提升格调,记一键开关机功能电路的实现历程

嵌入式ARM 2022-04-20 12:00


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,咱安安静静地拿起万用表,先看看线路布局吧!

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,发现设计的很巧妙。

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:


由于是一边整理、一边画的原理图,所以看着有些乱。为了更清晰地分析和说明,下面又稍微整理了一下,便于分析原理。


说明:

V-POWER为电源供电,VDD3V3为VCC经过LDO降压后给MCU的供电;

S1(SW-POWER)为触摸按键;

nPWR_TEST是检测引脚,输入给单片机;

PWR_CTL是控制引脚,由单片机输出。


工作过程简析:

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。

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。

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。但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,又该如何下手呢?下面咱们就试试吧!

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:

开关(通过长按、短按实现不同功能)

控制内容(系统电源)


需求很精简,但实现起来有点朦胧

那么,在朦胧的脑子里开始勾画现实吧:

不用思考,既然需要控制电源,先备好开关和电源。

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。

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:

● 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。

● 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。

● 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IO和Q2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!另外,如果有需要查看原图的小伙伴,请点击底部“阅读原文”进行下载。


END

作者:Gavin3389
来源:21ic论坛

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

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