最近有很多有趣的設計實例,將便宜的瞬時觸點開關設計用在開/關電源控制電路上。
此類設計大多采用了邊沿觸發器(例如CD4013),但當然也存在其他可能的方案,圖1就展示了其中一種。

圖1:無觸發器/觸發器去抖動的按壓開關,具有上電復位功能,零件數量少。
從技術角度來說,將圖1描述為無觸發器電路并不準確,因為兩個反相器U1a和U1b連接成雙穩態鎖存器,也就是說,它就是一個觸發器,真正不同的是S1如何切換其狀態。它的工作原理如下:
無論S1處于開啟狀態還是關閉狀態,U1a作為反相器,都會通過R1將C2充電至相反狀態。因此,當S1被觸發時,C2會觸發U1a的輸入,從而觸發鎖存器。R1C2的時間常數為100毫秒,足以保證即使S1接通后發生反彈(這幾乎是必然的),C2的互補電荷也能不受這一波動的影響。
然后,由于R2 <R1,通過R2的正反饋將超過R1,只要S1保持閉合狀態,C2上就會保持相同極性的電荷。這確保了之后S1釋放時,即使它發生斷路反彈(據說有些開關會這樣),新的鎖存狀態也不會丟失,PFET Q1現在向負載傳輸電力(或者不傳輸),因此,我們可以放心地進行翻轉和開啟/關閉。
那么,C1的作用是什么呢?圖2給出了解釋。

圖2:上電關閉時,PFET a源極的V+上升沿(其柵極由RC保持低位)將其打開。
如果V+電壓處于零電平一段時間(例如電池取出或電源適配器被拔掉),C1和C2也會放電至零電平(或接近零電平)。因此,當V+電壓恢復時,它們會將反相器的FET柵極保持在地電位,這將使PFET的柵極相對于其(上升沿)源極變為負電位,使其導通,將輸出拉高,并將鎖存器復位至OFF。
那么為什么是R3呢?
當鎖存器在S1未按下的情況下(無論開啟還是關閉)停留一段時間時,C1都會充電至V+,然后,當S1按下時(注意,這并不一定意味著它不正常),C1會“快速”放電。如果沒有R3,“快速”放電可能適得其反,會導致S1瞬間電流過大,從而在其觸點上沉積過多的能量,縮短其使用壽命。
最后再說說關于元件數量的一些想法。4069是6反相器電路,但圖1中六個反相器中只使用了兩個,看起來有些浪費。我們希望設計人員能夠在應用的其他地方找到未使用的元件的位置,但如果找不到呢?
那么圖3可能會派上用場。

圖3:利用U1的其余2/3做一些有用的事情,在負載小于10mA時取消Q1,并獲得短路保護。
4069的Ron取決于V+,但在V+>10V時,其可低至200Ω(典型值)。因此,如果我們將所有五個可用的反相器并聯,如圖3所示,將獲得從V+到Vout的凈Ron為200/5=40Ω,這對于低功耗應用來說可能已經足夠了,就用不上Q1了。此外,意外短路至地會迅速自動關閉鎖存器并關閉短路負載,因此,U1起火的可能性會大大降低,從而減少我們的損失!請注意,即使鎖存器關閉且輸出短路至V+,此方法也同樣有效。
責編:Ricardo