CN116774638A - 一种应用于体外能控器的开关机电路 - Google Patents

一种应用于体外能控器的开关机电路 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种应用于体外能控器的开关机电路，其包括供电单元、稳压单元、开关器件和线或单元；供电单元，用于提供电源；稳压单元与供电单元连接，用于在接入使能信号时，控制与其连接的MCU接通电源，MCU为体外能控器的MCU；线或单元通过开关器件与供电单元连接，用于在开关器件处于闭合状态时或接收到MCU输出的控制信号时输出使能信号，以使MCU接通电源，线或单元与开关器件连接的端部作为按键信号输出端。其中，MCU能够控制线或单元输出使能信号以及开关器件的复用都能够简化传统开关电路的复杂程度，有利于控制体外能控器的体积，同时开关器件的复用也减少了体外能控器上按键数量，能够便于使用者使用，在一定程度上提高了体外能控器的实用性。

Description

一种应用于体外能控器的开关机电路
技术领域
本申请涉及体外能控器的技术领域，尤其是涉及一种应用于体外能控器的开关机电路。
背景技术
体外能控器，应用于植入式神经刺激系统。在植入式神经刺激系统中，体外能控器能够通过射频天线将电能直接发送给体内植入部分。
可以了解的是，体外能控器在使用时，通常佩戴于病患的腰间。为了便于病患使用，在设计体外能控器时，需要考虑体外能控器的体积以及使用方式，即尽可能使得体外能控器的体积较小，使得体外能控器的外部功能按键较少，以便于病患操作。
发明内容
为了提高体外能控器的实用性，本申请提供了一种应用于体外能控器的开关机电路。
本申请提供的一种应用于体外能控器的开关机电路，采用如下的技术方案：
一种应用于体外能控器的开关机电路，包括供电单元、稳压单元、开关器件和线或单元；
所述供电单元，用于提供电源；
所述稳压单元与供电单元连接，用于在接入使能信号时，控制与其连接的MCU接通电源，所述MCU为体外能控器的MCU；
所述线或单元通过开关器件与供电单元连接，用于在开关器件处于闭合状态时或接收到所述MCU输出的控制信号时输出使能信号，以使MCU接通电源，所述线或单元与开关器件连接的端部作为按键信号输出端。
通过采用上述技术方案，稳压单元在接收到使能信号时能够对电源进行稳压处理，并向体外能控器的MCU供电，使得体外能控器开始工作。在体外能控器未上电时，使用者按动开关器件时，使得开关器件闭合，此时线或单元输出使能信号，使得体外能控器开始工作。由于体外能控器开始工作后，能够提供高电平的信号以控制线或单元持续输出使能信号，故体外能控器能够一直保持工作状态。在这种情况下，开关器件的闭合状态不会对体外能控器的工作状态产生影响，故当开关器件再次闭合时所产生的按键信号可以作为实现其他功能的触发信号传输至MCU中，进而实现了开关器件的复用。在本申请中，MCU能够控制线或单元输出使能信号以及开关器件的复用都能够简化传统开关电路的复杂程度，有利于控制体外能控器的体积，同时开关器件的复用也减少了体外能控器上按键数量，能够便于使用者使用，在一定程度上提高了体外能控器的实用性。
可选的，所述线或单元包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极连接开关器件，第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接MCU，第一二极管和第二二极管的公共端作为输出端以输出使能信号。
可选的，所述线或单元的输出端连接有第一电阻器，所述第一电阻器的自由端接地。
通过采用上述技术方案，第一电阻器能够使得线或单元输出的电平稳定，能够有效减少干扰信号对使能信号的影响。
可选的，所述开关器件与线或单元连接的线路上还设置有第二电阻器，所述第二电阻器与线或单元连接的端部作为按键信号输出端。
通过采用上述技术方案，由于按键信号输出端用于与MCU连接，并用于向MCU提供其他功能的控制信号，故设置的第二电阻器能够起到限流作用，以保护MCU的管脚。
可选的，所述按键信号输出端还连接有第三电阻器，所述第三电阻器的自由端接地。
通过采用上述技术方案，按键信号输出端能够将实现某个功能的按键信号传输给MCU，第三电阻器能够使得按键信号稳定，以有效减少干扰信号对按键信号的影响。
可选的，所述线或单元的输出端还连接有储能电容器，所述储能电容器的自由端接地。
通过采用上述技术方案，当对体外能控器的MCU进行OTA升级固件时，由于MCU会将所有管脚复位，而升级过程需要MCU保持上电状态，因此一般都无法实现OTA升级固件。而在本申请中，储能电容器能够在MCU将管脚复位的过程中放电，以维持MCU的升级过程，以完成升级。
可选的，所述开关器件为微动开关。
通过采用上述技术方案，代替了机械开关，从而提高了使用寿命。
可选的，还包括静电保护单元，所述静电保护单元连接第二电阻器与线或单元连接的一端。
可选的，所述静电保护单元包括静电电容器和静电二极管；
所述静电二极管一端连接第二电阻器与线或单元连接的一端，另一端接地，所述静电电容器并联于静电二极管。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
在本申请中，稳压单元在接收到使能信号时能够对电源进行稳压处理，并向体外能控器的MCU供电，使得体外能控器开始工作。在体外能控器未上电时，使用者按动开关器件时，使得开关器件闭合，此时线或单元输出使能信号，使得体外能控器开始工作。由于体外能控器开始工作后，能够提供高电平的信号以控制线或单元持续输出使能信号，故体外能控器能够一直保持工作状态。在这种情况下，开关器件的闭合状态不会对体外能控器的工作状态产生影响，故当开关器件再次闭合时所产生的按键信号可以作为实现其他功能的触发信号传输至MCU中，进而实现了开关器件的复用。在本申请中，MCU能够控制线或单元输出使能信号以及开关器件的复用都能够简化传统开关电路的复杂程度，有利于控制体外能控器的体积，同时开关器件的复用也减少了体外能控器上按键数量，能够便于使用者使用，在一定程度上提高了体外能控器的实用性；
在本申请中，储能电容器能够在MCU将管脚复位的过程中放电，以维持MCU的升级过程，以完成升级，解决了现有技术中无法实现OTA升级固件的问题；
由于在体外能控器工作时，MCU的供电是由MCU自身控制的，所以MCU可以根据实际需求设置上电时间，以实现无任务时关机，从而降低功耗。
附图说明
图1是本申请一实施例的应用于体外能控器的开关机电路。
图2是本申请另一实施例的应用于体外能控器的开关机电路。
附图标记说明：1、供电单元；2、稳压单元；21、稳压芯片；3、开关器件；4、线或单元；5、MCU；6、静电保护单元。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种应用于体外能控器的开关机电路。
参照图1，应用于体外能控器的开关机电路包括供电单元1、稳压单元2、开关器件3和线或单元4，能够有利于降低体外能控器内部电路的复杂程度，减少体外能控器上的按键数量，以便于病患进行操作，在一定程度上提高了体外能控器的实用性。
具体的，供电单元1用于提供电源。在体外能控器中，供电单元1通常为电池。
稳压单元2连接供电单元1，用于在接入使能信号时，控制与其连接的MCU5接通电源。其中，MCU5为体外能控器的MCU5。
可以理解的是，一般供电单元1提供的电源电压与MCU5的供电电压并不适配，因此，需要设置稳压单元2以对供电单元1提供的电源进行处理。具体来说，稳压单元2包括稳压芯片21及其外围电路。稳压芯片21的电源输入端连接供电单元1，电源输出端用于与MCU5连接。稳压芯片21还具有使能端，即当使能端接入使能信号时，稳压芯片21开始工作，将接入的电源电压进行处理，以输出适于MCU5工作的电源电压，即输出3.3V电压，进而使得MCU5开始工作。反之，当使能端未接入使能信号时，稳压芯片21无法工作，进而使得MCU5也无法工作。优选的，在本申请中，稳压芯片21的型号为TPS7A8001DRBR。由于稳压芯片21的外围电路是相关领域中的成熟技术，并且本申请中并未对该部分进行改进，故此处不对其进行详细说明。
线或单元4通过开关器件3与供电单元1连接，用于在开关器件3处于闭合状态时或接收到MCU5输出的控制信号时输出使能信号，以使MCU5接通电源。
具体的，线或单元4包括第一二极管D1和第二二极管D2。第一二极管D1的阳极连接开关器件3的一端，开关器件3的另一端连接供电单元1。第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接MCU5，第一二极管D1和第二二极管D2的公共端作为输出端，以用于输出使能信号。其中，开关器件3为设置在体外能控器上的实体按键，用于控制体外能控器开始工作。
可以理解的是，当病患需要使用体外能控器时，首先，病患需要操作开关器件3，使得开关器件3闭合。开关器件3闭合后，线或单元4与供电单元1处于导通状态，此时，线或单元4输出高电平信号，即使能信号。由于稳压芯片21的使能端与线或单元4的输出端连接，故稳压芯片21能够接收到使能信号，随即稳压芯片21开始工作，同时使得MCU5也开始工作。至此，病患通过操作开关器件3完成了控制体外能控器启动的过程。
考虑到要减少体外能控器的实体按键数量，最好使得开关器件3能够复用。为此，开关器件3选用闭合后能够立即断开的元器件。优选的，开关器件3为微动开关。当病患操作开关器件3使得体外能控器开始工作后，开关器件3处于断开状态。为了使得体外能控器能维持当前的工作状态，还需要为稳压芯片21持续提供使能信号。
具体来说，在体外能控器启动后，MCU5可以控制其管脚输出高电平的控制信号。当第二二极管D2的阳极接收到控制信号，第一二极管D1和第二二极管D2的公共端则输出使能信号，进而能够控制稳压芯片21和MCU5持续工作。此时，开关器件3的闭合动作不再对稳压芯片21和MCU5的工作状态产生影响，其闭合动作所产生的触发信号可以用于实现对MCU5其他功能的控制，进而实现开关器件3的复用。在本申请中，可以将线或单元4与开关器件3连接的端部作为按键信号输出端。反之，一旦开关器件3没有闭合，MCU5也没有输出控制信号时，线或单元4也无法输出使能信号，则稳压单元2和MCU5也无法工作。
进一步的，由于在体外能控器开始工作后，MCU5能够控制稳压芯片21的工作状态，故可以通过对MCU5进行设置，以设定MCU5的工作模式或者工作时长。例如，在体外能控器无任务状态时，MCU5可以控制稳压芯片21停止工作，使得体外能控器自动关机，以起到降低功耗的作用。
需要注意的是，线或单元4输出的使能信号传输到稳压芯片21的过程中，外部环境中会产生干扰信号，以使得稳压芯片21做出错误的动作，或者导致稳压芯片21的管脚由于电压过大而损坏。为此，在线或单元4的输出端还连接有第一电阻器R1，第一电阻器R1的自由端接地。
可以理解的，因为按键信号输出端与MCU5的管脚进行连接，若供电单元1提供的电压或电流过大时，都会对MCU5的管脚产生影响，所以出于用电安全考虑，在开关器件3与线或单元4连接的线路上还设置有第二电阻器R2.第二电阻器R2与线或单元4连接的端部为按键信号输出端。同样的，为了避免外部环境中产生的干扰信号会对按键信号产生影响，在按键信号输出端也连接有第三电阻器R3，第三电阻器R3的自由端接地。
参照图2，当然，线或单元4除了可以选用两个二极管实现，还可以选用三极管或者MOS管实现。
具体来说，在其他的实施例中，线或单元4包括PMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3和电阻器R4。NMOS管Q2的栅极通过开关器件3连接供电单元1，源极接地，漏极通过电阻器R4连接供电单元1。NMOS管Q3的栅极连接MCU5，源极接地，漏极连接NMOS管Q2与电阻器R4的公共端。PMOS管Q1的栅极连接NMOS管Q3的漏极，源极连接电阻器R4与供电单元1的公共端，漏极作为使能信号输出端与稳压芯片21的使能端连接。其中，PMOS管Q1可以用PNP型三极管代替，NMOS管Q2和NMOS管Q3可以用NPN型三极管代替。
值得说明的是，线或单元4的输出端还连接有储能电容器C1，储能电容器C1的自由端接地。当需要对MCU5进行OTA升级固件时，MCU5会控制其所有管脚都复位。此时，储能电容器C1能够放电，以维持向稳压芯片21提供使能信号，以维持MCU5的上电状态，直至完成升级过程。这能够解决现有技术中MCU5要维持上电状态才能完成升级，而MCU5会将所有管脚复位的问题。
在本申请中，第二电阻器R2与线或单元4连接的端部还连接有静电保护单元6，以实现静电保护。静电保护单元6包括静电电容器C2和静电二极管D3。静电二极管D3一端连接第二电阻器R2与线或单元4连接的端部，另一端接地。静电电容器C2并联于静电二极管D3。
本申请实施例一种应用于体外能控器的开关机电路的实施原理为：稳压单元2在接收到使能信号时能够对电源进行稳压处理，并向体外能控器的MCU5供电，使得体外能控器开始工作。在体外能控器未上电时，使用者按动开关器件3时，使得开关器件3闭合，此时线或单元4输出使能信号，使得体外能控器开始工作。由于体外能控器开始工作后，能够提供高电平的信号以控制线或单元4持续输出使能信号，故体外能控器能够一直保持工作状态。在这种情况下，开关器件3的闭合状态不会对体外能控器的工作状态产生影响，故当开关器件3再次闭合时所产生的按键信号可以作为实现其他功能的触发信号传输至MCU5中，进而实现了开关器件3的复用。在本申请中，MCU5能够控制线或单元4输出使能信号以及开关器件3的复用都能够简化传统开关电路的复杂程度，有利于控制体外能控器的体积，同时开关器件3的复用也减少了体外能控器上按键数量，能够便于使用者使用，在一定程度上提高了体外能控器的实用性。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (9)

1.一种应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：包括供电单元(1)、稳压单元(2)、开关器件(3)和线或单元(4)；
所述供电单元(1)，用于提供电源；
所述稳压单元(2)与供电单元(1)连接，用于在接入使能信号时，控制与其连接的MCU(5)接通电源，所述MCU(5)为体外能控器的MCU(5)；
所述线或单元(4)通过开关器件(3)与供电单元(1)连接，用于在开关器件(3)处于闭合状态时或接收到所述MCU(5)输出的控制信号时输出使能信号，以使MCU(5)接通电源，所述线或单元(4)与开关器件(3)连接的端部作为按键信号输出端。
2.根据权利要求1所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述线或单元(4)包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极连接开关器件(3)，第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接MCU(5)，第一二极管和第二二极管的公共端作为输出端以输出使能信号。
3.根据权利要求2所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述线或单元(4)的输出端连接有第一电阻器，所述第一电阻器的自由端接地。
4.根据权利要求3所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述开关器件(3)与线或单元(4)连接的线路上还设置有第二电阻器，所述第二电阻器与线或单元(4)连接的端部作为按键信号输出端。
5.根据权利要求4所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述按键信号输出端还连接有第三电阻器，所述第三电阻器的自由端接地。
6.根据权利要求5所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述线或单元(4)的输出端还连接有储能电容器，所述储能电容器的自由端接地。
7.根据权利要求6所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述开关器件(3)为微动开关。
8.根据权利要求7所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：还包括静电保护单元(6)，所述静电保护单元(6)连接第二电阻器与线或单元(4)连接的一端。
9.根据权利要求8所述的应用于体外能控器的开关机电路，其特征在于：所述静电保护单元(6)包括静电电容器和静电二极管；
所述静电二极管一端连接第二电阻器与线或单元(4)连接的一端，另一端接地，所述静电电容器并联于静电二极管。
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