4 种一键开关机电路原理方案的专业对比分析

出处:网络整理 发布于:2026-06-03 16:28:22 | 69 次阅读

  先来看一个低功耗的一键开关机电路,该电路在关机时所有三极管全部截止,几乎不耗电。其原理是利用 Q10 的输出与输入状态相反(非门)特性和电容的电流积累特性。刚上电时,Q6 和 Q10 的发射结均被 10K 电阻短路,所以 Q6 和 Q10 均截止,此时实测电路耗电流仅为 0.1uA,L_out 输出高,H_out 输出低。此时 C3 通过 R22 缓慢充电最终等于 VCC 电压,当按下 S3 后,C3 通过 R26 给 Q10 基极放电,Q10 迅速饱和,Q6 也因此饱和,H_out 变为高电平。当 C3 放电到 Q10be 结压降 0.7V 左右时,C3 不再放电,此时若按键弹开,C3 将进一步放电到 Q10 的饱和压降 0.3V 左右,当再次按下 S3,Q10 即截止。这个电路可以完美解决按键抖动和长按按键跳档的问题,开关状态翻转只发生在按键接触的瞬间,之后即便按键存在抖动或长按按键的情况,开关状态不会受到影响。这是因为 R22 的电阻很大(相对 R23、R26、R25),当 C3 电容的电压稳定后,R22 远不足以改变 Q10 的开关状态,R22 要能改变 Q10 的状态,必须要等 S3 弹开后,C3 将流过 R22 的小电流累积存储,之后再通过 S3 的瞬间接触快速大电流释放从而改变 Q10 的状态。此外,还有非低功耗的三极管一键开关机电路,其原型来自互联网,参数有调整,原理和第一个低功耗电路相似。而一键三档电路实际就是前两个电路的融合,可以实现低功耗待机和 1 档、2 档、关机等 3 个档位。上电之初,由于 Q1、Q4、Q5 的 be 结都并联了电阻,因此所有三极管都截止,电路低功耗待机,C3 开始充电到 VCC 电压。当按下 S1 后,Q5 饱和,同时 Q1 也因此饱和,L_out1 输出低电平,Q4 截止 -> Q3 截止、Q2 饱和,C3 放电为 0.3V(Q5 的饱和压降)左右。再次按下 S1,Q5 截止,L_out1 输出高电平 -> Q2 截止,Q4 饱和,L_out2 输出低电平,由于 R4 和 C1 的延时作用,Q3 会延迟饱和,可以保证 Q2 完全截止后 Q3 基极才会为低电平,因此 Q2,Q3 都不会饱和。当再次按下 S1,Q5 由截止变为饱和,L_out1 再次输出低电平 -> Q2 饱和(同时 Q4 截止),Q3 饱和延迟 -> Q1 截止,电路进入待机状态。
    方案二:基于单片机的一键开关机电路
  该电路的工作流程如下:A、Key 按下瞬间,Q2、Q1 导通,7805 输入电压在 8.9V 左右,7805 工作,输出 5V 电压给单片机供电。B、单片机工作后,将最先进行 IO 口初始化,IO1 设为输入状态,启用内部上拉;IO2 设为输出状态,输出高电平。这时 Q2、Q3 导通,LED1 发光,7805 能够正常工作,单片机进入工作状态。C、当 Key 再次按下时,检测 IO1 电平为低,单片机可以通过使 IO2 输出低电平,Q2、Q3 不导通,此时 7805 输入电压几乎为 0,单片机不工作,系统关闭。
   方案三:双稳态电路一键开关机方案
  Q1、Q2 组成双稳态电路。由于 C1 的作用,上电的时候 Q1 先导通,Q2 截止,如果没按下按键,电路将维持这个状态。Q3 为 P 沟道增强型 MOS 管,因为 Q2 截止,Q3 也截止,系统得不到电源。此时 Q1 的集电极为低电平 0.3V 左右,C1 上的电压也为 0.3V 左右,当按下按键 S1 后,Q1 基极被 C1 拉到 0.3V,迅速截止。Q2 开始导通,电路的状态发生翻转,Q2 导通以后将 Q3 的门极拉到低电位,Q3 导通,电源通过 Q3 给系统供电。Q2 导通后,C1 通过 R1、R4 充电,电压上升到 1V 左右,此时再次按下按键,C1 的电压加到 Q1 基极,Q1 导通,Q1 集电极为低电平,通过 R3 强迫 Q2 截止,Q3 也截止,系统关机。如果要求这个电路的静态功耗低,可以全部采用 MOS 管,成本要高点,但其原理都是一样的双稳态电路。
    方案四:单键实现单片机开关机及 CD4013 构建电路
  单键实现单片机开关机的控制流程为:按下按键,Q1 导通,单片机通电复位,进入工作;检测 K - IN 是否低电平,若否不处理,若是单片机输出 K - OUT 为高电平,Q2 导通,相当于按键长按,LED 指示灯亮;放开按键,K - IN 经过上拉电阻,为高电平,单片机可以正常工作;在工作期间,按键按下,K - IN 为低电平,单片机检测到长按 1 秒,K - OUT 输出低电平,Q2 截止,LED 指示灯熄灭,放开按键,Q1 截止,单片机断电。通过软件处理,可以实现短按开机,长按关机。单片机用 PIC16F84A,通过简单的程序演示,证实此电路的可行性。此电路若用到开关电源控制,控制光耦,可以做到完全关断电原,实现零功耗待机,有些打印机上就是用这种电路。另外,用 CD4013 构建的电路,关断时已经把后面电路切断了,而 4013 本身的电源不需关闭,COMS 电路静态工作电流极少,1uA 以下,可以忽略不计。用 4013 的电路对电源范围适用较广,3~18V 都没问题,电路唯一需调整的就是根据电源电压和负载电流适当更改 R1 的值。开关管也可以用 MOSFET,效果更佳。
  此外,还有继电器方式、PMOS 方式、与非门加继电器方式和双稳态电路等一键开关机方案。继电器方式中,ON 按下之前,电容 C1 充电电压到达 5V,三极管 Q1 工作,Q2 不工作,继电器也不工作,没有输出;ON 按下,Q2 开始工作,继电器工作,RL1 线路切换,Power OUT 输出电压,系统电源启动,启动后 A 输出高电平,D3 灯常亮,A 点电压高来维持 Q1、Q2 工作保证继电器一直工作状态;OFF 按下时,Q1 不工作,Q2 不工作,C1 放电,继电器断开,树莓派强制断电;当 Soft OFF 按下,由于 A 一直输出高,所以 B 口检测到电平变化是由低变高,告诉系统要执行关机操作,系统关机后 A 输出低,Q1,Q2 所需要的工作电平有 C1 来提供,等 C1 放电结束后,Q1,Q2 不工作,继电器断开,系统断电。PMOS 方式中,K1 按下之前,Q1 断开,电源没有输出;K1 按下,B 点电压拉低,Q1 导通,Power_out 有电压输出,后面的系统来控制 POWER_ON/PFF 输出高电平,Q2 导通,则 B 点为低,Q1 一直导通工作;POWER_CHECK 检测到电平一直是高电平,说明 Q1 一直是导通的,电源开关正常工作;当再次按下 K1 时,POWER_CHCK 为低,系统检测到电平的变化后,只需将 POWER_ON/OFF 输出为低,则 Q2 关断;松开 K1 后,B 点电压为高,Q1 关断,系统断电。与非门加继电器方式中,由于 4 管脚处接的是上拉电阻,所以 4 出为高电平;假设 5 处为低,则 6 输出高,Q1 不工作,A、B 断开,1、2 管脚为高,则 3 为低一直保持 5 脚为低;K1 按下,则 5 脚变成高,6 脚位低,Q1 工作,AB 导通,1、2 管脚为低,则 3 为高一直保持 5 脚位高,保证继电器一直工作;K1 再次按下时,5 脚变成低电平,6 脚为高,Q1 不工作,1、2 脚为高,3 脚为低;其中的 R5、C2 构成了按键的 RC 延时电路,时间为 1/RC。双稳态电路中,Q2,Q3 组成双稳态电路。由于 C1 的作用,上电时给 C1 充电,所以 Q2 的基级(D 点)会率先变成高,Q2 先导通,Q3 截止,Q1 不导通,VCC_OUT 输出 0V;Q2 导通此时集电级(C 点)的电压为低电平大概 0.3V 左右,C1 上的电压也为 0.3V 左右;当按下 K1 后,Q2 的基级(D 点)电压被 C1 拉到 0.3V,Q2 迅速截止,Q3 开始导通,电路的状态反生翻转,Q3 导通后 Q1 的门级(B 点)拉到低电位,Q1 导通,VCC_OUT 输出 5V;Q3 导通后,C1 通过 R1,R3 充电,电压上升到 1V(0.3v + 0.7v)左右即 F 点电压;此时再次按下 K1,C1 的电压加到 Q2 的基级(D 点),Q2 导通,Q2 的集电级(C 点)为低电平 0.3V 左右,通过 R4 强迫 Q3 截止,Q1 也截止,系统关机。
0次

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

广告
OEM清单文件: OEM清单文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
有效期:

扫码下载APP,
一键连接广大的电子世界。

在线人工客服

买家服务:
卖家服务:
技术客服:

0571-85317607

网站技术支持

13606545031

客服在线时间周一至周五
9:00-17:30

关注官方微信号,
第一时间获取资讯。

建议反馈

联系人:

联系方式:

按住滑块,拖拽到最右边
>>
感谢您向阿库提出的宝贵意见,您的参与是维库提升服务的动力!意见一经采纳,将有感恩红包奉上哦!