复合电子开关节能方法及节能电路与流程

本发明涉及一种电子领域的节能方法，特别涉及一种复合电子开关的节能方法，本发明还涉及一种复合电子开关节能电路。

背景技术：

随着社会发展和人类进步，电子用品已经深入人们生活的各个领域，现代人无时无刻不在与电子产品打交道，也没有任何人可以离开电子产品而进行现代生活。

目前的电器产品和电子产品都是需要电力来作为能源进行工作的，大到使用市电的大型电器产品，如电视机、洗衣机、电冰箱等家用电器产品和工业上使用的电气控制产品。小到我们平时使用电池供电的随身携带的无线电话机、平板电脑等移动型个人数码设备，也包括各种小型微型的电子产品，如电子烟产品。无疑都不能离开电源，而只要是电器产品和电子产品，都必须使用开关来控制工作状态。

最早的电器电子产品使用的开关都是机械式开关，如按键开关、拉线开关、拨键开关、刀闸开关等多种形式。这些开关由于是机械接触式开关，机械动作循环往复，造成机械结构及触点老化，使用寿命有限。另外就是根据电器电子产品的电压、电流及消耗功率的不同， 需要配备不同的开关，有的做的很大，有的又需要做的很小，这样不仅结构复杂而且不能相互通用。在机械接触转换为电接触的过程中容易产生电弧等现象，造成用电安全问题。

鉴于此，后来出现了一种复合的电子开关的产品，这种复合电子开关可以通过小的机械按钮来控制大的电流的通断。小电流电子电路再控制作为大功率开关使用的各种开关器件，如开关晶体管等。由于开关晶体管具有特别的导通特性，因而在一定的电路结构中可以实现导通与截止之间的转换，进而实现电子开关的目的。

如图3所示，是在目前的电子产品中，经常使用的晶体管复合电子开关原理图，这种晶体管电子开关一般使用MOS晶体管Q，将晶体管Q的源极S连接到供电电路，漏极D连接到用电电路，当晶体管Q导的源极与漏极之间导通时，由于其内阻很小，进而实现了开启开关的作用。当晶体管Q截止时，由于内阻很大，只有微弱的电流通过，因而起到开关关闭的作用。但是上述的源极与漏极之间的导通是受晶体管的栅极G电压控制的，晶体管Q的栅极G的连接到一控制端按钮K上，控制按钮K可以控制栅极接入电路，只有栅极接入符合条件的电路时，才会控制源极与漏极之间导通，因而栅极称为控制端。这种情形就是在用按钮控制了较小的电流来控制晶体管导通，以实现电子复合开关的目的。

但是这种结构的晶体管复合开关也仅仅是在导通后就一直处于导通状态，不论其所控制的电路是否有工作的需要，也就是说即使所控制的电路处于待机状态，开关晶体管依然处于导通状态。其在电路 中的这种导通作用，即使在控制的用电电路不工作时依然需要有静态电流通过，这种静态电流的消耗对于以电池作为电源来供电的电子产品来说也是相当大的。因而这种状况会导致电源电池在电子产品不使用时仍然会有电量消耗，非常不经济。

如何开发一种复合电子开关节能电路，使其在电子产品处于待机状态时，也就是说不工作状态时关断开关晶体管，同时保证在有新的工作信号出现时又能够及时转换为工作状态，是目前小型移动电子产品的需求之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种复合电子开关的节能方法，利用简单的电子开关器件，实现节能的目的。

本发明的目的还在于提供一种复合电子开关节能电路。

本发明的复合电子开关的节能方法，过程如下：

复合电子开关的开关模块设置于供电电源与用电电路之间，并设置延时关断模块于开关模块的旁路，延时关断模块输出端连接到开关模块控制端；

操作开关设置在复合电子开关控制电路中，该操作开关之控制信号输入到开关模块控制端；用电电路工作状态信号耦合到开关模块控制端；

当操作开关发出控制信号时，开关导通，用电电路工作，有控制信号或用电电路工作状态信号输入到开关模块控制端，开关模块控制 端受该信号的控制，延时关断模块不起作用，开关模块处于导通状态；

当操作开关不发出控制信号时，同时用电电路停止工作时，则无控制信号或者工作状态信号输入到开关模块控制端，开关模块控制端受延时关断模块控制，延时关断，开关模块截止。

上述所述的方法中，还包括有用电电路工作状态采集信号过程，用于将用电电路工作信号采集并耦合给开关模块控制端，该工作状态信号存在时，延时关断模块不工作，保持电路导通。

所述操作开关与开关模块之间设置抗干扰模块，操作开关的控制信号经过抗干扰模块滤除杂波信号后，耦合到开关模块的控制端；用电电路与开关模块控制端之间设置抗干扰模块，工作状态信号敬抗干扰滤除杂波信号后，耦合到开关模块控制端。

所述开关模块主体采用晶体管开关器件；所述抗干扰模块为施密特触发器。

所述晶体管器件为MOS开关晶体管，包括P型MOS管和N型MOS管其中之一或者它们组合。

本发明的复合电子开关的节能电路，设置在供电电源与用电电路之间，包括开关模块、延时关断模块和操作开关，所述开关模块设置在供电电源与用电电路之间，延时关断模块设置在开关模块控制端；所述操作开关为控制开关，设置在开关模块控制端。

所述用电电路还设置有工作状态信号采集端，该信号采集端耦合连接至开关模块控制端；所述操作开关与所述开关模块控制端之间设置抗干扰模块，所述工作状态信号采集端与开关模块控制端之间设置 抗干扰模块。

所述开关模块主体使用MOS晶体管，延时关断模块设置在该MOS管的旁路，作为MOS管的偏置电路，是RC延时电路。

所述开关模块MOS晶体管为P型MOS管，P型MOS管作为电子开关使用，其源极接供电电源，为输入端；漏极接用电电路，为输出端；栅极为控制端，接用电电路工作信号采集端或者信号源；RC延时电路的输出端连接至P型MOS管的控制端。

所述抗干扰模块为施密特触发器，并在施密特触发器与开关P型MOS晶体管之间设置一级N型MOS晶体管放大装置

本发明的复合电子开关的节能方法及节能电路中，由于设置了操作开关的控制信号输入到开关模块中，在有控制信号输入时，该信号控制开关模块处于导通状态，保持正常工作。同时本发明设计的RC延时关断模块在没有控制信号输入时，该延时关断模块控制开关模块关断，进而切断开关模块控制的用电电路，却能使本电子开关电路处于待机状态，可以随时恢复运行。由于开关模块的导电特性，处于截止状态时，可以将用电电路的静态电流降低到开关晶体管的漏电电流范围内，进而可以很好的降低用电器件的静态电流，实现节能的目的。

附图说明

图1是本发明的复合电子开关节能电路的原理框图；

图2是本发明的复合电子开关节能电路的电器原理图；

图3是现有技术中的复合电子开关的原理图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的复合电子开关节能方法是以电子开关器件为主要部件，在该电子开关器件的旁路设计一延时关断电路，并设置一操作开关用于控制开关器件的动作。当操作开关给出一个控制信号时，控制信号输入到开关器件，导通并开始工作。此时延时关断电路不起作用，电路保持导通，进入工作状态。当操作开关停止给出控制信号输入到开关模块时，同时用电电路未在工作状态时，开关器件受延时关断电路控制，关断电子开关器件。具体设计思路为：

如图1所示，设置一开关模块位于供电电源及用电电路之间，用于控制供电电源与用电电路之间的导通与截止，开关模块导通时则开关接通状态，而开关模块截止时处于开关关断状态。再设置一延时关断模块位于开关模块的旁路，该延时关断模块输出端连接到开关模块中，当开关模块控制端无控制信号输入时，开关模块只受到延时关断模块的控制，使开关模块延时一定时间后即关断。

开关模块的控制端的控制信号由操作开关产生，操作开关设置有按钮开关，按钮开关接通后便会产生一个控制开关模块动作的信号，当该信号输入到开关模块时，用电电路处于工作状态时，延时关断模块则不工作，因而控制信号控制开关模块打开。

如图1所述，为了在操作开关发出控制信号控制开关模块导通后，用电电路处于导通状态，而无需操作开关连续给出控制信号。特在用电电路中设置一工作状态信号采集端，该采集端采集的信号也输 入到开关模块的控制端，该工作状态信号存在时，使延时关断模块不工作，保持用电电路畅通。

在上述的图1中，操作开关产生的控制信号也会产生一定的杂波干扰，为了屏蔽滤除该些杂波干扰，需要在信号输入到开关模块之前设置抗干扰模块。同理用电电路采集端也会产生一定的杂波干扰信号，也需要经过抗干扰处理。

如图2所示，是本发明的复合电子开关节能电路的电气原理图，首先是将P型MOS开关晶体管Q1作为开关模块的主体，连接到供电电源与用电电路之间，其中该晶体管Q1的源极S连接到供电电源，漏极D连接到用电电路，栅极G作为控制端。其中该控制端的静态电压由设置在其旁路的RC延时电路控制，该RC延时电路其实为晶体管的栅极偏置电路。RC延时电路由电阻R和电容C串联构成，进而在电容C的充电过程则是电阻R的输出端电压变化的过程。当该RC延时电路有效工作时，由于RC电路的延时充电特性，栅极G的电压会逐渐变化，变化达到延时时间时会导致源极S与漏极D之间导通状态的变化。因而可以起到延时关断的作用。

如图2所示，复合电子开关的控制信号由操作开关K1-K3的按钮产生，该信号引入以施密特触发器U2作为抗干扰模块的抗干扰电路，该控制信号再输入一前置N型MOS晶体管Q2管的栅极G，经该晶体管Q2放大后连接到到开关晶体管Q1的栅极G，用于控制开关晶体管Q1的工作状态。

从图2中可知，开关晶体管Q1的栅极电压受到两个信号的共同 控制，当有控制信号时，由于有控制信号的存在，导致RC延时关断电路无效，控制开关晶体管Q1不截止，因而处于导通状态。而当无控制信号输入时，此时RC延时关断电路发挥作用，使晶体管Q1处于截止状态，进而截断用电电路的静态电流，处于节电状态。此时流经晶体管Q1及用电电路的静态电流以晶体管截止时的漏电电流为限，将远远小于用电器件本身的静态漏电电流。对于小型的移动型电子产品来讲，这种节能效果也是非常明显的。

如图2所示，由于操作开关K产生的控制信号是暂时的，不能永久在，而当控制信号消失时，延时关断电路便会关断开关晶体管Q1，造成用电电路断电。此时为了避免用电电路断电，则需要在用电电路中设计一工作状态信号采集端，来采集工作状态信号，并将该工作状态信号耦合到开关模块控制端，该工作状态信号的存在将使延时关断电路失效，电路处于导通状态，当用电电路停止工作时，工作状态消失时，开关晶体管截止，电路关断。同理，为了滤除用电电路工作状态信号的杂波，设置抗干扰模块，使用施密特触发器U1作为抗干扰器件。

如图2所示，本复合电子开关设置多路开关按钮，如K1、K2和K3，可以用于多路控制使用。