一种上电控制及保护电路的制作方法

    专利2025-04-24  45


    本技术涉及控制电路,具体涉及一种上电控制及保护电路。


    背景技术:

    1、含有核心处理器等集成电路的板卡模块(以下称为处理器模块),一般都设置有多个电源芯片。处理器模块不仅对各个电源芯片的上电电压有要求,而且对各个电源芯片的上电时序和上电保护也有严格要求。因此,如何对处理器模块的上电控制以及保护,是在设计处理器模块的工作过程中,需要解决的问题。

    2、现有的对处理器模块进行上电控制的方案中,一般都是对处理器mcu进行编程实现,例如公开号为cn112558742a的专利文献公开了一种上电控制方法、可编程逻辑器件及上电控制系统,并具体公开了对电源装置中每一上电优先级的电源芯片进行上电控制和判断的方案,虽然该技术方案能够控制各个上电优先级的电源芯片的启动时序,对电源芯片的启动都能够满足时序要求,但是这种通过软件编程实现的方案可能存在程序运行死机、异常复位等风险,从而影响处理器模块的正常供电。


    技术实现思路

    1、本实用新型提供了一种上电控制及保护电路,能够实现处理器模块的时序上电及断电保护,稳定性高。

    2、本实用新型提供的技术方案如下:

    3、一种上电控制及保护电路,包括有第一开关电路、第二开关电路、第一电压监测电路以及第一触发电路。

    4、第一开关电路包括有场效应管q5,场效应管q5的栅极与处理器模块使能端连接,以及通过电阻r5与第一电源连接;场效应管q5的漏极通过电阻r6与第一电源连接;

    5、第二开关电路包括有场效应管q3以及场效应管q1,场效应管q3的栅极与场效应管q5的漏极连接,场效应管q3的漏极通过电阻r3与场效应管q1的栅极连接,场效应管q1的漏极与第二电源连接,场效应管q1的源极与处理器模块第一供电端连接;

    6、第一电压监测电路包括有监测芯片u1,监测芯片u1的电压监测端sense通过电阻r8与场效应管q1的源极连接,以及通过电阻r11与地相接;监测芯片u1的ct端通过电容c1与地相接,监测芯片u1的复位端reset还与触发器u4的第一输入端连接;

    7、第一触发电路包括有触发芯片u4,触发器u4的第一输入端ina与处理器模块的输出端连接,触发器u4的第二输入端inb与监测芯片u1的复位端reset连接,触发器u4的输出端与场效应管q3的栅极连接,触发芯片u4的电源端vcc与第四电源连接。

    8、进一步地,上电控制及保护电路还包括有第二触发电路及第四开关电路;

    9、第二触发电路包括有场效应管q6和触发芯片u3,场效应管q6的栅极与处理器模块的信号输出端连接,场效应管q6的漏极与触发芯片u3的时钟端clk连接;触发芯片u3的时钟端clk通过电阻r13、清零端clr通过电阻r14均与第一电源连接,触发芯片u3的触发输入端d与处理器模块的信号输出端连接,触发芯片u3的触发输出端q与场效应管q3的栅极连接,触发芯片u3的触发输入端d还通过电阻r16接地。

    10、第四开关电路包括有场效应管q8和场效应管q7,场效应管q8的栅极与处理器模块的信号输出端连接,场效应管q8的漏极通过电阻r18与场效应管q7的栅极连接;场效应管q7的栅极还通过电阻r17与第一电源连接,场效应管q7的漏极与第一电源连接,场效应管q7的源极与第六电源连接。

    11、进一步地,上电控制及保护电路还包括第二电压监测电路;

    12、第二电压监测电路包括有监测芯片u2,监测芯片u2的电压监测端sense通过电阻r10与场效应管q1的源极连接,以及通过电阻r12与地相接;监测芯片u2的ct端通过电容c2与地相接,电容c2的电容值大于电容c1的电容值;监测芯片u2的电源输入端vdd以及复位端mr均与场效应管q2的源极连接,监测芯片u2的复位端reset通过电阻r9与场效应管q2的源极连接,监测芯片u2的复位端reset还与处理器模块的信号输入端连接;

    13、监测芯片u1的电源输入端vdd以及复位端mr均与场效应管q2的源极连接,监测芯片u1的复位端reset通过电阻r7与场效应管q2的源极连接。

    14、进一步地,上电控制及保护电路还包括第三开关电路;

    15、第三开关电路包括有场效应管q4以及场效应管q2,场效应管q4的栅极与场效应管q5的漏极连接,场效应管q4的漏极通过电阻r4与场效应管q2的栅极连接,场效应管q2的漏极与第三电源连接,场效应管q2的源极与处理器模块第二供电端连接,第三电源的输出电压小于第一电源的输出电压。

    16、第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路构成本实用新型的正常上电控制电路,通过监测prsnt信号,该信号指示处理器模块是否连接正常,从而控制场效应管q1和场效应管q2导通,为处理器模块提供两路电源,即第二和第三电源。

    17、第一电压监测电路和第二电压监测电路构成本实用新型中的电压监测电路,通过监测第二和第三两路电源的电压值,分别输出板载信号vddin_pwr_bad_n和处理器模块外围电路上电信号module_power_on,用于指示核心处理器模块的供电电源是否正常。

    18、第一触发电路、第二触发电路以及第四开关电路构成本实用新型中的异常信号断电电路,通过监测载板上电信号carrier_power_on、载板信号vddin_pwr_bad_n和关断控制信号module_shdn_n三个信号,其中任何一个信号异常,则输出关断信号vin_pwr_on关断第二和第三电源。

    19、本实用新型通过调整第二监测电路中的电容c2的电容值以及第一监测电路中的电容c1的电容值,能够调节板载信号和处理器模块外围电路上电信号之间的输出时延,并进一步确保板载上电信号先于板载信号生效,确保处理器模块的上电时序不会受到影响。

    20、本实用新型首先第一至第三开关电路的导通为处理器模块提供第二电源的高压供电以及第三电源的中压供电,然后通过第一监测电路和第二监测电路对高压供电电压以及中压供电电压进行监控,并输出板载信号至第一触发电路以及输出处理器模块外围电路上电信号至处理器模块,当板载信号、处理器模块输出的载板上电信号和关断控制信号发生异常时,能够快速地通过第一和第二触发电路输出低电平的关断信号,完成第二电源和第三电源的供电断开,实现处理器模块的断电及保护其内部运行的系统文件免受异常影响导致系统文件损坏而不能正常运行系统。

    21、本实用新型在对第二电源和第三电源进行断电保护过程中,首先通过第二监测电路输出处理器模块外围电路上电信号至处理器模块,处理器模块接收并输出载板上电信号至第二触发电路,然后第一监测电路输出板载信号至第一触发电路以及处理器模块输出关断控制信号至第一触发电路,从而确保载板上电信号生效之后,板载信号以及关断控制信号才开始生效,避免了处理器模块的上电时序受到影响。

    22、通过本实用新型的上电控制及保护电路,不仅能够对处理器模块进行两路电源上电,而且还能在上电之后对两路电源的输出电压进行监控,若两路电源的输出电压超出预设的阈值范围,则直接首先导致板载信号、处理器模块外围电路上电信号出现异常,然后处理器模块输出的板载上电信号以及模块断电控制信号出现异常,并进一步控制第二开关电路和第三开关电路实施断开操作,从而对处理器模块进行断电保护。

    23、通过本实用新型的上电控制及保护电路,不仅能够对多个上电优先级的电源芯片的启动时序控制,对电源芯片的启动都能够满足时序要求,而且还能对传统的软件编程实现方案进行替代,稳定性高,解决了通过软件编程实现的方案可能存在程序运行死机、异常复位等风险,从而影响处理器模块的正常供电的问题。


    技术特征:

    1.一种上电控制及保护电路,包括有第一开关电路、第二开关电路、第一电压监测电路以及第一触发电路,其特征在于:

    2.如权利要求1所述的一种上电控制及保护电路,其特征在于,还包括有第二触发电路及第四开关电路;

    3.如权利要求2所述的一种上电控制及保护电路,其特征在于,还包括第二电压监测电路;

    4.如权利要求3所述的一种上电控制及保护电路,其特征在于,还包括第三开关电路;


    技术总结
    本技术提供了一种上电控制及保护电路,包括有第一开关电路、第二开关电路、第一电压监测电路以及第一触发电路,第一开关电路包括有场效应管Q5,场效应管Q5的栅极与处理器模块使能端连接,漏极通过电阻R6与第一电源连接;第二开关电路包括有场效应管Q3及场效应管Q1;第一电压监测电路包括有监测芯片U1,监测芯片U1的电压监测端通过电阻R8与场效应管Q1的源极连接;第一触发电路包括有触发芯片U4,触发器U4的第一输入端与处理器模块的输出端连接,第二输入端与监测芯片U1的复位端连接。本技术能够实现处理器模块的时序上电及断电保护,稳定性高。

    技术研发人员:廖鹏,曾祥华,王文博,王治华,魏小琴
    受保护的技术使用者:长沙先度科技有限公司
    技术研发日:20231016
    技术公布日:2024/4/29
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