按钮式浴室风扇开关设计支持定时操作

时间:2023-02-09
    启动瞬时 (ON) 按钮开关可锁定浴室排气扇(或其他负载)的开启或关闭。按下开关,BS170 NFET T2 被锁定,风扇打开;再按,T2 锁定,风扇关闭;让风扇继续运转,它会在 27 分钟后自动关闭。
    图 1中指定为 A 的节点是关键连接点。当A在启动所有晶体管时处于低电平并且风扇关闭时,4060二进制计数器的复位输入为高电平,因此它处于非活动状态,并且其所有输出均为低电平。静态电流小于 0.1 ?A,加上通过齐纳二极管和开关中可选 LED 的电流。当 A 为高电平时,所有晶体管(T3 除外)都导通,4060 Reset 被驱动为低电平,即活动/启用状态,风扇开启。在此状态下,开关的电流负载为 15 mA,加上通过齐纳二极管的 4mA。

    锁存定时风扇电路

    图 1这是闭锁开/关或定时浴室风扇的电路设计。
    当瞬时按钮 (PB) 开关闭合时,来自 C3 的 12V 施加在 A 上,导致 T2 导通。此状态将复位总线接地,通过 R6 和 R7 分压器将V gs(on)置于其栅极上来打开 PFET T4 ,打开 PNP T5,驱动光隔离器打开功率三端双向可控硅开关元件,并启动 4060通过将其复位引脚拉低来定时器。T4 在 R5 和 R6 上施加 V D ,这会在 A 处提供 10V 电压,保持 T2 保持开启状态,并打开 T1 以通过 R2 排出 C3 的电荷,并在打开的 PB 开关处留下 0V 电压,为按下关闭开关按钮做好准备。
    可以在开关打开几秒钟后手动关闭按钮,反之亦然。如果瞬时 PB 开关现在闭合,则在 A 处施加 0V 以关闭一切。按住开关2秒不影响操作。R1、R2、R6 和 C3 构成 RC 延时电路,可防止开关弹跳。
    4060 的 OUT-14 在 27 分钟后变高并打开 T3,它在 A 处施加 0V。这将关闭 T2,从而关闭 T1、T4、T5、光隔离器、三端双向可控硅开关和风扇,并施加 V D到 4060 的复位,停止其振荡器并使 OUT-14 变低,从而关闭 T3。
    在 T2 关闭后,T4 需要几百纳秒到几微秒才能关闭并锁定 A 的接地。但是,4060 的复位仅需要 70 到 150 纳秒,通过芯片传播,并且关闭 T3。为确保在 A 被 T4 锁存为低电平之前复位不会变为高电平,插入一个 1.25 秒的大 RC 延迟(R11 和 C4)以将复位保持在 6V 的 V H/L以下。
    计数器/定时器
    CD4060BE 是一款带振荡器的 14 级二进制计数器,采用标准 CMOS 逻辑制造。当 Reset 为低电平时,振荡器通过二进制级计数。输出保持低电平,直到计数达到它们的阶段,然后在它们的周期内上下振荡。
    4060的振荡器周期为2.2×R13×C6或2.2×402K×0.22 ?f = 0.195秒(f = 5.1 Hz)。R12 应为 3 至 10 × R13。由于制造、V D或组件差异,振荡器可能会发生 ±10% 的变化。
    当 OUT-13 在 13 个二进制纹波阶段后返回低电平时,OUT-14 变为高电平以通过打开 T3 来关闭负载:0.195 秒 × 2 13 = 1594 秒 = 26.6 分钟。
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