单片机+硬件自锁一键开关机电路工作原理分析

电器维修

这是一个开关机自适应应用电路，通过NPN三极管Q2驱动PMOS管Q1栅极，KEY_POW按键信号经D2、PC_POW单片机维持信号经D3隔离后共同驱动Q2基极，实现按键开机、MCU上电自锁、软件关机及按键释放后彻底断电。如图示
电路功能分析如下:
一、D1单向供电隔离：VBAT3向VBAT1供电并阻断倒灌
D1阳极接VBAT3，阴极接VBAT1节点，VBAT1节点同时接Q1源极。如图示
VBAT3高于VBAT1节点电压加D1正向压降时，D1导通，VBAT3经D1向VBAT1节点供电；
VBAT1自身电压较高或VBAT3掉电时，D1反偏截止，VBAT1节点由自身电源维持，防止VBAT1向VBAT3倒灌。
VBAT1节点电压取VBAT1自身电压与VBAT3扣除D1正向压降后的较高者。
二、高边主开关及其驱动：栅极电平决定VBAT2通断如图示

①Q1为PMOS，源极接VBAT1节点，漏极输出VBAT2，栅极经上拉电阻R1接源极。
Q2截止时，Q1栅极被上拉至源极电平，Vgs接近0，Q1截止，VBAT2断电；
Q2导通时，集电极将Q1栅极拉低，Vgs为负并低于导通阈值，Q1导通，VBAT1节点经Q1沟道向VBAT2供电。
②Q2栅极驱动：基极高电平拉低Q1栅极
Q2为NPN型S8050，发射极接地，集电极接Q1栅极，基极经下拉电阻R3接地。
初始基极为低，Q2截止，Q1关断。
基极出现高于Vbe导通阈值的高电平时，Q2导通并饱和，集电极接近地电平，将Q1栅极拉低，使Q1导通。
三、KEY_POW按键开机：D2单路触发Q2导通

D2作用： 隔离KEY_POW与Q2基极，防止倒灌误触发。

如图示

按键按下时，KEY_POW为高电平，经D2加至Q2基极。扣除D2正向压降后仍满足Q2导通条件时，Q2导通，Q1栅极被拉低，Q1导通，VBAT2上电。

按键释放后KEY_POW恢复低电平，D2截止，按键支路停止驱动Q2基极。

四、PC_POW(单片机)自锁维持：D3单路保持Q2导通D3作用：隔离MCU输出与Q2基极，防止倒灌。如图示

VBAT2上电后单片机启动，将PC_POW置高。PC_POW经D3加至Q2基极，维持Q2导通，使Q1保持导通。
按键释放后，系统由PC_POW支路继续维持VBAT2供电，实现自锁。MCU需在按键释放前尽早输出PC_POW高电平，保证自锁建立。
五、D2/D3或逻辑隔离：双路驱动Q2基极且互不倒灌
D2、D3阳极分别接KEY_POW和PC_POW，阴极共接Q2基极。任一信号为高时，均可经对应二极管驱动Q2基极，构成或逻辑。二极管反向截止，隔离按键节点与MCU输出，防止相互灌电流或倒灌。
六、关机撤锁：PC_POW撤除后由按键状态决定断电
关机时，MCU将PC_POW置低或高阻。若按键未按下，KEY_POW为低，D2、D3均截止，Q2基极经下拉电阻放电为低，Q2截止，Q1栅极被上拉至源极，Q1截止，VBAT2断电。若按键仍按下，KEY_POW经D2继续驱动Q2，Q1保持导通，VBAT2维持供电，直至按键释放后断电。
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