CN113489478A - 一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低压电源技术领域，公开了一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，包括第一级开关电路、升压电路、第二级开关电路和按钮；第一级开关电路包括MOS管开关电路；第二级开关电路包括控制芯片、PMOS管和CR电路；第一级开关电路与升压电路相连，升压后与控制芯片和PMOS管相连；控制芯片与PMOS管相连；PMOS管用于为后端电路供电，并将输出电压反馈到MOS管开关电路；按钮与MOS管开关电路相连，同时还经CR电路后与控制芯片相连；当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行接通/关断PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管接通/关断。本发明解决了进一步降低关断电流的问题，解决了采用常规控制芯片不能直接接通/关断低压电源的问题。

Description

一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路
技术领域
本发明涉及低压电源技术领域，尤其涉及一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路。
背景技术
直流电源的接通关断控制电路，有自锁开关控制和非自锁开关控制，智能便携式设备多采用具有更优美学设计的非自锁开关控制，现有技术用于电源的接通关断控制的非自锁开关控制电路有：
非自锁开关加微处理器组合控制的方式；
按钮接通关断控制芯片（以下简称“控制芯片”）控制的方式。
现有技术应用方面存在的问题有：
第一种方式需要微处理器监测按钮开关接通时间，识别时间长短由微处理器产生开关信号，实现电源接通关断。当微处理器软件未正常运行，再加上供电类型为内置电池时，不能由按钮执行电源关断操作。
第二种方式应用时，由于各大厂商的控制芯片最低需1.5V供电，因此不能直接控制小于1.5V电源的接通关断，并且关断电流最小为2.2uA，关断效果还有提升空间。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，解决了采用常规控制芯片不能直接接通/关断低压电源的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，包括第一级开关电路、升压电路、第二级开关电路和按钮；
所述第一级开关电路包括MOS管开关电路；所述第二级开关电路包括控制芯片、PMOS管和CR电路；其中第一级开关电路与升压电路相连，经升压电路升压后与控制芯片和PMOS管相连，以为控制芯片和PMOS管供电；同时所述控制芯片也与PMOS管相连，以进行PMOS管的通断控制；所述PMOS管用于为后端电路供电，并将输出电压反馈到MOS管开关电路；所述按钮与MOS管开关电路相连，用于控制MOS管开关电路的通断，同时还经CR电路后与控制芯片相连；CR电路提供电容储能，并延时电容上电平变化速度，便于控制芯片能够检测到按钮动作；由于控制芯片工作的前提是按钮已经被持续按下，由于控制芯片上电后按钮已经处于按下状态，如果控制芯片的检测脚直接连接到按钮上，检测脚监测不到按钮按下的动作中产生的电平信号变化，即控制芯片不能检测识别按钮动作，因此需要在检测脚上连接一CR电路，再连接到按钮，当按钮被按下时，电容上的电平缓慢下降，容易被刚上电的控制芯片检测到，控制芯片才能正常工作；
当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行接通PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管接通；当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行关断PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管关断；低压电源接入MOS管开关电路，MOS管开关电路同时受到按钮控制和PMOS管控制，当按钮按下，电源由MOS管开关电路导通到升压电路，电源升压后向控制芯片和PMOS管供电，控制芯片持续监测按钮状态，当检测到按钮按下持续的时间达到控制芯片执行接通动作的时间时，控制芯片控制PMOS管导通，PMOS管上电后，电压作为控制信号作用到MOS管开关电路，此时存在按钮和PMOS管同时作用到MOS管开关电路，因此当按钮松开后，MOS管开关电路也不会断电，至此完成低压电源的接通；
当电源接通后，控制芯片持续监测按钮状态，当按钮持续按下时间达到控制芯片执行关断动作的时间时，控制芯片控制PMOS管关断，不再维持MOS管开关电路的接通状态，此时由按钮的按下状态维持MOS管开关电路的接通状态，一旦按钮松开，此状态不再维持，MOS管开关电路关断，至此完成了低压电源的关断。
进一步，所述MOS管开关电路包括防反接电路和开关电路，防反接电路包括MOS管Q7、MOS管Q8和电阻R41，开关电路包括MOS管Q10、MOS管Q11、二极管V23、三极管V28和电阻R38，MOS管Q7的漏极和MOS管Q8的漏极用于与低压电源输出端相连，MOS管Q7的栅极和MOS管Q8的栅极经电阻R41后接地，MOS管Q7的源极和MOS管Q8的源极同时与MOS管Q10的源极、MOS管Q11的源极相连，且MOS管Q7的源极、MOS管Q8的源极还经电阻R38后与二极管V23的阳极和三极管V28的集电极相连，MOS管Q10的栅极和MOS管Q11的栅极也同时与二极管V23的阳极和三极管V28的集电极相连；所述MOS管Q10的漏极和MOS管Q11的漏极同时与升压电路的输入端相连；所述二极管V23的阴极与按钮相连；三极管V28的基极与PMOS管输出端相连，三极管V28的发射极接地；当电源反接时，MOS管Q7、MOS管Q8的栅极和源极之间是正电压差，MOS管处于关断状态，因此可实现防反接保护功能；通过控制MOS管Q10、MOS管Q11的栅极和源极之间电压差来实现其导通关断。
进一步，所述第二级开关电路包括PMOS管Q6，控制芯片D7， 电容C32和电阻R29，其中，电容C32和电阻R29组成CR电路，升压电路输出端与控制芯片D7的VIN端相连，且控制芯片D7的VIN端经电容C27后接地；控制芯片D7的PB端经电阻R29后与二极管V14的阳极相连，二极管V14的阴极与按钮相连，同时，控制芯片D7的PB端经电容C32后接地；控制芯片D7的EN端与PMOS管Q6的源极和栅极相连，PMOS管Q6的源极和栅极之间还并联有电阻R37，该电阻R37与升压电路输出端相连；控制芯片D7的KILL端与PMOS管Q6的漏极相连，且控制芯片D7的KILL端与PMOS管Q6漏极之间还连接有电阻R39，PMOS管Q6漏极用于输出电压，同时PMOS管Q6漏极还与三极管V28的基极相连；控制芯片D7的GND端、ONT端和PDT端均接地。
进一步，所述控制芯片D7采用LTC系列开关芯片。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明由MOS管开关电路作为低压电源的第一级开关，具备防反接电路，低关断电流，低阻抗设计，关断电流小于1uA；
由控制芯片作为低压电源的第二级开关，具有接通关断延时自动控制功能，避免采用微处理器控制时，程序故障导致的无法关断现象；
本发明电路的优点是适用于电压小于1.5V的电源，工作电压低，电路功耗低，关断电流低，导通阻抗小，电压降损耗小，支持电源输入防反接，降低电源关闭状态时电流泄漏，降低电源开启工作时电量损耗，可应用于各类低压电池供电的便携式设备的电源接通关断控制。
附图说明
图1为本发明一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路的示意图；
图2为本发明第一级开关电路的示意图；
图3为本发明第二季开关电路的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1-图3，一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，包括第一级开关电路、升压电路、第二级开关电路和按钮；
所述第一级开关电路包括MOS管开关电路；所述第二级开关电路包括控制芯片、PMOS管和CR电路；其中第一级开关电路与升压电路相连，经升压电路升压后与控制芯片和PMOS管相连，以为控制芯片和PMOS管供电；同时所述控制芯片也与PMOS管相连，以进行PMOS管的通断控制；所述PMOS管用于为后端电路供电，并将输出电压反馈到MOS管开关电路；所述按钮与MOS管开关电路相连，用于控制MOS管开关电路的通断，同时还经CR电路后与控制芯片相连；CR电路提供电容储能，并延时电容上电平变化速度，便于控制芯片能够检测到按钮动作。
当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行接通PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管接通；当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行关断PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管关断。
低压电源接入MOS管开关电路，MOS管开关电路同时受到按钮控制和PMOS管控制，当按钮按下，电源由MOS管开关电路导通到升压电路，多数仪器后端所需电源一般大于1.5V，因此在MOS管开关电路后面连接升压电路，电源升压后向控制芯片和PMOS管供电，控制芯片持续监测按钮状态，当检测到按钮按下持续的时间达到控制芯片执行接通动作的时间时，控制芯片控制PMOS管导通，PMOS管上电后，电压作为控制信号作用到MOS管开关电路，此时存在按钮和PMOS管同时作用到MOS管开关电路，因此当按钮松开后，MOS管开关电路也不会断电，至此完成低压电源的接通。
当电源接通后，控制芯片持续监测按钮状态，当按钮持续按下时间达到控制芯片执行关断动作的时间时，控制芯片控制PMOS管关断，不再维持MOS管开关电路的接通状态，此时由按钮的按下状态维持MOS管开关电路的接通状态，一旦按钮松开，此状态不再维持，MOS管开关电路关断，至此完成了低压电源的关断。
进一步，所述MOS管开关电路包括防反接电路和开关电路，防反接电路包括MOS管Q7、MOS管Q8和电阻R41，开关电路包括MOS管Q10、MOS管Q11、二极管V23、三极管V28和电阻R38，MOS管Q7的漏极和MOS管Q8的漏极相连后与低压电源输出端相连，MOS管Q7的栅极和MOS管Q8的栅极相连后与电阻R41的一端相连，电阻R41的另一端接地，MOS管Q7的源极和MOS管Q8的源极相连后与MOS管Q10的源极、MOS管Q11的源极相连，且MOS管Q7的源极、MOS管Q8的源极与电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与MOS管Q10的栅极、MOS管Q11的栅极相连，MOS管Q10的漏极和MOS管Q11的漏极相连后与升压电路的输入端相连；MOS管Q10的栅极和MOS管Q11的栅极与二极管V23的阳极串联，二极管V23的阴极与按钮相连；MOS管Q10的栅极和MOS管Q11的栅极与三极管V28的集电极相连，三极管V28的基极与PMOS管输出端相连，三极管V28的发射极接地；当电源反接时，MOS管Q7、MOS管Q8的栅极和源极之间是正电压差，MOS管处于关断状态，因此可实现防反接保护功能；通过控制MOS管Q10、MOS管Q11的栅极和源极之间电压差来实现其导通关断。
进一步，所述PMOS管包括PMOS管Q6，控制芯片包括控制芯片D7，CR电路包括电容C32和电阻R29，升压电路输出端与控制芯片D7的VIN端相连，且控制芯片D7的VIN端接地；控制芯片D7的PB端与电阻R29的一端相连，控制芯片D7的PB端与电阻R29均与电容C32的一端相连，电容C32的另一端接地，电阻R29的另一端连接有二极管V14的阳极，二极管V14的阴极与按钮相连；控制芯片D7的EN端与PMOS管Q6的源极和栅极相连，PMOS管Q6的源极和栅极之间还并联有电阻R37，电阻R37与升压电路输出端串联；控制芯片D7的KILL端与PMOS管Q6的漏极相连，且控制芯片D7的KILL端与PMOS管Q6漏极之间还连接有电阻R39，PMOS管Q6漏极与电阻R39均与三极管V28的基极相连；控制芯片D7的GND端、ONT端和PDT端均接地。
所述控制芯片D7采用LTC系列开关芯片（凌力尔特公司生产）。
实施例2：与实施例1不同的是，所述MOS管采用低导通电阻、低导通电压的MOS管SI2329；PMOS管采用AO3407，控制芯片采用LTC2954；CR电路中的电容值不小于4.7uF，电阻值不小于51kΩ；二极管采用低反向漏电流二极管BAT54。
实施例3：与实施例1不同的是，所述MOS管采用低导通电阻、低导通电压的MOS管SI2329，并联方式级联拓扑两个MOS管，减小50%导通阻抗；PMOS管采用AO3407，控制芯片采用LTC2955；CR电路中的电容值不小于4.7uF，电阻值不小于51kΩ；二极管采用低反向漏电流二极管BAT54。
本发明电路的优点是适用于电压小于1.5V的电源，工作电压低，电路功耗低，关断电流低，导通阻抗小，电压降损耗小，支持电源输入防反接，降低电源关闭状态时电流泄漏，降低电源开启工作时电量损耗，可应用于各类低压电池（5号、7号等电池）供电的便携式设备的电源接通关断控制。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，其特征在于：包括第一级开关电路、升压电路、第二级开关电路和按钮；
所述第一级开关电路包括MOS管开关电路；所述第二级开关电路包括控制芯片、PMOS管和CR电路；其中第一级开关电路与升压电路相连，经升压电路升压后与控制芯片和PMOS管相连，以为控制芯片和PMOS管供电；同时所述控制芯片也与PMOS管相连，以进行PMOS管的通断控制；所述PMOS管用于为后端电路供电，并将输出电压反馈到MOS管开关电路；所述按钮与MOS管开关电路相连，用于控制MOS管开关电路的通断，同时还经CR电路后与控制芯片相连；CR电路提供电容储能，并延时电容上电平变化速度，便于控制芯片能够检测到按钮动作；
当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行接通PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管接通；当控制芯片检测到按钮被按下持续的时间达到控制芯片执行关断PMOS管动作的时间时，控制芯片控制PMOS管关断。
2.根据权利要求1所述的一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，其特征在于：所述MOS管开关电路包括防反接电路和开关电路，防反接电路包括MOS管Q7、MOS管Q8和电阻R41，开关电路包括MOS管Q10、MOS管Q11、二极管V23、三极管V28和电阻R38，MOS管Q7的漏极和MOS管Q8的漏极用于与低压电源输出端相连，MOS管Q7的栅极和MOS管Q8的栅极经电阻R41后接地，MOS管Q7的源极和MOS管Q8的源极同时与MOS管Q10的源极、MOS管Q11的源极相连，且MOS管Q7的源极、MOS管Q8的源极还经电阻R38后与二极管V23的阳极和三极管V28的集电极相连，MOS管Q10的栅极和MOS管Q11的栅极也同时与二极管V23的阳极和三极管V28的集电极相连；所述MOS管Q10的漏极和MOS管Q11的漏极同时与升压电路的输入端相连；所述二极管V23的阴极与按钮相连；三极管V28的基极与PMOS管输出端相连，三极管V28的发射极接地。
3.根据权利要求2所述的一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，其特征在于：所述第二级开关电路包括PMOS管Q6，控制芯片D7， 电容C32和电阻R29，其中，电容C32和电阻R29组成CR电路，升压电路输出端与控制芯片D7的VIN端相连，且控制芯片D7的VIN端经电容C27后接地；控制芯片D7的PB端经电阻R29后与二极管V14的阳极相连，二极管V14的阴极与按钮相连，同时，控制芯片D7的PB端经电容C32后接地；控制芯片D7的EN端与PMOS管Q6的源极和栅极相连，PMOS管Q6的源极和栅极之间还并联有电阻R37，该电阻R37与升压电路输出端相连；控制芯片D7的KILL端与PMOS管Q6的漏极相连，且控制芯片D7的KILL端与PMOS管Q6漏极之间还连接有电阻R39，PMOS管Q6漏极用于输出电压，同时PMOS管Q6漏极还与三极管V28的基极相连；控制芯片D7的GND端、ONT端和PDT端均接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于低压电源的按钮接通/关断控制电路，其特征在于：所述控制芯片D7采用LTC系列开关芯片。
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