CN210927592U - 一种开关机电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开关机电路，包括：防正反极单元、开关单元、基准值单元、RC充电单元、供电单元；所述防正反极单元的输出端分别连接开关和基准值单元，用于防止电池正反极调换对硬件或者机器的损害；所述开关单元输出端直接与基准值单元连接，用于开关机；所述RC充电单元还与基准单元连接，用于维持延长的开机时间；所述基准值单元输出端连接供电单元，用于控制开关机操作；所述供电单元，用于开启或者断开与开关电路连接的机器电源。本实用新型通过采用在开关机电路上设置防正反极单元、开关单元、基准值单元、RC充电单元、供电单元的技术手段，克服现有技术中存在的人力、材料成本高、用户体验差、电路容易损坏的技术问题，实现了降低人力、材料成本、增强用户体验、防止电路损坏的有益效果。

Description

一种开关机电路

技术领域

本发明涉及电通信领域，尤其是一种开关机电路。

背景技术

随着科技的发展，逻辑电路得到了广泛的应用，几乎占据了各个领域，它最大的特点就是只要通过模块简单的发射或接收信号就能达到通信的目的，无需CPU指令或通过软件处解决，电源对于控制逻辑电路是必不可少的，电源的开启关闭就需要用开关来控制，对于这个开关的开启或者关闭，如果再利用CPU或软件来处理，就增加了人力和材料成本。

现有技术中，开关机的应用场合很多，例如，应用于一些手持设备如手机、GPS、IPAD等的典型开关机过程，在关机状态下，长按开关机按键实现开机，开机一般需要几秒时间，长按时间对于用户不好把握，用户体验差。在开机状态下，长按开关机按键实现软关机。开关机过程的控制需要主控芯片DSP或MCU参与，但在主控芯片死机状态下无法响应关机信号，只有拔掉电池/电源才能进行断电关机，非常不方便，而且在系统开机状态下插拔电池/电源很容易造成系统电源震荡而导致系统电路损坏。另一种情况就是应用于一些台式设备如电视机、显示器的开关机过程在关机状态下，按一下开关机按键实现开机；在开机状态下，按一下开关机按键实现关机。开关机过程的控制也需要主控芯片参与，没有软关机过程，只是通过主控芯片响应开关机按键信号来控制开关通断实现电源的开启和关闭。第三种情况是应用于其它设备的开关机电路通过机械开关直接实现电源的通断，没有软关机过程和主控芯片参与，但是如果用在提供电源的电路上实现开关机，遇到电池正反极调换，对硬件和机器会造成损坏。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种开关机电路，能够降低人力、材料成本、增强用户体验、防止电路损坏。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种开关机电路，包括：

防正反极单元、开关单元、基准值单元、RC充电单元、供电单元；

所述防正反极单元的输出端分别连接开关和基准值单元，用于防止电池正反极调换对硬件或者机器的损害；

所述开关单元输出端直接与基准值单元连接，用于开关机；

所述RC充电单元还与基准单元连接，用于维持延长的开机时间；

所述基准值单元输出端连接供电单元，用于控制开关机操作；

所述供电单元，用于开启或者断开与开关电路连接的机器电源。

进一步地，所述电池单元为可拆卸电池，用于为开关电路提供电源。

进一步地，所述防正反极单元包括P沟道MOS场效应管。

进一步地，所述基准值单元包括稳压芯片。

进一步地，所述RC充电单元包括第一电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电容、第一电阻和第二电阻以串联方式连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过采用在开关机电路上设置防正反极单元、开关、基准值单元、RC充电单元的技术手段，克服现有技术中存在的人力、材料成本高、用户体验差、电路容易损坏的技术问题，实现了降低人力、材料成本、增强用户体验、防止电路损坏的有益效果。

附图说明

图1是本发明一种开关机电路实施例1系统示意图；

图2是本发明一种开关机电路实施例2电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的一个实施例1中：整体示意图如图1所示，包括以下几个部分，防正反极单元、开关、基准值单元、RC充电单元、供电单元；

其中，防正反极单元的输出端分别连接开关和基准值单元，用于防止电池正反极调换对硬件或者机器的损害；

其中，开关单元的输出端直接与基准值单元连接，其中基准值单元包括稳压芯片，用于开关机；通过控制基准单元中稳压芯片导通与截止，达到开关机目的；电压大于等于基准值时，基准稳压芯片导通，使P沟道MOS管栅极拉低，开机，电压低于基准值的时，基准稳压IC截止，P沟道MOS管栅极为高，关机。

其中开关单元还经过RC充电单元与基准单元连接，用来延长开机的时间。

上述基准值单元输出端连接供电单元，用于供电与断电操作的关键。

上述供电单元，用于开启或者断开与开关电路连接的机器电源，根据基准值单元选所要的低压差线性稳压器，输出电压如5V，3.3V等。

在本发明的另一实施例2中，还包括电池单元，具体的，电池单元为可拆卸电池，可拆电池电压一般选择9V，电池类型可以选择锂电、聚合物电池、干电池中的任意一种或者其他类型，用于提供电源输入。

上述防正反极单元包括P沟道MOS场效应管。

上述防正反极作用就是在异常情况例如安装电池时正反极调换，防止产生短路现象，本实施例中正反极调换只是不开机，不会对电路有损害。

可以理解的，直流电正负极接反会发生短路现象。电源短路是指在电路中，电流不流经用电器，直接连接电源正负两极。根据欧姆定律I＝U/R知道，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流，电池或者其他电源都不能承受，会造成电源损坏；更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。

更为具体的，包括以下危害：

1.产生大电流：有时会产生上万甚至十几万安的大电流，因此会产生大量的热量，损毁设备，电弧会将许多元件短时间融化，同时，产生的电流还会带来一定的电磁力，它同样会损坏设备，同样可能造成重大火灾及伤害事件。

2.造成低电压：会使电气设备无法正常工作。

3.其他：还有干扰抑制与破坏系统的稳定运行，线损，热损，无功功率等增大，影响通信，通讯。短路时，电流会往电阻较小(或电阻忽略不记的导线)的用电器(或导线)流，导致被短路的用电器(或电源)无法正常工作。

具体的，电路表示如图2所示，Q8是P沟道二极管的场效应管，Q8的三个管脚分别为漏极、源极、栅极，其中栅极接地，漏极接电池正极，漏极与栅极之间电压有压差，压差为9V，Q8导通，异常情况下例如电池正负极调换，即Q8的漏极接地，漏极与栅极之间的电压为0V，Q8截止，同理，Q10的源极接A点，Q10的栅极接B点，反之，A、B点无压差都为，Q10截止。

在本发明的另一实施例3中，实施例1中的特征可以和实施例2中的特征结合使用。

在本发明的另一实施例4中，所述基准值单元包括稳压芯片，可以结合实施例1-3中任意一项或者多项技术特征使用。

具体的，如图2所示，在电路中的表示，本电路采用SOT23封装方式的稳压芯片作为基准单元的稳压芯片，这样可以使塑封流道减少，提高塑封料利用率。Q11的基准值为管脚2电压，其数值式2.5V，在按下开关SW12时C点经VBAT1端到Q11行成回路，在按下开关SW12之前，C点电压等于B点电压，此时A、B、C点电压均等于9V，高于VBAT1端作为基准值的2.5V电压，按下SW12后Q11饱和导通，VBAT1作为基准值2.5V，其中Q11的导通电压是0.8V，故Q11的1脚为B点1.7V，此时A，B点之间的压差为9V和1.7V的差值即7.3V；Q10导通A点电压等于VBAT端电压，相当于电源供电给负载，上述过程即是开机的过程。

其中Q11为稳压三极管。

具体的，在按下开关SW12，相当于VBAT1接C点，C点电压等于B点1.7V，VBAT1端的电压低于基准值2.5V，Q11截止，当B点电压恢复到9V时与A点无电压差，Q10也截止，VBAT端为0V，电源断电，上述过程即使关机的过程。

可以理解的，不管是开机，还是关机，都没有用到过CPU与单片机的IO口上下拉的指令或软件处理。上述开关机过程的其主要作用的是本实施例中基准值单元中的稳压芯片。

在本发明的另一实施例5中，RC充电单元包括第一电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电容、第一电阻和第二电阻以串联方式连接。

具体的，利用电阻电容的充电时间，当充电达到实施例4中基准电压的值时，根据具体的设计，延长开机的时间长短。

具体的，延时开机时间的计算如下：

延时时间＝-R*C*ln((E-V)/E)其中，“-”是负号，电阻R和电容C是串联，R的单位为欧姆，C的单位为F；E为串联电阻和电容之间的电压，V为电容间要达到的电压。ln是自然对数，如图2所示，电阻R18、R19与电容C22串联，因Q6的管脚1VBAT1端在开机时电压为2.5V，Q6的管脚2为2.8V，VBAT经R19、R18为C22充电，当C22从0V-2.8时，Q6导通，Q6的基极偏压是0.3V，故Q6的管脚2发射极到1脚基极从截止到饱和导通过程即0V-2.8V时Q6导通，也使得Q9导通，VBAT1端低于基准值2.5V时关机，其中R19采用阻值为2M欧姆的电阻，C22电容采用电容值为47微法拉的电容，则关机时间的计算如下：

T＝-(2*1000000*47/1000000)*ln[(9-2.8)/9]，T＝35秒。因R18采用的电阻阻值为100欧姆，与R19的阻值相比较可以忽略不计；

其中Q6采用的是8550，是一种具有低电压，大电流，小信号的PNP型硅三极管，Q9采用9013三极管，是一种小功率的NPN型三极管，具有电流放大的作用，可以有效节省能耗和成本。

本实施例可以精确得出开关机延时，也是充电延时的关键。

在本发明的另一实施例6中，如图1和2所示，包括：

防正反极单元、开关、基准值单元、RC充电单元；

防正反极单元的输出端分别连接开关和基准值单元，用于防止电池正反极调换对硬件或者机器的损害；

上述开关输出端分别连接基准值稳压单元和RC充电单元，用于分别开启和断开所述开关与所述基准值稳压单元和/或所述RC充放电单元之间的连接；

上述基准值单元输出端连接供电单元，用于控制开关机操作；

上述RC充电单元输出端连接基准值单元，用于维持开机延长的时间。

还包括电池单元，所述电池单元为可拆卸电池，本实施例中基于我们所用的逻辑IC电源电压在5V,基准值在2.5V,所选电池在9V的可拆干电池最好，方便使用，不用时可拆下，节约电池。

上述防正反极单元包括P沟道MOS场效应管。

具体的，电池从正极流向Q8，如果电池反向则Q8截止，无电流流向，因Q8、Q10同为P沟道场效应管，Q8的漏极接电池正极，Q8的栅极接地，Q8的源极接A点，Q8的漏极与栅极电压差为9V和0V之间的差值，即9V，Q8饱和导通，Q10的源极接A点，Q10的栅极与电阻R23并到源极，Q10的漏极接VBAT端为电源供电，电源作为输入端，一般还要接低压差线性稳压器降压到5V给供给负载用，同时也需要考虑到基准单元电压值，优选为3.3V、5V等。

上述基准值单元包括稳压芯片。

上述RC充电单元包括第一电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电容、第一电阻和第二电阻以串联方式连接。

SW12接在C点与VBAT1端之间，SW12的管脚1和管脚3是相连的，SW12的管脚2和管脚4是相连的，VBAT1端接SW12的管脚1，同时也与VBAT端串连的电阻R16相连，同时连接基准单元稳压芯片的管脚2与R17并联后接地，VBAT1端同时连接Q9的集电极管脚3，Q6的基极管脚1，Q9与Q6组成恒流，Q9的发射极管脚2接地，Q9的基极管脚1接Q6的集电极管脚3，Q6的发射极管脚2接电阻R19、R18，同时R18与C22串连，C22一端接地，R19一端接VBAT，SW12的管脚4接电容C23与R22并联后接入基准单元稳压芯片管脚1于B点，C23为主要也是充电，作为SW12接通高于2.5V，断开低于2.5V的蓄电，断开前C23为9V，供电时C23为1.7V，R16、R17同时也接电源VBAT端分压给基准值高于2.5V的电压。

可以理解的，基准值单元稳压芯片Q11的管脚2VBAT1端检测为高即高于2.5V，C22与R19，R18充电，直到充电0-2.8V，Q6的发射极管脚2比管脚1基极高0.3V，即2.5V和0.3V的和值即2.8V，此时Q6导通，同时Q9也饱和导通VBAT1端电压值为2.5V和0.7V的差值即1.8V，低于2.5V，Q11截止，B点电压恢复到9V，Q10断开供电。

可以理解的，在按下SW12的同时，VBAT端通过R19，R18对电容C22充电，直到延时到Q6导通，Q9也导通，VBAT1端的电压低于2.5V时关机；在Q6截止，R19、18、C22充电状态时，再次按下SW12时，C点的电压为1.8V，按下SW12，C点电压等于VBAT1端电压1.8V，低于2.5V，Q11截止，Q10断开供电。

可以理解的，按下SW12开关，就开机，延时35秒关机，上述时间可以自行设置，在开机的状态，再次按下开关SW12会关机，从而在硬件上实现了无CPU控制IO口上下拉指令或软件处理，达到开关机效果，节约了开发的时间与成本。

具体的，上述实施例中涉及到的VBAT和VBAT1均为电源输入端。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种开关机电路，其特征在于，包括：

防正反极单元、开关单元、基准值单元、RC充电单元、供电单元；

所述防正反极单元的输出端分别连接开关和基准值单元，用于防止电池正反极调换对硬件或者机器的损害；

所述开关单元的输出端直接与基准值单元连接，用于开关机；

所述开关单元还经过RC充电单元与基准单元连接，用于维持延长的开机时间；

所述基准值单元的输出端连接供电单元，用于控制开关机操作；

所述供电单元，用于开启或者断开与开关电路连接的机器电源。

2.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，还包括电池单元，所述电池单元为可拆卸电池，用于为开关电路提供电源。

3.根据权利要求2所述的一种开关机电路，其特征在于，所述防正反极单元包括P沟道MOS场效应管。

4.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，开关机单元包括按键开关。

5.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，所述基准值单元包括稳压芯片。

6.根据权利要求1所述的一种开关机电路，其特征在于，所述RC充电单元包括第一电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电容、第一电阻和第二电阻以串联方式连接。

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