CN107465340A - 电源管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源管理系统及方法，所述电源管理方法包括：按键保持电路接收到按键信号后，向主控制器电路发送按键保持信号，并向电源开关电路发送上电信号；所述电源开关电路接收到上电信号后，接通外部电源，所述外部电源为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源；所述电源开关电路将所述系统电源提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；所述主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号；所述主控制器电路将所述系统保持信号发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号。本发明实现了低成本的电源管理。

Description

电源管理系统及方法

技术领域

本发明涉及模拟电子技术领域，特别涉及一种电源管理系统及方法。

背景技术

当今世界，人们的生活已是片刻也离不开电子设备。所有电子设备都有电源，但是不同的系统对电源的要求不同。为了发挥电子系统的最佳性能，需要选择最适合的电源管理方式。首先，电子设备的核心是半导体芯片。而为了提高电路的密度，芯片的特征尺寸始终朝着减小的趋势发展，电场强度随距离的减小而线性增加，如果电源电压还是原来的5V，产生的电场强度足以把芯片击穿。所以，这样，电子系统对电源电压的要求就发生了变化，也就是需要不同的降压型电源。为了在降压的同时保持高效率，一般会采用降压型开关电源。同时，许多电子系统还需要高于供电电压的电源，比如在电池供电设备中，驱动液晶显示的背光电源，普通的白光LED驱动等，都需要对系统电源进行升压，这就需要用到升压型开关电源。此外，现代电子系统正在向高速、高增益、高可靠性方向发展，电源上的微小干扰都对电子设备的性能有影响，这就需要在噪声、纹波等方面有优势的电源，需要对系统电源进行稳压、滤波等处理，这就需要用到线性电源。

上述不同的电源管理方式，可以通过相应的电源芯片，结合极少的外围元件，就能够实现。可见，电源管理对电子系统而言是不可或缺的，实现电源管理是提高整机性能的必不可少的手段。电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责。但现有的电源管理芯片价格昂贵，成本高，且在一些规模较小的系统中应用电源管理芯片并不实用，性价比低。

因此，需要设计一种低成本的电源管理系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源管理系统及方法，以解决现有的电源管理芯片成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电源管理系统，所述电源管理系统包括按键保持电路、主控制器电路、电源开关电路，其中：

所述按键保持电路接收到按键信号后，向所述主控制器电路发送按键保持信号，并向所述电源开关电路发送上电信号；

所述电源开关电路接收到上电信号后，接通外部电源，所述外部电源为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源；

所述电源开关电路将所述系统电源提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；

所述主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号；

所述主控制器电路将所述系统保持信号发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述主控制器电路根据所述按键保持信号的持续时间是否达到阈值，产生所述系统保持信号或掉电关机信号。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述按键保持电路包括按钮、第一二极管、第二二极管和N型场效应管，其中：

所述按钮的一端接地，另一个连接所述第一二极管和所述第二二极管的阴极；

所述第一二极管的阳极连接所述主控制器电路；

所述第二二极管的阳极连接所述电源开关电路；

所述N型场效应管的栅极连接所述主控制器电路，所述N型场效应管的源极接地，所述N型场效应管的漏极连接所述第二二极管的阳极。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述主控制器电路包括第一输入端，第一输出端，其中：

所述第一输入端连接所述第一二极管的阳极，所述第一输出端连接所述N型场效应管的栅极。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述电源开关电路包括第二电阻、第三电阻和第一P型场效应管，其中：

所述第二电阻一端连接外部电源，另一端连接所述第三电阻；

所述第三电阻一端连接所述第二电阻，另一端连接所述第二二极管的阳极；

所述第一P型场效应管的栅极连接所述第二电阻和所述第三电阻的连接处，所述第一P型场效应管的源极连接所述外部电源。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述电源开关电路还包括升压电路，所述升压电路包括升压输入端和升压输出端，所述升压输入端连接所述第一P型场效应管的漏极。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述电源开关电路还包括稳压电路，所述稳压电路包括稳压输入端和稳压输出端，所述稳压输入端连接所述升压输出端，所述稳压输出端连接所述主控制器电路和所述按键保持电路，并为所述主控制器电路和所述按键保持电路提供系统电源。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述电源管理系统还包括系统上电电路，主控制器电路还输出系统上电信号，所述系统上电信号控制所述系统上电电路为主系统供电。

可选的，在所述的电源管理系统中，所述系统上电电路包括第二P型场效应管，所述第二P型场效应管的栅极连接所述主控制器电路，所述第二P型场效应管的源极连接所述稳压输出端，所述第二P型场效应管的漏极输出主系统电源。

本发明还提供一种电源管理方法，所述电源管理方法包括：

按键保持电路接收到按键信号后，向主控制器电路发送按键保持信号，并向电源开关电路发送上电信号；

所述电源开关电路接收到上电信号后，接通外部电源，所述外部电源为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源；

所述电源开关电路将所述系统电源提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；

所述主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号；

所述主控制器电路将所述系统保持信号发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号。

在本发明提供的电源管理系统及方法中，通过主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号，发送给按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号，实现了电源管理系统的时序控制，防止上电后，主系统立刻上电，系统中芯片数量过多，负载过大而引起故障或失电，另外，系统中的器件依次导通，尤其是大电容等负载较大的器件后续导通，可以一定程度的降低系统的功耗。另外，本发明中的电源管理系统及方法由简单的模拟电子电路及主控制器电路的控制信号结合，替代了高成本的电源管理芯片，提高了系统的性价比。

附图说明

图1是本发明实施例一电源管理系统示意图；

图2是本发明实施例二电源管理方法示意图；

图中所示：10-按键保持电路；11-按钮；20-主控制器电路；21-第一输入端；22-第一输出端；23-第二输出端；30-电源开关电路；31-升压电路；32-稳压电路；40-系统上电电路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电源管理系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种电源管理系统及方法，以解决现有的电源管理芯片成本高的问题。

为实现上述思想，本发明提供了一种电源管理系统及方法，所述电源管理系统包括按键保持电路、主控制器电路、电源开关电路，其中：所述按键保持电路接收到按键信号后，向所述主控制器电路发送按键保持信号，并向所述电源开关电路发送上电信号；所述电源开关电路接收到上电信号后，接通外部电源，所述外部电源为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源；所述电源开关电路将所述系统电源提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；所述主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号；所述主控制器电路将所述系统保持信号发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号。

<实施例一>

本实施例提供一种电源管理系统，包括按键保持电路10、主控制器电路20、电源开关电路30，其中：所述按键保持电路10接收到按键信号后，向所述主控制器电路20发送按键保持信号V1，并向所述电源开关电路发送上电信号V2；所述电源开关电路30接收到上电信号V2后，接通外部电源VDD，所述外部电源VDD为所述电源开关电路30供电，以使所述电源开关电路30形成系统电源VSYS；所述电源开关电路30将所述系统电源VSYS提供给所述主控制器电路20和所述按键保持电路10；所述主控制器电路20接收到系统电源VSYS后启动，并根据按键保持信号V1生成系统保持信号V3；所述主控制器电路20将所述系统保持信号V3发送给所述按键保持电路10，以使所述按键保持电路10在按键信号消失后，根据所述系统保持信号V3生成所述按键保持信号V1和所述上电信号V2。

在本实施例提供的电源管理系统中，通过主控制器电路20接收到系统电源VSYS后启动，并根据按键保持信号V1生成系统保持信号V3，发送给按键保持电路10，以使所述按键保持电路10在按键信号消失后，根据所述系统保持信号V3生成所述按键保持信号V1和所述上电信号V2，实现了电源管理系统的时序控制，防止上电后，主系统立刻上电，系统中芯片数量过多，负载过大而引起故障或失电，另外，系统中的器件依次导通，尤其是大电容等负载较大的器件后续导通，可以一定程度的降低系统的功耗。另外，本发明中的电源管理系统及方法由简单的模拟电子电路及主控制器电路的控制信号结合，替代了高成本的电源管理芯片，提高了系统的性价比。

具体的，在所述的电源管理系统中，所述按键保持电路包括按钮11、第一二极管D1、第二二极管D2和N型场效应管Q1，其中：所述按钮11的一端接地，另一个连接所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的阴极；所述第一二极管D1的阳极连接所述主控制器电路20；所述第二二极管D2的阳极连接所述电源开关电路30；所述N型场效应管Q1的栅极连接所述主控制器电路20，所述N型场效应管Q1的源极接地，所述N型场效应管Q1的漏极连接所述第二二极管D2的阳极。当按钮11被按下后，第一二极管D1和第二二极管D2的阴极接地，使第一二极管D1和第二二极管D2导通，第一二极管D1和第二二极管D2的阳极电压被拉到低电平，形成按键保持信号V1和上电信号V2，并分别向主控制器电路和电源开关电路发送按键保持信号V1和上电信号V2。

进一步的，在所述的电源管理系统中，所述主控制器电路20包括第一输入端21，第一输出端22和第二输出端23，其中：所述第一输入端21连接所述第一二极管D1的阳极，所述第一输出端22连接所述N型场效应管Q1的栅极，第二输出端23连接系统上电电路，即第二P型场效应管的栅极。所述电源开关电路30包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一P型场效应管Q2，其中：所述第二电阻R2一端连接外部电源VDD，另一端连接所述第三电阻R3；所述第三电阻R3一端连接所述第二电阻R2，另一端连接所述第二二极管D2的阳极；所述第一P型场效应管Q2的栅极连接所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的连接处，所述第一P型场效应管Q2的源极连接所述外部电源VDD。主控制器电路20的第一输入端21收到按键保持信号V1后，由于主控制器电路20还未启动，因此不动作。电源开关电路30收到上电信号V2后，由于第二电阻和第三电阻分压钳位，使第一P型场效应管Q2的栅极为低电平，Q2导通，外部电源VDD的电压传递给后端电路。

所述电源开关电路还包括升压电路31，所述升压电路31包括升压输入端和升压输出端，所述升压输入端连接所述第一P型场效应管Q2的漏极，即外部电源VDD的电压传递给升压输入端，给升压电路提供输入电压，升压电路将外部电源VDD的电压值进行升压，形成5V电压，然后将5V电压输出给后端电路。所述电源开关电路30还包括稳压电路32，所述稳压电路32包括稳压输入端和稳压输出端，所述稳压输入端连接所述升压输出端，即接收5V电压，将5V电压稳压成3V或3.3V，所述稳压输出端连接所述主控制器电路20、所述按键保持电路10以及系统上电电路40，并为所述主控制器电路20、所述按键保持电路10以及系统上电电路40提供系统电源VSYS，所述系统电源包括多个不同电压幅值、不同波形、不同功率或品质的电压源。

当稳压电路给主控制器电路20供电后，主控制器电路20启动，开始对按键保持信号V1进行处理，所述主控制器电路20根据所述按键保持信号V1的持续时间是否达到阈值，产生所述系统保持信号V3或掉电关机信号V4，例如：主控制器电路20判断按键保持信号V1的持续时间是否达到3s(阈值时间可按照系统要求进行调整)，若达到3s，则说明按键信号可靠，是正常的，则主控制器电路由第一输出端22输出系统保持信号V3(低电平)，使N型场效应管Q1导通，第二二极管D2的阳极保持低电平，第一P型场效应管Q2继续导通，电源开关电路30保持供电，若按键保持信号V1的持续时间没有达到3s，说明按键信号不可靠，是误操作或按键抖动等故障，主控制器电路20由第一输出端22输出掉电关机信号V4(高电平)，使N型场效应管Q1关断，等按键信号消失后，第二二极管D2的阳极的电压拉高，第一P型场效应管Q2关断，电源开关电路30掉电。

另外，在所述的电源管理系统中，所述电源管理系统还包括系统上电电路40，主控制器电路20还由第二输出端23输出系统上电信号，所述系统上电信号控制所述系统上电电路40为主系统(图中未示出)供电。所述系统上电电路40包括第二P型场效应管Q3，所述第二P型场效应管Q3的栅极连接所述主控制器电路20，所述第二P型场效应管Q3的源极连接所述稳压输出端，即稳压电路32为系统上电电路提供系统电源VSYS，所述第二P型场效应管Q3的漏极输出主系统电源Vout，即是为主系统供电的电源。

综上，上述实施例对电源管理系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

<实施例二>

如图1～2所示，本实施例还提供一种电源管理方法，所述电源管理方法包括：按键保持电路接收到按键信号后，向主控制器电路发送按键保持信号V1，并向电源开关电路发送上电信号V2；所述电源开关电路接收到上电信号V2后，接通外部电源VDD，所述外部电源VDD为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源VSYS；所述电源开关电路将所述系统电源VSYS提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；所述主控制器电路接收到系统电源VSYS后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号V3；所述主控制器电路将所述系统保持信号V3发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号V1和所述上电信号V2。

在本实施例提供的电源管理系统中，通过主控制器电路20接收到系统电源VSYS后启动，并根据按键保持信号V1生成系统保持信号V3，发送给按键保持电路10，以使所述按键保持电路10在按键信号消失后，根据所述系统保持信号V3生成所述按键保持信号V1和所述上电信号V2，实现了电源管理系统的时序控制，防止上电后，主系统立刻上电，系统中芯片数量过多，负载过大而引起故障或失电，另外，系统中的器件依次导通，尤其是大电容等负载较大的器件后续导通，可以一定程度的降低系统的功耗。另外，本发明中的电源管理系统及方法由简单的模拟电子电路及主控制器电路的控制信号结合，替代了高成本的电源管理芯片，提高了系统的性价比。

进一步的，如图1所示，当稳压电路给主控制器电路20供电后，主控制器电路20启动，开始对按键保持信号V1进行处理，所述主控制器电路20根据所述按键保持信号V1的持续时间是否达到阈值，产生所述系统保持信号V3或掉电关机信号V4，例如：主控制器电路20判断按键保持信号V1的持续时间是否达到3s(阈值时间可按照系统要求进行调整)，若达到3s，则说明按键信号可靠，是正常的，则主控制器电路由第一输出端22输出系统保持信号V3(低电平)，使N型场效应管Q1导通，第二二极管D2的阳极保持低电平，第一P型场效应管Q2继续导通，电源开关电路30保持供电，若按键保持信号V1的持续时间没有达到3s，说明按键信号不可靠，是误操作或按键抖动等故障，主控制器电路20由第一输出端22输出掉电关机信号V4(高电平)，使N型场效应管Q1关断，等按键信号消失后，第二二极管D2的阳极的电压拉高，第一P型场效应管Q2关断，电源开关电路30掉电。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统包括按键保持电路、主控制器电路、电源开关电路，其中：

所述按键保持电路接收到按键信号后，向所述主控制器电路发送按键保持信号，并向所述电源开关电路发送上电信号；

所述电源开关电路接收到上电信号后，接通外部电源，所述外部电源为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源；

所述电源开关电路将所述系统电源提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；

所述主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号；

所述主控制器电路将所述系统保持信号发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号。

2.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述主控制器电路根据所述按键保持信号的持续时间是否达到阈值，产生所述系统保持信号或掉电关机信号。

3.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述按键保持电路包括按钮、第一二极管、第二二极管和N型场效应管，其中：

所述按钮的一端接地，另一个连接所述第一二极管和所述第二二极管的阴极；

所述第一二极管的阳极连接所述主控制器电路；

所述第二二极管的阳极连接所述电源开关电路；

所述N型场效应管的栅极连接所述主控制器电路，所述N型场效应管的源极接地，所述N型场效应管的漏极连接所述第二二极管的阳极。

4.如权利要求3所述的电源管理系统，其特征在于，所述主控制器电路包括第一输入端，第一输出端，其中：

所述第一输入端连接所述第一二极管的阳极，所述第一输出端连接所述N型场效应管的栅极。

5.如权利要求4所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源开关电路包括第二电阻、第三电阻和第一P型场效应管，其中：

所述第二电阻一端连接外部电源，另一端连接所述第三电阻；

所述第三电阻一端连接所述第二电阻，另一端连接所述第二二极管的阳极；

所述第一P型场效应管的栅极连接所述第二电阻和所述第三电阻的连接处，所述第一P型场效应管的源极连接所述外部电源。

6.如权利要求5所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源开关电路还包括升压电路，所述升压电路包括升压输入端和升压输出端，所述升压输入端连接所述第一P型场效应管的漏极。

7.如权利要求6所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源开关电路还包括稳压电路，所述稳压电路包括稳压输入端和稳压输出端，所述稳压输入端连接所述升压输出端，所述稳压输出端连接所述主控制器电路和所述按键保持电路，并为所述主控制器电路和所述按键保持电路提供系统电源。

8.如权利要求7所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括系统上电电路，主控制器电路还输出系统上电信号，所述系统上电信号控制所述系统上电电路为主系统供电。

9.如权利要求8所述的电源管理系统，其特征在于，所述系统上电电路包括第二P型场效应管，所述第二P型场效应管的栅极连接所述主控制器电路，所述第二P型场效应管的源极连接所述稳压输出端，所述第二P型场效应管的漏极输出主系统电源。

10.一种电源管理方法，其特征在于，所述电源管理方法包括：

按键保持电路接收到按键信号后，向主控制器电路发送按键保持信号，并向电源开关电路发送上电信号；

所述电源开关电路接收到上电信号后，接通外部电源，所述外部电源为所述电源开关电路供电，以使所述电源开关电路形成系统电源；

所述电源开关电路将所述系统电源提供给所述主控制器电路和所述按键保持电路；

所述主控制器电路接收到系统电源后启动，并根据按键保持信号生成系统保持信号；

所述主控制器电路将所述系统保持信号发送给所述按键保持电路，以使所述按键保持电路在按键信号消失后，根据所述系统保持信号生成所述按键保持信号和所述上电信号。