CN100334525C - 主机板usb电源切换控制电路 - Google Patents

主机板usb电源切换控制电路 Download PDF

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Abstract

一种主机板USB电源切换控制电路，包括第一双极性三极管及第二双极性三极管。第一双极性三极管的基极通过一基极偏置电阻接收主机板电源的PG信号，并经由基极偏置电阻接地；集电极经由集电极电阻接待机电源端；发射极接地。第二双极性三极管的基极与第一双极性三极管的集电极相连；集电极经由集电极电阻接系统电源端，并直接输出PWR_OK信号；发射极接地。该控制电路以双极性三极管作为控制开关，接收逻辑高PG信号，输出可使USB电路切换至系统工作电压的PWR_OK信号；接收逻辑低PG信号，输出可使USB电路切换至待机电压的PWR_OK信号。

Description

主机板USB电源切换控制电路
【技术领域】
本发明是关于一种控制电路，特别是指一种用于主机板USB电路的电源切换控制电路。
【背景技术】
在计算机主机板中，有一个正常工作状态下的系统工作电压(+5Vsys)和一个待机状态下的待机电压(+5Vsb)。随着主机板工作状态的改变，主机板内部的USB电路也相应在这两个电压间相互转换。该USB电路的电源切换需要一个12伏电压的PWR_OK信号。PWR_OK信号是一个“Power good”信号，俗称“电源好”信号，该PWR_OK信号由一控制电路控制输出，该控制电路以一个来自主机板内部指示主机板工作状态的PG(Power good)信号作为输入，并经由该控制电路输出相应的PWR_OK信号。
业界在主机板内关于该部份的控制电路设计，从Intel的810芯片系列、815芯片系列至845芯片系列、850芯片系列、865芯片系列、875芯片系列，再到目前的915芯片系列、925芯片系列，它们的USB电源切换控制电路都采用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为控制开关。
如图1所示，在公知的技术中，USB电源切换控制电路包含金属氧化物半导体场效应晶体管1、3，其中晶体管1的栅极接于输入信号端2，接收PG信号，漏极接于晶体管3的栅极，并经由漏极电阻6与5伏的待机电源端10相接，源极接地。晶体管3的漏极经由漏极电阻8接于12伏的系统电源端12，源极接地。该晶体管3的漏极直接连接为输出信号端4，输出PWR-OK信号，用作USB电源切换的控制信号。该半导体场效应晶体管1、3的门限导通电压为2.2伏。当输入信号端2接收到高于2.2伏的逻辑高PG信号，晶体管1导通(工作状态)，此时晶体管1的漏极电压由5伏的待机电压下降，当漏极电压降至低于2.2.伏的低水平，晶体管3截止(非工作状态)，其漏极电压被升至12伏，则输出信号端4输出12伏的PWR-OK信号，该PWR_OK信号可使USB电路切换至系统工作电压。反之，当输入信号端2接收到低于2.2伏的逻辑低PG信号，晶体管1截止(非工作状态)，其漏极电压提升至5伏，晶体管3导通(工作状态)，输出信号端4输出0伏的PWR-OK信号，该PWR_OK信号可使USB电路切换至待机电压。
请参照图2，信号线9’表示电路图2中节点9(晶体管1的漏极)的电压信号，信号线4’对应输出信号端4的PWR_OK信号，当节点9的电压由5V下降至2.2伏时，输出信号端4的电压由0伏翻转至12V。该控制电路中的翻转电压为2.2V，该电压值接近PG信号的逻辑高电压2.4伏，当作为控制开关的晶体管1、3受到其它因素的干扰，即使输入的PG信号达到逻辑高，晶体管1、3仍不能将电压翻转，将影响该电路的性能。
该电路虽然实现了USB电源切换的控制，但MOSFET元件价格高，增加了该电路的成本，影响产品的价格竞争力。而且由于MOSFET的门限导通电压，接近2.4V的PG高电平下限，使此种MOSEFT控制电路有可能产生误动作，影响电路的可靠性指标.
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种成本低，且性能最优化的用于主机板USB电路的电源切换控制电路。
本发明的特征在于采用成本较低的双极性三极管(BJT)作为该控制电路的控制开关，该控制电路主要包括第一双极性三极管及第二双极性三极管。第一双极性三极管的基极通过一基极偏置电阻接收PG信号，并经由基极偏置电阻接地；集电极经由集电极电阻接的待机电源端；发射极接地。第二双极性三极管的基极与第一双极性三极管的集电极相连；集电极经由集电极电阻接系统电源端，并直接输出PWR-OK信号；发射极接地。当接收的PG信号高于双极性三极管的翻转电压，第一双极性三极管饱和，第二双极性三极管截止，输出可使USB电路切换至系统工作电压的PWR-OK信号。反之，当接收的PG信号低于翻转电压，第一双极性三极管截止，第二双极性三极管饱和，输出可使USB电路切换至待机电压的PWR-OK信号。通过调节基极偏置电阻的阻值，可达成提高该控制电路的可靠性。
本发明的优点在于在有效节省电路组件成本的同时，优化电路的性能，顺应了集成电路发展低成本、高性能的需求。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是公知技术的电路结构图。
图2是图1的信号验证图。
图3是本发明中PG信号逻辑高、低电压水平示意图。
图4是本发明的电路结构图。
图5是图4的信号验证图。
【具体实施方式】
请参照图3，当PG信号电压在0伏至0.4伏之间，PG信号为逻辑低(L)，当PG信号电压在2.4伏至5.25伏之间，PG信号为逻辑高(H)，当PG信号电压在0.4伏至2.4伏之间，PG信号的状态为不确定(undefined)。由此可见，以PG信号作为转换信号，若翻转电压接近0.4伏或2.4伏，则电路存在着很大的不可靠性。经过分析，翻转电压(Turnover Voltage)最优值为1.4伏(0.4+(2.4-1.4)/2)。
请参照图4，本发明主机板USB电源切换控制电路包括：第一双极性三极管5、第二双极性三极管7、第一基极偏置电阻11、第二基极偏置电阻13、第一集电极电阻15及第二集电极电阻17。
第一双极性三极管5具有基极、发射极和集电极。所述基极通过第一基极偏置电阻11与输入信号端2相连，接收PG信号，并经由第二基极偏置电阻13接地；所述集电极经由第一集电极电阻15接5伏的待机电源端10；所述发射极接地。
第二双极性三极管7具有基极、发射极和集电极。所述基极与第一双极性三极管5的集电极相连；所述集电极经由第二集电极电阻17接12伏的系统电源端12，并直接连接为输出信号端4，输出PWR-OK信号；所述发射极接地。
通过调节第一基极偏置电阻11及第二基极偏置电阻13的阻值可将第一双极性三极管5及第二双极性三极管7的翻转电压调节至最优值1.4伏，为达到该最优值，将第一基极偏置电阻11的阻值设为10千欧，第二基极偏置电阻13的阻值设为11.5千欧，则第一双极性三极管5及第二双极性三极管7的翻转电压为最优值1.4伏。
当输入信号端2接收到高于1.4伏的逻辑高PG信号，第一双极性三极管5饱和(工作状态)，第一双极性三极管5的集电极电压由5伏的待机电压下降，当集电极电压降至低于1.4伏的低水平，即第二双极性三极管7的基极电压降至低于1.4伏，第二双极性三极管截止(非工作状态)，其集电极电压被提升至12伏，则输出信号端4输出12伏的PWR_OK信号，该信号可使USB电路切换至系统工作电压。反之，当输入信号端2接收到低于1.4伏的逻辑低PG信号，第一双极性三极管5截止(非工作状态)，第一双极性三极管5的集电极电压提升至5伏，第二双极性三极管7饱和(工作状态)，其集电极电压降至0伏，则输出信号端4输出0伏的PWR_OK信号，该信号可使USB电路切换至待机电压。
请参照图5，信号线14’表示电路图2中节点14(第一双极性三极管5的集电极)的电压信号，信号线4’对应输出信号端4的PWR_OK信号，当节点14的电压由5V下降至1.4伏时，输出信号端4的电压由0伏翻转至12V，该控制电路中的翻转电压为最优值1.4V，表明本发明电路的性能被最优化。且本发明中用便宜的双极性三极管代替了价格较高的半导体场效应晶体管，节省了整个电路的成本。

Claims (7)

1.一种主机板USB电源切换控制电路，含有接收主机板信号的输入信号端、输出USB电源切换控制信号的输出信号端、待机电源端及系统电源端，其特征在于：该USB电源切换控制电路包括第一双极性三极管，其具有基极、发射极和集电极，其基极通过一电阻与所述输入信号端相连，其集电极通过一电阻接所述待机电源端，其发射极接地；第二双极性三极管，其具有基极、发射极和集电极，其基极与第一双极性三极管的集电极相连，其集电极通过一电阻接所述系统电源端，并直接连接所述输出信号端，其发射极接地。
2.如权利要求1所述主机板USB电源切换控制电路，其特征在于：所述第一双极性三极管的基极还通过一电阻接地。
3.如权利要求1所述主机板USB电源切换控制电路，其特征在于：所述待机电源端接主机板待机状态下的5伏待机电源。
4.如权利要求1所述主机板USB电源切换控制电路，其特征在于：所述系统电源端接12伏的系统电源。
5.如权利要求1所述主机板USB电源切换控制电路，其特征在于：所述输入信号端输入来自主机板并指示主机板状态的切换信号，该切换信号包括一个0.4伏的逻辑低电压和一个2.4伏的逻辑高电压。
6.如权利要求2所述主机板USB电源切换控制电路，其特征在于：通过调节所述第一双极性三极管的基极连接所述输入信号端的电阻的阻值及所述第一双极性三极管的基极接地电阻的阻值，可将所述第一双极性三极管、第二双极性三极管的翻转电压调节为1.4伏。
7.如权利要求6所述主机板USB电源切换控制电路，其特征在于：当所述第一双极性三极管的基极连接所述输入信号端的电阻阻值为10千欧，接地的电阻阻值为11.5千欧，则所述第一双极性三极管、第二双极性三极管的翻转电压为1.4伏。
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