CN111464165B - 一种soc电源上下电时序控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SOC电源上下电时序控制方法，所述方法对应的系统架构包括SOC电源，还包括电池模块、按键开关机电路、n个电源转换器DCDC1至DCDCn以及n‑1个时序控制电路；所述电池模块分别与复数个电源转换器相连接，按键开关机电路经过电源转换器DCDC1与SOC电源相连接，n‑1个时序控制电路分别经过DCDC2至DCDCn与SOC电源相连接。本发明实现对SOC的多个电源的上电时序的控制，无需增加单片机或者CPLD做时序控制，节省了人力和成本。方法完全是硬件控制，无需软件的介入。大大提高了调试的效率，缩短了调试周期，节省了单片机和CPLD的物料成本。
Description
技术领域
本发明公开了一种SOC电源上下电时序控制方法，涉及电源使能技术领域。
背景技术
随着SOC越来越复杂，包含的IP越来越多，单个SOC上实现了CPU、射频模块、相机模块、DDR控制模块、外设等等功能。多种功能，多种IP也带来了多档电源的需求。同时为了满足低功耗的挑战，SOC通常被分为多个电源域，不同的电源域可以独立的上下电。
为了满足SOC对电源的需要，SOC内部一般会集成一个专门的电源管理单元(PowerMagagement Unit,PMU)。典型的SOC芯片供电系统和内部电源管理单元如图5所示。
现有技术中，需要多路电源供电的SOC对各个电源的上电有先后顺序的需求。然而，给系统供电的DCDC、LDO并不是都有Power Good的功能，Power Good信号简称P.G.或P.OK信号。当开关电源启动之知后，如果交流输入电压在额定范围之内，且各路直流输出电压达到允许的最低检测值(道+5V输出为4.75V以上)，那么经过100ms～500ms的延时，P.G.电路就会发出“电源正常”的信号(P.OK为高电平)。当电源交流输入电内压降至安全工作范围以下或+5V电压低于4.75V时，电源会送出“电源故障”信号(P.OK为低电平)。
即使存在Power Good的功能，任然有Power Good的输出时间不可控的问题存在。即使电源的各路直流输出都正常，如果没有P.G.信号或P.G.信号时序不对，都会造成电脑不能开机。上述缺陷，给硬件工程师在设计电源带来很多苦恼。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种SOC电源上下电时序控制方法，实现对SOC的多个电源的上电时序的控制。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种SOC电源上下电时序控制方法，所述方法对应的系统架构SOC电源，还包括电池模块、按键开关机电路、n个电源转换器DCDC1至DCDCn以及n-1个时序控制电路；所述电池模块分别与复数个电源转换器相连接，按键开关机电路经过电源转换器DCDC1与SOC电源相连接，n-1个时序控制电路分别经过DCDC2至DCDCn与SOC电源相连接。
系统开机时，按键开关机电路产生一个高电平信号，所述高电平信号通过DCDC1输出电压信号Vout1；所述电压信号Vout1通过时序控制电路输出高电平，并使得DCDC2输出电压信号Vout2。依次进行上述过程，直至电压信号Voutn-1通过时序控制电路输出高电平，并使得DCDCn输出Voutn,上电过程结束。
系统关机时，按键开关机电路产生一个低电平信号，所述低电平信号使得电压信号Vout1输出为0；电压信号Vout1触发时序控制电路输出低电平，并使得DCDC2输出为0。依次进行上述过程，直至电压信号Voutn-1为0，触发时序控制电路输出低电平，并使得DCDCn关闭Voutn,下电过程结束。
作为本发明的进一步优选方案，所述按键开关机电路包括按键SW1、反向施密特触发器UT1、D类触发器UT2、正向施密特触发器UT3，肖特基二极管DT2、第二电容CT3、第三电容CT4、第六电阻RT1以及第七电阻RT2；所述D类触发器UT2的Q引脚接到电源转换器DCDC1的EN引脚，短按按键SW1时开启电源，长按按键SW1时关闭电源。
短按按键SW1时，第二电容CT3通过按键SW1放电，第二电容CT3的电压由高变低，当第二电容CT3的电压低于反向施密特触发器UT1的门限VT-时，反向施密特触发器UT1输出产生一个高电平脉冲，并连到D类触发器UT2的CLK引脚，同时D类触发器UT2的D引脚为高，正向施密特触发器UT3的输入保持为高，正向施密特触发器UT3输出连到CLR引脚为高，Q引脚在CLK引脚的上升沿触发下输出高电平。
长按按键SW1时，第三电容CT4通过第七电阻RT2放电后电压变为低，低于正向施密特触发器UT3的门限VT-，正向施密特触发器UT3的输出也变为低，此时D类触发器UT2的CLR引脚有效使得Q引脚输出为低。
其中，所述长按按键SW1，长按的时间计算方法为：长按时间＞第七电阻RT2的电阻值*第三电容CT4的电容值。
作为本发明的进一步优选方案，在不按按键SW1的状态下，电源VCC通过第六电阻RT1给第二电容CT3充电，同时肖特基二极管DT2给第三电容CT4充电，从而反向施密特触发器UT1输出为低电平，正向施密特触发器UT3输出为高电平，D类触发器UT2输出保持上一轮的状态。
作为本发明的进一步优选方案，所述时序控制电路包括第一至第五电阻R1至R5、第一电容C1、迟滞比较器U1以及NMOS管D1；所述迟滞比较器U1的输入端接到上一级电源转换器DCDC的输出段，时序控制电路的输出VEN接到当前的电源转换器DCDC的使能脚；第一门限电压Va1及第二门限电压Va2分别为：
作为本发明的进一步优选方案，所述时序控制电路中，当时序控制电路的输入VIN增加到大于第二门限电压Va2时，迟滞比较器U1输出为低，NMOS管D1关闭，序控制电路的输出VEN经过上升时间输出为高。上升时间＝第五电阻R5的电阻值*第一电容C1的电容值。
当时序控制电路的输入VIN减小到小于第一门限电压Va1，迟滞比较器U1输出为高，NMOS管D1打开，序控制电路的输出VEN经过下降时间输出为低。下降时间＝MOS管D1的导通电阻值*第一电容C1的电容值。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明实现对SOC的多个电源的上电时序的控制，无需增加单片机或者CPLD做时序控制，节省了人力和成本。本发明完全是硬件控制，无需软件的介入。大大提高了调试的效率，缩短了调试周期，节省了单片机和CPLD的物料成本。
附图说明
图1是本发明中，SOC电源的系统示意框图。
图2是本发明中，按键开关机电路图。
图3是本发明中，时序控制电路图。
图4是本发明中，时序控制电路的门限电压输出示意图。
图5是现有技术中，典型的SOC芯片供电系统和内部电源管理单元示意图。
其中：SW1为按键、UT1为反向施密特触发器、UT2为D类触发器UT2、UT3为正向施密特触发器、DT2为肖特基二极管、CT3为第二电容、CT4为第三电容、RT1为第六电阻、RT2为第七电阻；
U1为迟滞比较器、D1为NMOS管、R1至R5分别为第一至第五电阻、C1为第一电容。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明所公开的SOC电源的系统示意框图如图1所示，所述方法通过锂电池、按键开关机电路、电源转换器DCDC以及时序控制电路来实现SOC电源系统上下电时序控制。所述方法对应的系统架构SOC电源，还包括电池模块、按键开关机电路、n个电源转换器DCDC1至DCDCn以及n-1个时序控制电路；所述电池模块分别与复数个电源转换器相连接，按键开关机电路经过电源转换器DCDC1与SOC电源相连接，n-1个时序控制电路分别经过DCDC2至DCDCn与SOC电源相连接。
系统开机时，按键开关机电路产生一个高电平信号，所述高电平信号通过DCDC1输出电压信号Vout1；所述电压信号Vout1通过时序控制电路输出高电平，并使得DCDC2输出电压信号Vout2。依次进行上述过程，直至电压信号Voutn-1通过时序控制电路输出高电平，并使得DCDCn输出Voutn,上电过程结束。
系统关机时，按键开关机电路产生一个低电平信号，所述低电平信号使得电压信号Vout1输出为0；电压信号Vout1触发时序控制电路输出低电平，并使得DCDC2输出为0。依次进行上述过程，直至电压信号Voutn-1为0，触发时序控制电路输出低电平，并使得DCDCn关闭Voutn,下电过程结束。
本发明中，按键开关机电路如图2所示，所述按键开关机电路包括按键SW1、反向施密特触发器UT1、D类触发器UT2、正向施密特触发器UT3，肖特基二极管DT2、第二电容CT3、第三电容CT4、第六电阻RT1以及第七电阻RT2；所述D类触发器UT2的Q引脚接到电源转换器DCDC1的EN引脚，短按按键SW1时开启电源，长按按键SW1时关闭电源。
短按按键SW1时，第二电容CT3通过按键SW1放电，第二电容CT3的电压由高变低，当第二电容CT3的电压低于反向施密特触发器UT1的门限VT-时，反向施密特触发器UT1输出产生一个高电平脉冲，并连到D类触发器UT2的CLK引脚，同时D类触发器UT2的D引脚为高，正向施密特触发器UT3的输入保持为高，正向施密特触发器UT3输出连到CLR引脚为高，Q引脚在CLK引脚的上升沿触发下输出高电平。
长按按键SW1时，第三电容CT4通过第七电阻RT2放电后电压变为低，低于正向施密特触发器UT3的门限VT-，正向施密特触发器UT3的输出也变为低，此时D类触发器UT2的CLR引脚有效使得Q引脚输出为低。
不按按键状态下，VCC通过第六电阻RT1给第二电容CT3充电，同时通过第六电阻RT1，肖特基二极管DT2给第三电容CT4充电，从而反向施密特触发器UT1输出为低电平，正向施密特触发器UT3输出为高电平，D类触发器UT2输出保持上一次的状态。
本发明中，时序控制电路图如图3所示，所述时序控制电路包括第一至第五电阻R1至R5、第一电容C1、迟滞比较器U1以及NMOS管D1；所述迟滞比较器U1的输入端接到上一级电源转换器DCDC的输出段，时序控制电路的输出VEN接到当前的电源转换器DCDC的使能脚；第一门限电压Va1及第二门限电压Va2分别为：
如图4所示，所述时序控制电路中，当时序控制电路的输入VIN增加到大于第二门限电压Va2时，迟滞比较器U1输出为低，NMOS管D1关闭，序控制电路的输出VEN经过上升时间输出为高。上升时间＝第五电阻R5的电阻值*第一电容C1的电容值。
当时序控制电路的输入VIN减小到小于第一门限电压Va1，迟滞比较器U1输出为高，NMOS管D1打开，序控制电路的输出VEN经过下降时间输出为低。下降时间＝MOS管D1的导通电阻值*第一电容C1的电容值。
本发明所公开的一种SOC电源上下电时序控制方法，采用硬件控制，无需软件的介入。从而大大提高了调试的效率，缩短了调试周期，节省了单片机和CPLD的物料成本。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于，所述方法对应的系统架构SOC电源，还包括电池模块、按键开关机电路、n个电源转换器DCDC1至DCDCn以及n-1个时序控制电路；所述电池模块分别与复数个电源转换器相连接，按键开关机电路经过电源转换器DCDC1与SOC电源相连接，n-1个时序控制电路分别经过DCDC2至DCDCn与SOC电源相连接；
系统开机时，按键开关机电路产生一个高电平信号，所述高电平信号通过DCDC1输出电压信号Vout1；
所述电压信号Vout1通过时序控制电路输出高电平，并使得DCDC2输出电压信号Vout2；
依次进行上述过程，直至电压信号Voutn-1通过时序控制电路输出高电平，并使得DCDCn输出Voutn,上电过程结束；
系统关机时，按键开关机电路产生一个低电平信号，所述低电平信号使得电压信号Vout1输出为0；
电压信号Vout1触发时序控制电路输出低电平，并使得DCDC2输出为0；
依次进行上述过程，直至电压信号Voutn-1为0，触发时序控制电路输出低电平，并使得DCDCn关闭Voutn,下电过程结束；
所述按键开关机电路包括按键SW1、反向施密特触发器UT1、D类触发器UT2、正向施密特触发器UT3，肖特基二极管DT2、第二电容CT3、第三电容CT4、第六电阻RT1以及第七电阻RT2；
所述D类触发器UT2的Q引脚接到电源转换器DCDC1的EN引脚，短按按键SW1时开启电源，长按按键SW1时关闭电源；
短按按键SW1时，第二电容CT3通过按键SW1放电，第二电容CT3的电压由高变低，当第二电容CT3的电压低于反向施密特触发器UT1的门限VT-时，反向施密特触发器UT1输出产生一个高电平脉冲，并连到D类触发器UT2的CLK引脚，同时D类触发器UT2的D引脚为高，正向施密特触发器UT3的输入保持为高，正向施密特触发器UT3输出连到CLR引脚为高，Q引脚在CLK引脚的上升沿触发下输出高电平；
长按按键SW1时，第三电容CT4通过第七电阻RT2放电后电压变为低，低于正向施密特触发器UT3的门限VT-，正向施密特触发器UT3的输出也变为低，此时D类触发器UT2的CLR引脚有效使得Q引脚输出为低；
在不按按键SW1的状态下，电源VCC通过第六电阻RT1给第二电容CT3充电，同时肖特基二极管DT2给第三电容CT4充电，从而反向施密特触发器UT1输出为低电平，正向施密特触发器UT3输出为高电平，D类触发器UT2输出保持上一轮的状态。
2.如权利要求1所述的一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于：所述时序控制电路包括第一至第五电阻R1至R5、第一电容C1、迟滞比较器U1以及NMOS管D1；
所述迟滞比较器U1的输入端接到上一级电源转换器DCDC的输出段，时序控制电路的输出VEN接到当前的电源转换器DCDC的使能脚；
第一门限电压Va1及第二门限电压Va2分别为：
3.如权利要求2所述的一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于：所述时序控制电路中，当时序控制电路的输入VIN增加到大于第二门限电压Va2时，迟滞比较器U1输出为低，NMOS管D1关闭，时序控制电路的输出VEN经过上升时间输出为高；
当时序控制电路的输入VIN减小到小于第一门限电压Va1，迟滞比较器U1输出为高，NMOS管D1打开，时序控制电路的输出VEN经过下降时间输出为低。
4.如权利要求2所述的一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于：所述迟滞比较器U1具体为输出开漏比较器。
5.如权利要求1所述的一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于：所述长按按键SW1，长按的时间计算方法为：长按时间＞第七电阻RT2的电阻值*第三电容CT4的电容值。
6.如权利要求3所述的一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于：所述上升时间的计算方式为：上升时间＝第五电阻R5的电阻值*第一电容C1的电容值。
7.如权利要求3所述的一种SOC电源上下电时序控制方法，其特征在于：所述下降时间的计算方式为：下降时间＝MOS管D1的导通电阻值*第一电容C1的电容值。
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