CN217957056U - 一种功率型按键触发电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种功率型按键触发电路，包括：功率P‑MOS管、开关、系统储能元件、系统辅助储能及按键响应速度调试元件和驱动三极管；所述功率P‑MOS管的栅极通过所述开关与所述系统储能元件连接，在所述开关按下时提供触发所述功率P‑MOS管导通或者关断的能量；所述功率P‑MOS管与所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件连接；所述驱动三极管通过与所述功率P‑MOS管的连接，使得所述驱动三极管驱动所述功率P‑MOS管的导通与关断。本实用新型每按一次按键，模块的输出电平翻转一次；该电路按下按键瞬间有效，松开按键保持，有长按保持机制；电路中的功率P‑MOS管保证了输出端具有很强的驱动能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及按键触发技术领域，特别涉及一种功率型按键触发电路。
背景技术
功率型按键触发电路主要应用在对驱动能力要求比较高的开关控制电路中，具有很强的驱动能力，并且具有运行稳定、成本低廉、电路简单等特点。但是，现有的功率型按键触发电路缺乏长按保持功能，且驱动能力不足。
实用新型内容
(一)实用新型目的
为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本实用新型提供了一种功率型按键触发电路，其工作模式为每按一次按键，模块的输出电平翻转一次；该电路按下按键瞬间有效，松开按键保持，并且有长按保持机制；电路中的功率P-MOS 管可以保证输出端具有很强的驱动能力，以便应对各种不同的开关控制电路需求。
(二)技术方案
作为本实用新型的第一方面，本实用新型公开了一种功率型按键触发电路，包括：功率P-MOS管、开关、系统储能元件、系统辅助储能及按键响应速度调试元件和驱动三极管；
所述功率P-MOS管的栅极通过所述开关与所述系统储能元件连接，在所述开关按下时提供触发所述功率P-MOS管导通或者关断的能量；
所述功率P-MOS管与所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件连接；
所述驱动三极管通过与所述功率P-MOS管的连接，使得所述驱动三极管驱动所述功率P-MOS管的导通与关断。
一种可能的实施方式中，所述开关通过第一电阻与第一二极管连接，进而通过所述第一二极管连接所述系统储能元件，从而使得电流通过所述第一电阻和所述第一二极管为所述系统储能元件供电。
一种可能的实施方式中，所述系统储能元件包括第四电阻和第一电容；所述功率P-MOS管通过所述第四电阻和所述第一电容连接；所述第一二极管与所述第一电容连接，电流通过所述第一电阻和所述第一二极管为所述第一电容供电；所述功率P-MOS管通过所述开关与所述第一电容直接连接。
一种可能的实施方式中，所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件包括：第五电阻和第二电容。
一种可能的实施方式中，所述驱动三极管与第一电阻、第六电阻、第二电阻和第三电阻串联；所述第二电阻和所述第三电阻串联，为所述驱动三极管基极分压电阻，调整其阻值可在电路运行中达到控制所述驱动三极管的导通与关断；所述第一电阻和所述第六电阻串联为所述功率P-MOS管栅极分压电阻，调整其阻值搭配所述驱动三极管，便于达到控制所述功率P-MOS管的导通与关断。
一种可能的实施方式中，所述功率P-MOS管的两端连接所述第一二极管、第二二极管和第三二极管，且所述第三二极管与所述第一电容串联、所述第四电阻并联，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管确保所处位置在运行过程中无反向电流。
一种可能的实施方式中，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管为单向导通低压降二极管。
一种可能的实施方式中，所述开关包括：按键开关或触摸开关，提供输入开关控制源信号。
一种可能的实施方式中，还包括：电源，便于供电。
一种可能的实施方式中，还包括：输出信号模块，以高低电平控制工作状态。
(三)有益效果
本实用新型提供的一种功率型按键触发电路，所述功率P-MOS管的栅极通过所述开关与所述系统储能元件连接，在所述开关按下时提供触发所述功率 P-MOS管导通或者关断的能量；所述功率P-MOS管与所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件连接；所述驱动三极管通过与所述功率P-MOS管的连接，使得所述驱动三极管驱动所述功率P-MOS管的导通与关断。功率型按键触发电路的工作模式为每按一次按键，模块的输出电平翻转一次；该电路按下按键瞬间有效，松开按键保持，并且有长按保持机制；电路中的功率P-MOS管可以保证输出端具有很强的驱动能力，以便应对各种不同的开关控制电路需求。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本实用新型，而不能理解为对本实用新型的保护范围的限制。
图1是本实用新型提供的一种功率型按键触发电路的输入输出信号波形图。
图2是本实用新型提供的一种功率型按键触发电路的电路图。
图3是本实用新型提供的一种功率型按键触发电路驱动功率P-MOS管，并控制负载RL的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施的目的、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更加详细的描述。
需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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，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。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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
在本发明中使用的附图为了更准确的显示各个部分，对图中各部分的尺寸做了调整。
下面参考图1-3详细描述本实用新型提供的一种功率型按键触发电路的第一实施例。如图1-3所示，本实施例提供的功率型按键触发电路主要包括：功率P-MOS管、开关、系统储能元件、系统辅助储能及按键响应速度调试元件和驱动三极管；
所述功率P-MOS管的栅极通过所述开关与所述系统储能元件连接，在所述开关按下时提供触发所述功率P-MOS管导通或者关断的能量；
所述功率P-MOS管与所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件连接；
所述驱动三极管通过与所述功率P-MOS管的连接，使得所述驱动三极管驱动所述功率P-MOS管的导通与关断。
其中，所述开关通过第一电阻与第一二极管连接，进而通过所述第一二极管连接所述系统储能元件，从而使得电流通过所述第一电阻和所述第一二极管为所述系统储能元件供电。
其中，所述系统储能元件包括第四电阻和第一电容；所述功率P-MOS管通过所述第四电阻和所述第一电容连接；所述第一二极管与所述第一电容连接，电流通过所述第一电阻和所述第一二极管为所述第一电容供电；所述功率P-MOS 管通过所述开关与所述第一电容直接连接。
其中，所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件包括：第五电阻和第二电容。
其中，所述驱动三极管与第一电阻、第六电阻、第二电阻和第三电阻串联；所述第二电阻和所述第三电阻串联，为所述驱动三极管基极分压电阻，调整其阻值可在电路运行中达到控制所述驱动三极管的导通与关断；所述第一电阻和所述第六电阻串联为所述功率P-MOS管栅极分压电阻，调整其阻值搭配所述驱动三极管，可在不同情况下达到控制所述功率P-MOS管的导通与关断。
其中，所述功率P-MOS管的两端连接所述第一二极管、第二二极管和第三二极管，且所述第三二极管与所述第一电容串联、所述第四电阻并联，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管确保所处位置在运行过程中无反向电流。
其中，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管为单向导通低压降二极管。
其中，所述开关包括：按键开关或触摸开关，提供输入开关控制源信号。
其中，该功率型按键触发电路还包括：电源，便于供电。
其中，该功率型按键触发电路还包括：输出信号模块，以高低电平控制工作状态。
上述描述的功率型按键触发电路可以如图2所示，其中，VCC为整个模块的电源输入，给模块提供电源；VDD为输出信号模块，以高低电平控制其他模块的开关状态；功率P-MOS管Q1在导通状态下能够保证VDD有足够的电流驱动下一级电路。
工作过程可分为3种阶段，包括：系统初上电阶段、按键开关按下到松开的阶段和按键开关再次按下到松开阶段。
系统初上电阶段的工作过程可以为：
在VDD为0V时，第二电阻R2和第三电阻R3分压也为0V，此时驱动三极管 Q3关断，第一电阻R1和第六电阻R6上无电流通过，最终功率P-MOS管的栅极电压为VCC，功率P-MOS的源极电压也为VCC，即Vgs＝0V；
由P-MOS的基本理论可知，Vgs≤Vth，功率P-MOS管处于截止区不导通，输出信号VDD依然为0V(对应于图1中的时间0～2)；
上述Vgs表示栅极相对于源极的电压，Vth表示功率P-MOS管的阈值电压。
按键开关按下到松开的阶段的工作过程可以为：
电路中的电流通过第一二极管D1、第一电阻R1和开关S1为第一电容C1充电，此时第一电容C1两端的电压由0V逐渐增加为Vc1；电路中功率P-MOS管 Q1的栅极通过开关S1与第一电容C1直连，那么，就可以知道，在按键按下之后，第一电容C1两端电压就等于功率P-MOS管Q1的栅极电压；
在功率P-MOS管Q1栅极电压从0V开始上升的过程中，功率P-MOS管Q1导通，第一电容C1通过第四电阻R4继续进行充电直到电压Vc1达到稳定状态；
当功率P-MOS管Q1导通后，第二电阻R2和第三电阻R3通过分压驱动三极管Q3导通，输入电流通过第一电阻R1和第六电阻R6，参与形成功率P-MOS管 Q1栅极的分压，在该过程中功率P-MOS管Q1栅极电压会有短暂抖动，然后进入可变电阻区，并保持稳定；
按键开关S1松开后，功率P-MOS管Q1栅极电压只由第一电阻R1和第六电阻R6的分压单独提供，设计电路时控制第一电阻R1和第六电阻R6的阻值，可使功率P-MOS管Q1后续状态保持在饱和区，VDD输出信号等于VCC-VD2，该输出信号为高电平。所述VD2为第二二极管D2的导通电压。
按键开关再次按下到松开阶段的工作过程可以为：
此前第一电容C1的电压状态为Vc1＝VDD＝VCC-VD2，功率P-MOS管Q1栅极电压为Vg＝(VCC-VD1)(R6/(R1+R6))，其中VD1＝VD2，此处可忽略第二二极管导通电压，以便于理解；
在按键开关S1按下时，由于VC1大于功率P-MOS管Q1栅极电压Vg，第一电容C1开始通过按键开关S1和第六电阻R6进行放电，导致Vg的电压被拉高到VC1，功率P-MOS管Q1进入截止状态，功率P-MOS管Q1关断，VDD电压降为 0V；
此时驱动三极管Q3基极电压由第二电阻R2和第三电阻R3分压VDD，同样驱动三极管Q3基极电压也将为0V，驱动三极管Q3关断；
按键开关S1继续按下，第一电容C1充电直到电压达到稳态，此时功率P-MOS 管Q1栅极电压Vg＝(VCC-VD1)*(R4+R5)/(R1+R4+R5)，调整第一电阻R1、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值，使功率P-MOS管Q1进入截止区，输出信号VDD将持续为低电平；所述VD1为第一二极管D1的导通电压；
松开按键开关S1，此时电路状态回到系统初上电阶段。
图3是本申请的功率型按键触发电路驱动一个功率P-MOS管Q2，在每按一次按键开关S1时，都能够控制负载RL的通电和断电。功率P-MOS管Q2为实际应用中的P-MOS开关管，用户可根据实际需求选择合适的导通电流Ir的P-MOS 管。此时上述三种阶段的工作过程如下：
系统初上电阶段的工作过程：
按键开关S1是弹开状态，按键开关S1控制模块的输出(即为第二二极管 D2负极的电压)为低电平，那功率P-MOS管Q2的Vgs＝-5V≤Vth(功率P-MOS 管的Vth理论电压为-0.7V，Vgs为功率P-MOS管Q2的栅极到源极电压)，功率 P-MOS管Q2处于截止区，负载RL上的电压为0V。
按键开关按下到松开的阶段的工作过程：
当按键开关S1按下时，按键开关S1控制模块的输出(即为第二二极管D2 负极的电压)发生电平转换，由0V翻转为5V-Vsd-VD2(Vsd为功率P-MOS管Q1 的导通压降，VD2为第二二极管D2的导通压降)≈5V(实际中第二二极管D2和功率P-MOS管Q1的导通压降非常小，基本可忽略)，此时功率P-MOS管Q2的Vgs＝- (Vsd+VD2)≈0V≥Vth＝-0.7V，功率P-MOS管Q2导通，负载RL上的电压等于 5V。
按键开关再次按下到松开阶段的工作过程：
当再次按下按键开关S1时，按键开关S1控制模块的输出(即为第二二极管D2负极的电压)再次发生电平转换，电压回到0V，电路状态返回到系统初上电阶段的状态，负载RL上的电压为0V。
如此本电路即实现了按下一次按键开关S1，即可打开或者关断负载RL上的供电电源的目的。
由上述可知，本申请的功率型按键触发电路中的供电端为VCC，按键开关为 S1，控制信号输出为VDD；当电路通电之后，信号输出端为低电平，电压接近 0V；当按下按键开关S1瞬间，输出电平VDD转换为高电平，电压接近VCC，在按键开关S1未弹起之前，输出电平VDD一直保持在高电平，松开按键开关S1 后输出仍然保持；当下一次按下按键开关S1瞬间，输出电平VDD转换为低电平，电压接近0V，在按键开关S1未弹起之前，输出电平VDD一直保持在低电平，松开按键开关S1后输出仍然保持。
功率型按键触发电路输入输出波形如图1所示，该图中上部分波形线代表输出信号VDD；下部分波形线代表按键开关状态，开关按下为低电平状态，开关松开为高电平状态。
本实用新型的功率P-MOS管Q1的栅极通过所述开关S1与所述储能元件C1 连接，在所述开关S1按下时提供触发所述功率P-MOS管Q1导通或者关断的能量；所述功率P-MOS管Q1与所述辅助储能及按键响应速度调试元件(R5和C4) 连接；所述驱动三极管Q3通过与所述功率P-MOS管Q1的连接，使得所述驱动三极管Q3驱动所述功率P-MOS管Q1的导通与关断。功率型按键触发电路的工作模式为每按一次按键，模块的输出电平翻转一次；该电路按下按键瞬间有效，松开按键保持，并且有长按保持机制；电路中的功率P-MOS管可以保证输出端具有很强的驱动能力，以便应对各种不同的开关控制电路需求。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种功率型按键触发电路，其特征在于，包括：功率P-MOS管、开关、系统储能元件、系统辅助储能及按键响应速度调试元件和驱动三极管；
所述功率P-MOS管的栅极通过所述开关与所述系统储能元件连接，在所述开关按下时提供触发所述功率P-MOS管导通或者关断的能量；
所述功率P-MOS管与所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件连接；
所述驱动三极管通过与所述功率P-MOS管的连接，使得所述驱动三极管驱动所述功率P-MOS管的导通与关断。
2.根据权利要求1所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述开关通过第一电阻与第一二极管连接，进而通过所述第一二极管连接所述系统储能元件，从而使得电流通过所述第一电阻和所述第一二极管为所述系统储能元件供电。
3.根据权利要求2所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述系统储能元件包括第四电阻和第一电容；所述功率P-MOS管通过所述第四电阻和所述第一电容连接；所述第一二极管与所述第一电容连接，电流通过所述第一电阻和所述第一二极管为所述第一电容供电；所述功率P-MOS管通过所述开关与所述第一电容直接连接。
4.根据权利要求3所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述系统辅助储能及按键响应速度调试元件包括：第五电阻和第二电容。
5.根据权利要求4所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述驱动三极管与所述第一电阻、第六电阻、第二电阻和第三电阻串联；所述第二电阻和所述第三电阻串联，为所述驱动三极管基极分压电阻，调整其阻值可在电路运行中达到控制所述驱动三极管的导通与关断；所述第一电阻和所述第六电阻串联为所述功率P-MOS管栅极分压电阻，调整其阻值搭配所述驱动三极管，便于达到控制所述功率P-MOS管的导通与关断。
6.根据权利要求5所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述功率P-MOS管的两端连接所述第一二极管、第二二极管和第三二极管，且所述第三二极管与所述第一电容串联、所述第四电阻并联，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管确保所处位置在运行过程中无反向电流。
7.根据权利要求6所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管为单向导通低压降二极管。
8.根据权利要求1所述的功率型按键触发电路，其特征在于，所述开关包括：按键开关或触摸开关，提供输入开关控制源信号。
9.根据权利要求1所述的功率型按键触发电路，其特征在于，还包括：电源，便于供电。
10.根据权利要求1所述的功率型按键触发电路，其特征在于，还包括：输出信号模块，以高低电平控制工作状态。
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