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一键开关机电路原理分析

硬件笔记本 2023-08-26 11:20
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买了一个元器件测试仪（又叫晶体管测试仪），型号GM328A：
使用9V电池供电：
电路板的背面：
该元器件测试仪上用到一个“一键开关机电路”（又叫“单按键开关机电路”），简单实用，可以做到关机功耗为0，这是原理图：
原理图和实物的对应关系：
注：原理图中的MCU主控芯片U1，只画出了和“一键开关机电路”相关的部分，其他不相关的部分没有画，比如U1的晶振电路就没有画。
后面来分析这个电路。
一、元器件测试仪的功能介绍
了解这个元器件测试仪的功能，可以帮助我们理解“一键开关机电路”在它上面的应用。下面用几个例子简单演示它的功能。
1、测量三极管。三极管的引脚及参数非常直观：
2、测量晶闸管。这里是单向晶闸管MCR100-6：
3、测量二极管。这里的具体型号为1N4007，屏幕中非常直观地显示出正向压降Uf、结电容C、反向电流Ir：
4、测量电容。这里是在测量CBB电容：
包括且不限于以上的功能，小几十块钱就可以包邮到家，还是蛮不错的。
这个产品只用一个按键就实现了：
1、开机。在关机状态下，短按一下按键就开机：
2、切换菜单。在开机状态下，短按一下按键则切换菜单：
3、关机。在开机状态下，切换到“Switch Off”菜单后，长按按键则关机：
二、“一键开关机电路”的电路原理
1、开机过程。
①、在关机状态下，电路各点的电压如下：（均为实测值）
此时电池电压Vbat = 9.04V，三极管Q1、Q2、Q3都是不导通的，整机功耗为0。
②、在关机状态下，按下按键SW1时，产生了以下回路：
③、此时三极管Q1的Vbe = 7.73V - 8.53V = -0.80V，所以三极管Q1饱和导通，稳压芯片U6将电池电压稳压到4.99V，输出给主控芯片U1：
④、主控芯片U1上电后，GPIO-Out引脚马上输出高电平，打开三极管Q2：
⑤、三极管Q2打开后饱和导通，此时按键SW1可以松开，完成上电开机的全过程：
2、关机过程。
①、在开机状态下，松开按键时，主控芯片的GPIO-In引脚为高电平4.83V：
②、按下按键时：

③、因为三极管Q3饱和导通，主控芯片U1的GPIO-In被拉到低电平0V：

④、主控芯片U1检测到按键被按下，GPIO-Out引脚输出低电平0V：
⑤、当按键SW1松开后，系统断电关机，完成关机的全过程：
至此，一键开关机的电路原理分析完毕。
可以看到在关机状态下，所有负载都断开了，电池不对外供电，所以关机功耗为0，或者说几乎为0。
说是“几乎”，是因为三极管可能存在漏电流，其实可以忽略不计。

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