CN108134516A - 一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路 - Google Patents

一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路 Download PDF

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褚全红
孟长江
范燕朝
张春
董新宇
杨凤秋
况涪洪
闫云艳
吕慧
李菲菲
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Abstract

本发明提供了本发明提供了一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，包括3路非对称充放电电路、多通道反向器电路、3路稳压电源模块。充放电电路用于产生系统电源逻辑开启与关断的原始波形，多通道反向器电路用于将原始波形转换为逻辑开关信号，稳压电源模块用于给设备提供稳定的系统电源。本发明通过对充放电回路的灵活转换，通过对逻辑芯片供电电源的双备份应用，通过对电源模块的开关断控制，实现了系统电源的逻辑开启与关断目标，保证了电子设备的工作可靠性。

Description

一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路
技术领域
本发明属于电源电路设计技术领域，尤其是涉及一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路。
背景技术
现代电子设备由于智能化、小型化、低功耗的设计需求，同一系统中往往既包含供逻辑芯片供电的逻辑电源，同时又包含供模拟芯片供电的模拟电源。对于较复杂的电子设备来讲，同时具备多种不同规格的电压等级几乎是标配，如+2.6V、+3.3V、+5V、±12V等。从可靠性的角度来讲，供电电源不仅要有高的电压精度、低的纹波和噪声，更重要的是供电电源必须满足一定的启动逻辑，否则轻则局部功能失调、部分元器件损坏，重则系统控制功能紊乱、安全事故频发，甚至造成人身事故。而在实际工作中，往往又有很多人认识不到供电电源启动逻辑的重要性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，以实现电子设备系统电源有序启动与有序关断。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，包括串联的初级电源处理电路和多路电源输出逻辑控制电路；每路所述电源输出逻辑控制电路由一路非对称充放电电路、多通道反向器电路的一个通道、一路后级稳压电路依次串联构成。
进一步的，所述初级电源处理电路包括串联的输入电源处理电路和电源开关控制与前级稳压电路，所述输入电源处理电路包括外部直流电源BAT、保险F1、防反接二极管D1、瞬态抑制二极管Z1和滤波电容C1，外部直流电源BAT通过保险F1与防反接二极管D1相连，瞬态抑制二极管Z1与滤波电容C1并联后与防反接二极管D1的负极相连。
进一步的，所述电源开关控制与前级稳压电路主要包括电源开关S1和线形稳压器U1，所述输入电源处理电路的输出端通过串联的电源开关S1、限流电阻R1后与线形稳压器U1的输入端相连，稳压二极管Z2与滤波电容C2并联后与U1的输入端相连，线形稳压器U1的输出端接滤波电容C3。
进一步的，所述非对称充放电电路包括第一电阻、第二电阻、正向充电二极管、反向放电二极管和充放电电容，所述电源开关控制与前级稳压电路的输出端通过第一电阻与第二电阻串联，第二电阻通过正向充电二极管连接多通道反向器电路的一输入端，串联后的第二电阻、正向充电二极管与反向放电二极管并联，正向充电二极管的阴极通过充放电电容接地。
进一步的，所述多通道反向器电路包括施密特触发器和用于产生主、辅交叉冗余供电通道的肖特基二极管。
进一步的，所述后级稳压电路包括线形稳压器和滤波电容，线形稳压器的开关控制端Ctrl与所述多通道反向器电路的输出端连接，线形稳压器的电源输入端Vin+、Vin-分别与+24V、电源地相连，线形稳压器的电源输出端Vo+、Vo-通过滤波电容接电源地。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)采用系统电源供电逻辑的控制技术，可以实现多路电源模块按照期望的逻辑关系有序开启、有序关断；
(2)多路电源模块的有序开启、有序关断，能够保证系统可靠复位、集成电路的上电状态唯一、设备工作性能稳定；
(3)多路电源模块的有序开启、有序关断，能够降低逻辑芯片因为不合理的供电次序，可能导致的输入端闩锁，也能够降低模拟芯片反向性电压击穿，而导致芯片功能失效；
(4)多路电源的逻辑控制技术，特别适用于对安全要求较高的系统或设备，但对于一般性设备也同样实用，因为成本低，受益大。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本发明实施例所述初级电源处理电路的电路图；
图2为本发明实施例所述多路电源输出逻辑控制电路的电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例的一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，如图1、2所示，包括初级电源处理电路和多路电源输出逻辑控制电路；
所述初级电源处理电路包括串联的输入电源处理电路1和电源开关控制与前级稳压电路2；
所述多路电源输出逻辑控制电路包括串联的非对称充放电电路3、多通道反向器电路4和后级稳压电路5；
本方案中，共产生3路系统电源输出，其中：1路+5V电源可供逻辑芯片供电；1路+15V、1路－15V电源可供模拟芯片供电。
所述输入电源处理电路1包括外部直流电源BAT、保险F1、防反接二极管D1、瞬态抑制二极管Z1和滤波电容C1，外部直流电源BAT通过保险F1与防反接二极管D1相连，瞬态抑制二极管Z1与滤波电容C1并联后与D1的负极相连；
所述电源开关控制与前级稳压电路2主要包括电源开关S1和线形稳压器U1，所述输入电源处理电路1输出的+24V电压通过串联的电源开关S1、限流电阻R1后与线形稳压器U1的输入端相连，稳压二极管Z2与滤波电容C2并联后与U1的输入端相连，线形稳压器U1的输出端接滤波电容C3；
所述多路电源输出逻辑控制电路包括三路电源输出逻辑控制电路，即包括三路非对称充放电电路3，三路后级稳压电路5，多通道反向器电路4的输入端连接3路非对称充放电电路3，输出端连接3路后级稳压电路5；
所述非对称充放电电路3包括第一电阻、第二电阻、正向充电二极管、反向放电二极管和充放电电容，所述电源开关控制与前级稳压电路2的输出端通过第一电阻与第二电阻串联，第二电阻通过正向充电二极管连接多通道反向器电路4的一输入端，串联后的第二电阻、正向充电二极管与反向放电二极管并联，正向充电二极管的阴极通过充放电电容接地；
所述多通道反向器电路4包括反向器芯片U2和用于产生主、辅交叉冗余供电通道的肖特基二极管D8/D9；
所述后级稳压电路5包括线形稳压器和滤波电容，线形稳压器的开关控制端Ctrl与所述多通道反向器电路4的输出端连接，线形稳压器的电源输入端Vin+、Vin-分别与+24V、电源地相连，线形稳压器的电源输出端Vo+、Vo-通过滤波电容接电源地；
具体的，电源开关控制与前级稳压电路2输出的+5V_L电压分别通过电阻R2/R4/R5与电阻R3/R6/R7串联，电阻R3/R6/R7分别通过正向充电二极管D4/D6/D7与反向器芯片U2的第1/2/3通道输入端1A/2A/3A相连，充放电电容C7/C8/C9分别并接到反向器芯片U2的第1/2/3通道输入端，电容C7/C8/C9的正端分别与反向放电二极管D2/D3/D5的正极相连，二极管D2/D3/D5的负极分别通过R2/R4/R5与电源开关控制与前级稳压电路2输出的+5V_L相连；
+5V_L、后级稳压电路5输出的稳压电压+5V分别通过肖特基二极管D9、D8与反向器芯片U2的电源管脚VCC相连；
反向器芯片U2的第1/2/3通道输出端1Y/2Y/3Y分别与线形稳压器U3/U4/U5的3个开关控制端Ctrl相连，线形稳压器U3/U4/U5的电源输入端Vin+、Vin-分别与+24V、电源地相连，线形稳压器U3/U4/U5的电源输出端Vo+、Vo-分别通过滤波电容C4/C5/C6接电源地。反向器芯片U2的第4/5/6通道输入端4A/5A/6A、输出端4Y/5Y/6Y不连接任何器件。
所述输入电源处理电路1将外部直流电源通过限流、防反接、瞬态抑制、滤波处理后输出+24V电源电压。
所述电源开关控制与前级稳压电路2将输入电源处理电路1输出的+24V电压通过开关、限流、稳压、滤波处理以及线型稳压后输出供多路电源输出逻辑控制电路使用的+5V电压。
所述非对称充放电电路3主要是利用较长的充电时间、较短的放电时间原理来实现后级稳压电路5的慢速开启、快速关断功能；
三路电路可以分别通过匹配不同的电阻值来控制充放电时间，通常配置为+5V先于±15V开启，+5V慢于±15V关断；
就第一路充放电电路来说，当电源开关S1闭合时，+5V_L通过电阻R2、R3、二极管D4向电容C7充电，当电源开关S1关断时，电容C7上的电荷通过二极管D2、电阻R2、线形稳压器U1的输出电阻放电；灵活应用二极管的正向导通、反向截止特性，通过不同的充放电回路来实现非对称的充放电时间。
所述多通道反向器电路4将非对称充放电电路3产生的充放电波形通过施密特整形后转变为0V、5V的开关信号；当电源开关S1闭合时，+5V_L电源首先通过二极管D8向U2供电，随着反相器芯片U2输入端的充电电压由0V缓慢上升到5V左右，其电路输出端电压由5V延迟一段时间后变为0V，后级稳压电路5由关断变为导通状态；当电源开关S1关断时，+5V_L电源掉电，但由于线形稳压器U3/U4/U5仍然导通，U3输出的+5V电压通过二极管D8继续向反相器芯片U2供电，随着U2输入端的放电电压由5V逐渐下降到0V左右，其电路输出端电压由0V延迟一段时间后变为5V，后级稳压电路5由导通变为关断状态。
所述后级稳压电路5将+24V电压分别转换为+5V、±15V电压，三路电压经滤波电容C4/C5/C6的滤波后，给设备系统输出稳定的+5V、±15V电压。
所述防反接二极管D1选用快恢复二极管，用以防止输入电压接反对后端电路的损坏。
所述瞬态抑制二极管Z1选用击穿电压规格为26V的，用以吸收大于24V的浪涌电压。
所述稳压二极管Z2选用击穿电压规格为U1容许输入最高电压70％的，用以限制U1的输入电压。
所述线形稳压器U1选用低压差三端稳压器，用以产生初级电源处理电路的5V电压。
所述二极管D2、D3、D4、D5、D6、D7选用普通整流二极管，用于产生非对称的充放电流电通道。
所述充放电电容C7、C8、C9选用瓷介电容，用于充放电。
所述电阻R1/R2/R4/R5/R3/R6/R7选用普通贴片电阻。
所述滤波电容C1、C2、C3、C4、C5、C6选用铝电解电容，用于滤除噪声信号。
所述二极管D8/D9选用低电压降的肖特基二极管，用于产生主、辅交叉冗余的12V电源通道。
所述反向器芯片U2选用逻辑芯片施密特触发器74HC14，用于控制线形稳压器U3/U4/U5输出电源的通断。
所述线形稳压器U3/U4/U5分别选用带开关控制端的+5V、+15V、－15V三端集成稳压器，用于产生设备的3路系统电源。
本发明通过对充放电回路的灵活转换，通过对逻辑芯片供电电源的双备份应用，通过对电源模块的开关断控制，实现了系统电源的逻辑开启与逻辑关断目标，保证了电子设备的工作可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，其特征在于：包括串联的初级电源处理电路和多路电源输出逻辑控制电路；每路所述电源输出逻辑控制电路由一路非对称充放电电路(3)、多通道反向器电路(4)的一个通道、一路后级稳压电路(5)依次串联构成。
2.根据权利要求1所述的一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，其特征在于：所述初级电源处理电路包括串联的输入电源处理电路(1)和电源开关控制与前级稳压电路(2)，所述输入电源处理电路(1)包括外部直流电源BAT、保险F1、防反接二极管D1、瞬态抑制二极管Z1和滤波电容C1，外部直流电源BAT通过保险F1与防反接二极管D1相连，瞬态抑制二极管Z1与滤波电容C1并联后与防反接二极管D1的负极相连。
3.根据权利要求1所述的一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，其特征在于：所述初级电源处理电路包括串联的输入电源处理电路(1)和电源开关控制与前级稳压电路(2)，所述电源开关控制与前级稳压电路(2)主要包括电源开关S1和线形稳压器U1，所述输入电源处理电路(1)的输出端通过串联的电源开关S1、限流电阻R1后与线形稳压器U1的输入端相连，稳压二极管Z2与滤波电容C2并联后与U1的输入端相连，线形稳压器U1的输出端接滤波电容C3。
4.根据权利要求1所述的一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，其特征在于：所述非对称充放电电路(3)包括第一电阻、第二电阻、正向充电二极管、反向放电二极管和充放电电容，所述电源开关控制与前级稳压电路(2)的输出端通过第一电阻与第二电阻串联，第二电阻通过正向充电二极管连接多通道反向器电路(4)的一输入端，串联后的第二电阻、正向充电二极管与反向放电二极管并联，正向充电二极管的阴极通过充放电电容接地。
5.根据权利要求1所述的一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，其特征在于：所述多通道反向器电路(4)包括施密特触发器和用于产生主、辅交叉冗余供电通道的肖特基二极管。
6.根据权利要求1所述的一种电子设备系统电源供电逻辑的控制电路，其特征在于：所述后级稳压电路(5)包括线形稳压器和滤波电容，线形稳压器的开关控制端Ctrl与所述多通道反向器电路(4)的输出端连接，线形稳压器的电源输入端Vin+、Vin-分别与+24V、电源地相连，线形稳压器的电源输出端Vo+、Vo-通过滤波电容接电源地。
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