CN102053567A

CN102053567A - 一种安全的上电时序控制电路系统

Info

Publication number: CN102053567A
Application number: CN2010105189280A
Authority: CN
Inventors: 陈宏涛; 肖群; 邓志吉
Original assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Current assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN102053567B

Abstract

本发明公开了一种安全的上电时序控制电路系统，包括：时序控制电路，用于根据电源输出的各路电压，按照预设的上电顺序发出开关控制信号，控制电源开关电路打开开关电源，及控制电流泻放电路将倒灌的电流泻放到地。电源开关电路用于根据时序控制电路发出的控制信号，控制各路电源的进行供电；电流泻放电路用于根据时序控制电路发出的泄流控制信号，将系统中倒灌的电流泄放到地。该上电时序控制电路系统，通过时序控制电路控制电源开关电路的供电，并控制电流泻放电路将可能倒灌的电流泄放到地，实现了安全的上电时序的控制。本实施例的上电时序控制电路系统，具有稳定性高，安全的特点，且电路结构简单，成本低，具有很高的实用性。

Description

一种安全的上电时序控制电路系统

技术领域

本发明涉及电子电路技术，特别涉及采用三极管和Mos管实现的一种安全的上电时序控制电路系统。

背景技术

在大部分电路系统里面，对上电时序要求都有很严格的指标。因为对于不同的芯片，其供电系统都有独立的上电顺序要求，比如：一个芯片有1.2V，3.3V两路供电，通常该芯片会要求其3.3V的电源早于1.2V先上电。由于这些不同的电源上电顺序要求，因此须加入一定的上电时序控制电路。

通常的上电时序控制方式，都是控制每路电源电压的输出时间点，以达到对不同电压上电顺序控制的要求，这种控制方式虽然可以保证各路电压按照自设定的顺序先后上电，但在复杂的系统设计中，不可避免的会出现对相同电源电压上电顺序有冲突的要求，比如：芯片1要求自己的1V比3.3V先上电，但是芯片2要求自己的3.3V比1V先上电；此时如果要同时满足两个上电时序要求，需要再为芯片2单独提供一路电源，但这样会增加成本。或者再为芯片2单独设计一路时序控制电路，使其3.3V没上电之前，即使1V已经上电也无法输入到芯片2；这种控制方式却无法以下电流倒灌情况：当芯片1的1V已经上电，由于此时芯片2的3.3V还没有上电，所以芯片2的1V电源还不能上电，通过上述的上电时序控制方式可以防止此时已经上电的1V电源供给芯片2，但是由于系统里面芯片1和芯片2有部分管脚是有连接关系的，所以这样就会出现芯片1的1V电源通过本芯片的管脚将电流倒灌给与芯片2相连的管脚上，然后芯片2再将管脚上的电流通过内部反送给自身的1V电源部分，形成了一个电流倒灌模型，使芯片2的1V电源上出现一定的电压，违反了芯片2的上电时序要求。

在更复杂的系统设计中，会有多个电源上电时序冲突的问题，可能会出现多处电流倒灌现象，大大降低了上电时序控制电路的可靠性。

在现有的技术方案中，常用的上电时序控制方法有如下几种：

采用专门的电源上电时序控制芯片：按照专门的电源上电时序控制芯片的上电顺序设定，对各路电压进行开启控制。这种实现方式，受限于该控制芯片的输入电压大小，通道路数等，无法在各种环境中都适用，并且也无法防止各路冲突时序导致的电流倒灌现象。

采用二极管钳位控制各路电压之间的压差以实现上电顺序控制：由于二极管两端的电压可以被钳定在某个固定的值，所以可以控制两路电压之间的相互关系，在一路电压没有启动的时候，另外一路电压被钳制到一个固定的值。这样便可以限制各路电压的上电顺序。这种控制方式受限于二极管的特性，二极管的钳位电压比较固定，而且二极管属于非线性器件，其钳位电压很难控制，并且无法防止各路冲突时序导致的电流倒灌现象。

采用斜率控制电路，改变电源上电输出的变化斜率，实现各路电压的上电时序控制：在电源输出端修改充放电阻容的值，改变上电曲线斜率，控制各路电压的上电顺序。但此种方法控制精度不高，并且无法防止各路冲突时序导致的电流倒灌现象。

发明内容

本发明提供了一种安全的上电时序控制电路系统，所述电路系统包括：

时序控制电路，用于根据电源输出的各路电压，按照预设的上电顺序发出开关控制信号，控制电源开关电路打开开关电源以按照上电顺序对电路系统进行供电；并按照预设的上电顺序发出泄流控制信号，控制电流泻放电路将倒灌的电流泻放到地。

电源开关电路，用于根据时序控制电路发出的控制信号，控制各路电源进行供电；

电流泻放电路，用于根据时序控制电路发出的泄流控制信号，将系统中倒灌的电流泄放到地。

所述时序控制电路采用三极管驱动电路组成，根据上电时序，发出上电控制信号和泄流控制信号。

所述电源开关电路采用Mos管驱动电路组成，所述Mos管的G级与电源开关控制信号的输入端连接；D级与电源输入端连接，S级连接电源输出端。

所述电流泻放电路采用Mos管驱动电路组成，所述Mos管的G级与电源泄流控制信号连接；D级与电源连接，S级接地。

所述Mos管的S级通过一保险丝接地。

本发明提供的一种安全的上电时序控制电路系统，通过时序控制电路控制电源开关电路的供电，并控制电流泻放电路将可能倒灌的电流泄放到地，实现了安全的上电时序的控制。本实施例的上电时序控制电路系统，具有稳定性高，安全的特点，且电路结构简单，成本低，具有很高的实用性。

附图说明

图1a为本发明一实施例提供的安全的上电时序控制电路系统的结构示意图；

图1b为本发明一实施例提供的安全的上电时序控制电路系统的整体框架图；

图1c为本发明一实施例提供的多路时序控制电路的电路图；

图1d为本发明一实施例提供的电流泻放电路的结构图；

图2a为本发明另一实施例提供的2路电源的安全的上电时序控制电路系统的结构示意图；

图2b为本发明另一实施例提供的2路电源的上电时序控制电路系统的上电过程流程图；

图2c为本发明另一实施例提供的2路电源的上电时序控制电路系统的时序仿真图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种安全的上电时序控制电路系统，其中包括有带防倒灌功能的上电时序控制电路，以防止电路上电过程中发生的倒灌现象。该电路系统通过在上电时序电路中添加泄放电路，使得对芯片进行上电时，将可能倒灌的电流泄放到地，由此使得电流不会倒灌到电源或其他的时序电路，影响其他电路的时序。为电路提供可靠的上电时序控制，确保上电时序的安全性。

该安全的上电时序控制电路系统的结构示意图参见图1a所示，包括：

时序控制电路11，用于根据电源输出的各路电压，按照预设的上电顺序发出开关控制信号，控制电源开关电路打开开关电源以按照上电顺序对电路系统进行供电；并按照预设的上电顺序发出泄流控制信号，控制电流泻放电路将倒灌的电流泻放到地。

电源开关电路12，用于根据时序控制电路发出的控制信号，控制各路电源进行供电；

电流泻放电路13，用于根据时序控制电路发出的泄流控制信号，将系统中倒灌的电流泄放到地。

本实施例的装置通过采用少量的三极管和Mos管来搭建一个安全的上电时序控制电路，防止由于上电时序控制带来的各路电压先后上电所导致的电流倒灌的危险。

通常情况下防止电流倒灌的方式，是在源头上切断倒灌电流路径，但在上电时序控制的时候出现的倒灌现象，其主要威胁是：倒灌电流会对电源输出端的滤波电容进行充电，导致不该上电的电源电压上升，从而破坏上电时序，影响芯片的运作。所以，根据此特点，本实施例采用的是在电路的末端将电流汇集后泻放到地，以防止倒灌电流对电源电容的充电，此种设计方式电路简单，不需要考虑每个倒灌路径，只需在最后受影响的电源处对电流进行泄放处理即可。

该安全的上电时序控制电路系统的整体框架图如图1b所示，图1b中的电源系统代表在应用环境中的供电系统，图中有n路供电，所以其输出n路电源输入信号，在通常的设计当中，电源滤波设计是在此处增加多个滤波电容，对各路电源进行滤波，以满足系统电源的纹波指标，但是这些滤波电容，会被系统返还回来的倒灌电流进行充电，影响上电时序，所以本发明的相关泄流电路等设计，都是在此电源系统以外进行控制的，以确保在倒灌电流到达输出滤波电容之前被泻放掉。

参见图1c所示的多路时序控制的电路的电路图，根据电源输出的各路电压，按照用户设定的上电顺序，依次发出开关控制信号，控制电源开关电路，打开各路相关电源，使各路电源按照上电顺序依次对系统进行供电。并且，根据上电时序，发出n路电源泄流控制信号，控制未上电电源的倒灌电流泻放控制，防止倒灌电流对电源输出电容充电。时序控制电路是采用三极管驱动电路来实现。可选的，该时序控制电路也可以采用功能等同的其他器件来实现，如可以采用可编程器件来实现，或者采用较为特殊的Mos管，如开启电压较低、与三极管的开启电压相当的Mos管来实现该时序控制电路。

以图1c所示的多路时序控制的电路的电路图为例进行说明，其中的Q1～Q6为三极管。第一路电源的输入端连接Q6，其开关控制信号连接Q5；第二路电源的输入端连接Q4，其开关控制信号连接Q3；第n路电源的输入端连接Q2，其开关控制信号连接Q1。三极管的功能如下：当B级输入高于0.7V的电平时，CE两级之间就会联通，当B级输入电压低于0.7V时，CE两级之间就会断开；VDD2和VDD1为系统中可以用于开启三极管的电源电压，此电压根据选用的三极管而定，图中仅以VDD2和VDD1作为示意。

下面以第1路电源为例说明两种控制信号的产生原理。

当第1路电源没有供电时，Q6的B级为低电平，处于关断状态，第1路电源泄流控制信号相当于直接通过一个电阻连接到VDD1，所以此路电流泄流控制信号为高电平。当第1路电源供电，电压上升到特定值将打开Q6，(该特定值可以为该路电源的最小有效供电电压，此电压可以经过电阻分压分出0.7V供给Q6的B级，以实现此路电源只有上升到此最小有效电压时，Q6的B级才会得到0.7V输入的效果)第1路电源泄流控制信号相当于直接连接到地，输出低电平信号。上述过程中，将分别根据电源上电情况产生出高和低的两个泄流控制信号。此时，当第1路泄流控制信号为高电平时，将打开Q5，使第1路开关控制信号直接连接到地，输出低电平。反之则连接到VDD2输出高电平。

其中的电源开关电路，其功能是根据发送的开关控制信号，控制各路电源的选通状态，当输入的某路开关控制信号为高电平的时候打开，对相应的的电源供电，反之则关闭。其实现只需要使用一个如图中所示的Mos管即可。其G级为第n路电源开关控制信号输入，D级连接到第n路电源输入端，S级连接到第n路电源输出端。只有当该路电源需要上电的时候，Mos管才会被控制打开。或者，也可以采用功能等同的其他器件来实现该开关功能，如可以采用具有开关能功能的固态继电器。

其中的电流泻放电路：其主要是根据各路的电源泄流控制信号打开一个Mos管，使从系统中倒灌回来的电流在到达电源输入端前，经过Mos管泻放到地，防止对电容进行充电，干扰上电时序控制。该Mos管是将G级连接至电源泄流控制信号，D级连接至离受电系统最近的供电电源，S级经过一个保险丝接地。电流泻放电路的结构示意图如图1d所示。

由上述说明可知，本实施例的上电时序控制电路系统，通过时序控制电路控制电源开关电路的供电，并控制电流泻放电路将可能倒灌的电流泄放到地，实现了安全的上电时序的控制。本实施例的上电时序控制电路系统，具有稳定性高，安全的特点，且电路结构简单，成本低，具有很高的实用性。

上述实施例举例说明了电流泻放的基本原理，以下以具体实施为例进行详细的说明。本实施例以2路电源的上电时序控制的实际电源系统电路为例，说明整个泄流以及上电时序控制的工作过程。

参见图2a所示为2路上电时序控制电路系统的结构示意图，假设系统要求第1路电源必须早于第2路电源上电，电路系统的工作原理如下：

从电路系统的电路可以看出，Q1～Q4并不是同时打开或者关闭的，而是由特定的顺序设计的，从而能够保证加入泄流电路后，上电时序控制的安全性，特别对于Q1和Q3选用三极管和Mos管的原因就是为了安全性考虑。

参见图2b为本实施例的2路电源的上电时序控制电路系统的上电过程流程图，以下结合图2a和2b进行说明：

当第1路电源输入没有上电的时候，Q2断开，此时Q1的B级(与Q3的G级连接在一起)通过电阻R3连接到VDD处于高电平，所以Q1是打开的，Q4的G级(开关控制信号)被直接连接到地处于低电平，此时Q4断开，第2路电源输入无法传送到第2路电源输出上。与此同时Q3的G级(泄流控制信号)也是高电平，所以Q3打开，第2路电源，通过Q3和保险丝直接接地。

随着第1路电源输入上电，当其经过电阻R1和电阻R2分压的电压还未达到0.7V时，说明第1路电源输入还没有上电完成，此时Q2是不会打开的，但是如果第1路电源输入经过系统中其他通路将电流倒灌回第2路电源处，由于此时Q3处于打开，第2路电源处的电流将会直接经过保险丝释放到地上。所以第2路电源处电压保持为0。但是如果此时没有控制电路Q3，倒灌的电流将回送到第二路电源输出处的电容C2，使C2充电，并且电压上升使第2路电源处输出处的电压不为0，影响第二路电源以及整个系统的上电时序。

随着第1路电源输入上升到使R1、R2分压出0.7V时，Q2打开，Q1的B级(泄流控制信号)将会直接接地，变成低电平。由于电压的上升是一个过程而不是突变，所以，Q1的B级电压也是缓慢下降，而不是突然变成低电平。此处为了安全考虑，选择Q1为三极管，而选择Q3为Mos管，因为Mos管的开启电压会比三极管高很多(通常为4.5V)，并且Mos管的开关速度也比三极管块，所以，Q3会在Q1的B级(泄流控制信号)电压降到4.5V时就被关闭，然后继续下降直到0.7V，Q1才会关闭，从而使Q4的G级(开关控制信号)电压升高，当其升高到4.5V(Mos管的通常开启电压)时，Q4导通，使第2路电源输入可以传送给后级系统。实现上电时序的控制。

该2路电源的上电时序控制电路系统的时序仿真图如图2c所示，参照图2c，在第2路电源输入供电之前，泄流Mos管Q3会关闭，避免了出现Q4和Q3同时打开，导致第2路电源输入直接对地短路的危险。并且，为了安全考虑，设计中还在Q3处增加了一个保险丝，防止非正常因素导致的Q3烧毁短路从而电源对地短路破坏电路系统。并且，如果系统中有某处需要使用到这2路电源输入，但是其上电要求是第2路要早于第1路，此时只需要再增加一个相同时序控制电路，将第1路电源输入和第2路电源输入对调一下，就可实现时序控制功能了，并不需要重新设计另外的供电电源，节省设计成本。

需要说明的时，电流泻放电路不仅可以采用Mos管，也可以采用其他形式的器件，比如可以采用具有开关功能的固态继电器。

本实施例的上电时序控制电路系统，通过时序控制电路控制电源开关电路的供电，并控制电流泻放电路将可能倒灌的电流泄放到地，实现了安全的上电时序的控制。本实施例的上电时序控制电路系统，具有稳定性高，安全的特点，且电路结构简单，成本低，具有很高的实用性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种安全的上电时序控制电路系统，其特征在于，所述电路系统包括：

时序控制电路，用于根据电源输出的各路电压，按照预设的上电顺序发出开关控制信号，控制电源开关电路打开开关电源以按照上电顺序对电路系统进行供电；并按照预设的上电顺序发出泄流控制信号，控制电流泻放电路将倒灌的电流泻放到地；

2.根据权利要求1所述的安全的上电时序控制电路系统，其特征在于，所述时序控制电路采用三极管驱动电路组成，根据上电时序，发出上电控制信号和泄流控制信号。

3.根据权利要求1所述的安全的上电时序控制电路系统，其特征在于，所述电源开关电路采用Mos管驱动电路组成，所述Mos管的G级与电源开关控制信号的输入端连接；D级与电源输入端连接，S级连接电源输出端。

4.根据权利要求1所述的安全的上电时序控制电路系统，其特征在于，所述电流泻放电路采用Mos管驱动电路组成，所述Mos管的G级与电源泄流控制信号连接；D级与电源连接，S级接地。

5.根据权利要求4所述的安全的上电时序控制电路系统，其特征在于，所述Mos管的S级通过一保险丝接地。