一键开关机功能电路的实现历程

单位外采的模块故障了，出了保修期，没有图纸，没有说明书，返厂维修价格太贵，又舍不得报废，让我维修   虽说心中万马奔腾，但上有老下有小，听从安排是优点，无私奉献是品质，咱安安静静地拿起万用表，先看看线路布局吧！  

       这不，经过几天的测量，到原理图，发现大部分是电源芯片坏了、外壳结构损坏。其中的控制逻辑在主控芯片里，咱也没办法，只能拆东墙补西墙的，能修几个是几个……然而，意外收获的是，梳理了一个开机电路，发现设计的很巧妙。  

      事后，查阅资料，貌似这个电路形式用的还是比较多，只是在工业设备中较少而已。当时记录的原理图如下：  

由于是一边整理、一边画的原理图，所以看着有些乱。为了更清晰地分析和说明，下面又稍微整理了一下，便于分析原理。  

说明：

● V-POWER为电源供电，VDD3V3为VCC经过LDO降压后给MCU的供电；

● S1（SW-POWER）为触摸按键；

● nPWR_TEST是检测引脚，输入给单片机；

● PWR_CTL是控制引脚，由单片机输出。

工作过程简析： 

       在电池有电且系统关机的初始状态下：不按下按键，则（Q2）NMOS栅极为低，截止；（Q1）PMOS的栅极为高，截止，BAT到V_POWER无通路，系统没有电。  

      按下按键以后，PMOS栅极为低，导通，V_PWR基本等于BAT（PMOS的源漏之间约有0.05V压降），经过SPX1117后得到3V给单片机供电，单片机程序开始运行，检测nPWR_BUT_TEST电平，若低则延迟500ms再检测仍为低，就给PWR_BUT_CTL置高，NMOS导通。此后即便松开按键，PMOS的栅极仍通过NMOS接地，保持导通。  

     若延时检测过程中间松开按键，供电即断。开机后单片机程序检测nPWR_BUT_TEST的下跳沿，注意不是低电平，否则会在第一次开机时重复触发开关机。一旦得到下跳沿，延时500ms后再检测电平，仍为低，就给PWR_BUT_CTL置低，NMOS关断，PMOS失去从NMOS的源漏极接地的通路，仅剩按键通路，则松开按键PMOS栅极为高，截止，即关机。  

    短按开关屏幕原理十分简单，在开机之后，主程序不断监视nPWR_BUT_TEST时，在主程序中设计短按触发翻转LCD_POWER控制LCD的背光即可。  

   下面，通过这个电路，聊聊电路设计中的一些思路。  作为开发人员，别人的电路再好，也要装作自己思考一番。但如果没有这个电路做参考，而是需要我们自己做电路的时候，又该如何下手呢？下面咱们就试试吧！  

    后期百度的时候，发现这种电路的应用还是很多的，虽然结构形式稍有差别，但在原理和控制上大同小异。此时才明白，初识这个电路的赞叹之情，也是自己孤陋寡闻了。  

    首先，确定功能需求：

● 开关（通过长按、短按实现不同功能）

● 控制内容（系统电源）

需求很精简，但实现起来有点朦胧   那么，在朦胧的脑子里开始勾画现实吧：

● 不用思考，既然需要控制电源，先备好开关和电源。

● 开关的按下时间不同，功能不同，怎么办？这就需要计时和检测了吧，这个貌似要用的一个普通的IO就能实现，看看主控MCU上还有没有富余的IO脚。

● 还要控制电源通断，控制通断么，再找个IO就好了。

貌似这就成了，在纸上先画画，有点希望，可还是不满意。完全不行啊，这就是堆零件，咋攒起来呢？开始挠头了：

● 想要开机，那就是在按键按下的时候，能够接通MCU电源，同时MCU进行判断并控制实现电源保持功能，此时保持功能替代按键按下的状态。

● 此时需要找到一个器件，实现电源按下时，将电源接通到系统上，那么常见的就是三极管后者MOS管了，同时MCU的控制是同样的道理。

● 此时，貌似思路清晰了很多，也能试着把功能整合到一起了。

这时回到上面分析的原理图，恩，貌似差不多，实现功能，需要两个普通IO，两个MOS管（选型的时候，注意电流和耐压）。  

这样看起来就比较简单了，把电路分成三部分：

● 上面是导通与断开的关键，由Q1负责

● 左边按键判断部分，由输入IO负责

● 右边是替代按键控制，有输出IO和Q2负责

至此，设计思路梳理基本完成   本身是个有些抵触的工作，没想到后面也有些许收获，看来生活处处有惊喜啊！做研发一定要有自己的思路，或许看到之前没用过的电路，别人实现了，自己也理解了，不防静下来想一想，如果没有别人的参考，单纯的提出要求，自身应当怎么设计。  

      时间有些赶，不足之处还请见谅！另外，如果有需要查看原图的小伙伴，请点击底部“阅读原文”进行下载。

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      审核编辑 ：李倩