一种单键开/关机电路，实现手机电源键功能：长按开机、长按关机、轻触开/锁屏

分享一个自己电路中的 单键开关机电路，需要与单片机的I/O配合，可实现手机电源键功能，如：长按开机、长按关机、轻触开关锁屏或其他自定义功能。并且静态功耗极低，最大uA级，非常适合电池供电。

（电路原理分析在下文）

想要实现长按开机、长按关机、轻触开关锁屏等功能，电路需要使用：

1）带有EN使能引脚的电源芯片，如图中的MP2144，用于将VIN降压到3.3V，给单片机及整个系统供电。

2）单片机的两个I/O，KEY_ON 与 PWR_EN。其中 KEY_ON配置为输入引脚，PWR_EN配置为推挽输出。

3）两个二极管D3、D4，其作用相当于或门，只要有一端输入为高电平，SW_EN都会为高电平，反之就会被R12将输出拉低。而只要SW_EN为高电平，MP2144就会为系统持续供电。

4）MOS管Q2，用于将按键电平VIN，转换为单片机的电压轨3.3V，防止VIN烧毁单片机的I/O。单片机读取KEY_ON引脚的电平，就可以得到按键状态。Q2可以用三极管代替，但三极管的关断漏电流要比MOS高得多得多，会使待机功耗增加。

（VIN为电池电源，当SW-PB按下后，D3导通，SW_EN电平为高，MP2144工作，会输出3.3V电源给单片机供电，使系统工作。）

按键开机过程：

1. 刚刚上电时，MP2144的EN为低电平，不会有电源输出，系统处于关机状态。此时电路回路中仅有MP2144的关断电流，为0.1uA，有效保护电池电量。

2. VIN为电池电源，当SW-PB按下后，D3导通，SW_EN电平为高，MP2144工作。MP2144会输出3.3V电源给单片机供电，使系统工作。

3. 单片机上电后，程序将KEY_ON引脚设置为输入，PWR_EN设置为初始状态为0的推挽输出。持续检测KEY_ON引脚电平。由于用户当时的手还在按着开关，SW-PB的状态为按下，于是Q2导通，KEY_ON被拉低为低电平。

4. 如果检测到KEY_ON为低电平的时间不超过xS，由于PWR_EN的输出为0，当按键松开的瞬间，SW_EN就会变为低电平，整个系统立即掉电，仅保持着MP2144的0.1uA的关断电流。

5. 如果检测到KEY_ON引脚持续xS时间均为低电平，且此时系统状态为关机，则判断用户正在执行 长按开机动作。单片机会执行开机过程：将 PWR_EN设置输出高电平，系统持续供电，之后单片机正式初始化其他外设并运行系统。开机过程完毕。

两个二极管D3、D4的作用相当于或门，只要有一端输入为高电平，SW_EN都会为高电平。而只要SW_EN为高电平，MP2144就会为系统持续供电。（MCU控制PWR_EN输出高电平，SW_EN就会为高电平，MP2144就会一直给单片机供电。即使松开按键，整个系统依旧可以保持正常供电。除非单片机主动将PWR_EN引脚设置为低电平，系统才会掉电。且系统一旦掉电，关机电流仅为MP2144的关断电流-0.1uA。想要系统重新上电，只有长按开机按键这一种方式。）

按键事件处理：

1. 开机过后，单片机建立一任务，持续检测 KEY_ON的电平和时间。（或者利用中断来完成这一目的）

2. 用户短按按键，KEY_ON电平会从高跳变到低，低电平会保持几十或者几百ms，之后再跳变回高电平。

3. 单片机如果检测到KEY_ON电平为低，且持续时间较短，只有几百ms以内。则判断用户此时正在单击按键，可执行对应的处理事件，例如开/关屏幕，触发系统设置等功能。

因为有 D3、D4组成或门，且MCU一直控制PWR_EN输出为高，所以单击按键不会对MP2144的使能状态造成影响，也不会烧毁单片机的PWR_EN引脚。只要监控KEY_ON引脚的电平，就可以获得按键的状态，并用于判断按键事件。

按键关机过程：

1. 用户长按按键，KEY_ON被持续拉低。

2. 单片机检测到KEY_ON电平为低，且持续时间较长，大于xS时间。则判断用户此时正在长按按键，可执行关机过程：将开关机标志位设置为待关机，执行关机过程，如保存用户数据、载入关机动画等。待所有准备过程完毕后，将PWR_EN引脚输出为低电平，系统进入关机状态，MCU设置为掉电模式。待用户松开按键后，SW_EN将为低电平，MP2144不会继续供电，系统会彻底掉电。（想要系统重新上电，只有长按开机按键这一种方式。）

1）电源芯片一定要 带有EN使能引脚，才能实现这一整个过程。且电源芯片的功耗也在设计考虑范围。

2）关机状态下，3.3V无输出，故Q2不会有漏电流，且电路中的其他元件均为无源元件。所以关机状态下的静态功耗仅与电源芯片的关断电流有关，所以关断电流越小越好。例如MP2144，关断电流仅为0.1uA。而其他部分电路在未开机的时是没有任何功耗的，十分适合电池供电。

3）开机状态下的静态功耗，与电源芯片的Iq（静态电流）、Q2-MOS的漏电流（nA级别）、系统功耗都有关系。如果整体的静态功耗需要控制在uA级别，不是很推荐使用DCDC做电源，可以选择LDO，例如SPX3819、MIC5205。