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有圖有真相!一個典型電路揭幕軟開關設計硬件篇

發(fā)布時間:2015-06-25 責任編輯:echolady

【導讀】相對于硬開關而言,軟開關才有了定義,即必須借助軟件實現(xiàn)關閉功能。硬開關則是電源的開斷均取決于硬件。本文講述了軟開關設計的硬件篇。有圖有真相!一個典型電路揭幕軟開關設計硬件篇。

何為軟開關?軟開關是相對于硬開關而言。硬開關顧名思義,電源的開斷完全取決于硬件,是物理層上的開合;而軟開關,則是必須借助于軟件,準確地說是借助軟件來進行關閉。兩者各有優(yōu)劣。前者因為是物理層的操作,可以講電源和系統(tǒng)部分完全阻隔,所以關閉時漏電流非常小,但缺陷是關閉時無法給予軟件任何通知信息;而后者的關閉只是電平的操作,關閉后無法將電源部分與系統(tǒng)部分隔離,因此相對而言,漏電流會比較大,但優(yōu)點在于,關閉是由軟件進行控制,所以能在關閉前做好相應的準備工作。

正是因為此特性,故電子設備來說采用硬開關的設計非常少,更多的是軟開關。舉個簡單的例子,我們常用的家用電腦就是軟開關設計。試想加入電腦采用的是硬開關的設計,會是什么結果?結果估計就如同我們在正常使用電腦時,突然將插頭給拔掉一樣。這樣,對于電腦的設備,特別是硬盤而言,所造成的損害是不可估量的。

軟開關設計 硬件篇


對于軟開關而言,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(zhí)行的可能,所以注定“打開”這一個操作只能用硬件完成。當系統(tǒng)跑起來以后,此時軟件已經(jīng)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(xiàn)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,用來控制電源的閉合。

現(xiàn)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):

一個典型電路揭幕軟開關設計硬件篇
 
該電路很簡單,對外的節(jié)點有四處,分別如下:

PWR_ON:用來控制系統(tǒng)的電源。當其為high時,系統(tǒng)正常供電。

VDD33D:直接接3.3V電壓

GPIO_SHDW:當其為low時關閉系統(tǒng)電源

DETECT_KEY:檢測按鍵S1的狀態(tài)。

我們現(xiàn)在根據(jù)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,直接控制了Q1和Q2的控制腳(PIN1),令VDD33D的電壓無法輸出到POW_ON端。而D1因為S1未按下,該二極管也處于阻隔狀態(tài),S1端的VDD33D也無法輸送到POW_ON端。故整個系統(tǒng)還處于關閉狀態(tài)。

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,系統(tǒng)開始啟動。系統(tǒng)啟動時,將GPIO_SHDN置high。此時PWR_ON已經(jīng)輸入了R2,R3端的VDD33D電壓,D1兩邊電壓基本上處于平衡狀態(tài),D1相當于斷開,S1端的電壓無法加載到PWR_ON。

3.S1放開,系統(tǒng)正常運行。

S1放開,D1不可能再導通,而此時電壓已經(jīng)主要是從R2,R3端的VDD3D輸入,令PWR_ON一直保持high狀態(tài),故系統(tǒng)一直處于正常運行狀態(tài)。

4.S1按下,系統(tǒng)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(tài)。

5.S1放開。

因為S1已經(jīng)放開,Q3不再導通,R6下端電壓恢復,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,則關閉系統(tǒng);否則,將本次操作忽略。在這里之所以和閾值進行比較,是出自于防抖的需要。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,這對于產(chǎn)品而言是不允許的。

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