CN100488013C - 直流电压转换模块及相关的直流转换系统 - Google Patents
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Abstract
一种直流电压转换模块，包括一电压检测单元，用以检测一输入电压，若输入电压超出一第一电压时，则输出一检测信号；第一和第二电压转换单元，根据上述输入电压，进行一电压转换，该第一电压转换单元输出一第一和第二输出电压到一主机板，该第二电压转换单元输出第三和第四输出电压到该主机板，其中，在上述第一电压转换单元接收到上述检测信号时，将上述输入电压转换成上述第一和第二输出电压，而在未接收到上述检测信号时，直接以上述输入电压作为上述第一输出电压，且将上述输入电压转换成上述第二输出电压；以及一电源主控单元，用以在接收一启始信号时，致使上述第一和第二电压转换单元进行电压转换，并且在第一、第二、第三及第四输出电压备妥(ready)时，输出一确认信号(power good)到主机板。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流(DC)电压转换技术，特别涉及一种直流-直流转换结构。
背景技术
一般而言，直流-直流电压转换器是在许多产业被使用，包括计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话以及其它手持式可移动型电子装置与系统的电源供应上面，并且在每一种使用产品上皆具有一特定需求。
然而，应用于传统计算机系统中的直流-直流转换器，仅能接收一固定电平的输入电压(例如12V)，且没有高电压输入的保护，并且其输出功率太低，不能符合更大功率的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的首要目的，在于提供一种可接收一既定范围的输入电压、具有高电压输入保护且高输出功率的电压转换模块。
为达成上述目的，本发明提供一种直流电压转换模块，包括一电压检测单元，用以检测一输入电压，若输入电压超出一第一电压时，则输出一检测信号；第一、第二电压转换单元，根据输入电压，进行一电压转换，并输出一第一、第二、第三、第四输出电压到一主机板，其中，在第一、第二电压转换单元接收到检测信号时，将输入电压转换成第一、第二、第三、第四输出电压，而在未接收到检测信号时，直接以输入电压作为第一输出电压，且将输入电压转换成第二、第三、第四输出电压；以及一电源主控单元，用以在接收一启始信号时，致使上述第一、第二电压转换单元进行电压转换，并且在第一、第二、第三及第四输出电压备妥(ready)时，输出一确认信号(powergood)到主机板。
根据本发明的另一方面，还提供一种直流电压转换模块，包括：一电压检测单元，用以检测一输入电压，若上述输入电压超出一第一电压时，则输出一检测信号；第一和第二电压转换单元，根据上述输入电压，进行一电压转换，该第一电压转换单元输出一第一和第二输出电压到一主机板，该第二电压转换单元输出第三和第四输出电压到该主机板，其中，在上述第一电压转换单元接收到上述检测信号时，将上述输入电压转换成上述第一和第二输出电压，而在未接收到上述检测信号时，直接以上述输入电压作为上述第一输出电压，且将上述输入电压转换成上述第二输出电压；以及一电源主控单元，用以在接收一启始信号时，致使上述第一和第二电压转换单元进行上述电压转换，并且在上述第一、第二、第三及第四输出电压备妥时，输出一确认信号到上述主机板。
根据上述目的，本发明亦提供一种直流电压转换系统，包括一直流电压供应模块，用以提供一既定电压范围内的一第一直流电压；以及一直流电压转换模块，包括一电压检测单元，用以检测第一直流电压，若第一直流电压超出一第一电压时，则输出一检测信号；第一、第二电压转换单元，根据第一直流电压，进行一电压转换，并输出一第一、第二、第三、第四输出电压到一主机板，其中，在第一、第二电压转换单元接收到检测信号时，将输入电压转换成第一、第二、第三、第四输出电压，而在未接收到上述检测信号时，直接以第一直流电压作为第一输出电压，且将第一直流电压转换成第二、第三、第四输出电压；以及一电源主控单元，用以在接收一启始信号时，致使第一、第二电压转换单元进行电压转换，并且在第一、第二、第三及第四输出电压备妥(ready)时，输出一确认信号(power good)到上述主机板。
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1所示是一直流电压转换系统的一实施例。
图2所示是电源主控单元的一实施例。
图3A是第一电压转换单元示意图。
图3B是第二电压转换单元示意图。
图4A是第一电压转换单元的一实施例。
图4B是第二电压转换单元的一实施例。
图5是显示本发明的直流电压转换模块在直流输入电压VIN为19V时的输出功率。
附图符号说明
300：直流电压转换系统；
100：直流电压供应模块；
200：直流电压转换模块；
VIN、V1-V4：电压；
210：电压检测单元；
220A、220B：电压转换单元；
230：电源主控单元；
PON：启始信号；
POWER_GD：确认信号；
CC：控制信号；
DS：检测信号；
IC1-IC3：控制器；
R3、R4、R5、R7、R11、R12、R17、R19-R21、R31-R37、R39-R57：电阻；
D5：二极管；
221-227：PWM调制单元；
Q1-Q8：晶体管；
PL1-PL4：线圈；
D7、D8：齐纳二极管；
C2、C3、C5、C7、C8、C14、C16、C17、C18、C19、C20、C22、C23、C24、C28、C29、C30、C32、C34、C37、C38、C43、C45、C51、C52、C55、C56、C57：电容。
具体实施方式
图1所示是一直流电压转换系统的一实施例。本发明的直流电压转换系统可应用于个人计算机或封闭式计算机系统中，接收一既定范围的输入电压、具有高电压输入保护与高输出功率。
如图所示，本发明的直流电压转换系统300包括一直流电压供应模块100以及一直流电压转换模块200，其中，直流电压供应模块100用以根据一交流电源(未图示)，提供一既定范围内的一直流输入电压VIN到直流电压转换模块200；而直流电压转换模块200是用以将来自直流电压供应模块100的直流输入电压VIN转换成多个不同电平的直流输出电压V1-V4。在本实施例中，直流电压供应模块100可以是一电源供应器，用以提供12V-24V的一直流输入电压VIN到直流电压转换模块200。
直流电压转换模块200包括一电压检测单元210、一第一电压转换单元220A、一第二电压转换单元220B以及一电源主控单元230。
电压检测单元210是用以检测直流输入电压VIN，若直流输入电压VIN超出一第一电压时，则输出一检测信号DS。举例而言，电压检测单元210可包括一比较器，若直流电压供应单元100所供应的直流输入电压VIN为12V(或低于12V)，则电压检测单元210则不会输出检测信号DS，因此第一、第二电压转换单元220A、220B会将12V的直流输入电压VIN作为一第一输出电压V1提供到主机板(未图标)，并且同时将输入电压VIN转换成一第二、第三及第四输出电压V2-V4，输出到该主机板。
若直流电压供应单元100所供应的直流输入电压VIN高于12V(例如24V)，电压检测单元210则会输出检测信号DS，因此第一、第二电压转换单元220A、220B则不直接将高于12V的直流输入电压VIN(例如24V)直接输出到主机板，而将转换成一第一、第二、第三及第四输出电压V1-V4后再输出到主机板，而其中V1为12V、V2为+5VSB、V3为+5V以及V4为+3.3V。
电源主控单元230，用以在接收一启始信号PON时，使能第一、第二电压转换单元220A、220B，将来自电压检测单元210的直流输入电压，进行电压转换，以输出第一、第二、第三及第四输出电压V1-V4，并且在第一、第二、第三及第四输出电压V1-V4备妥(ready)时，输出一确认信号(power good)到主机板(未图标)。
举例而言，若直流电压供应单元100所供应的直流输入电压VIN为12V(或低于12V)，本发明的电源主控单元230是在接收到启始信号PON时，输出一控制信号CC，使能第一、第二电压转换单元220A、220B，进行电压转换。换言之，第一电压转换单元220A将12V的直流输入电压VIN转换成+5VSB的第二输出电压V2，且同时将12V的直流输入电压VIN直接作为第一输出电压V1，而第二电压转换单元220B将12V的直流输入电压VIN转换成+5V的第三输出电压V3以及+3.3V的第四输出电压V4。
若直流电压供应单元100所供应的直流输入电压VIN高于12V，本发明的电源主控单元230是在接收到启始信号PON时，输出控制信号CC，使能第一、第二电压转换单元220A、220B，将12V的输入电压VIN，分别转换成+12V的第一输出电压V1、+5VSB的第二输出电压V2、+5V的第三输出电压V3以及+3.3V的第四输出电压V4。
除此之外，直流电压供应单元100会在一既定时间后，检测电压转换单元220A、220B所输出的输出电压V1-V4是否备妥(ready)，若已备妥，则输出一确认信号(power good)POWER_GD到主机板的南桥芯片组(未图示)，若未备妥，则电压转换单元220A、220B将被禁止，直到再度接收到启始信号PON。
此外，若输出电压V1-V4的任一者，超出一既定量(例如0.3伏特)时，电源主控单元230则会藉由控制信号CC将第一、第二电压转换单元220A、220B关闭。举例而言，当电源主控单元230测到电压V4为+3.8V而非+3.3V时，或电压V3为+5.5V而非+5V时，则会藉由控制信号CC将第一、第二电压转换单元220A、220B关闭，以作为一过电压保护。
图2所示是电源主控单元230的一实施例。如图所示，电源主控单元230包括一控制器IC1、电阻R31-R33、R41-R43、二极管D5，其中，控制器IC1可由TPS3510来实现。控制器IC1用以根据启始信号PON输出控制信号CC，致使电压转换单元220A、220B产生输出电压V1-V4，并在输出电压V1-V4备妥时，输出一确认信号POWER_GD到主机板。
图3A与图3B是第一、第二电压转换单元220A与220B的示意图。如图所示，第一电压转换单元220A包括二PWM调制单元221与223以及一开关组件119，PWM调制单元221与223用以根据控制信号CC，将直流电压供应单元100所提供直流输入电压VIN，转换成+12V的第一输出电压V1与+5VSB的第二输出电压V2。当第一电压转换单元220A未接收到来自检测单元210的信号DS时，PWM调制单元221会被禁止(disable)，且开关组件119会被导通，而将直流输入电压VIN作为第一输出电压V1输出到主机板。
再者，第二电压转换单元220B亦包括二PWM调制单元225及227，用以根据控制信号CC，将直流电压供应单元100所提供直流输入电压VIN，转换成+5V的第三输出电压V3与+3.3V的第四输出电压V4。
举例而言，图4A是第一电压转换单元220A的一实施例。如图所示，第一电压转换单元220A可以包括一控制器IC3、晶体管Q5-Q8、线圈PL1与PL2、电阻R4、R5、R7、R12、R17、R19、R20、R21、R39、R46、R47、R49、R51、R53及电容C2、C8、C7、C14、C16、C17、C18、C19、C20、C22、C23、C24、C45、C55。其中，控制器IC3可以由LM2642来实现。控制器IC3用以根据来自电源主控单元230的控制信号CC，产生输出电压V1(+12V)、V2(+5VSB)。举例而言，图4B是第二电压转换单元220B的一实施例。如图所示，第二电压转换单元220B可以包括一控制器IC2、晶体管Q1-Q4、线圈PL3与PL4、齐纳二极管D7与D8、电阻R3、R11、R34、R35、R36、R37、R40、R44、R45、R50、R52、R54、R56、R57及电容C3、C5、C28、C29、C30、C32、C34、C37、C38、C43、C51、C52、C56、C57。其中，控制器IC2可以由FAN5236MIC来实现。控制器IC2用以根据来自电源主控单元230的控制信号CC，产生输出电压V3(+5V)、V4(+3.3V)。
图5所示是本发明的直流电压转换模块在直流输入电压VIN为19V时的输出功率。如图所示，本发明的直流电压转换模块200在电流达到7A时，总输出功率可达153W，远优于现有的转换器。
由于本发明的电压转换系统可接收较高的直流输入电压，而产生所需的输出电压，因此将可提高整个电压转换系统的输出功率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种直流电压转换模块，包括：
一电压检测单元，用以检测一输入电压，若上述输入电压超出一第一电压时，则输出一检测信号；
第一和第二电压转换单元，其中，
在该第一电压转换单元接收到上述检测信号时，该第一电压转换单元将所述输入电压转换成第一和第二输出电压以输出到一主机板，该第二电压转换单元将所述输入电压转换成第三和第四输出电压以输出到该主机板；以及
在该第一电压转换单元未接收到上述检测信号时，该第一电压转换单元直接以上述输入电压作为第一输出电压提供到该主机板、且将所述输入电压转换成所述第二输出电压以输出到该主机板，而该第二电压转换单元将所述输入电压转换成所述第三和第四输出电压以输出到该主机板；以及
一电源主控单元，用以在接收一启始信号时，致使上述第一和第二电压转换单元进行上述电压转换，并且在上述第一、第二、第三及第四输出电压备妥时，输出一确认信号到上述主机板。
2.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述电压检测单元包括一比较器。
3.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述第一和第二电压转换单元各包括两组脉宽调制器，其中第一电压转换单元中的两组脉宽调制器用以将上述输入电压转换成所述第一和第二输出电压，而第二电压转换单元中的两组脉宽调制器用以将所述输入电压转换成上述第三及第四输出电压。
4.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述确认信号被输出到上述主机板的一南桥芯片组。
5.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述输入电压的数值范围为12伏特到24伏特。
6.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述第一电压实质上为12伏特。
7.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，若上述第一、第二、第三或第四输出电压偏差超过0.3伏特，则上述电源主控单元便禁止上述第一、第二电压转换单元。
8.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述电源主控单元更包含一控制芯片，其型号为TPS3510。
9.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述第一电压转换单元更包含一控制芯片，其型号为LM2642。
10.如权利要求1所述的直流电压转换模块，其中，上述第二电压转换单元更包含一控制芯片，其型号为FAN5236MTC。
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