CN101178613B - 电压输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压输出装置，适用于提供多个供应电压至对应的电子元件。一电压源提供一电压信号。一控制电路耦接于电压源，以及接收电压信号并根据一控制信号而输出电压信号。一电压转换器耦接于控制电路，并根据来自上述控制电路的上述电压信号而产生供应电压。一电压侦测电路侦测供应电压，并根据所侦测的供应电压而产生控制信号。本发明所述的电压输出装置，可缩减主机板上过电压保护电路的数量，从而简化主机板的设计。

Description

电压输出装置
技术领域
本发明有关于一种电压输出装置，特别是有关于具有过电压保护(over voltage protection，OVP)的电压输出装置。
背景技术
一般而言，电子装置内的电子元件各自具有对应的操作电压范围，以确保各电子元件能正常操作。其中，各电子元件的操作电压范围是由制造商所提供。当操作电压或输入电压超过电子元件可容许的电压范围时，容易造成电子元件误操作甚至损坏，因而使得电子装置无法正常操作。
举例来说，计算机的主机板包括许多复杂以及精密的电子元件，例如芯片组、集成电路、主动元件以及被动元件等。其中，不同的电子元件可能具有不同的操作电压范围，例如：3V、5V以及12V等。因此，主机板可提供不同的供应电压以确保各电子元件能在适当的操作电压内操作。然而，为了避免各电子元件的供应电压过高，主机板需要许多的过电压保护电路来保护不同电压范围的供应电压。其中，当电子元件的供应电压超过其额定范围时，过电压保护电路可防止电子元件继续接收过高的供应电压，以避免损坏发生而造成整个计算机系统无法正常操作。
然而，主机板上供应电压的组数越多，所需要的过电压保护电路也会跟着变多，即过电压保护电路在主机板上所占的面积也会随着增加。因此，增加过电压保护电路的数量会导致主机板的设计变的更困难以及复杂。
发明内容
本发明提供一种电压输出装置，适用于提供多个供应电压至对应的电子元件，包括：一电压源，用以提供一电压信号；一控制电路，耦接于上述电压源，用以接收上述电压信号并根据一控制信号而输出上述电压信号；一电压转换器，耦接于上述控制电路，用以根据来自上述控制电路的上述电压信号而产生上述供应电压；以及，一电压侦测电路，用以侦测上述供应电压，当任一上述供应电压超过其所对应的额定输出电压范围时，上述电压侦测电路输出上述控制信号以控制上述控制电路停止输出上述电压信号；上述电压侦测电路包括：一比较器，具有一第一输入端以及一第二输入端，用以产生上述控制信号，其中上述第二输入端用以接收一参考电压；多个分压电路，上述分压电路分别耦接于对应的上述供应电压以及一接地端之间，并分别提供对应于上述供应电压的一分压信号；以及多个二极管，上述二极管分别耦接于对应的上述分压电路以及上述第一输入端之间。
再者，本发明提供另一种电压输出装置，适用于提供一第一供应电压以及一第二供应电压，包括：一电压源，用以提供一电压信号；一控制电路，耦接于上述电压源，用以接收上述电压信号并根据一控制信号而输出上述电压信号；一电压转换器，耦接于上述控制电路，用以根据来自上述控制电路的上述电压信号而提供上述第一供应电压以及上述第二供应电压，其中上述第一供应电压具有一第一额定输出电压范围以及上述第二供应电压具有一第二额定输出电压范围；以及，一电压侦测电路，用以侦测上述第一供应电压以及上述第二供应电压，其中当上述第一供应电压超过上述第一额定输出电压范围或者上述第二供应电压超过上述第二额定输出电压范围时，上述电压侦测电路输出上述控制信号以控制上述控制电路停止输出上述电压信号；上述电压侦测电路包括：一比较器，具有一第一输入端以及一第二输入端，用以产生上述控制信号，其中上述第二输入端用以接收一参考电压；一第一分压电路，耦接于上述第一供应电压以及一接地端之间，用以提供一第一分压信号；一第二分压电路，耦接于上述第二供应电压以及上述接地端之间，用以提供一第二分压信号；一第一二极管，耦接于上述第一分压电路以及上述第一输入端之间；以及一第二二极管，耦接于上述第二分压电路以及上述第一输入端之间。
本发明所述的电压输出装置，可缩减主机板上过电压保护电路的数量，从而简化主机板的设计。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例所述的电压输出装置。
具体实施方式
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
实施例
图1显示根据本发明一实施例所述的电压输出装置100，其中电压输出装置100可提供具有不同电压值的供应电压给其他电子装置使用。电压输出装置100包括电压源110、控制电路120、电压转换器130、电压侦测电路140以及稳压器150。如图1所显示，电压源110提供电压信号Vin至控制电路120以及稳压器150，其中电压信号Vin为直流(DC)信号。在一实施例中，电压源110可以是转接器(adapter)。此外，控制电路120包括晶体管M1、M2和M3以及电阻R7和R8，其中晶体管M1为P型晶体管而晶体管M2以及晶体管M3为N型晶体管。在一实施例中，控制电路120内的晶体管M1、M2和M3可直接使用开关元件来代替。在控制电路120中，晶体管M1耦接于电压源110以及电压转换器130之间而晶体管M2耦接于晶体管M1的栅极(或控制端)以及接地端之间，以及晶体管M3耦接于晶体管M2的栅极以及接地端之间。此外，电阻R7耦接于电压源110以及晶体管M2的栅极之间，而电阻R8耦接于电压源110以及晶体管M1的栅极之间。当晶体管M1导通时，可将来自电压源110的电压信号Vin传送至电压转换器130，其中电压转换器130为直流对直流转换器(DC/DC converter)。接着，电压转换器130可根据电压信号Vin而产生其他电子元件所需要的供应电压V1、V2和V3。举例来说，供应电压V1、V2和V3可分别提供3V、5V和12V的电压。在一实施例中，电压转换器130可包含多个电压转换单元以分别提供不同电压的供应电压。此外，在电压转换器130中，每个供应电压皆有对应的输出电压范围，亦可称为额定输出电压范围。例如，以供应电压V1为3V作为例子，供应电压V1的额定输出电压范围可设定为2.7V至3.3V或是2.5V至3.5V等，其中额定输出电压范围的设定可根据实际应用而决定，以确保各电子元件均能在适当的操作电压内操作。
电压侦测电路140可侦测电压转换器130所产生的全部供应电压以判断供应电压V1、V2和V3是否超过额定输出电压范围，即提供过电压侦测的功能。在电压侦测电路140中，供应电压V1经由分压电路142而产生分压信号S1、供应电压V2经由分压电路144而产生分压信号S2，以及供应电压V3经由分压电路146而产生分压信号S3。接着，分压信号S1、S2和S3分别经由二极管D1、D2和D3而耦接于比较器148的正输入端以产生信号S4，其中二极管D1、D2和D3可为反应速度较快的肖特基(Schottky)二极管，其具有较低的顺向导通电压，并且可避免信号S4影响到分压信号S1、S2和S3。此外，稳压器150会根据电压信号Vin而产生参考电压Vref至比较器148的负输入端。因此，当参考电压Vref大于信号S4时，比较器148会产生低逻辑电平的控制信号Sctrl至晶体管M3的栅极以使得晶体管M3不导通。当晶体管M3不导通时，电压信号Vin会经由电阻R7提供具有高电压电平的信号S5至晶体管M2以导通晶体管M2。当晶体管M2导通时，信号S6会变为低电压电平，则晶体管M1导通。反之，当信号S4大于参考电压Vref时，比较器148会产生高逻辑电平的控制信号Sctrl至晶体管M3以导通晶体管M3。当晶体管M3导通时，信号S5会变为低电压电平，因此晶体管M2不导通。当晶体管M2不导通时，电压信号Vin会经由电阻R8提供具有高电压电平的信号S6至晶体管M1以使得晶体管M1不导通。
因此，当供应电压V1、V2和V3中的任一供应电压超过所对应的额定输出电压范围时，电压侦测电路140会发出具有高逻辑电平的控制信号Sctrl至控制电路120以使得晶体管M1不导通。由于晶体管M1不导通，电压信号Vin无法传送至电压转换器130，使得电压转换器130不能继续产生供应电压V1、V2和V3。接着，电压侦测电路140会继续侦测供应电压V1、V2和V3。当过电压的情况解除时，电压侦测电路140会发出具有低逻辑电平的控制信号Sctrl至控制电路120以导通晶体管M1，使得电压转换器130可再根据电压信号Vin而继续产生供应电压V1、V2和V3。
如图1所显示，本发明可同时对多个供应电压提供过电压保护。其中，各供应电压的过电压上限值可透过分压电路内的电阻而弹性调整。举例来说，分压电路142耦接于供应电压V1以及接地端之间，并可根据电阻R1的阻值以及电阻R2的阻值的比值而提供供应电压V1的分压信号S1至二极管D1。此外，当供应电压的组数增加时，可根据本发明实施例将额外增加的供应电压经由分压电路以及二极管耦接至比较器148的正输入端，即可弹性地扩充过电压保护的侦测电路。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下：
100：电压输出装置
110：电压源
120：控制电路
130：电压转换器
140：电压侦测电路
142、144、146：分压电路
148：比较器
150：稳压器
D1-D3：二极管
M1-M3：晶体管
R1-R8：电阻
S1-S6：信号
Sctrl：控制信号
V1、V2、V3：供应电压
Vin：电压信号
Vref：参考电压。

Claims (9)

1.一种电压输出装置，其特征在于，适用于提供多个供应电压至对应的电子元件，包括：
一电压源，用以提供一电压信号；
一控制电路，耦接于上述电压源，用以接收上述电压信号并根据一控制信号而输出上述电压信号；
一电压转换器，耦接于上述控制电路，用以根据来自上述控制电路的上述电压信号而产生上述供应电压；以及
一电压侦测电路，用以侦测上述供应电压，当任一上述供应电压超过其所对应的额定输出电压范围时，上述电压侦测电路输出上述控制信号以控制上述控制电路停止输出上述电压信号；
上述电压侦测电路包括：
一比较器，具有一第一输入端以及一第二输入端，用以产生上述控制信号，其中上述第二输入端用以接收一参考电压；
多个分压电路，上述分压电路分别耦接于对应的上述供应电压以及一接地端之间，并分别提供对应于上述供应电压的一分压信号；以及
多个二极管，上述二极管分别耦接于对应的上述分压电路以及上述第一输入端之间。
2.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，上述电压转换器包括多个电压转换单元分别用以产生上述供应电压。
3.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，上述分压电路包括：
一第一电阻，耦接于上述供应电压以及上述二极管的一阳极之间；以及
一第二电阻，耦接上述阳极以及上述接地端之间，
其中上述分压电路根据上述第一电阻的阻值以及上述第二电阻的阻值的比值而提供上述分压信号至上述二极管。
4.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，上述控制电路包括：
一第一开关，耦接于上述电压源以及上述电压转换器之间，具有一第一控制端；
一第二开关，耦接于上述第一控制端以及上述接地端之间，具有一第二控制端；
一第三开关，耦接于上述第二控制端以及上述接地端之间，具有一第三控制端以接收上述控制信号；
一第一电阻，耦接于上述电压源以及上述第二控制端之间；以及
一第二电阻，耦接于上述电压源以及上述第一控制端之间。
5.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，更包括一稳压器，其中上述稳压器接收来自上述电压源的上述电压信号以产生上述参考电压。
6.一种电压输出装置，其特征在于，适用于提供一第一供应电压以及一第二供应电压，包括：
一电压源，用以提供一电压信号；
一控制电路，耦接于上述电压源，用以接收上述电压信号并根据一控制信号而输出上述电压信号；
一电压转换器，耦接于上述控制电路，用以根据来自上述控制电路的上述电压信号而提供上述第一供应电压以及上述第二供应电压，其中上述第一供应电压具有一第一额定输出电压范围以及上述第二供应电压具有一第二额定输出电压范围；以及
一电压侦测电路，用以侦测上述第一供应电压以及上述第二供应电压，其中当上述第一供应电压超过上述第一额定输出电压范围或者上述第二供应电压超过上述第二额定输出电压范围时，上述电压侦测电路输出上述控制信号以控制上述控制电路停止输出上述电压信号；
上述电压侦测电路包括：
一比较器，具有一第一输入端以及一第二输入端，用以产生上述控制信号，其中上述第二输入端用以接收一参考电压；
一第一分压电路，耦接于上述第一供应电压以及一接地端之间，用以提供一第一分压信号；
一第二分压电路，耦接于上述第二供应电压以及上述接地端之间，用以提供一第二分压信号；
一第一二极管，耦接于上述第一分压电路以及上述第一输入端之间；以及
一第二二极管，耦接于上述第二分压电路以及上述第一输入端之间。
7.根据权利要求6所述的电压输出装置，其特征在于，上述电压转换器包括一第一电压转换单元以及一第二电压转换单元，其中上述第一电压转换单元根据上述电压信号而产生上述第一供应电压，以及上述第二电压转换单元根据上述电压信号而产生上述第二供应电压。
8.根据权利要求6所述的电压输出装置，其特征在于，上述第一分压电路包括：
一第一电阻，耦接于上述第一供应电压以及上述第一二极管的一第一阳极之间；以及
一第二电阻，耦接上述第一阳极以及上述接地端之间，
其中上述第一分压电路根据上述第一电阻的阻值以及上述第二电阻的阻值的比值而提供上述第一分压信号至上述第一二极管。
9.根据权利要求8所述的电压输出装置，其特征在于，上述第二分压电路包括：
一第三电阻，耦接于上述第二供应电压以及上述第二二极管的一第二阳极之间；以及
一第四电阻，耦接上述第二阳极以及上述接地端之间，
其中上述第二分压电路根据上述第三电阻的阻值以及上述第四电阻的阻值的比值而提供上述第二分压信号至上述第二二极管。
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