又一个“一键开关机电路”

原创电路啊 2024-03-08 12:06

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一键开关机电路，仅使用一个按键，就可以实现开机和关机的功能。这个电路可以令产品更加简洁，好处是：

1、避免了繁杂的多个按键影响产品外观。

2、少一个按键，就可以把产品做得更小一点。

3、少一个按键就少花几分几毛钱，降低成本。

这里介绍一种软件配合硬件实现的一键开关机电路，这个电路非常经典：

一、原理分析

整个电路以+5V供电举例。

1、在关机状态时：电路中各位置的电压大小如下。

可以看出，关机状态下，电路没有形成任何回路，没有产生电流，关机功耗为0。

2、按键被按下并且保持按下时：

① Q1的G极电压通过二极管D1和按键SW1，被拉低到约0.3V。0.3V是二极管D1的导通压降。

② 于是MOS管Q1的Vgs = 5 - 0.3 = 4.7V，MOS管Q1被打开，VCC电压变为5V，并对MCU供电。

③ MCU迅速跑起来后，软件令GPIO-Out输出高电平5V，打开三极管Q2，饱和导通的三极管Q2将MOS管Q1的g极拉到0V，Vgs变为5 - 0 = 5V。

3、按键松开后：

① MCU的GPIO-Out维持输出高电平5V。

② 三极管Q2继续饱和导通，将MOS管Q1的g极拉到0V，维持其Vgs = 5 -0 = 5V。

③ MOS管Q1维持打开，令VCC电压维持为5V。

4、此时短按按键：

① MCU上电启动后要马上将GPIO-In设为输入，打开内部上拉电阻，此时GPIO-In对外表现为5V。

② 按键SW1被按下后，GPIO-In由5V被拉到0.3V。

③ MCU侦测到按键被“短按”，可以根据软件的设定对此作出各种响应。

5、长按按键关机：

① 如果MCU侦测到按键是“长按”，则执行关机动作。

② MCU执行完关机动作，最后将GPIO-Out输出低电平0V，关闭三极管Q2。

③按键SW1松开后，MOS管Q1的g极变为5V，MOS管Q1被关闭。

④ Vcc的电压变为0V，MCU断电，此时整个电路的功耗变为0。

关机后各点的电压又恢复为：

二、引申电路

以上分析所用的例子，MCU是直接用电压值为5V的Vcc供电，并且GPIO带内置上拉电阻。

如果MCU不是用Vcc直接供电，而是：

用由Vcc产生的+3.3V供电（意思是Vcc电压为0时，+3.3V电压也为0）。
并且GPIO没有内部上拉电阻，则要加外部上拉电阻。

则电路变成这样：

三、MCU死机了怎么办

这种经典的一键开关机电路需要软件配合，如果MCU死机了，或者程序跑飞了，不就关不了机了吗，怎么办？

那就让MCU异常了就赶紧重启：启用MCU内部的看门狗（Watch Dog）功能，或者加入外部看门狗。
产品设计成电源可插拔，即死机了就人工重新插拔电源，或拔出电池重新装上。
增加一个按键SW2：

这个按键SW2要隐藏在产品内部，用户无感知。

产品外壳留一个小孔，死机后让用户用细铁丝通过小孔顶一下按键SW2，令三极管Q2的Vbe = 0，将三极管Q2关闭，从而令MOS管Q1关闭，达到对电压Vcc断电的目的。

这种做法，很多产品都有，下图是某产品的复位孔：

本文就到这里，感谢阅读！

延伸阅读：《元器件测试仪中的“一键开关机电路”》（点击访问）

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