CN111478685A - 上电防抖电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及供电技术领域，公开了一种上电防抖电路及电子设备，其包括检测模块、延时模块、逻辑模块和电压转换模块，检测模块在检测到输入电压大于电压阈值时输出第一电压信号至延时模块和逻辑模块，在检测到输入电压小于电压阈值时输出第二电压信号，而延时模块在接收到第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到第一电压信号时，向逻辑模块发送第三电压信号，当计时期间接收到第二电压信号时，对计时时间清零并在再次接收到第一电压信号时重新计时，在逻辑模块在同时接收到第一电压信号和第三电压信号时，输出使能信号使电压转换模块将输入电压转换为上电信号并输出上电信号，从而确保了输入电压稳定后才进行上电。
Description
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种上电防抖电路及电子设备。
背景技术
在电子设备上电过程中，由于人为操作等原因造成的上电抖动，致使电子设备的供电电压不稳定造成内部芯片锁死、系统电路逻辑混乱等等问题，因此，为了确保电子设备正常工作，需要提高系统上电过程中的稳定性与可靠性。目前，通常采用软件编码的方式来提高电子设备的上电稳定性，即通过控制芯片来确定电源电压是否抖动，而这种方式需要确保控制芯片在上电前已经可以正常，因此需要额外设置一个稳定可靠的电源以及通过该电源供电的启动电路，大大增加了成本。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种上电防抖电路及电子设备，其无需额外设置稳定可靠的电源即可克服上电抖动的问题，从而降低成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种上电防抖电路，包括检测模块、延时模块、逻辑模块和电压转换模块；
所述检测模块用于在检测到输入电压大于电压阈值时，输出第一电压信号至所述延时模块和所述逻辑模块，在检测到输入电压小于电压阈值时，输出第二电压信号至所述延时模块和所述逻辑模块；
所述延时模块用于在接收到所述第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到所述第一电压信号时，向所述逻辑模块发送第三电压信号，当计时期间接收到所述第二电压信号时，对所述计时时间清零并在再次接收到所述第一电压信号时重新计时；
所述逻辑模块用于在同时接收到所述第一电压信号和第三电压信号时，输出使能信号至所述电压转换模块；
所述电压转换模块用于在接收到所述使能信号时，将所述输入电压转换为上电信号并输出所述上电信号。
作为优选方案，所述检测模块包括比较器、第一稳压二极管、第二稳压二极管、分压单元、第一电阻和第二电阻；
所述第一电阻的第一端用于获取所述输入电压，所述第一电阻的第二端与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的正极接地；
所述第一电阻的第二端与所述分压单元的第一端连接，所述分压单元的第二端接地，所述分压单元的分压输出端与所述比较器的同相输入端连接；
所述第一电阻的第二端还通过所述第二电阻与所述比较器的反相输入端连接，所述比较器的反相输入端与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第二稳压二极管的正极接地；所述比较器的输出端用于连接所述延时模块和所述逻辑模块。
作为优选方案，所述分压单元包括第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的第一端即为所述分压单元的第一端，所述第四电阻的第一端即为所述分压单元的第二端，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第二端连接后作为所述分压单元的分压输出端。
作为优选方案，所述逻辑模块包括逻辑与门，所述逻辑与门的第一输入端与所述检测模块连接，所述逻辑与门的第二输入端与所述延时模块连接，所述逻辑与门的输出端与所述电压转换模块连接。
作为优选方案，所述逻辑与门的输出端与所述电压转换模块连接，具体为：
所述逻辑模块还包括第一开关管和第二开关管，所述逻辑与门的输出端分别与所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端连接，所述第一开关管的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二开关管的第一端接地，所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第二端连接后作为逻辑模块的输出端，所述逻辑模块的输出端与所述电压转换模块连接。
作为优选方案，所述第一开关管为P沟道MOS管，所述第一开关管的第一端即为P沟道MOS管的源极，所述第一开关管的第二端即为P沟道MOS管的漏极，所述第一开关管的控制端即为P沟道MOS管的栅极；
所述第二开关管为N沟道MOS管，所述第二开关管的第一端即为N沟道MOS管的源极，所述第二开关管的第二端即为N沟道MOS管的漏极，所述第二开关管的控制端即为N沟道MOS管的栅极。
作为优选方案，所述电压转换模块包括DC-DC单元，所述DC-DC单元包括供电端、使能端、接地端和信号输出端；
所述供电端用于获取所述输入电压，所述逻辑模块的输出端与所述使能端连接，所述接地端接地，所述信号输出端用于输出所述上电信号和所述断电信号。
作为优选方案，所述延时模块包括计数器。
为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种电子设备，包括所述的上电防抖电路。
本发明实施例提供一种上电防抖电路及电子设备，其包括检测模块、延时模块、逻辑模块和电压转换模块，检测模块在检测到输入电压大于电压阈值时，输出第一电压信号至延时模块和逻辑模块，在检测到输入电压小于电压阈值时，输出第二电压信号至延时模块和逻辑模块，而延时模块在接收到第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到第一电压信号时，向逻辑模块发送第三电压信号，当计时期间接收到第二电压信号时，对计时时间清零并在再次接收到第一电压信号时重新计时，只有在逻辑模块在同时接收到第一电压信号和第三电压信号时，才输出使能信号至电压转换模块，以使电压转换模块将输入电压转换为上电信号并输出上电信号，从而确保了输入电压稳定后才进行上电，避免了现有技术采用软件编码并额外设置电源导致成本较高的问题，进而降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例中的上电防抖电路的方框图；
图2是本发明实施例中的上电防抖电路的原理图；
图3是本发明实施例中的系统电压随输入电压变化的电压波形图。
具体实施方式
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作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。
请参阅图1所示，本发明优选实施例的一种上电防抖电路，包括检测模块10、延时模块20、逻辑模块30和电压转换模块40；
所述检测模块10用于在检测到输入电压大于电压阈值时，输出第一电压信号至所述延时模块20和所述逻辑模块30，在检测到输入电压小于电压阈值时，输出第二电压信号至所述延时模块20和所述逻辑模块30；
所述延时模块20用于在接收到所述第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到所述第一电压信号时，向所述逻辑模块30发送第三电压信号，当计时期间接收到所述第二电压信号时，对所述计时时间清零并在再次接收到所述第一电压信号时重新计时；
所述逻辑模块30用于在同时接收到所述第一电压信号和第三电压信号时，输出使能信号至所述电压转换模块40；
所述电压转换模块40用于在接收到所述使能信号时，将所述输入电压转换为上电信号并输出所述上电信号。
在本发明实施例中，检测模块10在检测到输入电压大于电压阈值时，输出第一电压信号至延时模块20和逻辑模块30，在检测到输入电压小于电压阈值时，输出第二电压信号至延时模块20和逻辑模块30，而延时模块20在接收到第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到第一电压信号时，向逻辑模块30发送第三电压信号，当计时期间接收到第二电压信号时，对计时时间清零并在再次接收到第一电压信号时重新计时，只有在逻辑模块30在同时接收到第一电压信号和第三电压信号时，才输出使能信号至电压转换模块40，以使电压转换模块40将输入电压转换为上电信号并输出上电信号，从而确保了输入电压稳定后才进行上电，避免了现有技术采用软件编码并额外设置电源导致成本较高的问题，进而降低了成本。
在本发明实施例中，所述上电防抖电路适用于上电电压不稳定的电子设备，比如人为操作导致插座接触不良、或长网线供电、或电压跌落较大的电子设备等。仅在电子设备的电压输入端加入本发明提供的上电防抖电路，即可实现上电防抖效果，避免了电子设备在上电过程中，由于系统电压出现抖动导致系统锁死，保证了系统稳定能够工作，提高了系统可靠性，具有成本低、上电防抖效果明显、无需消耗软件算法资源等特点，具有很强的实用性与推广性。
在具体实施当中，所述上电防抖电路设有电路输入端Vin和电路输出端Vout，所述电路输入端Vin用于连接电源，以获取输入电压，所述电路输出端Vout用于为电子设备上电。在实际应用中，所述第一电压信号可以是高电平，所述第二电压信号可以是低电平，所述第三电压信号可以是高电平。
在一种可选的实施方式中，所述检测模块10包括比较器Comp1、第一稳压二极管T1、第二稳压二极管T2、分压单元、第一电阻R1和第二电阻R2；
所述第一电阻R1的第一端用于获取所述输入电压，所述第一电阻R1的第二端与所述第一稳压二极管T1的负极连接，所述第一稳压二极管T1的正极接地；
所述第一电阻R1的第二端与所述分压单元的第一端连接，所述分压单元的第二端接地，所述分压单元的分压输出端与所述比较器Comp1的同相输入端连接；
所述第一电阻R1的第二端还通过所述第二电阻R2与所述比较器Comp1的反相输入端连接，所述比较器Comp1的反相输入端与所述第二稳压二极管T2的负极连接，所述第二稳压二极管T2的正极接地；所述比较器Comp1的输出端用于连接所述延时模块20和所述逻辑模块30。
结合图1和图2所示，需要说明的是，所述第一稳压二极管T1主要是为了保证输入电压的输入范围，将电路输入端Vin的电压转化为可以让后端电路正常工作的电压值V1，通过第一稳压二极管T1的选型保证V1较低，则当电路输入端Vin的电压很高时，V1不随电路输入端Vin的电压增大而增大，保证后续电路安全运行，当电路输入端Vin的电压很低时，由于V1较低，所以只要保证电路输入端Vin的电压大于V1，后续电路开始工作，使用第一稳压二极管T1增大了输入电压的范围。
优选地，所述分压单元包括第三电阻R3和第四电阻R4；所述第三电阻R3的第一端即为所述分压单元的第一端，所述第四电阻R4的第一端即为所述分压单元的第二端，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第二端连接后作为所述分压单元的分压输出端。
在一种可选的实施方式中，所述逻辑模块30包括逻辑与门，所述逻辑与门D1的第一输入端与所述检测模块10连接，所述逻辑与门D1的第二输入端与所述延时模块20连接，所述逻辑与门D1的输出端与所述电压转换模块40连接。优选地，所述逻辑与门D1的输出端与所述电压转换模块40连接，具体为：
所述逻辑模块30还包括第一开关管FET1和第二开关管FET2，所述逻辑与门D1的输出端分别与所述第一开关管FET1的控制端和所述第二开关管FET2的控制端连接，所述第一开关管FET1的第一端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第二开关管FET2的第一端接地，所述第一开关管FET1的第二端和所述第二开关管FET2的第二端连接后作为逻辑模块30的输出端，所述逻辑模块30的输出端与所述电压转换模块40连接。
优选地，所述第一开关管FET1为P沟道MOS管，所述第一开关管FET1的第一端即为P沟道MOS管的源极，所述第一开关管FET1的第二端即为P沟道MOS管的漏极，所述第一开关管FET1的控制端即为P沟道MOS管的栅极；
所述第二开关管FET2为N沟道MOS管，所述第二开关管FET2的第一端即为N沟道MOS管的源极，所述第二开关管FET2的第二端即为N沟道MOS管的漏极，所述第二开关管FET2的控制端即为N沟道MOS管的栅极。
在一种可选的实施方式中，所述电压转换模块40包括DC-DC单元，所述DC-DC单元包括供电端Vin1、使能端EN、接地端GND和信号输出端SW；所述供电端Vin1用于获取所述输入电压，所述逻辑模块30的输出端与所述使能端EN连接，所述接地端GND接地，所述信号输出端SW用于输出所述上电信号和所述断电信号。所述DC-DC单元对电源与输入至电子设备的电压进行隔离，保证输入电压稳定后，再对电子设备上电。在具体实施当中，所述信号输出端SW即为所述电路输出端Vout，另外，在具体应用中，所述DC-DC单元还可以根据实际使用要求设置反馈端FB等，在此不做更多的赘述。
优选地，所述延时模块20包括计数器，所述延时模块20具体可以根据实际要求来设置，比如通过计时电路来实现，在此不做更多的赘述。在现有技术中，为了克服上电抖动的问题，通常还通过采用储能元件的上电方式，其具体通过储能元件的特性，当电源上电后，储能元件开始工作，施加在储能元件上的电压缓慢上升，经过一段时间后，电压上升至系统工作需要的电压后，系统开始正常启动，储能元件充电过程较慢，因此可以保证一定的延时，但当系统电源发生抖动时，储能元件放点速度依旧缓慢，无法使系统对抖动即时作出响应，不能有效地起到防抖的效果，另外，当系统需要重新上电时，需要等待储能元件电能释放完毕才可重新上电，影响实用性。而本发明实施例提供的上电防抖电路能够对输入电压进行实时检测和响应，防抖动的效果良好。
需要说明的是，所述检测模块10、所述延时模块20、所述逻辑模块30和所述电压转换模块40的电路形态可以根据实际要求进行设置，在此不做更多的赘述。
下面对本发明实施例提供的上电防抖电路的工作原理进行详细描述：
电路输入端Vin用于连接电源，以获取输入电压，第一稳压二极管T1通过第一电阻R1连接电路输入端Vin，从而对输入电压进行稳压，保证电路输入端Vin的电压大于第一稳压二极管T1的稳压电压V1后，即使在较大的输入电压动态范围下，第一稳压二极管T1的电压可以稳定在V1，从而使得输出到比较器Comp1的电压与输出到第一开关管FET1、第二开关管FET2的电压均在正常工作范围内。而分压单元对稳压的电压进行分压后得到V2，与阈值电压V3通过比较器Comp1进行运算，阈值电压V3可通过第二稳压二极管T2获得，第二稳压二极管T2通过第二电阻R2上拉到第一稳压二极管T1的负极上，当第三电阻R3、第四电阻R4的分压值大于阈值电压V3时，比较器Comp1输出高电平，当第三电阻R3、第四电阻R4的分压值小于阈值电压V3时，比较器Comp1输出低电平；
当比较器Comp1输出高电平后，计数器开始持续计数，若比较器Comp1持续输出高电平并且计数器的计数值大于一定的值之后，则计数结束并输出高电平，否则输出低电平，若计数期间由于输入电压发生抖动导致比较器Comp1输出低电平，则计数器的计数值归零并持续输出低电平，等到重新接收到高电平后重新开始计数；
当比较器Comp1持续输出高电平，且计数器计数结束输出高电平时，逻辑与门D1输出高电平，此时，第一开关管FET1导通并输出高电平，使DC-DC单元的使能端EN被拉高，因此DC-DC单元导通并开始电压转换，使得电子设备的上电电压升高，开始工作；若输入电压发生抖动，则逻辑与门D1输出低电平，导致第二开关管FET2导通并输出低电平，使DC-DC单元的使能端EN被拉低，此时DC-DC单元关闭，使得电子设备处于不上电状态。
如图3所示，在未加所述上电防抖电路时，当输入电压上升后，很快系统电压上电，但是系统还未稳定时，由于输入电压抖动，导致系统电压(即电路输出端Vout的电压)跌落，经过一段时间后，输入电压稳定，系统电压也随之稳定，但是由于之前系统电压的跌落，很可能导致电子设备的芯片锁死。当电子设备加入上电防抖电路后，系统上电，达到触发上电防抖电路的阈值电压V3后，上电防抖电路从t1时刻开始延时，当上电电压跌落后，上电防抖电路在t2时刻结束延时，由于延时不满足要求，因此系统不上电，待上电电压经过抖动后再次达到上电防抖电路的阈值电压后，延时在t3时刻再次开启，此后输入电压不再抖动，经过一段时间窗口(t4-t3)后，到达t4时刻，此时延时满足要求，系统开始上电，直到系统电压稳定，期间不会出现电压跌落等情况。
相应地，本发明实施例还提供一种电子设备，包括所述的上电防抖电路。
综上，本发明实施例提供一种上电防抖电路及电子设备，其包括检测模块10、延时模块20、逻辑模块30和电压转换模块40，检测模块10在检测到输入电压大于电压阈值时，输出第一电压信号至延时模块20和逻辑模块30，在检测到输入电压小于电压阈值时，输出第二电压信号至延时模块20和逻辑模块30，而延时模块20在接收到第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到第一电压信号时，向逻辑模块30发送第三电压信号，当计时期间接收到第二电压信号时，对计时时间清零并在再次接收到第一电压信号时重新计时，只有在逻辑模块30在同时接收到第一电压信号和第三电压信号时，才输出使能信号至电压转换模块40，以使电压转换模块40将输入电压转换为上电信号并输出上电信号，从而确保了输入电压稳定后才进行上电，避免了现有技术采用软件编码并额外设置电源导致成本较高的问题，进而降低了成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种上电防抖电路，其特征在于，包括检测模块、延时模块、逻辑模块和电压转换模块；
所述检测模块用于在检测到输入电压大于电压阈值时，输出第一电压信号至所述延时模块和所述逻辑模块，在检测到输入电压小于电压阈值时，输出第二电压信号至所述延时模块和所述逻辑模块；
所述延时模块用于在接收到所述第一电压信号时开始计时，当计时时间达到预设时长且在计时期间持续接收到所述第一电压信号时，向所述逻辑模块发送第三电压信号，当计时期间接收到所述第二电压信号时，对所述计时时间清零并在再次接收到所述第一电压信号时重新计时；
所述逻辑模块用于在同时接收到所述第一电压信号和第三电压信号时，输出使能信号至所述电压转换模块；
所述电压转换模块用于在接收到所述使能信号时，将所述输入电压转换为上电信号并输出所述上电信号。
2.如权利要求1所述的上电防抖电路，其特征在于，所述检测模块包括比较器、第一稳压二极管、第二稳压二极管、分压单元、第一电阻和第二电阻；
所述第一电阻的第一端用于获取所述输入电压，所述第一电阻的第二端与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的正极接地；
所述第一电阻的第二端与所述分压单元的第一端连接，所述分压单元的第二端接地，所述分压单元的分压输出端与所述比较器的同相输入端连接；
所述第一电阻的第二端还通过所述第二电阻与所述比较器的反相输入端连接，所述比较器的反相输入端与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第二稳压二极管的正极接地；所述比较器的输出端用于连接所述延时模块和所述逻辑模块。
3.如权利要求2所述的上电防抖电路，其特征在于，所述分压单元包括第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的第一端即为所述分压单元的第一端，所述第四电阻的第一端即为所述分压单元的第二端，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第二端连接后作为所述分压单元的分压输出端。
4.如权利要求2或3所述的上电防抖电路，其特征在于，所述逻辑模块包括逻辑与门，所述逻辑与门的第一输入端与所述检测模块连接，所述逻辑与门的第二输入端与所述延时模块连接，所述逻辑与门的输出端与所述电压转换模块连接。
5.如权利要求4所述的上电防抖电路，其特征在于，所述逻辑与门的输出端与所述电压转换模块连接，具体为：
所述逻辑模块还包括第一开关管和第二开关管，所述逻辑与门的输出端分别与所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端连接，所述第一开关管的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二开关管的第一端接地，所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第二端连接后作为逻辑模块的输出端，所述逻辑模块的输出端与所述电压转换模块连接。
6.如权利要求5所述的上电防抖电路，其特征在于，所述第一开关管为P沟道MOS管，所述第一开关管的第一端即为P沟道MOS管的源极，所述第一开关管的第二端即为P沟道MOS管的漏极，所述第一开关管的控制端即为P沟道MOS管的栅极；
所述第二开关管为N沟道MOS管，所述第二开关管的第一端即为N沟道MOS管的源极，所述第二开关管的第二端即为N沟道MOS管的漏极，所述第二开关管的控制端即为N沟道MOS管的栅极。
7.如权利要求5所述的上电防抖电路，其特征在于，所述电压转换模块包括DC-DC单元，所述DC-DC单元包括供电端、使能端、接地端和信号输出端；
所述供电端用于获取所述输入电压，所述逻辑模块的输出端与所述使能端连接，所述接地端接地，所述信号输出端用于输出所述上电信号和所述断电信号。
8.如权利要求1-3任一项所述的上电防抖电路，其特征在于，所述延时模块包括计数器。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的上电防抖电路。
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