CN207664664U - 一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，包括电池充电电路、电池、电机驱动电路、双稳态按键触发电路和低电压检测电路；电池充电电路为电池充电；电池为电机驱动电路供电；双稳态按键触发电路连接电池和电机驱动电路；低电压检测电路连接电池和双稳态按键触发电路。本实用新型提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，通过低电压检测电路侦测电池的输出电压，并在电池处于低压状态时输出有效低电平，迫使双稳压按键触发电路进入第一稳定状态，实现了电池处于低压状态时自动断开电机供电回路的功能，能够有效防止充电电流全部消耗在电机上、电池的电量无法得到补充的情况发生。

Description

一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路。

背景技术

双稳态电路是一种应用广泛的开关电路，其在没有外部触发信号作用下，电路稳定处于原来的状态，当有外部触发信号作用下，双稳态电路从原来的稳定状态翻转到另外一个稳定状态。而按键触发式双稳态电路，就是靠人为的按动按键以产生触发信号，使得双稳态电路从原来的稳定状态翻转到另外一个稳定状态。

现有的按键触发式双稳态电路在实际应用中存在一些隐患。例如：按键触发式双稳态电路应用于可充电电池式剃须刀的电机驱动，当电池电量不足时，若使用者按下按键启动双稳态电路输出开的功能，接通剃须刀的电机回路，由于电池输出电压过低，电机将无法正常启动运转而处于停止状态。此时虽然电机处于停止状态，但只要使用者没有再按一次按键，双稳态电路仍然是处于输出开的稳定状态，并未断开电机的驱动回路。

此时若使用者直接对产品进行充电，由于电机的驱动回路仍然是处于导通的状态，只不过是因为电池的输出电压低、负载能力弱而无法使电机运转，且充电电路给电池充电时需要进行限流缘故，充电电流往往是远小于电机启动所需的运转电流，所以充电电流全部消耗在电机上，电池的电量无法得到补充，势必造成使用者充电几个小时之后仍然无法正常使用的问题。因此，迫切需要一种在能实现电池低压时自动关闭输出的按键触发式双稳态开关电路，以消除电池处于低压状态时无法正常充电的隐患。

实用新型内容

为解决一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，包括电池充电电路、电池、电机驱动电路、双稳态按键触发电路和低电压检测电路；

所述电池充电电路为所述电池充电；所述电池为所述电机驱动电路供电；

所述双稳态按键触发电路连接所述电池和所述电机驱动电路，所述双稳态按键触发电路用于向所述电机驱动电路输出启动信号或者停止信号；

所述低电压检测电路连接所述电池和所述双稳态按键触发电路；所述低电压检测电路用于检测所述电池的输出电压，当所述电池的输出电压低于设定的电压阈值时，所述低电压检测电路向所述双稳态按键触发电路输出低电压信号；所述双稳态按键触发电路接收到所述低电压信号时，所述双稳态按键触发电路向所述电机驱动电路输出停止信号。

进一步地，所述电池充电电路包括第一电源输入端、第二电源输入端、限流电阻、二极管D1；所述第一电源输入端依次通过所述二极管D1和限流电阻连接至所述电池的正极；所述第二电源输入端连接至所述电池的负极；所述第一电源输入端与所述二极管D1的正极相连。

进一步地，所述电机驱动电路包括电机、二极管D2、电容C1和三极管 Q1；所述电机的一端连接至所述电池的正极，所述电机的另一端连接所述三极管Q1的集电极；所述三极管Q1的发射极连接所述电池的负极；所述三极管Q1的基极连接所述双稳态按键触发电路；所述二极管D2和所述电容C1均与所述电机并联连接。

进一步地，所述双稳态按键触发电路包括三极管Q2、三极管Q3、电容C2、电容C3和按键S1；所述三极管Q2为PNP型三极管，所述三极管Q3为NPN型三极管；所述电容C2的电容容量是所述电容C3的电容容量的10倍～15倍；

所述三极管Q2的基极通过电阻R5连接至所述电池正极，所述三极管Q2 的基极还依次通过电阻R6和电阻R7连接至所述电容C2的一端，所述电容C2 的另一端连接至所述电池的负极；所述三极管Q2的发射极连接所述电池正极；所述三极管Q2的集电极连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q2的集电极还通过电阻R9连接所述三极管Q3的基极；

所述三极管Q3的集电极连接至所述电阻R6和所述电阻R7的公共端；所述三极管Q3的发射极连接至所述电池的负极；所述三极管Q3的基极分别通过电阻R10和所述电容C3连接至所述电池的负极，所述三极管Q3的基极还依次通过电阻R8、按键S1连接至所述电容C2和所述电阻R7的公共端。

进一步地，所述低电压检测电路包括电压检测芯片、电容C4和电容C5；所述电压检测芯片的输入端连接所述电池的正极，所述电压检测芯片的接地端连接所述电池的负极，所述电压检测芯片的输出端连接至所述三极管Q3的基极；所述电容C4和所述电容C5并联连接后连接在所述电压检测芯片的输入端与所述电压检测芯片的接地端之间。

进一步地，所述电压检测芯片的型号为CE8809N23M。

本实用新型提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，通过低电压检测电路侦测电池的输出电压，并在电池处于低压状态时输出有效低电平，通过对电容C3的放电使三极管Q3截止，进而使三极管Q2截止，迫使双稳压按键触发电路进入第一稳定状态，实现了电池处于低压状态时自动断开电机供电回路的功能，能够有效防止充电电流全部消耗在电机上、电池的电量无法得到补充的情况发生；且本实用新型提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路结构简单，无需使用单片机，生产成本低。

附图说明

为于更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路的结构框图；

图2为图1中电池充电电路及电机驱动电路的电路原理图；

图3为图1中双稳态按键触发电路及低电压检测电路的电路原理图。

附图标记：

10 电池充电电路 11 第一电源输入端 12 第二电源输入端

13 限流电阻 20 电池 30 电机驱动电路

31 电机 40 双稳态按键触发电路 50 低电压检测电路

51 电压检测芯片

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用于区分不同的组成部分。“一端”、“另一端”等类似词语，仅是指示装置或元件的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如图1～图3所示，本实用新型实施例提供一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，包括电池充电电路10、电池20、电机驱动电路30、双稳态按键触发电路40和低电压检测电路50；

所述电池充电电路10为所述电池20充电；具体地，如图2所示，所述电池充电电路10包括第一电源输入端11、第二电源输入端12、限流电阻13、二极管D1；所述第一电源输入端11依次通过所述二极管D1和限流电阻13连接至所述电池20的正极(即如图2、图3所示的Vbat+)；所述第二电源输入端12连接至所述电池20的负极(即如图2、图3所示的GND)；所述第一电源输入端11与所述二极管D1的正极相连；电池充电电路10的第一电源输入端11和第二电源输入端12输入充电电流，经过二极管D1，再经过限流电阻13给电池20进行充电；二极管D1在没有充电电流输入时，能够防止电池 20上的电流流向前级电路造成电池20电量的损耗；限流电阻13包括电阻R1 和电阻R2，用于限制充电电流的大小，防止充电电流过大损坏电池20。

所述电池20为所述电机驱动电路30供电；所述双稳态按键触发电路40 连接所述电池20和所述电机驱动电路30，所述双稳态按键触发电路40用于向所述电机驱动电路30输出启动信号或者停止信号；

具体地，所述电机驱动电路30包括电机31、二极管D2、电容C1和三极管Q1；所述电机31的一端连接至所述电池20的正极，所述电机31的另一端连接所述三极管Q1的集电极；所述三极管Q1的发射极连接所述电池20的负极；所述三极管Q1的基极连接所述双稳态按键触发电路40；所述二极管D2 和所述电容C1均与所述电机31并联连接，其中二极管D2的负极与电池20 的正极相连。

如图3所示，所述双稳态按键触发电路40包括三极管Q2、三极管Q3、电容C2、电容C3和按键S1；所述三极管Q2为PNP型三极管，所述三极管Q3 为NPN型三极管；所述电容C2的电容容量是所述电容C3的电容容量的10倍～ 15倍；

所述三极管Q2的基极通过电阻R5连接至所述电池20正极，所述三极管 Q2的基极还依次通过电阻R6和电阻R7连接至电容C2的一端，所述电容C2 的另一端连接至所述电池20的负极；所述三极管Q2的发射极连接所述电池 20正极；所述三极管Q2的集电极连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q2 的集电极还通过电阻R9连接所述三极管Q3的基极；

所述三极管Q3的集电极连接至所述电阻R6和所述电阻R7的公共端；所述三极管Q3的发射极连接至所述电池20的负极；所述三极管Q3的基极分别通过电阻R10和电容C3连接至所述电池20的负极，所述当Q3的基极还依次通过电阻R8、按键S1连接至所述电容C2和所述电阻R7的公共端；

三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极相连接，当三极管Q2处于截止状态时，三极管Q2的集电极输出为低电平，三极管Q1的基极输入为低电平；当三极管Q2处于导通状态时，三极管Q2的集电极输出为高电平，三极管Q1 的基极输入为高电平。电池20的正极依次通过电机31、三极管Q1连接至电池20的负极，形成电机31的供电回路；当双稳态按键触发电路40向电机驱动电路30输出启动信号，即三极管Q2的集电极向三极管Q1的基极输入高电平时，三极管Q1处于导通状态，电机31的供电回路导通，电机31启动工作；当双稳态按键触发电路40向电机驱动电路30输出停止信号，即三极管Q2的集电极向三极管Q1的基极输入低电平时，三极管Q1处于截止状态，电机31 的供电回路端开，电机31停止工作。

所述低电压检测电路50连接所述电池20和所述双稳态按键触发电路40；所述低电压检测电路50用于检测所述电池20的输出电压，当所述电池20的输出电压低于设定的电压阈值时，所述低电压检测电路50向所述双稳态按键触发电路40输出低电压信号；所述双稳态按键触发电路40接收到所述低电压信号时，所述双稳态按键触发电路40向所述电机驱动电路30输出停止信号。

具体地，所述低电压检测电路50包括电压检测芯片51、电容C4和电容 C5；所述电压检测芯片51的输入端连接所述电池20的正极，所述电压检测芯片51的接地端连接所述电池20的负极，所述电压检测芯片51的输出端连接至所述三极管Q3的基极；所述电容C4和所述电容C5并联连接后连接在所述电压检测芯片51的输入端与所述电压检测芯片51的接地端之间。其中，所述的电压阈值由选用的电压检测芯片51的低压保护动作点确定。优选地，低电压检测电路50采用型号为CE8809N23M的电压检测芯片进行电池20输出电压的侦测；型号为CE8809N23M的电压检测芯片的低压保护动作点为2.3V，即所述的电压阈值为2.3V，当电压检测芯片51输入端的输入电压高于2.3V 时，电压检测芯片51的输出端是开漏的高阻状态，相当于开路状态，当电压检测芯片51的输入电压低于或者等于2.3V时，电压检测芯片51输出端输出有效低电平；通过变更电压检测芯片51的型号可改变低压保护动作点，例如：型号为CE8809N25M的电压检测芯片，低压保护动作点是2.5V。

电池20的正极输出电压经过电容C5和电容C4的稳压滤波之后，输入到电压检测芯片51的输入端，当电池20的正极输出电压低于低压保护动作点时，电压检测芯片51的输出端输出有效的低电平；电压检测芯片51的输出端连接至三极管Q3的基极，当电压检测芯片51的输出端输出有效的低电平时，电容C3向电压检测芯片51的输出端内部开关管放电，C3电容的放电使三极管Q3失去基极和发射极之间的偏置电压而截止；随着三极管Q3的截止，三极管Q2的基级偏置电流回路断开，三极管Q2也随之截止，三极管Q2的集电极向三极管Q1的基极输出低电平，即双稳态按键触发电路40向电机驱动电路30输出停止信号。

本实用新型实施例提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，具体工作时：

当电路第一次通电时，三极管Q2的基极通过电阻R5连接到电池20的正极，电阻R5能够防止三极管Q2被误触发导通；同时电池20的正极还通过电阻R5、电阻R6、电阻R7给电容C2充电，电容C2的电压被逐渐提高到接近电池20的输出电压，电容C2的充电时间大约是5倍的RC充电时间。三极管 Q2的基极被稳定维持在高电平，三极管Q2截止，三极管Q2的集电极处于悬空无效状态。这时双稳态按键触发电路40处于第一稳定状态；三极管Q2的集电极向三极管Q1的基极输出低电平，三极管Q1处于截止状态，电机31的供电回路断开，电机31停止。

第一次按下按键S1时，电容C2通过电阻R8为电容C3充电；由于三极管Q3的基极通过电阻R10接地，在按键S1被按下之前三极管Q4的基极为低电平，三极管Q3的基极对发射极之间无偏置电压而截止；当电容C3的充电电压上升到大于三极管Q3的基极和发射极之间的导通电压时，三极管Q3导通；C2电容容量选择是C3电容容量的10倍～15倍，形成相对的大容量电容对小容量电容进行放电充电。

三极管Q3导通之后，电池20的正极通过三极管Q2的发射极、三极管Q2 的基级、电阻R6、三极管Q3的集电极以及三极管Q3的发射极，最终到达电池20的负极，形成三极管Q2的基极偏置电流，三极管Q2稳定导通，三极管 Q2的集电极输出保持高电平；三极管Q2的集电极输出的高电平通过电阻R9 继续给电容C3充电，确保三极管Q3保持稳定导通状态，三极管Q3导通的同时，电阻R7和电容C2串联回路的电压被限制在三极管Q3的集电极对发射极的导通压降，一般为0.1V。此时双稳态按键触发电路40处于第二稳定状态；三极管Q2的集电极向三极管Q1的基极输出高电平，三极管Q1处于导通状态，电机31的供电回路导通，电机31启动。

第二次按下按键S1时，由于三极管Q3导通之后集电极对发射极的导通压降迫使电阻R7和电容C2串联回路的电压被限制在0.1V左右，此时电容 C2处于几乎没有存储电量的状态；在这种状态下，当按键S1被按下时，相对小容量的电容C3对相对大容量的电容C2进行充电，电容C3上的电压迅速降低，导致三极管Q3的基级电压降低，进而迫使三极管Q3截止；

随着三极管Q3进入截止状态，三极管Q2的基级偏置电流回路断开，三极管Q2也随之截止，电池20的正极通过电阻R5、电阻R6、电阻R7重新给电容C2充电；电容C2的电压被逐渐提高到接近电池20的正极电压，三极管 Q2的基极被稳定维持在高电平，三极管Q2截止，三极管Q2的集电极处于悬空无效状态。这时，双稳态按键触发电路40再次进入第一稳定状态；三极管 Q2的集电极向三极管Q1的基极输出低电平，三极管Q1处于截止状态，电机 31的供电回路断开，电机31停止。

在双稳态触发电路处于第二稳定状态时，若电池20的输出电压低于设定的电压阈值，电压检测芯片51的输出端向三极管Q3的基极输出有效的低电平，电容C3电压降低，使三极管Q3失去基极和发射极之间的偏置电压而截止；随着三极管Q3的截止，三极管Q2的基级偏置电流回路断开，三极管Q2 也随之截止，三极管Q2的集电极处于悬空无效状态。这时，双稳态按键触发电路40进入第一稳定状态；三极管Q2的集电极向三极管Q1的基极输出低电平，三极管Q1处于截止状态，电机31的供电回路断开，电机31停止。当电池20输出电压低于设定的电压阈值时，电压检测芯片51的输出都将保持有效的低电平状态，电容C3处于持续被放电的状态，使三极管Q3处于持续截止状态；因此，在电池20输出电压未恢复到设定的电压阈值之前，按下按键 S1无法使双稳态按键触发电路40进入第二稳定状态，避免电池20处于低压状态时接通电机31供电回路，能够有效防止发生充电电流全部消耗在电机31 上、电池20的电量无法得到补充的情况。

本实用新型实施例提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，通过低电压检测电路侦测电池的输出电压，并在电池处于低压状态时输出有效低电平，通过对电容C3的放电使三极管Q3截止，进而使三极管Q2截止，迫使双稳压按键触发电路进入第一稳定状态，实现了电池处于低压状态时自动断开电机供电回路的功能，能够有效防止充电电流全部消耗在电机上、电池的电量无法得到补充的情况发生；且本实用新型实施例提供的低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路结构简单，无需使用单片机，生产成本低。

尽管本文中较多的使用了诸如电池充电电路、双稳态按键触发电路、电压检测芯片、二极管、三极管、电机等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，其特征在于：包括电池充电电路(10)、电池(20)、电机驱动电路(30)、双稳态按键触发电路(40)和低电压检测电路(50)；

所述电池充电电路(10)为所述电池(20)充电；所述电池(20)为所述电机驱动电路(30)供电；

所述双稳态按键触发电路(40)连接所述电池(20)和所述电机驱动电路(30)，所述双稳态按键触发电路(40)用于向所述电机驱动电路(30)输出启动信号或者停止信号；

所述低电压检测电路(50)连接所述电池(20)和所述双稳态按键触发电路(40)；所述低电压检测电路(50)用于检测所述电池(20)的输出电压，当所述电池(20)的输出电压低于设定的电压阈值时，所述低电压检测电路(50)向所述双稳态按键触发电路(40)输出低电压信号；所述双稳态按键触发电路(40)接收到所述低电压信号时，所述双稳态按键触发电路(40)向所述电机驱动电路(30)输出停止信号。

2.根据权利要求1所述低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，其特征在于：所述电池充电电路(10)包括第一电源输入端(11)、第二电源输入端(12)、限流电阻(13)、二极管D1；所述第一电源输入端(11)依次通过所述二极管D1和限流电阻(13)连接至所述电池(20)的正极；所述第二电源输入端(12)连接至所述电池(20)的负极；所述第一电源输入端(11)与所述二极管D1的正极相连。

3.根据权利要求2所述低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，其特征在于：所述电机驱动电路(30)包括电机(31)、二极管D2、电容C1和三极管Q1；所述电机(31)的一端连接至所述电池(20)的正极，所述电机(31)的另一端连接所述三极管Q1的集电极；所述三极管Q1的发射极连接所述电池(20)的负极；所述三极管Q1的基极连接所述双稳态按键触发电路(40)；所述二极管D2和所述电容C1均与所述电机(31)并联连接。

4.根据权利要求3所述低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，其特征在于：所述双稳态按键触发电路(40)包括三极管Q2、三极管Q3、电容C2、电容C3和按键S1；所述三极管Q2为PNP型三极管，所述三极管Q3为NPN型三极管；所述电容C2的电容容量是所述电容C3的电容容量的10倍～15倍；

所述三极管Q2的基极通过电阻R5连接至所述电池(20)正极，所述三极管Q2的基极还依次通过电阻R6和电阻R7连接至所述电容C2的一端，所述电容C2的另一端连接至所述电池(20)的负极；所述三极管Q2的发射极连接所述电池(20)正极；所述三极管Q2的集电极连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q2的集电极还通过电阻R9连接所述三极管Q3的基极；

所述三极管Q3的集电极连接至所述电阻R6和所述电阻R7的公共端；所述三极管Q3的发射极连接至所述电池(20)的负极；所述三极管Q3的基极分别通过电阻R10和所述电容C3连接至所述电池(20)的负极，所述三极管Q3的基极还依次通过电阻R8、按键S1连接至所述电容C2和所述电阻R7的公共端。

5.根据权利要求4所述低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，其特征在于：所述低电压检测电路(50)包括电压检测芯片(51)、电容C4和电容C5；所述电压检测芯片(51)的输入端连接所述电池(20)的正极，所述电压检测芯片(51)的接地端连接所述电池(20)的负极，所述电压检测芯片(51)的输出端连接至所述三极管Q3的基极；所述电容C4和所述电容C5并联连接后连接在所述电压检测芯片(51)的输入端与所述电压检测芯片(51)的接地端之间。

6.根据权利要求5所述低压自动关闭的双稳态按键开关驱动电路，其特征在于：所述电压检测芯片(51)的型号为CE8809N23M。