有圖有真相!一個典型電路揭幕軟開關設計硬件篇
發布時間:2015-06-25 責任編輯:echolady
【導讀】相對於硬開關而(er)言(yan),軟(ruan)開(kai)關(guan)才(cai)有(you)了(le)定(ding)義(yi),即(ji)必(bi)須(xu)借(jie)助(zhu)軟(ruan)件(jian)實(shi)現(xian)關(guan)閉(bi)功(gong)能(neng)。硬(ying)開(kai)關(guan)則(ze)是(shi)電(dian)源(yuan)的(de)開(kai)斷(duan)均(jun)取(qu)決(jue)於(yu)硬(ying)件(jian)。本(ben)文(wen)講(jiang)述(shu)了(le)軟(ruan)開(kai)關(guan)設(she)計(ji)的(de)硬(ying)件(jian)篇(pian)。有(you)圖(tu)有(you)真(zhen)相(xiang)!一個典型電路揭幕軟開關設計硬件篇。
何為軟開關?軟開關是相對於硬開關而言。硬開關顧名思義,電源的開斷完全取決於硬件,是物理層上的開合;而(er)軟(ruan)開(kai)關(guan),則(ze)是(shi)必(bi)須(xu)借(jie)助(zhu)於(yu)軟(ruan)件(jian),準(zhun)確(que)地(di)說(shuo)是(shi)借(jie)助(zhu)軟(ruan)件(jian)來(lai)進(jin)行(xing)關(guan)閉(bi)。兩(liang)者(zhe)各(ge)有(you)優(you)劣(lie)。前(qian)者(zhe)因(yin)為(wei)是(shi)物(wu)理(li)層(ceng)的(de)操(cao)作(zuo),可(ke)以(yi)講(jiang)電(dian)源(yuan)和(he)係(xi)統(tong)部(bu)分(fen)完(wan)全(quan)阻(zu)隔(ge),所(suo)以(yi)關(guan)閉(bi)時(shi)漏(lou)電(dian)流(liu)非(fei)常(chang)小(xiao),但(dan)缺(que)陷(xian)是(shi)關(guan)閉(bi)時(shi)無(wu)法(fa)給(gei)予(yu)軟(ruan)件(jian)任(ren)何(he)通(tong)知(zhi)信(xin)息(xi);而(er)後(hou)者(zhe)的(de)關(guan)閉(bi)隻(zhi)是(shi)電(dian)平(ping)的(de)操(cao)作(zuo),關(guan)閉(bi)後(hou)無(wu)法(fa)將(jiang)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)與(yu)係(xi)統(tong)部(bu)分(fen)隔(ge)離(li),因(yin)此(ci)相(xiang)對(dui)而(er)言(yan),漏(lou)電(dian)流(liu)會(hui)比(bi)較(jiao)大(da),但(dan)優(you)點(dian)在(zai)於(yu),關(guan)閉(bi)是(shi)由(you)軟(ruan)件(jian)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi),所(suo)以(yi)能(neng)在(zai)關(guan)閉(bi)前(qian)做(zuo)好(hao)相(xiang)應(ying)的(de)準(zhun)備(bei)工(gong)作(zuo)。
正zheng是shi因yin為wei此ci特te性xing,故gu電dian子zi設she備bei來lai說shuo采cai用yong硬ying開kai關guan的de設she計ji非fei常chang少shao,更geng多duo的de是shi軟ruan開kai關guan。舉ju個ge簡jian單dan的de例li子zi,我wo們men常chang用yong的de家jia用yong電dian腦nao就jiu是shi軟ruan開kai關guan設she計ji。試shi想xiang加jia入ru電dian腦nao采cai用yong的de是shi硬ying開kai關guan的de設she計ji,會hui是shi什shen麼me結jie果guo?結jie果guo估gu計ji就jiu如ru同tong我wo們men在zai正zheng常chang使shi用yong電dian腦nao時shi,突tu然ran將jiang插cha頭tou給gei拔ba掉diao一yi樣yang。這zhe樣yang,對dui於yu電dian腦nao的de設she備bei,特te別bie是shi硬ying盤pan而er言yan,所suo造zao成cheng的de損sun害hai是shi不bu可ke估gu量liang的de。
軟開關設計 硬件篇
對於軟開關而言,在我們按下那一瞬間,因為還沒有給CPU上電,不存在任何程序執行的可能,所以注定“打開”這一個操作隻能用硬件完成。當係統跑起來以後,此時軟件已經開始運作,我們就能通過對GPIO進行操作來關閉設備。綜上所述,如果要實現軟開關,我們必須具備兩個GPIO口。一個為DETECT_KEY,作為輸入,用來檢測按鍵是否按下;另一個為GPIO_SHDW,作為輸出,用來控製電源的閉合。
現在,我們來看一個典型的軟開關電路(圖一,以下講解都以電路圖的標號為指代):

PWR_ON:用來控製係統的電源。當其為high時,係統正常供電。
VDD33D:直接接3.3V電壓
GPIO_SHDW:當其為low時關閉係統電源
DETECT_KEY:檢測按鍵S1的狀態。
我們現在根據開機到關機的過程來一步一步來分析該電路:
1.未開機,S1未按下。
此時GPIO_SHDN為low,直接控製了Q1和Q2的控製腳(PIN1),令VDD33D的電壓無法輸出到POW_ON端。而D1因為S1未按下,該二極管也處於阻隔狀態,S1端的VDD33D也無法輸送到POW_ON端。故整個係統還處於關閉狀態。
2.S1按下,開機。
S1按下,二極管D1導通,S1端的VDD33D電壓輸送到PWR_ON端,係統開始啟動。係統啟動時,將GPIO_SHDN置high。此時PWR_ON已經輸入了R2,R3端的VDD33D電壓,D1兩邊電壓基本上處於平衡狀態,D1相當於斷開,S1端的電壓無法加載到PWR_ON。
3.S1放開,係統正常運行。
S1放開,D1不可能再導通,而此時電壓已經主要是從R2,R3端的VDD3D輸入,令PWR_ON一直保持high狀態,故係統一直處於正常運行狀態。
4.S1按下,係統正常運行。
因為S1按下,導致Q3導通,拉低R6端下方的電壓,此時DETECT_KEY這個GPIO口檢測到電平為low,軟件開始進入計時狀態。
5.S1放開。
因為S1已經放開,Q3不再導通,R6下端電壓恢複,DETECT_KEY檢測到電平為high。此時軟件和閾值做比較,如果超過預定的閾值,則關閉係統;否則,將本次操作忽略。在這裏之所以和閾值進行比較,是出自於防抖的需要。因為在實際使用中,可能R6端會有微小的極為短暫的電壓降,如果軟件不設置閾值,檢測到該電壓降就會關閉,這對於產品而言是不允許的。
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