一种电源开关及机顶盒.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310362541.4(22)申请日 2013.08.20H03K 17/56(2006.01)(71)申请人深圳市九洲电器有限公司地址 518057 广东省深圳市南山区科技南十二路九洲电器大厦6楼(72)发明人许凤君 申灵(54) 发明名称一种电源开关及机顶盒(57) 摘要本发明涉及一种电源开关及机顶盒，该电源开关包括电源输入端、上拉电阻、MOS晶体管单元、第一电容、电源输出端及开关弹片；MOS晶体管单元包括一个MOS晶体管或者多个并联的MOS晶体管，MOS晶体管单元的栅极与开关弹片一端连接，开关弹片另一端接地，MOS晶体管单元的

2、源极与电源输入端连接，MOS晶体管单元的漏极与第一电容一端连接，第一电容另一端接地，电源输出端与MOS晶体管单元的漏极连接，上拉电阻一端与电源输出端连接，另一端与MOS晶体管单元的栅极连接。本发明电源开关采用同样的封装能够承受更大的电流，在大电流时不受开关封装的限制，电流开关在大电流下不必进行大的封装，从而减小了电源开关的体积和成本。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图1页(10)申请公布号 CN 104426513 A(43)申请公布日 2015.03.18CN 104426513 A1/1页21.一种电源开关，其特征

3、在于，包括：电源输入端、上拉电阻、MOS晶体管单元、第一电容、电源输出端及开关弹片；所述MOS晶体管单元包括一个MOS晶体管或者多个并联的MOS晶体管，所述MOS晶体管单元的栅极与开关弹片一端连接，开关弹片另一端接地，所述MOS晶体管单元的源极与所述电源输入端连接，所述MOS晶体管单元的漏极与第一电容一端连接，第一电容另一端接地，所述电源输出端与所述MOS晶体管单元的漏极连接，所述上拉电阻一端与电源输出端连接，另一端与MOS晶体管单元的栅极连接，所述开关弹片闭合时所述MOS晶体管单元导通，所述开关弹片断开时，上拉电阻使所述MOS晶体管单元截止。2.根据权利要求1所述的电源开关，其特征在于，所述

4、MOS晶体管采用P沟道MOS晶体管。3.根据权利要求2所述的电源开关，其特征在于，所述MOS晶体管单元包括两个并联连接的MOS晶体管。4.根据权利要求1所述的电源开关，其特征在于，所述上拉电阻的阻值为10K欧姆。5.根据权利要求1所述的电源开关，其特征在于，所述第一电容为22uF。6.根据权利要求1所述的电源开关，其特征在于，所述电源开关还包括泄放电阻；所述泄放电阻一端与所述电源输出端连接，另一端接地。7.根据权利要求6所述的电源开关，其特征在于，所述泄放电阻的阻值为1K欧姆。8.根据权利要求1所述的电源开关，其特征在于，所述电源开关还包括第二电容及第三电容；所述第二电容和第三电容的一端均与所

5、述MOS晶体管单元的栅极连接，所述第二电容和第三电容的另一端接地。9.根据权利要求8所述的电源开关，其特征在于，所述第二电容为0.1uF，第三电容为1uF。10.一种机顶盒，包括电源开关，其特征在于，所述电源开关为上述权利要求1至9任一项所述的电源开关。权 利 要 求 书CN 104426513 A1/4页3一种电源开关及机顶盒技术领域0001 本发明涉及一种开关，尤其涉及一种电源开关及机顶盒。背景技术0002 随着科学技术的不断发展，越来越多的功能模块集成到一个电器设备上，这样直接导致电器设备的功耗增加，从而流过电源开关的电流也急增。0003 传统的低电压电源开关通过弹片的接触与断开实现电路

6、的导通与关断。由于弹片材料及成本的制约，小电流的电源开关封装可以做小些，进行小的封装，大电流的电源开关封装则必须要做大些，必须进行大的封装。但是，大的电源开关封装会占用电器设备较大的体积和空间，也会使电源开关的成本大大增加。电器设备如果为大电流而不想使用大封装的电源开关，电源开关将长期处于超额电流下工作，将会导致电源开关上的压降过大，影响电器设备的稳定性能，严重会使电源开关寿命减少甚至烧毁，这样就使得电器设备只能使用大封装的电源开关，电器设备体积和成本都大幅增加。0004 发明 内容0005 有鉴于此，有必要针对上述低电压大电流电源开关必须进行大的封装，占用较大体积和成本增加的问题，提供一种电

7、源开关。0006 同时，有必要提供一种上述电源开关的机顶盒。0007 一种电源开关，包括：电源输入端、上拉电阻、MOS晶体管单元、第一电容、电源输出端及开关弹片；所述MOS晶体管单元包括一个MOS晶体管或者多个并联的MOS晶体管，所述MOS晶体管单元的栅极与开关弹片一端连接，开关弹片另一端接地，所述MOS晶体管单元的源极与所述电源输入端连接，所述MOS晶体管单元的漏极与第一电容一端连接，第一电容另一端接地，所述电源输出端与所述MOS晶体管单元的漏极连接，所述上拉电阻一端与电源输出端连接，另一端与MOS晶体管单元的栅极连接，所述开关弹片闭合时所述MOS晶体管单元导通，所述开关弹片断开时，上拉电阻

8、使所述MOS晶体管单元截止。0008 在其中的一个实施例中，所述MOS晶体管采用P沟道MOS晶体管。0009 在其中的一个实施例中，所述MOS晶体管单元包括两个并联连接的MOS晶体管。0010 在其中的一个实施例中，所述上拉电阻的阻值为10K欧姆。0011 在其中的一个实施例中，所述第一电容为22uF。0012 在其中的一个实施例中，所述电源开关还包括泄放电阻；所述泄放电阻一端与所述电源输出端连接，另一端接地。0013 在其中的一个实施例中，所述泄放电阻的阻值为1K欧姆。0014 在其中的一个实施例中，所述电源开关还包括第二电容及第三电容；所述第二电容和第三电容的一端均与所述MOS晶体管单元的

9、栅极连接，所述第二电容和第三电容的另一端接地。说 明 书CN 104426513 A2/4页40015 在其中的一个实施例中，所述第二电容为0.1uF，第三电容为1uF。0016 一种机顶盒，包括电源开关，所述电源开关为上述的电源开关。0017 上述电源开关及机顶盒，开关弹片连接MOS晶体管单元栅极，通过开关弹片来控制MOS晶体管单元的导通和截止，实现电源开关的开断，由于MOS晶体管的封装尺寸在低压情况下不受电流的改变而改变，通过调整MOS晶体管的数目或者使用不同性能的MOS晶体管，就能够实现用小的封装使电源开关能够流过大电流，电源开关采用同样的封装能够承受更大的电流，在大电流时不受开关封装的

10、限制，电流开关在大电流下不必进行大的封装，从而减小了电源开关的体积和成本。同时，该电源开关在使用时还能有效的避免产生电火花的现象，更加安全。0018 附图说明0019 图1是一个实施例中电源开关的结构示意图；图2是另一个实施例中电源开关的结构示意图。0020 具体实施方式0021 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0022 图1是一个实施例中电源开关的结构示意图。该电源开关包括电源输入端5V_IN、上拉电阻R1、（MOSFET）MOS晶体管单元Qn、第一电容C1

11、、电源输出端5V_OUT以及开关弹片SW。MOS晶体管单元Qn包括一个MOS晶体管或者多个并联的MOS晶体管（多个MOS晶体管并联即多个MOS晶体管的栅极连接在一起，多个MOS晶体管的源极连接在一起，多个MOS晶体管的漏极连接在一起）。MOS晶体管单元Qn的栅极与开关弹片SW一端连接，开关弹片SW另一端接地。MOS晶体管单元Qn的源极与电源输入端5V_IN连接。MOS晶体管单元Qn的漏极与第一电容C1一端连接，第一电容C1另一端接地。电源输出端5V_OUT与MOS晶体管单元Qn的漏极连接。上拉电阻R1一端与电源输出端5V_IN连接，另一端与MOS晶体管单元Qn的栅极连接。开关弹片SW闭合（接触

12、）时拉低MOS晶体管单元Qn的栅极电位， MOS晶体管单元Qn导通；开关弹片SW断开时，上拉电阻R1拉高MOS晶体管单元Qn的栅极电位，使MOS晶体管单元Qn截止。0023 MOS晶体管单元Qn中MOS晶体管的数目根据电源开关所需承受的最大电流以及MOS晶体管正常工作的最大电流进行调整。同时，为保证上拉电阻R1能起到优良的效果且降低成本，上拉电阻R1的阻值选为10K欧姆。第一电容C1为22uF。0024 在进一步的实施例中，如图2所示，MOS晶体管单元Qn中的MOS晶体管采用P沟道MOS晶体管（P-CHANNAL MOSFET）。P沟道MOS晶体管正常工作电流大多能达到5A左右。MOS晶体管单

13、元Qn包括两个并联连接的MOS晶体管，分别为MOS晶体管Q1及MOS晶体管Q2。两个MOS晶体管Q1和Q2的栅极互相连接后与开关弹片SW一端及上拉电阻R1另一端连接、源极互相连接后与电源输入端5V_IN连接、漏极互相连接后与第一电容C1一端及电说 明 书CN 104426513 A3/4页5源输出端5V_OUT连接。开关弹片SW闭合时拉低MOS晶体管Q1和Q2的栅极电位，使MOS晶体管Q1和Q2导通，电流由源极流向漏极，由漏极流向电源输出端5V_OUT并流出；开关弹片SW断开时，上拉电阻R1拉高MOS晶体管Q1和Q2的栅极电位，使MOS晶体管Q1和Q2截止，电源开关断开。MOS晶体管Q1和Q2

14、均采用P沟道MOS晶体管，两个P沟道MOS晶体管并联的电流能够达到10A左右，这样能够满足绝大多数电器设备的要求，同时在保证电源开关性能的前提下尽可能少的用MOS晶体管，控制了电源开关的性能。在其他实施方式中，如果需要更大的电流，则只需要再增加MOS晶体管的数目即可。0025 同时，由于开关弹片SW断开后，电源输出端5V_OUT后的电路中具有较多电容，会存储很大的能量，在开关弹片SW断开后不能很快的释放，电压下降很慢，使得电路的不能立即关断，这将对电源开关的性能造成很大的影响。为快速的泄放掉该能量，该电源开关还包括泄放电阻R2。泄放电阻R2一端与电源输出端5V_OUT连接，另一端接地。当开关弹

15、片SW断开后，电路上存储的能量通过泄放电阻R2快速的泄放掉，从而使得电路快速关断。0026 为保证能尽快的进行泄放，泄放电阻R2的阻值是至关重要的，在该实施例中，泄放电阻R2的阻值为1K欧姆，使电源开关的释放达到最快的同时，又使电源开关导通时R2能量损耗达到最优。0027 此外，该电源开关还包括第二电容C2及第三电容C3，用来对电源开关进行滤波。第二电容C2及第三电容C3一端均与MOS晶体管单元Qn的栅极连接（也即与开关弹片SW一端连接），另一端接地。为保证第二电容C2及第三电容C3能够进行最优的滤波，该实施例中，第二电容C2为0.1uF，第三电容C3为1uF。0028 该电源开关，开关弹片S

16、W闭合时，拉低MOS晶体管单元Qn的栅极电位，MOS晶体管单元Qn导通，电流由源极流向漏极，由漏极流向电源输出端5V_OUT并流出，使得电源开关导通。开关弹片SW断开时，由于上拉电阻R1的作用，上拉电阻R1拉高MOS晶体管单元Qn的栅极电位，使MOS晶体管单元Qn截止，从而使得电源开关断开。0029 该电源开关，开关弹片SW连接MOS晶体管单元Qn栅极，通过开关弹片SW来控制MOS晶体管单元Qn的导通和截止，实现电源开关的开断，由于MOS晶体管的封装尺寸在低压情况下不受电流的改变而改变，通过调整MOS晶体管的数目或者使用不同性能的MOS晶体管，就能够实现用小的封装使电源开关能够流过大电流，电源

17、开关采用同样的封装能够承受更大的电流，在大电流时不受开关封装的限制，电流开关在大电流下不必进行大的封装，从而减小了电源开关的体积和成本。同时，该电源开关在使用时还能有效的避免产生电火花的现象，更加安全。该电源开关可适用于机顶盒、路由器、显示器、台灯等各种电器设备上。0030 同时，还提供一种机顶盒，该机顶盒包括电源开关。该电源开关为上述的电源开关。0031 上述电源开关及机顶盒，开关弹片连接MOS晶体管单元栅极，通过开关弹片来控制MOS晶体管单元的导通和截止，实现电源开关的开断，由于MOS晶体管的封装尺寸在低压情况下不受电流的改变而改变，通过调整MOS晶体管的数目或者使用不同性能的MOS晶体管，就能够实现用小的封装使电源开关能够流过大电流，电源开关采用同样的封装能够承受更大的电流，在大电流时不受开关封装的限制，电流开关在大电流下不必进行大的封装，从而减小了电源开关的体积和成本。同时，该电源开关在使用时还能有效的避免产生电火说 明 书CN 104426513 A4/4页6花的现象，更加安全。0032 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 104426513 A1/1页7图1图2说 明 书 附 图CN 104426513 A