單片機一鍵開關機電路

 一鍵開關機電路

 方案一、

先上一個低功耗的一鍵開關機電路,這個電路的特點在於關機時所有三極管全部截止幾乎不耗電。


原理很簡單:

       利用Q10的輸出與輸入狀態相反(非門)特性和電容的電流積累特性。剛上電時Q6和Q10的發射結均被10K電阻短路所以Q6和Q10均截止,此時實測電路耗電流僅爲0.1uA,L_out輸出高,H_out輸出低。此時C3通過R22緩慢充電最終等於VCC電壓,當按下S3後C3通過R26給Q10基極放電,Q10迅速飽和,Q6也因此飽和,H_out變爲高電平,當C3放電到Q10be結壓降0.7V左右時C3不再放電,此時若按鍵彈開C3將進一步放電到Q10的飽和壓降0.3V左右,當再次按下S3,Q10即截止。
       這個電路可以完美解決按鍵抖動和長按按鍵跳檔的問題,開關狀態翻轉只發生在按鍵接觸的瞬間,之後即便按鍵存在抖動或長按按鍵的情況開關狀態不會受到影響。這是因爲R22的電阻很大(相對R23,R26,R25)當C3電容的電壓穩定後,R22遠不足以改變Q10的開關狀態,R22要能改變Q10的狀態必須要等S3彈開後C3將流過R22的小電流累積存儲,之後再通過S3的瞬間接觸快速大電流釋放從而改變Q10的狀態。

非低功耗的三極管一鍵開關機電路:


       這個電路的原型來自互聯網,參數有調整,原理和第一個低功耗電路相似在此不再贅述。以上兩個電路都深入瞭解之後再看本帖的主題一鍵三檔電路:


       這個電路實際就是本帖前兩個電路的融合,可以實現低功耗待機和1檔、2檔、關機等3個檔位。上電之初由於Q1,Q4,Q5的be結都並聯了電阻,因此所有三極管都截止電路低功耗待機,C3開始充電到VCC電壓。當按下S1後,Q5飽和,同時Q1也因此飽和,L_out1輸出低電平Q4截止—>Q3截止、Q2飽和,C3放電爲0.3V(Q5的飽和壓降)左右。再次按下S1,Q5截止L_out1輸出高電平—>Q2截止,Q4飽和L_out2輸出低電平,由於R4和C1的延時作用Q3會延遲飽和,可以保證Q2完全截止後Q3基極纔會爲低電平,因此Q2,Q3都不會飽和。當再次按下S1,Q5由截止變爲飽和L_out1再次輸出低電平—>Q2飽和(同時Q4截止),Q3飽和延遲—>Q1截止,電路進入待機狀態。

 

 方案二、

其中用到的一鍵開關機電路分析如下:

電路工作流程如下:

A、 Key按下瞬間,Q2、Q1導通,7805輸入電壓在8.9V左右,7805工作,輸出5V電壓給單片機供電。

B、單片機工作後,將最先進行IO口初始化,IO1設爲輸入狀態,啓用內部上拉;IO2設爲輸出狀態,輸出高電平。這時Q2、Q3導通,LED1發光,7805能夠正常工作,單片機進入工作狀態。

C、當Key再次按下時,檢測IO1電平爲低,單片機可以通過使IO2輸出低電平,Q2、Q3不導通,此時7805輸入電壓幾乎爲0,單片機不工作,系統關閉。

 方案三、

電路如圖

原理很簡單,Q1,Q2組成雙穩態電路。由於C1的作用,上電的時候Q1先導通,Q2截止,如果沒按下按鍵,電路將維持這個狀態。Q3爲P溝道增強型MOS管,因爲Q2截止,Q3也截止,系統得不到電源。

  此時Q1的集電極爲低電平0.3V左右,C1上的電壓也爲0.3V左右,當按下按鍵S1後,Q1基極被C1拉到0.3V,迅速截止。Q2開始導通,電路的狀態發生翻轉,Q2導通以後將Q3的門極拉到低電位,Q3導通,電源通過Q3給系統供電。

  Q2導通後,C1通過R1,R4充電,電壓上升到1V左右,此時再次按下按鍵,C1的電壓加到Q1基極,Q1導通,Q1集電極爲低電平,通過R3強迫Q2截止,Q3也截止,系統關機。整個開關機的過程就是這樣。

 如果要求這個電路的靜態功耗低,可以全部採用MOS管,成本要高點,電路如下圖,原理都是一樣的,雙穩態電路,就不分析了。

方案四、

電路圖

單鍵實現單片機開關機 


1,控制流程,按下按鍵,Q1導通.單片機通電覆位,進入工作. 
2,檢測 K-IN 是否低電平,否 不處理.是 單片機輸出 K-OUT 爲高電平,Q2導通,相當於按鍵長按.LED指示燈亮. 3,放開按鍵,K-IN 經過上拉電阻,爲高電平.單片機可以正常工作. 
4,在工作期間,按鍵按下,K-IN 爲低電平,單片機檢測到長按1秒,K-OUT 輸出低電平,Q2截止.LED指示燈熄滅.放開按鍵,Q1截止,單片機斷電. 
5,通過軟件處理,可以實現短按開機,長按關機. 
單片機用PIC16F84A,通過簡單的程序演示,證實此電路的可行性。
這電路如果這樣用,是體現不出它的優點,用到開關電源控制,控制光耦.可以做到完全關斷電原,實現零功耗待機.有些打印機上就是用這種電路.

方案四:下面是用CD4013 構建的電路

 

CD4013電路關斷時已經把後面電路切斷了,而4013本身的電源不需關閉,COMS電路靜態工作電流極少,1uA以下,可以忽略不計。
用 4013 的電路對電源範圍適用較廣,3~18V都沒問題,電路唯一需調整的就是根據電源電壓和負載電流適當更改R1的值。
開關管也可以用MOSFET,效果更佳。

 

 

 

一、繼電器方式:

 

1、ON按下之前,電容C1充電電壓到達5V,三極管Q1工作,Q2不工作,繼電器也不工作,沒有輸出;

2、ON按下,Q2開始工作,繼電器工作,RL1線路切換,Power OUT輸出電壓,系統電源啓動,啓動後A輸出高電平,D3燈常亮,A點電壓高來維持Q1 ,Q2工作保證繼電器一 直工作狀態;

3、OFF按下時,Q1不工作,Q2不工作,C1放電,繼電器斷開,樹莓派強制斷電;

4、另一種情況,當Soft OFF按下,由於A一直輸出高,所以B口檢測到電平變化是由低變高,告訴系統要執行關機操作,系統關機後A輸出低,Q1,Q2所需要的工作電平有C1來提供,等C1放電結束後,Q1,Q2不工作,繼電器斷開,系統斷電。

 

二、PMOS方式:

1、K1按下之前,Q1斷開,電源沒有輸出;

2、K1按下,B點電壓拉低,Q1導通,Power_out有電壓輸出,後面的系統來控制POWER_ON/PFF輸出高電平,Q2導通,則B點爲低,Q1一直導通工作;

3、POWER_CHECK檢測到電平一直是高電平,說明Q1一直是導通的,電源開關正常工作;

4、當再次按下K1時,POWER_CHCK爲低,系統檢測到電平的變化後,只需將POWER_ON/OFF輸出爲低,則Q2關斷;

5、鬆開K1後,B點電壓爲高,Q1關斷,系統斷電。

 

三、與非門加繼電器方式:

1、由於4管腳處接的是上拉電阻,所以4出爲高電平;

2、建設5處爲低,則6輸出高,Q1不工作,A、B斷開,1、2管腳爲高,則3爲低一直保持5腳爲低;

3、K1按下,則5腳變成高,6腳位低,Q1工作,AB導通,1、2管腳爲低,則3爲高一直保持5腳位高,保證繼電器一直工作;

4、K1再次按下時,5腳變成低電平,6腳爲高,Q1不工作,1、2腳爲高,3腳爲低;

5、其中的R5、C2構成了按鍵的RC延時電路,時間爲1/RC。

 

四、雙穩態電路:

 

1、Q2,Q3組成雙穩態電路。由於C1的作用,上電時給C1充電,所以Q2的基級(D點)會率先變成高,Q2先導通,Q3截止,Q1不導通,VCC_OUT輸出0V;

2、Q2導通此時集電級(C點)的電壓爲低電平大概0.3V左右,C1上的電壓也爲0.3V左右;

3、當按下K1後,Q2的基級(D點)電壓被C1拉到0.3V,Q2迅速截止,Q3開始導通,電路的狀態反生翻轉,Q3導通後Q1的門級(B點)拉到低電位,Q1導通,VCC_OUT輸出5V;

4、Q3導通後,C1通過R1,R3充電,電壓上升到1V(0.3v+0.7v)左右即F點電壓;

5、此時再次按下K1,C1的電壓加到Q2的基級(D點),Q2導通,Q2的集電級(C點)爲低電平0.3V左右,通過R4強迫Q3截止,Q1也截止,系統關機。

 

 

 

 

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