CN111884498A

CN111884498A - 一种室分系统多路电源下电时序控制电路及其方法

Info

Publication number: CN111884498A
Application number: CN202010886869.6A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 潘亚峰; 朱龙元
Original assignee: Shanghai Zhongxing Yilian Communication Co ltd
Current assignee: Shanghai Zhongxing Yilian Communication Co ltd
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: CN111884498B

Abstract

本发明提供一种室分系统多路电源下电时序控制电路及其方法，包括电源控制采样电路，连接外部输入电源，用于掉电检测和电压采样检测；电源控制电路，用于触发各路电源开始下电信号；电源开关电路，用于控制电源下电；电源放电电路，用于实现电源下电快速放电。另外，本发明提供的方法包括检测步骤、控制步骤和下电步骤。本发明不需采用电源管理芯片，也不需要采用MCU控制芯片，通过采样电路和比较器即可实现在发生外部输入电源异常掉电情况时，快速准确的将内部各路电源进行按时序下电处理，且电路结构简单、成本非常低，实现高效的室内系统多路电源控制效果，避免外部异常掉电给室分系统造成损坏，实现过程容易，成本低廉，适用于多应用场景。

Description

一种室分系统多路电源下电时序控制电路及其方法

技术领域

本发明涉及电源供电控制领域，尤其涉及一种室分系统多路电源下电时序控制电路及其方法。

背景技术

随着电子产品日新月异的发展，相应的供电系统也变得越来越复杂。尤其在多路电源的时序控制领域，要求各个电源有严格的上下电时序。比如在上电时，需要系统核心部件先运行，功率外设延缓上电，在下电时需保证功率外设等先断电，系统核心部件后断电。这样严格的上下电时序需求，可以避免系统电冲击，减少故障率，保证整个硬件系统的可靠运行。若时序不当，必然影响系统的正常使用，甚至会造成系统的损坏。

目前多路电源下电时序有两种方案：(1)一般使用电源管理芯片进行控制下电时序；(2)当检测到掉电情况，快速释放各个电源残压。

其中，方案(1)由于价格较贵，且需要配备UPS备份电源，在很多低成本场合不适用。

方案(2)中，对于多电源供电系统而言，能否尽可能短的的时间内实现多电源按正确的顺序下电，是关键所在。方案(2)通常包括下电检测单元、控制电路、电子开关、放电电路。下电检测单元用于快速检测下电情况，并通知系统。控制电路用于发出各电源的下电信号。在实际应用中，通常采用MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)结合比较器并由MCU发出外部控制信号的方式实现电源的有序下电。对于这类使用MCU控制的下电时序电路，存在灵活性较差、占用系统资源的问题。

因此，需要提供一种应用于室分系统(室内分布系统)多路电源下电电源时序的控制电路和方法，不需要电源管理芯片即可实现各路电源按时序下电处理。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种室分系统多路电源下电时序控制电路及其方法，不需采用电源管理芯片和MCU控制芯片，即可实现在外部输入电源掉电情况发生时，能够快速准确的将内部各路电源进行按时序下电处理，且电路成本非常低，实现高效、低成本的室内系统多电源控制效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种室分系统多路电源下电时序控制电路，包括：

电源控制采样电路，连接外部输入电源，用于掉电检测和电压采样检测；

电源控制电路，用于触发各路电源开始下电信号；

电源开关电路，用于控制电源下电；

电源放电电路，用于实现电源下电快速放电；

其中，所述电源控制采样电路连接电源控制电路，所述电源控制电路向所述电源开关电路和所述电源放电电路发送下电信号。

可选地，所述电源控制电路包含比较器和电压基准电路；其中，所述电压基准电路为所述比较器提供稳定参考电压；所述比较器接收电源控制采样电路的电压信号，监控外部电压输入情况，并在确定外部输入电源掉电时，触发和输出电源开始下电信号。

可选地，所述电源控制电路基于接收的所述电源控制采样电路发送的电压信号，按序向各路电源连接的电源开关电路和电源放电电路发送下电信号，控制各路电源按照先后顺序下电。

可选地，接收到电源控制电路发送开始下电信号的电源开关电路，控制关闭相应的电源。

可选地，所述电源开关电路中的N沟道MOS功率管通过漏极连接电源开关，栅极连接所述电源控制电路的输出端，源极接地。

另外，本发明还提供一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，包括以下步骤：

检测步骤，根据电源控制采样电路检测掉电情况和电压信号；

控制步骤，根据检测步骤获得的信号，控制输出各路电源开始下电；

下电步骤，在收到控制步骤发出的下电信号时，进行电源下电和快速放电。

可选地，所述控制步骤通过电源控制电路实现，所述电源控制电路包含比较器和电压基准电路；其中，所述电压基准电路为所述比较器提供稳定参考电压；所述比较器接收电源控制采样电路的电压信号，监控外部电压输出情况，并在确定外部输入电压下电时，触发和输出电源开始下电信号。

可选地，所述控制步骤基于检测步骤获得的电压信号，按序向各路电源连接的电源开关电路和电源放电电路发送下电信号，控制各路电源按照先后顺序下电。

可选地，在下电步骤中，接收到控制步骤发送开始下电信号的电源开关电路，控制关闭相应的电源。

可选地，所述电源开关电路中的N沟道MOS功率管通过漏极连接电源开关，栅极连接电源控制电路的输出端，源极接地。

本发明的优点和有益效果在于：相比现有的多路电源下电控制方式，本发明提供了一种室分系统多路电源下电时序控制电路及其方法，不需采用电源管理芯片，也不需要采用MCU控制芯片，通过采样电路和比较器即可实现在发生外部输入电源异常掉电情况时，快速准确的将内部各路电源进行按时序下电处理，且电路结构简单、成本非常低，实现高效的室内系统多路电源控制效果，避免外部异常掉电给室分系统造成损坏，实现过程容易，成本低廉，适用于多应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例的部分介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出了一实施例中的一种室分系统多路电源下电时序控制电路结构示意图；

图2示意性示出了一实施例中的电源控制采样电路和电源控制电路的电路图；

图3示意性示出了一实施例中的电源100连接的电源开关电路和电源放电电路的电路图；

图4示意性示出了一实施例中的电源200连接的电源开关电路和电源放电电路的电路图；

图5示意性示出了一实施例中的一种室分系统多路电源下电时序控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在一实施例中，如图1，本发明提供了一种室分系统多路电源下电时序控制电路，该电路由外部输入电源供电，在外部输入电路掉电时，需要按时序对室内系统的各路内部电源进行下电处理，以防止损伤各电子器件。该电路包括：

电源控制采样电路101，连接外部输入电源，用于掉电检测和电压采样检测；通过检测外部输入电源的电压信号，可以获得外部输入电源的掉电情况；

电源控制电路，用于触发各路电源开始下电信号；电源控制电路根据电源控制采样电路向其发送的电压信号，判断电压信号是否异常，发生异常时可以得出外部电源已掉电，则向室内系统的内部电源发送指示下电的信号；其中，室内系统的内部电源为多路，在本实施例中，以2路电源包括电源100和电源200为例进行说明；

电源开关电路，用于控制电源下电；电源开关电路连接各路内部电源，得到指示下电的信号后，控制关闭其连接的电源；在电源开关电路中设置有开关逻辑电路，其中开关逻辑电路的输入端连接电源控制电路的输出端以接收信号，开关逻辑电路的输出端连接电源开关以关闭电源。在本实施例中，对应内部电源100和电源200分别连接电路开关电路104和电路开关电路204；

电源放电电路，用于实现电源下电快速放电；各路电源还连接有电源放电电路，在收到下电指示后，与所需要关闭电源连接的电源放电电路将该路电源的残余电压进行快速释放；在本实施例中，对应内部电源100和电源200分别设置电源放电电路105和电路开关电路205。

其中，电源控制采样电路连接电源控制电路，电源控制电路向电源开关电路和电源放电电路发送下电信号。

在本实施例中，电源控制电路包含比较器103和电压基准电路102；其中，电压基准电路102为比较器103提供稳定参考电压；比较器103接收电源控制采样电路101的电压信号，监控外部电压输入情况，并在确定外部输入电源掉电时，触发和输出电源开始下电信号。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准参考电压相比较的电路。在一实施例中，比较器103采用LM2903DRG型号比较器，电压基准电路102采用芯片TL432BQDBZR为LM2903DRG比较器的INA+和INB+管脚提供稳定在2.5V不变的电压，以保证比较器有稳定的参考源。比如，在室分系统外部输入电源掉电过程中，根据系统要求，在外部输入电压由12V降至7.5V以及再从7.5V降至4.5V两个阶段时，控制室分系统内部两路电源按序下电。外部输入电源掉电时，电源控制采样电路101输出到比较器103的电压降低，达到低于参考电压时，比较器103将会输出高电平信号，触发向各路电源发送开始下电信号。

在一实施例中，电源控制电路基于接收的电源控制采样电路101发送的电压信号，按序向各路电源连接的电源开关电路104、204和电源放电电路105、205发送下电信号，控制各路电源100、200按照先后顺序下电。比如，在室分系统外部输入电源掉电过程中，在外部输入电压由12V降至7.5V时，电源控制采样电路101输出电压到比较器103的A端输入口，A端输出口输出高电平信号到电源开关电路104以及电源放电电路105，控制关闭电源100以及快速释放残余电压。在外部输入电压从7.5V降至4.5V过程中，电源控制采样电路101输出电压到比较器103的B端输入口，B端输出口输出高电平信号到电源开关电路204以及电源放电电路205，控制关闭电源200以及快速释放残余电压。在室分系统外部输入电源掉电过程汇总，通过上述两个阶段按照时间顺序对内部两路电源进行下电处理。在其他实施例中，室内有多路电源时，采用多个比较器实现多路电源下电时序控制。

在一实施例中，接收到电源控制电路发送开始下电信号的电源开关电路，控制关闭相应的电源。相应地，其他未接收到电源控制电路发送开始下电信号的电源开关电路不做下电处理，实现各路电源的下电时序控制。

在一实施例中，电源开关电路中的N沟道MOS功率管通过漏极(D)连接电源开关，栅极(G)连接电源控制电路的输出端，源极(S)接地。

具体电路控制过程示例如下：

如图2所示的电源控制采样电路和电源控制电路。电压基准电路采用芯片TL432BQDBZR为LM2903DRG比较器的输入端口INA+和INB+管脚提供稳定在2.5V不变的电压。电源控制采样电路实时对外部输入12V电源电压采样，当外部输入电源12V降至7.5V的时候，比较器LM2903DRG的INA-端电位发生变化，电压值小于2.5V，即小于参考电压值，则此时比较器输出端口OUT-A端口的电位由低电平变成高电平，向与OUT-A端口连接的电源开关电路发出开始下电信号。另外，OUT-A端口和OUT-B端口还通过回差电路中的二极管VD2AB、VD3AB连接电阻R74AB、R75AB和电容C26AB、电容C41AB接地，调节基准电压。二极管作为单项开关，防止反向导通。

如图3所示的电源开关电路和电源放电电路。比较器的OUT-A端口连接MOS管的栅极(G)，OUT-A端口输出高电平时，栅极(G)电位升高，MOS管的漏极(D)和源极(S)导通，漏极(D)电位变低，与漏极(D)相连的电源EN端电位拉低，电源100关闭。同时，放电电路的功率MOS管漏极和源极也导通，电源100的输出残压被快速放电。

在外部输入电源掉电的第二个阶段，如图2中输入电源电压继续由7.5V降至4.5V，比较器LM2903DRG的INB-端电位也变化为小于2.5V，低于参考电压，则此时的比较器OUT-B端口电位由低电平变成高电平，向与OUT-B端口连接的电源开关电路发出开始下电信号。

如图4中的电源开关电路和电源放电电路。比较器的OUT-B端口连接MOS管的栅极(G)，OUT-A端口输出高电平时，栅极电位升高，MOS管的漏极(D)和源极(S)导通，漏极(D)电位变低，与漏极(D)相连的电源EN端电位拉低，电源200关闭。同时放电电路的功率MOS管漏极和源极也导通，电源200的输出残压被快速放电。

在外部电源掉电的情况下，本发明可以实现室分系统内部电源100、200按照要求先后顺序控制下电。如果有三路电源或者更多路电源掉电时序要求，可以使用多个比较器LM2903DRG进行搭建控制电路，实现多路电源掉电时序控制。

另外，在一实施例中，本发明还提供一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，在外部输入电路掉电时，按时序对室内系统的各路内部电源进行下电处理，以防止损伤各电子器件。如图5所示，该方法包括以下步骤：

检测步骤S1，根据电源控制采样电路检测掉电情况和电压信号；通过电源控制采样电路检测外部输入电源的电压信号，可以获得外部输入电源的掉电情况；

控制步骤S2，根据检测步骤获得的信号，控制输出各路电源开始下电；通过电源控制电路根据电源控制采样电路向其发送的电压信号，判断电压信号是否异常，发生异常时可以得出外部电源已掉电，则向室内系统的内部电源发送指示下电的信号；其中，室内系统的内部电源为多路，在本实施例中，以2路电源包括电源100和电源200为例进行说明；

下电步骤S3，在收到控制步骤发出的下电信号时，进行电源下电和快速放电；通过电源开关电路连接各路内部电源，得到指示下电的信号后，控制关闭其连接的电源；在电源开关电路中设置有开关逻辑电路，其中开关逻辑电路的输入端连接电源控制电路的输出端以接收信号，开关逻辑电路的输出端连接电源开关以关闭电源。在本实施例中，对应内部电源100和电源200分别连接电路开关电路104和电路开关电路204；各路电源还连接有电源放电电路，在收到下电指示后，与所需要关闭电源连接的电源放电电路将该路电源的残余电压进行快速释放；在本实施例中，对应内部电源100和电源200分别设置电源放电电路105和电路开关电路205。

在一实施例中，控制步骤S2通过电源控制电路实现，电源控制电路包含比较器103和电压基准电路102；其中，电压基准电路102为比较器103提供稳定参考电压；比较器103接收电源控制采样电路101的电压信号，监控外部电压输入情况，并在确定外部输入电源掉电时，触发和输出电源开始下电信号。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准参考电压相比较的电路。在一实施例中，比较器103采用LM2903DRG型号比较器，电压基准电路102采用芯片TL432BQDBZR为LM2903DRG比较器的INA+和INB+管脚提供稳定在2.5V不变的电压，以保证比较器有稳定的参考源。比如，在室分系统外部输入电源掉电过程中，根据系统要求，在外部输入电压由12V降至7.5V以及再从7.5V降至4.5V两个阶段时，控制室分系统内部两路电源按序下电。外部输入电源掉电时，电源控制采样电路101输出到比较器103的电压降低，达到低于参考电压时，比较器103将会输出高电平信号，触发向各路电源发送开始下电信号。

在一实施例中，控制步骤S2基于检测步骤S1获得的电压信号，按序向各路电源连接的电源开关电路和电源放电电路发送下电信号，控制各路电源104、204按照先后顺序下电。比如，在室分系统外部输入电源掉电过程中，在外部输入电压由12V降至7.5V时，电源控制采样电路101输出电压到比较器103的A端输入口，A端输出口输出高电平信号到电源开关电路104以及电源放电电路105，控制关闭电源100以及快速释放残余电压。在外部输入电压从7.5V降至4.5V过程中，电源控制采样电路101输出电压到比较器103的B端输入口，B端输出口输出高电平信号到电源开关电路204以及电源放电电路205，控制关闭电源200以及快速释放残余电压。在室分系统外部输入电源掉电过程汇总，通过上述两个阶段按照时间顺序对内部两路电源进行下电处理。在其他实施例中，室内有多路电源时，采用多个比较器实现多路电源下电时序控制。

在下电步骤S3中，接收到控制步骤S2发送开始下电信号的电源开关电路，控制关闭相应的电源。相应地，其他未接收到电源控制电路发送开始下电信号的电源开关电路不做下电处理，实现各路电源的下电时序控制。

在电源开关电路中的N沟道MOS功率管通过漏极(D)连接电源开关，栅极(G)连接电源控制电路的输出端，源极(S)接地。

具体电路控制过程示例如下：

如图2所示的电源控制采样电路和电源控制电路。电压基准电路102采用芯片TL432BQDBZR为LM2903DRG比较器的INA+和INB+管脚提供稳定在2.5V不变的电压。在步骤S1中，电源控制采样电路实时对外部输入12V电源电压采样，当外部输入电源12V降至7.5V的时候，比较器LM2903DRG的INA-端电位发生变化，电压值小于2.5V，即小于参考电压值；在步骤S2中，此时比较器输出端口OUT-A端口的电位由低电平变成高电平，向与OUT-A端口连接的电源开关电路发出开始下电信号。

如图3所示的电源开关电路和电源放电电路。比较器的OUT-A端口连接MOS管的栅极(G)，在步骤S3中，OUT-A端口输出高电平时，栅极(G)电位升高，MOS管的漏极(D)和源极(S)导通，漏极(D)电位变低，与漏极(D)相连的电源EN端电位拉低，电源100关闭。同时，放电电路的功率MOS管漏极和源极也导通，电源100的输出残压被快速放电。

在外部输入电源掉电的第二个阶段，同样实施本发明方法的3个步骤：如图2中，在步骤S1中，输入电源电压继续由7.5V降至4.5V，比较器LM2903DRG的INB-端电位也变化为小于2.5V，低于参考电压；在步骤S2中，此时的比较器OUT-B端口电位由低电平变成高电平，向与OUT-B端口连接的电源开关电路发出开始下电信号。

如图4中的电源开关电路和电源放电电路。比较器的OUT-B端口连接MOS管的栅极(G)，在步骤S3中，OUT-A端口输出高电平时，栅极电位升高，MOS管的漏极(D)和源极(S)导通，漏极(D)电位变低，与漏极(D)相连的电源EN端电位拉低，电源200关闭。同时放电电路的功率MOS管漏极和源极也导通，电源200的输出残压被快速放电。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

虽然已经参考上述具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims

1.一种室分系统多路电源下电时序控制电路，其特征在于，包括：

电源控制电路，用于触发各路电源开始下电信号；

电源开关电路，用于控制电源下电；

电源放电电路，用于实现电源下电快速放电；

2.根据权利要求1所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路，其特征在于，所述电源控制电路包含比较器和电压基准电路；其中，所述电压基准电路为所述比较器提供稳定参考电压；所述比较器接收电源控制采样电路的电压信号，监控外部电压输入情况，并在确定外部输入电源掉电时，触发和输出电源开始下电信号。

3.根据权利要求1所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路，其特征在于，所述电源控制电路基于接收的所述电源控制采样电路发送的电压信号，按序向各路电源连接的电源开关电路和电源放电电路发送下电信号，控制各路电源按照先后顺序下电。

4.根据权利要求1所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路，其特征在于，接收到电源控制电路发送开始下电信号的电源开关电路，控制关闭相应的电源。

5.根据权利要求1所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路，其特征在于，所述电源开关电路中的N沟道MOS功率管通过漏极连接电源开关，栅极连接所述电源控制电路的输出端，源极接地。

6.一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，其特征在于，所述控制步骤通过电源控制电路实现，所述电源控制电路包含比较器和电压基准电路；其中，所述电压基准电路为所述比较器提供稳定参考电压；所述比较器接收电源控制采样电路的电压信号，监控外部电压输入情况，并在确定外部输入电源掉电时，触发和输出电源开始下电信号。

8.根据权利要求6所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，其特征在于，所述控制步骤基于检测步骤获得的电压信号，按序向各路电源连接的电源开关电路和电源放电电路发送下电信号，控制各路电源按照先后顺序下电。

9.根据权利要求6所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，其特征在于，在下电步骤中，接收到控制步骤发送开始下电信号的电源开关电路，控制关闭相应的电源。

10.根据权利要求9所述的一种室分系统多路电源下电时序控制电路的方法，其特征在于，所述电源开关电路中的N沟道MOS功率管通过漏极连接电源开关，栅极连接电源控制电路的输出端，源极接地。