一种控制电源开关响应时间的装置及方法
【专利摘要】本发明涉及开关控制领域，尤其涉及一种控制电源开关响应时间的装置及方法。通过将开关模块的第一输出端与第一集成芯片的第二输入端A相连接，当检测到开关模块闭合时，所述第二输入端A产生一高电平信号，第二输入端B与第二输出端导通，第一输入电源通过第一电阻器对第一电容器进行充电，当所述第一电容器的电压值大于两个串联的非门电路的高电平门限时，第一场效应管的第一漏极与第一输出电源连接导通，通过控制电源对电容器进行充电的时间来控制电源开关的响应时间，从而避免由于轻微误接触开关导致的电源开关操作。
【专利说明】一种控制电源开关响应时间的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关控制领域，尤其涉及一种控制电源开关响应时间的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会科技水平的不断发展，轻触开关在开关器件中的比重逐渐加大，因其有 接触电阻荷小、精确的操作力误差、规格多样化等方面的优势，在电子设备及白色家电等方 面得到广泛的应用如：影音产品、数码产品、遥控器、通讯产品、家用电器、安防产品、玩具、 电脑产品、健身器材、医疗器材、验钞笔、雷射笔按键等等。
[0003] 所述轻触开关又叫按键开关，最早出现在日本[称之为：敏感型开关]，使用时以 满足操作力的条件向开关操作方向施压开关功能闭合接通，当撤销压力时开关即断开，其 内部结构是靠金属弹片受力变化来实现通断的。
[0004] 然而，也因其具有高灵敏度的特点而使得由于轻微误接触轻触开关导致的电源开 关操作，例如：电脑开关使用轻触开关作为电源的开关，电脑的主机可能会受到轻微的碰 触，一旦碰触，则因其灵敏度高的特点使得正在使用的电脑异常关机。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种控制电源开关响应时间的装置及方法， 能够实现控制接通电源与断开电源的响应时间，从而避免由于轻微误接触开关导致的电源 开关操作。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种控制电源开关响应时间的装置，包括开关模块、第一集成芯片、第一输入电 源、第一电阻器、第一电容器、第一非门电路、第二非门电路、第二集成芯片、第一场效应管 和第一输出电源；
[0008] 所述开关模块包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端与第一输入电源相 连接；
[0009] 所述第一集成芯片包括第二输入端A、第二输入端B和第二输出端，所述第二输入 端A与第一输出端相连接，所述第二输入端B与第一电阻器的一端相连接，所述第一电阻器 的另一端与第一输入电源相连接，所述第二输出端与第一电容器的正极相连接，所述第一 电容器的负极接地；
[0010] 所述第一非门电路包括第三输入端和第三输出端，所述第三输入端与第一电容器 的正极相连接，所述第二非门电路包括第四输入端和第四输出端，所述第三输出端与第四 输入端相连接；
[0011] 所述第二集成芯片包括第五输入端和第五输出端，所述第四输出端与第五输入端 相连接；
[0012] 所述第一场效应管包括第一源极、第一栅极和第一漏极，所述第一源极与第一输 入电源相连接，所述第一栅极与第五输出端相连接，所述第一漏极与第一输出电源相连接。
[0013] 本发明采用的另一技术方案为：
[0014] -种控制电源开关响应时间的方法，包括：
[0015] S1、当检测到开关模块闭合时，产生一高电平信号；
[0016] S2、当接收到步骤Sl所得高电平信号时，电源对电容器进行充电；
[0017]S3、当所述电容器的电压值大于预设阀值时，电源打开或关闭。
[0018] 本发明的有益效果在于：通过将开关模块的第一输出端与第一集成芯片的第二输 入端A相连接，当检测到开关模块闭合时，所述第二输入端A产生一高电平信号，第二输入 端B与第二输出端导通，第一输入电源通过第一电阻器对第一电容器进行充电，当所述第 一电容器的电压值大于两个串联的非门电路的高电平门限时，第一场效应管的第一漏极与 第一输出电源连接导通，通过控制电源对电容器进行充电的时间来控制电源开关的响应时 间，从而避免由于轻微误接触开关导致的电源开关操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明【具体实施方式】的控制电源开关响应时间的装置的电路结构图；
[0020] 图2为本发明【具体实施方式】的控制电源开关响应时间的方法的步骤图；
[0021] 标号说明：
[0022] SW1、开关模块；U3、第一集成芯片；VCC-IN、第一输入电源；R2、第一电阻器；C1、 第一电容器；U4、第一非门电路；U5、第二非门电路；U6、第二集成芯片；Q2、第一场效应管； VCC-OUT、第一输出电源；R3、第二电阻器；Q1、第二场效应管；R1、第三电阻器；R4、第四电阻 器；R5、第五电阻器。
【具体实施方式】
[0023] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附 图予以说明。
[0024] 本发明最关键的构思在于：当检测到开关模块闭合时，产生一高电平信号，电源对 电容器进行充电，当所述电容器的电压值大于预设阀值时，电源打开或关闭，通过控制电源 对电容器进行充电的时间来控制电源开关的响应时间，从而避免由于轻微误接触开关导致 的电源开关操作。
[0025] 请参照图1，为本发明【具体实施方式】的控制电源开关响应时间的装置的电路结构 图，具体如下：
[0026]-种控制电源开关响应时间的装置，包括开关模块SWl、第一集成芯片U3、第一输 入电源VCC-IN、第一电阻器R2、第一电容器C1、第一非门电路U4、第二非门电路U5、第二集 成芯片U6、第一场效应管Q2和第一输出电源VCC-OUT;
[0027] 所述开关模块SWl包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端与第一输入电 源VCC-IN相连接；
[0028] 所述第一集成芯片U3包括第二输入端A(U3的第6引脚）、第二输入端B(U3的第 1引脚）和第二输出端（U3的第4引脚），所述第二输入端A(U3的第6引脚）与第一输出 端相连接，所述第二输入端B(U3的第1引脚）与第一电阻器R2的一端（R2的第2引脚） 相连接，所述第一电阻器R2的另一端（R2的第1引脚）与第一输入电源VCC-IN相连接，所 述第二输出端（U3的第4引脚）与第一电容器Cl的正极（Cl的第1引脚）相连接，所述 第一电容器Cl的负极（Cl的第2引脚）接地；
[0029] 所述第一非门电路U4包括第三输入端（U4的第2引脚）和第三输出端（U4的第 4引脚），所述第三输入端（U4的第2引脚）与第一电容器Cl的正极（Cl的第1引脚）相 连接，所述第二非门电路U5包括第四输入端（U5的第2引脚）和第四输出端（U5的第4引 脚），所述第三输出端（U4的第4引脚）与第四输入端（U5的第2引脚）相连接；
[0030] 所述第二集成芯片U6包括第五输入端（U6的第1引脚）和第五输出端（U6的第 5引脚），所述第四输出端（U5的第4引脚）与第五输入端（U6的第1引脚）相连接；
[0031] 所述第一场效应管Q2包括第一源极（Q2的S极）、第一栅极（Q2的G极）和第一 漏极（Q2的D极），所述第一源极（Q2的S极）与第一输入电源VCC-IN相连接，所述第一栅 极（Q2的G极）与第五输出端（U6的第5引脚）相连接，所述第一漏极（Q2的D极）与第 一输出电源VCC-OUT相连接。
[0032] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将开关模块的第一输出端与第一 集成芯片的第二输入端A相连接，当检测到开关模块闭合时，所述第二输入端A产生一高电 平信号，第二输入端B与第二输出端导通，第一输入电源通过第一电阻器对第一电容器进 行充电，当所述第一电容器的电压值大于两个串联的非门电路的高电平门限时，第一场效 应管的第一漏极与第一输出电源连接导通，通过控制电源对电容器进行充电的时间来控制 电源开关的响应时间，从而避免由于轻微误接触开关导致的电源开关操作。
[0033] 进一步的，该装置还包括第二电阻器R3和第二场效应管Ql;所述第二电阻器R3 的一端（R3的第1引脚）与第二输入端B(U3的第1引脚）相连接，所述第二场效应管Ql包 括第二源极（Ql的S极）、第二栅极（Ql的G极）和第二漏极（Ql的D极），所述第二源极 (Ql的S极）与第一输入电源VCC-IN相连接，所述第二栅极（Ql的G极）与第一输出电源 VCC-OUT相连接，所述第二漏极（Ql的D极）与第二电阻器R3的另一端（R3的第2引脚） 相连接。
[0034] 由上述描述可知，当从开关闭合到开关断开时，第一输出电源无电压输出，第二 场效应管的第二源极与第二漏极导通连接，所述第一电阻器与第二电阻器并联，并联后的 一端连接第一输入电源，并联后的另一端连接第二输入端B，通过添加第二电阻器和第二场 效应管，能够改变第二输入端B输入的电流大小，从而控制对第一电容器充电的时间。
[0035] 进一步的，所述第一场效应管Q2与第二场效应管Ql均为P-MOS管。
[0036] 由上述描述可知，P-MOS管导通电阻小，导通压降低，适合于做电源开关。
[0037] 进一步的，该装置还包括第三电阻器Rl;所述第三电阻器Rl的一端（Rl的第2引 脚）与第一输出端相连接，所述第三电阻器Rl的另一端（Rl的第1引脚）接地。该装置还 包括第四电阻器R4 ;所述第四电阻器R4的一端（R4的第2引脚）接地，所述第一集成芯片 U3还包括第一接口端（U3的第3引脚），所述第一接口端（U3的第3引脚）与第四电阻器 R4的另一端（R4的第1引脚）相连接。
[0038] 由上述描述可知，当开关模块断开时，第一输入端A通过第三电阻器接地，第一接 口端与第二输出端导通，第一接口端通过第四电阻器接地，形成对第一电容器的快速放电 过程。
[0039] 进一步的，该装置还包括第五电阻器R5 ;所述第五电阻器R5的一端（R5的第1引 脚）与第一输入电源VCC-IN相连接，所述第五电阻器R5的另一端（R5的第2引脚）与第 五输出端（U6的第5引脚）相连接。
[0040] 由上述描述可知，R5为上拉电阻，主要是当U6的Q为悬空态时提供一个固定电平， 以防止Q2状态不定。
[0041] 进一步的，所述开关模块SWl为轻触开关，所述轻触开关的型号为 SHINAN-TPM032J-4P。
[0042] 进一步的，所述第一集成芯片U3为NC7SB3157,所述第二集成芯片U6为 NC7SZ74K8X。
[0043] 请参照图2,为本发明【具体实施方式】的控制电源开关响应时间的方法的步骤图，具 体如下：
[0044] -种控制电源开关响应时间的方法，包括：
[0045] S1、当检测到开关模块闭合时，产生一高电平信号；
[0046] S2、当接收到步骤Sl所得高电平信号时，电源对电容器进行充电；
[0047] S3、当所述电容器的电压值大于预设阀值时，电源打开或关闭。
[0048] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：当检测到开关模块闭合时，产生一高电 平信号，电源对电容器进行充电，当所述电容器的电压值大于预设阀值时，电源开关导通， 通过控制电源对电容器进行充电的时间来控制电源开关的响应时间，从而避免由于轻微误 接触开关导致的电源开关操作。
[0049] 进一步的，所述步骤S2具体为：当接收到步骤Sl所得高电平信号时，电源提供电 流，所述电流通过负载对电容器进行充电；所述负载为电阻器；所述步骤S3具体为：设置两 个串联的非门电路，当所述电容器的电压值大于所述两个串联的非门电路的预设阀值时， 所述两个串联的非门电路导通后，产生一上升沿信号，通过所述上升沿信号，电源打开或关 闭。
[0050] 实施例一
[0051] 请参阅图1，为本发明【具体实施方式】实施例一的电路结构图；
[0052] 说明：所述开关模块为轻触开关，所述第一集成芯片为模拟开关，所述第一输入电 源为VCC-IN，所述第一电阻器为R2,所述第一电容器为Cl，所述第一非门电路为U4,所述第 二非门电路为U5,所述第二集成芯片为D触发器U6,所述第一场效应管为P-MOS管Q2,所述 第一输出电源为VCC-OUT，所述第二电阻器为R3,所述第二场效应管为P-MOS管Ql，所述第 三电阻器为R1，所述第四电阻器为R4;所述第五电阻器为R5。
[0053] 该电路工作原理如下：
[0054] 1、初始状态，轻触开关SWl为断开，D触发器U6输出Q(第5脚）为高电平，3 (第 3脚）=D(第2脚）=低电平，P-MOS管源极S为输入电源VCC_IN，栅极G为高电平，Q2 不导通，所以漏极D的输出电源VCC_OUT没有电压，电源关闭。
[0055]2、当按下轻触开关SWl，模拟开关U3的S(第6脚）为高电平，模拟开关的A(第4 脚）和Bl(第1脚）导通，电源VCC_IN通过电阻R2、R3对电容Cl进行充电。当Cl的电压 缓慢上升到非门U4的输入高电平门限，经过U4、U5两个非门电路，产生一个由低到高的上 升沿信号，该上升沿信号输入到D触发器的CK(第1脚），D触发器触发，初始D信号的值 (低电平）输出到Q(第5脚），S则由低电平变为高电平且输入到D信号。P-MOS管Q2栅 极G变为低电平，P-MOS管导通，电源打开，VCC_OUT=VCC_IN。
[0056] 3、当松开轻触开关SW1，模拟开关U3的S(第6脚）为通过电阻Rl接地，模拟开关 的A(第4脚）和BO(第3脚）导通，电容Cl的电荷通过电阻R4快速放电，当Cl的电压下 降到非门U4的输入低电平门限，经过U4、U5两个非门电路，产生一个由高到低的下降沿信 号。D触发器U6和P-MOS管Q2没有动作。
[0057] 4、在步骤2的电源打开的状态下，按下轻触开关SW1，模拟开关U3的S(第6脚） 为高电平，模拟开关的A(第4脚）和Bl(第1脚）导通，电源VCC_IN通过电阻R2对电容 Cl进行充电。当Cl的电压缓慢上升到非门U4的输入高电平门限，经过U4、U5两个非门电 路，产生一个由低到高的上升沿信号，该上升沿信号输入到D触发器的CK(第1脚），D触发 器触发，D信号的值（高电平）输出到Q(第5脚），Q则由高电平变为低电平且输入到D信 号。P-MOS管栅极G变为高电平，PMOS管关断，电源关闭，VCC_0UT无输出。
[0058] 在上述步骤2、4中，都有一个对电容Cl的充电过程。不同的是，在电源关闭的情 况下，P-MOS管Ql的栅极G接到VCC_0UT为低电平，源极S和漏极D导通，电源VCC_IN通过 R2、R3两个并联电阻对电容Cl充电；在电源打开的情况下，P-MOS管Ql的栅极G接到VCC_ OUT为高电平，源极S和漏极D关断，电源VCC_IN通过电阻R2对电容Cl充电。由于R2、R3 并联的等效电阻值小于R2,因此可以实现打开电源时间比关闭电源时间短。如果要实现相 同的时间，则电路上只要去掉Ql和R3即可。另外，通过变更R2、R3、C1的值，可以延长或缩 短开关的时间，可由使用者灵活选择。
[0059]数据 1:已知R2 = 470ΚΩ，R3 = 150ΚΩ，C1 = 10uF，VCC_IN= 3. 3V，非门高电平 门限为I. 7V，则上电开机时间约为I. 1秒，下电关机约为4. 1秒。
[0060] 数据 2 :已知R2 =R3 = 300ΚΩ，Cl= 22uF，VCC-IN= 3. 3V，非门高电平门限为 I. 7V，则上电开机时间约为3. 1秒，下电关机约为5. 8秒。
[0061] 在上述步骤2、4中，电容电压从OV上升到非门U4的输入高电平门限需要一定的 时间，如果在这个时间内轻触开关松开，则电容Cl由充电过程变为放电过程，电压下降，Cl 的电压达不到非门U4的输入高电平门限，不会触发后续的电源开关动作，因此可以有效的 避免由于短时间的误触开关导致电源被误打开或关闭。
[0062] 综上所述，本发明提供的一种控制电源开关响应时间的装置及方法。通过将开关 模块的第一输出端与第一集成芯片的第二输入端A相连接，当检测到开关模块闭合时，所 述第二输入端A产生一高电平信号，第二输入端B与第二输出端导通，第一输入电源通过第 一电阻器对第一电容器进行充电，当所述第一电容器的电压值大于两个串联的非门电路的 高电平门限时，第一场效应管的第一漏极与第一输出电源连接导通，通过控制电源对电容 器进行充电的时间来控制电源开关的响应时间，从而避免由于轻微误接触开关导致的电源 开关操作。当从开关闭合到开关断开时，第一输出电源无电压输出，第二场效应管的第二源 极与第二漏极导通连接，所述第一电阻器与第二电阻器并联，并联后的一端连接第一输入 电源，并联后的另一端连接第二输入端B，通过添加第二电阻器和第二场效应管，能够改变 第二输入端B输入的电流大小，从而控制对第一电容器充电的时间。当开关模块断开时，第 一输入端A通过第三电阻器接地，第一接口端与第二输出端导通，第一接口端通过第四电 阻器接地，形成对第一电容器的快速放电过程。
[0063] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的【技术领域】，均同理包括 在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，包括开关模块、第一集成芯片、第 一输入电源、第一电阻器、第一电容器、第一非门电路、第二非门电路、第二集成芯片、第一 场效应管和第一输出电源； 所述开关模块包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端与第一输入电源相连 接； 所述第一集成芯片包括第二输入端A、第二输入端B和第二输出端，所述第二输入端A 与第一输出端相连接，所述第二输入端B与第一电阻器的一端相连接，所述第一电阻器的 另一端与第一输入电源相连接，所述第二输出端与第一电容器的正极相连接，所述第一电 容器的负极接地； 所述第一非门电路包括第三输入端和第三输出端，所述第三输入端与第一电容器的正 极相连接，所述第二非门电路包括第四输入端和第四输出端，所述第三输出端与第四输入 端相连接； 所述第二集成芯片包括第五输入端和第五输出端，所述第四输出端与第五输入端相连 接； 所述第一场效应管包括第一源极、第一栅极和第一漏极，所述第一源极与第一输入电 源相连接，所述第一栅极与第五输出端相连接，所述第一漏极与第一输出电源相连接。
2. 根据权利要求1所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，该装置还包括 第二电阻器和第二场效应管；所述第二电阻器的一端与第二输入端B相连接，所述第二场 效应管包括第二源极、第二栅极和第二漏极，所述第二源极与第一输入电源相连接，所述第 二栅极与第一输出电源相连接，所述第二漏极与第二电阻器的另一端相连接。
3. 根据权利要求2所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，所述第一场效 应管与第二场效应管均为P-MOS管。
4. 根据权利要求1所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，该装置还包括 第三电阻器；所述第三电阻器的一端与第一输出端相连接，所述第三电阻器的另一端接地。
5. 根据权利要求1所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，该装置还包括 第四电阻器；所述第四电阻器的一端接地，所述第一集成芯片还包括第一接口端，所述第一 接口端与第四电阻器的另一端相连接。
6. 根据权利要求1所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，该装置还包括 第五电阻器；所述第五电阻器的一端与第一输入电源相连接，所述第五电阻器的另一端与 第五输出端相连接。
7. 根据权利要求1所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，所述开关模块 为轻触开关，所述轻触开关型号为SHINAN-TPM032J-4P。
8. 根据权利要求1所述的控制电源开关响应时间的装置，其特征在于，所述第一集成 芯片为NC7SB3157,所述第二集成芯片为NC7SZ74K8X。
9. 一种控制电源开关响应时间的方法，其特征在于，包括： 51、 当检测到开关模块闭合时，产生一高电平信号； 52、 当接收到步骤S1所得高电平信号时，电源对电容器进行充电； 53、 当所述电容器的电压值大于预设阀值时，电源打开或关闭。
10. 根据权利要求9所述的控制电源开关响应时间的方法，其特征在于，所述步骤S2具 体为：当接收到步骤S1所得高电平信号时，电源提供电流，所述电流通过负载对电容器进 行充电；所述负载为电阻器； 所述步骤S3具体为：设置两个串联的非门电路，当所述电容器的电压值大于所述两个 串联的非门电路的预设阀值时，所述两个串联的非门电路导通后，产生一上升沿信号，通过 所述上升沿信号，电源打开或关闭。
【文档编号】G05B19/042GK104483879SQ201410766827
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】吴志君 申请人:福建联迪商用设备有限公司