單鍵開關機電路與輕觸開關的創新設計解析
出處:網絡整理 發布于:2025-09-05 15:38:05 | 1201 次閱讀
單鍵開關機電路
初步探索與問題
近期,筆者針對單鍵開關機電路進行了深入研究與測試。最初嘗試的是一個單片機控制的自殺式一鍵開關機電路,經過多日調試,最終發現問題出在芯片損壞上。這一經歷讓我們認識到,在電路設計中,芯片的穩定性至關重要。
無需單片機的版本設計隨后,筆者進一步探索,利用 protues 仿真了一個無需單片機控制的版本。該電路設計簡潔高效,靜態功耗極低。由于采用了 MOS 管,輸入輸出壓降大大降低。經過實物焊接測試,其性能穩定可靠,具有很高的實用性。
該電路的原理是,像 2N7002 這樣的 MOS 管在初始狀態下是隨機的。假設 Q1 的 G 極為高電平,此時 Q1 導通,D 極輸出低電平,使得 Q2 的 G 極為低電平,Q2 截止,輸出高電平。因此,Q3 也處于截止狀態,整體電源關閉,燈不亮。同時,Q2 輸出的高電平通過 R3 反饋給 Q1,維持其導通狀態,確保系統穩定。當按下按鍵時,Q1 的 G 極電平變為低,使其截止,輸出高電平。這個高電平信號傳遞給 Q2 的 G 極,使其導通,Q2 輸出低電平,進而 Q3 也導通,整體電源打開,燈亮起。

設計與性能研究
在探索單鍵開關機電路的過程中,筆者還研究了一種單鍵輕觸電子開關電路。這種電路設計巧妙,利用了輕觸開關的特性,實現了便捷的單鍵控制。通過仿真和實物測試,發現該電路在性能和穩定性方面表現出色,為電子設備提供了更為靈活的開關控制方式。
電路工作原理以 5V 電壓作為電源,詳細解析該電路各組件如何協同工作,實現單鍵輕觸的便捷控制。在默認狀態下,整個電路僅由 R1 和 R5 消耗微小電流,由于 R1 的阻值相當大,其電流消耗可忽略不計。R1 與 R5 共同構成一個分壓電路,其中點電壓穩定在 1.193V。這一電壓隨后對 C1 進行充電。當按下按鍵時,由于 C1 上已經積累了電壓,此時 C1 便具備了一個放電回路。
放電路徑為 C1 - KEY1 - R6/C2/Q2 - C1,其中 R6、C2 和 Q2 在電路中以并聯方式連接。當 C1 放電時,R6 上會產生一個電壓信號,這個信號會觸發 Q2 開始導通。而 C2 的作用在于提高 Q2 導通的穩定性。一旦 Q2 導通,Q1 也會隨之導通。此時,電路將輸出一個大于 4V 的穩定電壓信號。
單按鍵開關電路的設計簡易設計與實現
單按鍵開關電路的設計相對簡單,其核心在于利用電位差的翻轉來控制晶體管的通斷。當按鍵按下時,C1 電容開始放電,這一動作會觸發 Q2 晶體管的導通。若 SW 引線長度較長,為防干擾,建議在 ICB 6 與 GND 之間增設一小型抗干擾電容。
經典電路設計
此電路設計適用于廣泛的電壓范圍,從 4.5V 到 40V,并可處理最大 19A 的電流。其中的 R5 是一個可選元件,當輸入電壓低于 20V 時,可以將其短接。R5 的取值應確保與 R1 共同分壓,使 MOS 管 V1 的 GS 電壓維持在 - 20V 至 - 5V 之間。
在按鈕未按下之前,V2 的 GS 電壓為零,導致 V2 截止,同時 V1 的 GS 電壓也為零,因此 V1 也處于截止狀態。然而,一旦 S1 被按下,V2 將導通并迅速進入飽和狀態。這會使 V1 的 GS 電壓降至低于 - 4V,從而使得 V1 也進入飽和導通狀態,此時 Vout 開始輸出,發光管亮起。隨后,C1 通過 R2 和 R3 繼續充電,將 V1 和 V2 的狀態鎖定。當再次按下按鈕時,由于 V2 已處于飽和導通狀態且漏極電壓接近 0V,C1 將通過 R3 放電。當放電至約 3V 時,V2 將截止,同時 V1 的柵源電壓將高于 - 4V,使得 V1 也截止,從而切斷 Vout 的輸出,發光管熄滅。
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