一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，主開關(guān)電路連接在供電輸入和輸出之間，其控制端與開關(guān)控制電路相連。定時(shí)控制反饋電路連接在主開關(guān)電路的輸出端和開關(guān)控制電路的輸入端之間。當(dāng)外部觸發(fā)信號(hào)使主開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電源經(jīng)主開關(guān)電路輸出，同時(shí)為負(fù)載和定時(shí)控制反饋電路提供電源，定時(shí)電路得電后開始計(jì)時(shí)并輸出控制信號(hào)反饋到開關(guān)控制電路，使開關(guān)控制電路維持觸發(fā)工作狀態(tài)，觸發(fā)開關(guān)的斷開和抖動(dòng)均不影響主開關(guān)電路的工作。在沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，主開關(guān)電路和開關(guān)控制電路均處于斷開狀態(tài)，不消耗供電電能。本發(fā)明有效地解決了電池長時(shí)間供的電能量損耗、定時(shí)供電且要求開關(guān)輸出穩(wěn)定無抖動(dòng)的難題。
【專利說明】一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電池供電或有限能量供電測試設(shè)備中的電路，特別是一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0003]在一些利用電池或超級(jí)電容供電的精確測試系統(tǒng)中，有時(shí)需要采用觸發(fā)開關(guān)啟動(dòng)短暫定時(shí)供電。由于機(jī)械式開關(guān)彈簧固有的振動(dòng)，使得輸出電壓存在一段時(shí)間的抖動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的供電電源或觸發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)。對于精確測量系統(tǒng)，這種抖動(dòng)會(huì)使測試結(jié)果誤差增大。同時(shí)，如果觸發(fā)開關(guān)電路自身存在一定的靜態(tài)功耗，則由于電池或電容儲(chǔ)存的能量有限，在長時(shí)間的靜態(tài)等待工作狀態(tài)下，電池或電容儲(chǔ)存的能量就會(huì)被開關(guān)電路消耗掉，不滿足測試系統(tǒng)長期正常工作。
[0004] 現(xiàn)有的開關(guān)電路有的不具有防觸發(fā)抖動(dòng)功能，有的存在一定的靜態(tài)功耗，有的雖具備零靜態(tài)功耗，但沒有定時(shí)關(guān)斷功能，不能滿足上述精確測試系統(tǒng)的使用要求。本發(fā)明針對上述要求，設(shè)計(jì)一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有開關(guān)電路在防抖動(dòng)功能、觸發(fā)后定時(shí)斷電功能、零靜態(tài)功耗某方面的缺失，使得開關(guān)電路無法適應(yīng)一些特殊供電要求的測試設(shè)備使用的難題，研制出一種具有防觸發(fā)抖動(dòng)、零靜態(tài)功耗、定時(shí)關(guān)斷且觸發(fā)電壓與開關(guān)電壓可以靈活配置的開關(guān)電路。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案是:
一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，由主開關(guān)電路、開關(guān)控制電路、定時(shí)控制反饋電路組成；
主開關(guān)電路根據(jù)開關(guān)控制電路輸出的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)供電輸入端與輸出端之間的開關(guān)連接；
開關(guān)控制電路接收外部觸發(fā)信號(hào)和定時(shí)控制反饋電路反饋的信號(hào)，為主開關(guān)電路輸送控制信號(hào)；
當(dāng)外部觸發(fā)信號(hào)輸送高電平信號(hào)到開關(guān)控制電路觸發(fā)輸入端后，開關(guān)控制電路中的開關(guān)管被觸發(fā)導(dǎo)通，將主開關(guān)電路的控制端電位拉低，主開關(guān)電路導(dǎo)通，為負(fù)載輸送電源，同時(shí)為定時(shí)控制反饋電路提供工作電源；定時(shí)控制反饋電路開始計(jì)時(shí)，并輸出一高電平信號(hào)反饋到開關(guān)控制電路的輸入端，使開關(guān)控制電路維持觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)；
當(dāng)定時(shí)控制反饋電路定時(shí)時(shí)間到后，定時(shí)控制反饋電路輸出低電平信號(hào)，反饋到開關(guān)控制電路的輸入端，開關(guān)控制電路中的開關(guān)管關(guān)斷，主開關(guān)電路的控制端恢復(fù)到高電平狀態(tài)，主開關(guān)電路關(guān)斷。[0007]主開關(guān)電路中包括第一三極管；第一三極管的發(fā)射極和集電極連接在電源輸入端和電源輸出端之間；第一三極管的基極通過一第四電阻與開關(guān)控制電路中的開關(guān)管相連，由開關(guān)控制電路中的開關(guān)管作為控制該第一三極管通斷的控制端。
[0008]主開關(guān)電路中包括的第一三極管為PNP型三極管，PNP型三極管發(fā)射極引出作為電源輸入端，PNP型三極管的集電極引出作為電源輸出端。
[0009]觸發(fā)信號(hào)TRIGGER由隔離二極管引入，然后經(jīng)偏置電阻分壓后接入到開關(guān)控制電路中的開關(guān)管的基極；定時(shí)控制反饋電路輸出的反饋信號(hào)同時(shí)經(jīng)偏置電阻分壓后接入到開關(guān)控制電路中的開關(guān)管的基極。
[0010]開關(guān)控制電路中的第二開關(guān)管為NPN型三極管，控制端與該NPN型三極管的集電極相連；觸發(fā)信號(hào)TRIGGER輸入到隔離二極管的陽極，隔離二極管的陰極與偏置電阻連接。
[0011]定時(shí)控制反饋電路中包括比較器N1、第二二極管、第三二極管和一由第六電阻和電容構(gòu)成的RC電路；
第三二極管的陰極和第六電阻的一端與電源輸出端相連，第三二極管的陽極和第六電阻的另一端與比較器的反向輸入端相連，比較器的反向輸入端同時(shí)經(jīng)電容接地；比較器的正向輸入端與參考電源輸出端相連，比較器的輸出端與第二二極管的陽極相連，第二二極管的陰極與開關(guān)控制電路中的隔離二極管的陰極相連。
[0012]主開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)供電輸入與輸出之間的開關(guān)連接，開關(guān)控制電路接收外部觸發(fā)信號(hào)和定時(shí)控制反饋電路信號(hào)的輸入，并根據(jù)這些信號(hào)的特征為主開關(guān)電路輸送控制信號(hào)。當(dāng)無外部信號(hào)觸發(fā)時(shí)，整個(gè)開關(guān)電路全部斷開，沒有工作電流，不消耗電源的電能，因此無靜態(tài)功耗；當(dāng)外部機(jī)械開關(guān)或其它控制電路輸送高電平信號(hào)到開關(guān)控制電路觸發(fā)端后，開關(guān)控制電路中的開關(guān)管被觸發(fā)導(dǎo)通，將主開關(guān)電路的控制端電位拉低，主開關(guān)電路隨即導(dǎo)通，為負(fù)載輸送電源，同時(shí)為定時(shí)控制反饋電路輸送工作電源，定時(shí)控制反饋電路開始計(jì)時(shí)，并同時(shí)輸出一高電平信號(hào)反饋到開關(guān)控制電路，使開關(guān)控制電路維持觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)。在這個(gè)過程中，外部機(jī)械開關(guān)若有抖動(dòng)或輸入控制信號(hào)有異常，將不會(huì)影響開關(guān)控制電路的觸發(fā)工作狀態(tài)，主開關(guān)也將維持導(dǎo)通狀態(tài)，因此可以起到防觸發(fā)抖動(dòng)功能。當(dāng)定時(shí)控制反饋電路達(dá)到定時(shí)時(shí)間后，定時(shí)控制反饋電路輸出低電平信號(hào)，開關(guān)控制電路隨即關(guān)斷，主開關(guān)的控制端由偏置電阻提供電流，恢復(fù)到高電平狀態(tài)，主開關(guān)關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)關(guān)斷功倉泛。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:
對于采用機(jī)械開關(guān)觸發(fā)，且對輸出電源抖動(dòng)有較高要求的，采用本發(fā)明的開關(guān)電路可以有效消除開關(guān)抖動(dòng)，使輸出電壓達(dá)到類似階躍響應(yīng)的信號(hào)，不會(huì)因機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)而產(chǎn)生波動(dòng)；其二，具有零靜態(tài)功耗特性，可以采用電池或超級(jí)電容長時(shí)間供電，不用擔(dān)心開關(guān)電路在長時(shí)間靜止?fàn)顟B(tài)消耗電能；其三，本發(fā)明開關(guān)電路具有定時(shí)供電功能，觸發(fā)后開始供電，到達(dá)預(yù)定時(shí)間后關(guān)斷，非常適合一些能量供應(yīng)有限，觸發(fā)就工作，完成任務(wù)后自動(dòng)關(guān)斷的測量設(shè)備或系統(tǒng)中。另外，本開關(guān)電路結(jié)構(gòu)簡單，元件少，便于小型化混合集成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路的原理框圖；
圖2是本發(fā)明一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路中的主開關(guān)電路圖； 圖3是本發(fā)明一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路中開關(guān)控制電路的電路圖；
圖4是本發(fā)明一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路定時(shí)控制反饋電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
結(jié)合圖1，本發(fā)明一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路由主開關(guān)電路1、開關(guān)控制電路2和定時(shí)控制反饋電路3組成。主開關(guān)電路I實(shí)現(xiàn)供電輸入端POWER與輸出端OUT之間的開關(guān)連接；開關(guān)控制電路2接收外部觸發(fā)信號(hào)TRIGGER和定時(shí)控制反饋電路3信號(hào)的輸入，并根據(jù)這些信號(hào)的特征為主開關(guān)電路I輸送控制信號(hào)。當(dāng)無外部信號(hào)觸發(fā)時(shí)，整個(gè)開關(guān)電路沒有工作電流，不消耗電源電能，因此無靜態(tài)功耗；當(dāng)外部機(jī)械開關(guān)或其它控制電路輸送高電平信號(hào)到開關(guān)控制電路2觸發(fā)輸入端后，開關(guān)控制電路2中的開關(guān)管被觸發(fā)導(dǎo)通，將主開關(guān)電路I的控制端電位拉低，主開關(guān)電路I隨即導(dǎo)通，為負(fù)載輸送電源，同時(shí)為定時(shí)控制反饋電路3提供工作電源，定時(shí)控制反饋電路3開始計(jì)時(shí)，并輸出一高電平信號(hào)反饋到開關(guān)控制電路2的輸入端，使開關(guān)控制電路2維持觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)。在這個(gè)過程中，外部機(jī)械開關(guān)若有抖動(dòng)或輸入控制信號(hào)有異常，將不會(huì)影響開關(guān)控制電路2的觸發(fā)工作狀態(tài)，主開關(guān)電路I也將維持導(dǎo)通狀態(tài)，因此可以起到防觸發(fā)抖動(dòng)功能；當(dāng)定時(shí)控制反饋電路3定時(shí)時(shí)間到后，定時(shí)控制反饋電路3輸出低電平信號(hào)，反饋到開關(guān)控制電路2的輸入端，開關(guān)控制電路2隨即關(guān)斷，主開關(guān)電路I的控制端由偏置電阻提供電流，恢復(fù)到高電平狀態(tài)，主開關(guān)電路I關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)關(guān)斷功能。另外，開關(guān)控制電路2的觸發(fā)輸入端和定時(shí)控制反饋電路3的輸出端均串接隔離二極管，使觸發(fā)信號(hào)與輸出信號(hào)之間相互隔離，互不影響，因此觸發(fā)信號(hào)和工作電壓之間無須匹配，只需滿足觸發(fā)控制開關(guān)電路即可。
[0016]結(jié)合圖2，說明主開關(guān)電路I。主開關(guān)電路I中包括PNP型三極管V2、電阻R3、R4。三極管V2的發(fā)射極和基極之間連接電阻R3，三極管V2的基極同時(shí)與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端作為控制端CONTROL與圖3開關(guān)控制電路2中的三極管V3的集電極相連，三極管V2發(fā)射極引出作為電源輸入端POWER，三極管V2的集電極引出作為電源輸出端OUT。
[0017]結(jié)合圖3，說明開關(guān)控制電路2。開關(guān)控制電路2中包括NPN型三極管V3、電阻R1、R2、電容C2、隔離二極管VI。觸發(fā)信號(hào)TRIGGER由隔離二極管Vl引入，然后經(jīng)電阻R1、R2分壓后接入到NPN型三極管V3的基極，三極管V3的發(fā)射極接地GND，集電極A與圖2主開關(guān)電路I中的電阻R4 —端相連，電容C2 —端與隔離二極管Vl的陰極相連，另一端接地GND。
[0018]結(jié)合圖4，說明定時(shí)控制反饋電路3。定時(shí)控制反饋電路3中包括比較器N1、二極管V4、V5、電阻R6和電容Cl。二極管V5的陰極和電阻R6的一端連接到電源輸出端0UT，同時(shí)與比較器NI的6腳相連，二極管V5的陽極、電阻R6的另一端與比較器NI的反向輸入端4腳相連，比較器NI的反向輸入端4腳同時(shí)還與電容Cl的一端相連，電容Cl的另一端接地GND，比較器NI的正向輸入端3腳與參考電源輸出端5腳相連，比較器NI的GND端2腳接地，比較器NI的輸出端I腳與二極管V4的陽極相連，二極管V4的陰極FB與圖3中隔離二極管Vl的陰極B相連，二極管V4起著單向?qū)ㄗ饔?，可以防止觸發(fā)信號(hào)TRIGGER倒灌到比較器NI的輸出端，損壞比較器NI，隔離二極管Vl同樣起著單向?qū)ㄗ饔茫梢苑乐贡容^器NI輸出信號(hào)灌入外部觸發(fā)源，損壞外部器件。[0019]當(dāng)無外部信號(hào)觸發(fā)時(shí)，整個(gè)開關(guān)電路全部斷開，沒有工作電流，不消耗電源的電能，因此無靜態(tài)功耗；當(dāng)外部機(jī)械開關(guān)或其它控制電路輸送高電平信號(hào)到開關(guān)控制電路2觸發(fā)端TRIGGER后，開關(guān)控制電路2中的三極管V3被觸發(fā)導(dǎo)通，將主開關(guān)電路I的控制端CONTROL電位拉低，主開關(guān)電路I隨即導(dǎo)通，為負(fù)載輸送電源，同時(shí)為定時(shí)控制反饋電路3輸送工作電源，定時(shí)控制反饋電路3開始計(jì)時(shí)，并同時(shí)輸出一高電平信號(hào)反饋到開關(guān)控制電路2，使開關(guān)控制電路2維持觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)。在這個(gè)過程中，外部機(jī)械開關(guān)若有抖動(dòng)或輸入控制信號(hào)有異常，將不會(huì)影響開關(guān)控制電路2的觸發(fā)工作狀態(tài)，主開關(guān)電路I也將維持導(dǎo)通狀態(tài)，因此可以起 到防觸發(fā)抖動(dòng)功能。當(dāng)定時(shí)控制反饋電路3達(dá)到定時(shí)時(shí)間后，定時(shí)控制反饋電路3 二極管V4的陰極FB輸出低電平信號(hào)，開關(guān)控制電路2中的三極管V3隨即關(guān)斷，主開關(guān)電路I的控制端CONTROL由偏置電阻提供電流，恢復(fù)到1?電平狀態(tài)，主開關(guān)電路I關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)關(guān)斷功能。
【權(quán)利要求】
1.一種零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，由主開關(guān)電路、開關(guān)控制電路、定時(shí)控制反饋電路組成； 主開關(guān)電路根據(jù)開關(guān)控制電路輸出的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)供電輸入端與輸出端之間的開關(guān)連接； 開關(guān)控制電路接收外部觸發(fā)信號(hào)和定時(shí)控制反饋電路反饋的信號(hào)，為主開關(guān)電路輸送控制信號(hào)； 當(dāng)外部觸發(fā)信號(hào)輸送高電平信號(hào)到開關(guān)控制電路觸發(fā)輸入端后，開關(guān)控制電路中的開關(guān)管被觸發(fā)導(dǎo)通，將主開關(guān)電路的控制端電位拉低，主開關(guān)電路導(dǎo)通，為負(fù)載輸送電源，同時(shí)為定時(shí)控制反饋電路提供工作電源；定時(shí)控制反饋電路開始計(jì)時(shí)，并輸出一高電平信號(hào)反饋到開關(guān)控制電路的輸入端，使開關(guān)控制電路維持觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)； 當(dāng)定時(shí)控制反饋電路定時(shí)時(shí)間到后，定時(shí)控制反饋電路輸出低電平信號(hào)，反饋到開關(guān)控制電路的輸入端，開關(guān)控制電路中的開關(guān)管關(guān)斷，主開關(guān)電路的控制端恢復(fù)到高電平狀態(tài)，主開關(guān)電路關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，主開關(guān)電路中包括第一三極管；第一三極管的發(fā)射極和集電極連接在電源輸入端和電源輸出端之間；第一三極管的基極通過一第四電阻與開關(guān)控制電路中的開關(guān)管相連，由開關(guān)控制電路中的開關(guān)管作為控制該第一三極管通斷的控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，主開關(guān)電路中包括的第一三極管為PNP型三極管，PNP型三極管發(fā)射極引出作為電源輸入端，PNP型三極管的集電極引出作為電源輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，觸發(fā)信號(hào)TRIGGER由隔離二極管引入，然后經(jīng)偏置電阻分壓后接入到開關(guān)控制電路中的開關(guān)管的基極；定時(shí)控制反饋電路輸出的反饋信號(hào)同時(shí)經(jīng)偏置電阻分壓后接入到開關(guān)控制電路中的開關(guān)管的基極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，開關(guān)控制電路中的第二開關(guān)管為NPN型三極管，控制端與該NPN型三極管的集電極相連；觸發(fā)信號(hào)TRIGGER輸入到隔離二極管的陽極，隔離二極管的陰極與偏置電阻連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的零靜態(tài)功耗防觸發(fā)抖動(dòng)定時(shí)開關(guān)電路，其特征是，定時(shí)控制反饋電路中包括比較器N1、第二二極管、第三二極管和一由第六電阻和電容構(gòu)成的RC電路； 第三二極管的陰極和第六電阻的一端與電源輸出端相連，第三二極管的陽極和第六電阻的另一端與比較器的反向輸入端相連，比較器的反向輸入端同時(shí)經(jīng)電容接地；比較器的正向輸入端與參考電源輸出端相連，比較器的輸出端與第二二極管的陽極相連，第二二極管的陰極與開關(guān)控制電路中的隔離二極管的陰極相連。
【文檔編號(hào)】H03K17/56GK103529723SQ201310526199
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】高加林, 劉駿, 薛海英, 楊翠俠, 李有池 申請人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心