單位外采的模塊故障了,出了保修期,沒有圖紙,沒有說明書,返廠維修價格太貴,又舍不得報廢,讓我維修 雖說心中萬馬奔騰,但上有老下有小,聽從安排是優點,無私奉獻是品質,咱安安靜靜地拿起萬用表,先看看線路布局吧!
這不,經過幾天的測量,到原理圖,發現大部分是電源芯片壞了、外殼結構損壞。其中的控制邏輯在主控芯片里,咱也沒辦法,只能拆東墻補西墻的,能修幾個是幾個……然而,意外收獲的是,梳理了一個開機電路,發現設計的很巧妙。
事后,查閱資料,貌似這個電路形式用的還是比較多,只是在工業設備中較少而已。當時記錄的原理圖如下:
由于是一邊整理、一邊畫的原理圖,所以看著有些亂。為了更清晰地分析和說明,下面又稍微整理了一下,便于分析原理。
說明:
● V-POWER為電源供電,VDD3V3為VCC經過LDO降壓后給MCU的供電;
● S1(SW-POWER)為觸摸按鍵;
● PWR_CTL是控制引腳,由單片機輸出。
工作過程簡析:
在電池有電且系統關機的初始狀態下:不按下按鍵,則(Q2)NMOS柵極為低,截止;(Q1)PMOS的柵極為高,截止,BAT到V_POWER無通路,系統沒有電。
按下按鍵以后,PMOS柵極為低,導通,V_PWR基本等于BAT(PMOS的源漏之間約有0.05V壓降),經過SPX1117后得到3V給單片機供電,單片機程序開始運行,檢測nPWR_BUT_TEST電平,若低則延遲500ms再檢測仍為低,就給PWR_BUT_CTL置高,NMOS導通。此后即便松開按鍵,PMOS的柵極仍通過NMOS接地,保持導通。
若延時檢測過程中間松開按鍵,供電即斷。開機后單片機程序檢測nPWR_BUT_TEST的下跳沿,注意不是低電平,否則會在第一次開機時重復觸發開關機。一旦得到下跳沿,延時500ms后再檢測電平,仍為低,就給PWR_BUT_CTL置低,NMOS關斷,PMOS失去從NMOS的源漏極接地的通路,僅剩按鍵通路,則松開按鍵PMOS柵極為高,截止,即關機。
短按開關屏幕原理十分簡單,在開機之后,主程序不斷監視nPWR_BUT_TEST時,在主程序中設計短按觸發翻轉LCD_POWER控制LCD的背光即可。
下面,通過這個電路,聊聊電路設計中的一些思路。 作為開發人員,別人的電路再好,也要裝作自己思考一番。但如果沒有這個電路做參考,而是需要我們自己做電路的時候,又該如何下手呢?下面咱們就試試吧!
后期百度的時候,發現這種電路的應用還是很多的,雖然結構形式稍有差別,但在原理和控制上大同小異。此時才明白,初識這個電路的贊嘆之情,也是自己孤陋寡聞了。
首先,確定功能需求:
● 開關(通過長按、短按實現不同功能)
● 控制內容(系統電源)
需求很精簡,但實現起來有點朦朧 那么,在朦朧的腦子里開始勾畫現實吧:
● 不用思考,既然需要控制電源,先備好開關和電源。
● 開關的按下時間不同,功能不同,怎么辦?這就需要計時和檢測了吧,這個貌似要用的一個普通的IO就能實現,看看主控MCU上還有沒有富余的IO腳。
● 還要控制電源通斷,控制通斷么,再找個IO就好了。
貌似這就成了,在紙上先畫畫,有點希望,可還是不滿意。完全不行啊,這就是堆零件,咋攢起來呢?開始撓頭了:
●想要開機,那就是在按鍵按下的時候,能夠接通MCU電源,同時MCU進行判斷并控制實現電源保持功能,此時保持功能替代按鍵按下的狀態。
●此時需要找到一個器件,實現電源按下時,將電源接通到系統上,那么常見的就是三極管后者MOS管了,同時MCU的控制是同樣的道理。
●此時,貌似思路清晰了很多,也能試著把功能整合到一起了。
這時回到上面分析的原理圖,恩,貌似差不多,實現功能,需要兩個普通IO,兩個MOS管(選型的時候,注意電流和耐壓)。
這樣看起來就比較簡單了,把電路分成三部分:
● 上面是導通與斷開的關鍵,由Q1負責
● 左邊按鍵判斷部分,由輸入IO負責
● 右邊是替代按鍵控制,有輸出IO和Q2負責
至此,設計思路梳理基本完成 本身是個有些抵觸的工作,沒想到后面也有些許收獲,看來生活處處有驚喜??!做研發一定要有自己的思路,或許看到之前沒用過的電路,別人實現了,自己也理解了,不防靜下來想一想,如果沒有別人的參考,單純的提出要求,自身應當怎么設計。
時間有些趕,不足之處還請見諒!另外,如果有需要查看原圖的小伙伴,請點擊底部“閱讀原文”進行下載。
END
審核編輯 :李倩
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原文標題:提升格調,記一鍵開關機功能電路的實現歷程
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