CN111669158A - 一种便携式的多功能开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式的多功能开关电路，用于控制被控对象是否使能，该便携式的多功能开关电路包括按键开关、控制单元、供电单元和通电输出单元；供电单元用于为整个多功能开关电路供电；按键开关用于切换控制单元的运行状态；控制单元用于根据按键开关的动作切换运行状态，并根据运行状态向所述通电输出单元提供对应的电压；通电输出单元用于根据控制单元提供的电压改变工作状态，其中工作状态包括导通状态和断开状态，通电输出单元在导通状态下，被控对象为使能状态，通电输出单元在断开状态下，被控对象为未使能状态；本发明结构简单，携带方便，安全性高；并可以利用控制芯片来实现不同的工作状态，功能丰富。

Description

一种便携式的多功能开关电路

技术领域

本申请属于开关电路技术领域，具体涉及一种便携式的多功能开关电路。

背景技术

在当前的时代背景下，随着电的广泛应用以及各种用电产品在生活中普及，开关也就成为了人们生活当中非常重要的一部分，而开关中的开关电路也变得十分重要。目前的开关电路主要是采用半导体电力电子元件和采用机械继电器两种方法来实现。而目前采用半导体电力电子元件的开关电路，大多只有一键开关机的功能，功能单一，而且存在不能维持电源供应，功能比较简单、结构相对复杂、成本高、体积较大而且功耗也高等缺点。

发明内容

本申请的目的在于提供一种便携式的多功能开关电路，结构简单，安全性高，功能丰富且携带方便。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种便携式的多功能开关电路，用于控制被控对象是否使能，所述便携式的多功能开关电路包括按键开关、控制单元、供电单元和通电输出单元；

所述供电单元，用于为整个多功能开关电路供电，所述供电单元与所述按键开关、控制单元和通电输出单元连接；

所述按键开关，用于切换控制单元的运行状态，所述按键开关的一端与供电单元的正极连接，另一端通过电阻R1与控制单元连接；

所述控制单元，用于根据按键开关的动作切换运行状态，并根据运行状态向所述通电输出单元提供对应的电压；

所述通电输出单元，用于根据控制单元提供的电压改变工作状态，所述工作状态包括导通状态和断开状态，所述通电输出单元在导通状态下，被控对象为使能状态，所述通电输出单元在断开状态下，被控对象为未使能状态；

所述通电输出单元包括NPN三极管Q1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述电阻R2的一端连接在电阻R1与控制单元连接的一端、另一端接地；所述二极管D1的正极与电阻R1连接按键开关的一端连接、负极连接电阻R3的一端；所述电阻R3的另一端与电阻R4和电阻R5的一端相连接后一起连接至被控对象；所述电阻R4的另一端接地；所述电容C1并联在电阻R4的两端；所述电阻R5的另一端连接在二极管D2的负极；所述二极管D2的正极与NPN三极管Q1的发射极连接；所述NPN三极管Q1的集电极连接供电单元的正极，所述NPN三极管Q1的基极连接电阻R7的一端；所述电阻R7的另一端与控制单元连接；所述电阻R6一端连接在NPN三极管Q1的发射极、另一端接地。

作为优选，所述供电单元包括电池。

作为优选，所述控制单元包括控制芯片，所述电阻R1的一端连接在按键开关的一端，所述电阻R1的另一端连接在控制单元中控制芯片的PB5引脚；

所述电阻R7的一端与NPN三极管Q1的基极连接，所述电阻R7的另一端与控制单元中控制芯片的PA15引脚连接。

作为优选，所述控制芯片的型号为STM32F072CBU6。

作为优选，所述控制芯片的运行状态包括开机状态、关机状态、功能设置状态以及休眠状态；

所述控制芯片运行在开机状态下，控制芯片的PA15引脚输出高电平；

所述控制芯片运行在关机状态下，控制芯片的PA15引脚输出低电平；

所述控制芯片运行在功能设置状态下，可通过按键开关设置控制芯片的运行参数；

所述控制芯片运行在休眠状态下，不进行指令运行。

作为优选，所述控制芯片运行在开机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第一预设时间的高电平，则控制PA15引脚输出低电平，切换至关机状态。

作为优选，所述控制芯片运行在关机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第一预设时间的高电平，则控制PA15引脚输出高电平，切换至开机状态。

作为优选，所述控制芯片运行在开机状态下，短按按键开关后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第二预设时间的高电平，则控制芯片进入功能设置状态。

作为优选，所述控制芯片运行在休眠状态下，短按按键开关后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第二预设时间的高电平，则控制芯片被唤醒。

本申请提供的便携式的多功能开关电路，其开关电路是采用的半导体电力电子器件，结构简单，携带方便；并且大多是体积较小且功耗低的电阻电容，安全性高；并可以利用控制芯片来实现不同的工作状态，功能丰富。

附图说明

图1为本申请的便携式的多功能开关电路除控制单元外的结构示意图；

图2为本申请的控制芯片的一种实施例引脚示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件；当组件被称为与另一个组件“固定”时，它可以直接与另一个组件固定或者也可以存在居中的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1所示，其中一个实施例中，提供一种便携式的多功能开关电路，用于控制被控对象是否使能，本实施例的便携式的多功能开关电路包括按键开关、控制单元、供电单元和通电输出单元。

本实施例中被控对象即为多功能开关电路的控制对象，例如稳压器RT9193-33芯片，图1中的EN端所示即为被控对象与多功能开关电路连接部位。

具体的，供电单元用于为整个多功能开关电路供电，并且供电单元与按键开关、控制单元和通电输出单元连接。供电单元可以是外接电源，也可以是电池。本实施例为了提高多功能开关电路的便携性，供电单元包括电池，电池的正极引出BAT+引脚，电池的负极引出GND引脚。

按键开关用于切换控制单元的运行状态，该按键开关的一端与供电单元的正极连接，另一端通过电阻R1与控制单元连接。

控制单元用于根据按键开关的动作切换运行状态，并根据运行状态向所述通电输出单元提供对应的电压。

通电输出单元用于根据控制单元提供的电压改变工作状态，所述工作状态包括导通状态和断开状态，所述通电输出单元在导通状态下，被控对象为使能状态，所述通电输出单元在断开状态下，被控对象为未使能状态。

为了保证通电输出单元工作的可靠性，本实施例中的通电输出单元包括NPN三极管Q1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7。

其中电阻R2的一端连接在电阻R1与控制单元连接的一端、另一端接地；所述二极管D1的正极与电阻R1连接按键开关的一端连接、负极连接电阻R3的一端；所述电阻R3的另一端与电阻R4和电阻R5的一端相连接后一起连接至被控对象；所述电阻R4的另一端接地；所述电容C1并联在电阻R4的两端；所述电阻R5的另一端连接在二极管D2的负极；所述二极管D2的正极与NPN三极管Q1的发射极连接；所述NPN三极管Q1的集电极连接供电单元的正极，所述NPN三极管Q1的基极连接电阻R7的一端；所述电阻R7的另一端与控制单元连接；所述电阻R6一端连接在NPN三极管Q1的发射极、另一端接地。

容易理解的是，供电单元为整个多功能开关电路供电，即电池除了与图1所示的引脚连接以为，还具有其他连接使用，例如与控制芯片连接，为控制芯片供电。

考虑到实际应用中，控制芯片引脚直接输出的电压较低，很可能出现由于电压过低而无法改变控制对象的使能状态的情况，因此本实施例采用NPN三极管Q1拉高电压。需要说明的是，本申请采用的NPN三极管并不是唯一的三极管型号，在功能满足的情况下可以采用其他型号的三极管进行替换。

为了实现本实施例的多功能开关电路具有多种复合功能，在一实施例中，控制单元包括控制芯片，电阻R1的一端连接在按键开关的一端，电阻R1的另一端连接在控制单元中控制芯片的PB5引脚；电阻R7的一端与NPN三极管Q1的基极连接，所述电阻R7的另一端与控制单元中控制芯片的PA15引脚连接。

并且该控制芯片至少运行有以下几个状态，例如开机状态、关机状态、功能设置状态以及休眠状态。

具体的，控制芯片运行在开机状态下，控制芯片的PA15引脚输出高电平；控制芯片运行在关机状态下，控制芯片的PA15引脚输出低电平；控制芯片运行在功能设置状态下，可通过按键开关设置控制芯片的运行参数；控制芯片运行在休眠状态下，不进行指令运行，从而降低芯片功耗。

基于上述四种运行状态，进一步说明控制芯片各运行状态的切换过程如下：

1)控制芯片运行在开机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第一预设时间的高电平，则控制PA15引脚输出低电平，切换至关机状态。

2)控制芯片运行在关机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第一预设时间的高电平，则控制PA15引脚输出高电平，切换至开机状态。

3)控制芯片运行在开机状态下，短按按键开关后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第二预设时间的高电平，则控制芯片进入功能设置状态，例如频率设置，并进一步可以通过检测按键开关在该功能设置状态下按的次数或时间改变频率。

需要说明的是，控制芯片在开机状态下进入功能设置状态后，其各引脚的状态不发生变化，即控制芯片的PA15引脚依旧输出高电平，从而维持通电输出单元的正常工作。

4)控制芯片运行在休眠状态下，短按按键开关后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第二预设时间的高电平，则控制芯片被唤醒。

需要说明的是，为降低芯片的功耗，当控制芯片持续一段时间无运行后，控制芯片自动进入休眠状态。控制芯片进入休眠状态后，电流只有不到10mA电流，若在500mah的电池容量下，可以连续待机50几个小时，正常工作使用40个小时左右，十分便于携带使用。

并且控制芯片运行在休眠状态下，控制芯片的PA15引脚仍输出高电平，即保持通电输出单元的正常工作，当然此时控制芯片可以停止其他外设的工作，也可以停止内部例如定时计数等工作，以降低能耗。控制芯片一旦被唤醒即进入开机状态，恢复控制芯片外设或内部的正常工作。对于多功能开关电路的整体而言，当控制芯片运行在不同的状态下时，整个开关电路也具有不同的状态，主要为通电输出单元具有不同的工作状态，如下：

1)当控制芯片运行在开机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，控制芯片切换至关机状态，控制芯片的PA15引脚输出低电平，使得三极管Q1不导通，此后松开按键开关，通电输出单元维持断开状态，即被控对象切换至未使能状态并维持。

2)当控制芯片运行在关机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，控制芯片切换至开机状态，控制芯片的PA15引脚输出高电平，使得三极管Q1导通，此后松开按键开关松，通电输出单元维持导通状态，即被控对象切换至使能状态并维持。

由于控制芯片运行在功能设置状态与休眠状态时不改变通电输出单元的工作状态，因此这里不描述控制芯片运行在功能设置状态与休眠状态时开关电路的状态。

其中控制芯片能检测到高电平的原理为：当按键开关被按下后，由于通电输出单元中的电阻R1的阻值远小于电阻R2的阻值，那么在电阻R1和电阻R2的中间就会检测到高电平。

为了进一步理解本实施例中的通电输出单元，以下进一步对通电输出单元中元器件的设置以及功能进行说明：

二极管D1、二极管D2的设置具有保护电路以及稳定电压电流的作用；本实施例中设置电阻R3和电阻R5的阻值相同，以保证从按键开关一侧提供的电压与从PA15引脚一侧提供的电压相同；电容C1具有稳压作用，可防止提供的被控对象的电压突变，并且电容C1与电阻R4相配合，可使电容在电路正常工作时储备电能，并在电路突然断电时释放电能，以保护电路；电阻R6的设置是为了保证二极管D2的正极具有电压供给；电阻R7的设置具有一定的稳定电压电流的作用。

并且图1中所示各元器件的参数可作为本申请的多功能开关电路的一种参数取值参考。

如图2所示，在一实施例中使用的控制芯片的型号为STM32F072CBU6，该芯片体积小，成本低，且易于控制。

本实施例的便携式的多功能开关电路，其开关电路结构简单，但功能多样，并且在控制芯片的识别下不仅可以完成长按开关机，还可以完成短按功能设置以及唤醒芯片，并安全性高、操作简单，可以应用在各种电子产品。

以上所述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。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种便携式的多功能开关电路，用于控制被控对象是否使能，其特征在于，所述便携式的多功能开关电路包括按键开关、控制单元、供电单元和通电输出单元；

所述供电单元，用于为整个多功能开关电路供电，所述供电单元与所述按键开关、控制单元和通电输出单元连接；

所述按键开关，用于切换控制单元的运行状态，所述按键开关的一端与供电单元的正极连接，另一端通过电阻R1与控制单元连接；

所述控制单元，用于根据按键开关的动作切换运行状态，并根据运行状态向所述通电输出单元提供对应的电压；

所述通电输出单元，用于根据控制单元提供的电压改变工作状态，所述工作状态包括导通状态和断开状态，所述通电输出单元在导通状态下，被控对象为使能状态，所述通电输出单元在断开状态下，被控对象为未使能状态；

所述通电输出单元包括NPN三极管Q1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述电阻R2的一端连接在电阻R1与控制单元连接的一端、另一端接地；所述二极管D1的正极与电阻R1连接按键开关的一端连接、负极连接电阻R3的一端；所述电阻R3的另一端与电阻R4和电阻R5的一端相连接后一起连接至被控对象；所述电阻R4的另一端接地；所述电容C1并联在电阻R4的两端；所述电阻R5的另一端连接在二极管D2的负极；所述二极管D2的正极与NPN三极管Q1的发射极连接；所述NPN三极管Q1的集电极连接供电单元的正极，所述NPN三极管Q1的基极连接电阻R7的一端；所述电阻R7的另一端与控制单元连接；所述电阻R6一端连接在NPN三极管Q1的发射极、另一端接地。

2.如权利要求1所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述供电单元包括电池。

3.如权利要求1所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片，所述电阻R1的一端连接在按键开关的一端，所述电阻R1的另一端连接在控制单元中控制芯片的PB5引脚；

所述电阻R7的一端与NPN三极管Q1的基极连接，所述电阻R7的另一端与控制单元中控制芯片的PA15引脚连接。

4.如权利要求3所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为STM32F072CBU6。

5.如权利要求3所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片的运行状态包括开机状态、关机状态、功能设置状态以及休眠状态；

所述控制芯片运行在开机状态下，控制芯片的PA15引脚输出高电平；

所述控制芯片运行在关机状态下，控制芯片的PA15引脚输出低电平；

所述控制芯片运行在功能设置状态下，可通过按键开关设置控制芯片的运行参数；

所述控制芯片运行在休眠状态下，不进行指令运行。

6.如权利要求5所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片运行在开机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第一预设时间的高电平，则控制PA15引脚输出低电平，切换至关机状态。

7.如权利要求5所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片运行在关机状态下，长按按键开关并持续第一预设时间后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第一预设时间的高电平，则控制PA15引脚输出高电平，切换至开机状态。

8.如权利要求5所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片运行在开机状态下，短按按键开关后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第二预设时间的高电平，则控制芯片进入功能设置状态。

9.如权利要求5所述的便携式的多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片运行在休眠状态下，短按按键开关后，所述控制芯片的PB5引脚检测到持续第二预设时间的高电平，则控制芯片被唤醒。

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