软开关设计漫谈_硬件篇 _开关

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//TITLE:
// 软开关设计漫谈_硬件篇
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//DATE:
//19-may-2009
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//CE 5.0
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何为软开关？软开关是相对于硬开关而言。硬开关顾名思义，电源的开断完全取决于硬件，是物理层上的开合；而软开关，则是必须借助于软件，准确地说是借助软件来进行关闭。两者各有优劣。前者因为是物理层的操作，可以讲电源和系统部分完全阻隔，所以关闭时漏电流非常小，但缺陷是关闭时无法给予软件任何通知信息；而后者的关闭只是电平的操作，关闭后无法将电源部分与系统部分隔离，因此相对而言，漏电流会比较大，但优点在于，关闭是由软件进行控制，所以能在关闭前做好相应的准备工作。正是因为此特性，故电子设备来说采用硬开关的设计非常少，更多的是软开关。举个简单的例子，我们常用的家用电脑就是软开关设计。试想加入电脑采用的是硬开关的设计，会是什么结果？结果估计就如同我们在正常使用电脑时，突然将插头给拔掉一样。这样，对于电脑的设备，特别是硬盘而言，所造成的损害是不可估量的。
对于软开关而言，在我们按下那一瞬间，因为还没有给CPU上电，不存在任何程序执行的可能，所以注定“打开”这一个操作只能用硬件完成。当系统跑起来以后，此时软件已经开始运作，我们就能通过对GPIO进行操作来关闭设备。综上所述，如果要实现软开关，我们必须具备两个GPIO口。一个为，作为输入，用来检测按键是否按下；另一个为，作为输出，用来控制电源的闭合。
现在，我们来看一个典型的软开关电路（图一，以下讲解都以电路图的标号为指代）：
该电路很简单，对外的节点有四处，分别如下：
：用来控制系统的电源。当其为high时，系统正常供电。
：直接接3.3V电压
：当其为low时关闭系统电源
：检测按键S1的状态。
我们现在根据开机到关机的过程来一步一步来分析该电路：
【软开关设计漫谈_硬件篇】

文章插图
1.未开机，S1未按下。
此时为low，直接控制了Q1和Q2的控制脚(PIN1)，令的电压无法输出到端。而D1因为S1未按下，该二极管也处于阻隔状态，S1端的也无法输送到端。故整个系统还处于关闭状态。
2.S1按下，开机。
S1按下，二极管D1导通，S1端的电压输送到端，系统开始启动。系统启动时，将置high 。此时已经输入了R2,R3端的电压，D1两边电压基本上处于平衡状态，D1相当于断开，S1端的电压无法加载到。
3.S1放开，系统正常运行。
S1放开，D1不可能再导通，而此时电压已经主要是从R2，R3端的VDD3D输入，令一直保持high状态，故系统一直处于正常运行状态。
4.S1按下，系统正常运行。
因为S1按下，导致Q3导通，拉低R6端下方的电压，此时这个GPIO口检测到电平为low，软件开始进入计时状态。
5.S1放开。
因为S1已经放开，Q3不再导通，R6下端电压恢复，检测到电平为high 。此时软件和阈值做比较，如果超过预定的阈值，则关闭系统；否则，将本次操作忽略。在这里之所以和阈值进行比较，是出自于防抖的需要。因为在实际使用中，可能R6端会有微小的极为短暂的电压降，如果软件不设置阈值，检测到该电压降就会关闭，这对于产品而言是不允许的。