1、應用背景

在我們日常生活中，用的最多的電子產品，比如電腦、手機等，一般都有開關機鍵，當我們想開機或者關機的時候，我們就必須長按（比如5s）才會產生動作響應。

圖1 應用場景

這樣設計的目的就是防止誤操作，防止不小心碰到了，然后就開關機了，影響體感。

今天給大家分享一種按鍵防誤觸延時開關電路。

2、電路分析

該電路主要由PMOS管，NPN三極管和按鍵組成。由按鍵S1和軟件GPIO1來控制MOS管Q1的通斷，達到控制設備開關機的效果。

圖2 電路

電路分析：

步驟一：

按鍵S1按下，MOS柵極被拉低，Vgs=Vg-Vs=VA-12V＜0V。

通過設定電阻R3，R4的阻值，為PMOS的Vgs提供一個合適的電壓，因為不同MOS的gs不同，超過其工作范圍，管子可能會壞。

阻值設定好后，MOS導通（電流流向路徑①），電源12V向后級供電，比如DC/DC芯片，運放，單片機或電路其他部分；

圖3 按鍵S1按下，電流方向

步驟二：

后級電路通電后，單片機開始工作，單片機的GPIO1產生一個高電平，從而三極管Q2開通，MOS管Q1柵極被拉低，MOS導通，完成供電自鎖。自鎖后，電路就就一直有電。

圖4 Q2導通，電流方向

整個電路的工作過程很簡單，那它是怎么做到防誤觸延時開關的呢？

細心的同學可能有注意到，圖中還有一個GPIO2信號檢測口：

當按鍵S1松開時，GPIO2被3.3V拉高，為3.3V高電平；

當按鍵S1閉合時，形成如圖所示的電流回路，GPIO2被拉低，為0.7V低電平；

圖5 按鍵S1按下，GPIO2檢測電壓發生變化

由上可知，單片機另外提供一個GPIO口用來檢測控制信號（按鍵輸入），我們可以設定一個時間，比如按鍵按下5s，即GPIO2從高電平變為低電平5s后，再觸發GPIO1產生一個高電平，即使松開按鍵S1，MOS也會沿著電流路徑②，從打開MOS，為后級負載供電。

這種情況下，在5s內GPIO1不是高電平，如果松開按鍵，Q1就不會打開，達到防誤觸開機的效果。

同理，當我們想關機時，假設長按5s關機，按下按鍵S1，單片機GPIO2檢測到信號從高電平變為低電平5s后，再觸發GPIO1產生一個低電平，這時松開按鍵，就可以關機了。

可以看出開關延時都是軟件來做的，單片機開個定時器和IO口中斷就可以解決。

可能有同學會問，圖中D1，D2的作用是什么，可以不要嗎？

圖6 D1，D2的作用

①假設沒有D1，即：D1短路。

當GPIO1為高電平時，Q2導通，GPIO2被拉低，MOS導通，此時按鍵不管怎么按都GPIO2都為低，即按鍵失靈，無法控制。

圖7 沒有D1，電流方向

如果有D1，就可以隔離三極管集電極低電平對于GPIO2控制檢測口的影響，

即：當GPIO1為高電平時，Q2導通時，GPIO2不會產生變化，起到隔離作用。只能通過按鍵的開關來改變GPIO2的高低電平，進而通過控制按鍵按下的時間長短，來控制開關機。

②假設沒有D2，即：D2短路。

圖8 沒有D2，電流方向

當按鍵松開、Q2關閉時，電流會沿著如圖箭頭所示路徑，主電源12V會對單片機電源3.3V造成沖擊，從而損壞單片機。

加上二極管D2，可隔離電源對于IO口和單片機電源的沖擊。

另外二極管選型，選用普通的二極管即可。