CN111123752A - 一种电源时序电路和供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种电源时序电路和供电方法。根据本发明的时序装置的电源时序电路包括检测电路，转换电路和常态电路：所述检测电路用于切换向时序装置供电的电路，使得如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电；所述转换电路用于将时序装置的功率端电压转换为负载点电源的输入端电压，来向时序装置供电。本发明具有以下优点：能够有效地保证时序装置控制端或者辅助电源的电压早于功率端上电并晚于功率端下电，避免损坏器件；可适用于各种对有时序要求的器件或模块，并且能够满足5G通信对无线产品的高功率的需求。

Description

一种电源时序电路和供电方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种电源时序电路和供电方法。
背景技术
如今，5G通信中的无线产品采用了大量的有时序要求的器件，例如氮化镓器件。这些有时序要求的器件要求控制端或者辅助电源的电压要早于功率端上电晚于功率端下电，以防止损坏器件。
其中，氮化镓(GaN)技术是功率放大器的产品趋势，可为功率放大器提供高效率和高频率，而氮化镓技术也将成为愈加具有竞争力的用于功率放大器的技术。氮化镓的技术进步正朝着集成模块的设计迈进。氮化镓模块需要具有强大功率的辅助电源。然而，氮化镓器件在器件电源开启和关闭期间，对栅源(Vgs)、辅助电源电压和漏源(Vds)电压有严格的时序要求。并且，5G通信中的诸如RRU等无线产品具有更多的管线，对器件的功率提出了较高的要求。
然而，基于现有技术的方案，一些已有的方案无法满足5G通信对辅助电路的高功率的需求。并且，为了满足上述时序要求，现有技术的方案一般需要现有设计中增加造价较高的器件，例如使用DC-DC变换器，成本较高且效果有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种电源时序电路和供电方法。
根据本发明的一个方面，提供了用于有时序要求的时序装置的电源时序电路，其特征在于，包括检测电路，转换电路和常态电路：
其中，所述检测电路的输入端连接于常态电路的输入端，输出端连接于转换电路；所述转换电路的输入端连接于时序装置的功率端，输出端连接于时序装置的控制端的负载点电源输入端；所述常态电路的输入端连接于常态供电源，输出端连接于时序装置的控制端的负载点电源输入端；
所述检测电路用于切换向时序装置供电的电路，使得如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电；
所述转换电路用于将时序装置的功率端电压转换为负载点电源的输入端电压，来向时序装置供电。
根据本发明的一个方面，提供了一种通过时序电路向时序装置供电的方法，其中，所述电源时序电路包括检测电路，转换电路和常态电路，所述方法包括以下步骤：
在开启时序装置后，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端先于功率端上电；
在关闭时序装置时，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端晚于功率端下电。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过电源时序电路向有序要求的时序装置供电，使得时序装置在出现异常情况时通过转换电路将功率端电源转换为控制端的负载点电源输入端，从而能够有效地保证时序装置控制端或者辅助电源的电压早于功率端上电并晚于功率端下电，避免损坏器件；并且，根据本发明的方案具有较高的灵活性，可适用于各种对有时序要求的器件或模块，并且能够满足5G通信对无线产品的高功率的需求；并且，根据本发明的方案，无需软件控制，提升了可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了根据本发明的一个实施例的电源时序电路的示意图；
图2示出了根据本发明的一个优选实施例的电源时序电路的示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的通过时序电路向时序装置供电的方法流程图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1示出了根据本发明的一个实施例的电源时序电路的示意图。
其中，根据本发明的电源时序电路用于时序装置。所述时序装置包括各种有时序要求的器件或模块，所述时序要求意味着所述时序装置的控制端或者辅助电源的电压要早于功率端上电并晚于功率端下电。
其中，所述控制端对应于时序装置的栅源(Vgs)或辅助电源。所述功率端对应于时序装置的漏源(Vds)。
优选地，根据本发明的电源时序电路用于氮化镓器件或模块。
例如，对于用于5G通信中RRU的氮化镓功放，其需要1.8V,3.3V,5V,-5V/-8V和P40V来供电。其中，1.8V，3.3V和5V表示氮化镓功放的电源轨的电源，-5V/-8V表示氮化镓功放的栅极电压的电源。P40V表示氮化镓功放的漏极电压的电源。1.8V，3.3V，5V，-5V/-8V由负载点(Point of Load，POL)电源通过负载点电源的输入端(表示为P14V5_PA)转换，则1.8V，3.3V，5V，-5V/-8V可表示为氮化镓功放的控制端电源，P40V可表示为氮化镓功放的功率端电源。
参照图1，根据本发明的电源时序电路包括检测电路101，转换电路102和常态电路103。
其中，所述检测电路101的输入端连接于常态电路的输入端，输出端连接于转换电路。所述转换电路102的输入端连接于时序装置的功率端，输出端连接于时序装置的控制端的负载点电源输入端。所述常态电路103的输入端连接于常态供电源，输出端连接于时序装置的控制端的负载点电源输入端。
所述检测电路101用于切换向时序装置供电的电路，使得如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电。
其中，异常情况包括各种使得时序装置的功率端早于控制端启动或者晚于控制端下电的情况。
所述转换电路102用于将时序装置的功率端电压转换为负载点电源的输入端电压，来向时序装置供电。
优选地，在开启或关闭时序装置时，所述检测电路使得电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端先于功率端上电并晚于功率端下电。
优选地，所述检测电路101包括至少一个运算放大器，多个二极管，多个电容以及多个电阻。
优选地，所述转换电路102包括多个晶体管，多个二极管，多个电容以及多个电阻。
优选地，所述常态电路103包括多个晶体管，多个二极管，多个电容以及多个电阻。
优选地，所述时序电路中的部分或全部晶体管采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。
需要说明的是，本领域技术人员应熟悉，可采用多种类型的晶体管和二极管来实现本发明的电源时序电路，本领域技术人员可根据实际需求，选择合适的晶体管和二极管。
图2示出了根据本发明的一个优选实施例的电源时序电路的示意图。
参照图2，根据本优选实施例的电源时序电路包括检测电路201、转化电路202和常态电路203。
其中，根据本优选实施例的电源时序电路用于向氮化镓器件供电。所述检测电路201的输入端连接于给常态电路供电的电源(表示为P14V5)，输出端连接于转换电路202。所述转换电路202的输入端连接于氮化镓器件的功率端(表示为P40V)，输出端连接于氮化镓器件的控制端的负载点电源的输入端(表示为P14V5_PA)，该负载点电源可提供1.8V,3.3V,5V,-5V/-8V。所述常态电路203的输入端连接于常态供电电源(表示为P14V5)，输出端连接于氮化镓器件的控制端的负载点电源的输入端(表示为P14V5_PA)。
其中，检测电路201包括一个运算放大器U1，两个信号二极管D1和D2，一个齐纳二极管Z5，多个电容和多个电阻。
其中，转换电路202包括三个晶体管Q1、Q2和Q4，四个齐纳二极管Z1至Z4，多个电容和多个电阻。并且，Q1和Q2为功率N型MOSFET，Q4为信号N型MOSFET。
其中，所述常态电路203包括两个晶体管Q3和Q5，一个二极管D3，多个电容和多个电阻。
当氮化镓器件通电时，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路202向时序装置供电。具体地，如果出现异常情况，导致氮化镓器件的功率端早于控制端启动或者晚于控制端下电，则检测电路201中的电压Vsense将低于Vref，然后U1的输出电压Vg_Q4将是“0”。转换电路202中Q1和Q2的驱动电压Vg_Q1和Vg_Q2将被功率端充电，并且Q1和Q2以线性模式工作。此时，通过转换电路202，氮化镓器件的功率端(P40V)电压将被转换为控制端的负载点电源输入端(P14V5_PA)电压，以保证氮化镓器件的控制端先于功率端上电并晚于控制端下电。
如果氮化镓器件正常启动并工作，则电源时序电路通过常态电路203向时序装置供电。具体地，如果在启动时没有发生异常情况，则P40V在P14V5之后开启，P40V将常态电路203中的Q3的栅极电压Vg_Q3充电至27V，Q3的栅源电压约为12.5V，Q3的漏源将处于开启状态，P14V5将为P14V5_PA供电。当P14V5通电时，Vsense高于Vref，U1输出“1”至Vg_Q4，Q4被开启，Vg_Q1和Vg_Q2为12.5V，电压Vsource约为14V，Q1和Q2的栅源电压低于Q1和Q2的栅源电压阈值，因此Q1和Q2的漏源处于关闭状态。
当关闭氮化镓器件时，电源时序电路通过转换电路202向时序装置供电。具体地，如果出现异常情况，则常态供电电源(表示为P14V5)的电压低于12V时，Vg_Q4将是“0”。Vg_Q1和Vg_Q2将达到Z1+Z2或者Z3+Z4的电压和，约为16.7V，并且Q1和Q2以线性模式工作。此时，通过转换电路202，氮化镓器件的功率端(P40V)电压将被转换为控制端的负载点电源输入端电压(P14V5_PA)，以保证氮化镓器件的控制端晚于功率端下电。
如果氮化镓器件正常关闭，则电源时序电路通过常态电路203向时序装置供电。具体地，如果在关闭时没有发生异常情况，则P40V在P14V5之前关闭到0V，Vg_Q1、Vg_Q2和Vg_Q3都为0V，Q1、Q2和Q3的栅源电压约为-14.5V，Q1、Q2和Q3的漏源将处于关闭状态，P14V5将通过常态电路203中的Q3体二极管为P14V5_PA供电。
根据本发明的方案，通过电源时序电路向由时序要求的时序装置供电，使得时序装置在出现异常情况时通过转换电路将功率端电源转换为控制端的负载点电源输入端，从而能够有效地保证时序装置控制端或者辅助电源的电压早于功率端上电并晚于功率端下电，避免损坏器件；并且，根据本发明的方案具有较高的灵活性，可适用于各种对有时序要求的器件或模块，并且能够满足5G通信对无线产品的高功率的需求；并且，根据本发明的方案，无需软件控制，提升了可靠性。
图3示出了根据本发明的一个实施例的通过时序电路向时序装置供电的方法流程图。其中，所述电源时序电路包括检测电路，转换电路和常态电路，所述方法包括步骤S1和步骤S2。
在步骤S1中，在开启时序装置后，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端先于功率端上电；
在步骤S2中，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端晚于功率端下电。
根据本发明的方法，通过电源时序电路向由时序要求的时序装置供电，使得时序装置在出现异常情况时通过转换电路将功率端电源转换为控制端的负载点电源输入端，从而能够有效地保证时序装置控制端或者辅助电源的电压早于功率端上电并晚于功率端下电，避免损坏器件。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (7)

1.一种用于有时序要求的时序装置的电源时序电路，其特征在于，包括检测电路，转换电路和常态电路：
其中，所述检测电路的输入端连接于常态电路的输入端，输出端连接于转换电路；所述转换电路的输入端连接于时序装置的功率端，输出端连接于时序装置的控制端的负载点电源输入端；所述常态电路的输入端连接于常态供电源，输出端连接于时序装置的控制端的负载点电源输入端；
所述检测电路用于切换向时序装置供电的电路，使得如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电；
所述转换电路用于将时序装置的功率端电压转换为负载点电源的输入端电压，来向时序装置供电。
2.根据权利要求1所述的电源时序电路，其特征在于，在开启或关闭时序装置时，所述检测电路使得电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端先于功率端上电并晚于功率端下电。
3.根据权利要求1或2所述的电源时序电路，其特征在于，所述检测电路包括至少一个运算放大器，多个二极管，多个电容以及多个电阻。
4.根据权利要求1或2所述的时序电路，其特征在于，所述转换电路包括多个晶体管，多个二极管，多个电容以及多个电阻。
5.根据权利要求1或2所述的电源时序电路，其特征在于，所述常态电路包括多个晶体管，多个二极管，多个电容以及多个电阻。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源时序电路，其特征在于，所述电源时序电路中的晶体管采用MOSFET。
7.一种通过时序电路向时序装置供电的方法，其中，所述电源时序电路包括检测电路，转换电路和常态电路，所述方法包括以下步骤：
在开启时序装置后，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端先于功率端上电；
在关闭时序装置时，如果出现异常情况，则电源时序电路通过转换电路向时序装置供电，如果未出现异常情况，则电源时序电路通过常态电路向时序装置供电，以保证时序装置的控制端晚于功率端下电。
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