在电子电路设计领域，低功耗单键开关机电路的设计一直是一个备受关注的话题。它不仅能够简化设备的操作流程，还能有效降低设备的功耗，提高设备的续航能力。下面，我们将深入探讨几种低功耗单键开关机电路的设计方案及其工作原理。

一、无需单片机的单键电路

近期，一种无需单片机控制的单键开关机电路设计引起了广泛关注。该电路采用 MOS 管，具有静态功耗极低、输入输出压降小等优点。经过 Protues 仿真和实物焊接测试，其效果令人满意。通过调节 R2 的阻值，可以轻松调整按键的灵敏度。

1. 初始状态

在初始状态下，假设 Q1 的 G 极为高电平，这将导致 Q1 导通，从而 D 极输出低电平。这个低电平信号使得 Q2 的 G 极为低电平，进而 Q2 处于截止状态，输出高电平。由于 Q3 也处于截止状态，因此整个电路的电源被关闭，灯不亮。同时，Q2 输出的高电平通过 R3 反馈给 Q1，维持其导通状态，确保系统稳定。

2. 按键按下状态

当按下按键时，Q1 的 G 极电平变为低电平，导致 Q1 截止，输出高电平。这个高电平信号被传送到 Q2 的 G 极，使其导通。由于 Q2 输出低电平，Q3 也随之导通，从而打开电源，灯亮起。

3. 电路稳定性与电流消耗

在默认状态下，整个电路仅由 R1 和 R5 承担电流消耗。由于 R1 的阻值相当大，因此电流消耗几乎可以忽略，确保了电路的长时间稳定运行，无需担忧耗电问题。R1 与 R5 共同构成了一个分压电路，其中点电压稳定在 1.193V。这一电压随后对 C1 进行充电，形成充电回路：5V - R1 - C1 - R7 - GND。在此过程中，C1 被充以左正右负的 1.193V 电压，而其他部分的电压则保持为 0V。

二、单键轻触电子开关电路

单键轻触电子开关电路在电子设备中扮演着至关重要的角色，它能够通过一个按键实现设备的开关控制。

1. 工作原理

当按下按键时，由于 C1 上存在一个左正右负的电压，此时，C1 形成了一个放电回路，开始进行放电。放电路径为 C1 - KEY1 - R6/C2/Q2 - C1。在这个回路中，R6、C2 和 Q2 是并联连接的，因此电流会同时流经这三个元件。当 C1 放电时，R6 上会产生一个上正下负的电压信号，这个信号促使 Q2 开始导通。C2 的加入是为了增强 Q2 导通的稳定性，通过短暂存储该电压信号来确保有效导通。

2. 电路开启状态

一旦 Q2 导通，Q1 也会随之导通。Q1 的输出端电压通过 R3 向 Q2 的基极反馈一个电信号，从而使得整个电路进入一个稳定的开启状态。此时，电路将输出一个大于 4V 的稳定电压信号。其巧妙之处在于通过电位差的翻转来控制晶体管的导通与截止。

三、经典单键开关机电路

经典单键开关机电路适用于广泛的电压范围，从 4.5V 到 40V，并可处理 19A 的电流。

1. R5 的作用与电压应用

R5 是一个可选元件，当输入电压低于 20V 时，可以将其短接；而当输入电压超过 20V 时，则建议接上 R5。这样，R5 与 R1 共同作用，确保 MOS 管 V1 的 GS 电压维持在 - 20V 到 - 5V 之间，并且在 V2 导通时，尽量使 V1 的 GS 电压处于 - 10V 到 - 20V 的范围内，从而确保 V1 能够输出大电流。

2. 按钮未按下状态

在按钮未按下之前，V2 的 GS 电压（即 C1 的电压）为零，导致 V2 截止，同时 V1 的 GS 电压也为零，因此 V1 也处于截止状态，没有输出。

3. 按钮按下状态

当 S1 被按下时，C1 开始充电，使得 V2 的 GS 电压逐渐上升至约 3V，此时 V2 迅速导通并进入饱和状态。由于 V2 的导通，V1 的 GS 电压下降至小于 - 4V，导致 V1 也进入饱和导通状态，从而产生输出，发光管亮起。在此状态下，应松开按钮以确保电路的稳定。

4. 再次按下按钮状态

随后，C1 通过 R2 和 R3 继续充电，将 V1 和 V2 的状态锁定。当再次按下按钮时，由于 V2 仍处饱和导通状态，其漏极电压约为 0V，C1 将通过 R3 放电。当 C1 的电压降至约 3V 时，V2 将截止，同时 V1 的栅源电压将大于 - 4V，导致 V1 也截止，从而切断输出，发光管熄灭。在此过程中，应再次松开按钮。

需要注意的是，在 S1 使 Vout 打开或关闭后，应立即松开按钮，以避免产生开关振荡。