一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，主開關電路連接在供電輸入和輸出之間，其控制端與開關控制電路相連。定時控制反饋電路連接在主開關電路的輸出端和開關控制電路的輸入端之間。當外部觸發信號使主開關導通時，電源經主開關電路輸出，同時為負載和定時控制反饋電路提供電源，定時電路得電后開始計時并輸出控制信號反饋到開關控制電路，使開關控制電路維持觸發工作狀態，觸發開關的斷開和抖動均不影響主開關電路的工作。在沒有觸發信號時，主開關電路和開關控制電路均處于斷開狀態，不消耗供電電能。本發明有效地解決了電池長時間供的電能量損耗、定時供電且要求開關輸出穩定無抖動的難題。
【專利說明】一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種電池供電或有限能量供電測試設備中的電路，特別是一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路。
【背景技術】
[0003]在一些利用電池或超級電容供電的精確測試系統中，有時需要采用觸發開關啟動短暫定時供電。由于機械式開關彈簧固有的振動，使得輸出電壓存在一段時間的抖動，導致系統的供電電源或觸發驅動信號產生相應的抖動。對于精確測量系統，這種抖動會使測試結果誤差增大。同時，如果觸發開關電路自身存在一定的靜態功耗，則由于電池或電容儲存的能量有限，在長時間的靜態等待工作狀態下，電池或電容儲存的能量就會被開關電路消耗掉，不滿足測試系統長期正常工作。
[0004] 現有的開關電路有的不具有防觸發抖動功能，有的存在一定的靜態功耗，有的雖具備零靜態功耗，但沒有定時關斷功能，不能滿足上述精確測試系統的使用要求。本發明針對上述要求，設計一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有開關電路在防抖動功能、觸發后定時斷電功能、零靜態功耗某方面的缺失，使得開關電路無法適應一些特殊供電要求的測試設備使用的難題，研制出一種具有防觸發抖動、零靜態功耗、定時關斷且觸發電壓與開關電壓可以靈活配置的開關電路。
[0006]實現本發明目的技術解決方案是:
一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，由主開關電路、開關控制電路、定時控制反饋電路組成；
主開關電路根據開關控制電路輸出的控制信號實現供電輸入端與輸出端之間的開關連接；
開關控制電路接收外部觸發信號和定時控制反饋電路反饋的信號，為主開關電路輸送控制信號；
當外部觸發信號輸送高電平信號到開關控制電路觸發輸入端后，開關控制電路中的開關管被觸發導通，將主開關電路的控制端電位拉低，主開關電路導通，為負載輸送電源，同時為定時控制反饋電路提供工作電源；定時控制反饋電路開始計時，并輸出一高電平信號反饋到開關控制電路的輸入端，使開關控制電路維持觸發導通狀態；
當定時控制反饋電路定時時間到后，定時控制反饋電路輸出低電平信號，反饋到開關控制電路的輸入端，開關控制電路中的開關管關斷，主開關電路的控制端恢復到高電平狀態，主開關電路關斷。[0007]主開關電路中包括第一三極管；第一三極管的發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控制電路中的開關管相連，由開關控制電路中的開關管作為控制該第一三極管通斷的控制端。
[0008]主開關電路中包括的第一三極管為PNP型三極管，PNP型三極管發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]觸發信號TRIGGER由隔離二極管引入，然后經偏置電阻分壓后接入到開關控制電路中的開關管的基極；定時控制反饋電路輸出的反饋信號同時經偏置電阻分壓后接入到開關控制電路中的開關管的基極。
[0010]開關控制電路中的第二開關管為NPN型三極管，控制端與該NPN型三極管的集電極相連；觸發信號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經電容接地；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控制電路中的隔離二極管的陰極相連。
[0012]主開關電路實現供電輸入與輸出之間的開關連接，開關控制電路接收外部觸發信號和定時控制反饋電路信號的輸入，并根據這些信號的特征為主開關電路輸送控制信號。當無外部信號觸發時，整個開關電路全部斷開，沒有工作電流，不消耗電源的電能，因此無靜態功耗；當外部機械開關或其它控制電路輸送高電平信號到開關控制電路觸發端后，開關控制電路中的開關管被觸發導通，將主開關電路的控制端電位拉低，主開關電路隨即導通，為負載輸送電源，同時為定時控制反饋電路輸送工作電源，定時控制反饋電路開始計時，并同時輸出一高電平信號反饋到開關控制電路，使開關控制電路維持觸發導通狀態。在這個過程中，外部機械開關若有抖動或輸入控制信號有異常，將不會影響開關控制電路的觸發工作狀態，主開關也將維持導通狀態，因此可以起到防觸發抖動功能。當定時控制反饋電路達到定時時間后，定時控制反饋電路輸出低電平信號，開關控制電路隨即關斷，主開關的控制端由偏置電阻提供電流，恢復到高電平狀態，主開關關斷，從而實現了定時關斷功倉泛。
[0013]本發明與現有技術相比，其有益效果為:
對于采用機械開關觸發，且對輸出電源抖動有較高要求的，采用本發明的開關電路可以有效消除開關抖動，使輸出電壓達到類似階躍響應的信號，不會因機械開關觸點抖動而產生波動；其二，具有零靜態功耗特性，可以采用電池或超級電容長時間供電，不用擔心開關電路在長時間靜止狀態消耗電能；其三，本發明開關電路具有定時供電功能，觸發后開始供電，到達預定時間后關斷，非常適合一些能量供應有限，觸發就工作，完成任務后自動關斷的測量設備或系統中。另外，本開關電路結構簡單，元件少，便于小型化混合集成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路的原理框圖；
圖2是本發明一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路中的主開關電路圖； 圖3是本發明一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路中開關控制電路的電路圖；
圖4是本發明一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路定時控制反饋電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的描述:
結合圖1，本發明一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路由主開關電路1、開關控制電路2和定時控制反饋電路3組成。主開關電路I實現供電輸入端POWER與輸出端OUT之間的開關連接；開關控制電路2接收外部觸發信號TRIGGER和定時控制反饋電路3信號的輸入，并根據這些信號的特征為主開關電路I輸送控制信號。當無外部信號觸發時，整個開關電路沒有工作電流，不消耗電源電能，因此無靜態功耗；當外部機械開關或其它控制電路輸送高電平信號到開關控制電路2觸發輸入端后，開關控制電路2中的開關管被觸發導通，將主開關電路I的控制端電位拉低，主開關電路I隨即導通，為負載輸送電源，同時為定時控制反饋電路3提供工作電源，定時控制反饋電路3開始計時，并輸出一高電平信號反饋到開關控制電路2的輸入端，使開關控制電路2維持觸發導通狀態。在這個過程中，外部機械開關若有抖動或輸入控制信號有異常，將不會影響開關控制電路2的觸發工作狀態，主開關電路I也將維持導通狀態，因此可以起到防觸發抖動功能；當定時控制反饋電路3定時時間到后，定時控制反饋電路3輸出低電平信號，反饋到開關控制電路2的輸入端，開關控制電路2隨即關斷，主開關電路I的控制端由偏置電阻提供電流，恢復到高電平狀態，主開關電路I關斷，從而實現了定時關斷功能。另外，開關控制電路2的觸發輸入端和定時控制反饋電路3的輸出端均串接隔離二極管，使觸發信號與輸出信號之間相互隔離，互不影響，因此觸發信號和工作電壓之間無須匹配，只需滿足觸發控制開關電路即可。
[0016]結合圖2，說明主開關電路I。主開關電路I中包括PNP型三極管V2、電阻R3、R4。三極管V2的發射極和基極之間連接電阻R3，三極管V2的基極同時與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端作為控制端CONTROL與圖3開關控制電路2中的三極管V3的集電極相連，三極管V2發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]結合圖3，說明開關控制電路2。開關控制電路2中包括NPN型三極管V3、電阻R1、R2、電容C2、隔離二極管VI。觸發信號TRIGGER由隔離二極管Vl引入，然后經電阻R1、R2分壓后接入到NPN型三極管V3的基極，三極管V3的發射極接地GND，集電極A與圖2主開關電路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]結合圖4，說明定時控制反饋電路3。定時控制反饋電路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起著單向導通作用，可以防止觸發信號TRIGGER倒灌到比較器NI的輸出端，損壞比較器NI，隔離二極管Vl同樣起著單向導通作用，可以防止比較器NI輸出信號灌入外部觸發源，損壞外部器件。[0019]當無外部信號觸發時，整個開關電路全部斷開，沒有工作電流，不消耗電源的電能，因此無靜態功耗；當外部機械開關或其它控制電路輸送高電平信號到開關控制電路2觸發端TRIGGER后，開關控制電路2中的三極管V3被觸發導通，將主開關電路I的控制端CONTROL電位拉低，主開關電路I隨即導通，為負載輸送電源，同時為定時控制反饋電路3輸送工作電源，定時控制反饋電路3開始計時，并同時輸出一高電平信號反饋到開關控制電路2，使開關控制電路2維持觸發導通狀態。在這個過程中，外部機械開關若有抖動或輸入控制信號有異常，將不會影響開關控制電路2的觸發工作狀態，主開關電路I也將維持導通狀態，因此可以起 到防觸發抖動功能。當定時控制反饋電路3達到定時時間后，定時控制反饋電路3 二極管V4的陰極FB輸出低電平信號，開關控制電路2中的三極管V3隨即關斷，主開關電路I的控制端CONTROL由偏置電阻提供電流，恢復到1?電平狀態，主開關電路I關斷，從而實現了定時關斷功能。
【權利要求】
1.一種零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，由主開關電路、開關控制電路、定時控制反饋電路組成； 主開關電路根據開關控制電路輸出的控制信號實現供電輸入端與輸出端之間的開關連接； 開關控制電路接收外部觸發信號和定時控制反饋電路反饋的信號，為主開關電路輸送控制信號； 當外部觸發信號輸送高電平信號到開關控制電路觸發輸入端后，開關控制電路中的開關管被觸發導通，將主開關電路的控制端電位拉低，主開關電路導通，為負載輸送電源，同時為定時控制反饋電路提供工作電源；定時控制反饋電路開始計時，并輸出一高電平信號反饋到開關控制電路的輸入端，使開關控制電路維持觸發導通狀態； 當定時控制反饋電路定時時間到后，定時控制反饋電路輸出低電平信號，反饋到開關控制電路的輸入端，開關控制電路中的開關管關斷，主開關電路的控制端恢復到高電平狀態，主開關電路關斷。
2.根據權利要求1所述的零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，主開關電路中包括第一三極管；第一三極管的發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控制電路中的開關管相連，由開關控制電路中的開關管作為控制該第一三極管通斷的控制端。
3.根據權利要求2所述的零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，主開關電路中包括的第一三極管為PNP型三極管，PNP型三極管發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.根據權利要求2所述的零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，觸發信號TRIGGER由隔離二極管引入，然后經偏置電阻分壓后接入到開關控制電路中的開關管的基極；定時控制反饋電路輸出的反饋信號同時經偏置電阻分壓后接入到開關控制電路中的開關管的基極。
5.根據權利要求4所述的零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，開關控制電路中的第二開關管為NPN型三極管，控制端與該NPN型三極管的集電極相連；觸發信號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.根據權利要求4所述的零靜態功耗防觸發抖動定時開關電路，其特征是，定時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經電容接地；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控制電路中的隔離二極管的陰極相連。
【文檔編號】H03K17/56GK103529723SQ201310526199
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】高加林, 劉駿, 薛海英, 楊翠俠, 李有池 申請人:中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心