CN207518566U - 可控开关电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路设计技术领域，提供一种可控开关电路，包括：第一开关单元，与第一电源、使能信号输入端连接；第二开关单元，与所述第一电源、所述第一开关单元、待控制电路连接；其中，当所述使能信号输入端接入第一电平信号时，所述第一开关单元以及所述第二开关单元导通，使所述第一电源向所述待控制电路供电；当所述使能信号输入端接入第二电平信号时，所述第一开关单元以及所述第二开关单元断开，使所述第一电源与所述待控制电路断开。该可控开关电路利用多级开关单元实现电路通断的控制，能够降低电路中的待机功耗，防止第一电源的能量浪费，延长第一电源的使用时间。

Description

可控开关电路

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种可控开关电路及稳态电流控制电路。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，手持无线电池供电的产品原来越多，这就对待机功耗提出了更高的要求。待机功耗是指产品不在工作状态，但接电的情况下，产生的能耗。一些使用电池供电的消费类电子产品对于产品的待机功耗指标要求较高，因为待机功耗越低产品的功率损耗越小，能够提高电池的使用效率，进而能够为产品提供更长的续航时间。因此，用户期望产品，是在长期不用的情况，待机功耗越小越好，即使临时突然使用时，不会因为待机功耗太高耗尽电池而导致该产品不能使用。

为解决上述技术问题，目前很多消费类电子产品的降低待机功耗主要是通过检测一段时间内产品的工作状态。如果达到进入待机模式的条件，则通过软件程序使单片机进入睡眠模式，使单片机进入到低功耗的工作状态，然后随时通过外部按键或其他特定的条件来唤醒，重新使单片机进入到工作状态。

然而，这种传统的待机方式使得单片机及外围电路并没有完全断电，根据单片机的性能不同，仍然会有mA级别的功率消耗，从而会影响电子产品的续航时间，同时续航时间的长短直接关系到用户使用该电子产品的体验。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的电子产品的待机功耗较大的缺陷。

鉴于此，本实用新型提供一种可控开关电路，包括：

第一开关单元，与第一电源、使能信号输入端连接；

第二开关单元，与所述第一电源、所述第一开关单元、待控制电路连接；

其中，当所述使能信号输入端接入第一电平信号时，所述第一开关单元以及所述第二开关单元导通，使所述第一电源向所述待控制电路供电；当所述使能信号输入端接入第二电平信号时，所述第一开关单元以及所述第二开关单元断开，使所述第一电源与所述待控制电路断开。

可选地，所述第一开关单元包括第一电阻和第一可控开关；

所述第一可控开关包括控制端、第一端和第二端；其中，所述控制端通过所述第一电阻连接所述使能信号输入端，所述第一端连接所述第二开关单元，所述第二端接地。

可选地，所述第一可控开关为NPN型三极管，所述控制端为基极、所述第一端为集电极、所述第二端为发射极。

可选地，所述第二开关单元包括第二电阻、第三电阻和第二可控开关；

所述第二可控开关包括控制端、第一端和第二端；其中，所述控制端通过所述第二电阻连接所述第一开关单元，所述第一端连接所述待控制电路，所述第二端连接第一电源，并通过所述第三电阻连接所述第一开关单元。

可选地，所述第二可控开关为PNP型三极管，所述控制端为基极、所述第一端为集电极、所述第二端为发射极。

可选地，所述第一开关单元与所述使能信号输入端之间还设置有第一滤波电路，所述第一滤波电路的一端与所述第一开关单元连接，另一端接地。

可选地，所述第一滤波电路包括并联的第四电阻和第一电容。

可选地，所述待控制电路包括：

第二滤波电路，与所述第二开关电路连接；

降压芯片，与所述第二滤波电路和第二电源连接。

可选地，所述降压芯片与所述第二电源之间设置有储能滤波电路。

可选地，所述降压芯片与所述第二电源之间设置有闭环控制电路。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型实施例提供的可控开关电路，通过第一开关单元控制第二开关单元，再通过第二开关单元控制待控制电路，该可控开关电路利用多级开关单元实现电路通断的控制，能够降低电路中的待机功耗，防止第一电源的能量浪费，延长第一电源的使用时间。

2.本实用新型实施例提供的可控开关电路，将第一开关单元设置为NPN型三极管，通过三极管的不同工作状态来控制第二开关单元的工作状态，控制电路简单，易于实现。

3.本实用新型实施例提供的可控开关的电路，将第二开关单元设置为PNP型三级管，通过三极管的不同工作状态来控制待控制电路的工作状态，能够实现对待控制电路多种不同工作状态的控制，电路结构简单，易于工艺制备。

4.本实用新型实施例提供的可控开关的电路，在第一开关单元与使能输入端之间设置第一滤波电路，通过第一滤波电路实现将使能输入端输出的电信号进行过滤，减小控制误差。

5.本实用新型实施例提供的可控开关电路，在第二开关单元与待控制电路的降压芯片之间设置第二滤波电路，通过第二滤波电路的设置实现第二开关单元输出信号的过滤，提高了该可控开关电路的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中可控开关电路的一个具体示意的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中可控开关电路的一个具体示意的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3中可控开关电路的一个具体示意的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实用新型实施例提供一种可控开关电路，如图1所示，该可控开关电路包括：使能信号输入端10，第一开关单元20，第二开关单元30，待控制电路40以及第一电源50。

其中，使能信号输入端10用于分别接入第一电平信号或第二电平信号，通过该可控开关电路，实现对待控制电路40的控制。第一电平信号或第二电平信号可以分别为高电平或低电平，低电平也可以表示为悬空状态。例如，当第一电平信号为高电平时，即，使能信号输入端10接入高电平，第一开关单元20以及第二开关单元30导通，使第一电源50向待控制电路40供电；当第二电平信号为低电平时，即，使能信号输入端10接入低电平，第一开关单元20以及第二开关单元30断开，从而使得第一电源与待控制电路40断开。

第一开关单元20与第一电源50以及使能信号输入端10连接，使能信号输入端10接入第一电平信号或第二电平信号后，用于驱动第一开关单元导通或断开；第一电源50，用于向第一开关单元20以及第二开关单元30提供电源信号。

第一电源50可以为移动直流电源，或充电电源，只需保证第一电源50能够向第一开关单元20以及第二开关单元30提供直流电源即可。

第二开关单元30与第一电源50，第一开关单元20，待控制电路40连接。其中，第一开关单元20用于控制第二开关单元30的工作状态，第二开关单元30用于控制待控制电路40的通断。

此外，第一开关单元20以及第二开关单元30为包括可控开关器件的开关控制单元。其中，可控开关器件可以为电流型全控器件(BJT、GTO)，电流型半控器件(SCR)，电压型全控器件(P-MOSFET、IGBT、MCT、SIT)中的一种，或几种的组合。

本实施例通过第一开关单元20控制第二开关单元30，再通过第二开关单元20控制待控制电路40，该可控开关电路利用多级开关单元实现电路通断的控制，能够降低电路中的断电功耗，防止第一电源的能量浪费，延长第一电源的使用时间。

实施例2

本实用新型实施例提供一种可控开关电路，如图2所示，该可控开关电路包括：使能端(即，使能信号输入端)，第一开关单元包括第一电阻R1和第一可控开关Q1；第二开关单元包括第二电阻R2，第三电阻R3以及第二可控开关Q2。

其中，第一可控开关Q1包括控制端、第一端以及第二端；第二可控开关Q2包括控制端、第一端以及第二端。可选地，第一可控开关Q1为NPN型三极管，第二可控开关Q2为PNP型三极管。即第一可控开关Q1的控制端为基极，第一端为集电极，第二端为发射极；第二可控开关Q2的控制端为基极，第一端为集电极，第二端为发射极。

如图2所示，第一可控开关Q1的基极与第一电阻连接，集电极分别与第二电阻R2以及第三电阻R3连接，发射极接地。其中，第一电阻R1用于调整第一可控开关Q1的基极电流，第一电阻R1的另一端与使能端连接；第二电阻R2的另一端与第二可控开关Q2的基极连接，用于控制第二可控开关Q2的基极电流；第三电阻R3的另一端分别与第一电源Vbat以及第二可控开关Q2的发射极连接；第二可控开关Q2的集电极与待控制电路连接。

可选地，第一电源Vbat为若干串联的电池，可以为6节、7节、8节或9节。

在使能端与第一电阻R1之间连接有第一滤波电路，该第一滤波电路的一端与第一电阻R1连接，另一端接地。其中，该第一滤波电路包括并联的第四电阻R4和第一电容C1。可选地，在使能端与第一滤波电路之间还可以设置第六电阻R6，用于调整使能端输出信号的大小。

如图2所示，待控制电路包括：第二滤波电路，以及设置在第二滤波电路与第二电源之间的降压芯片U1。

其中，第二滤波电路包括第二电容C2，用于对第二开关单元的输出信号进行滤波，该第二电容C2的一端与第二可控开关Q2的集电极，另一端接地。可选地，在第二可控开关Q2的集电极与第二电容C2之间，设置有第五电阻R5，用于限流，给降压芯片U1分担电压，便于控制U1的温升。

可选地，降压芯片U1为低压降稳压器(LDO)，该芯片的输入为第二可控开关Q2的输出，输出为固定电平。该芯片包括3个引脚，1号引脚与第五电阻R5连接，2号引脚与第二电源Vdrive连接，3号引脚接地。例如，型号为78M12的降压芯片U1，其输入电压为21.6V，输出电压固定为12V。

此外，在降压芯片U1的3号引脚与第二电源Vdrive之间还设置有储能滤波电路，该储能滤波电路包括并联的第三电容C3以及第四电容C4。其中，第三电容C3为极性电容，可以用作储能，第四电容C4可以用作滤波。

其中，第二电源Vdrive为直流电源，可以是马达驱动的逆变部分电源，例如，为9V，12V或15V。

具体地，该可控开关电路的工作过程如下：

第一电源Vbat一直处于供电状态，该可控开关电路需要外部给使能信号，整个可控开关电路才能工作。可选地，该可控开关电路为高电平有效电路，即只有在使能信号输入端接入高电平时，该可控开关电路才工作。

1、当使能信号输入端没有接入任何信号，即使能信号输入端悬空时，第四电阻R4以及第一电阻R1将第一可控开关Q1的基极电平拉在地上，第一可控开关Q1处在截止区，没有电流流到降压芯片U1的输入端；

2、当使能信号输入端接入低电平，第一可控开关Q1处在截止区，第一可控开关Q1的集电极的电压为第一电源Vbat的电压；第二可控开关Q2也处在截止区，没有电流流到降压芯片U1的输入端；此时，Vbat上的稳态电流可以控制在10μA以内，从而可以增加第一电源Vbat的使用时间，保证用户体验；

3、当使能信号输入端接入高电平时，调节第一电阻R1的阻值，保证第一可控开关Q1处在饱和区；调节第二电阻R2，保证第二可控开关Q2也处在饱和区，从而能够有足够的驱动能力去驱动待控制电路。

实施例3

本实用新型实施例提供一种可控开关电路，如图3所示，该与实施例2的不同之处在于，待控制电路的不同。

如图3所示，待控制电路包括：第二滤波电路，以及设置在第二滤波电路与第二电源之间的降压芯片U2。

其中，第二滤波电路包括第六电容C6，用于对第二开关单元的输出信号进行滤波，该第六电容C6的一端与第二可控开关Q4的集电极连接，另一端接地。

可选地，降压芯片U2为DC-DC电路，属于开关型降压芯片，通过调制PWM占空比实现电压输出，可以提高第二电源Vdrive的转化效率。

该降压芯片U2的输入为第二可控开关Q2的输出，输出为根据反馈电压(FB引脚的电压)调整输出电压。该芯片包括8个引脚，1号引脚与第二可控开关的集电极连接，2号引脚与第一电感L1连接，3号分别与第十一电阻R11和第十二电阻R12连接。4号至8号引脚接地。

此外，在降压芯片U2的2号引脚与第二电源Vdrive之间还设置有储能滤波电路，该储能滤波电路包括并联的第七电容C7、第八电容C8。其中，第七电容C7为极性电容，可以用作储能，第八电容C8可以用作滤波。第十一电阻R11与第十二电阻R12串联后与第七电容C7并联，同时与第一电感L1的另一端连接。如图3所示，在降压芯片U2的2号引脚与地之间还设置有第一二极管D1,3号引脚连接在第十一电阻R11和第十二电阻R12之间。

具体地，降压芯片2号引脚，3号引脚以及第二电源Vdrive之间的电路用于进行输出电压反馈，做电压闭环控制，保持输出电压的稳定。

具体地，该可控开关电路的工作过程如下：

第一电源Vbat一直处于供电状态，该可控开关电路需要外部给使能信号，整个可控开关电路才能工作。可选地，该可控开关电路为高电平有效电路，即只有在使能信号输入端接入高电平时，该可控开关电路才工作。

1、当使能信号输入端没有接入任何信号，即使能信号输入端悬空时，第十电阻R10以及第七电阻R7将第一可控开关Q3的基极电平拉在地上，第一可控开关Q3处在截止区，没有电流流到降压芯片U1的输入端；

2、当使能信号输入端接入低电平，第一可控开关Q3处在截止区，第一可控开关Q3的集电极的电压为第一电源Vbat的电压；第二可控开关Q4也处在截止区，没有电流流到降压芯片U2的输入端；此时，Vbat上的稳态电流可以控制在10μA以内，从而可以增加第一电源Vbat的使用时间，保证用户体验；

3、当使能信号输入端接入高电平时，调节第七电阻R7的阻值，保证第一可控开关Q3处在饱和区；调节第八电阻R8，保证第二可控开关Q4也处在饱和区，从而能够有足够的驱动能力去驱动待控制电路。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可控开关电路，其特征在于，包括：

第一开关单元，与第一电源、使能信号输入端连接；

第二开关单元，与所述第一电源、所述第一开关单元、待控制电路连接；

其中，当所述使能信号输入端接入第一电平信号时，所述第一开关单元以及所述第二开关单元导通，使所述第一电源向所述待控制电路供电；当所述使能信号输入端接入第二电平信号时，所述第一开关单元以及所述第二开关单元断开，使所述第一电源与所述待控制电路断开。

2.根据权利要求1所述的可控开关电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一电阻和第一可控开关；

所述第一可控开关包括控制端、第一端和第二端；其中，所述控制端通过所述第一电阻连接所述使能信号输入端，所述第一端连接所述第二开关单元，所述第二端接地。

3.根据权利要求2所述的可控开关电路，其特征在于，所述第一可控开关为NPN型三极管，所述控制端为基极、所述第一端为集电极、所述第二端为发射极。

4.根据权利要求1所述的可控开关电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第二电阻、第三电阻和第二可控开关；

所述第二可控开关包括控制端、第一端和第二端；其中，所述控制端通过所述第二电阻连接所述第一开关单元，所述第一端连接所述待控制电路，所述第二端连接第一电源，并通过所述第三电阻连接所述第一开关单元。

5.根据权利要求4所述的可控开关电路，其特征在于，所述第二可控开关为PNP型三极管，所述控制端为基极、所述第一端为集电极、所述第二端为发射极。

6.根据权利要求1所述的可控开关电路，其特征在于，所述第一开关单元与所述使能信号输入端之间还设置有第一滤波电路，所述第一滤波电路的一端与所述第一开关单元连接，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的可控开关电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括并联的第四电阻和第一电容。

8.根据权利要求1所述的可控开关电路,其特征在于,所述待控制电路包括：

第二滤波电路，与所述第二开关电路连接；

降压芯片，与所述第二滤波电路和第二电源连接。

9.根据权利要求8所述的可控开关电路，其特征在于，所述降压芯片与所述第二电源之间设置有储能滤波电路。

10.根据权利要求8所述的可控开关电路，其特征在于，所述降压芯片与所述第二电源之间设置有闭环控制电路。