專利名稱：開關電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及開關電路的設置，具體地說，涉及利用瞬時開關(momentary switch)的開關電路的改良設置。
背景技術：
瞬時開關普遍地用于導通和關斷電氣和電子設備。它們與位于微控制器上的開關電路組合起來工作以產(chǎn)生邏輯型操作，從而當開關脈沖被提供給開關電路時，電路從“關斷”切換為“導通”，或從“導通”切換為“關斷”。開關脈沖由對瞬時開關的驅(qū)動提供，當瞬時開關被驅(qū)動時，其接通電路以向開關電路提供脈沖，從而切換開關電路的狀態(tài)。
通常，若干個不同類型的電氣和電子設備僅使用一個瞬時開關來切換設備的導通和關斷。
但是，使用單個的瞬時開關的一個缺點是，在關斷狀態(tài)期間，仍然必須向開關電路供電。這是因為必須保持活動的開關電路，以探測瞬時開關在任意時刻所產(chǎn)生的開關脈沖。因此，該功耗不斷地耗費電池或AC電源，即使電子設備在用戶看來處于“關閉”狀態(tài)。此電功耗對于使用電池工作的設備例如膝上型計算機和移動(或手持)電話尤為重要，在這些設備中，為了避免頻繁更換電池或?qū)﹄姵爻潆?，因此長電池壽命是優(yōu)選的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于控制從電源例如電池向負載供電的開關電路的改良設置。一般地說，開關電路的設置包括電荷存儲元件，其執(zhí)行導通和關斷開關電路的雙重功能。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種開關電路，包括具有輸入端、輸出端和控制端的電源開關，其中所述電源開關的所述輸入端耦合到所述電源，所述電源開關的所述輸出端耦合到所述負載；電子開關器件，其連接到所述電源開關的所述控制端并且具有激活輸入；耦合到所述電子開關器件的所述激活輸入的瞬時開關；耦合到所述瞬時開關的電荷存儲元件；所述開關電路以如下方式設置i.在第一模式中，通過如下操作來向所述負載供電，即閉合所述瞬時開關以將所述電荷存儲元件與所述電子開關器件連接超過所述電子開關器件的觸發(fā)時間的預定時間，所述預定時間由所述電荷存儲元件的充電時間決定，所述電子開關器件的觸發(fā)將所述電源開關保持在導通狀態(tài)，以從所述電源向所述負載供電；以及ii.在第二模式中，通過如下操作來停止向所述負載供電，即閉合所述瞬時開關以將所述電荷存儲元件連接到所述電子開關器件，所述電荷存儲元件提供信號以關斷所述電子開關器件和所述電源開關，以切斷從所述電源向所述負載的供電。
在一個實施例中，電荷存儲元件包括電容器。
優(yōu)選地，所述開關電路還包括用于所述電荷存儲元件的充電時間控制器。所述電子開關器件的觸發(fā)時間可通過改變充電時間控制器的值來改變。在一個實施例中，充電時間控制器包括電阻性元件。
所述電荷存儲元件和所述充電時間控制器優(yōu)選地串聯(lián)連接并跨接在所述負載上。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，開關電路被實現(xiàn)為具有電荷存儲元件的集成電路與耦合到所述集成電路的瞬時開關的組合，其中所述集成電路包括電源開關和電子開關器件。所述電子開關器件的激活輸入適于將所述集成電路連接到瞬時開關。另外，所述集成電路還具有用于從電源接收供電的裝置，以及用于將所述集成電路分別連接到負載和電荷存儲元件的第一、第二連接裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，瞬時開關耦合到組裝集成電路，并與該集成電路集成封裝，以形成開關結(jié)構(gòu)。所述集成電路包括開關電路的一些或全部組件(除了瞬時開關之外)。


現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明的實施例進行示例性描述，在附圖中圖1是開關電路的第一實施例的電路圖，其中開關電路處于“關斷”狀態(tài)；圖2是圖1的開關電路的電路圖，其中瞬時開關在開關電路的導通期間處于閉合位置；圖3是圖1的開關電路的電路圖，其中瞬時開關在開關電路的關斷期間處于閉合位置；圖4是開關電路的第二實施例的電路圖；圖5是開關電路的第三實施例的電路圖；圖6是開關電路的第四實施例的電路圖；圖7是示出了用于控制來自經(jīng)整流AC干線電源的電功率的圖1到3的開關電路的示意圖；圖8是示出了用于控制用于高功耗負載的AC電源的圖1到3的開關電路的示意圖；圖9是開關電路的第五實施例的電路圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明第三方面的開關結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的開關電路100。開關電路100工作為形式為電池11的電源和由電阻器R5表示的負載之間的接口。開關電路100包括工作為電源開關的第一晶體管Q1、電阻器R1、電子開關器件20、瞬時開關S1和電荷存儲及釋放電路30。
如圖1所示，晶體管Q1是pnp雙極型的，其發(fā)射極耦合到電池11的正極，而集電極連接到負載R5的一側(cè)。電阻器R8耦合在晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間。
電子開關器件20包括經(jīng)由電阻器R1而連接到晶體管Q1的基極的輸入端7、耦合到電池負極的輸出22，以及耦合到瞬時開關S1的第一觸端14的激活輸入(activating input)4。在該實施例中，電子開關器件包括被連接為晶閘管器件的第二和第三雙極型晶體管Q2和Q3。
第二晶體管Q2是pnp雙極型晶體管。第二晶體管Q2的發(fā)射極經(jīng)由電阻器R1耦合到晶體管Q1的基極，經(jīng)由電阻器R6耦合到瞬時開關S 1的觸端14。瞬時開關S1的觸端14還耦合到第二晶體管Q2的基極以及第三晶體管Q3的集電極。第三晶體管Q3是npn雙極型晶體管。第三晶體管Q3的基極耦合到第二晶體管Q2的集電極，而第三晶體管Q3的發(fā)射極經(jīng)由電阻器R2耦合到地電勢12。第二晶體管Q2的集電極還經(jīng)由電阻器R3耦合到地電勢12。
瞬時開關S1的另一觸端13經(jīng)由電阻器R9耦合到晶體管Q1的集電極，還經(jīng)由電容器C2耦合到地電勢。在該實施例中，電阻器R9和電容器C2構(gòu)成電荷存儲和釋放電路30。
電池11的正極耦合到第一晶體管Q1的發(fā)射極和電阻器R8，而電池11的負極耦合到地電勢12。但是，可替換地，電池11的負極可耦合到浮動電勢。
在使用中，開關電路100工作如下最初，瞬時開關S1處于圖1所示位置，開關電路100處于關斷狀態(tài)，晶體管Q1、Q2和Q3關斷。因此不存在閉合電路，開關電路100工作為避免了功率從電池11被提供到負載R5。
當開關電路100處于關斷狀態(tài)時，唯一的功耗是通過晶體管Q1、Q2和Q3的反向泄漏功耗，其與電池11的自放電電流相比實際上可以忽略。
因此，電路100中的點1、2、3、4、5、6、7、8的初始電勢和晶體管的狀態(tài)如下點3的電勢＝E(電池11的電勢)；點1的電勢＝0，因為晶體管Q1關斷；第一晶體管Q1的基極—發(fā)射極結(jié)兩端的電壓＝0；點2的電勢＝點3的電勢＝E；通過R1的電流＝0；
點7的電勢＝點2的電勢＝E；第二晶體管Q2的基極—發(fā)射極結(jié)兩端的電壓＝0，因為第二晶體管Q2關斷；點4的電勢＝點7的電勢＝E；通過R3的電流＝0；點5的電勢＝0；第三晶體管Q3的基極—發(fā)射極結(jié)兩端的電壓＝0；通過電阻器R2的電流＝0；點6的電勢＝0；電容器C2上的電壓＝0；以及點8的電勢＝點1的電勢＝0。
當瞬時開關S 1被按下以接通觸端13、14(如圖2所示)時，點4變?yōu)?電勢，初始閉合電路(路徑A)形成了。這使得第一和第二晶體管Q1、Q2的基極—發(fā)射極結(jié)被正向偏置，從而導通晶體管Q1、Q2。所產(chǎn)生的初始電流貢獻給第一和第二晶體管Q1、Q2的基極電流，并經(jīng)過電阻器R1而電涌通過路徑A?；鶚O電流中的這一電涌將第一和第二晶體管Q1、Q2變?yōu)轱柡湍Ｊ?。在路徑A形成后，初始電涌電流就立即流到電阻器R3(路徑B)。由于R3上的電壓由于電涌電流而快速升高，第三晶體管Q3的基極—發(fā)射極結(jié)被正向偏置，從而導通第三晶體管Q3。類似地，第三晶體管Q3也變?yōu)轱柡湍Ｊ健?br> 通過路徑A的電流是脈沖形式的，其由于電容器C2(被充電到恒定值Vs從而使路徑A變?yōu)殚_路)的存在而很快變?yōu)?。在圖2中，電壓Vs是由(E-2Vbc)×R2//R3R1+R2//R3]]>給出的，其中R2//R3指被并聯(lián)連接的電阻器R2和R3的有效電阻。當電容器C2被充電到電壓Vs時，這避免更多的電流流過電容器C2，并且路徑A變?yōu)殚_路。因此，即使瞬時開關S1繼續(xù)保持按下，路徑A也將在C2充電到Vs時最終變?yōu)殚_路。如我們將在下面看到的，開關電路100被配置為電池11即使在電容器C2充電到Vs并且路徑A變?yōu)殚_路后，繼續(xù)向負載傳遞電功率。在S1不再激活之后，C2通過路徑X繼續(xù)被充電到電壓大約為E-0.2V。這是因為當晶體管Q1處于飽和模式時，晶體管Q1的集電極—發(fā)射極結(jié)上的電壓降一般是大約0.2V。
第二和第三晶體管Q2、Q3形成了晶閘管器件，其由當瞬時開關S1被驅(qū)動時開關電路100中生成的電涌電流所觸發(fā)。第三晶體管Q3從第二晶體管Q2獲得基極電流，同時，第三晶體管將該基極電流提供給第二晶體管Q2。使用晶閘管器件的優(yōu)點是，一旦晶閘管器件進入鎖定(latchedon)狀態(tài)，它就持續(xù)導通，即使在激活輸入4沒有電流提供(或者由于瞬時開關被放開，或者由于電容器C2被充電到恒定值Vs)的情況下也是如此。這是因為當晶閘管處于鎖定狀態(tài)時，如路徑C所示，第二晶體管Q2的基極—發(fā)射極結(jié)上的電壓被處于飽和模式的第三晶體管Q3保持為正向偏置，而如路徑B所示，第三晶體管Q3的基極—發(fā)射極結(jié)上的電壓被工作于飽和模式的第二晶體管Q2保持為正向偏置。這樣，即使在激活輸入4處沒有電流供應，第二和第三晶體管Q2、Q3的組合也會使彼此保持導通，只要電池11被耦合到第二晶體管Q2的發(fā)射極，即電池11被耦合到開關電路100的點7。因此，一旦晶閘管器件進入鎖定狀態(tài)，閉合電路路徑B和路徑C就保持第二和第三晶體管Q2、Q3的基極—發(fā)射極結(jié)的正向偏置，即使在路徑A變?yōu)殚_路時也是如此。因此，隨著晶閘管器件導通，第一晶體管Q1的基極—發(fā)射極結(jié)也被保持在正向偏置模式，同時它的基極電流變?yōu)轱柡湍Ｊ?。因此，在此狀態(tài)下，開關電路100被導通，功率通過晶體管Q1被提供給負載R5。
但是，足夠的觸發(fā)能量必須被提供，以使得晶閘管器件進入鎖定狀態(tài)并且即使在路徑A變?yōu)殚_路后也持續(xù)導通。該觸發(fā)能量被表述為為了使晶體管Q3永遠保持導通而必須超過的通過晶體管Q3的最小觸發(fā)電流。通過晶體管Q3的電流依賴于它的基極—發(fā)射極電壓，即點5和點6之間的電壓。由于點5的電壓依賴于點4的電壓，因此點5的電壓以及通過晶體管Q3的電流隨著電容器C2被充電而升高。當電容器C2被充電超過某個電壓時，通過晶體管Q3的電流升高到超過所需觸發(fā)電流，晶體管Q3被永久導通。因此，這意味著開關S1必須被按下使觸發(fā)電流被超過所需的觸發(fā)時間。在該實施例中，觸發(fā)時間依賴于C2的充電速度。
如上所述，從電池11到負載R5的供電是通過將開關S1按下超過觸發(fā)時間的一段時間而被激活的。當開關S1被驅(qū)動以接通觸端13、14時，電容器C2通過路徑A和X被充電，同時路徑B和C從路徑A和X吸取電流。由于C2沿著路徑X通過電阻器R9被充電，因此R9提供充電時間控制功能。因此，觸發(fā)時間可通過調(diào)整C2和R9的值而被調(diào)整，理想地，該觸發(fā)時間不應太短，以避免晶閘管器件不能激活。
上述過程的優(yōu)點是使得觸發(fā)時間被預先固定，因為它獨立于通常與負載并聯(lián)的任何濾波電容的值。在我們先前的PCT申請PCT/SG99/00084中，公開了一種開關電路，其中觸發(fā)時間由與負載并聯(lián)的電容器決定。在此情形下，所得到的觸發(fā)時間很難預測，因為它不獨立于濾波電容。
當瞬時開關S1被再次驅(qū)動以接通觸端13、14時(見圖3)，由于電容器C2放電，開關電路100中形成閉合電路路徑D。因此，C2工作為電荷存儲器件，其當開關電路從“關斷”切換為“導通”時充電，當電路從“導通”切換為“關斷”時放電。點4在開關S1的驅(qū)動期間被瞬間短路到點8，并且變?yōu)榕c點8相同的電勢E-0.2V。但是，點2的電壓在電路100的導通期間是大約E-0.7V。這是因為晶體管Q1的基極—發(fā)射極結(jié)上的電壓降一般大約是0.7V。因此，當點4變?yōu)镋-0.2V時，第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的基極—發(fā)射極結(jié)不再被正向偏置，而且第一和第二晶體管Q1、Q2被關斷。隨著第二晶體管Q2處于關斷模式，第二晶體管Q2的集電極也關斷，從而第三晶體管Q3關斷。因此，電容器C2的放電提供了信號以關斷開關電路100，而且由于第一晶體管Q1關斷，沒有功率從電池11被提供給負載R5。當瞬時開關S1被放開時，電容器C2中的剩余電荷通過負載R5和電阻器R9被釋放。
如上所述，當開關電路100處于“導通”狀態(tài)時，瞬間驅(qū)動瞬時開關S1會關斷第一晶體管Q1和晶閘管，因為反向偏置電壓被建立在第一和第二晶體管Q1、Q2上。如果瞬時開關S1不被放開而是繼續(xù)保持按下，則點4的電壓將由于C2開始放電而降低。當點4的電壓達到足夠低的電平時，晶體管Q1將開始再次導通，因為它的基極—發(fā)射極結(jié)變?yōu)檎蚱?。因此，功率將被提供到負載R5，雖然是在較低的水平上，因為晶閘管沒有像在上文提及的開關電路100的“導通”狀態(tài)期間那樣被激活。當瞬時開關S1最終被放開時，對負載R5的供電將被切斷，因為Q1關斷并且電容器C2中的任何剩余電荷都通過負載R5和R9釋放。在電容器C2徹底放電后，開關電路100返回初始關斷狀態(tài)，其中沒有功率從電池11被提供到負載R5，而且電路100消耗的唯一功率是通過第一、第二和第三晶體管Q1、Q2和Q3的反向漏電流，它們都是實際上可忽略的。
對電阻器R9和電容器C2的值的選擇要考慮到當開關電路返回初始“關斷”階段時電容器C2需要放電，其中在初始“關斷”階段，開關電路能夠探測瞬時開關在任意時刻生成的開關脈沖。因此，R9和C2的值不能太大，否則會影響開關電路對開關脈沖的反應能力。另一方面，C2還必須承受足夠高的電壓，該電壓在從“導通”到“關斷”狀態(tài)的請求被作出時，能夠關斷Q1和電子開關器件。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，當電源電壓在1.8到10V之間時，電阻器R9的值在22到82k歐姆之間，C2的電容在200nF到10μF之間。
開關電路的第二實施例150如圖4所示。開關電路150與開關電路100相同，除了該電路包括電路的點5處的信號輸入觸端16。信號輸入觸端16連接到電子設備17，該電子設備等同于圖1到3所示的負載R5。信號輸入觸端16允許電子設備17例如在一段預定時間后自動將其自身關斷。電子設備17通過將地電勢施加于信號輸入觸端16，關斷第三晶體管Q3，接著關斷第二晶體管Q2，而將開關電路150變?yōu)殛P斷狀態(tài)。這使得電子開關器件20變?yōu)殚_路，從而關斷第一晶體管Q1，以切斷從電池11對電子設備17的供電。在圖4的另一實施例中，電子設備17還可用來通過向信號輸入觸端16提供足夠高的電壓來導通開關電路150。
圖5示出了開關電路的第三實施例200，其類似于開關電路150，除了信號輸入觸端24被連接在點4。信號輸入觸端24當被耦合到電子設備17時允許電子設備17通過向觸端24施加高電壓狀態(tài)信號來關斷開關電路200。這使得第一和第二晶體管Q1、Q2的基極—發(fā)射極結(jié)被反向偏置，從而關斷第一和第二晶體管Q1、Q2。隨著第一和第二晶體管Q1、Q2關斷，第三晶體管Q3也被關斷，因為點5處的電勢降為0并且開關電路200變?yōu)殛P斷狀態(tài)。在圖5的另一實施例中，電子設備17還可用來通過向信號輸入觸端24提供地電勢來導通開關電路200。
圖6示出了開關電路的第四實施例250。開關電路250具有連接到點5的第一開關信號輸入觸端16和連接到點4的第二開關信號輸入觸端24。開關電路250控制從電池11到電子設備26的供電。開關輸入觸端16、24耦合到遠程電子系統(tǒng)27，該系統(tǒng)中包含有自己的電源開關。遠程電子系統(tǒng)27中包含的電源開關可以是類似于開關電路100、150、200中任一種的開關電路，還可以是由另一遠程電子系統(tǒng)遠程控制的開關電路250。
開關電路250允許來自另一遠程電子系統(tǒng)27的遠程電源控制，并可被用于例如多單元系統(tǒng)。遠程系統(tǒng)27可通過向信號輸入觸端24施加地電勢(或足夠低的電勢)來正向偏置晶體管Q2，從而將開關電路250切換至導通狀態(tài)?；蛘撸h程系統(tǒng)27可通過向信號輸入觸端16施加地電勢信號來將開關電路250切換至關斷狀態(tài)。
在所有開關電路150、200、250中，仍舊提供了瞬時開關S1，這允許用戶可將開關電路150、200、250在關斷和導通狀態(tài)之間手動切換。在用戶希望使用瞬時開關而不是電子設備17或遠程系統(tǒng)27來在導通和關斷狀態(tài)之間觸發(fā)開關電路150、200、250的情形下，電子設備17和信號輸入觸端16、24之間的電連接被保持為高阻?；蛘?，還可禁用瞬時開關S1，并依賴遠程系統(tǒng)27來控制對開關電路的觸發(fā)。在此情形下，如果控制信號被施加在信號輸入觸端16上，則在信號輸入觸端16保持足夠高的電勢將開關電路保持在“導通”狀態(tài)，因為晶體管Q3的基極一發(fā)射極結(jié)被正向偏置，而信號輸入觸端16保持地電勢則反向偏置晶體管Q3的基極一發(fā)射極結(jié)，并且開關電路保持關斷。對于信號輸入觸端24，在信號輸入觸端24保持地電勢將開關電路置于“導通”狀態(tài)，因為晶體管Q2的基極—發(fā)射極結(jié)被正向偏置，而信號輸入觸端24保持高電勢則反向偏置晶體管Q2的基極—發(fā)射極結(jié)，并且開關電路保持關斷。
作為連接到分開的輸入觸端16、24的遠程系統(tǒng)的替換，遠程系統(tǒng)27可由單條線連接到開關電路150或開關電路200。在開關電路150的情形下，遠程系統(tǒng)27將通過向信號輸入觸端16提供足夠高的電壓來導通電路150，而通過向信號輸入觸端16施加地電勢來關斷電路150。
當遠程系統(tǒng)27連接到電路200的信號輸入觸端24時，遠程系統(tǒng)27將通過向信號輸入觸端24施加地電勢來導通電路200，而通過向信號輸入觸端24提供足夠高的電壓以反向偏置第一和第二晶體管Q1、Q2來關斷電路200。
雖然開關100、150、200、250被示為控制電池11到負載R5或電子設備17、26的供電，但是這些電路也可用于控制從經(jīng)整流AC電源和AC干線電源向具有大功耗的電子設備供電。
圖7所示的開關電路100的實施例用于控制從變壓器K2和全波整流器29向負載28提供的經(jīng)整流的AC電源。但是，開關電路100可由開關電路150、200、250中的任一個代替。
圖8所示的開關電路100用于控制從AC干線電源通過變壓器K2、繼電器R、二極管D4和電池32向重負載30供電。
圖9是示出了開關電路400的第五實施例的電路圖。開關電路400與開關電路100相同，除了雙極型晶體管Q1、Q2、Q3分別被增強型MOSFET M1、M2、M3代替。晶體管M1、M2是P溝道增強型MOSFET，而晶體管M3是N溝道增強型MOSFET。開關電路400的操作原理與開關電路100相同。
這里所述的實施例被實現(xiàn)為集成電路，其中大多數(shù)組件被一起組裝在集成電路上。開關電路的其余組件經(jīng)由設在集成電路上的連接裝置被連接到集成電路。而且，集成電路還可具有用于連接到電源和/或負載的裝置。在一個實施例中，集成電路被包封(encapsulate)在電絕緣材料中，并且集成電路的連接裝置例如通過引線接合或倒裝芯片連接而被耦合到連接引腳的一端，所述的一端位于包封材料的表面上或從包封材料中向外延伸。連接引腳提供到位于集成電路外部的器件的電連接。在優(yōu)選實施例中，開關電路被實現(xiàn)為第一晶體管Q1、電阻器R9和電子開關器件20組裝在集成電路上。然后，電容器C2、瞬時開關S1、電源11和負載R5經(jīng)由設在集成電路上的連接裝置而連接到集成電路。瞬時開關S1和電容器C2是串聯(lián)的，因此當瞬時開關被驅(qū)動時，電容器C2被耦合到電子開關器件的激活輸入4。在此情形下，由于電阻器R9位于IC內(nèi)，因此所得到的開關電路的觸發(fā)時間通過改變外部的電容器C2的值而被調(diào)節(jié)。
除此之外，所組裝的集成電路還可具有連接裝置，其使得開關電路能夠經(jīng)由被開關的電子設備17或遠程系統(tǒng)27而被遠程導通或關斷。在一個實施例中，連接裝置在信號輸入觸端16或24耦合到電子開關器件，因此電子開關器件以及開關電路可被選擇性地遠程導通或關斷。因此，集成電路的用戶可選擇使用瞬時開關或遠程系統(tǒng)與集成電路進行組合。
由于瞬時開關在被放開時返回其正常的開路位置，因此其一般與繼電器或微控制器一起被實現(xiàn)，以保證即使在開關被放開后，也能向負載繼續(xù)供電。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，瞬時開關520與集成電路510被封裝在一起，以產(chǎn)生圖10所示的開關結(jié)構(gòu)500。集成電路包括用于控制從電源向負載供電的開關電路(除了瞬時開關以外)的一些或所有組件。瞬時開關520經(jīng)由設在集成電路510上的連接裝置而電耦合到集成電路，從而提供這樣的獨立瞬時開關，其能夠被鎖定在“導通”狀態(tài)，而無需繼電器或微控制器的幫助?？蓱玫拈_關電路示例包括本發(fā)明所包括的實施例，以及我們的先前PCT申請PCT/SG99/00084中的實施例。去掉微控制器還有益地降低了“關斷”狀態(tài)的功耗，因為本發(fā)明和PCT申請PCT/SG99/00084中的開關電路實施例都不需要活動的開關電路以探測驅(qū)動瞬時開關所生成的開關脈沖。
圖1到9所描述的開關電路包括電荷存儲元件，其執(zhí)行導通和關斷開關電路的雙重功能，而PCT/SG99/00084的開關電路則需要分立的模塊。具體而言，對于PCT/SG99/00084的開關電路，包括并聯(lián)的電容器和電阻器的脈沖生成器件被用于導通開關電路，而包括電阻器的電荷存儲器件則被用于關斷開關電路。優(yōu)選地，兩種開關電路公有的電源開關Q1和電子開關器件20被組裝在開關結(jié)構(gòu)500的集成電路510上。電源開關Q1和電子開關器件20的組合形成了電子鎖定開關(electronic latching switch)，其響應于瞬時開關的操作而在導通和非導通模式之間切換。同時，電荷存儲元件、電荷存儲器件和脈沖生成器件的至少一部分優(yōu)選地位于開關結(jié)構(gòu)500外部，并且設置了連接裝置以將它們連接到集成電路。在一個實施例中，開關結(jié)構(gòu)500基于PCT/SG99/00084的開關電路，脈沖生成器件被設置為電阻器位于集成電路510上，而電容器位于開關結(jié)構(gòu)外部。這樣，開關結(jié)構(gòu)500和外部耦合的組件組合起來形成了開關電路。
在優(yōu)選實施例中，與瞬時開關520封裝在一起的集成電路510包括第一晶體管Q1、電阻器R9和電子開關器件20以及用于將瞬時開關520、電容器C2、電源11以及負載R5連接到集成電路的裝置。集成電路510安裝在引腳框530上，引腳框530的引腳在集成電路510和外部器件之間提供電連接。電絕緣外殼540包封集成電路510，并且瞬時開關520伸出外殼540之外，從而其可由用戶在外部操作。雖然圖10所示的開關結(jié)構(gòu)500使用引腳框530，但是其他類型的封裝基板例如表面安裝基板也是合適的。
上述集成電路和開關結(jié)構(gòu)用于很寬范圍的應用，例如用于電池操作器件或與微處理器結(jié)合以降低微處理器的關斷狀態(tài)功耗。
雖然參照各種實施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應當理解，可在不偏離本發(fā)明范圍的前提下對本發(fā)明作出多種修改和改變。因此，本發(fā)明的范圍不應由上面的描述確定而應由所附權利要求確定。
權利要求
1.一種用于控制從電源向負載供電的開關電路，所述開關電路包括具有輸入端、輸出端和控制端的電源開關，其中所述電源開關的所述輸入端耦合到所述電源，所述電源開關的所述輸出端耦合到所述負載；電子開關器件，其連接到所述電源開關的所述控制端并且具有激活輸入；耦合到所述電子開關器件的所述激活輸入的瞬時開關；耦合到所述瞬時開關的電荷存儲元件；所述開關電路以如下方式設置i.在第一模式中，通過如下操作來向所述負載供電，即閉合所述瞬時開關以將所述電荷存儲元件與所述電子開關器件連接超過所述電子開關器件的觸發(fā)時間的預定時間，所述預定時間由所述電荷存儲元件的充電時間決定，所述電子開關器件的觸發(fā)將所述電源開關保持在導通狀態(tài)，以從所述電源向所述負載供電；以及ii.在第二模式中，通過如下操作來停止向所述負載供電，即閉合所述瞬時開關以將所述電荷存儲元件連接到所述電子開關器件，所述電荷存儲元件提供信號以關斷所述電子開關器件和所述電源開關，以切斷從所述電源向所述負載的供電。
2.如權利要求1所述的開關電路，其中所述電子開關器件包括晶閘管器件。
3.如權利要求1所述的開關電路，其中所述電源開關包括晶體管。
4.如權利要求1所述的開關電路，其中所述電子開關器件和/或電源開關由至少一個雙極型晶體管形成。
5.如權利要求1所述的開關電路，其中所述電子開關器件和/或電源開關由至少一個MOSFET形成。
6.如權利要求1所述的開關電路，其中所述電源開關和所述電子開關器件一起組裝在集成電路上。
7.如權利要求1所述的開關電路，其中所述電荷存儲元件包括電容器。
8.如權利要求1所述的開關電路，還包括用于所述電荷存儲元件的充電時間控制器。
9.如權利要求8所述的開關電路，其中所述充電時間控制器包括電阻性元件。
10.如權利要求9所述的開關電路，其中所述電荷存儲元件和充電時間控制器串聯(lián)連接并跨接在所述負載上。
11.如權利要求10所述的開關電路，其中所述瞬時開關連接在所述電荷存儲元件和所述充電時間控制器之間。
12.如權利要求8所述的開關電路，其中所述電源開關、電子開關器件和充電時間控制器一起組裝在集成電路上。
13.一種用于控制從電源向負載供電的集成電路，所述集成電路包括用于從電源接收供電的裝置；用于將所述集成電路連接到負載的第一連接裝置；用于將所述集成電路連接到電荷存儲元件的第二連接裝置，其中所述第二連接裝置耦合到所述第一連接裝置；具有輸入端、輸出端和控制端的電源開關，其中所述電源開關的所述輸入端耦合到所述用于接收供電的裝置，所述電源開關的所述輸出端耦合到所述第一連接裝置；電子開關器件，其連接到所述電源開關的所述控制端并且具有用于將所述集成電路連接到瞬時開關的激活輸入；所述集成電路以如下方式設置i.在第一模式中，能夠通過如下操作來向所述負載供電，即閉合所述瞬時開關以與所述電子開關器件連接超過所述電子開關器件的觸發(fā)時間的預定時間，所述電荷存儲元件與所述瞬時開關串聯(lián)，所述預定時間由所述電荷存儲元件的充電時間決定，所述電子開關器件的觸發(fā)將所述電源開關保持在導通狀態(tài)，以從所述電源向所述負載供電；以及ii.在第二模式中，通過如下操作來停止向所述負載供電，即閉合所述瞬時開關以將所述電荷存儲元件連接到所述電子開關器件，所述電荷存儲元件提供信號以關斷所述電子開關器件和所述電源開關，以切斷從所述電源向所述負載的供電。
14.如權利要求13所述的集成電路，還包括充電時間控制器，用于控制所述電荷存儲元件的充電時間。
15.如權利要求14所述的集成電路，其中所述充電時間控制器包括電阻性元件。
16.如權利要求14所述的集成電路，其中所述充電時間控制器連接在所述第一和第二連接裝置之間，以使得所述充電時間控制器和所述電荷存儲元件串聯(lián)連接并跨接在所述負載上。
17.一種如權利要求13所述的集成電路與連接到所述激活輸入的瞬時開關的組合，其中所述集成電路和瞬時開關集成封裝。
18.如權利要求17所述的組合，其中所述集成電路安裝在封裝基板上，所述集成電路和瞬時開關包封在電絕緣材料中，所述瞬時開關伸出所述電絕緣材料之外，以使得所述瞬時開關可被從外部驅(qū)動。
19.一種用于控制從電源向負載供電的開關結(jié)構(gòu)，所述開關結(jié)構(gòu)包括集成電路；以及瞬時開關，所述集成電路和瞬時開關集成封裝并被包封在電絕緣材料中，所述瞬時開關伸出所述電絕緣材料之外，以使得所述瞬時開關可被從外部驅(qū)動；所述集成電路包括用于從電源接收供電的裝置；用于將所述集成電路連接到負載的第一連接裝置；具有輸入端、輸出端和控制端的電子鎖定開關，其中所述電子鎖定開關的所述輸入端耦合到所述用于接收供電的裝置，所述電子鎖定開關的所述輸出端耦合到所述第一連接裝置；所述電子鎖定開關具有導通操作模式和非導通操作模式，所述電子鎖定開關響應于耦合到所述控制端的所述瞬時開關的操作而在所述導通和非導通模式之間切換，其中i.在導通模式中，所述電子鎖定開關將所述用于接收供電的裝置耦合到所述第一連接裝置，以使得從所述電源向所述負載供電；以及ii.在非導通模式中，所述電子鎖定開關將所述用于接收供電的裝置與所述第一連接裝置隔離，以切斷從所述電源向所述負載的供電。
20.如權利要求19所述的開關結(jié)構(gòu)，其中所述電子鎖定開關用于與脈沖生成器件和第一電荷存儲器件以下述方式組合起來工作，所述方式為i.所述電子鎖定開關通過閉合所述瞬時開關以將所述電子鎖定開關的所述控制端連接到所述脈沖生成器件，來從所述非導通模式切換到所述導通模式；以及ii.所述電子鎖定開關通過閉合所述瞬時開關以將所述電子鎖定開關的所述控制端連接到所述第一電荷存儲器件，來從所述導通模式切換到所述非導通模式。
21.如權利要求20所述的開關結(jié)構(gòu)，其中所述脈沖生成器件包括第二電荷存儲器件，其中所述第一和第二電荷存儲器件位于所述開關結(jié)構(gòu)的外部。
22.如權利要求21所述的開關結(jié)構(gòu)，其中所述電子鎖定開關適于與作為所述第一和第二電荷存儲器件而工作的單個電荷存儲器件組合起來工作。
23.如權利要求22所述的開關結(jié)構(gòu)，其中所述電子鎖定開關適于與作為所述單個電荷存儲器件而工作的電容器組合起來工作。
24.如權利要求21所述的開關結(jié)構(gòu)，其中所述電子鎖定開關適于與作為所述電荷存儲器件而工作的電容器以及與作為所述脈沖生成器件而工作的電阻器和電容器的并聯(lián)組合組合起來工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于控制從電源向負載供電的開關電路，包括具有輸入端、輸出端和控制端的電源開關。該電路還包括電子開關器件，其連接到所述電源開關的控制端并且具有激活輸入；耦合到所述電子開關器件的激活輸入的瞬時開關；以及耦合到所述瞬時開關的電荷存儲元件。在第一模式中，將所述瞬時開關閉合超過觸發(fā)時間，這對所述電荷存儲元件充電，并觸發(fā)所述電子存儲器件以導通電路，從而向負載供電。在第二模式中，閉合所述瞬時開關，將所述電荷存儲元件連接到所述電子開關器件，以關斷所述電子開關器件和所述電源開關，從而中斷向負載的供電。
文檔編號H03K17/00GK1758538SQ20051010307
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權日2004年9月21日
發(fā)明者湯文義, 牧野潤 申請人:創(chuàng)新科技有限公司