闭锁电源开关采用瞬时动作按钮

出处:维库电子市场网时间:2024-12-27

  特别是印刷电路板安装式和薄膜式按钮开关,都具有瞬时动作。闩锁类型通常较大且相对昂贵,并且它们通常无法提供您想要使用的样式。因此,如果您需要一个小型、廉价的开关来将电源锁定到负载,那么您可能会遇到问题。图 1中的电路显示了如何使用简单的瞬时动作 SPNO(单极,常开)按钮开关来锁定负载电源。该电路仅需要少量常见的普通元件,可在较宽的电压范围内工作,非常适合单电池应用,因为它可以在低至 1V 或更低的电压下工作。晶体管 Q 2和 Q 3形成类似 SCR 的结构,用作简单的锁存器,Q 4将电源切换到负载,S 1是瞬时按钮开关。

  图 1使用简单的瞬时动作 SPNO(单极,常开)按钮开关来锁定负载电源。
  当您次施加电源电压 V S时,所有四个晶体管都关闭,电容器 C 1通过 R 1和 R 2充电,直到其电压 V C1等于 V S。该电路现在处于关闭或解锁状态,并且负载电压 V L为 0V。然而,按钮开关的瞬时闭合会导致 C 1将其电荷转储到 Q 3的基极,Q 3 传导并为 Q 2和 Q 4提供偏置,这两个器件都导通。 Q 2现在通过 R 5为 Q 3提供基极偏置,并通过 R 3为 Q 1提供基极偏置。电路现在处于导通或锁存状态,并且即使 S 1断开也保持这种状态。现在负载已通电,V L大致等于V S。晶体管Q 1现在饱和,导致C 1通过R 2放电,使得V C1下降到几十毫伏(Q 1的集电极-发射极饱和电压)。按钮开关的另一个瞬时闭合将这个低电压耦合到 Q 3的基极,将其关闭。结果,所有四个晶体管都关闭,电路恢复到关闭或解锁状态。负载现已断电,V L降至 0V。由于 Q 1现在关闭,C 1开始通过 R 1和 R 2再次充电,使得 S 1的另瞬时闭合再次锁定电路。
  定时电容器C 1与R 1和R 2一起作用,为按钮开关提供去抖,使得接触弹跳对期望的锁存功能没有影响。如果没有 RC 时间延迟,每次按下按钮开关时电路都会“颤抖”地打开和关闭,并终处于不确定状态。尽管图 1 显示的值为 1 ?F,但其他值可能更适合特定应用,因此请准备好进行实验。所有电阻值都不是特别关键,图 1 中所示的值对于大约 1 至 1.5V 的电源电压(换句话说,单个电池)来说是相当理想的。在较高电压下,电阻值应按比例增加,但应分别将 R 2和 R 4保持在大约 470 和 1 kΩ 恒定。保持R 2 -C 1时间常数固定在几百毫秒可确保电容器放电所需的时间不会过长;否则,一旦电路被锁存,在解锁之前可能会出现不可接受的延迟。电阻R 4将从C 1流入Q 3基极的电流限制在安全水平;它的值应该相当小,以确保当开关闭合时, R 5和R 6不会使Q 3基极上出现的电压失真。
  您应该根据您使用的电源电压调整电阻器 R 1的大小。对于给定的 R 2值,R 1决定了电路解锁后V C1立即上升到 V S所需的时间。换句话说,R 1的值决定了“准备”电路以使其准备好再次锁存所需的时间。如果R 1太大,则不可能在电路解锁后立即将其锁定。另一方面,如果R 1太小,则当电路被锁存时,可能会对V S施加不可接受的电流消耗。此外,对于V S的特定值,R 1应足够大,以确保电路解锁后V C1不会上升太快,否则可能会在开关打开之前再次打开锁存器。您可能需要进行一些实验来确定 R 1的值,但当 C 1 =1 ?F 且 R 2 =470 kΩ 时,测试电路表现良好,在VS = 1V 和大约 4.7 时,测试电路的值约为 470 至 680 kΩ MΩ,VS = 10V。
  晶体管Q 1至Q 3可以是任何具有良好电流增益(中到高正向电流增益)的小信号类型。电源开关 Q 4应具有较低的 V CE(SAT),以确保在电路锁存时将大部分电源电压传送至负载。您应该选择电阻器 R 9为 Q 4提供充足的基极驱动;该值主要取决于V S、负载电流以及Q 4的饱和电流增益。该电路提供了一种从瞬时按钮获得锁存功能的廉价方法,并且与机械锁存开关一样,静态(未锁存)电流消耗为零。
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