0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

一种简易的自动开/关机电路设计,Auto switch

454398 2018-09-20 19:42 次阅读

一种简易的自动开/关机电路设计,Auto switch

关键字:一种简易的自动开/关机电路设计

摘要:本文介绍了一种结构简单、使用方便可靠的开/关机电路。电路使用一个D触发器,配合软件上的处理实现单键开/关机、关机前重要数据自动保存及自动关机功能。
关键词: 自动关机电路;微处理器;CD4013
引言 节电是各种电池供电设备所需考虑的首要因素。为防止用户忘记关机,一些设备采用了自动关机电路。此外,许多设备中使用一个开/关按键控制开启或关断电源,即使微处理器(MPU)正在处理关键程序,按键按下时,系统也会关断,造成重要数据的丢失。本文仅使用一个D触发器设计了一种结构简单,使用方便可靠的开/关机电路。
电路设计
实际设计的自动开/关机电路如图1所示。其中U1A为双D触发器CD4013,外接电池电源由Vin输入。Q输出通过阻值为472W的R5、103W的R4和NPN型三极管Q2反向驱动后,与开关电源芯片的开关引脚相连。以MAX1626为例,当SHDN为高时关闭电源,SHDN为低时打开系统电源。
复位式按键S1为系统电源开/关键。C1和R2组成RC网络,使得在S1按下后,保证R有12×104×10-3=120ms的延迟时间处于高电平。CD4013的D、CLK端接输入电源地,保证其处于低电平。置位引脚R一端通过103W的电阻接电源地,另一端通过三极管Q3与MPU的I/O口相连。S1的右端与阻值为103W的R1相连,控制Q1开通。Q1的集电极与地之间接通稳压管,稳压管的输出与MPU的I/O口相连。

图1 自动开/关机电路原理图
设计原理
开/关机电路的核心器件是一个D型触发器,型号为CD4013。其真值表如表1所示。观察其真值表可已看出,无论CLK为何种状态,S为0时,输出Q为0;R为0时,输出Q为1;而当R、S均为1时,输出Q为1;当R和S均为0时,只要CLK不产生上升沿脉冲,输出Q会保持前一输出状态。本电路正是利用R、S均为零时的状态保持特性来实现开/关机功能的。
由于本电路处于开/关电源前端,在电池接入状态下,无论系统电源是否打开,都处于工作状态。CD4013的输入电压范围为3~15V,因此本电路可以保证在宽电压输入范围内稳定工作。

系统开机原理
当按下开机按钮S1时,S与高电平接通,S=1。查阅真值表可得,当R=1,S=1时,输出Q应稳定输出1,经过三极管反向后,电源控制引脚SHDN为低电平,打开系统电源。通常MPU进行初始化时会将I/O引脚置为高电平,由于RC网络的延迟作用,S1按下后可以保证S端约有120ms处于高电平(保证开机稳定条件:RC网络的延迟时间>系统上电复位并将POWER_CTL状态稳定为1的时间)。经过三极管Q3反向,此时S=1,R=0,Q端输出1,系统电源处于打开状态。
MPU延迟后读取STATE引脚的状态。如果此时STATE为低电平,则确认Q1导通,S1曾按下,确认用户开机程序正常运行。如果此时STATE为高电平,则表明Q1截止,开机信号为误动作,程序执行关机程序。
当RC网络的延迟时间过后,S端由1转为0,此时S=0,R=0,查阅真值表得出此时输出Q应该维持前一输出状态,即保持系统开通电源状态。
系统关机原理
作为节电产品,如果在规定时间内系统没有工作,系统会自动转入关机程序,在保存重要数据后,自动关闭系统。
当用户手动关机,按下S1时,Q1打开,STATE的状态由高电平转变为低电平,MPU检测到STATE的状态变化后,经过延时再次检测STATE状态,如仍为低电平,则确认为关机指令,程序将保存重要数据,关闭所有中断,然后将I/O引脚POWER_CTL置为低电平,程序进入循环等待关机状态。此时,I/O口状态经过Q3反相后使触发器R=1,S=0,查阅真值表可得Q端应该稳定输出0,经过三极管Q2反向驱动后,电源控制引脚SHDN为高电平,关闭系统电源。
电源芯片关闭后,随着电容放电,MPU的供电电压不断下降,引脚POWER_CTL变为不定状态,但查阅真值表,无论此时R端电位高或低,输出Q都为低电平,稳定的使系统处于关机状态。
随着电容继续放电,I/O引脚POWER_CTL稳定为低电平,此时触发器引脚R=1,S=0,稳定维持输出Q为低电平,保证系统电源的稳定关断。
设计的改进
实际使用中发现,当更换供电电源时,触发器初始上电,D、CLK和R端下拉至地,保持稳定状态为0。而由于电容C1的充电作用,有可能使S=1,查阅真值表,当S=1,R=1时,输出Q为高电平,致使Q2导通,SHDN为高电平,打开系统。
为了解决更换电源时系统有可能自动开机问题,在系统上电程序开始执行并延迟500ms后重新读取STATE状态。初始阶段,Q1导通,STATE状态为低电平。而随着RC网络的延迟时间过后,S端电位由高电平变为低电平,Q1由导通变为截止,STATE状态由低电平重新转换为高电平。MPU延时后读取的STATE如果为高电平,则认为是误开机,程序执行关机程序,重新关闭系统电源。如果STATE仍为低电平,则确认是开机指令,程序正常执行。因此要求用户在开机时,按下S1并保持500ms以上。
MPU开机初始化程序流程如图2所示。
图2 MPU开机初始化程序流程图
结语
本电路相对其它电路结构简单,使用器件较少。配合软件处理,能够实现自动开/关机功能,对一般应用来说是较好的选择。
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    技术分享!蜂窝模组开机电路设计

    模组的上电开机,是硬件设计调试的第步。在前期设计阶段,尤其要注意优化外部电路设计(特别是电源部分)。 本文特别分享常见开机电路设计相关注意事项。适合大多数蜂窝模组,在实际开发中可灵活应用。
    的头像 发表于 12-17 18:05 487次阅读
    技术分享!蜂窝模组开<b class='flag-5'>机电路设计</b>

    单片机键开关机电路的四方案

    键开关电路 方案、 先上个低功耗的键开关机电路,该
    的头像 发表于 11-20 09:42 1090次阅读
    单片机<b class='flag-5'>一</b>键开<b class='flag-5'>关机电路</b>的四<b class='flag-5'>种</b>方案

    一种新型电流模式控制集成电路

    电子发烧友网站提供《一种新型电流模式控制集成电路.pdf》资料免费下载
    发表于 10-24 10:20 0次下载
    <b class='flag-5'>一种</b>新型电流模式控制集成<b class='flag-5'>电路</b>

    单片机电路图用什么软件画

    单片机电路图的设计和绘制是个复杂的过程,涉及到电路设计、电子元件的选择、电路板布局、信号完整性分析等多个方面。 1. 选择合适的软件 绘制单片机电
    的头像 发表于 10-17 09:43 840次阅读

    键开关机电路的工作原理是什么

    键开关机电路的工作原理涉及多个电子元件的协同工作,主要包括MOS管、三极管、电容、电阻以及可能的单片机(MCU)等。 电路组成 键开
    的头像 发表于 10-07 18:11 778次阅读
    <b class='flag-5'>一</b>键开<b class='flag-5'>关机电路</b>的工作原理是什么

    键开关机电路 专用芯片有哪些

    键开关机电路的专用芯片种类繁多,这些芯片通常具有体积小、功耗低、易于集成和控制等特点,广泛应用于手机、平板电脑、智能家居、安防监控设备等多种电子设备中。以下是些常见的键开
    的头像 发表于 09-13 16:25 1532次阅读

    JK触发器是一种什么稳态电路

    JK触发器是一种具有两个稳态的数字逻辑电路,广泛应用于数字电路设计中。 引言 在数字电路设计中,触发器是一种非常重要的基本逻辑元件。触发器可
    的头像 发表于 08-22 10:39 908次阅读

    STM32F765开机后关机就烧了是什么原因导致的?

    电源电压没有问题 静电处理没有问题的情况下 开机后关机就烧了,然后换过块单片机就好了,是什么原因导致的
    发表于 07-11 07:14

    三极管键开关机电路

    先上个低功耗的键开关机电路,这个电路的特点在于关机时所有三极管全部截止几乎不耗电。 原理很简单:利用Q10的输出与输入状态相反(非门
    发表于 07-09 15:50

    机械自动化是自动化的一种

    引言 自动化技术是指利用控制装置对生产过程进行控制,以实现生产过程的自动化。机械自动化是自动化技术的一种,它主要涉及到使用机械设备和控制系统
    的头像 发表于 07-01 09:32 1646次阅读

    USB插孔短路让计算机自动关机的根本原因及解决办法

    上周同事跟我说有台计算机不起来,于是我看了下画面,出现「USB Device Over Current Status Detected !!」,简单说就是主板认为USB 插孔有短路的现象,造成过电流,所以它会在 15 秒后自动关机
    的头像 发表于 03-18 15:14 1.1w次阅读
    USB插孔短路让计算机<b class='flag-5'>自动关机</b>的根本原因及解决办法

    罗德与施瓦茨示波器RTB2004自动关机故障维修

    -RTB2004维修情况 RTB2004自动关机维修状态 、示波器维修型号:罗德与施瓦茨RTB2004。 二、报修故障:自动关机。 三、故障检测: 开机后指示灯亮,不定时自动关机。经
    的头像 发表于 03-16 08:41 560次阅读
    罗德与施瓦茨示波器RTB2004<b class='flag-5'>自动关机</b>故障维修

    分享个用于3.7V锂电池供电设备的开关机电路

    关机电路是用于控制电源通断的关键电路,尤其在3.7V锂电池供电设备中,开关机电路的设计显得尤为重要。
    的头像 发表于 02-07 10:05 3602次阅读
    分享<b class='flag-5'>一</b>个用于3.7V锂电池供电设备的开<b class='flag-5'>关机电路</b>

    基于MOS管的双电源自动切换电路设计

    实现双电源自动切换电路,其中利用了三个MOS管进行的电路设计
    的头像 发表于 01-10 09:36 1.4w次阅读
    基于MOS管的双电源<b class='flag-5'>自动</b>切换<b class='flag-5'>电路设计</b>

    电路设计中的“地”

    电路设计中的“地”怎么设计,怎么连接直是是硬件工程师在设计和调试过程中经常会遇到的挑战之。雷卯对地简单阐述如下:、“地”的种类和作用雷卯在实际
    的头像 发表于 01-04 08:02 2617次阅读
    <b class='flag-5'>电路设计</b>中的“地”