硬件一键开关机电路

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当按一下按键然后松开，MOS管导通，VOUT等于电源电压;


当再次按一下按键然后松开，MOS管关闭，VOUT等于0;


下面来分析一下这个电路的工作原理：
1.上电后，输入电压通过R1和R2给电容充电，最后电容上面的电压等于输入电压，MOS管栅极电压等于输入电压，MOS管关断，输出电压等于0，电路处于关机状态。NPN三极管基极电压等于0，三极管关闭。


2.当按下按键，由于电容上面的电压等于输入电压，这时电容会通过三极管的发射结，然后还有R4进行放电，三极管会饱和导通，这时MOS管栅极的电压接近于0V， MOS管导通，VOUT等于输入电压。这时电路是处于开机状态


3.只要MOS管导通，三极管Q2导通所需要的电流VOUT通过R3提供；这时即使松开按键，VOUT还是会通过R3提供三极管饱和导通的电流，同时PMOS一直导通。


松开按键后，由于三极管饱和导通时，集电极的电压接近0，所以电容的电压也会接近于0（三极管导通后电容电压接近0.7V，然后通过R2，三极管集电极放电）。
4.当我们再次按下按键，由于电容上面的电压已经是0了，这时三极管基极的电压也是0，按下按键的瞬间三极管会截止，MOS的栅极电压等于电源电压，MOS管截止，VOUT等于0，这时电路处于关机状态。


由于R2电阻非常大（三极管截止后，VIN从R1和R2给电容C充电会很慢，要一段时间才能到达0.7V,从而确保电容的电压在一段时间内一直使三极管截止），所以当按下按键的时候输入电压无法通过R1和R2使三极管导通
5.当我们松开按键，输入电压通过R1和R2给电容充电(充电速度也是很慢的，因为R2非常大)，直到等于输入电压，再次按下按键后电路又会处于开机状态。

这个电路有两个个缺点：

1.MOS管导通后如果立马快速再次按键，由于R2特别大，所以此时电容的电压接近0.7V，不会使三极管截止从而MOS管不会关闭，导致无法关机；
2.当输出端连接的负载电容比较大时，容易出现MOS管关不断的情况，可以在输出端对地接一个几百欧姆的泄流电阻。

改进版纯硬件一键开关机电路

如果负载电流不大可以在MOS管后面串接二极管，同时在R2上并联二极管来优化上面的问题




注意：

• 本例电路开机是没有问题的，但是在关机时，电容C2上的电压不会是0，它是二极管D1的压降+三极管Q2的饱和管压降。所以，如果这个电压大于0.7V的话，就很难使电路关机。因此，二极管D1和三极管Q2的选型有一定的要求。电路中注意二极管D1的选取，不然会影响电路的正常功能；且注意这个二极管是必须要有的；
• 电路引入了二极管D2，如果有对D2压降影响很在乎的应用时，可以考虑将D2修改为MOS管，但注意MOS管别接反了方向；
• 修改电容C2、电阻R12和R14可以调整开关机的响应速度；
  

双稳态一键开关机电路第一个

原理分析：
1、Q2，Q3组成双稳态电路。由于C1的作用，上电时给C1充电，所以Q2的基级（D点）会首先变成高，Q2先导通，Q3不导通，Q1不导通， VCC_OUT输出0V；
2、Q2导通此时集电级（C点）的电压为低电平大约0.3V左右，C1上的电压也为0.3V左右；
3、当按下K1后，Q2的基级（D点）电压被C1拉到0.3V，Q2迅速初始化，Q3开始导通，电路的状态反生翻转，Q3导通后Q1的门级（B）点）拉至低电位，Q1导通，VCC_OUT输出5V；
4、Q3导通后，C1通过R1，R3充电，电压上升到1V（0.3v+0.7v）左右即F点电压；
5、此时再次按下K1，C1的电压加到Q2的基级（D点），Q2导通，Q2的集电级（C点）为低电平0.3V左右，通过R4强迫Q3初始化， Q1也同样，系统关闭。

第二个

原理很简单，Q1、Q2组成双电路。由于C1的作用，上电的时候Q1先导通，Q2截止，如果没有按下按钮，电路将维持这个状态。Q3为P沟道增强型MOS管，因为Q2本身，Q3也同样，系统得不到电源。
此时Q1的集电极为低电平0.3V左右，C1上的电压也为0.3V左右，当按下按键S1后，Q1基极被C1拉到0.3V，迅速。Q2开始导通，电路的状态发生跳跃，Q2导通以后将Q3的门极拉到低电位，Q3导通，电源通过Q3给系统供电。
Q2导通后，C1通过R1、R4充电，电压上升到1V左右，此时再次按下按键，C1的电压加到Q1基极，Q1导通，Q1集电极为低电平，通过R3强迫Q2起始，Q3也起始，系统关闭。整个开关机的过程就是这样。
如果要求该电路的静态功耗低，可以全部采用MOS管，成本要高点，电路如下图，原理都是一样的，双倍电路，就不分析了。

有缺陷的一键开关机电路

1.本例电路通过3个三极管和一个按键实现单键开关机功能。


整个电路的工作过程如下：
电路上电，且按键S1没有被按下时，电路的初始状态如下：
三极管Q1，Q2，Q3都是截止状态，负载RL上没有电压，电容C1，C2，C3上也没有电压。
当按键S1按下时，电容C3通过电阻R2开始充电，当充电电压上升到0.7V以上时，三极管Q2饱和导通，使三极管Q1的基极电压被拉低，PNP三极管Q1也开始导通，负载RL得电，电路开机。
同时，负载电源电压经二极管D1反馈到三极管Q2，Q3的基极。
二极管D1经电阻R4继续给电容C3充电，维持Q2的导通，这样即使按键S1松开后，电路还是能保持开机状态。
二极管D1经电阻R5给电容C2充电，最后使Q3也开始导通，将开关S1的左端拉低为低电平，为电路关机做好准备。
当电路需要关机时，按下开关S1，电容C3通过开关S1，Q3快速的放电，使Q2截止。Q2截止后，Q1的基极电位上升，Q1也会截止，负载断电。完成关机动作。
电路关机后，电容C2通过Q3的发射结慢慢的放电使Q3截止，恢复到初始状态，为下一次开机做准备。
电容C1为负载电源的滤波电容。
注意：
电容C2比电容C1的容值大，这样可以避免误关机。误关机的原理大家自己想一下。
2.本例电路可实现通过一个开关按键和电容来控制电源的开和关。


电路图讲解：
1.上电初始状态：
电路上电后电容C1上没有电压，NMOS管Q2的GS间电压为0，Q2截止；则PMOS管Q1的GS间电压也为0，Q1也截止，Vout无电压输出。
2.电路开机：
电路开机时，按下开关S1，输入电源Vin通过电阻R1，R4，S1，R5给电容充电，电容电压慢慢升高，当电容电压上升到U1时，NMOS管Q2导通并迅速饱和。
Q2饱和导通后，D点电位可认为是0，这样Q1的G极电压也被拉低。当Q1的GS电压下降到U2时（U2为负电压），Q1导通并迅速饱和。此时Vout有输出，发光二极管D1被点亮。
此时，应松开开关S1，输出电压Vout通过电阻R2，R5继续给电容C1充电，形成自锁回路，使Q1，Q2保持导通状态。开机完成。
3.电路关机：
当电路需要关机时，按下开关S1，电容C1通过电阻R5，开关S1，MOS管Q2的DS放电，当放电至电容C1的电压低于MOS管的开启电压时，Q2开始退出饱和并慢慢截止。Q1的GS电压慢慢升高，也退出饱和进入截止状态，Vout无输出。电容C1通过R5，R2继续对负载放电，指指电容C1两端电压为0。返回到电路的初始状态。则开机完成。
注意：
电路图讲解中，U1，U2的电压可通过查找电路图中两个MOS管的数据手册获取，并分析一下电路中的参数设置是否满足要求。
本例开机电路，S1开关不能旧按，在开机或者关机完成后必须松开，否则会“追尾”。
3.本例电路可通过开关S1实现开关机。按第一次时开机，第二次关机。
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整个电路的工作过程：
我们先看电路初始状态：
当电路上电，开关S1还未按下时。Q1是截止的，Vout没有输出。电容C2上的电压为低电平。三极管Q2也是截止的。
当开关S1按下时，由于电容C2上的电压为低电平，所以在S1按下时，将Q1的栅极G电位拉低，使PMOS管Q1导通，Vout有电源输出。
同时，Vout上的电压，经分压电阻R2和R5使三极管Q2饱和导通，进一步的拉低Q1的栅极，使Q1能够完全导通。电路开机完成。电容C2通过电阻R1充电，为再次按键关机做准备。
当需要关机时，按下开关S1，电容C2上的高电平也会拉高Q1栅极高电平，使PMOS管截止，Vout没有输出，Q2三极管基极无偏置电压，也会截止。电容C2通过电阻R1，Vout的负载进行放电，又恢复到初始状态，为电路开机做准备。
这里电容C3对负载波动起到一定的抗干扰作用。
注意：
本例电路有一个缺陷，所以不能用在实际的产品当中。当我们开机时，若按住S1的时间过久，马上就会使Q1截止而关机，发生“追尾”。

低功耗一键开关机电路

原理很简单：
利用Q10的输出与输入状态相反（非门）特性和电容的电流积累特性。刚上电时Q6和Q10的发射结均被10K电阻短路所以Q6和Q10均截止，此时实测电路耗电流仅为0.1uA。此时C3通过R22缓慢充电最终等于VCC电压，当按下S3后C3通过R26给Q10基极放电，Q10迅速饱和，Q6也因此饱和，Vout变为高电平，当C3放电到Q10be结压降0.7V左右时C3不再放电，此时若按键弹开C3将进一步放电到Q10的饱和压降0.3V左右，当再次按下S3,Q10即截止。
这个电路可以完美解决按键抖动和长按按键跳档的问题，开关状态翻转只发生在按键接触的瞬间，之后即便按键存在抖动或长按按键的情况开关状态不会受到影响。这是因为R22的电阻很大（相对R23,R26,R25)当C3电容的电压稳定后，R22远不足以改变Q10的开关状态，R22要能改变Q10的状态必须要等S3弹开后C3将流过R22的小电流累积存储，之后再通过S3的瞬间接触快速大电流释放从而改变Q10的状态。
一键三档电路：


这个电路可以实现低功耗待机和1档、2档、关机等3个档位。上电之初由于Q1,Q4,Q5的be结都并联了电阻，因此所有三极管都截止电路低功耗待机，C3开始充电到VCC电压。当按下S1后，Q5饱和，同时Q1也因此饱和，L_out1输出低电平Q4截止—>Q3截止、Q2饱和，C3放电为0.3V(Q5的饱和压降）左右。再次按下S1，Q5截止L_out1输出高电平—>Q2截止，Q4饱和L_out2输出低电平，由于R4和C1的延时作用Q3会延迟饱和，可以保证Q2完全截止后Q3基极才会为低电平，因此Q2，Q3都不会饱和。当再次按下S1，Q5由截止变为饱和L_out1再次输出低电平—>Q2饱和（同时Q4截止），Q3饱和延迟—>Q1截止，电路进入待机状态。

CD4013一键开关机电路(D触发器)

CD4013电路关断时已经把后面电路关断了，而4013本身的电源不需要关断，COMS电路静态工作电流极少，1uA以下，可以忽略不计。
用4013的电路对电源范围适用广，3~18V都没问题，电路唯一需要调整的就是根据电源电压和负载电流适当更改R1的值。
开关管也可以用MOSFET，效果更佳。

555定时器一键开关机电路一键开关机芯片

还有s8018芯片

继电器一键开关机电路

工作原理：
1、ON按下之前，电容C1充电电压到达5V，三极管Q1工作，Q2不工作，继电器也不工作，无输出；
2、ON按键，Q2开始工作，继电器工作，RL1线路切换，Power OUT输出电压，系统电源启动，启动后A输出高电平，D3灯常亮，A点电压高来维持Q1、Q2工作保证继电器一直工作状态；
3、OFF按下时，Q1不工作，Q2不工作，C1开关，继电器断开，树派莓强制断电；
4、另一种情况，当软OFF按下时，由于A一直输出高，所以B口检测到电平变化是由低变高，告诉系统要执行关机操作，系统关机后A输出低，Q1，Q2所需要的工作电平有C1来提供，等C1放电结束后，Q1，Q2不工作，继电器断开，系统断电。

与非门加继电器方式：

工作原理：
1、由于4管脚处接的是上拉电阻，所以4出为高水平；
2、建设5处为低，则6处输出高，Q1不工作，A、B断开，1、2管脚为高，则3为低一直保持5脚为低；
3、K1按下，则5脚变成高，6脚位低，Q1工作，AB导通，1、2管脚为低，则3为高一直保持5脚位高，继电器保证一直工作；
4、再次按下K1时，5脚变为低电平，6脚为高，Q1不起作用，1、2脚为高，3脚为低；
5、其中的R5、C2构成了按键的RC延迟电路，时间为1/RC。

软硬件一键开关机电路经典电路

一、原理分析
整个电路以+5V供电举例。
1、在关机状态时：电路中各位置的电压大小如下。


可以看出，关机状态下，电路没有形成任何回路，没有产生电流，关机功耗为0。
2、按键被按下并且保持按下时：
①Q1的G极电压通过二极管D1和按键SW1，被拉低到约0.3V。0.3V是二极管D1的导通压降。


②于是MOS管Q1的Vgs = 5 - 0.3 = 4.7V，MOS管Q1被打开，VCC电压变为5V，并对MCU供电。


③MCU迅速跑起来后，软件令GPIO-Out输出高电平5V，打开三极管Q2，饱和导通的三极管Q2将MOS管Q1的g极拉到0V，Vgs变为5 - 0 = 5V。


3、按键松开后：
①MCU的GPIO-Out维持输出高电平5V。
②三极管Q2继续饱和导通，将MOS管Q1的g极拉到0V，维持其Vgs = 5 -0 = 5V。
③MOS管Q1维持打开，令VCC电压维持为5V。


4、此时短按按键：
①MCU上电启动后要马上将GPIO-In设为输入，打开内部上拉电阻，此时GPIO-In对外表现为5V。
②按键SW1被按下后，GPIO-In由5V被拉到0.3V。


③MCU侦测到按键被“短按”，可以根据软件的设定对此作出各种响应。
5、长按按键关机：
①如果MCU侦测到按键是“长按”，则执行关机动作。
②MCU执行完关机动作，最后将GPIO-Out输出低电平0V，关闭三极管Q2。
③按键SW1松开后，MOS管Q1的g极变为5V，MOS管Q1被关闭。
④Vcc的电压变为0V，MCU断电，此时整个电路的功耗变为0。


关机后各点的电压又恢复为：


二、引申电路

以上分析所用的例子，MCU是直接用电压值为5V的Vcc供电，并且GPIO带内置上拉电阻。
如果MCU不是用Vcc直接供电，而是：
1.用由Vcc产生的+3.3V供电（意思是Vcc电压为0时，+3.3V电压也为0）。
2.并且GPIO没有内部上拉电阻，则要加外部上拉电阻。
则电路变成这样：


三、MCU死机了怎么办
这种经典的一键开关机电路需要软件配合，如果MCU死机了，或者程序跑飞了，不就关不了机了吗，怎么办？
1.那就让MCU异常了就赶紧重启：启用MCU内部的看门狗（Watch Dog）功能，或者加入外部看门狗。
2.产品设计成电源可插拔，即死机了就人工重新插拔电源，或拔出电池重新装上。
3.增加一个按键SW2：


这个按键SW2要隐藏在产品内部，用户无感知。产品外壳留一个小孔，死机后让用户用细铁丝通过小孔顶一下按键SW2，令三极管Q2的Vbe = 0，将三极管Q2关闭，从而令MOS管Q1关闭，达到对电压Vcc断电的目的。
还有一种改善方法如下图，就是把Q2的基级拉高


其它原理图：

低功耗一键开关机电路

1、开机过程。
①、在关机状态下，电路各点的电压如下：（均为实测值）


此时电池电压Vbat = 9.04V，三极管Q1、Q2、Q3都是不导通的，整机功耗为0。
②、在关机状态下，按下按键SW1时，产生了以下回路：


③、此时三极管Q1的Vbe = 7.73V - 8.53V = -0.80V，所以三极管Q1饱和导通，稳压芯片U6将电池电压稳压到4.99V，输出给主控芯片U1：


④、主控芯片U1上电后，GPIO-Out引脚马上输出高电平，打开三极管Q2：


⑤、三极管Q2打开后饱和导通，此时按键SW1可以松开，完成上电开机的全过程：


2、关机过程。
①、在开机状态下，松开按键时，主控芯片的GPIO-In引脚为高电平4.83V：


②、按下按键时：


③、因为三极管Q3饱和导通，主控芯片U1的GPIO-In被拉到低电平0V：

④、主控芯片U1检测到按键被按下，GPIO-Out引脚输出低电平0V：


⑤、当按键SW1松开后，系统断电关机，完成关机的全过程：

附图：

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白马家电维修

谢谢 楼主  学习  学习