單鍵開關控制電路的製作方法

2023-10-29 08:05:57 1

專利名稱：單鍵開關控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電路技術領域，尤其涉及一種單鍵開關控制電路。背景技術：
目前，很多電子產品都採用機械開關對電源進行直接開關控制，由於機械開關在 接通時會產生很大的瞬間電流，開關彈片的觸點容易產生打火，打火容易使觸點氧化造成 開關接觸不良，從而可能導致開關功能失效。

發明內容基於此，有必要提供一種簡單可靠的單鍵開關控制電路。一種單鍵開關控制電路，包括輕觸開關、延時分壓電路、單穩態觸發器、雙穩態觸 發器及開關電路，所述延時分壓電路的一端與輕觸開關相連，另一端與單穩態觸發器的輸 入端相連，所述單穩態觸發器的輸出端與雙穩態觸發器的輸入端相連，所述雙穩態觸發器 的輸出端與開關電路相連，所述雙穩態觸發器在每次按下輕觸開關時輸出高電平或低電 平，控制所述開關電路導通或斷開，所述延時分壓電路包括第一分壓電阻、第二分壓電阻和 第一延時電容，輕觸開關的一端接電源，所述輕觸開關的另一端經串聯的第一分壓電阻與 第二分壓電阻接地，所述第一延時電容與第二分壓電阻並聯，所述第二分壓電阻與第一延 時電容的的公共端與單穩態觸發器的輸入端相連。優選的，所述單穩態觸發器包括第一觸發器、復位電路、反向二極體和隔離電容， 所述反向二極體的正極與第一觸發器的CL端相連，負極與第一觸發器的豆端相連，所述復 位電路包括第三分壓電阻和第二延時電容，所述第一觸發器的R端經第二延時電容後接 地，所述第一觸發器的Q端經串聯的第三分壓電阻和第二延時電容接地。優選的，所述雙穩態觸發器包括第二觸發器，所述第二觸發器的CL端與第一觸發 器的Q端相連，第二觸發器的D端與。端相連，第二觸發器的R端及S端接地，Q端與所述開 關電路相連。優選的，所述開關電路包括限流分壓電路、與所述限流分壓電路相連的M0S管、與 M0S管相連的指示燈及限流電阻，所述限流分壓電路包括第四分壓電阻和第五分壓電阻，所 述第二觸發器的Q端經串聯的第四分壓電阻和第五分壓電阻後接地，所述第四分壓電阻和 第五分壓電阻的公共端與M0S管的柵極相連，所述M0S管的源極接地，所述M0S管的漏極經 串聯的指示燈和限流電阻與電源相連。優選的，還包括向所述指示燈供電的電池，所述電池一端與所述開關電路相連，另
一端接地。優選的，所述單穩態觸發器中的第一觸發器和所述雙穩態觸發器中的第二觸發器 都為D觸發器。優選的，所述第一觸發器和第二觸發器由一個雙D觸發器構成。優選的，所述雙D觸發器為雙D觸發器⑶4013。
此外，還提供了 一種簡單可靠的手電筒。一種手電筒，包括以上的單鍵開關控制電路，以及為所述單鍵開關控制電路供電 的電池。優選的，所述電池為乾電池。上述單鍵開關控制電路，通過雙D觸發器的設計，按下輕觸開關後，雙穩態觸發器 輸出高電平，在下一次按下輕觸開關，雙穩態電路輸出低電平，從而控制開關電路在單鍵開 關控制下導通或斷開，簡單可靠。此外，輕觸開關價格較底，節省了成本；開關電路中採用 M0S管，其功耗小，可靠性高。單鍵開關電路控制M0S管組成無觸點電子開關，不會產生打 火、氧化、接觸不良等現象，可靠性強，且上述單鍵開關控制電路結構簡單，節省了電路板的 空間以及成本。

圖1為本發明中單鍵開關控制電路的結構圖；圖2為一個實施例中單鍵開關控制電路的原理圖；圖3為一個實施例中單鍵開關控制電路的工作時序圖。
具體實施方式如圖1所示，一種單鍵開關控制電路，包括輕觸開關1、延時分壓電路2、單穩態觸 發器3、雙穩態觸發器4和開關電路5，輕觸開關1的一端與電源相連，另一端與延時分壓電 路2的輸入端相連，延時分壓電路2的輸出端與單穩態觸發器3的輸入端相連，單穩態觸發 器3的輸出端與雙穩態觸發器4的輸入端相連，雙穩態觸發器4的輸出端與開關電路5相 連，每次按下輕觸開關1時，雙穩態觸發器4輸出高電平或低電平，控制開關電路5導通或 斷開，從而控制LED燈的點亮或熄滅，實現單鍵開關機的功能。如圖2所示，在一個實施例中，延時分壓電路2包括第一分壓電阻R1、第二分壓電 阻R2和第一延時電容C1，輕觸開關S的一端接電源VCC，另一端經串聯的第一分壓電阻R1 和第二分壓電阻R2接地，第一延時電容C1與第二分壓電阻R2並聯，第一分壓電阻R1和第 二分壓電阻R2的公共端與單穩態觸發器3的輸入端CL1相連。 單穩態觸發器3包括第一觸發器U1A、復位電路31、反向二極體D1和隔離電容C3。 反向二極體D1的正極與第一觸發器U1A的CL1端相連，負極與第一觸發器U1A的這端相 連。復位電路31包括第三分壓電阻R3和第二延時電容C2，第一觸發器U1A的R1端經第 二延時電容C2後接地，第一觸發器U1A的Q1端經串聯的第三分壓電阻R3和第二延時電容 C2接地。雙穩態觸發器4包括第二觸發器U2B，第二觸發器U2B的CL2端與第一觸發器U1A 的Q1端相連，第二觸發器U2B的D2端與0端相連，第二觸發器U2B的R2端及S2端接地， Q2端與開關電路5相連。在一個實施例中，第一觸發器U1A和第二觸發器U2B由一個雙D 觸發器構成，該雙D觸發器為雙D觸發器CD4013。開關電路5包括限流分壓電路51、與限流分壓電路51相連的M0S管Q1、與M0S管 Q1相連的指示燈LED及限流電阻R6，限流分壓電路51包括第四分壓電阻R4和第五分壓電 阻R5，第二觸發器U1B的Q2端經串聯的第四分壓電阻R4和第五分壓電阻R5後接地，第四分壓電阻R4和第五分壓電阻R5的公共端與M0S管Q1的柵極連接，M0S管Q1的源極接地， M0S管Q1的漏極經串聯的指示燈和限流電阻R6與電源相連。圖2所示的單鍵開關控制電路可應用於LED手電筒，其還包括與開關電路5相連 的電池BT1，電池BT1為乾電池。開關電路5導通時，電池BT1給指示燈LED供電，手電筒處 於點亮狀態，開關電路5斷開時，電池BT1停止給指示燈LED供電，手電筒處於熄滅狀態。下面將對本發明提供的單鍵開關控制電路的工作原理進行詳細闡述。(1)開機原理。單鍵開關控制電路在上電後輕觸開關S按下前，由於輕觸開關S處 於斷開狀態，第一觸發器U1A的CL1端有一個下拉電阻，CL1端輸入為低電平，第一觸發器 U1A與復位電路31連接的R1端為低電平，S1端接地為常低電平，D1端接電源為常高電平， Q1端輸出為低電平，函端則為高電平，由於CL1端與函端之間有反向二極體D1，第一觸發器 U1A的CL1端則仍為低電平。當輕觸開關S被按下接通時，經過第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2和第一延時 電容C1的延時分壓後，在第一觸發器U1A的CL1端有第一個上升沿輸入，由於D1端一直為 高電平，則Q1端輸出為高電平，Q1端的高電平經第三分壓電阻R3向第二延時電容C2充電， 其充電時間由第三分壓電阻R3和第二延時電容C2的取值決定。當第一觸發器U1A的R1 端達到復位後的高電平時，第一觸發器U1A復位，Q1端輸出為低電平，這時，Q1端輸出了第 一個方波。第一觸發器U1A的Q1端輸出到第二觸發器U2B的CL2端。如上所述，CL2端在 方波的上升沿到來之前為低電平，Q2端輸出為低電平，由於@端與D2端短接，在方波的上 升沿到來之前，遠端與D2端都為高電平。當CL2端的第一個方波的上升沿輸入時，Q2端則 輸出D2端的電平狀態，即Q2端翻轉輸出為高電平，運端與D2端都為低電平。這樣，在Q2 端輸出了第一個由低到高的高電平，實現了開機功能。(2)關機原理。與上述開機原理相同，輕觸開關S按下前，由於輕觸開關S處於斷 開狀態，第一觸發器U1A的CL1端有一個下拉電阻，CL1端輸入為低電平，第一觸發器U1A與 復位電路31連接的R1端為低電平，S1端接地為常低電平，D1端接電源為常高電平，第一觸 發器U1A的Q1端輸出為低電平，面端為高電平，由於CL1端與面端之間有反向二極體D1， 第一觸發器U1A的CL1端則仍為低電平。當輕觸開關S被按下接通時，經過第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2和第一延時 電容C1的延時分壓後，在第一觸發器U1A的CL1端有第二個上升沿輸入。由於D觸發器 U1A的D1端一直為高電平，則Q1端輸出為高電平，Q1端的高電平經第三分壓電阻R3向第 二延時電容C2充電，其充電時間由第三分壓電阻R3和第二延時電容C2的取值決定。當第 一觸發器U1A的R1端達到復位後的高電平時，第一觸發器U1A復位，Q1端輸出為低電平， 這時，Q1端輸出了第二個方波。由於第一觸發器U1A的Q1端輸出到第二觸發器U2B的CL2 端，CL2端在第二個方波的上升沿到來之前為低電平，Q2端此時輸出為高電平，由於@端與 D2端短接，則@端與D2端都為低電平。當CL2端第二個方波的上升沿輸入時，Q2端輸出 D2端的電平狀態，即Q2端翻轉輸出為低電平，0端與D2端為高電平。這樣，在Q2端輸出 了第一個由高到低的低電平，實現了關機功能。綜上所述，如圖3所示，每次按下輕觸開關S，第一觸發器U1A的Q1端則輸出一個 上升沿，第二觸發器U2B的輸出端只翻轉一次，整個單鍵開關控制電路則執行一次開或關的動作。 如圖2和圖3所示，在一個實施例中，單鍵開關控制電路應用於LED手電筒。開機 時按下輕觸開關S後，在第一觸發器U1A的CL1端輸入第一個上升沿，促使Q1端輸出高電 平，和Q1端連接的第二觸發器U2B的CL2端得到第一個上升沿；Q1端的高電平經第三分壓 電阻R3向第二延時電容C2充電，當第二延時電容C2的電壓達到R1端所需的高電平(復 位電壓)時，Q1端變為低電平。在CL2端的第一個上升沿到來前，第二觸發器U2B的Q2端 為低電平，CL2端的第一個上升沿到來時，Q2端翻轉為高電平，開關電路5中的M0S管Q1為 N溝道增強型M0S管，Q2端的高電平則控制M0S管Q1使得指示燈LED形成通路，點亮手電 筒的LED。關機時按下輕觸開關S後，第二觸發器U2B的CL2端得到第二個上升沿，Q2端翻 轉為低電平，控制M0S管Q1使得LED斷開迴路，熄滅手電筒的LED。上述單鍵開關控制電路通過雙D觸發器的設計，按下輕觸開關後，雙穩態觸發器 輸出高電平，在下一次按下輕觸開關，雙穩態電路輸出低電平，從而控制開關電路在單鍵開 關控制下導通或斷開，簡單可靠。此外，輕觸開關價格較底，節省了成本；開關電路中採用 M0S管，其功耗小，可靠性高。單鍵開關電路控制M0S管組成無觸點電子開關，不會產生打 火、氧化、接觸不良等現象，可靠性強，且上述單鍵開關控制電路結構簡單，節省了電路板的 空間以及成本。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並 不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
一種單鍵開關控制電路，其特徵在於，包括輕觸開關、延時分壓電路、單穩態觸發器、雙穩態觸發器及開關電路，所述延時分壓電路的一端與輕觸開關相連，另一端與單穩態觸發器的輸入端相連，所述單穩態觸發器的輸出端與雙穩態觸發器的輸入端相連，所述雙穩態觸發器的輸出端與開關電路相連，所述雙穩態觸發器在每次按下輕觸開關時輸出高電平或低電平，控制所述開關電路導通或斷開，所述延時分壓電路包括第一分壓電阻、第二分壓電阻和第一延時電容，輕觸開關的一端接電源，所述輕觸開關的另一端經串聯的第一分壓電阻和第二分壓電阻接地，所述第一延時電容與第二分壓電阻並聯，所述第一分壓電阻和第二分壓電阻的公共端與單穩態觸發器的輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，所述單穩態觸發器包括第 一觸發器、復位電路、反向二極體和隔離電容，所述反向二極體的正極與第一觸發器的CL 端相連，負極與第一觸發器的^端相連，所述復位電路包括第三分壓電阻和第二延時電容， 所述第一觸發器的R端經第二延時電容後接地，所述第一觸發器的Q端經串聯的第三分壓 電阻和第二延時電容接地。
3.根據權利要求2所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，所述雙穩態觸發器包括第 二觸發器，所述第二觸發器的CL端與第一觸發器的Q端相連，第二觸發器的D端與。端相 連，第二觸發器的R端及S端接地，Q端與所述開關電路相連。
4.根據權利要求3所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，所述開關電路包括限流分 壓電路、與所述限流分壓電路相連的M0S管、與M0S管相連的指示燈及限流電阻，所述限流 分壓電路包括第四分壓電阻和第五分壓電阻，所述第二觸發器的Q端經串聯的第四分壓電 阻和第五分壓電阻後接地，所述第四分壓電阻與第五分壓電阻的公共端與M0S管的柵極連 接，所述M0S管的源極接地，所述M0S管的漏極經串聯的指示燈和限流電阻與電源相連。
5.根據權利要求4所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，還包括向所述指示燈供電 的電池，所述電池一端與所述開關電路相連，另一端接地。
6.根據權利要求3所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，所述單穩態觸發器中的第 一觸發器和所述雙穩態觸發器中的第二觸發器都為D觸發器。
7.根據權利要求6所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，所述第一觸發器和第二觸 發器由一個雙D觸發器構成。
8.根據權利要求7所述的單鍵開關控制電路，其特徵在於，所述雙D觸發器為雙D觸發 器 CD4013。
9.一種手電筒，其特徵在於，包括以上如權利要求1至4中任意一項所述的單鍵開關控 制電路，以及為所述單鍵開關控制電路供電的電池。
10.根據權利要求9所述的手電筒，其特徵在於，所述電池為乾電池。
全文摘要
本發明提供了一種單鍵開關控制電路，包括輕觸開關、延時分壓電路、單穩態觸發器、雙穩態觸發器及開關電路，延時分壓電路的一端與輕觸開關相連，另一端與單穩態觸發器的輸入端相連，單穩態觸發器的輸出端與雙穩態觸發器的輸入端相連，雙穩態觸發器的輸出端與開關電路相連，雙穩態觸發器在每次按下輕觸開關時輸出高電平或低電平，控制開關電路導通或斷開，延時分壓電路包括第一分壓電阻、第二分壓電阻和第一延時電容，輕觸開關的一端接電源，所述輕觸開關的另一端經串聯的第一分壓電阻和第二分壓電阻接地，第一延時電容與第二分壓電阻並聯，所述第一分壓電阻和第二分壓電阻的公共端與單穩態觸發器的輸入端相連。採用本發明，結構簡單，可靠性強，且成本很低。
文檔編號H03K17/96GK101877582SQ20101020617
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者周明傑, 管偉芳 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司