【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)計的硬件篇。有圖有真相！一個典型電路揭幕軟開關(guān)設(shè)計硬件篇。
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。前者因為是物理層的操作，可以講電源和系統(tǒng)部分完全阻隔，所以關(guān)閉時漏電流非常小，但缺陷是關(guān)閉時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，漏電流會比較大，但優(yōu)點在于，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。
正是因為此特性，故電子設(shè)備來說采用硬開關(guān)的設(shè)計非常少，更多的是軟開關(guān)。舉個簡單的例子，我們常用的家用電腦就是軟開關(guān)設(shè)計。試想加入電腦采用的是硬開關(guān)的設(shè)計，會是什么結(jié)果？結(jié)果估計就如同我們在正常使用電腦時，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 硬件篇
對于軟開關(guān)而言，在我們按下那一瞬間，因為還沒有給CPU上電，不存在任何程序執(zhí)行的可能，所以注定“打開”這一個操作只能用硬件完成。當(dāng)系統(tǒng)跑起來以后，此時軟件已經(jīng)開始運作，我們就能通過對GPIO進(jìn)行操作來關(guān)閉設(shè)備。綜上所述，如果要實現(xiàn)軟開關(guān)，我們必須具備兩個GPIO口。一個為DETECT_KEY，作為輸入，用來檢測按鍵是否按下；另一個為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，系統(tǒng)正常供電。
VDD33D：直接接3.3V電壓
GPIO_SHDW：當(dāng)其為low時關(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)開機到關(guān)機的過程來一步一步來分析該電路：
1.未開機，S1未按下。
此時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因為S1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。故整個系統(tǒng)還處于關(guān)閉狀態(tài)。
2.S1按下，開機。
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。系統(tǒng)啟動時，將GPIO_SHDN置high。此時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)正常運行。
S1放開，D1不可能再導(dǎo)通，而此時電壓已經(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)一直處于正常運行狀態(tài)。
4.S1按下，系統(tǒng)正常運行。
因為S1按下，導(dǎo)致Q3導(dǎo)通，拉低R6端下方的電壓，此時DETECT_KEY這個GPIO口檢測到電平為low，軟件開始進(jìn)入計時狀態(tài)。
5.S1放開。
因為S1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。因為在實際使用中，可能R6端會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關(guān)閉，這對于產(chǎn)品而言是不允許的。
相關(guān)閱讀：
專家給你深入解析電鍍用移相全橋軟開關(guān)電路
基于移相全橋電路的軟開關(guān)電源設(shè)計
對軟開關(guān)半橋DC-DC變換器的PWM控制策略分析
