一种开关自锁电路及电子设备的制作方法

本实用新型涉及轻触开关技术领域，尤其涉及一种开关自锁电路及电子设备。

背景技术：

轻触开关又叫按键开关，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，当撤销压力时开关断开，其内部的结构是靠金属弹片受力变化来实现通断的。由于轻触开关结构设计简单，材料也较为单一，具备较高的可靠性和耐用性，在制作成本上具有一定的优势，且用户体验也比普通的机械式开关好，故而，轻触开关被广泛应用于各个领域。

开关自锁是指开关自带机械锁定的功能，通过锁定机构保持某种状态(通或断)，目前，利用轻触开关实现的开关自锁为通过ICNE555实现，但是，此方案要求每一次按键的时间不能超过1秒，才能使得IC的信号输出引脚实现高低电平的变换，如果按住开关不放或者按键的时间超过1秒，则IC的信号输出引脚高低电平不断变换，导致该电路不能实现开关自锁的功能，此方案对使用者以及使用条件均有限制，操作不简便，且可靠性不高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种操作简单、安全可靠的开关自锁电路及电子设备。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种开关自锁电路，所述开关自锁电路用于与电源模块、轻触开关和负载连接，所述开关自锁电路包括充放电电路和开关电路：

所述充放电电路包括第一充放电电路和第二充放电电路，所述第一充放电电路分别与所述轻触开关、所述第二充放电电路和所述开关电路连接，所述第一充放电电路用于当电源模块上电后开始充电，所述第二充放电电路还与所述轻触开关和所述开关电路连接；

所述开关电路还与所述电源模块和所述负载连接，所述开关电路用于在第一次按下所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路进行放电，所述第二充放电电路开始充电，为所述开关电路提供一高电平信号，所述开关电路导通；在第一次按下松开所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路继续放电，所述第二充放电电路进行放电,所述开关电路保持导通；在第二次按下所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路的压降为0，所述第二充放电电路继续放电，所述第二充放电电路为所述开关电路提供一低电平信号，所述开关电路关断；在第二次按下松开所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路再次开始充电，所述第二充放电电路继续放电直至压降为0，所述开关电路保持关断。

可选地，所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；

所述第一开关电路分别与所述电源模块、所述负载、所述轻触开关、所述第一充放电电路和所述第三开关电路连接；

所述第二开关电路分别与所述第一开关电路、所述第一充放电电路、所述第二充放电电路和所述第三开关电路连接；

所述第三开关电路还与所述负载连接，用于控制所述负载的开启与关断。

可选地，所述第一充放电电路包括第一电容，所述第一电容的一端与所述轻触开关的一端连接，所述第一电容的另一端与地端连接。

可选地，所述第二充放电电路包括第二电容，所述第二电容的一端与所述轻触开关的另一端连接，所述第二电容的另一端与地端连接。

可选地，所述第一开关电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一三极管的基极与所述第一电阻的一端连接，所述第一三极管的发射极与所述第一电阻的另一端连接，所述第一三极管的集电极与所述第二开关电路连接；

所述第一电阻的另一端与所述电源模块连接；

所述第二电阻的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述第一电容的一端连接。

可选地，所述第二开关电路包括第二三极管、第四电阻和第五电阻；

所述第二三极管的基极与所述第四电阻的一端连接，所述第二三极管的发射极与所述地端连接，所述第二三极管的集电极与所述第三电阻的一端连接；

所述第四电阻的一端还与所述第二电容的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接；

所述第五电阻的一端与所述第四电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述地端连接。

可选地，所述第三开关电路包括第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一MOS管的源极与所述地端连接，所述第一MOS管的漏极与所述负载连接。

可选地，所述开关自锁电路还包括续流电路，所述续流电路并联在所述负载两端，所述续流电路还与所述电源模块和所述负载连接。

可选地，所述续流电路包括第一二极管，所述第一二极管的阳极分别与所述第一MOS管的漏极和所述负载的负极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一三极管的集电极和所述负载的正极连接。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括：电源模块、轻触开关、负载和如上所述的开关自锁电路，所述开关自锁电路分别与所述电源模块、轻触开关和负载连接，所述电源模块还与所述负载连接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了一种开关自锁电路及电子设备。所述开关自锁电路通过第一充放电电路、第二充放电电路和开关电路使得轻触开关实现操作简单、安全可靠的开关自锁。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种开关自锁电路的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种开关自锁电路的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施例提供的一种开关自锁电路的结构示意图；

图5为图4的一种开关自锁电路的电路连接示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图1所示，所述电子设备200包括电源模块、轻触开关、负载和开关自锁电路100，所述开关自锁电路100分别与所述电源模块、轻触开关和负载连接，所述电源模块还与所述负载连接。所述负载根据所述电子设备200的种类不同而有所变化(例如，当所述电子设备200为吸尘器时，所述负载包括电机)。

在本实施例中，所述电子设备200、轻触开关和开关自锁电路100的数量为一一对应的关系，优选地，所述电子设备200、轻触开关和开关自锁电路 100的数量均为1个。所述电子设备200可以包括在家用电器领域电风机、微波炉、电视机、电饭煲和电子脂肪秤等，在安防领域的监视器、对讲机等，在影音设备领域的录音机、摄像头等，在医疗领域的呼叫系统、血压计、体温计等，在健身器材领域的按摩椅、跑步机等。所述电子设备200在应用的过程中，当需要用到开关自锁的功能时，最为直接的方式是采用带有自锁功能的机械开关，所述机械开关可以是分旋钮式、板动式、按钮式等，但是，由于机械开关自身存在的缺点，所以，所述轻触开关依赖其相较于机械开关结构简单、成本较低等优点成为目前取代机械开关的首选，并得以广泛应用。

请参阅图2和图5，所述开关自锁电路100包括充放电电路10和开关电路20，所述充放电电路10与所述开关电路20连接。

所述充放电电路10包括第一充放电电路101和第二充放电电路102。

所述第一充放电电路101分别与所述轻触开关、第二充放电电路102和开关电路20连接，所述第一充放电电路101用于当电源模块上电后开始充电；在第一次按下所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路101进行放电；在第一次按下松开所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路101继续放电；在第二次按下所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路101的压降为0；在第二次按下松开所述轻触开关的情况下，所述第一充放电电路101再次开始充电。在本实施例中，所述第一充放电电路101包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述轻触开关的一端连接，所述第一电容C1的另一端与地端连接。可以理解，所述第一充放电电路101包括但不限于本实施例所公开的电路组成。

所述第二充放电电路102还与所述轻触开关和所述开关电路20连接，所述第二充放电电路102用于在第一次按下所述轻触开关的情况下开始充电；在第一次按下松开所述轻触开关的情况下，所述第二充放电电路102进行放电；在第二次按下所述轻触开关的情况下，所述第二充放电电路102继续放电；在第二次按下松开所述轻触开关的情况下，所述第二充放电电路102继续放电直至压降为0。在本实施例中，所述第二充放电电路102包括第二电容 C2，所述第二电容C2的一端与所述轻触开关的另一端连接，所述第二电容C2 的另一端与地端连接。可以理解，所述第二充放电电路102包括但不限于本实施例所公开的电路组成。

请一并参阅图3，所述开关电路20包括第一开关电路201、第二开关电路202和第三开关电路203。

所述第一开关电路201分别与所述电源模块、负载、轻触开关、第一充放电电路101和第三开关电路203连接。在本实施例中，所述第一开关电路 201包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一三极管Q1的基极与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一三极管Q1的发射极与所述第一电阻R1的另一端连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述第二开关电路连接；所述第一电阻R1的另一端与所述电源模块连接；所述第二电阻R2的一端与所述第一电阻R1的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端连接；所述第三电阻R3的另一端与所述第一电容 C1的一端连接。

所述第二开关电路202分别与所述第一开关电路201、第一充放电电路 101、第二充放电电路102和第三开关电路203连接。在本实施例中，所述第二开关电路202包括第二三极管Q2、第四电阻R4和第五电阻R5；所述第二三极管Q2的基极与所述第四电阻R4的一端连接，所述第二三极管Q2的发射极与所述地端连接，所述第二三极管Q2的集电极与所述第三电阻R3的一端连接；所述第四电阻R4的一端还与所述第二电容C2的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第一三极管Q1的集电极连接；所述第五电阻R5的一端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述地端连接。

所述第三开关电路203还与所述负载连接，用于控制所述负载的开启与关断。在本实施例中，所述第三开关电路203包括第一MOS管Q3，所述第一 MOS管Q3的栅极与所述第一三极管Q1的集电极连接，所述第一MOS管Q3的源极与所述地端连接，所述第一MOS管Q3的漏极与所述负载连接。

请参阅图4，所述开关自锁电路100还包括续流电路30，所述续流电路 30并联在所述负载两端，所述续流电路30还与所述电源模块和所述负载连接，所述续流电路30用于吸收所述负载的突变电压，防止该电压破坏电路中的其他元器件。在本实施例中，所述续流电路包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极分别与所述第一MOS管Q3的漏极和所述负载的负极连接，所述第一二极管D1的阴极分别与所述第一三极管Q1的集电极和所述负载的正极连接。

请再次参阅图5，所述开关自锁电路100的工作原理具体如下：

当电源模块(如图所示VCC)上电时，电源模块给第一电容C1充电，此时，第一三极管Q1的基极分压得到的电压与第一三极管Q1的发射极的电压 (此时，第一三极管Q1的发射极的电压等于电源电压)非常接近，不满足第一三极管Q1的导通条件，第一三极管Q1截止。由于第一三极管Q1截止，第二三极管Q2的基极的唯一通路为经过第五电阻R5到地，即第二三极管Q2的基极电压为0V，不满足第二三极管Q2的导通条件，第二三极管Q2截止。因此，第一MOS管Q3由于栅极与源极的电压均为0V，不满足第一MOS管Q3的导通条件，第一MOS管Q3截止，负载不工作。

当第一次按下轻触开关，第一电容C1开始进行放电，第二电容C2进行充电，由于第一电容C1的电压不能突变，轻触开关按下的瞬间，第二三极管 Q2的基极电压(即图中所示的点TP2的电压)为第一电容C1的电压(即图中所示的点TP1的电压)，第二三极管Q2处于导通状态，与此同时，TP2的电压被钳位。由于按下轻触开关，第三电阻R3支路被短路，第二三极管Q2导通使得第一三极管Q1的基极电压等于第一电阻R1和第二电阻R2的分压，从而使得第一三极管Q1导通。由于第一三极管Q1导通且第一三极管Q1的发射极和集电极两端的电压极低，使得第一MOS管Q3的栅极电压非常接近电源电压，满足第一MOS管Q3的导通条件，第一MOS管Q3导通，与相连的负载(如图所示的电机)与电源模块和地端形成回路，电机通电启动。

当第一次按下松开轻触开关，第一电容C1继续放电，直到第一电容C1 的压降为0，第二电容C2进行放电，第一次按下松开轻触开关的瞬间，第二三极管Q2的基极电压(即图中所示的点TP2的钳位电压)仍能满足其导通条件，第二三极管Q2导通。第一三极管Q1的基极电压仍能满足其导通条件，第一三极管Q1导通。由于第一三极管Q1导通且第一三极管Q1的压降极低，使得第一MOS管Q3的栅极电压非常接近电源电压，满足第一MOS管Q3的导通条件，第一MOS管Q3导通，电机维持启动状态。

当第二次按下轻触开关，第二电容C2继续放电。由于第一电容C1的压降为0，第一三极管Q1的基极电压和第二三极管Q2的基极电压等于第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第五电阻R5的分压，此时，由于第二三极管Q2的基极电压分压后的电压极小，不满足第二三极管Q2的导通条件，第二三极管Q2截止，由于第一三极管Q1的基极电压分压后的电压极小，不满足第一三极管Q1的导通条件，第一三极管Q1截止。因此，第一MOS管Q3由于栅极与源极的电压均为0V，不满足第一MOS管Q3的导通条件，第一MOS管 Q3截止，电机停止工作。

当第二次按下松开轻触开关，第一电容C1再次进行充电，第二电容C2 继续放电直至第二电容C2压降为0，重复电源模块上电的步骤。

本实用新型实施例提供了一种开关自锁电路及电子设备。所述开关自锁电路通过第一充放电电路、第二充放电电路和开关电路使得轻触开关实现操作简单、安全可靠的开关自锁，同时，由于采用了分立元件电路，降低了电路设计的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。