CN115955231A - 一种适用于轻触按键的自锁开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于轻触按键的自锁开关电路，该电路包括：轻触按键、自锁电路和储能控制电路；轻触按键的第一端与自锁电路的第一输入端连接，轻触按键的第二端与储能控制电路的输出端连接；自锁电路的输出端与储能控制电路的输入端连接；自锁电路在接收到第一电平后，使其控制端保持在高电平，并使储能控制电路放电；以及用于在接收到第二电平后，使其控制端保持在低电平，并使储能控制电路充电；储能控制电路用于在输出保持第一电平或第二电平，并在按下轻触按键后，实现输出电平转换。采用本发明实施例，可使用轻触按键进行自锁，在减小按键体积的同时实现自锁功能。

Description

一种适用于轻触按键的自锁开关电路

技术领域

本发明涉及开关技术领域，尤其涉及一种适用于轻触按键的自锁开关电路。

背景技术

市面上的自锁按键开关都是采用机械方式实现自锁，开关按下，开关内部弹片结构卡位实现自锁，实现电路自锁功能，按键帽停在按下位置；重新按下开关后按键弹起，解除自锁并且开关断开。但一方面，机械结构的自锁按键开关受限于自锁结构，一般体积都是比较大，主要用于工业生产机械的控制设备上，应用场合受限，对于要求体积小的产品则不适用，例如台灯，手电筒，话筒等产品；另一方面，机械结构的自锁按键开关按下自锁后按键帽不能弹回原位，停止在按下的位置，这种形式的开关不适用在一些产品上，例如模拟话筒的应用上，而采用轻触开关在按下后可以弹回至原位，但无法实现自锁。

发明内容

本发明提供了一种适用于轻触按键的自锁开关电路，以解决现有技术在减小开关体积并使开关在每次按压后弹回原位的情况下，难以实现自锁的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种适用于轻触按键的自锁开关电路，包括：轻触按键、自锁电路和储能控制电路；

其中，所述轻触按键的第一端与所述自锁电路的第一输入端连接，所述轻触按键的第二端与所述储能控制电路的输出端连接；所述自锁电路的输出端与所述储能控制电路的输入端连接；

所述轻触按键用于在按压时，使开关闭合；以及用于在停止按压后，使开关断开；

所述自锁电路用于在接收到第一电平后，使所述自锁电路的控制端保持在高电平，并使所述储能控制电路放电；以及用于在接收到第二电平后，使所述自锁电路的控制端保持在低电平，并使所述储能控制电路充电；

所述储能控制电路用于在所述储能控制电路的输出端为第一电平，并且在所述轻触按键按下后，进行放电，以使所述储能控制电路的输出端保持在第二电平；以及用于在所述储能控制电路的输出端为第二电平，并且在所述轻触按键按下后，进行充电，以使所述储能控制电路的输出端保持在第一电平。

本发明通过储能控制电路输出第一电平或第二电平并通过充放电实现输出端的电平转换，以使在开关按下后自锁电路通过接收第一电平或第二电平使控制端保持为高电平或低电平，从而使用轻触按键进行自锁，在减小按键体积的同时实现自锁功能。

进一步地，所述自锁电路包括：第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

其中，所述第一开关管的控制端与所述第一电阻的第一端和所述自锁电路的输入端连接；所述第一开关管在所述第一开关管的控制端接收到所述第一电平时导通，并在所述第一开关管的控制端接收到第二电平时关断；

所述第一开关管的第一端与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端和所述自锁电路的输出端连接；

所述第一开关管的第二端与电路地连接；

所述第一电阻的第二端与所述第四电阻的第一端、所述第二开关管的第一端和所述自锁电路的控制端连接；

所述第二电阻的第二端与所述第四电阻的第二端和电源连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二开关管的控制端连接；

所述第二开关管的第二端与电路地连接。

本发明的第一开关管控制端在接收到第一电平时，第一开关管导通，并通过第一开关管的第一端将所述第二开关管的控制端拉至低电位，从而使第二开关管关断，第二开关管的第一端或自锁电路的控制端在第二开关管关断后保持在高电平；第一开关管控制端在接收到第二电平时，第一开关管关断，并通过第一开关管的第一端将所述第二开关管的控制端抬升至高电位，从而使第二开关管导通，第二开关管的第一端或自锁电路的控制端在第二开关管导通后保持在低电平，从而实现自锁功能。

进一步地，所述自锁电路还包括第五电阻；

其中，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第一端、所述第二开关管的第一端和所述自锁电路的控制端连接；

所述第五电阻的第二端与所述第二电阻的第二端、所述第四电阻的第二端和电源连接。

进一步地，所述自锁电路的控制端与执行器件连接，用于进行开关控制。

进一步地，所述第一开关管和所述第二开关管为PNP三极管。

进一步地，所述第一开关管具体为2N4400型PNP三极管。

进一步地，所述第二开关管具体为2N4400型PNP三极管。

本发明采用PNP三极管在自锁电路中实现开关控制，通过对第一电阻至第四电阻的阻值进行调节，可在第一开关管的控制端接收到第一电平或第二电平时，第一开关管和第二开关管运行在工作状态，实现导通或关断，从而通过第二开关管的第一端持续输出高电平或低电平，实现自锁功能。

进一步地，所述储能控制电路包括：第一电容和第六电阻；

其中，所述第一电容的第一端与所述第六电阻的第一端和所述储能控制电路的输出端连接；

所述第一电容的第二端与电路地连接；

所述第六电阻的第二端与所述储能控制电路的输入端连接。

本发明通过第一电容进行储能，通过第六电阻进行充放电使第一电容的第一端保持在第一电平或第二电平，从而在按下轻触开关后，为自锁电路提供实现控制端电压转换的第一电平或第二电平。

附图说明

图1为本发明提供的适用于轻触按键的自锁开关电路的一种实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的适用于轻触按键的自锁开关电路的另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1，为本发明提供的适用于轻触按键的自锁开关电路的一种实施例的结构示意图，包括：轻触按键、自锁电路和储能控制电路；

其中，所述轻触按键的第一端与所述自锁电路的第一输入端连接，所述轻触按键的第二端与所述储能控制电路的输出端连接；所述自锁电路的输出端与所述储能控制电路的输入端连接；

所述轻触按键用于在按压时，使开关闭合；以及用于在停止按压后，使开关断开；

所述自锁电路用于在接收到第一电平后，使所述自锁电路的控制端保持在高电平，并使所述储能控制电路放电；以及用于在接收到第二电平后，使所述自锁电路的控制端保持在低电平，并使所述储能控制电路充电；

所述储能控制电路用于在所述储能控制电路的输出端为第一电平，并且在所述轻触按键按下后，进行放电，以使所述储能控制电路的输出端保持在第二电平；以及用于在所述储能控制电路的输出端为第二电平，并且在所述轻触按键按下后，进行充电，以使所述储能控制电路的输出端保持在第一电平。

在本实施例中，当储能控制电路的输出端保持在第一电平时，通过按下轻触按键，开关闭合，从而使自锁电路的输入端接收到第一电平，并在控制端保持输出高电平，松开轻触按键后，自锁电路为储能控制电路放电，使储能控制电路的输出端保持在第二电平；再次按下轻触按键，自锁电路接收到储能控制电路的第二电平，在控制端切换并保持为低电平，松开轻触按键后，自锁电路为储能控制电路充电，从而使储能控制电路的输出端恢复至第一电平。

其中，轻触按键为一种电子开关，其体积小、质量轻，在按压时开关闭合，在按压后或松开轻触按键后，开关断开；轻触按键可广泛应用于各种电器，例如：电视机按键、电脑按键、键盘按键以及照明按键等。

请参照图2，为本发明提供的适用于轻触按键的自锁开关电路的另一种实施例的结构示意图。其中，所述自锁电路包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R4、第三电阻R3和第四电阻R5；

其中，所述第一开关管Q1的控制端与所述第一电阻R1的第一端和所述自锁电路的输入端连接；所述第一开关管Q1在所述第一开关管Q1的控制端接收到所述第一电平时导通，并在所述第一开关管Q1的控制端接收到第二电平时关断；

所述第一开关管Q1的第一端与所述第二电阻R4的第一端、所述第三电阻R3的第一端和所述自锁电路的输出端连接；

所述第一开关管Q1的第二端与电路地连接；

所述第一电阻R1的第二端与所述第四电阻R5的第一端、所述第二开关管Q2的第一端和所述自锁电路的控制端连接；

所述第二电阻R4的第二端与所述第四电阻R5的第二端和电源连接；

所述第三电阻R3的第二端与所述第二开关管Q2的控制端连接；

所述第二开关管Q2的第二端与电路地连接。

在本实施例中，在自锁电路接入电源后，第二开关管Q2导通，第二开关管Q2的第一端通过第一电阻R1使第一开关管Q1的控制端处于低电平从而第一开关管Q1关断，第一开关管Q1维持关断状态，其第一端为高电位，使通过第三电阻R3与第一开关管Q1第一端连接的第二开关管Q2维持导通状态。当轻触按键按下后，第一开关管Q1的控制端接收到储能控制电路输出的第一电平，第一开关管Q1导通，从而通过第三电阻R3将第二开关管Q2的控制端拉至低电平，第二开关管Q2关断；第二开关管Q2在关断后，第二开关管Q2的第一端接近电源电压，从而在自锁电路的控制端输出高电平，并通过输出端为储能控制电路放电，储能控制电路的输出端切换至第二电平。再次按下轻触按键后，第一开关管Q1的控制端在接收到储能控制电路输出的第二电平后，第一开关管Q1关断，从而第一开关管Q1的第一端通过第三电阻R3将第二开关管Q2的控制端抬升至高电位，第二开关管Q2导通；在第二开关管Q2导通后,第二开关管Q2的第一端或自锁电路的控制端维持在低电平，自锁电路的输出端为储能控制电路充电，储能控制电路的输出端切换至第一电平。

本发明的第一开关管Q1控制端在接收到第一电平时，第一开关管Q1导通，并通过第一开关管Q1的第一端将所述第二开关管Q2的控制端拉至低电位，从而使第二开关管Q2关断，第二开关管Q2的第一端或自锁电路的控制端在第二开关管Q2关断后保持在高电平；第一开关管Q1控制端在接收到第二电平时，第一开关管Q1关断，并通过第一开关管Q1的第一端将所述第二开关管Q2的控制端抬升至高电位，从而使第二开关管Q2导通，第二开关管Q2的第一端或自锁电路的控制端在第二开关管Q2导通后保持在低电平，从而实现自锁功能。

进一步地，所述自锁电路还包括第五电阻R2；

其中，所述第五电阻R2的第一端与所述第四电阻R5的第一端、所述第二开关管Q2的第一端和所述自锁电路的控制端连接；

所述第五电阻R2的第二端与所述第二电阻R4的第二端、所述第四电阻R5的第二端和电源连接。

在本实施例中，第四电阻R5与第一电阻R1组合构成分压电路，其中第四电阻R5的阻值远小于第一电阻R1的阻值，以使第四电阻R5的第二端或自锁电路的输出端在第一开关管Q1导通后维持在接近电源电压的高电平；因此，与第四电阻R5并联的第五电阻R2可以选择高阻值的电阻，从而使并联后的等效电阻接近第四电阻R5。

进一步地，所述自锁电路的控制端与执行器件连接，用于进行开关控制。

在本实施例中，执行器件包括但不限于：MOS管、三极管以及继电器等通断控制的器件。

进一步地，所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2为PNP三极管。所述第一开关管Q1具体为2N4400型PNP三极管。所述第二开关管Q2具体为2N4400型PNP三极管。

在本实施例中，为使第一开关管Q1和第二开关管Q2各端口的电压维持在使第一开关管Q1和第二开关管Q2维持在稳定工作的状态，可合理调节第一电阻R1至第四电阻R5或第一电阻R1至第五电阻R2的阻值，例如：电源电压为5V时，若第一电阻R1为47kΩ，第二电阻R4为10kΩ，第三电阻R3为100Ω，第四电阻R5为500Ω，第五电阻R2为10kΩ，则上电后，第一开关管Q1的集电极或第一端为0.8V，其基极或控制端为0.3V；第二开关管Q2的基极或控制端为0.6V，其集电极或第一端为0.3V；当按压轻触按键后，第一开关管Q1的基极被抬升至第一电平或0.8V，导通后其降为0.6V，该0.6V为第一开关管Q1的导通压降，第一开关管Q1导通并且其集电极降为0.3V；第二开关管Q2的基极因此降至0.3V以下，从而第二开关管Q2断开并且其集电极被抬升至4.8V，第一开关管Q1的基极保持在0.6V，不受轻触按键松开后的影响，并通过自锁电路输出端为储能控制电路放电。此外，当再次按下轻触按键，第一开关管Q1的基极降为0.3V或第二电平，第一开关管Q1关断并且其集电极被抬升至0.8V，第二开关管Q2的基极为0.6V并且第二开关管Q2导通，从而第二开关管Q2的集电极降至0.3V；而第一开关管Q1的基极保持在0.3V，第一开关管Q1关闭并且不受轻触按键松开后的影响，通过自锁电路输出端为储能控制电路充电。

在本实施例中，以第二开关管Q2的第一端或集电极作为控制端，按键每按压一次，第二开关管Q2的第一端都能够切换且保持切换后电平的状态，此时已经实现自锁的功能，只需要再后端加上相应的执行器件等，就行实现控制；在控制端端加上执行器件，例如：MOS管，通过第二开关管Q2的第一端控制导通或关断替代机械自锁按键的功能，给执行器件，例如NMOS管Q3,型号为IRLML2030TRPBF,后端电路上电；本发明不需要计算机控制单元，应用场景广泛且成本更低。

本发明采用PNP三极管在自锁电路中实现开关控制，通过对第一电阻R1至第四电阻R5的阻值进行调节，可在第一开关管Q1的控制端接收到第一电平或第二电平时，第一开关管Q1和第二开关管Q2运行在工作状态，实现导通或关断，从而通过第二开关管Q2的第一端持续输出高电平或低电平，实现自锁功能。

进一步地，所述储能控制电路包括：第一电容C2和第六电阻R6；

其中，所述第一电容C2的第一端与所述第六电阻R6的第一端和所述储能控制电路的输出端连接；

所述第一电容C2的第二端与电路地连接；

所述第六电阻R6的第二端与所述储能控制电路的输入端连接。

在本实施例中，第一电容C2的电容值可以为0.1μF，第六电阻R6可以为10kΩ；第一电容C2可经由自锁电路充电至0.8V，即第一电平，在按下轻触按键为自锁电路提供第一电平后，可通过第六电阻R6和自锁电路泄放至0.6V，即第二电平；在按下轻触按键为自锁电路提供第二电平后，可通过第六电阻R6和自锁电路充电至0.8V。

本发明通过第一电容C2进行储能，通过第六电阻R6进行充放电使第一电容C2的第一端保持在第一电平或第二电平，从而在按下轻触开关后，为自锁电路提供实现控制端电压转换的第一电平或第二电平。

本发明通过储能控制电路输出第一电平或第二电平并通过充放电实现输出端的电平转换，以使在开关按下后自锁电路通过接收第一电平或第二电平使控制端保持为高电平或低电平，从而使用轻触按键进行自锁，在减小按键体积的同时实现自锁功能。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，包括：轻触按键、自锁电路和储能控制电路；

其中，所述轻触按键的第一端与所述自锁电路的第一输入端连接，所述轻触按键的第二端与所述储能控制电路的输出端连接；所述自锁电路的输出端与所述储能控制电路的输入端连接；

所述轻触按键用于在按压时，使开关闭合；以及用于在停止按压后，使开关断开；

所述自锁电路用于在接收到第一电平后，使所述自锁电路的控制端保持在高电平，并使所述储能控制电路放电；以及用于在接收到第二电平后，使所述自锁电路的控制端保持在低电平，并使所述储能控制电路充电；

所述储能控制电路用于在所述储能控制电路的输出端为第一电平，并且在所述轻触按键按下后，进行放电，以使所述储能控制电路的输出端保持在第二电平；以及用于在所述储能控制电路的输出端为第二电平，并且在所述轻触按键按下后，进行充电，以使所述储能控制电路的输出端保持在第一电平。

2.如权利要求1所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述自锁电路包括：第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

其中，所述第一开关管的控制端与所述第一电阻的第一端和所述自锁电路的输入端连接；所述第一开关管在所述第一开关管的控制端接收到所述第一电平时导通，并在所述第一开关管的控制端接收到第二电平时关断；

所述第一开关管的第一端与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端和所述自锁电路的输出端连接；

所述第一开关管的第二端与电路地连接；

所述第一电阻的第二端与所述第四电阻的第一端、所述第二开关管的第一端和所述自锁电路的控制端连接；

所述第二电阻的第二端与所述第四电阻的第二端和电源连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二开关管的控制端连接；

所述第二开关管的第二端与电路地连接。

3.如权利要求2所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述自锁电路还包括第五电阻；

其中，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第一端、所述第二开关管的第一端和所述自锁电路的控制端连接；

所述第五电阻的第二端与所述第二电阻的第二端、所述第四电阻的第二端和电源连接。

4.如权利要求2所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述自锁电路的控制端与执行器件连接，用于进行开关控制。

5.如权利要求2-4任意一项所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为PNP三极管。

6.如权利要求5所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述第一开关管具体为2N4400型PNP三极管。

7.如权利要求5所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述第二开关管具体为2N4400型PNP三极管。

8.如权利要求1所述的适用于轻触按键的自锁开关电路，其特征在于，所述储能控制电路包括：第一电容和第六电阻；

其中，所述第一电容的第一端与所述第六电阻的第一端和所述储能控制电路的输出端连接；

所述第一电容的第二端与电路地连接；

所述第六电阻的第二端与所述储能控制电路的输入端连接。

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