自动关机电路设计

【任务】大量的仪器仪表使用电池供电，如果忘记关闭电源，电池将很快消耗干净，严重时电池会漏液腐蚀电路，造成不可挽回的损失。试设计一个自动关机电路，当忘记手动关闭电源时，电路会在“闲置”一小段时间后自动关机。

【构思】如下图（设计的起点），手动操作开关SW下投时9V电池给仪器仪表电路供电，当SW上投时仪器仪表电路断电。之所以使用单刀双掷开关，是因为在断电状态时，我们要实现既能预备上电，又能自动断电的功能，这必然要使用两个开关静触头。

使用完仪器后忘了断电，即SW一直使电池向仪器供电，我们的目标是经过一段时间后可自动切断供给仪表的电压正极端，这可以考虑使用低压差的PNP三极管（比如S9015）来实现：

上图中Q1是浮地的，这不利于控制，于是我们可增加一个NPN管（比如S9013）来实现“接地”（别忘了加开关态限流电阻）：

仪表上电时，Q1必须导通，Q2的C极拉低，从而Q2也必须导通，这就要求给R2高电平；如果忘记给仪表断电，要求经过一段时间后送给R2的电平变为低，从而使Q2截止，进而使Q1截止，从而断开电池给仪表的供电。这使我们想到使用以RC为延时和电压基准的比较器（比如LM393）作为R2的驱动电路：

上图原理综述：SW上投，即仪表断电后，电池给电容C1充电，使其饱和电压为9V。SW下投，即仪表上电后，一方面，R4与R5对从电池而来得9V分压（比如选择合适得阻值得到2V）送给比较器的反相端（2脚），另一方面，电容C1的正端（连比较器同向端，即3脚）电压会通过运放对地缓慢放电（因为运放输入阻抗很大，所以放电很慢）。起初，比较器的同相端电压电压一直高于反相端电压，比较器输出高电平使Q2、Q1导通，电池持续向仪表供电。选定合适的R3和C1可得到不同的延时，R3C1的回路失去电源后，C1上的电压会逐渐下降，当降到比反相端电压（比如2V）时，比较器将输出低电平，Q2、Q1截止，于是断开供给仪表的9V电压。

元件的参数计算很简单，这里不再赘述。