CN105006961A - 一种多路电源上电顺序控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多路电源上电顺序控制电路，一种多路电源上电顺序控制电路，包括第一电源、第二电源、第三电源、参考电压、以及电压比较器；所述第一电源通过转换产生与所述第一电源电压成特定关系同向变化的所述第二电源；所述电压比较器的同相输入端连接所述第二电源，所述电压比较器的反相输入端连接所述参考电压，所述电压比较器的输出作为开启所述第三电源的使能信号。

Description

一种多路电源上电顺序控制电路及方法

技术领域

本发明涉及上电顺序控制领域，更具体地涉及一种精确控制芯片多路电源上电顺序的电路、方法及装置。

背景技术

目前，在电子产品的设计中，产品的功能和设计越来越复杂，电路集成度越来越高，功耗增高，在多数情况下，专用集成电路芯片需要提供多个不同的电源，并且这些电源之间要求按照一定的上电的顺序上电，例如，某供电芯片具有3.3V、1.8V、1.1V几种规格的电源，要求在1.8V电源上电达到10％之前，1.1V和3.3V电源必须上电达到90％，为了满足上述供电要求，现有方案中一般采用专用的上电顺序控制芯片，然而专用的上电顺序控制芯片单独实现上电顺序，设计复杂，成本显著增加。

此外，为了实现精确的上电顺序控制，很多电源都有专门的上电控制管脚，通常为使能(EN)管脚和输出正常指示(PowerGood)管脚用于指示当前芯片输出正常，当要求第一电源比第二电源先上电时，先将第一电源的输出直接连接到第二电源的使能管脚，以保证第一电源输出开始建立后，才允许第二电源开始工作，若第二电源的使能阈值电压高于第一电源的输出电压，第二电源则不能正常开启，因此，可以利用输出正常指示管脚控制第二电源，将输出正常指示管脚上拉到一个足够高的电平；当第一电源输出未达到规定阈值时，输出正常指示管脚自动拉低，禁止第二电源工作，当第一电源输出超过规定阈值后，输出正常指示管脚释放，上拉的电压保证第二电源可以正常开启。

中国发明专利申请CN103019127A公开了一种上电控制电路包括若干电源芯片及一时序控制芯片，每个电源芯片包括一电源正常端及一电源使能端，该时序控制芯片包括若干个输入端及若干个输出端，该每个输入端对应于一输出端，并与一电源正常端连接，对应的输出端与同一电源芯片的电源使能端连接，其中，每一输出端用于输出一使能信号使得对应的电源芯片启动，对应的输入端用于接收对应电源芯片的输出正常指示信号，该时序控制芯片用于在输出一使能信号使得对应的电源芯片启动后，接收到输出正常指示信号后控制下一输出端输出使能信号至对应的电源芯片，使得该对应的电源芯片启动，控制该些电源芯片依序启动。

然而，在许多电路模块中并没有输出正常指示管脚，无法通过上述方案实现芯片的上电顺序控制。

发明内容

本发明针对现有的问题，提供一种在没有输出正常指示管脚的模块中实现精确的上电顺序控制，在不需要输出正常指示管脚的情况下精确地实现了芯片的上电顺序控制，降低了成本。

为了实现以上发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多路电源上电顺序控制电路，包括第一电源、第二电源、第三电源、参考电压、以及电压比较器；

所述第一电源通过转换产生与所述第一电源电压成特定关系同向变化的所述第二电源；

所述电压比较器的同相输入端连接所述第二电源，所述电压比较器的反相输入端连接所述参考电压，所述电压比较器的输出作为开启所述第三电源的使能信号。

本方案由第一电源生成第二电源，并将第二电源电压与参考电压比较，电压比较器的输出作为开启第三电源的使能信号。由于第二电源是通过第一电源生成且同向变化，第一电源电压增加，第二电源也按照特定关系增加，具体增大比例或者增大的顺序可以由电路设计完成。因此只需比较第二电源，即可达到同时比较第一电源电压和第二电源电压的目的。

进一步优选地，当所述第二电源向所述电压比较器的同相输入端输出的电压大于所述参考电压向所述电压比较器的反相输入端输出的电压时，所述电压比较器的输出端输出高电平，作为开启所述第三电源的使能信号。

本方案提供了比较第二电源电压的具体方式。

进一步优选地，所述参考电压为所述第一电源的电压经第一分压电阻R500和第二分压电阻R501分压得到，所述第一分压电阻R500一端连接所述第一电源，另一端同时连接第二分压电阻R501和第一电阻R506，所述第一电阻R506另一端连接所述电压比较器的反相输入端；

所述第二电源通过第二电阻R507连接所述电压比较器的正相输入端。

本优选方案提供了生成参考电压的具体方式，为了电路设计方便，参考电压可以直接由第一电源通过第一分压电阻R500和第二分压电阻R501分压获得。而第一电阻R506和第二电阻R507主要作用方便调试。

进一步优选地，所述电路还包括一延缓电容C1072，所述延缓电容C1072一端接地，另一端通过第三电阻R505连接第二电源。

本优选方案中，延缓电容C1072电容和第三电阻R505组成RC充电电路，会延缓第二电源的信号，加大第二电源和第三电源开启之间的间隔时间，使得上电顺序控制更加稳妥。

进一步优选地，所述电路还包括一上拉电阻R510，所述上拉电阻R510一端连接一高电平电源，另一端连接所述电压比较器的输出端；

所述高电平电源电压高于所述电压比较器的输出端的电压，所述上拉电阻R510将不稳定的所述电压比较器的输出端输出的信号钳位于稳定的电平。

进一步优选地，所述高电平电源为第一电源。

本优选方案中，将第一电源直接作为高电平电源，也是为了电路设计方便简洁。

进一步优选地，所述电路还包括第一电源转换单元，所述第一电源转换单元包括PMB4518电源模块，所述第一电源通过所述第一电源转换单元转换产生所述第二电源。

所述电路还包括第二电源转换单元，所述第二电源转换单元包括MAX8646电压芯片，所述第一电源通过所述第二电源转换单元转换产生所述第三电源，且所述电压比较器的输出端输出的高电平，作为开启所述MAX8646电压芯片产生所述第三电源的使能信号。

本优选方案中，将第一电源直接生成第三电源，同样也是为了电路设计方便简洁，无须另拉一路电源。

本发明还提供了一种多路电源上电顺序控制方法，包括如下步骤：

由第一电源通过第一电源转换单元产生第二电源；

并且将第二电源电压与参考电压相比，当第二电源电压大于参考电压时，开启所述第三电源的使能信号。

进一步优选地，将第二电源电压与参考电压相比，当第二电源电压大于参考电压时，开启所述第三电源的使能信号具体为：

将第二电源向电压比较器的同相输入端输出的电压与参考电压向所述电压比较器的反相输入端输出的电压相比，当所述第二电源电压大于所述参考电压时，所述电压比较器的输出端输出高电平，作为开启所述第三电源的使能信号。

本发明至少具有以下有益效果之一：

1、本发明可以在没有输出正常指示管脚的情况，实现三路电源的上电顺序控制，达到简单方便，节约成本的效果。

2、本发明中第二电源是通过第一电源生成且同向变化，只需比较第二电源，即可达到同时比较第一电源电压和第二电源电压的目的，电路结构简单。

3、本发明中参考电压和第三电源均由第一电源生成，使得整个电路设计简洁方便。

4、采用延缓电容和上拉电阻，使得对第三电源的控制更稳定。

5、本发明电路经测试使用，效果优良，性能稳定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是由3.3V的第一电源通过电源转换模块产生1.1V的第二电源的电路图；

图2是本发明的通过电压比较器输出电源使能信号的电路图；

图3是由3.3V的第一电源通过电源转换模块产生1.8V的第三电源的电路图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。

为描述方便以下所有实施例以供电芯片具有工作电压3.3V的第一电源、工作电压1.1V的第二电源以及工作电压1.8V的第三电源三种规格的电源为例，要求在第三电源上电达到10％之前，第一电源和第二电源必须上电达到90％。上述设定仅为表达方便，并非对本发明的限制，实际上任何电压均可以由本发明电路和方法进行控制。

图1是由第一电源(图中标示为VCC3.3V)通过电源转换模块产生第二电源的电路图。如图1所示，第一电电源通过电源转换模块例如PMB4518实现第二电源(图中标示为1V1)。PMB4518是Ericsson公司生产的电源转换模块。后续需要使用第二电源时，从此位置接出即可。该电路上电过程中，第二电源电压会随着第一电源电压的上升而上升，当第二电源电压达到90％时，第一电源电压也已达到90％左右。

图3是由第一电源通过电源转换模块产生第三电源的电路图。如图3所示，第一电源(图中标示为VCC3.3V)通过电源转换模块(例如可以是maxic公司的电源转换芯片，MAX8646)实现第三电源(图中标示为1V8)。后续需要使用第三电源时，从此位置接出即可。其中MAX8646芯片中定义为24的EN引脚是该芯片的使能端，对该芯片控制的使能信号从此接入。

图2是本发明的通过电压比较器输出电源使能信号的电路图，同时该图也是本发明中一种多路电源上电顺序控制电路的优选的具体实施图。如图2所示，电压比较器的反相输入端10通过第一电阻R506连接到参考电压。这个第一电阻R506阻值很低，可以存在，也可以去掉，第一电阻R506的主要作用为方便调试。该参考电压可以从任何电源引来，只要电压符合要求即可，由于要求为1.1V的90％，那么该参考电压大约可以为0.99V左右。由图1得到的第二电源通过第二电阻R507连接到电压比较器的同相输入端11。这个第二电阻R507同第一电阻R506一样阻值很低，可以存在，也可以去掉，主要作用同样为方便调试。电压比较器的输出端13接入图3中MAX8646芯片的EN引脚24，作为该芯片的使能信号。在上电过程中，第二电源的电压超过参考电压时，电压比较器的输出端输出高电平。当电压比较器的输出端13输出高电平时，MAX8646芯片开始工作，产生第三电源。当输入到电压比较器的同相输入端11的电压大于输入到电压比较器的反相输入端10的电压时，电压比较器输出端13输出高电平，该高电平为第三电源的使能信号。反之，当输入到电压比较器的同相输入端11的电压小于输入到电压比较器的反相输入端10的电压时，电压比较器输出端13输出低电平。

优选的，上述参考电压可以由第一电源分压得到，如图2所示。第一分压电阻R500一端连接3.3V的第一电源，另一端同时连接第二分压电阻R501和第一电阻R506，第一电阻R506另一端连接电压比较器的反相输入端。第二分压电阻R501另一端接地。第一分压电阻R500和第二分压电阻R501的作用是将第一电源分到第二电源电压的90％左右送到电压比较器的反相输入端。第一分压电阻R500阻值例如为2.49KΩ，第二分压电阻R501的阻值例如为1KΩ，当第一电源输出电压为3.3V，输入到电压比较器的反相输入端的电压为1/(1+2.49)*3.3V＝0.95V，大约为第二电源的90％，作为参考电压。通过改变第一分压电阻R500和第二分压电阻R501的阻值，可以改变第一电源输出电压和参考电压的比例关系。因此，理论上，无论参考电压和第二电源电压要求是何种比例，均可实现。当然，第一电源需要被定义为输出电压比较高的电源。

优选地，第二电源经第三电阻R505与延缓电容C1072连接，延缓电容C1072另一端接地。延缓电容C1072的作用是延缓第二电源的信号，加大第二电源和第三电源之间的间隔时间，以保证上电顺序更加可靠。第三电阻R505和C1072构成RC充电电路，起到延缓第二电源信号的作用。

进一步优选地，如图2，上拉电阻R510一端连接一高电平电源，另一端连接电压比较器的输出端13。上拉电阻R510的作用为将不稳定的电压比较器的输出端13输出的信号钳位于稳定的电平。例如在电压比较器的输出端13输出高电平时，若因为之前的电路中某些因素影响，这个高电平出现不稳定的情况，则上拉电阻R510和高电平电源可以使电压比较器的输出端13持续输出稳定的高电平。本实施例中，该高电平电源为电路设计方便直接使用第一电源，当然只要此处的电源电压能够起到将电压比较器的输出端13钳位的作用即可。上拉电阻R510的阻值可以为1KΩ，图中1V8_EN为第三电源使能信号。并且图中高电平电源不直接接电压比较器，电压比较器也不直接接地。

当然，直接使用第一电源还具有额外的好处：当第一电源未上电至相当于高电平的电压时，会下拉电压比较器的输出端13的电平，使得其输出低电平，保证第三电源不进行上电。当第一电源上电到一定程度时，才起到到将电压比较器的输出端13钳位至高电平的作用，为本发明三个电源精确控制上电顺序增加保障。

通过上述电路设置，在第一电源和第二电源上电约90％之后实现第三电源的上电，其中，电压比较器的输出信号1.8V_EN控制电源转换模块MAX8648是否开启，从而使能(开启)第三电源。

根据上述电路，一种多路电源上电顺序控制方法，包括如下步骤：

由第一电源通过第一电源转换单元产生第二电源；

并且将第二电源电压与参考电压相比，当第二电源电压大于参考电压，也就是第二电源上电达到设定比值90％时，开启第三电源的使能信号。具体为：将第二电源向电压比较器的同相输入端输出的电压与参考电压向电压比较器的反相输入端输出的电压相比，当第二电源电压大于参考电压，电压比较器的输出端输出高电平，作为开启第三电源的使能信号。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干省略、改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，包括第一电源、第二电源、第三电源、参考电压、以及电压比较器；

所述第一电源通过转换产生与所述第一电源电压成特定关系同向变化的所述第二电源；

所述电压比较器的同相输入端连接所述第二电源，所述电压比较器的反相输入端连接所述参考电压，所述电压比较器的输出作为开启所述第三电源的使能信号。

2.如权利要求1所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，当所述第二电源向所述电压比较器的同相输入端输出的电压大于所述参考电压向所述电压比较器的反相输入端输出的电压时，所述电压比较器的输出端输出高电平，作为开启所述第三电源的使能信号。

3.如权利要求1或2所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，所述参考电压为所述第一电源的电压经第一分压电阻R500和第二分压电阻R501分压得到，所述第一分压电阻R500一端连接所述第一电源，另一端同时连接第二分压电阻R501和第一电阻R506，所述第一电阻R506另一端连接所述电压比较器的反相输入端；

所述第二电源通过第二电阻R507连接所述电压比较器的正相输入端。

4.如权利要求3所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，所述电路还包括一延缓电容C1072，所述延缓电容C1072一端接地，另一端通过第三电阻R505连接第二电源。

5.如权利要求3所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，所述电路还包括一上拉电阻R510，所述上拉电阻R510一端连接一高电平电源，另一端连接所述电压比较器的输出端；

所述上拉电阻R510将不稳定的所述电压比较器的输出端输出的信号钳位于稳定的电平。

6.如权利要求5所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，所述高电平电源为第一电源。

7.如权利要求1所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，所述电路还包括第一电源转换单元，所述第一电源转换单元包括PMB4518电源模块，所述第一电源通过所述第一电源转换单元转换产生所述第二电源。

8.如权利要求2所述的多路电源上电顺序控制电路，其特征在于，所述电路还包括第二电源转换单元，所述第二电源转换单元包括MAX8646电压芯片，所述第一电源通过所述第二电源转换单元转换产生所述第三电源，且所述电压比较器的输出端输出的高电平，作为开启所述MAX8646电压芯片产生所述第三电源的使能信号。

9.一种多路电源上电顺序控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

由第一电源通过第一电源转换单元产生第二电源；

并且将第二电源电压与参考电压相比，当所述第二电源电压大于所述参考电压时，开启所述第三电源的使能信号。

10.如权利要求9所述的多路电源上电顺序控制方法，其特征在于，所述将第二电源电压与参考电压相比，当所述第二电源电压大于所述参考电压时，开启所述第三电源的使能信号具体为：

将第二电源向电压比较器的同相输入端输出的电压与参考电压向所述电压比较器的反相输入端输出的电压相比，当所述第二电源电压大于所述参考电压时，所述电压比较器的输出端输出高电平，作为开启所述第三电源的使能信号。