“一键开关机电路” 的优势、原理

硬件笔记本

一键开关机电路，仅使用一个按键，就可以实现开机和关机的功能。这个电路可以令产品更加简洁，好处是：
% {0 @7 z0 Z6 u9 {1、避免了繁杂的多个按键影响产品外观。

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2、少一个按键，就可以把产品做得更小一点。
( \% U5 i! _' A  m; P: t

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7 c. k8 e/ h, p3、少一个按键就少花几分几毛钱，降低成本。

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1 c1 N+ Z/ m4 j, z; V' t这里介绍一种软件配合硬件实现的一键开关机电路，这个电路非常经典：

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1 Z3 n  z1 X7 U0 O* _) L 一、原理分析
整个电路以+5V供电举例。
1、在关机状态时：电路中各位置的电压大小如下。

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可以看出，关机状态下，电路没有形成任何回路，没有产生电流，关机功耗为0。
2、按键被按下并且保持按下时：
& t: o! K3 b/ Z' q/ d① Q1的G极电压通过二极管D1和按键SW1，被拉低到约0.3V。0.3V是二极管D1的导通压降。
3 p0 ^0 R  L3 v+ K8 W, ?8 V4 A5 `$ {

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$ e/ P' Z! n$ d8 a1 e% y/ Z. V6 V② 于是MOS管Q1的Vgs = 5 - 0.3 = 4.7V，MOS管Q1被打开，VCC电压变为5V，并对MCU供电。

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③ MCU迅速跑起来后，软件令GPIO-Out输出高电平5V，打开三极管Q2，饱和导通的三极管Q2将MOS管Q1的g极拉到0V，Vgs变为5 - 0 = 5V。

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3、按键松开后：
( ~8 i: w' d" N9 F! W% O$ d① MCU的GPIO-Out维持输出高电平5V。
9 r; W' I# B2 |$ X' s, _3 ?5 [② 三极管Q2继续饱和导通，将MOS管Q1的g极拉到0V，维持其Vgs = 5 -0 = 5V。
③ MOS管Q1维持打开，令VCC电压维持为5V。
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4、此时短按按键：
/ i8 e0 H- y) D/ J6 }4 N) b① MCU上电启动后要马上将GPIO-In设为输入，打开内部上拉电阻，此时GPIO-In对外表现为5V。
② 按键SW1被按下后，GPIO-In由5V被拉到0.3V。

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* {# p6 s, Q0 i5 E8 m③ MCU侦测到按键被“短按”，可以根据软件的设定对此作出各种响应。
3 k, \4 s; x$ ^8 o7 P) y5、长按按键关机：
! O) @8 x0 }; C+ B6 f① 如果MCU侦测到按键是“长按”，则执行关机动作。
② MCU执行完关机动作，最后将GPIO-Out输出低电平0V，关闭三极管Q2。
③按键SW1松开后，MOS管Q1的g极变为5V，MOS管Q1被关闭。
④ Vcc的电压变为0V，MCU断电，此时整个电路的功耗变为0。

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关机后各点的电压又恢复为：
# F( m( b) G8 q# M' H
8 b2 ?) G$ A- _, f* t/ o 二、引申电路
! G2 f# ^& e9 d1 K+ |  J以上分析所用的例子，MCU是直接用电压值为5V的Vcc供电，并且GPIO带内置上拉电阻。
0 z& D' z  B: ^4 J9 W( n# V" l' _0 ?如果MCU不是用Vcc直接供电，而是：

用由Vcc产生的+3.3V供电（意思是Vcc电压为0时，+3.3V电压也为0）。

并且GPIO没有内部上拉电阻，则要加外部上拉电阻。
[/ol]则电路变成这样：

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三、MCU死机了怎么办
这种经典的一键开关机电路需要软件配合，如果MCU死机了，或者程序跑飞了，不就关不了机了吗，怎么办？

那就让MCU异常了就赶紧重启：启用MCU内部的看门狗（Watch Dog）功能，或者加入外部看门狗。

产品设计成电源可插拔，即死机了就人工重新插拔电源，或拔出电池重新装上。

增加一个按键SW2：
5 c4 i, S. U4 q/ O5 w( }! P[/ol]
  W: O$ o4 x5 j& k7 v- i) N

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3 T5 @" q9 O7 [* ?% }这个按键SW2要隐藏在产品内部，用户无感知。
. o) }/ q5 U  K4 {' E! R8 k产品外壳留一个小孔，死机后让用户用细铁丝通过小孔顶一下按键SW2，令三极管Q2的Vbe = 0，将三极管Q2关闭，从而令MOS管Q1关闭，达到对电压Vcc断电的目的。
这种做法，很多产品都有，下图是某产品的复位孔：
2 v+ g; x. \$ P

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