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提升格调,记一键开关机功能电路实现历程

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楼主
本帖最后由 Gavin3389 于 2022-2-26 09:09 编辑

#申请原创#
提升格调,记一键开关机功能电路实现历程

    单位外采的模块故障了,出了保修期,没有图纸,没有说明书,返厂维修价格太贵,又舍不得报废,让我维修。
虽说心中万马奔腾,但上有老,下有小,听从安排是优点,无私奉献是品质,咱安安静静的拿起万用表,先看看线路布局。
这不,经过几天的测量,到原理图,发现大部分是电源芯片坏了、外壳结构损坏。
其中的控制逻辑在主控芯片里,咱也没办法,只能拆东墙补西墙的,能修几个是几个~~~
然而,意外收获的是梳理了一个开机电路,设计的很巧妙。
事后,查阅资料,貌似这个电路形式用的还是比较多,只是在工业设备中较少而已。
当时记录的原理图如下:


由于是边整理,边画的原理图,看着有些乱,
为了能认真的分析和说明一下,下面有稍微整理了下,便于分析原理

说明:
1V-POWER为电源供电,VDD3V3VCC经过LDO降压后给MCU的供电;
2S1SW-POWER)为触摸按键
3nPWR_TEST是检测引脚,输入给单片机
4PWR_CTL是控制引脚,由单片机输出
工作过程简析:
a、  在电池有电且系统关机的初始状态下:不按下按键,则(Q2)NMOS栅极为低,截止;(Q1)PMOS的栅极为高,截止,BAT到V_POWER无通路,系统没有电。
b、  按下按键以后,PMOS栅极为低,导通,V_PWR基本等于BAT(PMOS的源漏之间约有0.05V压降),经过SPX1117后得到3V给单片机供电,单片机程序开始运行,检测nPWR_BUT_TEST电平,若低则延迟500ms再检测仍为低,就给PWR_BUT_CTL置高,NMOS导通。此后即便松开按键,PMOS的栅极仍通过NMOS接地,保持导通;
c、  若延时检测过程中间松开按键,供电即断。  开机后单片机程序检测nPWR_BUT_TEST的下跳沿,注意不是低电平,否则会在第一次开机时重复触发开关机。一旦得到下跳沿,延时500ms后再检测电平,仍为低,就给PWR_BUT_CTL置低,NMOS关断,PMOS失去从NMOS的源漏极接地的通路,仅剩按键通路,则松开按键PMOS栅极为高,截止,即关机。
短按开关屏幕原理十分简单,在开机之后,主程序不断监视nPWR_BUT_TEST时,在主程序中设计短按触发翻转LCD_POWER控制LCD的背光即可。


下面通过这个电路,聊聊电路设计中的一些思路。
作为开发人员,别人的电路再好,也要装作自己思考一番
那么好,如果没有这个电路做参考,而是需要我们自己做电路的时候,该如何下手呢?
咱们试试


后期百度的时候,发现这种电路的应用还是很多的,虽然结构形式稍有差别,
但是在原理和控制上大同小异,此时才明白,初识这个电路的赞叹之情,也是自己孤陋寡闻了。



首先,确定功能需求:
1、  开关 (通过长按、短按实现不同功能)
2、  控制内容(系统电源)

需求很精简,实现起来有点朦胧是吧?
那么,在朦胧的脑子里开始勾画现实吧,
1、  不用思考,既然需要控制电源,先备好开关和电源
2、  开关的按下时间不同,功能不同,怎么办?这就需要计时和检测了吧,这个貌似要用的一个普通的IO就能实现,看看主控MCU上还有没有富余的IO脚。
3、  还要控制电源通断,控制通断么,再找个IO就好了~~~

貌似这就成了,在纸上先画画,有点希望,可还是不满意(完全不行啊,这就是堆零件,咋攒起来呢?)开始挠头了
1、  想要开机,那就是在按键按下的时候,能够接通MCU电源,同时mcu进行判断并控制实现电源保持功能,此时保持功能替代按键按下的状态。
2、  此时需要找到一个器件,实现电源按下时,将电源接通到系统上,那么常见的就是三极管后者MOS管了,同时,mcu的控制是同样的道理。
3、  此时,貌似思路清晰了很多,也能试着把功能整合到一起了。


这时回到上面分析的原理图,恩,貌似差不多,实现功能,需要两个普通io,两个mos管(选型的时候,注意电流和耐压)


这样看起来就比较简单了,把电路分成三部分,
上面是导通与断开的关键,由Q1负责;
左边按键判断部分,由输入IO负责
右边是替代按键控制,有输出IOQ2负责

至此,设计思路梳理基本完成。

本身是个有些抵触的工作,没想到后面也有些许收获,看来生活处处有惊喜啊。做研发一定要有自己的思路,或许看到之前没用过的电路,别人实现了,自己也理解了,不防静下来想一想,如果没有别人的参考,单纯的提出要求,自身应当怎么设计。时间有些赶,不足之处还请见谅。

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21小跑堂 打赏了 20.00 元 2022-03-09
理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油哦!

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王栋春 2022-2-26 22:32 回复TA
为坛友刨根问底的精神点赞! 
沙发
LcwSwust| | 2022-2-26 09:50 | 只看该作者
我觉得整理后的电路R3应换为二极管,R4、R5可省略。

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板凳
Gavin3389|  楼主 | 2022-2-26 13:13 | 只看该作者
LcwSwust 发表于 2022-2-26 09:50
我觉得整理后的电路R3应换为二极管,R4、R5可省略。

有些参数确实可以做更改,大致的框架差不多
感谢提出建议

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地板
白纸扇00| | 2022-2-26 14:38 | 只看该作者
感谢大佬分享!

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lfc315| | 2022-2-26 18:57 | 只看该作者
这种形式的开关机电路,应该很早就有人用了吧,感觉自从单片机流行就有人用了;我自己在约15年前就在产品上用了。
按键开机,单片机保持电源,长按按键再释放按键后单片机自动关机。

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LED2013| | 2022-2-26 22:32 | 只看该作者
赞的,是该好好学习一些以前没有掌握清楚的东西,重温之后居然看不懂了

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hjl2832| | 2022-2-28 08:27 | 只看该作者
本帖最后由 hjl2832 于 2022-2-28 08:33 编辑

我记得是在网上找到过,有三种一键开关机电路,各有千秋。楼主电路这只是其中之一。比喻下面这个

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