分享几个单键开关机电路图 单键开关机电路的工作原理

应用电子电路

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描述

1、单键开关机电路

前一段子在板子上使用一个单片机控制的自杀式一键开关机电路,经过了好几天的测试才把它给调通了,最后居然是芯片坏了的问题,最近又看了几天的单键开关机电路,然后用protues仿真了一个不用单片要控制的单键开关电路,感觉很好用,而且静态功耗非常的低,因为使用的是mos管,使用的时候输入端与输出端的压降也很低,实物焊接测试也没有问题。还蛮好用的,拿来分享一下。可以调节R2的大小来调节按键的灵敏度。原理大概是这样的:

因为2N7002这样的mos管初始状态是随机的,可以先假设Q1的G极为高电平,Q1处于导通状态,D极输出低电平,使Q2的G极为低电平,Q2处于截止状态,输出高电平,所以Q3也处于截止,总的输出电源关闭,灯不亮。同时Q2l输出的高电平通过R3反馈给Q1使其导通,整个系统处于稳定状态。

当按下按键时,Q1的G极变成低电平,使其截止,输出变成高电平,高电平接到Q2的G极,使其导通,Q2输出低电平,所以Q3也导通,总的输出电源打开,灯亮了。

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2、单键轻触电子开关电路

Protues

上面的图就是此电路原理图。在这里,我们以5V电压作为电源电压来解析一下工作原理。

Protues

上面这张图显示的是默认情况下各节点的电压情况。默认情况下,整个电路只有R1和R5在消耗电流。加之R1的阻值很大,使得消耗的电流极小,基本可以忽略不计,所以可以长时间的应用在电路中而不用担心电路的耗电问题。R1和R5组成一个典型的分压电路,中心点电压为1.193V。此时,这个电压会对C1进行充电,充电回路为5V-R1-C1-R7-GND。此时,C1上被充有左正右负的1.193V的电压。其他地方则通通=0V。

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当我们按下按键后,由于C1上是一个左正右负的电压,这时,因为按键被按下,C1有了放电回路,C1就会开始放电。放电回路为C1-KEY1-R6/C2/Q2-C1。其中R6、C2、Q2在电路中有并联关系,则电流会同时经过这三个器件。C1放电的结果是在R6上产生一个上正下负的电压信号,这个电压信号会导致Q2开始导通,C2的介入是为了提高Q2导通的稳定性(短暂存储这个电压信号,保证有效导通)。当Q2导通后,Q1也会开始导通。Q1的输出端电压会通过R3返送一个电信号至Q2基极,此时,整个电路处于一个稳定的开启的状态。电路会输出一个大于4V的稳定的电压信号。

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巧妙之处在于利用了电位差的翻转来控制晶体管的导通与否。上面说到,C1本来是左正右负的电压。按下按键后开始放电,Q2导通。那么,Q2导通后,会在R7电阻上有电流通过,流过的电流会在R7上产生一个电压。这个电压会大于4V。那么,此时C1会被左低右高的电位差形势充电成为左低右高的状态。这也是为什么这个电容器要用无极性电容器的原因。电解电容器虽然容量大,但是因为有极性,所以是不适合用在这里的,会导致状态翻转不稳定。再一个,容量过大也会导致充电缓慢,使得开关切换速度下降。

当我们再次按键后,C1再次开始放电,不过因为充电极性的问题,此时的放电回路反转,成为右正左负,放电回路为C1-R6-KEY1-C1。这个放电回路会在R6上产生一个上负下正的电压信号。由于这次C1的充电电压较高,则放电产生的电压信号也会较高,这个反向的电压信号会使得Q2跳出导通的状态,直接返回到截止的状态。然后整个电路返回到了初始状态。

电路中,工作的关键在于灵活使用了电容充放电流向。使得电压信号来回翻转,继而控制了后级的晶体管导通或者截止。

3、简单的单按键开关电路

简单的单按键开关电路:

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如SW引线较长的话,需在ICB 6与GND间加一抗干扰小电容。

4、单键开关机的经典电路

Protues

此电路可以应用于很宽的电压范围(4.5V~40V,最大19A的电流),R5为可选,当输入电压小于20V时可短接;输入电压大于20V时建议接上,R5的取值应满足与R1的分压使MOS管V1的GS电压大于-20V小于-5V(在V2导通时),尽量使V1的GS电压在-10V~-20V之间以使V1输出大电流。

按钮按下前,V2的GS电压(即C1电压)为零,V2截止,V1的GS电压为0,V1截止无输出;当按下S1,C1充电,V2 GS电压上升至约3V时V2导通并迅速饱和,V1 GS电压小于-4V,V1饱和导通,Vout有输出,发光管亮(此时应放开按钮)C1通过R2、R3继续充电,V1、V2状态被锁定;当再次按下按钮时,由于V2处于饱和导通状态,漏极电压约为0V,C1通过R3放电,放至约3V时,V2截止,V1栅源电压大于-4V,V1截止,Vout无输出,发光管灭(放开按钮),C1通过R2、R3及外电路继续放电,V1、V2维持截止状态。

注:S1使Vout打开或关闭后应放开按钮,不然会形成开关振荡。

  审核编辑:汤梓红
 
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jf_31157419 2023-12-02
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