【導(dǎo)讀】相對于硬開關(guān)而言，軟開關(guān)才有了定義，即必須借助軟件實(shí)現(xiàn)關(guān)閉功能。硬開關(guān)則是電源的開斷均取決于硬件。本文講述了軟開關(guān)設(shè)計(jì)的硬件篇。有圖有真相！一個(gè)典型電路揭幕軟開關(guān)設(shè)計(jì)硬件篇。
何為軟開關(guān)？軟開關(guān)是相對于硬開關(guān)而言。硬開關(guān)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(guān)，則是必須借助于軟件，準(zhǔn)確地說是借助軟件來進(jìn)行關(guān)閉。兩者各有優(yōu)劣。前者因?yàn)槭俏锢韺拥牟僮?，可以講電源和系統(tǒng)部分完全阻隔，所以關(guān)閉時(shí)漏電流非常小，但缺陷是關(guān)閉時(shí)無法給予軟件任何通知信息；而后者的關(guān)閉只是電平的操作，關(guān)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(huì)比較大，但優(yōu)點(diǎn)在于，關(guān)閉是由軟件進(jìn)行控制，所以能在關(guān)閉前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。
正是因?yàn)榇颂匦?，故電子設(shè)備來說采用硬開關(guān)的設(shè)計(jì)非常少，更多的是軟開關(guān)。舉個(gè)簡單的例子，我們常用的家用電腦就是軟開關(guān)設(shè)計(jì)。試想加入電腦采用的是硬開關(guān)的設(shè)計(jì)，會(huì)是什么結(jié)果？結(jié)果估計(jì)就如同我們在正常使用電腦時(shí)，突然將插頭給拔掉一樣。這樣，對于電腦的設(shè)備，特別是硬盤而言，所造成的損害是不可估量的。
軟開關(guān)設(shè)計(jì) 硬件篇
對于軟開關(guān)而言，在我們按下那一瞬間，因?yàn)檫€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(gè)操作只能用硬件完成。當(dāng)系統(tǒng)跑起來以后，此時(shí)軟件已經(jīng)開始運(yùn)作，我們就能通過對GPIO進(jìn)行操作來關(guān)閉設(shè)備。綜上所述，如果要實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，我們必須具備兩個(gè)GPIO口。一個(gè)為DETECT_KEY，作為輸入，用來檢測按鍵是否按下；另一個(gè)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(gè)典型的軟開關(guān)電路（圖一，以下講解都以電路圖的標(biāo)號為指代）：
PWR_ON：用來控制系統(tǒng)的電源。當(dāng)其為high時(shí)，系統(tǒng)正常供電。
VDD33D：直接接3.3V電壓
GPIO_SHDW：當(dāng)其為low時(shí)關(guān)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(jī)到關(guān)機(jī)的過程來一步一步來分析該電路：
1.未開機(jī)，S1未按下。
此時(shí)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?yàn)镾1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(gè)系統(tǒng)還處于關(guān)閉狀態(tài)。
2.S1按下，開機(jī)。
S1按下，二極管D1導(dǎo)通，S1端的VDD33D電壓輸送到PWR_ON端，系統(tǒng)開始啟動(dòng)。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，將GPIO_SHDN置high。此時(shí)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(dāng)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(yùn)行。
S1放開，D1不可能再導(dǎo)通，而此時(shí)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(yùn)行狀態(tài)。
4.S1按下，系統(tǒng)正常運(yùn)行。
因?yàn)镾1按下，導(dǎo)致Q3導(dǎo)通，拉低R6端下方的電壓，此時(shí)DETECT_KEY這個(gè)GPIO口檢測到電平為low，軟件開始進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài)。
5.S1放開。
因?yàn)镾1已經(jīng)放開，Q3不再導(dǎo)通，R6下端電壓恢復(fù)，DETECT_KEY檢測到電平為high。此時(shí)軟件和閾值做比較，如果超過預(yù)定的閾值，則關(guān)閉系統(tǒng)；否則，將本次操作忽略。在這里之所以和閾值進(jìn)行比較，是出自于防抖的需要。因?yàn)樵趯?shí)際使用中，可能R6端會(huì)有微小的極為短暫的電壓降，如果軟件不設(shè)置閾值，檢測到該電壓降就會(huì)關(guān)閉，這對于產(chǎn)品而言是不允許的。
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