CN218298798U - 附带强制关机功能的电子开关电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种附带强制关机功能的电子开关电路，其包括D触发器、非门一、非门二、开关管一、开关管二、轻触开关、二极管一、二极管二、二极管三、电阻五与电容二、电阻六与电容一、电阻一、电阻二、电阻三、电阻四；电阻五、电容二与D触发器的复位端连接，电阻六、电容一与非门二的1脚连接，非门二的与D触发器的1脚连接，轻触按键通过二极管三与开关管一的栅极连接，轻触按键通过二极管二与非门一的3脚连接，轻触开关的另一端接地；电阻五、电阻四、电阻三、电阻二与电源VCC端连接，电源VCC同时与D触发器、非门一、非门二供电端连接；本实用新型能够在系统死机的情况下让系统强制断电。

Description

附带强制关机功能的电子开关电路

技术领域

本实用新型涉及开关电路技术领域，具体涉及附带强制关机功能的电子开关电路。

背景技术

很多电子设备内置电池且不可拆卸，电源开关一般采用电子开关，通常情况下电子开关是需要设备内的MCU处理器参与控制以实现延时开机、按需关机、复用为功能按键等功能，所有这些功能都需要设备的MCU控制器参与状态识别与控制，MCU控制器是通过运行内部程序来实现相应的功能的，那么，当其因为某种原因死机时，将不能正常工作且无法通过电源按键关机，这种情况只能等待内部的电池电量耗尽才能关机，影响正常使用。

实用新型内容

为了解决现有电子设备死机时，其电子开关功能失效，只能等待内部的电池电量耗尽才能关机，影响正常使用的技术问题，本实用新型提供一种附带强制关机功能的电子开关电路。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种附带强制关机功能的电子开关电路，包括D触发器、非门二、开关管一、开关管二、轻触开关、二极管一、二极管二、二极管三、电容二、电阻六、电容一、电阻一、电阻二；所述非门二的输出端与所述D触发器的时钟输入端电连接，所述非门二的电源端、所述电阻二的一端以及所述D触发器的电源接入端均连接电源正极；所述D触发器的数据输入端、所述D触发器的置位端以及所述D触发器的复位端均通过电阻连接电源正极，同时所述D触发器的复位端还通过电容二连接到GND；所述非门二的接地端接地；所述非门二的输入端与所述电容一的一端以及所述电阻六的一端均电连接，所述电容一的另一端接地，所述电阻六的另一端与所述二极管二的正极以及所述电阻二的另一端均电连接；所述轻触开关的一端与所述二极管二的负极以及所述二极管三的负极均电连接，所述轻触开关的另一端接地；所述开关管二的栅极与所述D触发器的数据锁存负输出端电连接，所述开关管二的源极接地，所述开关管二的漏极与所述二极管三的正极、所述开关管一的栅极以及所述电阻一的一端均电连接；所述电阻一的另一端与所述开关管一的源极电连接。

本实用新型的有益效果是：实际应用中，将供电输入端与开关管一的源极电连接，将开关管一的漏极与用电系统的电源输输入端电连接；由于电容一在系统开机时是充满电的，当需要强制关机时，按下轻触开关，保持按下状态，则电容一通过电阻六、二极管二、轻触开关放电到地电位。根据RC电路的放电常数，电容一要经过数秒钟才能放完电，当电容一电压降低到非门二的输入端低电平阈值的时候，非门二的输出端将由低电平变为高电平，形成一个上升沿，驱动D触发器的时钟输入端，使所述D触发器的数据锁存负输出端翻转电位成低电平，使开关管二截止，进而使开关管一截至，从而关断系统电源。本实用新型能够实现对系统供电电源的强制切断，解决了传统技术中系统的电子开关功能失效时，只能等待内部的电池电量耗尽才能关机，影响正常使用的技术问题。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，还包括二极管一，所述二极管一的负极与所述非门二的输入端电连接，所述二极管一的正极与所述电阻二的另一端电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：二极管一的设置是使系统上电时快速给电容一充电用的，这样就可以快速建立此部分电路的正常工作状态。

进一步，所述二极管一、所述二极管二以及所述二极管三均为肖特基开关二极管。

进一步，所述开关二极管的型号为BAT54BAT54。

采用上述进一步方案的有益效果是：肖特基开关二极管的压降低开关速度很快，设置为肖特基开关二极管，能够进一步降低电路的整体反应时间。

进一步，所述D触发器上还连接有电阻三、电阻四以及电阻五，所述电阻三的一端、所述电阻四的一端以及所述电阻五的一端均连接电源，所述电阻三的另一端与所述D触发器的置位端电连接，所述电阻四的另一端与所述D触发器的数据输入端电连接，所述D触发器的复位端与所述电阻五的另一端电连接。

进一步，还包括MCU以及非门一，所述MCU的控制端与所述D触发器的置位端电连接，所述MCU的信号输入端与所述非门一的输出端电连接，所述非门一的输入端与所述二极管二的正极电连接，所述非门一的电源端连接电源，所述非门一的接地端接地。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置MCU以及非门一能够通过MCU来控制系统的开关机，提高了本实用新型的应用范围，让本实用新型具有一般关机功能以及强制关机功能。

进一步，所述MCU为STM32F030C8T6单片机。

进一步，所述D触发器型号为SN74LVC2G74。

进一步，所述开关管一为P沟道MOSFET管，所述开关管二为N沟道MOSFET管。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为非门一以及非门二的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例提供一种附带强制关机功能的电子开关电路，包括D触发器U3、非门二U2、电容一C1、电阻六R6、电阻二R2、二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3、轻触开关S1、开关管一Q1、开关管二Q2、电阻一R1、MCU以及非门一U1。

具体地，D触发器U3优选型号为SN74LVC2G74，MCU优选STM32F030C8T6单片机，二极管一D1、二极管二D2以及二极管三D3均为型号为BAT54的开关二极管，开关管一Q1为P沟道MOSFET管，开关管二Q2为N沟道MOSFET管。

非门二U2的输出端与D触发器U3的时钟输入端CLK电连接，非门二U2的电源端非门二U2的电源端、电阻二R2的一端以及D触发器U3的电源接入端均连接电源正极，非门二U2的接地端接地；电阻三R3的一端、电阻四R4的一端以及电阻五R5的一端均连接电源，电阻三R3的另一端与D触发器U3的置位端PRE电连接，电阻四R4的另一端与D触发器U3的数据输入端D电连接，D触发器U3的复位端CLR与电阻五R5的另一端以及电容二C2的一端均电连接，电容二C2的另一端接地。

非门二U2的输入端与电容一C1的一端以及电阻六R6的一端均电连接，电容一C1的另一端接地，电阻六R6的另一端与二极管二D2的正极以及电阻二R2的另一端均电连接，轻触开关S1的一端与二极管二D2的负极以及二极管三D3的负极均电连接，轻触开关S1的另一端接地；开关管二Q2的栅极与D触发器U3的数据锁存负输出端Q电连接，开关管二Q2的源极接地，开关管二Q2的漏极与二极管三D3的正极、开关管一Q1的栅极以及电阻一R1的一端均电连接，电阻一R1的另一端与开关管一Q1的源极电连接。二极管一D1的负极与非门二U2的输入端电连接，二极管一D1的正极与电阻二R2的另一端电连接。

MCU的控制端与D触发器U3的置位端电连接，MCU的信号输入端与非门一U1的输出端电连接，非门一U1的输入端与二极管二D2的正极电连接，非门一U1的电源端连接电源，非门一U1的接地端接地。

开机操作如下：系统电源入口是标称“POWER_IN”的网络线，当设备是关机状态时，短按轻触开关S1，在轻触开关S1按下的时刻，轻触开关S1通过二极管三D3把开关管一Q1的栅极下拉到地电位，开关管一Q1导通，系统上电，上电后系统内部将生成VCC的电压源，此VCC电压源提供给本电路中的U1、U3及其附属器件供电，在VCC刚刚加载到D触发器U3的时候，D触发器U3是一个D触发器的逻辑芯片，根据芯片功能，在上电的时刻，D触发器U3的7脚是高电平，7脚同时连接MCU控制器，因刚上电时MCU控制的“POWER_OFF_CTRL”网络线尚未初始化是高阻态，所以D触发器U3的7脚因上拉电阻R3的存在，呈高电平状态，D触发器U3的6脚因RC电路的存在处于低电平，那么此时芯片D触发器U3的3脚将输出高电平，使开关管二Q2导通，开关管二Q2导通将使开关管一Q1的栅极下拉到地点位，此时，松开轻触开关S1，系统将保持开机状态。

上述描述的动作，是在按动轻触开关S1后的瞬间完成的，所以，按键后即可使系统上电开机，开机后MCU初始化“POWER_OFF_CTRL”网络线为高电平，保持开机状态即可。

关机操作：设定是需要电源键持续按下3秒钟，时间不够MCU是不认可关机动作的。当设备需要关机时，按下轻触开关S1按键，轻触开关S1开关闭合，则非门一U1的3脚通过二极管二D2被下拉到地电位，非门一U1的4脚产生一个高电平，通过网络线“POWER_KEY_DETECT”通知MCU此时按键被按下，则MCU识别到此动作，等待按键持续按下3秒钟，则确认关机动作，控制网络线“POWER_OFF_CTRL”由高电平变为低电平，使D触发器U3的7脚变低电平，D触发器U3的3脚将由高电平变为低电平，使开关管二Q2截止，使开关管一Q1栅极变为高电平，开关管一Q1截止，系统断电，系统关机。

强制关机操作：按下轻触开关S1，保持按下状态，则电容一C1通过电阻六R6、二极管二D2、轻触开关S1放电到地电位。根据RC电路的放电常数，电容一C1要经过数秒钟才能放完电，当电容一C1电压降低到非门二U2的输入端低电平阈值的时候，非门二U2的输出端将由低电平变为高电平，形成一个上升沿，驱动D触发器U3的时钟输入端，使所述D触发器U3的时钟输入端翻转电位成低电平，使开关管二Q2截止，进而使开关管一Q1截至，从而关断系统电源。

图2为非门一U1以及非门二U2的电路示意图，其中非门一U1与非门二U2相同，实际实施的时候非门一U1和非门二U2使用一个包含了至少两个非门集成芯片来代替，无需利用两个非门来增加电路板的线路复杂度。非门集成芯片可选74LSO4六反相器来实现。图2中，三极管Q3的集电极c电连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接电源Vcc，三极管Q3的集电极c为非门的输出端，三极管Q3的发射极e接地，三极管Q3的基极b串连一个电阻R7，电阻R7的一端与三极管Q3的基极b电连接，电阻R7的另一端为非门输入端。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：包括D触发器(U3)、非门二(U2)、开关管一(Q1)、开关管二(Q2)、轻触开关(S1)、二极管一(D1)、二极管二(D2)、二极管三(D3)、电容二(C2)、电阻六(R6)、电容一(C1)、电阻一(R1)、电阻二(R2)；所述非门二(U2)的输出端与所述D触发器(U3)的时钟输入端电连接，所述非门二(U2)的电源端、所述电阻二(R2)的一端以及所述D触发器(U3)的电源接入端均连接电源正极；所述D触发器(U3)的数据输入端、所述D触发器(U3)的置位端以及所述D触发器(U3)的复位端均通过电阻连接电源正极，同时所述D触发器(U3)的复位端还通过电容二(C2)连接到GND；所述非门二(U2)的接地端接地；所述非门二(U2)的输入端与所述电容一(C1)的一端以及所述电阻六(R6)的一端均电连接，所述电容一(C1)的另一端接地，所述电阻六(R6)的另一端与所述二极管二(D2)的正极以及所述电阻二(R2)的另一端均电连接；所述轻触开关(S1)的一端与所述二极管二(D2)的负极以及所述二极管三(D3)的负极均电连接，所述轻触开关(S1)的另一端接地；所述开关管二(Q2)的栅极与所述D触发器(U3)的数据锁存负输出端电连接，所述开关管二(Q2)的源极接地，所述开关管二(Q2)的漏极与所述二极管三(D3)的正极、所述开关管一(Q1)的栅极以及所述电阻一(R1)的一端均电连接；所述电阻一(R1)的另一端与所述开关管一(Q1)的源极电连接。

2.根据权利要求1所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：还包括二极管一(D1)，所述二极管一(D1)的负极与所述非门二(U2)的输入端电连接，所述二极管一(D1)的正极与所述电阻二(R2)的另一端电连接。

3.根据权利要求2所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：所述二极管一(D1)、所述二极管二(D2)以及所述二极管三(D3)均为肖特基开关二极管。

4.根据权利要求3所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：所述开关二极管的型号为BAT54。

5.根据权利要求1所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：所述D触发器(U3)上还连接有电阻三(R3)、电阻四(R4)以及电阻五(R5)，所述电阻三(R3)的一端、所述电阻四(R4)的一端以及所述电阻五(R5)的一端均连接电源，所述电阻三(R3)的另一端与所述D触发器(U3)的置位端电连接，所述电阻四(R4)的另一端与所述D触发器(U3)的数据输入端电连接，所述D触发器(U3)的复位端与所述电阻五(R5)的另一端均电连接。

6.根据权利要求1所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：还包括MCU以及非门一(U1)，所述MCU的控制端与所述D触发器(U3)的置位端电连接，所述MCU的信号输入端与所述非门一(U1)的输出端电连接，所述非门一(U1)的输入端与所述二极管二(D2)的正极电连接，所述非门一(U1)的电源端连接电源，所述非门一(U1)的接地端接地。

7.根据权利要求6所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：所述MCU为STM32F030C8T6单片机。

8.根据权利要求1所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：所述D触发器(U3)型号为SN74LVC2G74。

9.根据权利要求1所述的附带强制关机功能的电子开关电路，其特征在于：所述开关管一(Q1)为P沟道MOSFET管，所述开关管二(Q2)为N沟道MOSFET管。

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