CN109491487A - 多功能电源序列发生器和监控器芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能电源序列发生器和监控器芯片，该芯片可以根据配置产生序列电源，以解决不同系统的上电时序问题，同时该芯片可以监控电源的状态，在被监控的电源有问题时根据配置进行相应动作。电源序列发生器的模式包括上电延时启动，基于其他路的延时启动，基于其他路电压电流达标的启动等。电源监控器可以监控电源是否正常启动，可以监控电源是否有突发报警和持续性报警，也可以监控电源电流是否正常，在电源电压和电流异常情况下，芯片可根据配置进行相应的异常处理。本申请将电源序列发生器和监控器集成到一个芯片当中，体积小，功能完善，适用于多种序列电源的供电系统，电压和电流异常处理的设计，可以有效地提高用户系统的稳定性。

Description

多功能电源序列发生器和监控器芯片

技术领域

本发明涉及电源序列发生器和监控器技术领域，具体涉及一种电源序列发生器和监控器的芯片。

背景技术

在某些系统工作过程中，对各个模块的上电时序有着很严苛的要求，精准的上电时序，会保证系统稳定的工作。同时，系统工作过程中，电源的稳定性对系统至关重要。电源的稳定性，通常包括电源供电电压是否正常和电源供电电流是否正常，由于不同的负载模块对电源供电电压和供电电流的承受范围不同，通常情况下，需要根据负载的实际情况，考虑供电电压和供电电流超标的范围。而为了保证供电电压和供电电流超标的真实性，通常情况下，需要有超标时间的限制，避免产生误触发或者误操作的情况。另外，某些系统工作过程中，对各个模块的下电时序有着很严苛的要求，精准的下电时序，会保证系统工作正常。

现有的技术中，通常选择用带使能控制端的电源芯片，配合控制器的输出时序，完成系统上电和下电的时序。这种方式，通常可以解决电源的基本供电时序，但无法保证供电电源的电压和电流是否正常。例如，当某一路供电电源芯片工作异常时，其他路电源仍然会被提供给负载电路，无法保证真正正确的电源供电时序，或者，在供电异常情况下，没有相应保护机制，容易对负载电路产生不可预知的影响。另外，现有的技术方案中，由于选用的都是分立元器件，布局所占用的空间较大，集成度不高。而且，现有的技术方案中，即使对序列异常情况进行监控，也基本进行的是单一参数监控方式。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供一种集成的多功能电源序列发生器和监控器芯片，能够完成电源序列控制信号的产生，可以对序列异常情况进行多种参数监控，多种参数可以包括序列的电压幅度信息，序列的电流幅度信息，以及异常时间信息等，同时，通过双检测方式进行检测，即数据采集方式和硬件窗口比较器相结合的检测方式，既可以保证阈值比较的准确性，也可以第一时间检测出序列的异常信息。本发明集成度高，体积小，可以根据配置，完成电源的供电时序，同时，可以监控电源的供电电压和供电电流，保证按照时序提供的电源电压和电流均为合理的范围。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：多功能电源序列发生器和监控器芯片，包括：控制器、通信单元、存储单元、电源序列产生单元、序列监控单元、异常处理单元；控制器调用上述各单元工作，产生多通道的电源序列以满足不同系统的上电时序问题，以及对电源序列进行监测并当错误时对芯片或相应通道开启或关闭。

所述通信单元，提供标准的通用接口，便于用户通过通用接口对芯片进行配置；

所述存储单元，用于存储用户的配置信息；所述配置信息包括：电源启动序列的配置信息、电流的时间阈值和幅度阈值、电压的时间阈值和幅度阈值；所述电源启动序列的配置信息包括电压范围；

所述电源序列产生单元，根据接收的电源启动序列的配置信息产生不同的电源启动序列并输出；

所述监控单元，实时监控电流和电压的状态，并异常时输出报警信息；

所述异常处理单元，用于根据报警信息完成对芯片或通道的不同异常处理动作；

所述控制器，调用上述各单元配合共同实现对电源序列的产生和监控。

所述电源序列产生单元包括以下启动模式：

延时启动序列模式，设置上电延时时间，延时时间到后电源启动；

基于其他路的延时启动序列模式，其他路正常上电后，本路通道延时一定时间进行启动；

基于其他路的电压启动序列，其他路的电压达到设定范围后，本路通道进行启动。

所述监控单元通过双检测方式对各个电源序列通道启动后的电流和电压，分别进行时间宽度和峰值超限的检测，并输出表征电压和电流的持续报警信息或峰值报警信息；所述时间宽度检测为电压或电流持续超过预设的时间阈值的时间；所述峰值超限检测为对电压或电流超过预设的幅度阈值的检测。

所述双检测方式为在监控单元内部设置硬件窗口比较器、数据采集模块；

通过硬件窗口比较器锁定输入范围，窗口比较器的输出会触发控制器单元内核的外部中断，如果输入范围超标引起内核的外部中断，则进行输入异常的时间宽度检测；

通过数据采集模块对电压或电流进行抽样检测并与预设超标阈值进行比较，再通过计数器累加得到表征电流或电压持续超标的持续报警信息；当一个检测完毕计数器清零。

所述硬件窗口比较器的阈值范围通过电阻链或数字电阻链的方式来完成硬件窗口比较器的阈值设置。

当电压或者电流产生持续报警后，所述异常处理单元采用如下几种模式的处理动作：

模式1为仅上报报警信息，用于形成错误记录；

模式2为重启模式，用于重启整个芯片；

模式3为反复尝试重启当前电源序列通路；

模式4为若当前电源通道产生错误次数达到预设阈值时，则选择关闭当前电源通道或其他通道。

还包括休眠单元，用于接收控制器单元的控制指令关闭相应的电源通道，关闭通道需要根据配置信息进行相应的延时，以便形成电源关闭序列，用于不同的客户需求。

所述通信单元还包括地址选择模块，当一颗芯片无法满足复杂的系统设计需要时，可以通过地址选择模块级联多个芯片以增加通道。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.可以根据配置信息，灵活地完成电源序列的产生，电源序列包括基本的延时序列，以及负载基于其他通道序列等；

2.具有电源序列监控功能，即可以实现闭环功能，电源监控又分为电源电压幅度监控，电源电流幅度监控和时间门限检测等，保证电源监控的全面性；

3.监控方式采用双检测方式，包括硬件窗口比较器检测和数据采集模块检测，两种检测方式取长补短，可以保证幅度监控的准确性和灵敏性；

4.整个功能集成度较高，集成到一个单独的芯片当中，方便使用。

附图说明

图1为本发明提供的多功能电源序列发生器和监控器整体功能示意图；

图2为本发明提供的多功能电源序列发生器和监控器序列发生器部分示意图；

图3为本发明提供的多功能电源序列发生器和监控器序列监控器部分示意图；

图4为本发明提供的多功能电源序列发生器和监控器错误处理部分示意图；

具体实施方式

本申请旨在解决现有技术方案中集成度低，无法真正监控序列电源的电压和电流状态等问题。下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。

系统实施例一：

参见图1，该图为本发明提供的多功能电源序列发生器和监控器整体功能示意图。

通过该图可以明确看出，整个实例主要由六部分组成，分别为存储单元100，通用接口200，控制器模块300，序列发生器400，序列监控器500，错误处理模块600。

其中存储单元100，主要用于存储系统的配置信息和错误信息，系统的配置信息有多种，例如电压幅度阈值信息，电流幅度阈值信息，错误检测用到的时间阈值，序列发生器的序列启动模式，序列的错误模式，通道关闭的延时时间，序列产生错误后的错误信息等。

通用接口200，主要是其他外设或者控制器与本电源序列发生器和监控器通信时用到的接口，该接口可以正常发送数据，已完成数据的交互。同时，该接口具有地址识别功能，进而可以通过接口外接多个本电源序列发生器和监控器。通用接口200有几个特点，一是必须操作简单，便于使用，二是通信速度快，便于传输大量配置文件，三是具有双向性。

控制器模块300为本发明电源序列发生器和监控器的核心控制单元，该单元可以根据配置，产生不同的序列，同时，该单元可以根据不同的错误检测机制，进行灵活的错误检测，所包括的错误检测机制有电源电压幅度超标检测，电源电流幅度超标检测，持续性超标时间宽度检测等，根据错误检测的结果，以及配置中存放的错误处理的类型，本控制单元可以完成不同的错误处理。

序列发生器400，主要通过控制器模块控制，可以根据配置产生不同的序列。配置中有的序列类型有，直接延时启动的序列，基于其他通道启动的序列，基于其他通道达到一定范围启动的序列，每种序列都可以灵活配置。

序列监控器500，用于监控序列的实际状态，其中包括序列电压幅度的监测和序列电流幅度的监测，以保证序列可以按照配置正常产生。序列监控时，通过双监控的方式，首先采用硬件窗口比较器完成大概范围的监控，由于硬件窗口比较器的阈值电阻链无法连续，故硬件窗口比较器的阈值设置无法做到连续。但是，硬件窗口比较器实时性较好，如果硬件窗口比较器检测到有异常情况，会第一时间产生电平中断，触发电源序列发生器和监控器的内核中断，进而第一时间检测到异常信息。本序列监控器500内置计数器模块500g，计数器模块可以进行计数，当有异常情况产生时，通过计数器模块的计数，可以完成时间宽度的检测，这样可以保证异常情况可以正常检测，而非误检测。除了硬件窗口比较器的检测机制外，本发明还设计阈值检测模块，该模块的检测机制主要通过数据采集器，对电压幅度信息和电流幅度信息进行采集，根据采集的结果，与配置信息中的阈值进行比较，进而完成阈值的比较。这种检测方式阈值连续，但是，数据采集器的采集时间无法做到无限小，故双检测方式，可以有效地提高检测灵敏度和实时性。

错误处理模块600，主要用于产生错误后的错误处理，错误处理有多种模式，以适应不同的应用场合。错误处理机制的选择，通过配置信息确定，不同错误处理机制的选择，保证了灵活的错误处理方式。

系统实施例二参见图2，该部分实施例主要体现序列发生器部分。

存储单元100，主要存储相关的配置信息，由于序列发生器部分有不同的序列可以选择，故序列发生器的序列类型需要被存储。每次上电重启后，需要首先读取存储单元100中存放的配置信息，根据不同的配置信息，进行不同的序列产生。另外，存储单元100也存放序列的基本参数信息，因为同一类型的序列，仍然可以有不同的配置。例如，序列的延时时间可以根据需要任意设置；基于其他通道启动时的通道选择，可以根据需要灵活配置；序列的幅度范围可以根据需要进行配置，如果幅度超出范围，则认为序列产生错误，其中，幅度范围的配置分为电压幅度范围和电流幅度范围，两种幅度范围检测，可以有效地提高序列的可靠性；序列的幅度超标时间，可以进行配置，序列幅度超标时间的设计，可以有效地避免误检测，保证每一次错误检测的结果都是真实有效的。另外，序列的有效电平状态也可以存放在存储单元100中，有效电平状态是指序列输出时的有效电平，通过配置信息，可以灵活地配置成高电平输出，或者低电平输出，从而兼容不同的系统需要。

延时启动序列400a，主要是通过设置延时时间，产生不同延时的序列。该序列可以直接通过设置的延时时间进行延时启动，延时的分辨率较高，延时序列启动后，仍然会进行错误检测，包括电压幅度检测，电流幅度检测等，同时会根据时间宽度，判断是否为持续性错误。延时启动序列要求的延时时间要精准，因为该种序列常被用于有延时的供电系统中，精准的延时时间可以保证供电系统的稳定性。

基于其他路的延时启动序列400b，主要是满足复杂的系统需求，即当前序列是否启动，受限于其他通道的状态。这种序列可以保证实际应用的稳定性，即当一路通道根据设置的配置，真正启动后，当前通道才能开始启动。当前通道的启动，也可以进行延时设置，即所关联的通道真正启动后，延时一段时间，再进行当前通道的启动。400b所描述的序列，可以满足大部分复杂系统的需要。

基于其他路的启动序列400c，与400b描述的序列类似，即所关联的序列启动后，本路通道的序列才可以启动。与400b描述的序列不同的是，400c的被关联序列，可以自行设置阈值范围，即满足某一个特定的阈值范围后，就相当于被关联的序列已经启动，这种设计比较灵活，即可以根据被关联的通道情况，在适当的时候启动本路通道。

序列监控器500和错误处理模块600，在后续的描述中会具体说明。序列监控器500的基本功能是，对序列的具体情况进行监控，以保证序列正常启动。序列监控器的监控方式全面，采用双检测方式，其中包括硬件的窗口比较器和数据采集器两部分组成，既可以即时的检测出序列的错误状态，又可以保证阈值的连续性。错误处理模块600，可以根据配置信息不同，在产生错误时，进行不同的错误处理。序列监控器模块和错误处理模块可以有效地保证序列的正确性，进而保证应用本芯片系统的稳定性。

系统实施例三参见图3，该部分实施例主要体现序列监控器部分。

电压数据采集模块500a，主要针对序列的电压幅度信息进行采集。同理，电流数据采集模块500b，主要针对序列的电流幅度信息进行采集。采集到的序列电压信息和序列电流信息通过阈值比较模块500e进行处理，阈值比较模块的阈值，存放在存储模块中，数字阈值可以设置的很连续，以满足不同的系统需要。电压数据采集模块500a和电流数据采集模块500b，均进行定时采样，即在固定的时间单位下，进行数据采样，定时采样的时间间隔越小，检测的灵敏度越高，但实际情况下，定时采样的时间间隔无法做到无限小，故本发明还采用500c所描述的电压硬件窗口比较器模块和500d所描述的电流硬件窗口比较器模块进行实时检测，以便在第一时间检测到异常情况，保证监控的实时性。

电压硬件窗口比较器模块500c和电流硬件窗口比较器模块500d通过硬件窗口比较器的方式进行序列电压和序列电流的监控。硬件窗口比较器，可以设置高限报警门限和低限报警门限，设置的方式通过电阻链完成。硬件窗口比较器可以第一时间检测出序列电压和序列电流的超标，并且通过中断产生模块500f，完成中断信号的产生，产生的中断可以第一时间触发控制器模块300。由于硬件窗口比较器模块的门限值是通过设置电阻链完成的，而电阻链无法做到阈值非常连续，故硬件窗口比较器模块的设计与数据采集模块的设计相辅相成，取长补短，既通过硬件窗口比较器模块保证了检测的实时性，又通过数据采集模块保证了检测阈值的连续性。

双检测方式检测到超限报警后，会触发计数器模块500g工作，计数器模块500g的计数阈值存放在存储模块中，计数器模块500g的计数阈值表征了错误的时间宽度。通过双检测方式检测到超限报警，且超限报警的时间超过了计数器模块的计数阈值，则会产生一个持续性错误。错误的产生，会触发错误处理模块600工作，根据实际配置的错误处理流程，错误产生后，会有相应的错误处理机制。

系统实施例四参见图4，该部分实施例主要体现错误处理部分。

错误检测是通过上述实施例三描述的双检测方式完成的，如果有错误产生，控制器模块300会产生错误标志位，提供给错误处理模块600，错误处理模块根据存储模块存放的错误处理流程，完成不同的错误处理过程，错误处理流程多样性，以便适应不同的系统需求。错误处理作为本发明的重要部分，在实际应用中可以起到很好的效果。

错误后重启600a，首先会判断是否真正产生错误，如果真正产生错误，则会对系统进行重启，以便保证系统可以按照正常的时序再次重新启动。

错误后记录600b，则在产生错误后，只对错误信息进行记录，对错误信息进行记录，一方面可以直接将错误信息通过通用的接口传给其他控制器，一方面也可以将错误信息存放在存储器中，便于后期对错误信息进行查看，即形成错误的历史记录信息，可以根据需要，随时进行历史的错误信息查看，当不需要历史记录时，可以选择删除历史错误信息。

错误后关闭通道600c，主要是产生错误后，关闭相应的通道操作。关闭相应的通道，可以选择关闭产生错误的通道，也可以选择关闭其他通道。当本路通道对系统影响较大时，选择关闭其他通道，可以有效地保证整个系统的稳定性。选择关闭其他通道，可以关闭多个通道，从而使本发明在错误处理方面更加灵活。

错误后重新尝试600d，主要是本路通道产生错误后，进行尝试操作，尝试的过程为，先将本路通道关闭一定时间，然后再开启一定时间，相当于将本路通道完成一个重新启动，而并不影响其他通道。但是，尝试的次数可以根据需要进行配置，可以是多次尝试，也可以是一直连续尝试，多次尝试的次数也存放在存储模块中。重新尝试后，如果通道正常启动，则序列保持正常状态。当重启尝试的次数达到后，如果本路通道的错误依然存在，则根据配置，可以关闭相应的通道。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，包括：控制器、通信单元、存储单元、电源序列产生单元、序列监控单元、异常处理单元；控制器调用上述各单元工作，产生多通道的电源序列以满足不同系统的上电时序问题，以及对电源序列进行监测并当错误时对芯片或相应通道开启或关闭。

2.按照权利要求1所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于：

所述通信单元，提供标准的通用接口，用于用户通过通用接口对芯片进行配置；

所述存储单元，用于存储用户的配置信息；所述配置信息包括：电源启动序列的配置信息、电流的时间阈值和幅度阈值、电压的时间阈值和幅度阈值；

所述电源序列产生单元，根据接收的电源启动序列的配置信息产生不同的电源启动序列并输出；

所述监控单元，实时监控电流和电压的状态，并异常时输出报警信息；

所述异常处理单元，用于根据报警信息完成对芯片或通道的不同异常处理动作；

所述控制器，调用上述各单元配合共同实现对电源序列的产生和监控。

3.按照权利要求2所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，所述电源序列产生单元包括以下启动模式：

延时启动序列模式，设置上电延时时间，延时时间到后电源启动；

基于其他路的延时启动序列模式，其他路正常上电后，本路通道延时一定时间进行启动；

基于其他路的电压启动序列，其他路的电压达到设定范围后，本路通道进行启动。

4.按照权利要求2所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，所述监控单元通过双检测方式对各个电源序列通道启动后的电流和电压，分别进行时间宽度和峰值超限的检测，并输出表征电压和电流的持续报警信息或峰值报警信息；所述时间宽度检测为电压或电流持续超过预设的时间阈值的时间；所述峰值超限检测为对电压或电流超过预设的幅度阈值的检测。

5.按照权利要求4所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，所述双检测方式为在监控单元内部设置硬件窗口比较器、数据采集模块；

通过硬件窗口比较器锁定输入范围，窗口比较器的输出会触发控制器单元内核的外部中断，如果输入范围超标引起内核的外部中断，则进行输入异常的时间宽度检测；

通过数据采集模块对电压或电流进行抽样检测并与预设超标阈值进行比较，再通过计数器累加得到表征电流或电压持续超标的持续报警信息；当一个检测完毕计数器清零。

6.按照权利要求5所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，所述硬件窗口比较器的阈值范围通过电阻链或数字电阻链的方式来完成硬件窗口比较器的阈值设置。

7.按照权利要求2所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，当电压或者电流产生持续报警后，所述异常处理单元采用如下几种模式的处理动作：

模式1为仅上报报警信息，用于形成错误记录；

模式2为重启模式，用于重启整个芯片；

模式3为反复尝试重启当前电源序列通路；

模式4为若当前电源通道产生错误次数达到预设阈值时，则选择关闭当前电源通道或其他通道。

8.按照权利要求1所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，还包括休眠单元，用于接收控制器单元的控制指令关闭相应的电源通道，关闭通道需要根据配置信息进行相应的延时，以便形成电源关闭序列，用于不同的客户需求。

9.按照权利要求1所述的多功能电源序列发生器和监控器芯片，其特征在于，所述通信单元还包括地址选择模块，当一颗芯片无法满足复杂的系统设计需要时，可以通过地址选择模块级联多个芯片以增加通道。