CN220307100U - 一种开关控制电路及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种开关控制电路及用电设备。开关控制电路包括电子功率开关和控制电路；电子功率开关设置于设备主板的交流电源输入端；控制电路用于检测设备主板的工作状态，并在检测到设备主板处于待机状态时，断开电子功率开关；控制电路还用于响应于开机信号而接通电子功率开关并维持电子功率开关闭合。本公开提出的开关控制电路及设备，能够检测设备主板的工作状态，当设备主板待机时，将设备主板从交流电源上断开，使设备主板完全断电，从而实现节能的目的。

Description

一种开关控制电路及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电源电路领域，具体涉及一种开关控制电路及用电设备。

背景技术

目前，很多用电设备在不使用时，人们也不会把总闸或者开关断掉，这就导致用电设备在不工作时仍然接在交流电上，而用电设备中的器件难免存在漏电的情况，漏电流会形成不小的功耗，导致用电设备即使不工作时仍然在消耗电能，造成能源浪费。

发明内容

本申请实施例提出一种开关控制电路及用电设备，这种开关控制电路能够在用电设备待机状态下，将用电设备从交流电源上断开，起到节能的作用。

第一方面，本申请实施例提供了一种开关控制电路，它包括电子功率开关和控制电路；所述电子功率开关设置于设备主板的交流电源输入端；所述控制电路用于检测所述设备主板的工作状态，并在检测到所述设备主板处于待机状态时，断开所述电子功率开关；所述控制电路还用于响应于开机信号而接通所述电子功率开关并维持所述电子功率开关闭合。上述开关控制电路，能够检测设备主板的工作状态，并在设备主板待机时，通过断开电子功率开关将设备主板从交流电源上断开，起到节能作用。另一方面，上述开关控制电路还能接收开机信号，并根据开机信号闭合电子功率开关，将设备主板接入交流电源，使设备主板恢复正常工作状态。

在一个实施例中，所述控制电路包括直流电源、上电时序控制电路、RS触发器、或非门、状态检测电路和控制信号接收电路；

所述直流电源用于为所述上电时序控制电路、所述RS触发器、所述或非门、所述状态检测电路和所述控制信号接收电路供电；

所述或非门用于将所述状态检测电路的输出信号和所述控制信号接收电路的输出信号进行逻辑或后输入到所述RS触发器的第一输入端和所述上电时序控制电路的控制信号输入端；

所述状态检测电路用于检测所述设备主板的工作状态，当检测到所述设备主板处于工作状态时，向所述或非门输入一个高电平；当检测到所述设备主板处于待机状态时，向所述或非门输入一个低电平；

所述控制信号接收电路用于接收开机信号，并向所述或非门输出一个高电平；

所述上电时序控制电路用于将所述或非门的输出信号取反后输入到所述RS触发器的第二输入端；

所述RS触发器的任意一个输出端连接所述功率开关的控制信号输入端。

在一个实施例中，所述上电时序控制电路包括：NPN型三极管Q1、Q2、Q3，PNP型三极管Q4，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10，电容C1；

Q1的基极连接R10的一端，R10的另一端作为所述上电时序控制电路的控制信号输入端并连接所述RS触发器的第一输入端，Q1的集电极连接所述直流电源的输出端，Q1的发射极连接Q2的基极；Q2的发射极接地，Q2的集电极分别连接R2的一端和R3的一端；R2的另一端连接所述直流电源的输出端，R3的另一端分别连接Q3的基极和C1的一端；Q3的发射极接地，Q3的集电极连接R4的一端，R4的另一端连接Q4的基极；Q4的发射极连接所述直流电源的输出端，Q4的集电极分别连接C1的另一端、R6的一端和R5的一端；R6的另一端连接所述RS触发器的第二输入端，R5的另一端接地。

在一个实施例中，所述RS触发器包括PMOS管M1、M2、M3、M4，NMOS管M5、M6、M7、M8，电阻R7、R8；

M1的栅极与M5的栅极连接；M1的源极连接R7的一端，R7的另一端连接所述直流电源的输出端；M1的漏极连接M3的源极；M3的漏极分别连接M5的漏极、M6的漏极、M4的栅极和M7的栅极；M3的栅极分别连接M6的栅极、M4的漏极、M7的漏极和M8的漏极；M6的源极接地；M2的栅极与M8的栅极连接；M2的源极连接R8的一端，R8的另一端连接所述直流电源的输出端；M2的漏极与M4的源极连接；M7的源极接地；M8的源极接地；

M1的栅极为所述RS触发器的第二输入端，M8的栅极为所述RS触发器的第一输入端，M3的漏极为所述RS触发器的输出端。

在一个实施例中，所述状态检测电路至少包括电流检测电路和电压检测电路中的一种。

在一个实施例中，所述电流检测电路包括：二极管D4，NPN型三极管Q5、Q6，电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C2和电流互感器；

Q6的集电极作为所述电流检测电路的输出端，并通过R13连接所述直流电源的输出端；Q6的发射极分别连接R15的一端和Q5的发射极；R15的另一端接地；Q6的基极分别连接R14的一端和Q5的集电极；R14的另一端连接所述直流电源的输出端；Q5的基极分别连接C2的一端、R11的一端和R12的一端；C2的另一端接地；R12的另一端接地；R11的另一端连接D4的阴极；D4的阳极连接所述电流互感器的第一输出端，所述电流互感器的第二输出端接地。

在一个实施例中，所述电压检测电路包括：NPN型三极管Q7，光电耦合器U1，电阻R16、R17；

Q7的集电极作为所述电压检测电路的输出端，并通过R17连接所述直流电源的输出端；Q7的发射极接地；Q7的基极分别连接U1的第一输出端和R16的一端；R16的另一端连接所述直流电源的输出端；U1的第二输出端接地。

第二方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括设备主板和所述开关控制电路。

本申请实施例提出的开关控制电路及设备，能够检测设备主板的工作状态，当设备主板待机时，将设备主板从交流电源上断开，使设备主板完全断电，从而实现节能的目的。本公开的电路结构非常简单、生产成本极低，且并不需要对设备主板本身的电路进行改动，使用方便，应用范围广。

附图说明

图1示意性地示出了根据本申请实施例的开关控制电路；

图2示意性地示出了根据本申请实施例的控制电路的一种具体电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，而并不意图限制本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里采用的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本技术领域技术人员可以理解，在本实用新型的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

请参见图1，图1是本申请实施例提出的一种开关控制电路结构图。这个开关控制电路主要包括电子功率开关和控制电路。电子功率开关用来控制设备主板与交流电源之间的连接关系，因此这个电子功率开关设置在设备主板的任意一个交流电输入端与相应的交流电源的输出端之间即可。控制电路的主要功能是用于在检测到设备主板处于待机状态时，断开电子功率开关，从而将设备主板从交流电源上断开。为了保证设备主板能够正常启动，控制电路还需要能够接收外部输入的开机信号，并根据开机信号闭合电子功率开关并保持闭合状态，使设备能够正常工作。

电子功率开关可以根据应用需求选择合适的功率半导体器件，比如晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。

控制电路主要包括直流电源、上电时序控制电路、RS触发器、或门、状态检测电路和控制信号输入电路。直流电源用于为上电时序控制电路、RS触发器、或非门、状态检测电路和控制信号输入电路供电；或非门用于将状态检测电路的输出信号和控制信号接收电路的输出信号进行逻辑或后输入到RS触发器的第一输入端和上电时序控制电路的控制信号输入端；状态检测电路用于检测设备主板的工作状态，当检测到设备主板处于工作状态时，向或非门输入一个高电平；当检测到设备主板处于待机状态时，向或非门输入一个低电平；控制信号接收电路用于接收开机信号，并向或非门输出一个高电平；上电时序控制电路用于将或非门的输出信号取反后输入到RS触发器的第二输入端；RS触发器的其中一个输出端(Q或)连接所述功率开关的控制信号输入端，另一个输出端空载。

下面分别对上述各部分电路进行解释说明。

直流电源仅用于提供后续电路所需的直流电，因此可以采用任意方式实现，比如电池，比如AC-DC电源模块等。

RS触发器可选用当前任意一种RS触发器，本实施例中示例性地采用由两个或非门构成的RS触发器。根据RS触发器的工作原理可知，当输入端R＝1，S＝0时，输出端Q＝0，触发器清0；当输入端R＝0，S＝1时，输出端Q＝1，/>触发器置1；当输入端R＝0，S＝0时，触发器状态保持不变，也就是输出端Q和/>保持不变；当输入端R＝1，S＝1时，触发器状态不确定，即输出端Q和/>不确定。

本实施例中，我们取RS输出器输出端Q做为电子功率开关管的控制信号输出端，空置。基于RS触发器的工作原理，我们需要让输出端Q的两种不同的输出信号(即Q＝0或Q＝1)对应电子功率开关的开启控制信号和关断控制信号，因此，我们通过状态检测电路、控制信号接收电路、或门和上电时序控制电路来控制RS触发器两个输入端的输入信号。当设备主板工作状态下，RS触发器的第一输入端输入高电平1，第二输入端输入低电平0；而在设备主板待机时，则让RS触发器的第一输入端输入低电平0，第二输入端输入高电平1。

上电时序控制电路实际上是用于控制RS触发器第二输入端的输入信号，当RS触发器的第一输入端输入低电平0时，上电时序控制电路给RS触发器第二输入端上电，即上电时序控制电路向RS触发器第二输入端输入高电平1；当RS触发器的第一输入端输入高电平1时，上电时序控制电路给RS触发器第二输入端断电，此时RS触发器第二输入端输入信号变为低电平0。

控制信号接收电路可以接收开机信号，这个开机信号可以是电信号，也可以是蓝牙信号、红外线信号等。控制信号接收电路可以根据开机信号的类型进行设置，只要能够接收、识别开机信号，并生成一个高电平即可。

状态检测电路通过检测设备主板上指定位置处的电压和/或电流，能够判断出设备主板的工作状态。设备主板中存在至少一个指定位置，在设备主板待机状态和正常工作状态下，指定位置输出的电压或电流是不一样的，因此能够通过测量指定位置输出的电压/电流判断设备主板的工作状态。由于设备主板的不同，这些指定位置显然也可以不同。

状态检测电路可以单独采用电流检测电路，也可以单独采用电压检测电路，也可以同时采用电压检测电路和电流检测电路。

请参考图2，图2示意性地给出了控制电路的一种具体结构。

图2所示控制电路中，状态检测电路采用了电流检测电路和电压检测电路，而或门则采用二极管D1、D2、D3和电阻R9实现，D1、D2、D3的阴极均连接RS触发器的第一输入端，D1的阳极连接电流检测电路的输出端，D2的阳极连接电压检测电路的输出端，D3的阳极连接控制信号接收电路的输出端。电阻R9的一端接地，另一端连接RS触发器的第一输入端。

电流检测电路包括：二极管D4，NPN型三极管Q5、Q6，电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C2和电流互感器；Q6的集电极作为电流检测电路的输出端，并通过R13连接直流电源的输出端；Q6的发射极分别连接R15的一端和Q5的发射极；R15的另一端接地；Q6的基极分别连接R14的一端和Q5的集电极；R14的另一端连接直流电源的输出端；Q5的基极分别连接C2的一端、R11的一端和R12的一端；C2的另一端接地；R12的另一端接地；R11的另一端连接D4的阴极；D4的阳极连接电流互感器的第一输出端，电流互感器的第二输出端接地。

电压检测电路包括：NPN型三极管Q7，光电耦合器U1，电阻R16、R17；Q7的集电极作为电压检测电路的输出端，并通过R17连接直流电源的输出端；Q7的发射极接地；Q7的基极分别连接U1的第一输出端和R16的一端；R16的另一端连接直流电源的输出端；U1的第二输出端接地。

RS触发器包括PMOS管M1、M2、M3、M4，NMOS管M5、M6、M7、M8，电阻R7、R8。M1、M3、M5、M6构成一个或非门，M2、M4、M7、M8构成另一个或非门，两个或非门构成了RS触发器。M1的栅极为所述RS触发器的第二输入端，且M1的栅极与M5的栅极连接；M1的源极连接R7的一端，R7的另一端连接所述直流电源的输出端；M1的漏极连接M3的源极；M3的漏极为所述RS触发器的输出端，且M3的漏极分别连接M5的漏极、M6的漏极、M4的栅极和M7的栅极；M3的栅极分别连接M6的栅极、M4的漏极、M7的漏极和M8的漏极；M5的源极接地；M6的源极接地；M2的栅极为所述RS触发器的第一输入端，且M2的栅极与M8的栅极连接；M2的源极连接R8的一端，R8的另一端连接所述直流电源的输出端；M2的漏极与M4的源极连接；M7的源极接地；M8的源极接地。

上电时序控制电路包括NPN型三极管Q1、Q2、Q3，PNP型三极管Q4，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10，电容C1。其中，Q1的基极连接R10的一端，R10的另一端作为上电时序控制电路的控制信号输入端，并连接所述RS触发器的第一输入端，Q1的集电极通过R1连接所述直流电源的输出端，Q1的发射极连接Q2的基极；Q2的发射极接地，Q2的集电极分别连接R2的一端和R3的一端；R2的另一端连接所述直流电源的输出端，R3的另一端分别连接Q3的基极和C1的一端；Q3的发射极接地，Q3的集电极连接R4的一端，R4的另一端连接Q4的基极；Q4的发射极连接所述直流电源的输出端，Q4的集电极分别连接C1的另一端、R6的一端和R5的一端；R6的另一端连接所述RS触发器的第二输入端，R5的另一端接地。

上述开关控制电路的工作原理为：设备主板开机时，控制信号接收电路向或门输入高电平1，因此或门输出为1，则RS触发器的第一输入端输入信号为1，此时上电时序控制电路的控制信号输入端被输入一个高电平时，Q1和Q2导通，Q3和Q4截止，因此R3、C1、R6支路没有电流通过，所以RS触发器的第二输入端的输入信号为低电平0，则RS触发器的输出信号变化，假设是由0置1，此时电子功率开关闭合状态。

电子功率开关闭合后，设备主板正常上电启动，此时电流检测电路中电流互感器检测到电流，并通过D4输入Q5的基极，使Q5导通，此时Q6截止，D1导通，逻辑上等同于电流检测电路向或门输入高电平1。同时，电压检测电路中光电耦合器U1检测到电压，然后向Q7的基极输入一个低电压，此时Q7截止，D2导通，逻辑上等同于电压检测电路向或门输入一个高电平1。此时，或门向RS触发器的第一输入端输入高电平1，而上电时序控制电路仍然向RS触发器的第二输入端输出低电平0，则此时RS触发器的输出端Q持续输出高电平1，维持电子功率开关的闭合。

若设备主板发生待机，则此时电流检测电路中电流互感器无电流输出，则D4截止，此时Q5截止，Q6导通，D1截止，逻辑上等同于电流检测电路向或门输入一个低电平0。同时，电压检测电路中，U1输出高电压至Q7的基极，因此Q7导通，D2截止，逻辑上等同于电压检测电路向或门输入一个低电平0。由于此时并无开机信号输入，所以控制信号接收电路的输出也为低电平0，因此D3也截止。或门在三个输入信号均为0的情况下，输出为0，则此时上电时序控制电路中，Q1和Q2截止，Q3和Q4导通，此时R6中有电流通过，相当于上电时序控制电路给RS触发器的第二输入端上电，输入一个高电平1。此时，RS触发器的输出端Q的输出信号由1变为0，则电子功率开关断开。

需要注意的是，由于RS触发器的第一输入端输入信号从1变为0时，Q3、Q4从导通到正常上电需要一段短暂的时间，而在该时间段内，RS触发器的第二输入端的输入信号还是原本的低电平0，这就会导致RS触发器的输出信号在这个时间段中处于一个保持状态，因此RS触发器在这个时间段无法控制电子功率开关的开关状态发生变化。为避免上述情况出现，我们在上电时序控制电路中增加了电容C1，C1在上一次Q3和Q4导通时充电，当本次上电时序控制电路中Q1、Q2截止时，C1可以立即向RS触发器的第二输入端输入一个高电平1，直到Q3、Q4导通并正常上电。总的来说，C1的作用是当RS触发器的第一输入端输入信号从1变为0时，给一个清零信号到RS触发器的第二输入端，使得RS触发器的输出复位。通过设置C1，可以让RS触发器只工作在R＝1，S＝0和R＝0，S＝1这两种工作状态，从而保证RS触发器可以顺利控制电子功率开关的通断。

本申请实施例还提供了一种用电设备，它包括设备主板和上述的开关控制电路，由于其整体设计原理与上述实施例一致，在此不再赘述。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种开关控制电路，其特征在于，包括电子功率开关和控制电路；所述电子功率开关设置于设备主板的交流电源输入端；所述控制电路用于检测所述设备主板的工作状态，并在检测到所述设备主板处于待机状态时，断开所述电子功率开关；所述控制电路还用于响应于开机信号而接通所述电子功率开关并维持所述电子功率开关闭合。

2.根据权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述控制电路包括直流电源、上电时序控制电路、RS触发器、或非门、状态检测电路和控制信号接收电路；

所述直流电源用于为所述上电时序控制电路、所述RS触发器、所述或非门、所述状态检测电路和所述控制信号接收电路供电；

所述或非门用于将所述状态检测电路的输出信号和所述控制信号接收电路的输出信号进行逻辑或后输入到所述RS触发器的第一输入端和所述上电时序控制电路的控制信号输入端；

所述状态检测电路用于检测所述设备主板的工作状态，当检测到所述设备主板处于工作状态时，向所述或非门输入一个高电平；当检测到所述设备主板处于待机状态时，向所述或非门输入一个低电平；

所述控制信号接收电路用于接收开机信号，并向所述或非门输出一个高电平；

所述上电时序控制电路用于将所述或非门的输出信号取反后输入到所述RS触发器的第二输入端；

所述RS触发器的任意一个输出端连接所述功率开关的控制信号输入端。

3.根据权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，所述上电时序控制电路包括：NPN型三极管Q1、Q2、Q3，PNP型三极管Q4，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10，电容C1；

Q1的基极连接R10的一端，R10的另一端作为所述上电时序控制电路的控制信号输入端并连接所述RS触发器的第一输入端，Q1的集电极连接所述直流电源的输出端，Q1的发射极连接Q2的基极；Q2的发射极接地，Q2的集电极分别连接R2的一端和R3的一端；R2的另一端连接所述直流电源的输出端，R3的另一端分别连接Q3的基极和C1的一端；Q3的发射极接地，Q3的集电极连接R4的一端，R4的另一端连接Q4的基极；Q4的发射极连接所述直流电源的输出端，Q4的集电极分别连接C1的另一端、R6的一端和R5的一端；R6的另一端连接所述RS触发器的第二输入端，R5的另一端接地。

4.根据权利要求2或3所述的开关控制电路，其特征在于，所述RS触发器包括PMOS管M1、M2、M3、M4，NMOS管M5、M6、M7、M8，电阻R7、R8；

M1的栅极与M5的栅极连接；M1的源极连接R7的一端，R7的另一端连接所述直流电源的输出端；M1的漏极连接M3的源极；M3的漏极分别连接M5的漏极、M6的漏极、M4的栅极和M7的栅极；M3的栅极分别连接M6的栅极、M4的漏极、M7的漏极和M8的漏极；M6的源极接地；M2的栅极与M8的栅极连接；M2的源极连接R8的一端，R8的另一端连接所述直流电源的输出端；M2的漏极与M4的源极连接；M7的源极接地；M8的源极接地；

M1的栅极为所述RS触发器的第二输入端，M8的栅极为所述RS触发器的第一输入端，M3的漏极为所述RS触发器的输出端。

5.根据权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述状态检测电路至少包括电流检测电路和电压检测电路中的一种。

6.根据权利要求5所述的开关控制电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：二极管D4，NPN型三极管Q5、Q6，电阻R11、R12、R13、R14、R15，电容C2和电流互感器；

Q6的集电极作为所述电流检测电路的输出端，并通过R13连接所述直流电源的输出端；Q6的发射极分别连接R15的一端和Q5的发射极；R15的另一端接地；Q6的基极分别连接R14的一端和Q5的集电极；R14的另一端连接所述直流电源的输出端；Q5的基极分别连接C2的一端、R11的一端和R12的一端；C2的另一端接地；R12的另一端接地；R11的另一端连接D4的阴极；D4的阳极连接所述电流互感器的第一输出端，所述电流互感器的第二输出端接地。

7.根据权利要求5所述的开关控制电路，其特征在于，所述电压检测电路包括：NPN型三极管Q7，光电耦合器U1，电阻R16、R17；

Q7的集电极作为所述电压检测电路的输出端，并通过R17连接所述直流电源的输出端；Q7的发射极接地；Q7的基极分别连接U1的第一输出端和R16的一端；R16的另一端连接所述直流电源的输出端；U1的第二输出端接地。

8.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的开关控制电路。