一键开关机电路的工作原理及电路图讲解

今天给大家讲解一款广泛应用于智能硬件产品中的一键开关机电路。首先，我们先定义需要实现的功能：长按开机、长按关机、短按功能切换。接下来我们就对照如下电路图做详细讲解吧。

如图1所示，PMOS Q1用来控制系统电源的通断，开关S1模拟用户按键，开关S2模拟单片机GPIO输出高低电平，NMOS Q2用来维持Q1的通断，LED1为系统启动提示灯，NMOS Q3协同S1完成短按功能的切换。

图1 一键开关机电路仿真示意图

一、长按开机

在按键S1闭合之前，Q1的栅源极电压都为3.8V，Vgs=0，Q1关断，系统电源U1未使能。当按下按键S1按下后，将会形成如下图2红色箭头的通路，此时Vgs=-2.31V，Q1导通，，系统电源U1使能上电，给MCU供电。

图2 用户按键按下后使能系统

当最小系统启动后，MCU通过GPIO控制Q2导通(开关S2拉高模拟)，此时形成如下图3回路，维持系统的持续供电。LED1的亮起提示用户系统已开机，可以松开按键S1。

图3 MCU维持系统供电稳定

这里需要注意几点：

1、电源U1最好选用带使能pin的IC，这样可以避免PMOS直接串联到电源通路上，影响效率;

2、用户提示LED最好通过MCU单独控制，像上图这种常亮的方式，很多超低功耗系统是无法接受的;

二、短按功能切换

当系统处于稳定运行状态时，按键S1被按下后，NMOS Q3导通，此时GPIO_IN由高电平变为低电平，MCU可以捕获这种变化并做相应处理，此时回路如图4所示。

图4 短按按键实现功能切换

二、长按关机

系统处于稳定运行状态时，当按键S1被长时间按下，此时GPIO_IN会长时间处于低电平，MCU通过判断GPIO_IN拉低的时间超过关机设定时间(比如3s)，拉低GPIO_OUT(开关S2模拟至低)，LED1熄灭，提示用户松开按键S1，完成关机流程。