幾種定時自動斷電電路

duke83

正在改裝數字三用電表的省電機制需要額外加裝定時關機電路，目標是這個額外的電路就是要有極低的工作與靜態電流而且要儘量簡單。
這裡介紹了幾種不同的定時關機線路，就從耗電量高低開始往下排列來說明。

A、傳統線路，沒有實測數據

利用 R5 對 C2 來放電來達到長時間（10Mx47uF 約 470Sec）計時，此電路的優點只有零件隨手可得與便宜，但計時時間受電容品質影響（最好使用鉭電容）時間不穩定。
且零件數量多電路板不容易做成小面積，需要使用雙刀雙擲的電源開關，耗電最大的就是 LM358 約 0.7mA 所以不符合低工作電流的目標。

B、數位計時電路，10V 時工作電流約 400uA 靜態電流約 10uA。

這也是電表上頭的實際電路，利用多級除法器來獲得較精確長時間計時，時間到時利用一顆二極體來關掉 RC 振盪器以得到較低的靜態電流，可利用 RC 數值與多級除法器輸出來獲得任何想要的時間，缺點這不是為極低功率消耗設計的 IC。

C、改進型數位計時電路，10V 時工作電流約 50uA 靜態電流約 1uA。

與上一個電路相同的計時結構，差別的是這顆 IC 的耗電量有官方保證但實際從市面上買來幾顆不同廠牌、包裝與批號的 CD4541B 卻有天壤之別。
TI 的文件說有全測 20V 時的靜態消耗電流且典型值只有 0.04uA，實測時買來五批不同來源的 CD4541B 其靜態電流最大的有 1mA 還有 265uA 與 3.9uA。

最佳的兩批號都只有 0.9uA 但其中一顆 TI 貼片包裝的升高到 20V 時靜態電流升到 1.2uA，即使馬上降低工作電壓其靜態電流也回不到 0.9uA 了。
結果是此 IC 可用但購買時很拼運氣。

D、複合型數位計時電路，10V 時工作電流約 13uA 靜態電流約 0uA。

低壓低耗電的計時專用 IC EC340EGC 外加高輸入電壓低消耗電流的 LDO，並利用斷電時也關掉 LDO 的機制讓靜態電流非常接近 0。
全部零件數量稍多但全用貼片元件也能讓 PCB 面積控制到可接受的程度，但是這顆高耐壓輸入 3.3V 輸出的 LDO 不好買。
掏寶能找到的只有：TCR1HFH33B 很貴要 NT$25，HT73H33 sot23-5 只有買到假貨找不到真品，TP552C33S5 NT$6 還沒到手。
也因為 LDO 的高耐壓讓此電路可以工作到 30V 甚至到 40V 都可以（控制好 PCH MOSFET 的 VGS 耐壓）

這是實驗時的照片


修改為關閉 LDO 無靜態電流的跳線。

oldhan

很久以前畫的圖, 用 4093 cmos + 電容充放電來做 timer,
當ˊ時沒關注省電, 不過 4 個 cmos 邏輯閘應該會比一個 4060 省電

duke83

oldhan 發表於 2026-3-29 08:11 PM
很久以前畫的圖, 用 4093 cmos + 電容充放電來做 timer,
當ˊ時沒關注省電, 不過 4 個 cmos 邏輯閘應該會比 ...

這個邏輯閘工作在極低頻的情況下當然會比震盪在好幾赫茲再來除頻的 4060 省電。
CMOS 電路的耗電就在高低準位變換的那個瞬間，當然的即使輸出沒變化也會有一個靜態電流消耗。
根據我的經驗這個靜態電流不同廠牌與批號都會不同，廠家無法保證只能自己篩選。
這次實驗我從現貨市場買進的測試品這些全都是 4541，相同的工作條件下裡面只有少數的符合低耗電 1uA 以下。


但是靠電容放電要長到十幾分鐘計時會有兩個問題，一是時間常數不穩定二是電容器體積巨大。
我的情況是在改裝的電表內部緊密沒有足夠的空間可以安置大零件所以只能利用專用的長時間計時 IC 來做。
且都以貼片的元件來做可以做到薄薄的一片電路板，我這個含 PCB 板厚全部的厚度只有 1.7mm 而已。
應該買不到很薄又容量很大的電解電容吧，就是使用市售的超級電容也沒有這麼薄。

阿明先生

這個計時斷電的電路，假如使用STM8，PIC16xx，ATtiny16xx， EM78P153...... 有支援低頻晶振，這類8位元的單晶片，應該也可以很省電，低頻時脈32.768 kHz晶振，通電後啟動單晶片，主程式的初始指令，設定及啟動單晶片的WDT看門狗計時器，及Port腳輸出電壓，並讓CPU進入休眠模式(省電0.01 ~ 0.1 µA)，這時候只有32.768 kHz的振盪及WDT計時器，兩耗電流較多約 1~5 µA，WDT的8位元或16位元計數器溢出（Overflow）喚醒休眠的CPU，這時CPU程式計算WDT計數器溢出幾次，CPU計算後又進入休眠，計數器溢出達到程式預設470 秒，關閉Port腳輸出電壓，

duke83

阿明先生 發表於 2026-3-30 08:59 PM
這個計時斷電的電路，假如使用STM8，PIC16xx，ATtiny16xx， EM78P153...... 有支援低頻晶振，這類8位元的單 ...

我知道某些型號的單片機能支援低耗電，但我沒拿來用有幾個原因，一是大才小用二是也必須加裝 LDO 三是我也不會寫程式。
好在有專用計時晶片如 EC340EGC 體積小使用簡單又便宜，工作時只消耗 10uA 計時停止時只有 0.4uA，唯一缺點就是他不是工規其可靠度有待考驗，至少我用他做過幾個不同電路目前還沒碰到罷工或失誤的。

單片機雖然可以說是全能晶片但程式的攥寫就是個大學問，沒有好腦袋與幾年功力是寫不出可靠的程式，當機與除蟲是常見困惱只能靠時間來修護改善，想在短時間內完成程式的開發是不敢想像的。