单片机一键开关机电路

左手的ㄟ右手 2021-11-23 08:14 635阅读 0赞

#  一键开关机电路 #

###  方案一、 ###

先上一个低功耗的一键开关机电路，这个电路的特点在于关机时所有三极管全部截止几乎不耗电。  
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原理很简单：

利用Q10的输出与输入状态相反（非门）特性和电容的电流积累特性。刚上电时Q6和Q10的发射结均被10K电阻短路所以Q6和Q10均截止，此时实测电路耗电流仅为0.1uA，L\_out输出高，H\_out输出低。此时C3通过R22缓慢充电最终等于VCC电压，当按下S3后C3通过R26给Q10基极放电，Q10迅速饱和，Q6也因此饱和，H\_out变为高电平，当C3放电到Q10be结压降0.7V左右时C3不再放电，此时若按键弹开C3将进一步放电到Q10的饱和压降0.3V左右，当再次按下S3,Q10即截止。  
       这个电路可以完美解决按键抖动和长按按键跳档的问题，开关状态翻转只发生在按键接触的瞬间，之后即便按键存在抖动或长按按键的情况开关状态不会受到影响。这是因为R22的电阻很大（相对R23,R26,R25)当C3电容的电压稳定后，R22远不足以改变Q10的开关状态，R22要能改变Q10的状态必须要等S3弹开后C3将流过R22的小电流累积存储，之后再通过S3的瞬间接触快速大电流释放从而改变Q10的状态。  
  
非低功耗的三极管一键开关机电路：  
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       这个电路的原型来自互联网，参数有调整，原理和第一个低功耗电路相似在此不再赘述。以上两个电路都深入了解之后再看本帖的主题一键三档电路：  
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       这个电路实际就是本帖前两个电路的融合，可以实现低功耗待机和1档、2档、关机等3个档位。上电之初由于Q1,Q4,Q5的be结都并联了电阻，因此所有三极管都截止电路低功耗待机，C3开始充电到VCC电压。当按下S1后，Q5饱和，同时Q1也因此饱和，L\_out1输出低电平Q4截止—>Q3截止、Q2饱和，C3放电为0.3V(Q5的饱和压降）左右。再次按下S1，Q5截止L\_out1输出高电平—>Q2截止，Q4饱和L\_out2输出低电平，由于R4和C1的延时作用Q3会延迟饱和，可以保证Q2完全截止后Q3基极才会为低电平，因此Q2，Q3都不会饱和。当再次按下S1，Q5由截止变为饱和L\_out1再次输出低电平—>Q2饱和（同时Q4截止），Q3饱和延迟—>Q1截止，电路进入待机状态。

###  方案二、 ###

其中用到的一键开关机电路分析如下：

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电路工作流程如下：

A、 Key按下瞬间，Q2、Q1导通，7805输入电压在8.9V左右，7805工作，输出5V电压给单片机供电。

B、单片机工作后，将最先进行IO口初始化，IO1设为输入状态，启用内部上拉；IO2设为输出状态，输出高电平。这时Q2、Q3导通，LED1发光，7805能够正常工作，单片机进入工作状态。

C、当Key再次按下时，检测IO1电平为低，单片机可以通过使IO2输出低电平，Q2、Q3不导通，此时7805输入电压几乎为0，单片机不工作，系统关闭。

###  方案三、 ###

电路如图

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原理很简单，Q1,Q2组成双稳态电路。由于C1的作用，上电的时候Q1先导通，Q2截止，如果没按下按键，电路将维持这个状态。Q3为P沟道增强型MOS管，因为Q2截止，Q3也截止，系统得不到电源。

此时Q1的集电极为低电平0.3V左右，C1上的电压也为0.3V左右，当按下按键S1后，Q1基极被C1拉到0.3V，迅速截止。Q2开始导通，电路的状态发生翻转，Q2导通以后将Q3的门极拉到低电位，Q3导通，电源通过Q3给系统供电。

Q2导通后，C1通过R1,R4充电，电压上升到1V左右，此时再次按下按键，C1的电压加到Q1基极，Q1导通，Q1集电极为低电平，通过R3强迫Q2截止，Q3也截止，系统关机。整个开关机的过程就是这样。

如果要求这个电路的静态功耗低，可以全部采用MOS管，成本要高点，电路如下图，原理都是一样的，双稳态电路，就不分析了。

### 方案四、 ###

电路图

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单键实现单片机开关机

1,控制流程,按下按键,Q1导通.单片机通电复位,进入工作.   
2,检测 K-IN 是否低电平,否 不处理.是 单片机输出 K-OUT 为高电平,Q2导通,相当于按键长按.LED指示灯亮. 3,放开按键,K-IN 经过上拉电阻,为高电平.单片机可以正常工作.   
4,在工作期间,按键按下,K-IN 为低电平,单片机检测到长按1秒,K-OUT 输出低电平,Q2截止.LED指示灯熄灭.放开按键,Q1截止,单片机断电.   
5,通过软件处理,可以实现短按开机,长按关机.   
单片机用PIC16F84A，通过简单的程序演示，证实此电路的可行性。  
这电路如果这样用,是体现不出它的优点,用到开关电源控制,控制光耦.可以做到完全关断电原,实现零功耗待机.有些打印机上就是用这种电路.

方案四：下面是用CD4013 构建的电路

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CD4013电路关断时已经把后面电路切断了，而4013本身的电源不需关闭，COMS电路静态工作电流极少，1uA以下，可以忽略不计。  
用 4013 的电路对电源范围适用较广，3~18V都没问题，电路唯一需调整的就是根据电源电压和负载电流适当更改R1的值。  
开关管也可以用MOSFET，效果更佳。

一、继电器方式：

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1、ON按下之前，电容C1充电电压到达5V，三极管Q1工作，Q2不工作，继电器也不工作，没有输出；

2、ON按下，Q2开始工作，继电器工作，RL1线路切换，Power OUT输出电压，系统电源启动，启动后A输出高电平，D3灯常亮，A点电压高来维持Q1 ,Q2工作保证继电器一 直工作状态；

3、OFF按下时，Q1不工作，Q2不工作，C1放电，继电器断开，树莓派强制断电；

4、另一种情况，当Soft OFF按下，由于A一直输出高，所以B口检测到电平变化是由低变高，告诉系统要执行关机操作，系统关机后A输出低，Q1，Q2所需要的工作电平有C1来提供，等C1放电结束后，Q1，Q2不工作，继电器断开，系统断电。

二、PMOS方式：

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1、K1按下之前，Q1断开，电源没有输出；

2、K1按下，B点电压拉低，Q1导通，Power\_out有电压输出，后面的系统来控制POWER\_ON/PFF输出高电平，Q2导通，则B点为低，Q1一直导通工作；

3、POWER\_CHECK检测到电平一直是高电平，说明Q1一直是导通的，电源开关正常工作；

4、当再次按下K1时，POWER\_CHCK为低，系统检测到电平的变化后，只需将POWER\_ON/OFF输出为低，则Q2关断；

5、松开K1后，B点电压为高，Q1关断，系统断电。

三、与非门加继电器方式：

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1、由于4管脚处接的是上拉电阻，所以4出为高电平；

2、建设5处为低，则6输出高，Q1不工作，A、B断开，1、2管脚为高，则3为低一直保持5脚为低；

3、K1按下，则5脚变成高，6脚位低，Q1工作，AB导通，1、2管脚为低，则3为高一直保持5脚位高，保证继电器一直工作；

4、K1再次按下时，5脚变成低电平，6脚为高，Q1不工作，1、2脚为高，3脚为低；

5、其中的R5、C2构成了按键的RC延时电路，时间为1/RC。

四、双稳态电路：

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1、Q2，Q3组成双稳态电路。由于C1的作用，上电时给C1充电，所以Q2的基级（D点）会率先变成高，Q2先导通，Q3截止，Q1不导通，VCC\_OUT输出0V;

2、Q2导通此时集电级（C点）的电压为低电平大概0.3V左右，C1上的电压也为0.3V左右；

3、当按下K1后，Q2的基级（D点）电压被C1拉到0.3V，Q2迅速截止，Q3开始导通，电路的状态反生翻转，Q3导通后Q1的门级（B点）拉到低电位，Q1导通，VCC\_OUT输出5V;

4、Q3导通后，C1通过R1，R3充电，电压上升到1V（0.3v+0.7v）左右即F点电压；

5、此时再次按下K1，C1的电压加到Q2的基级（D点），Q2导通，Q2的集电级（C点）为低电平0.3V左右，通过R4强迫Q3截止，Q1也截止，系统关机。

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