CN110362008A - 一种高电压供电设备电源上电时序控制电路 - Google Patents

一种高电压供电设备电源上电时序控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高电压供电设备电源上电时序控制电路，包括DSP电路、初级复位电路和次级复位电路，初级复位电路的输出连接DSP电路和次级复位电路，所述初级复位电路和次级复位电路均使用复位芯片实现；所述初级复位电路达到工作电压后延迟产生高电平，在延迟时间内的低电平使DSP电路进入硬件复位状态，并使次级复位电路保持复位状态，当初级复位电路输出高电平时，初级复位电路完成复位；所述次级复位电路在初级复位电路完成复位时，次级复位电路延迟产生高电平。本发明通过两级复位电路和使能逻辑组合电路，可以实现对功率电路等需严格时序控制单元的精确控制。

Description

一种高电压供电设备电源上电时序控制电路
技术领域
本发明属于控制电路领域，具体涉及一种高电压供电设备电源上电时序控制电路。
背景技术
对于功率电源、驱动器等变频器类电子产品，其内部均分包含功率电路和控制电路。功率电路含有高压大电流，功率电路工作需保证实时状态受控。若功率电路出现工作异常，轻则被控对象故障，重则自身或被控对象烧毁，后果严重。
该类电子设备的控制电路为弱电部分，电压低电流小。控制电路需保证控制电路实时输出为所需状态。该类电子设备控制部分电源需经过电源转换电路降为稳定低压才可使用。当电源转换电路输出稳定后，控制电路核心器件DSP还需经历硬件复位和软件初始化。以上两个时段控制电路已完成上电，但由于DSP的复位和初始化导致DSP输出不受控。此时功率电源已接通，功率电路立即接入控制回路，因此在DSP完成初始化前，会有一段时间功率电路已经上电，但不受控。该不稳定态对于变频器类电子产品十分致命，若该段时间无法实现可靠控制，将导致变频器类电子产品或其被控对象损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高电压供电设备电源上电时序控制电路，通过两级复位电路保证DSP电路在硬件复位与软件初始化过程中，其关键输出均为期望状态；同时在DSP完成硬件复位与软件初始化后，DSP的输出逻辑可以接管初始化期望状态，保证功率器件的输出为期望的受控状态。
一种高电压供电设备电源上电时序控制电路，包括DSP电路、初级复位电路和次级复位电路，初级复位电路的输出连接DSP电路和次级复位电路，所述初级复位电路和次级复位电路均使用复位芯片实现；
所述初级复位电路达到工作电压后延迟产生高电平，在延迟时间内的低电平使DSP电路进入硬件复位状态，并使次级复位电路保持复位状态，当初级复位电路输出高电平时，初级复位电路完成复位；
所述次级复位电路在初级复位电路完成复位时，次级复位电路延迟产生高电平。
所述时序控制电路，还包括使能逻辑组合电路，连接DSP电路的输出和次级复位电路的输出；所述使能逻辑组合电路包括电平转换电路和与门阵列，使能逻辑组合电路的电平转换电路接收DSP电路发送的控制指令后，将电平转换至与门阵列可兼容的接口电平；与门阵列将电平转换电路与次级复位电路输出的数字逻辑进行运算，并将相应结果输出。
进一步的，所述DSP电路包括DSP主电路和复位隔离电路；所述复位隔离电路将初级复位电路的输出信号与DSP主电路的复位信号隔离；所述DSP主电路接收复位隔离电路传递的复位信号，并发送控制信号至使能逻辑组合电路的电平转换电路。
进一步的，所述初级复位电路延迟的时间为140ms-280ms。
进一步的，所述次级复位电路延迟的时间为140ms-280ms。
进一步的，所述时序控制电路，还包括控制电源变换电路，为DSP电路和初级复位电路提供电源。
进一步的，所述控制电源变换电路通过DC/DC方式将电压由28V降低至5V，再通过LDO电路将5V电压稳定至3.3V和DSP内核供电电压。
本发明的有益效果如下：
本发明可以确保控制功率器件的电路在电源上电过程中状态可控；
使用两级复位电路，分级复位；确保由于DSP硬件复位产生的不确定态影响功率器件控制电路；
使用逻辑组合电路保证硬件复位时序可传递至功率器件控制电路；同时使用逻辑组合电路还可将运行正常的DSP控制逻辑传递至功率控制电路，实现对多路功率控制电路的上电时序控制；
本发明可解决伺服控制类的双电源供电问题，即使用单功率电源即可完成所有电路的供电、配置等工作。
本发明具备保护逻辑，可保护功率器件避免烧毁；具备执行机构锁定时序控制装置，可实现执行机构在电源加电过程中，保持锁紧状态；具备互锁逻辑，能更可靠的控制上电逻辑异常，使驱动电路更难进入异常工作模式。
附图说明
图1为本发明所提供的上电时序控制方法的功能框图；
图2为本发明所提供的上电时序控制方法的硬件连接图；
图3为本发明所提供的低压电源转换电路连接原理图；
图4为本发明所提供的控制电源变换电路连接原理图；
图5为本发明所提供的DSP电路连接原理图；
图6为本发明所提供的使能逻辑组合电路连接原理图；
图7为本发明所提供的各个关键电路输出状态时序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明要求保护的范围。
如图1所示，功率电源1的输出分为三路，分别连接至低压电源转换电路3、功率电路12和泄放电路10。功率电源1为以上三个电路提供电源。
如图2和图3所示，功率电源1的第一输出端连接低压电源转换电路3内部DC/DC变换器一301的输入端。DC/DC变换器一301的第一输出端连接其他功率电路2；第二输出端连接控制电源变换电路4内部的DC/DC变换器2401。DC/DC变换器一301功能为将功率电源1的输出电压降低，以供其他二次电源使用。
DC/DC变换器二401将DC/DC变换器一301的输出降压后，输出至线性稳压器电路402，以下简称LDO电路402；LDO电路402将输出电压降压后，共给所有功能电路使用。当LDO电路402输出达到额定输出后，DSP电路6开始工作；同时初级复位电路5中的复位芯片一501监测LDO电路402的输出电压值。当LDO电路402的输出达到复位芯片一501的门限电压后，复位芯片一501开始持续一定时间的低电平，之后复位芯片一501的输出电平变为高。
复位芯片一501的输出连接至DSP电路6和次级复位电路7。DSP电路6中复位隔离电路602负责将初级复位电路5的输出信号与DSP主电路601的复位信号隔离，以防止DSP主电路601发生复位时产生的复位波动影响到次级复位电路7的正常工作。
DSP电路6由DSP主电路601和复位隔离电路602组成，DSP主电路601在LDO电路402完成加电后开始工作，并接收复位隔离电路602传递的复位信号，并在指定时刻发送相关控制信号至使能逻辑组合电路8的电平转换电路802。
使能逻辑组合电路8的电平转换电路802接收DSP主电路601发送的控制指令后，将电平转换至与门阵列801可兼容的接口电平；与门阵列801将电平转换电路802与复位芯片二701输出的数字逻辑进行运算，并将相应结果输出至驱动电路19、驱动电路211、使能电路13的输入端。
驱动电路19将与门阵列801发送的控制指令放大后，输出至泄放电路10，控制泄放电路工作时序；泄放电路10接收到驱动电路19的控制指令后，将功率电源1的泵升电压泄放。
驱动电路211将与门阵列801发送的控制指令放大后，输出至功率电路12，控制功率电路12的工作状态；功率电路12接收驱动电路211的控制指令，将功率电源1斩波，驱动执行机构15动作。
使能电路13接收与门阵列801的输出后，控制锁定装置14的状态；锁定装置14接收使能电路13的输出后控制执行机构15的状态；执行机构15接收锁定装置14的输出后，决定执行机构15是否工作。
本发明的时序控制过程如下：
功率电源160V±30V上电，如图7时序1的t1所示。功率电源上电后，低压电源转换电路将该电压通过DC/DC方式降压至28V±1V，为控制电源变换电路和其他功能电路提供28V电源；
控制电源变换电路通过DC/DC方式将电压由28V降低至5V，再通过LDO将5V电压稳定至3.3V和DSP内核供电电压。3.3V电源建压状态如图7时序2的t2所示。该电源为DSP电路等控制电路提供电源，同时DSP电路和初级复位电路的工作开始时刻与控制电源变换电路的电压建立完成时间相关。
初级复位电路使用复位芯片实现。该复位芯片复位时间为200ms。当初级复位电路达到工作电压后，即达到t3时刻后，该芯片的输出管脚延迟200ms(典型值)产生高电平。初级复位芯片输出管脚时序状态如图7时序3所示。在t3时刻后输出的200ms低电平可使DSP电路进入硬件复位状态，并使次级复位电路保持复位状态，即次级复位电路输出为低电平。当初级复位电路输出高电平时，即达到t4时刻后，初级复位电路完成复位。
次级复位电路使用复位芯片实现。在初级复位电路达到t4时刻时，该复位芯片开始延迟200ms(典型值)后产生高电平；产生高电平时刻为t6。次级复位电路时序状态如图7时序4所示。由于DSP软件加载时间在t6与t4范围内，同时DSP软件加载时，DSP的输出管脚状态为不确定态。设计t4与t6的时间差目的在于保证DSP电路软件加载时，提供一个可控的输出电平。
DSP电路工作时序如图7时序5所示。在t2时刻起，DSP开始供电，但此时执行硬件复位状态；达到t4时刻时，DSP完成硬件复位，开始执行软件加载，达到t5时刻时，DSP完成软件加载，开始运行控制程序。因此，在t2至t5时刻之间，DSP输出管脚状态不确定，在t5时刻之后，DSP输出管脚状态受控，
使能逻辑组合电路将次级复位电路与DSP输出管脚状态进行逻辑运算，确保DSP的输出管脚状态不确定时，相应驱动电路、使能电路的输出状态确定。忽略各个驱动电路、使能电路、最终被控电路的输出延时，以上电路的时序状态图如图7时序6所示：在t6时刻前，以上电路输出为低电平状态，在t6时刻后，以上电路的输出状态受DSP电路的输出状态控制。
通过以上方式，实现了高压供电设备电源上电时序控制。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.一种高电压供电设备电源上电时序控制电路，其特征在于，包括DSP电路、初级复位电路和次级复位电路，初级复位电路的输出连接DSP电路和次级复位电路，所述初级复位电路和次级复位电路均使用复位芯片实现；
所述初级复位电路达到工作电压后延迟产生高电平，在延迟时间内的低电平使DSP电路进入硬件复位状态，并使次级复位电路保持复位状态，当初级复位电路输出高电平时，初级复位电路完成复位；
所述次级复位电路在初级复位电路完成复位时，次级复位电路延迟产生高电平。
2.根据权利要求1所述的时序控制电路，其特征在于，还包括使能逻辑组合电路，连接DSP电路的输出和次级复位电路的输出；所述使能逻辑组合电路包括电平转换电路和与门阵列，所述电平转换电路接收DSP电路发送的控制指令后，将电平转换至与门阵列可兼容的接口电平；与门阵列将电平转换电路与次级复位电路输出的数字逻辑进行运算，并将相应结果输出。
3.根据权利要求2所述的时序控制电路，其特征在于，所述DSP电路包括DSP主电路和复位隔离电路；所述复位隔离电路将初级复位电路的输出信号与DSP主电路的复位信号隔离；所述DSP主电路接收复位隔离电路传递的复位信号，并发送控制信号至使能逻辑组合电路的电平转换电路。
4.根据权利要求1或2所述的时序控制电路，其特征在于，所述初级复位电路延迟的时间为140ms-280ms。
5.根据权利要求1或2所述的时序控制电路，其特征在于，所述次级复位电路延迟的时间为140ms-280ms。
6.根据权利要求1或2所述的时序控制电路，其特征在于，还包括控制电源变换电路，为DSP电路和初级复位电路提供电源。
7.根据权利要求6所述的时序控制电路，其特征在于，所述控制电源变换电路通过DC/DC方式将电压降低至5V，再通过LDO电路将5V电压稳定至3.3V和DSP内核供电电压。
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