CN220673750U - 基于d触发器的硬件切换开关 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于D触发器的硬件切换开关，所述硬件切换开关包括：按键单元；D触发器单元，连接第一设备和第二设备，所述按键单元与所述D触发器单元连接；所述D触发器单元配置为：根据所述按键单元的输出电平的切换情况，改变所述D触发器单元的输出电平，以控制所述第一设备或者所述第二设备的通断。通过D触发器和按键配合工作，简化电路设计、节约成本，并且满足安全要求。

Description

基于D触发器的硬件切换开关

技术领域

本申请涉及电路控制技术领域，具体而言，涉及一种基于D触发器的硬件切换开关。

背景技术

对于第三方Alexa智能硬件，包括音箱、中控面板等设备，安全规定要求必须实现基于硬件的麦克风或者摄像头的开关控制，并且实现基于硬件的指示麦克风或者摄像头断开连接的专用状态指示灯控制。

基于此项安全规定，现有技术提出一种基于施密特触发器和双D触发器搭建的控制麦克风或者摄像头通断的硬件电路。该硬件电路可以满足基于硬件控制的要求，但是由于D触发器本身的边沿触发特性，该电路冗余设计较多和成本较高。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

为了解决上述问题中的至少一个，本申请提出一种基于D触发器的硬件切换开关。

根据本申请的第一方面，本申请的至少一个实施例提供了一种基于D触发器的硬件切换开关，所述硬件切换开关包括：按键单元；D触发器单元，连接第一设备和第二设备，所述按键单元与所述D触发器单元连接；所述D触发器单元配置为：根据所述按键单元的输出电平的切换情况，改变所述D触发器单元的输出电平，以控制所述第一设备或者所述第二设备的通断。

例如，在本申请的一些实施例中，所述D触发器单元包括D触发器，所述D触发器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，其中：所述第一引脚与所述按键单元的电平输出端连接，以获取所述按键单元的输出电平切换情况；所述第二引脚与所述第三引脚连接，所述第二引脚与所述第一设备连接，以输出电平信号，控制所述第一设备的通断；所述第四引脚与所述第二设备连接，以输出电平信号，控制所述第二设备的通断。

例如，在本申请的一些实施例中，所述D触发器单元还配置为：在所述按键单元的输出电平发生切换的情况下，所述第一引脚的输入电平切换：由前一次电平切换时维持的低电平切换为高电平；或者由前一次电平切换时维持的高电平切换为低电平。

例如，在本申请的一些实施例中，所述D触发器单元还配置为：在所述第一引脚的输入电平发生切换的情况下，所述第四引脚的输出电平切换：由前一次电平切换时维持的高电平切换为低电平，并维持为低电平；或者由前一次电平切换时维持的低电平切换为高电平，并维持为高电平。

例如，在本申请的一些实施例中，所述D触发器单元还配置为：所述第三引脚和所述第四引脚输出的电平信号相反；在所述第四引脚的输出电平为低电平的情况下，所述第三引脚的输出电平为高电平；在所述第四引脚的输出电平为高电平的情况下，所述第三引脚的输出电平为低电平。

例如，在本申请的一些实施例中，在所述第四引脚输出高电平的情况下，所述第二设备的电源接通，所述第二设备工作；在所述第四引脚输出低电平的情况下，所述第二设备的电源关断，所述第二设备不工作。

例如，在本申请的一些实施例中，在所述第三引脚输出高电平的情况下，所述第一设备的电源接通，所述第一设备工作；在所述第三引脚输出低电平的情况下，所述第一设备的电源关断，所述第一设备不工作。

例如，在本申请的一些实施例中，所述按键单元包括电平输出端，所述按键单元配置为：响应于第一指令，所述电平输出端的输出电平切换：由低电平切换为高电平后复位为低电平，或者由高电平切换为低电平后复位为高电平。

例如，在本申请的一些实施例中，所述按键单元包括瞬态电压抑制二极管，所述瞬态电压抑制二极管的一端接地，另一端连接所述电平输出端，用于泄放所述按键单元的静电。

例如，在本申请的一些实施例中，所述D触发器单元还包括二极管，所述D触发器还包括第五引脚，其中：所述二极管的正极连接所述第五引脚，所述二极管的负极接地，用于维持所述D触发器单元输出电平的稳定。

本申请提供的一种基于D触发器的硬件切换开关，通过D触发器和按键配合工作，简化电路设计、节约成本，并且满足安全要求。基于D触发器的硬件切换开关还包括瞬态电压抑制二极管和二极管，通过瞬态电压抑制二极管的静电防护性能，二极管的单向导通性能避免静电耦合至D触发器内部，有效增强该硬件切换开关的静电防护性能，保证信号输出的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，而不是对本申请的限制。

图1示出一示例性实施例的基于D触发器的硬件切换开关示意图；

图2示出示例性的基于D触发器的硬件切换开关示意图的又一实施例；

图3示出一示例性实施例的第一电源示意图；

图4示出一示例性实施例的第二电源示意图；

图5示出一示例性实施例的硬件切换开关的工作电平示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。

图1示出一示例性实施例的基于D触发器的硬件切换开关示意图。

如图1所示，硬件切换开关包括按键单元101和D触发器单元102。按键单元101与D触发器单元102连接。D触发器单元102与第一设备103和第二设备104分别连接。

根据示例实施例，按键单元101配置为：响应于第一指令，电平输出端1011的输出电平切换。按键单元101由低电平切换为高电平后复位为低电平，或者由高电平切换为低电平后复位为高电平。按键单元101由低电平切换为高电平或者由高电平切换为低电平时，按键单元101的输出电平切换。

根据示例实施例，D触发器单元102配置为：根据按键单元101的输出电平的切换情况，改变D触发器单元102的输出电平，以控制第一设备103或者第二设备104的通断。

根据一些实施例，第一设备103包括第一电源1031和第一用电单元1032。第二设备104包括第二电源1041和第二用电单元1042。D触发器单元102与第一电源1031连接，第一电源1031与第一用电单元1032连接。D触发器单元102与第二电源1041连接，第二电源1041与第二用电单元1042连接。

根据一些实施例，D触发器单元102与第一电源1031连接处输出高电平，与第二电源1041连接处输出低电平。此时第一电源1031开启，第一用电单元1032工作；第二电源1041关闭，第二用电单元1042不工作。在按键单元101的输出电平发生切换的情况下，D触发器单元102的输出电平切换，D触发器单元102与第一电源1031连接处切换为输出低电平，与第二电源1041连接处切换为输出高电平。此时第二电源1041开启，第二用电单元1042工作；第一电源1031关闭，第一用电单元1032不工作。

例如，第一设备103为麦克风设备，第二设备104为指示灯设备。在第一设备103的电源处输入高电平时，麦克风设备工作；第二设备104的电源处输入低电平，指示灯设备不工作，指示灯不亮。在第一设备103的电源处输入低电平时，麦克风设备不工作；第二设备104的电源处输入高电平，指示灯设备工作，指示灯亮。

硬件切换电路在实际使用中，人们发现，人体静电会导致硬件电路出现静电失效的问题。

因此，根据一些实施例，本申请的按键单元101包括开关SW1和瞬态电压抑制二极管TVS1。瞬态电压抑制二极管TVS1一端接地，另一端连接于开关SW1与D触发器单元102的连接支路，用于泄放按键单元101的静电。

根据一些实施例，本申请的D触发器单元102包括D触发器和二极管D1，D触发器分别连接按键单元101、第一设备103和第二设备104。二极管D1的正极连接D触发器，负极接地。

当静电从地耦合至电路内部时，例如人体通过外漏的Type-C插座等器件放电，由于二极管D1的单向导通性，保证静电无法进入D触发器内部，从而保证D触发器输出电平的稳定性。

本申请提供的一种基于D触发器的硬件切换开关，通过D触发器和按键配合工作，简化电路设计、节约成本，并且满足安全要求。基于D触发器的硬件切换开关还包括瞬态电压抑制二极管和二极管，通过瞬态电压抑制二极管的静电防护性能，二极管的单向导通性能避免静电耦合至D触发器内部，有效增强该硬件切换开关的静电防护性能，保证信号输出的稳定性。

图2示出示例性的基于D触发器的硬件切换开关示意图的又一实施例。

如图2所示，按键单元101包括开关SW1、瞬态电压抑制二极管TVS1，第一电阻R1和第一电容C2。开关SW1的1端和3端并联接地，2端接地。瞬态电压抑制二极管TVS1的一端连接开关SW1的4端，另一端接地。第一电容C2的一端接地，另一端连接开关SW1的4端。第一电阻R1的一端连接供电电压，另一端连接开关SW1的4端。

D触发器单元102包括D触发器U1、二极管D1、第二电阻R3、第三电阻R2、第四电阻R4、第二电容C3、第三电容C4和第四电容C5。D触发器U1包括第一引脚CP、第二引脚D、第三引脚第四引脚Q、第五引脚GND、第六引脚/>第七引脚/>和第八引脚VCC。

第一引脚CP连接按键单元101中开关SW1的4端，以获取按键单元101的输出电平切换情况。第三引脚连接第二电阻R3后，连接第二引脚D。第二引脚D连接第二电容C3后接地。第二引脚D连接第一设备103的开启端STATE，以输出电平信号，控制第一设备103的通断。第五引脚GND连接二极管D1的正极。二极管D1的负极接地。第八引脚VCC连接供电电压。第七引脚/>连接第三电容C3后接地。第七引脚/>连接第三电阻R2后连接供电电压。第六引脚/>连接第四电容C4后接地。第六引脚/>连接第四电阻R4后连接供电电压。第四引脚Q连接第二设备104的开启端STATE，以输出电平信号，控制第二设备104的通断。

根据示例实施例，按键单元101的开关SW1为复位开关SW1。按键单元101配置为：开关SW1响应于第一指令，按下后由低电平切换为高电平，开关SW1释放后复位为低电平；或者开关SW1响应于第一指令，按下后由高电平切换为低电平，开关SW1释放后复位为高电平。开关SW1的4端，即电平输出端1011的输出电平切换。按键单元101由低电平切换为高电平或者由高电平切换为低电平时，按键单元101的输出电平切换。

根据示例实施例，在按键单元101的输出电平发生切换的情况下，第一引脚CP的输入电平切换：由前一次电平切换时维持的低电平切换为高电平，开关SW1释放后，恢复为低电平；或者由前一次电平切换时维持的高电平切换为低电平，开关SW1释放后，恢复为高电平。

根据示例实施例，在第一引脚CP的输入电平发生切换的情况下，第四引脚Q的输出电平切换：由前一次电平切换时维持的高电平切换为低电平，并维持为低电平；或者由前一次电平切换时维持的低电平切换为高电平，并维持为高电平。

根据示例实施例，第三引脚和第四引脚Q输出的电平信号相反。在第四引脚Q的输出电平为低电平的情况下，第三引脚/>的输出电平为高电平；在第四引脚Q的输出电平为高电平的情况下，第三引脚/>的输出电平为低电平。

根据示例实施例，第二引脚D与第三引脚相连，所以第二引脚D的电平与第三引脚/>的电平保持一致。在第三引脚/>为高电平时，第二引脚D为高电平，则第二引脚D输出高电平。在第三引脚/>为低电平时，第二引脚D为低电平，则第二引脚D输出低电平。

根据一些实施例，第一设备103包括第一电源1031和第一用电单元1032。第二设备104包括第二电源1041和第二用电单元1042。D触发器单元102的第二引脚D与第一电源1031的开启端STATE连接，第一电源1031与第一用电单元1032连接。D触发器单元102的第四引脚Q与第二电源1041的开启端MUTE连接，第二电源1041与第二用电单元1042连接。

如图3所示，第一电源1031包括电源芯片U2、第五电容C6和第六电容C7。电源芯片U2的引脚VIN连接供电电压。引脚VIN连接第五电容C5后接地。引脚GND接地。引脚CE连接开启端STATE。引脚VOUT连接第一用电单元1032。引脚VOUT连接第六电容C7后接地。

如图4所示，第二电源1041包括电源芯片U3、第七电容C8和第八电容C9。电源芯片U3的引脚VIN连接供电电压。引脚VIN连接第七电容C8后接地。引脚GND接地。引脚CE连接开启端MUTE。引脚VOUT连接第二用电单元1042。引脚VOUT连接第八电容C9后接地。

本申请以高电平为第一设备或者第二设备的工作开启电平，低电平为第一设备或者第二设备的工作关闭电平为例，但是本申请不以此为限。在第四引脚输出高电平，则第三引脚输出低电平，第二引脚也输出低电平的情况下，第二设备104的第二电源1041接通，第二用电单元1042工作，第一设备103的第一电源1031关断，第一用电单元1032不工作。在第四引脚输出低电平，则第三引脚输出高电平，第二引脚也输出高电平的情况下，第二设备104的第二电源1041关断，第二用电单元1042不工作，第一设备103的第一电源1031接通，第一用电单元1032工作。

根据一些实施例，按键单元101的信号经瞬态电压抑制二极管TVS1连接至地，当静电从按键单元101的信号耦合至D触发器单元102内部时，经由瞬态电压抑制二极管TVS1泄放至地，保证D触发器第一引脚CP信号的稳定性。

根据一些实施例，D触发器的第五引脚经二极管D1连接至地，当静电从地耦合至电路内部时，例如人体通过外漏的Type-C插座等器件放电，由于二极管的单向导通性，保证静电无法进入D触发器内部，从而保证D触发器输出电平的稳定性。

图5示出一示例性实施例的硬件切换开关的工作电平示意图。

如图5所示，以第一设备103为LED灯，第二设备104为麦克风MIC为例。

假设在初始状态下，D触发器的第四引脚Q输出高电平、则管脚与D管脚输出低电平。此时MIC的电源开启、LED的电源禁用，相应的，MIC设备正常工作、LED指示灯关闭。

当开关SW1第一次按下并释放时，第一引脚CP的电平由低电平转变为高电平，第五引脚Q的电平由高电平转变为低电平、则第三引脚和第二引脚D的电平由低电平转变为高电平。此时MIC的电源禁用、LED的电源开启，相应的，MIC设备关闭、LED指示灯正常工作。

当开关SW1第二次按下并释放时，第一引脚CP的电平由低电平转变为高电平，第五引脚Q的电平由低电平转变为高电平、则第三引脚和第二引脚D的电平由高电平转变为低电平。此时MIC的电源开启、LED的电源禁用，相应的，MIC设备正常工作、LED指示灯关闭。

应清楚地理解，本申请描述了如何形成和使用特定示例，但本申请不限于这些示例的任何细节。相反，基于本申请公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本申请示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (4)

1.一种基于D触发器的硬件切换开关，其特征在于，所述硬件切换开关包括：

按键单元；

D触发器单元，连接第一设备和第二设备，所述按键单元与所述D触发器单元连接；

所述D触发器单元配置为：根据所述按键单元的输出电平的切换情况，改变所述D触发器单元的输出电平，以控制所述第一设备或者所述第二设备的通断。

2.如权利要求1所述的硬件切换开关，其特征在于，所述D触发器单元包括D触发器，所述D触发器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，其中：

所述第一引脚与所述按键单元的电平输出端连接，以获取所述按键单元的输出电平切换情况；

所述第二引脚与所述第三引脚连接，所述第二引脚与所述第一设备连接，以输出电平信号，控制所述第一设备的通断；

所述第四引脚与所述第二设备连接，以输出电平信号，控制所述第二设备的通断。

3.如权利要求1所述的硬件切换开关，其特征在于，所述按键单元包括电平输出端和瞬态电压抑制二极管，所述瞬态电压抑制二极管的一端接地，另一端连接所述电平输出端，用于泄放所述按键单元的静电。

4.如权利要求2所述的硬件切换开关，其特征在于，所述D触发器单元还包括二极管，所述D触发器还包括第五引脚，其中：

所述二极管的正极连接所述第五引脚，所述二极管的负极接地，用于维持所述D触发器单元输出电平的稳定。