在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，低功耗單鍵開(kāi)關(guān)機(jī)電路的設(shè)計(jì)一直是一個(gè)備受關(guān)注的話題。它不僅能夠簡(jiǎn)化設(shè)備的操作流程，還能有效降低設(shè)備的功耗，提高設(shè)備的續(xù)航能力。下面，我們將深入探討幾種低功耗單鍵開(kāi)關(guān)機(jī)電路的設(shè)計(jì)方案及其工作原理。

一、無(wú)需單片機(jī)的單鍵電路

近期，一種無(wú)需單片機(jī)控制的單鍵開(kāi)關(guān)機(jī)電路設(shè)計(jì)引起了廣泛關(guān)注。該電路采用 MOS 管，具有靜態(tài)功耗極低、輸入輸出壓降小等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò) Protues 仿真和實(shí)物焊接測(cè)試，其效果令人滿意。通過(guò)調(diào)節(jié) R2 的阻值，可以輕松調(diào)整按鍵的靈敏度。

1. 初始狀態(tài)

在初始狀態(tài)下，假設(shè) Q1 的 G 極為高電平，這將導(dǎo)致 Q1 導(dǎo)通，從而 D 極輸出低電平。這個(gè)低電平信號(hào)使得 Q2 的 G 極為低電平，進(jìn)而 Q2 處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出高電平。由于 Q3 也處于截止?fàn)顟B(tài)，因此整個(gè)電路的電源被關(guān)閉，燈不亮。同時(shí)，Q2 輸出的高電平通過(guò) R3 反饋給 Q1，維持其導(dǎo)通狀態(tài)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

2. 按鍵按下?tīng)顟B(tài)

當(dāng)按下按鍵時(shí)，Q1 的 G 極電平變?yōu)榈碗娖?，?dǎo)致 Q1 截止，輸出高電平。這個(gè)高電平信號(hào)被傳送到 Q2 的 G 極，使其導(dǎo)通。由于 Q2 輸出低電平，Q3 也隨之導(dǎo)通，從而打開(kāi)電源，燈亮起。

3. 電路穩(wěn)定性與電流消耗

在默認(rèn)狀態(tài)下，整個(gè)電路僅由 R1 和 R5 承擔(dān)電流消耗。由于 R1 的阻值相當(dāng)大，因此電流消耗幾乎可以忽略，確保了電路的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)需擔(dān)憂耗電問(wèn)題。R1 與 R5 共同構(gòu)成了一個(gè)分壓電路，其中點(diǎn)電壓穩(wěn)定在 1.193V。這一電壓隨后對(duì) C1 進(jìn)行充電，形成充電回路：5V - R1 - C1 - R7 - GND。在此過(guò)程中，C1 被充以左正右負(fù)的 1.193V 電壓，而其他部分的電壓則保持為 0V。

二、單鍵輕觸電子開(kāi)關(guān)電路

單鍵輕觸電子開(kāi)關(guān)電路在電子設(shè)備中扮演著至關(guān)重要的角色，它能夠通過(guò)一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開(kāi)關(guān)控制。

1. 工作原理

當(dāng)按下按鍵時(shí)，由于 C1 上存在一個(gè)左正右負(fù)的電壓，此時(shí)，C1 形成了一個(gè)放電回路，開(kāi)始進(jìn)行放電。放電路徑為 C1 - KEY1 - R6/C2/Q2 - C1。在這個(gè)回路中，R6、C2 和 Q2 是并聯(lián)連接的，因此電流會(huì)同時(shí)流經(jīng)這三個(gè)元件。當(dāng) C1 放電時(shí)，R6 上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上正下負(fù)的電壓信號(hào)，這個(gè)信號(hào)促使 Q2 開(kāi)始導(dǎo)通。C2 的加入是為了增強(qiáng) Q2 導(dǎo)通的穩(wěn)定性，通過(guò)短暫存儲(chǔ)該電壓信號(hào)來(lái)確保有效導(dǎo)通。

2. 電路開(kāi)啟狀態(tài)

一旦 Q2 導(dǎo)通，Q1 也會(huì)隨之導(dǎo)通。Q1 的輸出端電壓通過(guò) R3 向 Q2 的基極反饋一個(gè)電信號(hào)，從而使得整個(gè)電路進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的開(kāi)啟狀態(tài)。此時(shí)，電路將輸出一個(gè)大于 4V 的穩(wěn)定電壓信號(hào)。其巧妙之處在于通過(guò)電位差的翻轉(zhuǎn)來(lái)控制晶體管的導(dǎo)通與截止。

三、經(jīng)典單鍵開(kāi)關(guān)機(jī)電路

經(jīng)典單鍵開(kāi)關(guān)機(jī)電路適用于廣泛的電壓范圍，從 4.5V 到 40V，并可處理最大 19A 的電流。

1. R5 的作用與電壓應(yīng)用

R5 是一個(gè)可選元件，當(dāng)輸入電壓低于 20V 時(shí)，可以將其短接；而當(dāng)輸入電壓超過(guò) 20V 時(shí)，則建議接上 R5。這樣，R5 與 R1 共同作用，確保 MOS 管 V1 的 GS 電壓維持在 - 20V 到 - 5V 之間，并且在 V2 導(dǎo)通時(shí)，盡量使 V1 的 GS 電壓處于 - 10V 到 - 20V 的范圍內(nèi)，從而確保 V1 能夠輸出大電流。

2. 按鈕未按下?tīng)顟B(tài)

在按鈕未按下之前，V2 的 GS 電壓（即 C1 的電壓）為零，導(dǎo)致 V2 截止，同時(shí) V1 的 GS 電壓也為零，因此 V1 也處于截止?fàn)顟B(tài)，沒(méi)有輸出。

3. 按鈕按下?tīng)顟B(tài)

當(dāng) S1 被按下時(shí)，C1 開(kāi)始充電，使得 V2 的 GS 電壓逐漸上升至約 3V，此時(shí) V2 迅速導(dǎo)通并進(jìn)入飽和狀態(tài)。由于 V2 的導(dǎo)通，V1 的 GS 電壓下降至小于 - 4V，導(dǎo)致 V1 也進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，從而產(chǎn)生輸出，發(fā)光管亮起。在此狀態(tài)下，應(yīng)松開(kāi)按鈕以確保電路的穩(wěn)定。

4. 再次按下按鈕狀態(tài)

隨后，C1 通過(guò) R2 和 R3 繼續(xù)充電，將 V1 和 V2 的狀態(tài)鎖定。當(dāng)再次按下按鈕時(shí)，由于 V2 仍處飽和導(dǎo)通狀態(tài)，其漏極電壓約為 0V，C1 將通過(guò) R3 放電。當(dāng) C1 的電壓降至約 3V 時(shí)，V2 將截止，同時(shí) V1 的柵源電壓將大于 - 4V，導(dǎo)致 V1 也截止，從而切斷輸出，發(fā)光管熄滅。在此過(guò)程中，應(yīng)再次松開(kāi)按鈕。

需要注意的是，在 S1 使 Vout 打開(kāi)或關(guān)閉后，應(yīng)立即松開(kāi)按鈕，以避免產(chǎn)生開(kāi)關(guān)振蕩。