一种按键开关电路的制作方法

本发明属于显示设备控制领域，更具体地说，涉及一种按键开关电路。

背景技术：

在视频显示电子设备中，一般使用机械式按键开关或者自弹式按键开关采用mcu(microcontrollerunit微控制单元)控制电子设备电源的开关。如申请号为2009101050187，专利名称为“一种强制性延时关机电路”的中国专利中就公开了一种采用机械开关和延时电路来解决电子设备延时关机的问题，然而机械式开关体积大，在使用过程中容易发生误操作；而mcu控制开关要求在按键触发前mcu已经处于工作状态，即要求显示设备在开机动作前，驱动电路是带电的，这样明显不利于显示设备的节能控制。此外目前市场上的显示设备，包括显示器，电视机，仪器仪表液晶显示屏等大多不具备关机延迟功能，即按下关机按键，显示设备系统内部的电源电路就停止工作了，这会导致对下电时序要求很高的液晶面板没有执行下电时序就断电，容易出现液晶面板极化现象。外在的表现就是显示设备再次开机时，液晶面板会出现抖屏的现象。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有技术中视频显示设备因为采用mcu控制开关而要求显示设备的驱动电路提前带电不利于节能的问题，本发明提供一种按键开关电路。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种按键开关电路，包括自弹式按键开关、mcu控制单元、开关检测仲裁电路、电压保护电路、电源开关电路、信号电平转换电路；所述自弹式按键开关、mcu控制单元分别与开关检测仲裁电路相连，所述开关检测仲裁电路分别连接电压保护电路、信号电平转换电路，所述电压保护电路与电源开关电路连接，所述信号电平转换电路与mcu控制单元连接；

开机时，所述开关检测仲裁电路根据自弹式按键开关输出的开关状态信号，输出电源使能信号en1，电源使能信号en1经电压保护电路输入电源开关电路，使得电源开关电路向mcu控制单元供电，mcu控制单元通电后输出通电信号给开关检测仲裁电路，使得开关检测仲裁电路持续输出电源使能信号en1；所述电压保护电路对电源使能信号en1进行滤波；

关机时，所述开关检测仲裁电路根据自弹式按键开关输出的开关状态信号，输出电源关闭信号off，电源关闭信号off经信号电平转换电路输出至mcu控制单元，mcu控制单元输出关机信号给开关检测仲裁电路，开关检测仲裁电路停止输出电源使能信号en1，电源开关电路停止供电；所述信号电平转换电路将电源关闭信号off转换为mcu控制单元能够处理的信号。

信号电平转换电路将off信号的电平转换为mcu控制单元可以处理的0-3.3v电平。当开关按键按下后，开关控制电路在按下自弹式按键开关的瞬间给系统上电，并在自弹式按键开关弹起之前，通过按键开关电路将系统锁定在开机状态,因此非常节能。

进一步地，还包括电源电平转换电路，所述电源电平转换电路将电源开关电路输出的电压进行转换后给mcu控制单元供电。mcu控制单元的工作电压一般为3.3v，正常情况下输入的电源为12v，因此需要电源电平转换电路进行电平转换后给mcu控制单元供电。

关机时，mcu控制单元接收到电源关闭信号off后，先执行下电时序，下电时序执行完成后，输出关机信号。本发明在开机状态下，触发自弹式按键开关时，mcu控制单元检测到按键触发信号，启动关机程序，延迟关机，有效解决了显示设备中液晶屏极化现象的问题。

进一步地，所述开关检测仲裁电路包括三极管q5、二极管d1和d2，电阻r5、r6、r7、r13和r14，电容c1；三极管q5的集电极经过电阻r5连接到电源vin，三极管q5的基极与电阻r13连接，电阻r13的另一端连接电阻r14的一端，三极管q5的发射极与电阻r14的另一端连接，三极管q5的发射极还接地，电阻r13与r14连接后与mcu控制单元连接；自弹式按键开关的一端接地，另一端分别连接电容c1的一端、二极管d1的负极、二极管d2的负极，电容c1的另一端接地，二极管d1的正极与电阻r6连接，电阻r6的另一端连接电压保护电路3，二极管d2的正极与电阻r7连接，电阻r7的另一端连接电压保护电路3，三极管q5的集电极还与二极管d1的正极连接；二极管d2的正极还与信号电平转换电路连接。

进一步地，所述电压保护电路包括三极管q1、q2、q6、q7，电阻r1、r2、r3、r17、r19、r20、r21、r23；三极管q1的发射极接电源vin，三极管q1的基极与开关检测仲裁电路相连，其集电极分别与电阻r2的一端、开关检测仲裁电路相连，电阻r2的另一端分别与电阻r3的一端、三极管q2的基极相连，三极管q2的发射极、电阻r3的另一端接地，三极管q2的集电极分别经电阻r20、电阻r1与三极管q6的基极、电源vin相连，三极管q6的发射极经电阻r17和电源vin相连，其集电极经过电阻r21分别和电阻r23的一端、三极管q7的基极相连，电阻r23的另一端、三极管q7的发射极接地，三极管q7的集电极经过电阻r19与电源vin相连，三极管q7的集电极还与电源开关电路连接。

进一步地，所述电源开关电路包括pmos管u2，电阻r15、r16、r18，电容c2；电阻r16与电容c2并联后的两端、电阻r15与r18串联后的两端分别连接pmos管u2的源极、栅极；电阻r15与r18的连接处连接电压保护电路，pmos管u2的源极通过磁珠l1连接电源vin，pmos管u2的漏极输出电源。

进一步地，还包括电容ec1和c3，pmos管u2的漏极分别与电容ec1、c3的一端连接，电容ec1、c3的另一端接地。电容ec1和c3对电源进行滤波。

进一步地，所述信号电平转换电路包括三极管q3、q4，电阻r4、r8、r9、r10、r11和r12；三极管q3的集电极与mcu控制单元相连，三极管q3的集电极还经电阻r4与电源vcc相连，三极管q3的基极通过电阻r9与三极管q4的集电极相连，三极管q3的基极还经过电阻r10接地，三极管q3的发射极接地；三极管q4的集电极经过电阻r8与电源vcc相连，三极管q4的基极经过电阻r11与开关检测仲裁电路相连，三极管q4的基极还经过电阻r12接地，三极管q4的发射极接地。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明专利的开关控制电路使用分立元器件搭建，成本低廉，占用pcb板空间小；

(2)本发明专利非常好了解决了显示设备因直接关机，液晶屏未能执行下电时序而造成的液晶屏内部液晶分子极化而造成的抖屏问题；

(3)本发明解决了目前市场上自弹式按键通过mcu控制开关机的显示设备要求开机前显示设备内部的电源电路和mcu控制单元必须提前带电的问题，降低了系统功耗，更加节能。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的整体电路图。

图中：1：自弹式按键开关；2：开关检测仲裁电路；3：电压保护电路；4：电源开关电路；5-1：信号电平转换电路；5-2：电源电平转换电路；6：mcu控制单元。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，本发明主要包括：自弹式按键开关1、开关检测仲裁电路2、电压保护电路3、电源开关电路4、信号电平转换电路5-1和mcu控制单元6。自弹式按键开关和mcu控制单元分别与开关检测仲裁电路电气相连，自弹式按键开关、mcu控制单元分别与开关检测仲裁电路相连，开关检测仲裁电路分别连接电压保护电路、信号电平转换电路，电压保护电路与电源开关电路连接，信号电平转换电路与mcu控制单元连接。自弹式按键开关输出开关状态信号给开关检测仲裁电路，mcu控制单元输出信号poweron给开关检测仲裁电路；开关检测仲裁电路生成电源使能信号en1、电源关闭信号off分别输出给电压保护电路、信号电平转换电路，电压保护电路输出使能信号en2给电源开关电路，电源开关电路根据使能信号en2输出电源，给mcu控制单元供电；信号电平转换电路将off信号的电平转换为mcu控制单元可以处理的电平，输出给mcu控制单元。另外，在图1中没有示出的是，还包括电源电平转换电路5-2，其用于将输入的12v电源转换为供mcu控制单元使用的3.3v电源，即，将电源开关电路输出的电源转换后，输给mcu控制单元。

自弹式按键开关被按下时，会产生过冲、静电，会对电源开关电路的pmos管进行冲击，从而可能会导致其损坏，经过电压保护电路缓冲，可以将按键开关和pmos管进行隔离保护，消除过冲和静电，从而实现对pmos的保护，电压保护电路对输入的0-vin的电源使能信号en1电平进行滤波，过滤掉过冲和静电，得到电源使能信号en2，实现缓冲，保护mos管不受开关电平冲击；信号电平转换电路用于将off信号的0-vin转换为mcu可以处理的0-3.3v电平。

本发明关机状态下进行开机时，自弹式按键开关被按下，自弹式按键开关闭合，开关检测仲裁电路根据自弹式按键开关输出的开关状态信号，输出电源使能信号en1，电源使能信号en1经电压保护电路输入电源开关电路，使得电源开关电路向mcu控制单元供电，mcu控制单元通电后输出通电信号(图中示出的poweron)给开关检测仲裁电路，使得开关检测仲裁电路持续输出电源使能信号en1，这样，在松开自弹式按键开关后，虽然自弹式按键开关处于断开状态，整个系统仍然保持有电状态，实现系统开机并维持开机状态。

在开机状态下进行关机时，自弹式按键开关被按下，自弹式按键开关闭合，开关检测仲裁电路根据自弹式按键开关输出的开关状态信号，输出电源关闭信号off，电源关闭信号off经信号电平转换电路输出至mcu控制单元，mcu控制单元输出关机信号(图中示出的poweron，关机信号与通电信号是两种状态，关机信号为低电平，通电信号为高电平)给开关检测仲裁电路，开关检测仲裁电路停止输出电源使能信号en1，电源开关电路停止供电。如果需要延时关机，那么，在mcu控制单元输出关机信号前，先由mcu控制单元执行下电时序，下电时序执行完成后，mcu控制单元再输出关机信号。

如图2所示，是本发明自弹式按键开关电路的具体电路结构，vin为给显示设备供电的直流电源，可以是电源适配器提供的5v、9v、12v、15v、19v、24v等，也可以使由电池供电6.5v-8.4v、10.8v-16.8v等；电源vin分别和电压保护电路、开关检测仲裁电路、电源开关电路相连，给后面几个电路供电，电源vin经电阻r1与三极管q2的集电极相连，经电阻r5与三极管q5的集电极相连，经电阻r17与三极管q6的发射极相连，经电阻r19与三极管q7的集电极相连，经磁珠l1与pmos管u2的源极相连，同时还与三极管q1的发射极相连。

开关检测仲裁电路包括三极管q5、二极管d1和d2，电阻r5、r6、r7、r13和r14，电容c1；三极管q5的集电极经过电阻r5连接到电源vin，三极管q5的基极与电阻r13连接，电阻r13的另一端连接电阻r14的一端，三极管q5的发射极与电阻r14的另一端连接，三极管q5的发射极还接地，电阻r13与r14连接后与mcu控制单元连接；自弹式按键开关的一端接地，另一端分别连接电容c1的一端、二极管d1的负极、二极管d2的负极，电容c1的另一端接地，二极管d1的正极与电阻r6连接，电阻r6的另一端连接电压保护电路3，具体地说，电阻r6的另一端连接三极管q1的基极，二极管d2的正极与电阻r7连接，电阻r7的另一端连接电压保护电路3，具体地说，电阻r7的另一端与三极管q1的集电极连接；三极管q5的集电极还与二极管d1的正极连接；二极管d2的正极还与信号电平转换电路5-1连接，具体地说，二极管d2的正极与电阻r11连接。

电压保护电路包括三极管q1、q2、q6、q7，电阻r1、r2、r3、r17、r19、r20、r21、r23。三极管q1的发射极接电源vin，三极管q1的基极与开关检测仲裁电路相连，具体地说是和开关检测仲裁电路中的电阻r6相连，其集电极分别与电阻r2的一端、开关检测仲裁电路相连，具体地是和开关检测仲裁电路中的电阻r7相连，电阻r2的另一端分别与电阻r3的一端、三极管q2的基极相连，三极管q2的发射极、电阻r3的另一端接地，三极管q2的集电极分别经电阻r20、电阻r1与三极管q6的基极、电源vin相连，三极管q6的发射极经电阻r17和电源vin相连，其集电极经过电阻r21分别和电阻r23的一端、三极管q7的基极相连，电阻r23的另一端接地，三极管q7的发射极接地，其集电极一方面经过电阻r19和电源vin相连，另一方面与电源开关电路连接，即，输出使能信号en2给电源开关电路，具体地说，三极管q7的集电极接在电阻r15与r18之间。

电源开关电路包括pmos管u2，电阻r15、r16、r18，电容c2。电阻r15与r18串联后与电阻r16并联，电阻r16与电容c2并联，电阻r15、r18、r16、电容c2形成的并联结构的两端分别连接pmos管u2的源极、栅极，具体来说，电阻r16、电容c2的两端分别连接pmos管u2的源极、栅极，电阻r15的一端(未与电阻r18连接的一端)、电阻r18的一端(未与电阻r16连接的一端)分别连接pmos管u2的源极、栅极。电阻r15和r18的连接处连接电压保护电路，具体是连接电压保护电路中的三极管q7的集电极。pmos管u2的源极还通过磁珠l1连接电源vin，pmos管u2的漏极输出电源。pmos管u2的漏极分别和电容ec1、c3连接，电容ec1、c3接地。电容ec1和c3对电源进行滤波，使输出的直流电源vcc更平滑。

信号电平转换电路包括三极管q3、q4，电阻r4、r8、r9、r10、r11和r12，三极管q3的集电极与mcu控制单元相连，具体的说，是输出poweroff_detect信号给mcu控制单元，同时三极管q3的集电极还经电阻r4与电源电平转换电路相连，接受其3.3v的vcc电源供电，三极管q3的基极一方面通过电阻r9和三极管q4的集电极相连，同时还经过电阻r10接地；三极管q3的发射极与地相连；三极管q4的集电极经过电阻r8与电源电平转换电路相连，接受其3.3v的vcc电源供电，三极管q4的基极经过电阻r11和开关检测仲裁电路相连，具体的是和开关检测仲裁电路的二极管d2的正极相连，同时，三极管q4的基极还经过电阻r12接地，三极管q4的发射极接地。

电源电平转换电路u3为一个12v转3.3v的dc-dc电源转换电路，是一个常规电路，电源电平转换电路将电源开关电路输出的12v电源转换成3.3v，给mcu控制单元供电。

在具体实施的时候，mcu控制单元可以是单片机、arm或其他控制电路；滤波电容ec1和c3可以省去不用，电阻r13也可以不用，即三极管q5的基极直接连接电阻r14，而且电容c1的容值可以根据实际应用要求而适当的调节，各个电阻阻值可以根据应用适当调节或删减，以达到最佳应用效果。

在设备开机的时候，自弹式开关按键sw1按下的瞬间，powerkeydetect为低电平，二极管d1的正极为低电平，三极管q1的基极为低电平，三极管q1导通，三极管q2导通，power_en为低电平，三极管q6的基极为低电平，三极管q6导通，三极管q6的集电极为高电平，三极管q7导通，三极管q7的集电极为低电平，pmos管u2的栅极为低电平，pmos管u2导通，vcc12v给整个显示设备系统供电，电源电平转换电路u5工作，产生vcc3.3v电压，给mcu控制单元u1供电，mcu控制单元u1的输入输出接口poweron第一时间置为高电平；三极管q5导通，三极管q5的集电极为低电平，三极管q1的基极为低电平，维持三极管q1的导通状态；这时自弹式按键sw1按下弹起后，电源开关电路可以维持显示设备系统处于开机状态；

当设备需要关机的时候，在显示设备系统处于正常开机状态下，按下自弹式按键sw1，powerkeydetect为低电平，二极管d2的正极为低电平，三极管q4的基极为低电平，三极管q4截止，三极管q3的基极为高电平，三极管q3导通，三极管q3的集电极为低电平，即poweroff_detect为低电平，mcu控制单元u1检测到poweroff_detect为低电平后，执行poweron置低电平的命令。三极管q5的基极为低电平，三极管q5截止，三极管q5的集电极为高电平，三极管q1的基极为高电平，三极管q1截止，三极管q2的基极为低电平，三极管q2截止，三极管q2的集电极为高电平，power_en为高电平，三极管q6的基极为高电平，三极管q6截止，三极管q7的基极为低电平，三极管q7截止，三极管q7的集电极为高电平，pmos管u2的栅极为高电平，pmos管u2截止，vcc12v为低电平，显示设备系统电源开关电路不工作，设备关机。

在设备需要关机延迟的情况下，可以通过mcu控制单元实现关机延时功能。

在显示设备系统处于正常开机状态下，按下自弹式按键sw1，powerkeydetect为低电平，二极管d2的正极为低电平，三极管q4的基极为低电平，三极管q4截止，三极管q3的基极为高电平，三极管q3导通，三极管q3的集电极为低电平，即poweroff_detect为低电平，mcu控制单元检测到poweroff_detect为低电平后，对显示设备系统中有下电时序要求的显示单元液晶面板执行下电时序，待下电时序执行完成后，mcu控制单元执行poweron置低电平的命令。三极管q5的基极为低电平，三极管q5截止，三极管q5的集电极为高电平，三极管q1的基极为高电平，三极管q1截止，三极管q2的基极为低电平，三极管q2截止，三极管q2的集电极为高电平，power_en为高电平，三极管q6的基极为高电平，三极管q6截止，三极管q7的基极为低电平，三极管q7截止，三极管q7的集电极为高电平，pmos管u2的栅极为高电平，pmos管u2截止，vcc12v为低电平，显示设备系统电源开关电路不工作，设备关机。

本实施例中提到的12v、3.3v等电压值不构成对保护范围的限制，本领域技术人员可以在本实施例的基础上对电压值进行调整，以适应实际设备的需要。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。