CN112015114A - 一种多路电源时序自动控制电路 - Google Patents

一种多路电源时序自动控制电路 Download PDF

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Abstract

一种多路电源时序自动控制电路，其包括电源上电电路、N个电源芯片和N‑1路使能信号产生电路；当初始电压POWER ON上电，产生使能信号POWER_EN_1，使能信号POWER_EN_1驱动电源芯片1输出电压POWER 1；电压POWER1输入到第一路使能信号产生电路，第一路使能信号产生电路产生使能信号POWER_EN_2，使能信号POWER_EN_2驱动电源芯片2输出电压POWER 2，依次类推，第N‑1路使能信号产生电路产生使能信号POWER_EN_N，使能信号POWER_EN_N驱动电源芯片N输出电压POWER N。本发明的电路具有结构简单和低功耗的优点，特别适于推广使用。

Description

一种多路电源时序自动控制电路
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，尤其涉及一种多路电源时序自动控制电路。
背景技术
随着集成电路的发展，各种控制芯片如现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)和数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)，图像传感器芯片如互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)等内部集成度越来越高，对供电电源的要求也越来越严格，一方面要保证供电电源波动小、噪声小，另一方面还需要对上电时序提出不同的需求。
电源时序控制为微控制器、FPGA、DSP、ADC和其他需要多个电压供电的器件所必需的一项功能。多路电源时序自动控制电路能够按照由前级设备到后级设备逐个顺序启动电源，关闭供电电源时则由后级到前级的顺序关闭各类用电设备，这样就能有效的统一管理和控制各类用电设备，避免了人为的失误操作，同时又可减低用电设备在开关瞬间对供电电网的冲击，也避免了感应电流对设备的冲击，确保了整个用电系统的稳定。
例如，以需要四路供电电源为例，首先要求上电的是内核供电电源，然后要求上电的是模拟供电电压和数字供电电源，最后要求上电的是IO供电电源。目前，通常采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)和PMIC的方式，系统上电，然后，电源先去控制MCU工作，再去控制PMIC工作，电源管理集成电路(Power Management IC，PMIC)，再按先后依次发出各路电源使能信号。虽然上述这种多路电源时序自动控制电路的控制精度较高，但是成本大且设计难度大。
因此，一般应用场合下，设计一种简单易实现的多路电源时序自动控制电路愈加重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多路电源时序自动控制电路，简单容易地实现电源时序自动控制功能，为CMOS图像传感器芯片、FPGA芯片、DSP芯片等需要电源时序才能正常工作的芯片提供时序控制。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多路电源时序自动控制电路，包括：
电源上电电路，其输出初始电压POWER ON；
N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)，每一个所述电源芯片具有使能引脚，用于接收N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)，其中，N为大于等于2的正整数；
N-1路使能信号产生电路，用于产生所述N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)；所述N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)分别接收相应的所述N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)，产生输出电压(POWER 1,POWER 2…POWER N)；
其中，所述电压POWER ON为所述使能信号POWER_EN_1，所述使能信号POWER_EN_1驱动所述电源芯片1输出电压POWER 1，所述电压POWER 1输入到第一路使能信号产生电路，所述第一路使能信号产生电路产生所述使能信号POWER_EN_2，所述使能信号POWER_EN_2驱动所述电源芯片2输出电压POWER 2，…，依次类推，第N-1路使能信号产生电路产生所述使能信号POWER_EN_N，所述使能信号POWER_EN_N驱动电源芯片N输出电压POWER N。
进一步地，所述的N为4，所述N-1路使能信号产生电路包括第一路使能信号产生电路、第二路使能信号产生电路和第三路使能信号产生电路。
进一步地，所述第一路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C1；其中，所述二极管D1和电容C1依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R2与所述二极管D1并接，所述二极管D1的阳极与所述电容C1相连，所述NPN型三极管Q1的基极连接在所述电阻R2和所述电容C1的连接点，所述NPN型三极管Q1的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q1的集电极连接电阻R1和电阻R3的连接端，所述电阻R3的另一端连接至所述PNP型三极管Q2的基极，所述PNP型三极管Q2的发射极与电阻R1的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q2的集电极与电阻R4的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_2，所述电阻R4的另一端连接地端，所述使能信号POWER_EN_2驱动所述电源芯片2输出电压POWER 2。
进一步地，所述第一使能信号产生电路还包括电容C4，所述电容C4与所述电阻R4并接。
进一步地，所述第二路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 2，所述第二路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、二极管D2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C2；其中，所述二极管D2和电容C2依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R6与所述二极管D2并接，所述二极管D2的阳极与所述电容C2相连，所述NPN型三极管Q3的基极连接在所述电阻R6和所述电容C2的连接点，所述NPN型三极管Q3的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R5和电阻R7的连接端，所述电阻R7的另一端连接至所述PNP型三极管Q4的基极，所述PNP型三极管Q4的发射极与电阻R5的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q4的集电极与电阻R8的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_3，所述电阻R8的另一端连接地端。
进一步地，所述第一使能信号产生电路还包括电容C5，所述电容C5与所述电阻R8并接。
进一步地，所述第三路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 3，所述第二路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q6、二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C3；其中，所述二极管D3和电容C3依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R10与所述二极管D3并接，所述二极管D3的阳极与所述电容C3相连，所述NPN型三极管Q5的基极连接在所述电阻R10和所述电容C3的连接点，所述NPN型三极管Q5的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q5的集电极连接电阻R9和电阻R11的连接端，所述电阻R11的另一端连接至所述PNP型三极管Q6的基极，所述PNP型三极管Q6的发射极与电阻R9的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q6的集电极与电阻R12的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_4，所述电阻R12的另一端连接地端。
进一步地，所述第一使能信号产生电路还包括电容C6，所述电容C6与所述电阻R12并接。
进一步地，所述N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)为带有使能引脚的LDO电源芯片，或带有使能引脚的DC-DC电源芯片。
进一步地，所述N个电源芯片的输出端接M个负载；其中，M为正整数。
从上述技术方案可以看出，本发明的多路电源时序自动控制电路，其基于电阻、电容、二极管、三极管实现的多路电源时序自动控制电路，具有结构简单和低功耗的优点，特别适于推广使用。
附图说明
图1所示为本发明实施例中多路电源时序自动控制电路所产生的四路电源时序控制使能信号示意图
图2为本发明实施例中电源芯片1输出电压POWER 1的模块示意图
图3所示为本发明实施例中第一路使能信号产生电路示意图
图4所示为本发明实施例中第二路使能信号产生电路示意图
图5所示为本发明实施例中第三路使能信号产生电路示意图
具体实施方式
下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中的一种多路电源时序自动控制电路，其为基于电阻、电容、二极管、三极管实现的多路电源时序自动控制电路，用于产生N路电源时序控制使能信号POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N，其中，N为大于等于2的正整数。本发明的电路具有结构简单和低功耗的优点，特别适于推广使用。
需要说明的是，本发明的多路电源时序自动控制电路其可以包括电源上电电路、N个电源芯片和N-1路使能信号产生电路，其中，N为大于等于2的正整数。电源上电电路用于输出初始电压POWER ON；N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)，每一个所述电源芯片具有使能引脚，用于接收N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)；N-1路使能信号产生电路，用于产生所述N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)；所述N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)分别接收相应的所述N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)，产生输出电压(POWER 1,POWER 2…POWER N)。
在本发明的实施例中，该多路电源时序自动控制电路包括电压POWER1输入到第一路使能信号产生电路，第一路使能信号产生电路产生使能信号POWER_EN_2，使能信号POWER_EN_2驱动电源芯片2输出电压POWER 2，依次类推，第N-1路使能信号产生电路产生使能信号POWER_EN_N，使能信号POWER_EN_N驱动电源芯片N输出电压POWER N。
下面以四路电源时序自动控制电路为例进行说明，电路中总的输入电源是VCC，可以分成4部分电路。
请参阅图1，图1所示为本发明实施例中多路电源时序自动控制电路所产生的四路电源时序控制使能信号示意图。如图1所示，四个电源芯片LDO/DC-DC电源芯片1、LDO/DC-DC电源芯片2、LDO/DC-DC电源芯片3、LDO/DC-DC电源芯片4根据实际应用可以是带有使能引脚的LDO电源芯片，也可以是带有使能引脚的DC-DC电源芯片。
请参阅图2，图2为本发明实施例中电源芯片1输出电压POWER 1的模块示意图。如图2所示，系统电源上电POWER ON，上电后POWER_EN_1直连输入电源VCC或者通过VCC分压，使能信号POWER_EN_1再连接至LDO/DC-DC电源芯片1，就得到了电压POWER 1。
请参阅图3，图3所示为本发明实施例中第一路使能信号产生电路示意图。如图3所示，所述使能信号产生电路包括NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C1；所述使能信号产生电路的电压输入端接电压POWER 1。其中，所述二极管D1和电容C1依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R2与所述二极管D1并接，所述二极管D1的阳极与所述电容C1相连，所述NPN型三极管Q1的基极连接在所述电阻R2和所述电容C1的连接点，所述NPN型三极管Q1的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q1的集电极连接电阻R1和电阻R3的连接端，所述电阻R3的另一端连接至所述PNP型三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极与电阻R1的另一端相连，并连接至电源VCC，所述三极管Q2的集电极与电阻R4的一端相连，并输出使能信号POWER_EN_2，所述电阻R4的另一端连接地端。
在本发明的实施例中，三极管Q1为NPN型三极管，一般情况下，导通条件是基级电压与发射极电压之差＞0.7V；三极管Q2为PNP型三极管，一般情况下，导通条件是发射极电压与基级电压之差＞0.7V。
在图3中使能信号产生电路的工作原理为：
当电压POWER1端没有电源时，使能信号POWER2_EN通过电阻R4连接地端，此时使能信号POWER2_EN为低电平，电压POWER 2没有开启，此时，NPN型三极管Q1的基级电压是0，发射极电压也是0，所以NPN型三极管Q1是截止的，此时，PNP型三极管Q2的基级电压是VCC，发射极电压是电源VCC，所以PNP型三极管Q2也是截止的，当电压POWER 1有电源时，电压POWER1通过电阻R2为电容C1充电，充满后NPN型三极管Q1的基级电压接近POWER 1，NPN型三极管Q1导通，NPN型三极管Q1导通后电阻R3的一端被接到地，PNP型三极管Q2的基级电压变为0，PNP型三极管Q2导通，使能信号POWER2_EN被电源VCC拉高，从而电压POWER 2开启。
在本发明的实施例中，如图3所示，第一使能信号产生电路还包括电容C4，所述电容C4与所述电阻R4并接，所述电容C4的电容值用于调节所述使能信号POWER_EN_2启动时间点。
请参阅图4，图4所示为本发明实施例中第二路使能信号产生电路示意图。如图所示，所述使能信号产生电路同图3中的相似，只是使能信号产生电路的输入端输入的是电压POWER 2，具体电路如下：
所述第二路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 2，所述第二路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、二极管D2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C2；其中，所述二极管D2和电容C2依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R6与所述二极管D2并接，所述二极管2的阳极与所述电容C2相连，所述NPN型三极管Q3的基极连接在所述电阻R6和所述电容C2的连接点，所述NPN型三极管Q3的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R5和电阻R7的连接端，所述电阻R7的另一端连接至所述PNP型三极管Q4的基极，所述PNP型三极管Q4的发射极与电阻R5的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q4的集电极与电阻R8的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_3，所述电阻R8的另一端连接地端。
也就是说，所述第二路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 2，所述使能信号POWER_EN_2驱动所述电源芯片3输出电压POWER 3。
同理，在本发明的实施例中，如图4所示，第二使能信号产生电路还包括电容C5，所述电容C5与所述电阻R8并接，所述电容C5的电容值用于调节所述使能信号POWER_EN_3启动时间点。
请参阅图5，图5所示为本发明实施例中第三路使能信号产生电路示意图。如图所示，所述使能信号产生电路同图3中的相似，只是使能信号产生电路的输入端输入的是电压POWER 3，具体电路如下：
所述第三路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 3，所述第二路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q6、二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C3；其中，所述二极管D3和电容C3依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R10与所述二极管D3并接，所述二极管D3的阳极与所述电容C3相连，所述NPN型三极管Q5的基极连接在所述电阻R10和所述电容C3的连接点，所述NPN型三极管Q5的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q5的集电极连接电阻R9和电阻R11的连接端，所述电阻R11的另一端连接至所述PNP型三极管Q6的基极，所述PNP型三极管Q6的发射极与电阻R9的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q6的集电极与电阻R12的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_4，所述电阻R12的另一端连接地端。
同理，在本发明的实施例中，如图5所示，第三使能信号产生电路还包括电容C6，所述电容C6与所述电阻R12并接，所述电容C6的电容值用于调节所述使能信号POWER_EN_4启动时间点。
再请参阅图1，如图所示，系统电源上电POWER ON，使能信号POWER1_EN、使能信号POWER2_EN、使能信号POWE3_EN、使能信号POWER4_EN依次生成，使能信号POWER1_EN、使能信号POWER2_EN、使能信号POWER3_EN和使能信号POWER4_EN分别连接在LDO/DC-DC电源芯片1、LDO/DC-DC电源芯片2、LDO/DC-DC电源芯片3、LDO/DC-DC电源芯片4上。
也就是说，上电后，电源芯片1的输出电压POWER1、电源芯片2的输出电压POWER2、电源芯片3的输出电压POWER3、电源芯片4的输出电压POWER4依次自动启动，进而实现了多路电源上电时序自动控制功能。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多路电源时序自动控制电路，其特征在于，包括：
电源上电电路，其输出初始电压POWER ON；
N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)，每一个所述电源芯片具有使能引脚，用于接收N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)，其中，N为大于等于2的正整数；
N-1路使能信号产生电路，用于产生所述N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)；所述N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)分别接收相应的所述N路电源时序控制使能信号(POWER_EN_1,POWER_EN_2…POWER_EN_N)，产生输出电压(POWER 1,POWER 2…POWER N)；
其中，所述电压POWER ON为所述使能信号POWER_EN_1，所述使能信号POWER_EN_1驱动所述电源芯片1输出电压POWER 1，所述电压POWER 1输入到第一路使能信号产生电路，所述第一路使能信号产生电路产生所述使能信号POWER_EN_2，所述使能信号POWER_EN_2驱动所述电源芯片2输出电压POWER 2，…，依次类推，第N-1路使能信号产生电路产生所述使能信号POWER_EN_N，所述使能信号POWER_EN_N驱动电源芯片N输出电压POWER N。
2.根据权利要求1所述的多路电源时序自动控制电路，其特征在于，所述的N为4，所述N-1路使能信号产生电路包括第一路使能信号产生电路、第二路使能信号产生电路和第三路使能信号产生电路。
3.根据权利要求2所述的多路电源时序自动控制电路，其特征在于，所述第一路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C1；其中，所述二极管D1和电容C1依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R2与所述二极管D1并接，所述二极管D1的阳极与所述电容C1相连，所述NPN型三极管Q1的基极连接在所述电阻R2和所述电容C1的连接点，所述NPN型三极管Q1的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q1的集电极连接电阻R1和电阻R3的连接端，所述电阻R3的另一端连接至所述PNP型三极管Q2的基极，所述PNP型三极管Q2的发射极与电阻R1的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q2的集电极与电阻R4的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_2，所述电阻R4的另一端连接地端，所述使能信号POWER_EN_2驱动所述电源芯片2输出电压POWER 2。
4.根据权利要求3所述的多路电源时序自动控制电路；其特征在于，所述第一使能信号产生电路还包括电容C4，所述电容C4与所述电阻R4并接。
5.根据权利要求2所述的多路电源时序自动控制电路，其特征在于，所述第二路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 2，所述第二路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、二极管D2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C2；其中，所述二极管D2和电容C2依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R6与所述二极管D2并接，所述二极管D2的阳极与所述电容C2相连，所述NPN型三极管Q3的基极连接在所述电阻R6和所述电容C2的连接点，所述NPN型三极管Q3的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R5和电阻R7的连接端，所述电阻R7的另一端连接至所述PNP型三极管Q4的基极，所述PNP型三极管Q4的发射极与电阻R5的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q4的集电极与电阻R8的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_3，所述电阻R8的另一端连接地端。
6.根据权利要求5所述的多路电源时序自动控制电路；其特征在于，所述第一使能信号产生电路还包括电容C5，所述电容C5与所述电阻R8并接。
7.根据权利要求2所述的多路电源时序自动控制电路，其特征在于，所述第三路使能信号产生的输入端接收所述电压POWER 3，所述第二路使能信号产生电路包括NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q6、二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C3；其中，所述二极管D3和电容C3依次串接在电压输入端和接地端之间，所述电阻R10与所述二极管D3并接，所述二极管D3的阳极与所述电容C3相连，所述NPN型三极管Q5的基极连接在所述电阻R10和所述电容C3的连接点，所述NPN型三极管Q5的发射极连接地端，所述NPN型三极管Q5的集电极连接电阻R9和电阻R11的连接端，所述电阻R11的另一端连接至所述PNP型三极管Q6的基极，所述PNP型三极管Q6的发射极与电阻R9的另一端相连，并连接至电源VCC，所述PNP型三极管Q6的集电极与电阻R12的一端相连，并输出所述使能信号POWER_EN_4，所述电阻R12的另一端连接地端。
8.根据权利要求7所述的多路电源时序自动控制电路；其特征在于，所述第一使能信号产生电路还包括电容C6，所述电容C6与所述电阻R12并接。
9.根据权利要求1所述的多路电源时序自动控制电路；其特征在于，所述N个电源芯片(电源芯片1,电源芯片2…电源芯片N)为带有使能引脚的LDO电源芯片，或带有使能引脚的DC-DC电源芯片。
10.根据权利要求1所述的多路电源时序自动控制电路；其特征在于，所述N个电源芯片的输出端接M个负载；其中，M为正整数。
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