CN209981046U - 一种双稳态自锁开关电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双稳态自锁开关电路，其包括第一开关器件、第二开关器件、第一分压电路、第二分压电路、第一储能元件、第二储能元件、单向导通元件和按键开关；所述第一分压电路的电压输入端连接电源，第一分压输出端连接第一储能元件后接地，第二分压输出端连接所述第一开关器件的控制端，第三分压输出端连接所述第二开关器件的输入端；所述第一储能元件通过单向导通元件连接至所述第二开关器件的输入端，并且通过所述按键开关分别连接第二储能元件的一端和所述第二开关器件的控制端；所述第二分压电路的电压输入端所述第一开关器件的输出端，第一分压输出端连接第二开关器件的控制端。本实用新型具有安全可靠的优点。

Description

一种双稳态自锁开关电路

技术领域

本实用新型涉及开关电路技术领域，特别是涉及一种双稳态自锁开关电路。

背景技术

无论是电子产品还是工业用电器，大部分的用电设备，都需要电源开关进行开通关断控制，开关是可以使电路开路闭合、使电流中断联通或使其流到其他部分电路的控制装置。开关按照结构分类，可分为微动开关，船型开关，钮子开关，拨动开关，按钮开关，按键开关，还有时尚潮流的薄膜开关、点开关等。

目前大部分的家用电器、电子设备、消费电子的开关都使用拨动开关，当开关拨到“开”时，电路接通，设备上电；当开关拨到“关”时，电路断开，设备掉电。该开关在切换动作时，会引起电流的突变，高压时易产生打火，容易引发触电事故，具有较大的安全隐患。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种双稳态自锁开关电路，其能够具有安全可靠的优点。

一种双稳态自锁开关电路，包括第一开关器件、第二开关器件、第一分压电路、第二分压电路、第一储能元件、第二储能元件、单向导通元件和按键开关；

所述第一分压电路的电压输入端连接电源，所述第一分压电路的第一分压输出端连接第一储能元件后接地，所述第一分压电路的第二分压输出端连接所述第一开关器件的控制端，所述第一分压电路的第三分压输出端连接所述第二开关器件的输入端；

所述第一开关器件的输入端连接电源，输出端连接负载；所述第一储能元件通过单向导通元件连接至所述第二开关器件的输入端，并且通过所述按键开关分别连接第二储能元件的一端和所述第二开关器件的控制端；所述第二储能元件的另一端和所述第二开关器件的输出端接地；

所述第二分压电路的电压输入端所述第一开关器件的输出端，所述第二分压电路的第一分压输出端连接第二开关器件的控制端，所述第二分压电路的第二分压输出端接地。

相较于现有技术，本实用新型使用按键开关控制电路来切换电路的状态，通过控制第一开关器件的导通截止实现双稳态自锁开关电路的导通和关断，按键开关控制电路并未直接接入供电线路中，具有安全可靠的优点，不会发生触电事故，并且在该双稳态自锁开关电路中，开关机构为第一开关器件，为电路软开关，通过电子器件软关断，不易生打火，降低安全隐患，寿命高，不易损坏，节约更换成本。

进一步地，所述第一分压电路包括串联连接的第一电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻连接电源，所述第四电阻连接第一储能元件；所述第一开关器件的控制端连接在第一电阻和第三电阻之间；所述第二开关器件的输入端连接在所述第三电阻和第四电阻之间。

进一步地，所述单向导通元件为二极管，所述二极管的阳极连接至所述第一储能元件与第四电阻之间，阴极连接所述第二开关器件的输入端。

进一步地，所述第二分压电路包括第二电阻和第六电阻；所述第二电阻一端连接至所述第一开关器件的输出端，另一端连接所述第六电阻，所述第六电阻另一端接地；所述第二开关器件的控制端连接在所述第二电阻和第六电阻之间。

进一步地，还包括第五电阻，所述第五电阻为第二开关器件的控制端输入电阻，所述第五电阻一端连接第二开关器件的控制端，另一端连接所述按键开关，并且所述第五电阻还连接在所述第二电阻和第六电阻之间。

进一步地，还包括自恢复保险丝，所述自恢复保险丝连接在所述第一开关器件的输出端和第二电阻之间。

进一步地，所述第一储能元件和第二储能元件为电容，并且所述第一储能元件为容值大于第二储能元件的电容。

进一步地，所述按键开关为微触按钮。

进一步地，所述第一开关器件和第二开关器件为三极管。

进一步地，所述第一开关器件为PNP型管，所述第一开关器件的输入端为PNP型管的发射极，所述第一开关器件的输出端为PNP型管的集电极，所述第一开关器件的控制端为PNP 型管的基极；

所述第二开关器件为NPN型管，所述第二开关器件的输入端为NPN型管的集电极，所述第二开关器件的输出端为NPN型管的发射极，所述第二开关器件的控制端为NPN型管的基极。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型的双稳态自锁开关电路的电路框图；

图2为本实用新型的双稳态自锁开关电路的电路图。

具体实施方式

现在参看后文中的附图，更完整地描述本实用新型，在图中，显示了本实用新型的实施例。然而，本实用新型可体现为多种不同的形式，并且不应理解为限于本文中所提出的特定实施例。确切地说，这些实施例用于将本实用新型的范围传达给本领域的技术人员。

除非另外限定，否则，本文中所使用的术语(包括技术性和科学性术语)应理解为具有与本实用新型所属的领域中的技术人员通常所理解的意义相同的意义。而且，要理解的是，本文中所使用的术语应理解为具有与本说明书和相关领域中的意义一致的意义，并且不应通过理想的或者过度正式的意义对其进行解释，除非本文中明确这样规定。

为了克服现有技术的缺陷，请参见图1，一种双稳态自锁开关电路，包括

一种双稳态自锁开关电路，包括第一开关器件10、第二开关器件20、第一分压电路30、第二分压电路40、第一储能元件50、第二储能元件60、单向导通元件70和按键开关80；

所述第一分压电路的电压输入端31连接电源，所述第一分压电路的第一分压输出端32 连接第一储能元件50后接地，所述第一分压电路的第二分压输出端33连接所述第一开关器件的控制端13，所述第一分压电路的第三分压输出端34连接所述第二开关器件的输入端21；

所述第一开关器件的输入端11连接电源，输出端12连接负载；所述第一储能元件50通过单向导通元件70连接至所述第二开关器件的输入端21，并且通过所述按键开关80分别连接第二储能元件60的一端和所述第二开关器件的控制端23；所述第二储能元件的另一端和所述第二开关器件的输出端22接地；

所述第二分压电路的电压输入端41所述第一开关器件的输出端，所述第二分压电路的第一分压输出端42连接第二开关器件的控制端，所述第二分压电路的第二分压输出端43接地。

作为本实用新型的一个可选的具体实施电路，请参阅图2，所述第一分压电路30包括串联连接的第一电阻R1、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第一电阻R1连接电源，所述第四电阻R4连接第一储能元件50；所述第一开关器件的控制端13连接在第一电阻R1和第三电阻R3之间；所述第二开关器件的输入端21连接在所述第三电阻R3和第四电阻R4之间。也即所述第一电阻R1连接电源的一端为所述第一分压电路的电压输入端31，所述第四电阻R4 连接第一储能元件50的一端为所述第一分压电路的第一分压输出端32，所述第一电阻R1和第三电阻R3之间的输出节点为所述第一分压电路的第二分压输出端33，所述第三电阻R3 和第四电阻R4之间的输出节点为所述第一分压电路的第三分压输出端34。

特别地，所述第一分压电路30还可以只包括串联连接的第一电阻R1和第三电阻R3，所述第一电阻R1连接电源，所述第三电阻R3连接第一储能元件50；所述第一开关器件的控制端13和所述第二开关器件的输入端21都连接在第一电阻R1和第三电阻R3之间。也即所述第一电阻R1连接电源的一端为所述第一分压电路的电压输入端31，所述第四电阻R4连接第一储能元件50的一端为所述第一分压电路的第一分压输出端32，所述第一电阻R1和第三电阻R3之间的输出节点为所述第一分压电路的第二分压输出端33和第三分压输出端34。

所述单向导通元件70可以是二极管D1，所述二极管D1的阳极连接至所述第一储能元件50与第四电阻R4之间，阴极连接所述第二开关器件的输入端21。

所述第二分压电路40包括第二电阻R2和第六电阻R6；所述第二电阻R2一端连接至所述第一开关器件的输出端12，另一端连接所述第六电阻R6，所述第六电阻R6另一端接地；所述第二开关器件的控制端23连接在所述第二电阻R2和第六电阻R6之间。换而言之，所述第二电阻R2连接至所述第一开关器件的输出端12的一端为所述第二分压电路的电压输入端41，所述第二电阻R2和第六电阻R6之间的输出节点为所述第二分压电路的第一分压输出端42，所述第六电阻R6接地的一端为所述第二分压电路的第二分压输出端43。

进一步地，还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5为第二开关器件的控制端23输入电阻，所述第五电阻R5一端连接第二开关器件的控制端23，另一端连接所述按键开关80。并且所述第五电阻R5还连接在所述第二电阻R2和第六电阻R6之间。

为了实现电路的过流保护，还包括自恢复保险丝，所述自恢复保险丝连接在所述第一开关器件的输出端和第二电阻之间。

可选地，所述第一储能元件和第二储能元件都为电容，所述第一储能元件为第一电容C1，第二储能元件为第二电容,C2，并且所述第一储能元件为容值大于第二储能元件的电容。

特别地，所述按键开关80为微触按钮SW1。

在上述描述中，应当注意的是，第四电阻R4阻值较大，为1MΩ；所述第一电容C1容值较大为1uF，第二电容C2容值较小为2200pF，所述第一电容的容值远大于第二电容的容值。这样的值的设置是为了通过第一电容C1和第二电容C2不同充放电的时间来实现电路状态切换和锁定功能。此外，所述按键开关为微触按钮，SW1微触按钮并不带自锁功能，按下接通，松开自动弹起断开，在人工手动切换电路状态过程中按下按钮后立即松开，并不是一直按着，电路的状态在松开按键后转变，按键的功能是用来切换电路的状态，在导通与关断两种状态中切换。

应当说明的是，所述第一开关器件10和第二开关器件20可以采用三极管和场效应管，在一个实施例中，所述第一开关器件10和第二开关器件20为三极管。进一步地，所述第一开关器件10为PNP型的三极管Q1，所述第一开关器件的输入端11为三极管Q1的发射极，所述第一开关器件的输出端12为三极管Q1的集电极，所述第一开关器件的控制端13为三极管Q1的基极。所述第二开关器件20为NPN型的三极管Q2，所述第二开关器件的输入端21为三极管Q2的集电极，所述第二开关器件的输出端22为三极管Q2的发射极，所述第二开关器件的控制端23为三极管Q2的基极。

以下详细说明电路状态切换、自锁和掉电保护的原理：

该双稳态自锁电路有两种稳定的状态，一种为导通，一种为关断。当上电后线路的电源 STB输入5V电压，最大可接入24V电压，电压通过所述第一电容C1放电电路，也即第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4对第一电容C1充电，此外电源通过第一电阻R1分压到三极管Q1基极，故三极管Q1-B点为高电平，因PNP型三极管高电平截止，发射极E点与集电极C点不导通，即所述第一开关器件10不导通，电路状态为关断。

当需要切换为导通状态时，按下微触按钮SW1，微触按钮的1脚与2脚接通，由于第一电容C1被充满电，为高电平，按下按钮接通后，使得三极管Q2基极也为高电平。因为三极管Q2为NPN型三极管，在高电平时导通，故三极管Q2的发射极E点与集电极C点导通。而三极管Q2-E点接地，三极管Q2的导通将第三电阻R3与第四电阻R4的结点拉为低电平。然后第一电阻R1与第三R3为分压关系，那么三极管Q1的基极B点也为低电平，此时三极管Q1的发射极E点与集电极C点导通，即第一开关器件的输入端11和输出端12导通。

第一电容C1通过二极管D1对地放电，当微触按钮SW1被释放后，三极管Q2-B点的高电平由第二电阻R2、第六R6分压提供，至此电路状态维持稳定的导通状态，测量输出端电压为5V。

当需要切换为关断状态时，按下微触按钮SW1，微触按钮的1脚与2脚接通，由于第一电容C1被放电，为低电平，并且第一电容C1的容值比第二电容C2大得多，按下微触按钮后，电路会给容值较大的第一电容C1充电，第二电容C2被放电，从而将三极管Q2基极拉为低电平。因为三极管Q2为NPN型三极管，在低电平时截止，故三极管Q2的发射极E点与集电极C点截止，使得第三电阻R3与第四电阻R4的结点拉为高电平。然后第一电阻R1 与第三电阻R3为分压关系，故三极管Q1的基极B点也为高电平，此时三极管Q1的发射极 E点与集电极C点截止，即第一开关器件的输入端11和输出端12关断。

当微触按钮SW1松开后，三极管Q2的基极依然为低电平，电源输入继续通过第一电阻 R1、第三电阻R3、第四电阻R4对第一电容C1充电，直至第一电容C1充满，为下一次状态转变准备高电平，测量三极管Q1的输出端电压为0V。

若再次触发按钮，电路会切换到导通状态。

而当输入意外掉电时，比如停电，由于三极管Q2的基极B点不能继续保持高电平，三极管Q2截止，当再次上电时，电路为关断状态，这样就避免了突然来电时电器的误开启。

作为本实用新型的优选实施方式，所述双稳态自锁开关电路还包括自恢复保险丝FU1，所述自恢复保险丝FU1连接在所述第一开关器件的输出端13和第二电阻R2之间。自恢复保险丝R2用作电路的过流保护。当用电器电路电流超过保险丝FU1保护值后断开，使得三极管Q2基极B点为低电平，三极管Q2截止，那么三极管Q1截止，电路状态为关断，实现过流保护功能。

本实用新型的双稳态自锁开关电路可应用于电子产品及工业用电器。

相较于现有技术，本实用新型的双稳态自锁电路具有如下有益效果：

1、该双稳态自锁电路中使用微触按钮来切换电路的状态，通过控制三极管的开关实现电路状态的切换，微触按钮并未直接接入供电线路，安全可靠，不会触电，并且通过电子器件软关断，不易生打火，降低安全隐患。

2、该双稳态自锁电路不但能快速切换电路状态，并且在接通状态时一旦供电意外掉电，会自动把电路切换至关断状态，下次来电时仍在关断状态，避免了突然来电时电器的误开启，消除风险。

3、该双稳态自锁电路的开关机构为三极管内部PN结，为电路软开关，寿命高，不易损坏，节约成本。

4、该双稳态自锁电路有过流保护功能，能对后级电路起到保护作用，并且过流后不会对电路造成损坏，电流恢复后可正常使用。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双稳态自锁开关电路，其特征在于：包括第一开关器件、第二开关器件、第一分压电路、第二分压电路、第一储能元件、第二储能元件、单向导通元件和按键开关；

所述第一分压电路的电压输入端连接电源，所述第一分压电路的第一分压输出端连接第一储能元件后接地，所述第一分压电路的第二分压输出端连接所述第一开关器件的控制端，所述第一分压电路的第三分压输出端连接所述第二开关器件的输入端；

所述第一开关器件的输入端连接电源，输出端连接负载；所述第一储能元件通过单向导通元件连接至所述第二开关器件的输入端，并且通过所述按键开关分别连接第二储能元件的一端和所述第二开关器件的控制端；所述第二储能元件的另一端和所述第二开关器件的输出端接地；

所述第二分压电路的电压输入端所述第一开关器件的输出端，所述第二分压电路的第一分压输出端连接第二开关器件的控制端，所述第二分压电路的第二分压输出端接地。

2.根据权利要求1所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述第一分压电路包括串联连接的第一电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻连接电源，所述第四电阻连接第一储能元件；所述第一开关器件的控制端连接在第一电阻和第三电阻之间；所述第二开关器件的输入端连接在所述第三电阻和第四电阻之间。

3.根据权利要求2所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述单向导通元件为二极管，所述二极管的阳极连接至所述第一储能元件与第四电阻之间，阴极连接所述第二开关器件的输入端。

4.根据权利要求1所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述第二分压电路包括串联的第二电阻和第六电阻；所述第二电阻一端连接至所述第一开关器件的输出端，另一端连接所述第六电阻，所述第六电阻另一端接地；所述第二开关器件的控制端连接在所述第二电阻和第六电阻之间。

5.根据权利要求4所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：还包括第五电阻，所述第五电阻为第二开关器件的控制端输入电阻，所述第五电阻一端连接第二开关器件的控制端，另一端连接所述按键开关，并且所述第五电阻还连接在所述第二电阻和第六电阻之间。

6.根据权利要求4所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：还包括自恢复保险丝，所述自恢复保险丝连接在所述第一开关器件的输出端和第二电阻之间。

7.根据权利要求1所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述第一储能元件和第二储能元件为电容，并且所述第一储能元件为容值大于第二储能元件的电容。

8.根据权利要求1所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述按键开关为微触按钮。

9.根据权利要求1～8任一项所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述第一开关器件和第二开关器件为三极管。

10.根据权利要求9所述的双稳态自锁开关电路，其特征在于：所述第一开关器件为PNP型管，所述第一开关器件的输入端为PNP型管的发射极，所述第一开关器件的输出端为PNP型管的集电极，所述第一开关器件的控制端为PNP型管的基极；

所述第二开关器件为NPN型管，所述第二开关器件的输入端为NPN型管的集电极，所述第二开关器件的输出端为NPN型管的发射极，所述第二开关器件的控制端为NPN型管的基极。

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