性仅为几十毫安的机械开关，并将这种组件用于针对MOSFET功率晶体管的控制电路中，所述MOSFET功率晶体管将用作能够流经高负载电流的具有高中断能力的开关。

这些机械解决方案具有以下优点：当被供电设备配置为处于“关闭”或更确切地处于“电源关闭”模式时，将设备的被供电项目与电源轨线断开，并确保没有残余电流。

尽管如此，它们明显具有以下缺点：

-机械解决方案的价格比电子解决方案的价格高得多，

-接触件的逐渐且不可避免的磨损，

-除了使用继电器或双稳态继电器之外，不可能使用嵌入式软件来控制这些开关，但是使用继电器或双稳态继电器的解决方案不适于对电子设备进行供电的情况，这些电子设备例如是视听节目接收机解码器或网络网关。

机械摇臂开关或机械按钮开关的主要优点在于，它们易于使用以及位置记忆效应，这是由于一旦被定位到“闭合”或“断开”模式，它们就保持在该位置直到再次被操作。

为了实现记忆效应，现有的解决方案包括轻触开关(也称作轻触微动开关)，与MOSFET和具有微控制器的控制单元相耦连，具有非易失性存储器。这种情况下的微控制器记录电源电路的位置(“闭合”或“断开”)。然而，这种解决方案需要在电源电流意外消失之后，重新启动整个系统，以便定义将哪个状态存储在存储器中，并且如果需要，将系统重新配置为“断开”模式。

这种解决方案需要几乎永久激活微控制器的状态，以便读取存储器并监控微动开关的状态，这导致不可忽视的能耗，并且相对于在关于设备在待机模式下的功耗的欧洲指令1275/2008中规定的最大值，这是不利的。

此外，在机械解决方案的情况下，无法远程地(经由遥控器)或者通过编程(当检测到定时器过期或预定事件时)来请求完全关断。

除了所导致的附加成本之外，机械开关在合并到设备项目的装饰“正面”中时带来更大困难。软件控制的解决方案解决这种类型问题，但是另一方面，需要在发生与软件“崩溃”相关的故障时，断开连接并重新连接干线网络。

所有上述解决方案都具有缺点。

发明内容

本公开通过提出一种用于模拟机械摇臂开关的电子开关，能够改善现有技术，所述电子开关配置为使用输入电压向电子设备供电。

例如，可以是用于模拟具有确定的电流中断能力的机械摇臂开关的电子开关，配置为向消耗负载电流的电子设备供电，所述负载电流小于或等于所述确定的中断能力。

根据具体实施例，所述电子开关包括：

-微动开关，用于产生控制信号；

-双稳态电路，其输出状态取决于所述控制信号；

-开关电路，适于断开和闭合向所述设备供电的电源线，所述开关电路包括半导体开关元件；

-存储器电路，包括储蓄电容器，

所述微动开关配置为控制所述开关电路的断开和/或闭合。

根据具体实施例，所产生的信号是电脉冲。例如，微动开关可以是产生电脉冲的轻触微动开关。

根据具体实施例，所述开关元件是P沟道MOSFET晶体管。

根据具体实施例，电子开关包括：

-轻触开关，用于产生控制信号；

-双稳态电路，其输出状态取决于所述控制信号；

-开关电路，适于断开和闭合向消耗电流的设备供电的电源线，所述开关电路包括P沟道MOSFET晶体管，其中所述电流小于或等于所确定的中断能力；

-存储器电路，包括储蓄电容器，

所述轻触开关配置为控制所述开关电路的断开和闭合。

有利地，在输入电压消失的情况下，电子开关可以保持其“断开”或“闭合”状态，如所模拟的机械摇臂开关一样。

根据实施例，存储器电路适于在根据储蓄电容器的值的预定时间段上，存储电子开关的“断开”或“闭合”机械位置，因此，存储所述电源线的断开和/或闭合。

根据实施例，所述微动开关的电流中断能力远小于电子开关的电流中断能力。

根据具体实施例，微动开关具有小于100毫安的电流中断能力。

根据实施例，模拟机械开关的电子开关配置为：在输入电压消失的情况下，在取决于“记忆”电容器的值的预定时间段上，自主地存储被模拟开关的机械位置，因此，存储所述电源线的断开和/或闭合。

根据具体实施例，所述电子开关适于根据所述所存储的断开和/或闭合，在所述输入电压消失然后重现期间，控制所述双稳态电路。

根据具体实施例，所述电子开关还配置为强迫断开所述电源线。

根据具体实施例，通过属于包括以下电路的组中的至少一个电路执行所述强迫断开：

-时间延迟电路；

-控制电路，支持从在开关外部的控制单元对所述开关进行控制。

根据具体实施例，所述电子开关还包括防回弹电路，能够消除由所述微动开关产生的不希望的脉冲。

附图说明

通过阅读参考附图的以下描述，将更好地理解本公开，并将清楚其它具体特征和优点：

-图1示出了根据本公开具体非限制性实施例的用于模拟机械摇臂开关的电子开关。

具体实施方式

在图1中，所示模块可以是或可以不是与物理上可区别的单元相对应的功能单元。例如，这些模块或其中一些模块一起分组到单个组件中，或包括相同软件的功能。相反，根据其它实施例，一些模块包括分离的物理实体。

图1示出了根据本公开具体非限制性的实施例，用于模拟机械摇臂开关的电子开关EPSW。电力开关电路PS操作为连接在输入轨线IR和输出轨线OR之间的摇臂开关，并具有与使用施加到输入连接器IC的输入电压V_IC来向设备SD供电的摇臂开关(位于电源轨线上的被模拟开关)相等同的中断能力PC1，其中所述电力开关电路PS包括半导体开关元件，例如，P沟道MOSFET晶体管QPSW。巧妙地，由于构成电子开关的不同元件的组装以及特别是由于存在存储器电路MC，电子开关EPSW被配置为在取决于存储电容器CM的值的时间段T1上，将与所模拟的机械摇臂开关的位置相对应的“断开”或“闭合”位置存储在存储器中。因此，在输入电压V_IC消失然后重现的情况下，如果在输入电压消失之前电子开关配置在“断开”位置，则电子开关EPSW将被配置为“断开”位置，并且如果在输入电压消失之前电子开关EPSW已处于“闭合”位置，则电子开关将被配置为“闭合”位置，这里假定输入电压的消失时间段没有超过最大存储时间段T1。有利地，使用P沟道MOSFET晶体管QPSW来实现断开和闭合在由输入轨线IR和输出轨线OR联合构成的电源轨线上的电路。这样当经由其它设备项目将被供电设备SD与地相连时，由于与地的远程连接，有可能避免构成浮动或不定电势的线路的风险。1类设备的项目具有与地相连的电源模块的接地，2类设备项目的情况并非如此。例如，电源的接地与地的连接可以明显存在于电子视听节目有线网络接收机设备的情况下。

电子开关包括脉冲开关，例如，非常低的中断能力(最多几十毫安)的轻触开关TS。轻触开关TS和与电阻器R1相耦连的电容器C1以及晶体管Q1和电阻器R2构成开关EPSW的输入接口I-INT。有电阻器R1和电容器C1构成的网络或电路RC)实现防回弹过滤，这确保来自未与微动开关TS的地相连的端子的信号的良好成形，并对于消除由微动开关产生的不希望的脉冲(例如，振荡、回弹和不希望的开关操作)做出了显著贡献。电容器C2构成在双向开关BSW的控制下产生延迟的时间延迟电路，所述双向开关BSW构造在晶体管Q2和Q3周围，该时间延迟电路相对于来自微动开关TS的信号的断言(assertion)而产生延迟。双向开关BSW支持控制电力开关PS，所述电力开关PS围绕P沟道MOSFET晶体管QPSW而构造并具有几安培的高中断能力。经由晶体管Q8的介入来实现对电力开关PS的这种控制，所述晶体管Q8构成电子开关的输出接口O-INT。围绕记忆电容器CM和晶体管Q6而构造的存储器电路MC使得能够存储经由二极管D1获取的输出电轨OR的状态，所述晶体管Q6耦连到包括电阻器R7和电容器C5的网络。因此，如果在电容器CM放电之前输入电压V_IC消失并重现，则根据在电压V_IC消失之前的电子开关的状态来实现对双稳态电路BSW的控制。有利地，由于即使在输入电压消失时也在取决于电容器CM的放电的时间段上保留电子开关EPSW的状态，所以电子开关EPSW模拟机械摇臂开关。使用MOSFET晶体管使得能够具有高输入阻抗，这限制电容器的放电电流。有利地，根据所用组件的技术，存储器电路MC适于存储电子开关EPSW的“断开”或“闭合”状态大约二十天，而无需使用与非易失性存储器相关联的微控制器。

在所示具体实施例中，控制线N-SOFF使得能够从所述开关外部的控制单元的输出端口控制电子开关，并显著地，强迫断开电源线。根据需要，信号线S1以及控制线N-S-OFF一起支持通过控制单元的输入来读取电子开关的操作状态，使得系统可以与控制单元进行交互。还有可能向控制单元通知对开关的操作，以便断开和闭合电源线。在这种实施例中，在手动操作开关期间，可以延迟(例如，通过电容器C2)断开电源线，或可能需要来自控制单元的确认。

本公开不仅仅限于所述实施例，还应用于操作为使用开关进行控制的开关的任意电路或电子设备，其配置为当输入电压消失时，在预定时间上存储断开或闭合状态，使得电子开关模拟对被供电设备的电源轨线执行断开和闭合的机械摇臂开关。电子开关的特征在于中断能力远高于由用户控制的微动开关的中断能力。中断能力之比的量级是例如因子100或1000。

Claims

1.一种用于模拟机械摇臂开关的电子开关(EPSW)，所述电子开关(EPSW)配置为使用输入电压(V_IC)向电子设备(SD)供电，所述电子开关(EPSW)特征在于包括：

-微动开关(TS)，用于产生控制信号(S1)；

-双稳态电路(BSW)，其输出状态取决于所述控制信号(S1)；

-开关电路(PS)，适于断开和闭合向所述电子设备(SD)供电的电源线(IR，OR)，所述开关电路(PS)包括半导体开关元件；

-存储器电路(MC)，包括储蓄电容器(CM)，

所述微动开关(TS)配置为控制所述开关电路(PS)的断开和闭合。

2.根据权利要求1所述的电子设备(EPSW)，其特征在于：所产生的信号是电脉冲。

3.根据权利要求1所述的电子设备(EPSW)，其特征在于：所述开关元件是P沟道MOSFET晶体管(QPSW)。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述存储器电路(MC)适于在根据所述储蓄电容器(CM)的预定时间段上，存储所述电源线(IR，OR)的断开或闭合。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述微动开关(TS)的电流中断能力小于所述电子开关(EPSW)的电流中断能力。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述微动开关具有小于100毫安的电流中断能力。

7.根据权利要求4所述的电子开关，其特征在于：所述电子开关适于在所述输入电压(V_IC)消失的情况下，在所述预定时间段上自主地存储所述电源线(IR，OR)的所述断开或闭合。

8.根据权利要求7所述的电子开关(EPSW)，其特征在于：所述电子开关适于根据所述存储的断开或闭合，在所述输入电压消失然后重现期间，控制所述双稳态电路。

9.根据权利要求1所述的电子开关(EPSW)，其特征在于：所述电子开关还配置为强迫断开所述电源线。

10.根据权利要求9所述的电子开关(EPSW)，其特征在于：通过属于包括以下电路的组中的至少一个电路执行所述强迫断开：

-时间延迟电路；

-控制电路，支持从在所述开关外部的控制单元对所述开关进行控制。

11.根据权利要求1所述的电子开关(EPSW)，其特征在于：所述电子开关还包括：防回弹电路，能够消除由所述微动开关产生的不希望的脉冲。