许多设备（例如数字万用表、便携式仪表）在一段时间不使用后会自动关机，以避免电池耗尽。本文分析这类自动关机电路的实现原理，以及单片机系统常用的软硬件结合一键开关机方案。

一、万用表的自动关机电路

数字万用表的自动关机电路如图 1 所示。

图 1　万用表自动关机电路

很多时候我们需要实现设备的开关机，比较常用的方法有硬件开关的开关机和纯粹的软件开关机：硬件开关机一般都是用拨码式的硬件开关实现，缺点是占用空间比较大、外观不美观；而单纯的软件开关无法实现真正的关机，只是让单片机进入睡眠或者休眠状态，存在耗电等问题。为了解决这些问题，有时不得不进行软硬件结合，实现一键开关机，其原理如图 2 所示。

图 2　一键开关机电路

具体工作原理如下：按下按键开关 K1 时，Q3 导通，产生低电平，导致 Q1 也导通，通过电源接口或者电池为 DC-DC 供电，单片机及其负载可以正常工作；同时单片机读取按键电平、知道按键按下，为 PWR_IO 产生一个高电平，在按键释放后为 Q3 的基极提供持续的高电平，不让电源由于按键的释放而断开。再次按下 K1 时，单片机读取到 Q2 导通、KEY_IO 为低电平，知道有按键按下，为此单片机在 PWR_IO 端口产生一个低电平，在按键释放后 Q3 截止，导致 Q1 截止，电池或者电源接口无法为 DC-DC 供电，从而实现关机。

图 3　软关机电路

二、比较器与 RC 定时构成的自动关机电路

图 4　比较器加 RC 定时自动关机电路

图 4 所示电路实质上是比较器 + RC 定时 + 三极管开关的组合：R1 和 C1 组成 RC 定时网络，Q1 和 Q2 组成电子开关。

其工作过程是：当把开关 S1 置于“关”时，9 V 电池对电容 C1 充电，使得 C1 两端的电压等于电池电压；当把 S1 置于“开”时，电容 C1 接至运放的同相输入端（A），同时也通过 R1 放电。R2 和 R5 分压得到约 1.5 V 的电压加至运放的反相输入端（B），刚开机时 A > B，运放输出高电平，这使得 Q1 和 Q2 都导通，通过 Q2 的集电极输出 9 V 电压，万用表开始工作。随着 C1 的不断放电，A 的电压不断下降；当 A 端电压小于 B 端电压时，运放输出低电平，Q2 输出低电平，万用表就自动关机了。

定时时间取决于 R1 和 C1，其关系为 t = −ln(A/U)·RC，其中 U 为电容的初始电压、A 为终止电压。以上电路约为 14 分钟，当把电容换成 100 μF 时约为一小时。

此外还有更精简的实现方式，例如用 MOS 管代替三极管构成电子开关，其原理与上述电路相同，只是关断器件不同。