CN203054485U

CN203054485U - 一种电源系统中的开关电路

Info

Publication number: CN203054485U
Application number: CN 201320001203
Authority: CN
Inventors: 李勇; 徐天麒
Original assignee: HEFEI YITOA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2023-01-04

Abstract

本实用新型公开了一种电源系统中的开关电路，包括轻触开关，上拉电路，控制电路，可控开关，可控开关驱动电路；轻触开关的第一端，上拉电路的输出端和可控开关的第一端相连在一起；轻触开关的第二端、可控开关的第二端和地相连在一起；控制电路的输入端连接轻触开关的第一端；控制电路用于根据输入端接收的低电平信号，输出导通控制信号；根据输入端下一次接收的低电平信号或者根据定时时刻的到达，输出关断控制信号；可控开关驱动电路用于控制可控开关导通或者关断。本实用新型的开关电路，由控制电路输出相应控制信号使可控开关导通或关断，无需人工操作控制，方便了用户的使用。同时，控制电路控制过程简单，电路实现成本较低。

Description

一种电源系统中的开关电路

技术领域

本实用新型涉及开关电路，特别是涉及一种电源系统中的开关电路。

背景技术

现有的电源系统，电路连接如图1所示，交流电（220V或者110V）的火线（L），零线（N）通过滤波电路2后分别连接电源系统1的两个输入端。其中电源系统1示意为变压器组成的电源系统。通常，滤波电路2的输出和电源系统1的输入之间还连接有开关S，从而在电源系统1待机时，断开开关S，从而断开电源系统1与前级交流电的连接，从而确保电源系统1待机时功耗较低。现有的电源系统中，开关S通常采用自锁开关，然而自锁开关控制时，必须由人工控制自锁开关断电，给用户的使用带来不便。也有一些开关电路，通过控制实现了开关的受控关断，但电路实现复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种电源系统中的开关电路，由控制电路控制即可实现断电，使用方便，且控制简单、电路成本较低。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种电源系统中的开关电路，包括轻触开关，上拉电路，控制电路，可控开关，可控开关驱动电路；所述轻触开关的第一端，所述上拉电路的输出端和所述可控开关的第一端相连在一起，作为所述开关电路的输入端；所述轻触开关的第二端、所述可控开关的第二端和地相连在一起，作为所述开关电路的输出端；所述控制电路的输入端连接所述轻触开关的第一端；所述控制电路用于根据输入端接收的低电平信号，输出导通控制信号；根据输入端下一次接收的低电平信号或者根据定时时刻的到达，输出关断控制信号；所述可控开关驱动电路的输入端连接所述控制电路的输出端，输出端连接所述可控开关的控制端；所述可控开关驱动电路用于根据输入端接收的所述导通控制信号或者关断控制信号控制所述可控开关导通或者关断。

本实用新型与现有技术对比的有益效果是：

本实用新型的电源系统中的开关电路，通过轻触开关按下后，控制电路即检测到轻触开关按下动作，从而输出相应控制信号控制可控开关导通，使电路接通。当需要断开电路时，由控制电路输出相应控制信号关断可控开关即可，无需人工操作控制，方便了用户的使用。同时，控制电路控制过程简单，电路实现成本较低。

附图说明

图1是现有技术中电源系统的连接结构示意图图；

图2是本实用新型具体实施方式一的开关电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式二的开关电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式三的开关电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式三的开关电路设置滤波电路之前的控制电路输入端的信号波形图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型做进一步详细说明。

具体实施方式一

如图2所示，为本具体实施方式中开关电路的电路结构示意图。开关电路包括轻触开关S1，上拉电路100，控制电路200，可控开关，可控开关驱动电路400。

其中，轻触开关S1的第一端，上拉电路100的输出端和可控开关的第一端相连在一起，作为开关电路的输入端IN。轻触开关S1的第二端、可控开关的第二端和地相连在一起，作为开关电路的输出端OUT。控制电路200的输入端in连接轻触开关S1的第一端，控制电路200的输出端out连接可控开关驱动电路400的输入端，可控开关驱动电路400的输出端连接可控开关的控制端。控制电路200根据输入端接收的低电平信号，输出导通控制信号；根据输入端下一次接收的低电平信号或者根据定时时刻的到达，输出关断控制信号。可控开关驱动电路400即根据输入端接收的导通控制信号或关断控制信号控制可控开关导通或关断。

本具体实施方式中，上拉电路100包括第一电阻R1和第一电压源V1。第一电阻R1的第一端为上拉电路100的输出端，第一电阻R1的第二端连接第一电压源V1的输出端。

可控开关为继电器K1。相应地，可控开关驱动电路400包括第四电阻R4、三极管Q1、二极管D1和第二电压源V2。第四电阻R4的第一端为可控开关驱动电路400的输入端，连接控制电路200的输出端out，第四电阻R4的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射级接地，三极管Q1的集电极与二极管D1的阳极、继电器K1线圈的一端连接在一起，二极管D1的阴极、继电器K1线圈的另一端与第二电压源V2的输出端连接在一起。

开关电路使用时，连接在交流电输出端（火线L或零线N）与电源系统的输入端之间。工作之前，轻触开关S1处于常开状态，控制电路200的输出端out输出关断控制信号通过可控开关驱动电路400控制继电器K1断开。

工作时，当后级的电源系统需要正常工作时，手动按下强电轻触开关S1，则按下瞬间交流电输入通过开关电路输入端IN→轻触开关S1→开关电路输出端OUT给后面的电源系统供电，电源系统开始工作。需说明的是，由于任何电源系统都有一个上电延时过程（即电源系统从通电到有稳定电压输出的时候所经历的时间），所以要使后面的电源系统稳定工作，该轻触开关S1所按下的时间必须大于电源系统的上电延时时间。上电延时时间的确定需以实际系统的实测结果为准。按下轻触开关S1后，轻触开关S1的第一端与地接通，则轻触开关S1的第一端的电平由按键之前的高电平（上拉电压）转变为按键之后的低电平（地），控制电路200的输入端in检测到该首次接收的低电平信号后，输出导通控制信号，该导通控制信号输入可控开关驱动电路400后，控制三极管Q1导通，从而使继电器K1吸合导通，控制开关电路导通。后续即使轻触开关S1不闭合，电源系统通过继电器K1形成的通路也能正常工作。

当后级的电源系统需要断电进入待机状态时，即需要控制开关电路断开时，则可通过如下两种方式实现开关电路关断控制：

第一种，手动控制关断。手动按下轻触开关S1，控制电路200检测到按键按下后，即输入端in检测到紧接着的一次低电平信号，则控制输出关断控制信号，由可控开关驱动电路400驱动控制继电器K1断开，断开后没有任何负载和工作器件，真正达到了待机零功耗的目的。优选地，当导通继电器K1后检测到轻触开关S1按键按下时，并不马上关断继电器K1，而是延时一小段时间（如2至3秒）之后再控制关断继电器K1，这样可防止人为误操作而使继电器K1频繁动作影响使用寿命。此种手动控制关断下，控制电路工作时，即是首先根据低电平信号，输出导通控制信号；再根据紧接着的一次低电平信号，输出关断控制信号，从而根据轻触开关S1的按键动作，间隔控制继电器导通或者关断。开关电路工作时，即是按下轻触开关S1后，电路导通，电源系统工作，再次按下轻触开关S1后，电路关断，电源系统待机零功耗。下一次再按下轻触开关时，即进入下一次的导通关断控制周期，如此循环。

第二种，控制电路200定时控制关断。在控制电路200中设定定时时间，当定时时间到的时候，通过输出端out输出关断控制信号，由可控开关驱动电路400驱动控制继电器K1断开。此种定时控制关断下，控制电路工作时，即是每次根据低电平信号，均输出导通控制信号，之后根据定时时间到达才触发输出关断控制信号。开关电路工作时，即是按下轻触开关S1后，电路导通，电源系统工作，当定时时间到达后，电路关断，电源系统待机零功耗。下一次再按下轻触开关时，即进入下一次的导通，然后根据定时时间到达后，关断，从而导通关断，如此循环。当控制电路200为单片机时，此种定时关断方式，通过设置单片机的定时器即可达到定时关机的目的，实现简单，成本低。

由上述开关电路的工作过程可知，在电源系统需要正常工作时，则开关电路导通，电源系统中通电正常工作；电源系统需要待机时，则开关电路关断，使电源系统中没有电流流过，实现待机零功耗，达到节能的目的。实现待机零功耗时，可由控制电路200定时关断，从而无需人工手动操作，方便了用户的使用。同时，整个工作过程中，控制电路控制过程简单，通过单片机即可实现控制，电路控制成本较低。

具体实施方式二

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式中，开关电路还包括第二电阻R2，第二电阻R2连接在轻触开关S1的第一端和可控开关的第一端之间。

如图3所示，为本具体实施方式中开关电路的电路结构示意图。开关电路包括轻触开关S1，上拉电路100，控制电路200，可控开关，可控开关驱动电路400和第二电阻R2。其中，轻触开关S1，上拉电路100，控制电路200，可控开关，可控开关驱动电路400的连接以及工作过程与实施方式一中相同，在此不重复说明。而第二电阻R2的第一端连接所述轻触开关S1的第一端，第二端连接所述可控开关（继电器K1）的第一端。第二电阻R2的阻值根据电源系统的功率和效率来确定。增设第二电阻R2后，第二电阻R2作为功率电阻，其作用是避免上电瞬间大电流对轻触开关S1的冲击，避免轻触开关S1上出现“打火”现象。

具体实施方式三

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式中，开关电路还包括滤波电路，滤波电路连接在轻触开关S1的第一端和控制电路200的输入端之间。

如图4所示，为本具体实施方式中开关电路的电路结构示意图。开关电路包括轻触开关S1，上拉电路100，控制电路200，可控开关，可控开关驱动电路400和滤波电路。其中，轻触开关S1，上拉电路100，控制电路200，可控开关，可控开关驱动电路400的连接以及工作过程与实施方式一中相同，在此不重复说明。

本具体实施方式中，滤波电路包括第三电阻R3和电容C。第三电阻R3的第一端作为滤波电路的输入端，连接轻触开关S1的第一端。第三电阻R3的第二端与电容C的第一端相连后作为滤波电路的输出端，连接控制电路200的输入端in。电容C的第二端接地。

由于轻触开关S1本身具有机械弹性特性，当轻触开关S1按键按下和断开的时候伴随有机械抖动，如图5所示，为滤波电路设置之前的控制电路输入端in的电压波形图。其中t1时刻，轻触开关S1按下，产生前沿抖动，至t2时刻，按键稳定接通，此时输入端in为稳定的低电平。t3时刻，轻触开关S1松开按键断开，产生后沿抖动，至t4时刻，按键彻底断开后，此时输入端in为稳定的高电平。针对该前沿抖动和后沿抖动，所以设置滤波电路进行滤波处理，可以从硬件和软件两方面进行滤波处理。本具体实施方式未硬件方面的滤波处理，采用了R3和C1组成的RC滤波电路，滤波后可提高控制电路200检测按键按下的灵敏度和及时性，有助于提高开关电路的工作效率。软件方面可以进行多次滤波检测，当每次检测到的电平都为低电平的时候才判定按键确实按下。其中，滤波处理时，滤波时间太短会导致开关电路不稳定，也会导致继电器频繁误动作影响使用寿命。滤波时间太长会导致开关电路响应不够及时。因此，合理设置滤波时间对开关电路的稳定有效工作较为重要。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电源系统中的开关电路，其特征在于：包括轻触开关（S1），上拉电路（100），控制电路（200），可控开关，可控开关驱动电路（400）；所述轻触开关（S1）的第一端，所述上拉电路（100）的输出端和所述可控开关的第一端相连在一起，作为所述开关电路的输入端；所述轻触开关（S1）的第二端、所述可控开关的第二端和地相连在一起，作为所述开关电路的输出端；

所述控制电路（200）的输入端连接所述轻触开关（S1）的第一端；所述控制电路（200）用于根据输入端接收的低电平信号，输出导通控制信号；根据输入端下一次接收的低电平信号或者根据定时时刻的到达，输出关断控制信号；

所述可控开关驱动电路（400）的输入端连接所述控制电路（200）的输出端，输出端连接所述可控开关的控制端；所述可控开关驱动电路（400）用于根据输入端接收的所述导通控制信号或者关断控制信号控制所述可控开关导通或者关断。

2.根据权利要求1所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述可控开关为继电器（K1）。

3.根据权利要求2所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述可控开关驱动电路（400）包括第四电阻（R4）、三极管（Q1）、二极管（D1）和第二电压源（V2）；所述第四电阻（R4）的第一端为所述可控开关驱动电路（400）的输入端，所述第四电阻（R4）的第二端连接所述三极管（Q1）的基极，所述三极管（Q1）的发射级接地，所述三极管（Q1）的集电极与所述二极管（D1）的阳极、所述继电器（K1）线圈的一端连接在一起，所述二极管（D1）的阴极、所述继电器（K1）线圈的另一端与所述第二电压源（V2）的输出端连接在一起。

4.根据权利要求1所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述上拉电路（100）包括第一电阻（R1）和第一电压源（V1）；所述第一电阻（R1）的第一端为所述上拉电路（100）的输出端，所述第一电阻（R1）的第二端连接所述第一电压源（V1）的输出端。

5.根据权利要求1所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述控制电路（200）为单片机。

6.根据权利要求1所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述开关电路还包括第二电阻（R2），所述第二电阻（R2）连接在所述轻触开关（S1）的第一端和所述可控开关的第一端之间。

7.根据权利要求1所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述开关电路还包括滤波电路，所述滤波电路连接在所述轻触开关（S1）的第一端和所述控制电路（200）的输入端之间。

8.根据权利要求7所述的电源系统中的开关电路，其特征在于：所述滤波电路包括第三电阻（R3）和电容（C）；所述第三电阻（R3）的第一端作为所述滤波电路的输入端，连接所述轻触开关（S1）的第一端；所述第三电阻（R3）的第二端与所述电容（C）的第一端相连后作为所述滤波电路的输出端，连接所述控制电路（200）的输入端；所述电容（C）的第二端接地。