CN112968599A - 线性器件和开关器件的时序控制方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线性器件和开关器件的时序控制方法及电路，其中时序控制电路包括初级电路、线性器件和开关器件。使用同一个初级电路为线性器件和开关器件供电。控制初级电路的输出电压的斜率，延缓线性器件输出电压值达到指定电压的时间，使得开关器件的输出上电时间早于线性器件的输出上电时间。本发明的线性器件和开关器件的时序控制方法及电路，无需每个独立器件自带使能控制引脚，降低了器件成本。减少了控制板的IO资源的占用，使用简单的方法即可满足系统的时序要求，从而节省成本，提高系统稳定性。

Description

线性器件和开关器件的时序控制方法及电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种线性器件和开关器件的时序控制方法及电路。
背景技术
在现有的显示主板及电路上电控制领域，一般通过控制系统的IO口来单独控制某个电源器件的上电时序。比如使用带使能控制的线性器件LDO来保证LDO的上电时间可控，延缓LDO的电源输出。在现有的商业显示主板领域，因为其功能众多，供电框架较为复杂，在设计之初很难将时序设计一次做到合理完美，而上电时序不满足要求的情况下会导致系统中的器件供电异常从而引起系统不稳定。
例如，在电源拓扑结构已经固定的情况下，由于开关器件DC-DC电源转换模块的工作特性，在输入电源给定的情况下，输出电源会在输入电源的上电时间基础上往后延时一个固定值。而当线性器件LDO使用的电源和DC-DC使用同一路电源供电的情况下，因为LDO不是开关器件，中间不需要进行开关调节，它的输出和输入是成线性关系的，即什么时候输入，什么时候就会有输出，中间不会存在固定的时间差。这个时候当需要DC-DC的输出上电时间先于LDO的时候，就需要两个独立的IO口单独控制LDO和DC-DC两个器件，使DC-DC的输出上电时间先于LDO。但是在电路板的控制IO口不够用的情况下，是不能满足要求的。
在时序控制中一般要精准控制时序的话需要各供电器件自带使能控制引脚，而带使能控制引脚的器件会比同性能不带使能控制的器件成本来的更高，不利于低成本竞争优势。另外，主板中控制系统的IO口有限，在IO口资源紧张的情况下，不可能为每一个没有多余的IO口能用作使能控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种线性器件和开关器件的时序控制方法及电路，可以解决现有技术中的每个独立器件自带使能控制引脚引起的成本高的问题，也可以解决控制板IO口有限，不能分别控制每个器件的启动时序的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种线性器件和开关器件的时序控制方法，使用同一个初级电路为线性器件和开关器件供电；控制初级电路的输出电压的斜率，延缓线性器件输出电压值达到指定电压的时间，使得开关器件的输出上电时间早于线性器件的输出上电时间。
进一步的，所述的控制初级电路的输出电压的斜率，是指延缓次级电路的输出电压从0V上升到指定电压的上升斜率。
第二方面，本发明提供一种线性器件和开关器件的时序控制电路，应用于上述时序控制方法中，包括初级电路、线性器件和开关器件，所述的初级电路为所述线性器件和所述开关器件供电；其特征在于，所述的初级电路包括电阻RH108、电阻RH113、电阻RH102、电阻RH106、电阻RH95、电阻RH101、电容CH54、电容CH55、三极管QH10和MOS管QH9，电阻RH108的一端与电阻RH113的一端连接，电阻RH108的另一端连接三极管QH10的基极，电阻RH113的另一端和三极管QH10的发射极接地，三极管QH10的集电极连接电阻RH106的一端和电阻RH102的一端；电阻RH102的另一端和MOS管QH9的源极连接待机电压；电阻RH106的另一端连接MOS管QH9的栅极，MOS管QH9的漏极作为初级电路的输出端输出电压H_VDD5V；电容CH54连接在MOS管QH9的栅极和源极之间；电容CH55连接在MOS管QH9的漏极和地之间；电阻RH101连接在MOS管QH9的源极和漏极之间；电阻RH95的一端连接正常电压，另一端连接MOS管QH9的漏极。
本发明的线性器件和开关器件的时序控制方法及电路，无需每个独立器件自带使能控制引脚，降低了器件成本。减少了控制板的IO资源的占用，使用简单的方法即可满足系统的时序要求，从而节省成本，提高系统稳定性。
附图说明
图1为本发明的初级电路的电路原理图；
图2为线性器件LDO的原理图；
图3为开关器件DC-DC的原理图；
图4为未使用本发明的时序控制方法的输出电压斜率示意图；
图5为使用了发明的时序控制方法的输出电压斜率示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
本发明的线性器件和开关器件的时序控制方法，应用于同一个初级电路为线性器件和开关器件供电的情况，包括：控制初级电路的输出电压的斜率，延缓线性器件输出电压值达到线性器件输出标定值的时间，使得开关器件的输出上电时间早于线性器件的输出上电时间。
具体的，控制初级电路的输出电压的斜率，是指延缓次级电路的输出电压从0V上升到指定电压的上升斜率。
以线性器件LDO和开关器件DC-DC电路举例来说明本发明的工作原理：
实际应用中，DC-DC负责将5V转成1V，LDO负责将5V转成3.3V。在测试时序的时候按照既定输出电压的90％算，那么当DC-DC电压在输入电压达到2V的情况下开始工作，从2V转成1V输出时间为50ms。而LDO的输出斜率与初级电路的5V输出斜率一样，当初级电路输出从0V到2V的时间为50ms，从2V到3.3V的时间为25ms，那么这种情况下LDO的3.3V输出从0V到3.3V只花费了75ms。而DC-DC的输出从0V到1V的时间花费了100ms，所有这种情况下输出电压时序是LDO早于DC-DC的。
本发明是通过调整次级电路输入电压从0V上升到指定电压的上升斜率，从而达到让DC-DC的输入电压虽然没到达指定的输入电压值，但是已经足以使DC-DC开始将直流降压成更低直流电压的工作。我们通过调整初级电路中MOS管的栅极和源极之间的电容，让MOS管的米勒平台时间延长，假如从原来的0V到3.3V由原来的75ms减缓到200ms，而这种情况下从0V到2V的时间大概80ms，那么LDO的输出从0V到3.3V需要花费200ms，而这个时候DC-DC在2V的时候开始工作，将2V转成1V的时间固定在50ms，那么DC-DC在此时输出从0V到1V的时间只花了80ms加上50ms，总共130ms，这种情况下，显然DC-DC的输出1V的时间比LDO输出3.3V的时间少花了70ms，从而达到在不增加成本和占用IO口资源的情况下很顺利的解决了DC-DC输出时间会晚于LDO的难题，满足系统的时序要求，从而节省成本提高系统稳定性。
本发明的线性器件和开关器件的时序控制电路，包括初级电路、线性器件和开关器件，初级电路为线性器件和开关器件供电；初级电路包括电阻RH108、电阻RH113、电阻RH102、电阻RH106、电阻RH95、电阻RH101、电容CH54、电容CH55、三极管QH10和MOS管QH9，电阻RH108的一端与电阻RH113的一端连接，电阻RH108的另一端连接三极管QH10的基极，电阻RH113的另一端接地。三极管QH10的发射极接地，三极管QH10的集电极连接电阻RH106的一端和电阻RH102的一端。电阻RH102的另一端和MOS管QH9的源极连接+5V_standby电压。电阻RH106的另一端连接MOS管QH9的栅极，MOS管QH9的漏极作为初级电路的输出端输出电压H_VDD5V。电容CH54连接在MOS管QH9的栅极和源极之间。电容CH55连接在MOS管QH9的漏极和地之间。电阻RH101连接在MOS管QH9的源极和漏极之间。电阻RH95的一端连接+5V_normal电压，另一端连接MOS管QH9的漏极。
本发明通过在MOS管QH9的G极和S极之间增加电容CH54来控制MOS管QH9的输出斜率，而MOS管QH9的输出斜率即为初级电路的输出斜率。MOS管的固有属性为:G极和S极之间的电容越大，MOS管的米勒平台时间越长，时间越长，电源输出的斜率越缓慢。具体表现为从低电平(0V)到高电平(本文中表示5V)时间越长，因此我们可以利用MOS管的此特性来进行我们系统中的时序调节，而使得在既有LDO，又有DC-DC作为系统电源的系统中，不使用额外的GPIO来调整上电时序。
H_VDD5V是初级电路输出的5V电压，同时也是次级电路LDO(UH2)的输入电压和次级电路DC-DC(UH5)的输入电压。线性器件LDO的输出斜率和初级电路的输出电压斜率一致。而DC-DC的输出斜率是固定的20ms上升1V，但是从使能引脚达到1V到输出电压开始上升的时间是固定的40ms。
因为LDO是线性器件，所以它的输出是和输入同步变化的，而DC-DC是在使能信号到达1V的时候才开始工作，且有40ms的调整时间才开始线性上升，上升斜率为20mS上升1V。如图4所示，H_1VO表示DC-DC的输出电压随时间变化的曲线，H_3V3表示LDO的输出电压随时间变化的曲线，H_VDD5V表示初级电路的输出电压随时间变化的曲线。图4中纵轴的一格表示0.5V，横轴的一格表示10ms。T0时刻，初级电路的输出电压到达1V，LDO的输出电压跟随初级电路的输出电压到达1V，DC-DC的使能信号到达1V，DC-DC开始工作。T0时刻经过40ms后，DC-DC的输出电压开始上升，再经过20ms即到达T2时刻，DC-DC的输出电压到达1V，之后就正常输出1V电压为后级电路供电。T1时刻LDO的输出电压到达3.3V，正常输出3.3V电压为后级电路供电。从图4可以看出，T2-T1＝10ms，LDO先于DC-DC上电。
经过本发明的改进，在MOS管QH9的G极和S极之间增加一个电容CH54，延缓初级电路的输出斜率，则变成如图5所示。图5中，T0时刻依然表示DC-DC的使能电压达到1V的时刻，T2为DC-DC的输出电压达到1V的时刻。不同的是，由于初级电路的输出电压斜率变缓，使得LDO的输出电压达到3.3V的时刻T1也向后推迟。从图5可以看出，T1-T2＝20ms。即DC-DC的输出上电先于LDO。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.线性器件和开关器件的时序控制方法，其特征在于，使用同一个初级电路为线性器件和开关器件供电；控制初级电路的输出电压的斜率，延缓线性器件输出电压值达到指定电压的时间，使得开关器件的输出上电时间早于线性器件的输出上电时间。
2.根据权利要求1所述的线性器件和开关器件的时序控制方法，其特征在于，所述的控制初级电路的输出电压的斜率，是指延缓次级电路的输出电压从0V上升到指定电压的上升斜率。
3.线性器件和开关器件的时序控制电路，应用于权利要求1或2所述的时序控制方法中，包括初级电路、线性器件和开关器件，所述的初级电路为所述线性器件和所述开关器件供电；其特征在于，所述的初级电路包括电阻RH108、电阻RH113、电阻RH102、电阻RH106、电阻RH95、电阻RH101、电容CH54、电容CH55、三极管QH10和MOS管QH9，电阻RH108的一端与电阻RH113的一端连接，电阻RH108的另一端连接三极管QH10的基极，电阻RH113的另一端和三极管QH10的发射极接地，三极管QH10的集电极连接电阻RH106的一端和电阻RH102的一端；电阻RH102的另一端和MOS管QH9的源极连接待机电压；电阻RH106的另一端连接MOS管QH9的栅极，MOS管QH9的漏极作为初级电路的输出端输出电压H_VDD5V；电容CH54连接在MOS管QH9的栅极和源极之间；电容CH55连接在MOS管QH9的漏极和地之间；电阻RH101连接在MOS管QH9的源极和漏极之间；电阻RH95的一端连接正常电压，另一端连接MOS管QH9的漏极。
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