CN102780246A - 电源控制装置和电源控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源控制装置和电源控制系统，其中，该装置包括：第一输入节点；第一比较器；第二比较器；受控源；放大器；或逻辑门电路；延迟电路；第一与非逻辑门电路；以及第二与非逻辑门电路。本发明解决了相关技术中电源系统占用的引脚资源较多的问题，节约引脚资源和系统成本，提高了引脚数目的利用率。

Description

电源控制装置和电源控制系统

技术领域

本发明涉及电源领域，具体而言，涉及一种电源控制装置和电源控制系统。

背景技术

在电子设备中，电源系统为设备必不可少的器件，电源系统保证了设备的开启、保持和关闭的功能。现有的电源系统的设计如图1所示，包括控制端电路、主电源系统及被供电系统微处理器，其中，控制端电路控制输出的电压；主电源系统根据控制端电路的输出实现设备的启动、停止与保持；被供电系统微处理器用于检测控制端电路端按键的状态和设备电源的输出状态。

采用图1所示的实现开机、保持的电源系统可见于大多数手机的电源电路，例如MTK公司PMIC的PWRKEY信号和PWRBB信号的组合、PHILIP公司PMIC的ONKEY与POWEREN1/2的组合、Qualcomm公司PMIC的KPDPWR_N与PS_HOLD的组合以及Activesemi公司的nPBIN与PWRHLD的组合。

然而，在图1所示的电路图中可以看出，为实现上述电源系统的基本功能，至少需要两个I/O口，在系统电源模块较多的情况下，则需要大量的I/O，占用较多资源。

此外，图1所示的同时也没有提供手动强制关机的功能；当微处理器出现逻辑错误不能通过释放保持信号实施关机时，只能采用短时间去除电池的方式强制关机。这种关机方式依赖于系统软件驱动的关机动作；如果系统软件异常，现有方案不能在不增加其它硬件的前提下实现强制关机动作。

针对相关技术中电源系统占用的引脚资源较多的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种电源控制装置和电源控制系统，以解决相关技术中电源系统占用的引脚资源较多的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种电源控制装置，该装置包括：第一输入节点，用于输入控制信号；第一比较器，第一比较器的第一输入端与第一输入节点连接，第一比较器的第二输入端与第一低电平连接；第二比较器，第二比较器的第一输入端与第一高电平连接，第二比较器的第二输入端与第一输入节点连接；受控源，受控源的负极与可控的启动电压连接，受控源的正极与第一输入节点连接，其中，在系统电源处于开启状态时，产生可控的启动电压，在系统电源处于关闭状态时，不产生可控的启动电压；放大器，放大器的第一输入端与第一输入节点连接，放大器的第二输入端与第二低电平连接，放大器的输出端与受控源连接，用于控制受控源所在支路的电压，其中，第二低电平的电压高于第一低电平的电压；或逻辑门电路，或逻辑门电路的第一输入端与第一比较器输出端连接，或逻辑门电路的第二输入端与第二比较器输出端连接；延迟电路，延迟电路的输入端与第二比较器输出端连接，用于延时输入信号预定阈值的时间；第一与非逻辑门电路，第一与非逻辑门电路的第一输入端与第二比较器输出端连接，第一与非逻辑门电路的第二输入端与延迟电路输出端连接；以及第二与非逻辑门电路，第二与非逻辑门电路的第一输入端与或逻辑门电路的输出端连接，第二与非逻辑门电路的第二输入端与第一与非逻辑门电路的输出端连接，第二与非逻辑门电路的输出端与系统电源连接，用于控制系统电源的开启和关闭。

进一步地，该装置还包括：第一电阻，第一电阻的第一端与或逻辑门电路的输出端连接，第一电阻的第二端与第二与非逻辑门电路第一输入端连接；以及第一电容，第一电容的第一端与第一电阻的第二端连接，第一电容的第二端与地连接。

进一步地，该装置还包括：缓冲器，缓冲器的输入端与第一电阻的第二端连接，缓冲器的输出端与第二与非逻辑门电路第一输入端连接。

进一步地，该装置还包括：第二电阻，连接于受控源的正极和放大器的第一输入端之间；以及第二电容，第二电容的第一端与放大器的第一输入端连接，第二电容的第二端与地连接。

进一步地，第一低电平的电压为0.2V，第二低电平的电压为0.3V。

根据本发明的另一方面，提供了一种电源控制系统，包括：控制端电路、处理器和上述的电源控制装置，其中，控制端电路的输出端分别与电源控制装置的第一输入节点和处理器连接，用于输出不同的控制信号。

进一步地，控制端电路包括：电池，用于提供第一电压；按键，按键的第一端与电池连接，其中，在按键处于按下状态时，控制端电路为电源控制装置输出电压，在按键不处于按下状态时，控制端电路停止为电源控制装置输出电压；上拉电阻，上拉电阻的第一端与按键的第二端连接，上拉电阻的第二端分别与电源控制装置的第一输入节点和处理器连接；以及滤波电容，滤波电容的第一端与上拉电阻的第二端连接，滤波电容的第二端与地连接。

进一步地，控制端电路还包括：第一二极管，第一二极管的负极与电池连接，第一二极管的正极与按键的第一端连接；以及第二二极管，第二二极管的负极与电池连接，第二二极管的正极与可控的启动电压连接。

进一步地，控制端电路还包括：第三电阻，第三电阻的第一端与上拉电阻的第二端连接，第三电阻的第二端与处理器连接；以及第四电阻，第四电阻的第一端与电源控制装置的第一输入节点连接，第四电阻的第二端与地连接。

进一步地，第一高电平的电压值为电池输出的第一电压值的2/5。

通过本发明，提供了一种电源控制的方案，通过使用放大器、比较器、延时电路和不同的电路逻辑门的组合，实现控制电源的启动、保持、停止，并且利用延时电路提供了一种能够实现强制关机的方案，此外，上述的电源控制的方案仅利用单个引脚即可实现上述的功能，解决了相关技术中电源系统占用的引脚资源较多的问题，节约引脚资源和系统成本，提高了引脚数目的利用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的电源控制装置的一种电路示意图；

图2是根据本发明实施例的电源控制装置的一种优选的电路原理图；

图3是根据本发明实施例的电源控制系统的一种优选的结构图；以及

图4是根据本发明实施例的电源控制系统的一种优选的电路原理图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本优选的实施例提供了一种电源控制装置，图2示出该装置的一种优选的电路图，从图2中可以看出，该电源控制装置包括：第一输入节点202，用于输入控制信号；第一比较器204，第一比较器204的第一输入端与第一输入节点202连接，第一比较器202的第二输入端与第一低电平连接，优选的，该第一低电平的大小为0.2V，即，第一比较器202的门限电压为0.2V，所选择的0.2V门限电压是所有CMOS IO电路可以保证达到低电平；第二比较器206，第一比较器204的第一输入端与第一高电平连接，第二比较器206的第二输入端与第一输入节点连接，优选的，上述的第一高电平的电压可以为该电源控制装置所属系统的电池电压的2/5，例如，上述系统的电池电压为Vbat，则第二比较器206的第二输入端连接的电压为2/5Vbat，即，该第二比较器206的门限电压为2/5Vbat；受控源208，受控源208的负极与可控的启动电压Vio连接，受控源208的正极与第一输入节点连接，其中，可控的启动电压Vio为系统电源的一部分，在系统电源处于开启状态时，产生可控的启动电压Vio，在系统电源处于关闭状态时，不产生可控的启动电压Vio，优选的，可控的启动电压Vio还与第一比较器204连接，使得在电源处于开启状态后才开始供电，可以达到省电的效果；放大器210，放大器210的第一输入端与第一输入节点连接，放大器210的第二输入端与第二低电平连接，放大器210的输出端与受控源208连接，用于控制受控源208所在支路的电压，其中，第二低电平的电压高于第一低电平的电压，优选的，第二低电平的电压为0.3V；或逻辑门电路212，或逻辑门电路212的第一输入端与第一比较器204输出端连接，或逻辑门电路212的第二输入端与第二比较器206输出端连接；延迟电路214，延迟电路214的输入端与第二比较器206输出端连接，用于延时输入信号预定阈值的时间，优选的，该预定阈值的时间可以为8～12秒；第一与非逻辑门电路216，第一与非逻辑门电路216的第一输入端与第二比较器206输出端连接，第一与非逻辑门电路216的第二输入端与延迟电路214输出端连接；以及第二与非逻辑门电路218，第二与非逻辑门电路218的第一输入端与或逻辑门电路212的输出端连接，第二与非逻辑门电路218的第二输入端与第一与非逻辑门电路216的输出端连接，第二与非逻辑门电路218的输出端与系统电源连接，用于控制系统电源的开启和关闭。

优选的，如图2所示，该装置还包括：第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与或逻辑门电路212的输出端连接，第一电阻R1的第二端与第二与非逻辑门电路218第一输入端连接；第一电容C1，第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端连接，第一电容C1的第二端与地连接；第二电阻R2，连接于受控源208的正极和放大器210的第一输入端之间；以及第二电容C2，第二电容的第一端与放大器的第一输入端连接，第二电容的第二端与地连接。

优选的，如图2所示，该装置还包括：缓冲器220，缓冲器220的输入端与第一电阻R1的第二端连接，缓冲器220的输出端与第二与非逻辑门电路218第一输入端连接。

在上述优选的实施方式中，提供了一种电源控制的方案，通过使用放大器、比较器、延时电路和不同的电路逻辑门的组合，实现控制电源的启动、保持、停止，并且利用延时电路提供了一种能够实现强制关机的方案，此外，上述的电源控制的方案仅利用单个引脚即可实现上述的功能，解决了相关技术中电源系统占用的引脚资源较多的问题，节约引脚资源和系统成本，提高了引脚数目的利用率。

下面结合上述的电路连接关系对图2所示的电路图的信号流向进行具体的说明：

在图2中，Vio是受系统电源控制的，当主电源系统没有开机时，不产生Vio，系统主电源启动后，产生Vio，此时受控源208和放大器210组成的反馈电路，在第一输入节点202所连接的等效负载不大于受控源的电流限制时，第一输入节点202保持在0.3V，此电压0.3V高于第一比较器204的0.2V的门限电压，因此，信号经过或逻辑门电路212和用于去除信号抖动的第一电阻R1、第一电容C1和缓冲器220，使系统电源ON/OFF保持有效，即，系统电源保持的输出状态。

当第一输入节点202端输入较高电压时(优选的，可以在第一输入节点202信号流向的前端增加按键，通过按下按键，实现第一输入节点202端输入较高电压)，由于第一输入节点202端的电位超过第二比较器206的门限电压，第二比较器206的输出信号将经过或逻辑门电路212和用于去除信号抖动的第一电阻R1、第一电容C1和缓冲器220启动系统电源。上述延时电路214保证只要在第一输入节点202信号流向的前端的案件被按下的时间不超过其预定阈值的时间(例如，8～12秒)的延时，第一与非逻辑门电路216将不输出低电平。优选的，如果需要人为强制关机，则可通过按下按键并保持超过延时电路214的预定阈值的时间(例如，8～12秒)，第一与非逻辑门电路216将输出低电位，系统电源ON/OFF输出低电位，强制系统关机。当按键释放时，由于第二电阻R2和第二电容C2的延时，受控源208和放大器210的组合电路对第一输入节点202端的上拉被推迟，系统中识别按键状态的处理器系统的确定第一输入节点202端为低电平逻辑状态，由于此推迟时间低于R1、C1形成的去抖电路的去抖动时间，因此不会引起关机误动作。

实施例2

在上述实施例1的基础上，本优选的实施例提供了一种电源控制系统，图3示出该系统的一种优选的电路结构图，该系统包括：控制端电路302、处理器304和实施例1所包含的电源控制装置306，其中，控制端电路302的输出端分别与电源控制装置306的第一输入节点和处理器304的第二输入节点端连接，用于输出不同的控制信号。

本优选的实施方式还提供了一种控制端电路302的优选的方案，具体来说，如图4所示，控制端电路包括：电池402，用于提供第一电压Vbat；按键404，按键404的第一端与电池402连接，其中，在按键404处于按下状态时，控制端电路为电源控制装置306输出电压，在按键404不处于按下状态时，控制端电路停止为电源控制装置306输出电压；上拉电阻406，上拉电阻406的第一端与按键404的第二端连接，上拉电阻406的第二端分别与电源控制装置306的第一输入节点和处理器304连接；以及滤波电容408，滤波电容408的第一端与上拉电阻406的第二端连接，滤波电容408的第二端与地连接。

优选的，本发明的一个实施例还对上述控制端电路302进行了优化，具体地，如图4中上部分虚线中所示，控制端电路302还包括：第一二极管410，第一二极管410的负极与电池连接，第一二极管410的正极与按键的第一端连接；以及第二二极管404，第二二极管412的负极与电池连接，第二二极管412的正极与可控的启动电压Vio连接。优选的，此处虚线内的电路仅在电池电压Vbat低于处理器304识别高电平需要的门限电压时需要。

优选的，如图4下部分虚线中所示，控制端电路还包括：第三电阻414，第三电阻414的第一端与上拉电阻406的第二端连接，第三电阻414的第二端与处理器304连接；以及第四电阻416，第四电阻416的第一端与电源控制装置306的第一输入节点连接，第四电阻416的第二端与地连接。

下面结合图2和图4对本系统进行具体的描述：在图2中，Vio是受系统电源控制的，当主电源系统没有开机时，不产生Vio，系统主电源启动后，产生Vio，此时受控源208和放大器210组成的反馈电路，在第一输入节点202所连接的等效负载不大于受控源的电流限制时，第一输入节点202保持在0.3V，此电压0.3V高于第一比较器204的0.2V的门限电压，因此，信号经过或逻辑门电路212和用于去除信号抖动的第一电阻R1、第一电容C1和缓冲器220，使系统电源ON/OFF保持有效，即，系统电源保持的输出状态。

当第一输入节点端输入较高电压时，即，按下图4中的按键404，实现第一输入节点202端输入较高电压。由于第一输入节点202端的电位超过第二比较器206的门限电压，第二比较器206的输出信号将经过或逻辑门电路212和用于去除信号抖动的第一电阻R1、第一电容C1和缓冲器220启动系统电源。图2的延时电路214保证只要在第一输入节点202信号流向的前端的案件被按下的时间不超过其预定阈值的时间(例如，8～12秒)的延时，第一与非逻辑门电路216将不输出低电平。优选的，如果需要人为强制关机，则可通过按下按键404并保持超过延时电路214的预定阈值的时间(例如，8～12秒)，第一与非逻辑门电路216将输出低电位，系统电源ON/OFF输出低电位，强制系统关机。当按键释放时，由于第二电阻R2和第二电容C2的延时，受控源208和放大器210的组合电路对第一输入节点202端的上拉被推迟，系统中识别按键状态的处理器系统的确定第一输入节点202端为低电平逻辑状态，由于此推迟时间低于R1、C1形成的去抖电路的去抖动时间，因此不会引起关机误动作。正常工作状态处理器304的第二输入节点需要处于输入状态，以检测按键404是否被按下。

在系统电源处于输出状态时，按下按键404、使第一输入节点端为高电平，此时处理器304可以读到按键404处于按下的状态，优选的，如果系统应用软件判断为需要关机，则处理器304的第二输入节点为低电平。此时释放按键404后，第一输入节点被第二输入节点拉至0.2V以下，经去抖后最终使系统电源ON/OFF变为低电平，关闭系统电源。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例提供了一种电源控制的方案，通过使用放大器、比较器、延时电路和不同的电路逻辑门的组合，实现控制电源的启动、保持、停止，并且利用延时电路提供了一种能够实现强制关机的方案，此外，上述的电源控制的方案仅利用单个引脚即可实现上述的功能，解决了相关技术中电源系统占用的引脚资源较多的问题，节约引脚资源和系统成本，提高了引脚数目的利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源控制装置，其特征在于，包括：

第一输入节点，用于输入控制信号；

第一比较器，所述第一比较器的第一输入端与第一输入节点连接，所述第一比较器的第二输入端与第一低电平连接；

第二比较器，所述第二比较器的第一输入端与第一高电平连接，所述第二比较器的第二输入端与所述第一输入节点连接；

受控源，所述受控源的负极与可控的启动电压连接，所述受控源的正极与所述第一输入节点连接，其中，在系统电源处于开启状态时，产生可控的启动电压，在所述系统电源处于关闭状态时，不产生可控的启动电压；

放大器，所述放大器的第一输入端与所述第一输入节点连接，所述放大器的第二输入端与第二低电平连接，所述放大器的输出端与所述受控源连接，用于控制所述受控源所在支路的电压，其中，所述第二低电平的电压高于所述第一低电平的电压；

或逻辑门电路，所述或逻辑门电路的第一输入端与所述第一比较器输出端连接，所述或逻辑门电路的第二输入端与所述第二比较器输出端连接；

延迟电路，所述延迟电路的输入端与所述第二比较器输出端连接，用于延时输入信号预定阈值的时间；

第一与非逻辑门电路，所述第一与非逻辑门电路的第一输入端与所述第二比较器输出端连接，所述第一与非逻辑门电路的第二输入端与所述延迟电路输出端连接；以及

第二与非逻辑门电路，所述第二与非逻辑门电路的第一输入端与所述或逻辑门电路的输出端连接，所述第二与非逻辑门电路的第二输入端与所述第一与非逻辑门电路的输出端连接，所述第二与非逻辑门电路的输出端与系统电源连接，用于控制系统电源的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述或逻辑门电路的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二与非逻辑门电路第一输入端连接；以及

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端与地连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述缓冲器的输出端与所述第二与非逻辑门电路第一输入端连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：

第二电阻，连接于所述受控源的正极和所述放大器的第一输入端之间；以及

第二电容，所述第二电容的第一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第二电容的第二端与地连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一低电平的电压为0.2V，所述第二低电平的电压为0.3V。

6.一种电源控制系统，其特征在于，包括：控制端电路、处理器和权利要求1至5任一项所述的电源控制装置，其中，所述控制端电路的输出端分别与所述电源控制装置的第一输入节点和所述处理器连接，用于输出不同的控制信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制端电路包括：

电池，用于提供第一电压；

按键，所述按键的第一端与所述电池连接，其中，在所述按键处于按下状态时，所述控制端电路为所述电源控制装置输出电压，在所述按键不处于按下状态时，所述控制端电路停止为所述电源控制装置输出电压；

上拉电阻，所述上拉电阻的第一端与所述按键的第二端连接，所述上拉电阻的第二端分别与所述电源控制装置的第一输入节点和所述处理器连接；以及

滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述上拉电阻的第二端连接，所述滤波电容的第二端与地连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制端电路还包括：

第一二极管，所述第一二极管的负极与所述电池连接，所述第一二极管的正极与所述按键的第一端连接；以及

第二二极管，所述第二二极管的负极与所述电池连接，所述第二二极管的正极与所述可控的启动电压连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制端电路还包括：

第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述上拉电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述处理器连接；以及

第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述电源控制装置的第一输入节点连接，所述第四电阻的第二端与地连接。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一高电平的电压值为所述电池输出的第一电压值的2/5。

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