一鍵開關機電路的工作原理及電路圖講解

今天給大家講解一款廣泛應用于智能硬件產品中的一鍵開關機電路。首先，我們先定義需要實現的功能：長按開機、長按關機、短按功能切換。接下來我們就對照如下電路圖做詳細講解吧。

如圖1所示，PMOS Q1用來控制系統電源的通斷，開關S1模擬用戶按鍵，開關S2模擬單片機GPIO輸出高低電平，NMOS Q2用來維持Q1的通斷，LED1為系統啟動提示燈，NMOS Q3協同S1完成短按功能的切換。

圖1 一鍵開關機電路仿真示意圖

一、長按開機

在按鍵S1閉合之前，Q1的柵源極電壓都為3.8V，Vgs=0，Q1關斷，系統電源U1未使能。當按下按鍵S1按下后，將會形成如下圖2紅色箭頭的通路，此時Vgs=-2.31V，Q1導通，，系統電源U1使能上電，給MCU供電。

圖2 用戶按鍵按下后使能系統

當最小系統啟動后，MCU通過GPIO控制Q2導通(開關S2拉高模擬)，此時形成如下圖3回路，維持系統的持續供電。LED1的亮起提示用戶系統已開機，可以松開按鍵S1。

圖3 MCU維持系統供電穩定

這里需要注意幾點：

1、電源U1最好選用帶使能pin的IC，這樣可以避免PMOS直接串聯到電源通路上，影響效率;

2、用戶提示LED最好通過MCU單獨控制，像上圖這種常亮的方式，很多超低功耗系統是無法接受的;

二、短按功能切換

當系統處于穩定運行狀態時，按鍵S1被按下后，NMOS Q3導通，此時GPIO_IN由高電平變為低電平，MCU可以捕獲這種變化并做相應處理，此時回路如圖4所示。

圖4 短按按鍵實現功能切換

二、長按關機

系統處于穩定運行狀態時，當按鍵S1被長時間按下，此時GPIO_IN會長時間處于低電平，MCU通過判斷GPIO_IN拉低的時間超過關機設定時間(比如3s)，拉低GPIO_OUT(開關S2模擬至低)，LED1熄滅，提示用戶松開按鍵S1，完成關機流程。