CN214506870U - 开关机电路及医疗系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种开关机电路及医疗系统，包括：单片机、开关和电源端；所述单片机包括：WKUP_N端口和PWRON_KEY端口；所述WKUP_N端口通过电感和第一电阻连接第一晶体管的栅极，所述电源端连接所述第一晶体管的第一电极，所述第一晶体管的第二电极为输出电压端；所述开关的第一端位于所述WKUP_N端口和所述电感之间，所述开关的第二端接地；所述PWRON_KEY端口连接第二晶体管的基极，所述第二晶体管的第一电极连接所述第一晶体管的栅极。本实施例提供的开关机电路中，开机上电瞬间通过电感的电流不能突变，因此不会形成非常大的冲击电流，避免电源端采取过流保护，确保输出电压端的电压稳定输出。
Description
技术领域
本实用新型属于图像传感器技术领域，具体涉及一种开关机电路及医疗系统。
背景技术
医疗设备(例如内窥镜)的开关机供电中，电源端或者PC(个人电脑)端提供初始输入电压，初始输入电压经开关机电路处理后得到开关机电路的输出电压，该开关机电路的输出电压即为医疗设备的实际输入电压。
测试过程中发现，长按开关机电路的开关按键，医疗设备有时无法正常启动。测试开关机电路的输出电压的波形，如图1所示，横坐标代表上电时间，纵坐标代表输出电压。可以看出，在开机的上电瞬间，波形很陡峭，冲击电流非常大，由于医疗设备的容性负载过大，导致上电时，瞬间阻抗非常小，导致电流比较大，使电源端或者PC端采取应激过流保护，导致开关机电路的输出端无电压输出，即无所述输出电压，从而导致医疗设备无法正常启动。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种开关机电路，解决医疗设备上电过程中，冲击电流过大，由于电源端或PC端过流保护，从而医疗设备无法正常工作的问题。
本实用新型提供一种开关机电路，包括：
单片机、开关和电源端；所述单片机包括：WKUP_N端口和PWRON_KEY端口；所述WKUP_N端口通过电感和第一电阻连接第一晶体管的栅极，所述电源端连接所述第一晶体管的第一电极，所述第一晶体管的第二电极为输出电压端；所述开关的第一端位于所述WKUP_N端口和所述电感之间，所述开关的第二端接地；所述PWRON_KEY端口连接第二晶体管的基极，所述第二晶体管的第一电极连接所述第一晶体管的栅极；
开机时，按下所述开关，所述第一晶体管的栅极拉为低电平，所述输出电压端有电压输出；关机时，按下所述开关，所述WKUP_N端口为低电平，所述单片机判断为关机，将所述PWRON_KEY端口置为低电平。
进一步的，开机时，所述输出电压端Vout的冲击电流小于等于200mA。
进一步的，所述第一晶体管为电源场效应晶体管。
进一步的，所述电源端的电源来源于电源适配器或者电脑端的USB端口。
进一步的，所述开关的第一端与所述电感之间电连接有第一二极管，所述电感连接所述第一二极管的正极，所述开关的第一端连接所述第一二极管的负极；所述WKUP_N端口与所述开关的第一端连接之间电连接有第二二极管，所述WKUP_N端口连接所述第二二极管的正极，所述开关的第一端连接所述第二二极管的负极。
进一步的，所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一电极之间连接有第二电阻。
进一步的，所述开关机电路用于给医疗设备供电，所述输出电压端分别给所述医疗设备和所述单片机供电。
进一步的，开机后，所述单片机把所述PWRON_KEY端口拉为高电平，使所述第二晶体管的第一电极为低电平，维持所述第一晶体管的导通，释放所述开关，所述输出电压端有电压输出。
进一步的，所述第二晶体管的第二电极连接地，所述PWRON_KEY端口与所述第二晶体管的基极之间连接有第三电阻。
本实用新型还提供一种医疗系统，包括：医疗设备和如上所述的开关机电路，所述开关机电路为所述医疗设备供电。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
综上所述，本实用新型提供了一种开关机电路及医疗系统，包括：单片机、开关和电源端；所述单片机包括：WKUP_N端口和PWRON_KEY端口；所述WKUP_N端口通过电感和第一电阻连接第一晶体管的栅极，所述电源端连接所述第一晶体管的第一电极，所述第一晶体管的第二电极为输出电压端Vout；所述开关的第一端位于所述WKUP_N端口和所述电感之间，所述开关的第二端接地；所述PWRON_KEY端口连接第二晶体管的基极，所述第二晶体管的第一电极连接所述第一晶体管的栅极；
开机时，按下所述开关，所述第一晶体管的栅极拉为低电平，所述输出电压端有电压输出；关机时，按下所述开关，所述WKUP_N端口为低电平，所述单片机判断为关机，将所述PWRON_KEY端口置为低电平。
本实施例提供的开关机电路中，开机上电瞬间通过电感的电流不能突变，因此不会形成非常大的冲击电流，从而使电源端正常工作(不需采取应激过流保护)，开关机电路的输出电压端的电压稳定输出。解决了上电过程中，冲击电流过大，由于电源端过流保护，从而医疗设备无法正常工作的问题。
附图说明
图1为一种开关机电路出现医疗设备无法上电的输出电压波形图。
图2为本实用新型实施例的一种开关机电路示意图。
图3a为本实用新型实施例的开关机电路开机瞬间电感和第一电阻的电路示意图。
图3b为本实用新型实施例的开关机电路开机瞬间经过电感的电流示意图。
图3c为本实用新型实施例的开关机电路开机瞬间经过电感和第一电阻的电压示意图。
图4为本实用新型实施例的开关机电路开机瞬间输出电压端的电压示意图。
具体实施方式
基于上述研究，本实用新型实施例提供了一种开关机电路。以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型实施例提供了一种开关机电路，如图2所示，包括：单片机、开关BTN1和电源端IN；所述单片机包括：WKUP_N端口和PWRON_KEY端口；所述WKUP_N端口通过电感L和第一电阻R1连接第一晶体管Q1的栅极G，所述电源端IN连接所述第一晶体管Q1的第一电极，所述第一晶体管Q1的第二电极为输出电压端Vout；所述开关BTN1的第一端位于所述WKUP_N端口和所述电感L之间，所述开关BTN1的第二端接地；所述PWRON_KEY端口连接第二晶体管Q2的基极b，所述第二晶体管Q2的第一电极连接所述第一晶体管Q1的栅极G。
开机时，按下所述开关BTN1，所述第一晶体管Q1的栅极G拉为低电平，所述输出电压端Vout有电压输出；关机时，按下所述开关BTN1，所述WKUP_N端口为低电平，所述单片机判断为关机，将所述PWRON_KEY端口置为低电平。
具体的，PWRON_KEY端口和WKUP_N端口在单片机的GPIO口上。
所述第一晶体管Q1可为电源场效应晶体管，第一晶体管Q1包括栅极G、第一电极(例如为源极S)和第二电极(例如为漏极D)。第一晶体管Q1例如为P通道逻辑增强使用模式的电源场效应晶体管，具有高单元密度，适合于最小化耐受状态，适用于低压应用。所述第一晶体管Q1的栅极G与所述第一晶体管Q1的第一电极之间连接有第二电阻R2。所述第一晶体管Q1的第二电极为输出电压端Vout，输出电压端Vout与地之间连接有第三电容C3。
所述开关BTN1的第一端与所述电感L之间电连接有第一二极管D1，所述电感L连接所述第一二极管D1的正极，所述开关BTN1的第一端连接所述第一二极管D1的负极；所述WKUP_N端口与所述开关BTN1的第一端连接之间电连接有第二二极管D2，所述WKUP_N端口连接所述第二二极管D2的正极，所述开关BTN1的第一端连接所述第二二极管D2的负极。
所述电源端IN的电源来源于电源适配器或者电脑端的USB端口，电源端IN的电压例如为5V。开机按开关BTN1之前，将所述电源端IN插上电。电源端IN与地之间可并列连接第一电容C1和第二电容C2。
如图2至图3c，开机的时候，当按下开关BTN1时，电源端IN输入高电平(例如5V)，电流经第二电阻R2、第一电阻R1、电感L和第一二极管D1和开关BTN1，第一二极管D1导通。开机上电瞬间，经过电感L的电流iL从0慢慢升至最大值，在稳态时，电感L相当于短路，通过电感L的电压uL逐渐减小，通过第一电阻R1的电压uR1逐渐增大。
本实施例提供的开关机电路中，按下开关BTN1的瞬间，即开机上电瞬间通过电感L电流不能突变，因此在开机的上电瞬间，不会形成非常大的冲击电流，从而使电源端IN正常工作(不需采取应激过流保护)，开关机电路的输出电压端Vout的电压稳定输出。
开机时，按下所述开关BTN1，第一晶体管Q1的栅极G拉为低电平，Vgs＜0，第一晶体管Q1导通，输出电压端Vout有电压输出。开机时，所述输出电压端Vout的冲击电流小于等于200mA；进一步的，开机时，输出电压端Vout的电压从低电平到高电平的时间大于等于5μs，避免开机的上电瞬间较大的冲击电流。
输出电压端Vout可给医疗设备供电，输出电压端Vout的电压例如为5V。示例性的，所述输出电压端Vout分别给所述医疗设备和所述单片机供电。医疗设备的输入电压V1即为输出电压端Vout的电压，医疗设备上电正常工作。同时，输出电压端Vout还给单片机供电，单片机的输入电压V2即为输出电压端Vout的电压。开机后，单片机运行过程中，把PWRON_KEY端口拉高，导致第二晶体管Q2的第一电极(例如集电极c)为低电平，即第一晶体管Q1的栅极G为低电平，从而维持第一晶体管Q1的导通，释放所述开关BTN1，所述输出电压端Vout仍然有电压输出，即此刻即使释放BTN1系统也不会掉电。
关机过程：当按下开关BTN1时，WKUP_N端口为低电平，单片机判断为关机，置低PWRON_KEY端口，即第二晶体管Q2的基极为低电平，于是第二晶体管Q2的第一电极(例如集电极c)不能再保持低电平，亦即第一晶体管Q1的栅极G不能再保持低电平。释放开关BTN1时，含电感L和第一电阻R1的第一路径以及含第二晶体管Q2的第二路径，这两个路径均使第一晶体管Q1的栅极G不能再保持低电平，于是第一晶体管Q1不导通，此刻释放(松开)开关BTN1时，输出电压端Vout无电压输出，不再供电，医疗设备关机。
所述第二晶体管Q2的第二电极(例如发射极e)连接地，所述PWRON_KEY端口与所述第二晶体管Q2的基极b之间连接有第三电阻R3，所述PWRON_KEY端口与地之间连接有第四电阻R4。
本实施例还提供一种医疗系统，包括：医疗设备和如上所述的开关BTN1机电路，所述开关BTN1机电路为所述医疗设备供电。
综上所述，本实用新型提供了一种开关机电路及医疗系统，包括：单片机、开关和电源端；所述单片机包括：WKUP_N端口和PWRON_KEY端口；所述WKUP_N端口通过电感和第一电阻连接第一晶体管的栅极，所述电源端连接所述第一晶体管的第一电极，所述第一晶体管的第二电极为输出电压端Vout；所述开关的第一端位于所述WKUP_N端口和所述电感之间，所述开关的第二端接地；所述PWRON_KEY端口连接第二晶体管的基极，所述第二晶体管的第一电极连接所述第一晶体管的栅极；
开机时，按下所述开关，所述第一晶体管的栅极拉为低电平，所述输出电压端Vout有电压输出；关机时，按下所述开关，所述WKUP_N端口为低电平，所述单片机判断为关机，将所述PWRON_KEY端口置为低电平。
本实施例提供的开关机电路中，开机上电瞬间通过电感的电流不能突变，因此不会形成非常大的冲击电流，从而使电源端正常工作(不需采取应激过流保护)，开关机电路的输出电压端Vout的电压稳定输出。解决了上电过程中，冲击电流过大，由于电源端过流保护，从而医疗设备无法正常工作的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种开关机电路，其特征在于，包括：单片机、开关和电源端；所述单片机包括：WKUP_N端口和PWRON_KEY端口；所述WKUP_N端口通过电感和第一电阻连接第一晶体管的栅极，所述电源端连接所述第一晶体管的第一电极，所述第一晶体管的第二电极为输出电压端；所述开关的第一端位于所述WKUP_N端口和所述电感之间，所述开关的第二端接地；所述PWRON_KEY端口连接第二晶体管的基极，所述第二晶体管的第一电极连接所述第一晶体管的栅极；
开机时，按下所述开关，所述第一晶体管的栅极拉为低电平，所述输出电压端有电压输出；关机时，按下所述开关，所述WKUP_N端口为低电平，所述单片机判断为关机，将所述PWRON_KEY端口置为低电平。
2.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，开机时，所述输出电压端的冲击电流小于等于200mA。
3.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述第一晶体管为电源场效应晶体管。
4.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述电源端的电源来源于电源适配器或者电脑端的USB端口。
5.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述开关的第一端与所述电感之间电连接有第一二极管，所述电感连接所述第一二极管的正极，所述开关的第一端连接所述第一二极管的负极；所述WKUP_N端口与所述开关的第一端连接之间电连接有第二二极管，所述WKUP_N端口连接所述第二二极管的正极，所述开关的第一端连接所述第二二极管的负极。
6.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一电极之间连接有第二电阻。
7.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述开关机电路用于给医疗设备供电，所述输出电压端Vout分别给所述医疗设备和所述单片机供电。
8.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，开机后，所述单片机把所述PWRON_KEY端口拉为高电平，使所述第二晶体管的第一电极为低电平，维持所述第一晶体管的导通，释放所述开关，所述输出电压端有电压输出。
9.如权利要求1所述的开关机电路，其特征在于，所述第二晶体管的第二电极连接地，所述PWRON_KEY端口与所述第二晶体管的基极之间连接有第三电阻。
10.一种医疗系统，其特征在于，包括：医疗设备和如权利要求1至9任意一项所述的开关机电路，所述开关机电路为所述医疗设备供电。
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