CN102468650B - 多电源供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多电源供电装置，包括用电单元、多个电源供应单元及多个开关单元。用电单元接收多个电源就绪信号，并依据这些电源就绪信号输出多个电源控制信号。这些电源供应单元分别输出多个工作电压，并且同时输出这些电源就绪信号。当用电单元为工作且这些电源就绪信号其中之一为致能时，用电单元致能对应的电源控制信号。当用电单元为工作且部分的这些电源就绪信号为致能时，用电单元致能上述致能的电源就绪信号所对应的电源控制信号的其中之一。这些开关单元依据致能的电源控制信号传送对应的工作电压至用电单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种供电装置，尤其涉及一种多电源供电装置。
背景技术
可编程芯片因其可以编程调整的灵活性，于是在服务器系统设计中被广泛地应用，其中可编程芯片例如复杂可编程逻辑装置(complexprogrammable logic device,CPLD)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)等。在传统的设计中，可编程芯片的供电都是稳定且唯一的。但是随着系统复杂程度的不断增加，造成了可编程芯片可能有多个供电电源，且要在多个供电电源中进行选择并切换一个作为供电电源。
发明内容
本发明提供一种多电源供电装置，可自动选择多个电源供应单元所输出的一个工作电压。
本发明提出一种多电源供电装置，包括用电单元、多个电源供应单元及多个开关单元。用电单元具有电源端及多个侦测端。这些侦测端分别接收多个电源就绪信号，用电单元依据这些电源就绪信号输出多个电源控制信号。这些电源供应单元用以分别输出多个工作电压，并且这些电源供应单元在输出这些工作电压时对应地输出这些电源就绪信号。这些开关单元耦接用电单元，以及分别耦接这些电源供应单元。当用电单元处于工作状态且这些电源就绪信号其中之一为致能时，用电单元致能对应的电源控制信号，这些开关单元依据致能的电源控制信号传送对应的工作电压至用电单元。当用电单元处于工作状态且部分的这些电源就绪信号为致能时，用电单元致能上述致能的电源就绪信号所对应的电源控制信号的其中之一，这些开关单元依据致能的电源控制信号传送对应的工作电压至用电单元。
在本发明的一实施例中，当用电单元未启动且这些电源供应单元其中之一输出工作电压时，接收到工作电压的开关单元输出启动电压至用电单元。当用电单元未启动且部分的这些电源供应单元输出这些工作电压时，接收到这些工作电压的开关单元的其中之一输出启动电压至用电单元。
在本发明的一实施例中，上述的开关单元包括开关及二极管。开关的第一端耦接对应的电源供应单元，开关的第二端耦接用电单元的电源端，开关的控制端接收对应的电源控制信号。二极管正向耦接于开关的第一端与第二端之间。当用电单元未启动且这些电源供应单元其中之一输出工作电压时，这些开关单元中对应的二极管会正向导通，并依据工作电压输出一启动电压并传送至用电单元的电源端，以使用电单元启动进入工作状态。当用电单元未启动且部分的电源供应单元输出这些工作电压时，这些开关单元中的这些二极管中先接收到工作电压者会正向导通，并依据所接收的工作电压输出该启动电压并传送至用电单元的电源端，以使用电单元启动进入工作状态。当用电单元处于工作状态且这些电源就绪信号其中之一为致能时，则致能对应的电源控制信号，以导通这些开关单元中对应的开关，并且通过导通的开关将工作电压提供至用电单元的电源端。当用电单元处于工作状态且部分的电源就绪信号为致能时，则对应地致能这些电源控制信号的其中之一，以导通这些开关单元中对应的开关，并且通过导通的开关将工作电压提供至用电单元的电源端。
在本发明的一实施例中，当用电单元未启动时，这些电源就绪信号全部禁能，这些开关全部断开。
在本发明的一实施例中，当这些二极管其中之一正向导通时，其他的这些二极管全部截止。
在本发明的一实施例中，上述的启动电压小于工作电压。
在本发明的一实施例中，上述的这些开关分别为一PMOS晶体管。
在本发明的一实施例中，上述的这些电源供应单元分别为多个电源供应器。
在本发明的一实施例中，上述的这些电源供应单元分别为多个电源转换器。
在本发明的一实施例中，上述的用电单元为可编程芯片，并且上述的用电单元为复杂可编程逻辑装置或现场可编程门阵列。
基于上述，本发明的多电源供电装置，用电单元会依据电源就绪信号，自动选择其中一个电源供应单元所输出的工作电压。在用电单元启动之前，开关单元的其中之一会依据这些电源供应单元所输出的一个工作电压产生启动电压并传送至用电单元。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的多电源供电装置的系统示意图。
图2为依据本发明一实施例的多电源供电装置的电路示意图。
主要附图标记说明：
100：多电源供电装置； 110：用电单元；
120_1、120_2： 130_1、130_2：开关单元；
电源供应单元/电源供应器；
D1、D2：二极管； M1、M2：晶体管；
O1、O2：输出端； PCL1、PCL2：电源控制信号；
PD1、PD2：侦测端； PGD1、PGD2：电源就绪信号；
PWD：电源端； VCC：工作电压；
VST：启动电压； V1、V2：电压。
具体实施方式
现在，由于系统复杂程度的不断增加，造成了一个可编程芯片可能被多个主机板所共用，以致于可编程芯片可能要在多个电压中进行选择并切换工作电压为其中一个电压。在一个多主机板的系统中，在带有可编程芯片的扩充卡同时被这些主机板使用时，由于这些主机板可能开启其中一个或多个，并且开启的主机板并非固定的，因此在应用可编程芯片的电路的设计需求为：在任何一块主机板工作时，可编程芯片可以此主机板的电压为工作电压；在多个主机板同时工作时，可编程芯片以对应其中一个工作的主机板的电压为工作电压。
图1为依据本发明一实施例的多电源供电装置的系统示意图。请参照图1，多电源供电装置100包括用电单元110、多个电源供应单元(如120_1、120_2、…等)及多个开关单元(如130_1、130_2、…等)。其中，用电单元110可以为可编程芯片，并且可以为复杂可编程逻辑装置(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)。电源供应单元120_1、120_2、…等输出电压(如V1、V2、…等)，并且于输出电压时输出电源就绪信号(如PGD1、PGD2、…等)，其中电压V1、V2、…等的电压会大致相同。
用电单元110具有电源端PWD、多个侦测端(如PD1、PD2、…等)及多个输出端(如O1、O2、…等)。电源端PWD用以接收工作电压VCC，以使用电单元110工作。侦测端PD1、PD2、…等分别接收电源就绪信号PGD1、PGD2、…等，而用电单元110依据电源就绪信号PGD1、PGD2、…等分别于输出端如O1、O2、…等输出多个电源控制信号(如PCL1、PCL2、…等)。开关单元如130_1、130_2、…等耦接用电单元110，并且分别耦接电源供应单元120_1、120_2、…等。
当用电单元110处于工作状态且这些电源就绪信号PGD1、PGD2、…等其中之一为致能时，用电单元110致能对应的电源控制信号(如PCL1、PCL2、…等)，开关单元130_1、130_2、…等则依据致能的电源控制信号(如PCL1、PCL2、…等)传送对应的电压(如V1、V2、…等)至用电单元110，以作为用电单元110的工作电压VCC，其中工作电压VCC约相等于电压V1或V2。当用电单元110处于工作状态且部分的电源就绪信号PGD1、PGD2、…等为致能时，用电单元110致能上述致能的电源就绪信号(如PGD1、PGD2、…等)所对应的电源控制信号(如PCL1、PCL2、…等)的其中之一，开关单元130_1、130_2、…等则依据致能的电源控制信号(如PCL1、PCL2、…等)传送对应的电压(如V1、V2、…等)至用电单元110，以作为用电单元110的工作电压VCC。
举例来说，当用电单元110处于工作状态且电源供应单元120_1输出电压V1时，则电源就绪信号PGD1会致能。此时，用电单元110会致能电源控制信号PCL1，而开关单元130_1会依据致能的电源控制信号PCL1将电压V1传送至用电单元110的电源端PWD，以作为用电单元110的工作电压VCC。当用电单元110处于工作状态且电源供应单元120_1及120_2分别输出电压V1及V2时，则电源就绪信号PGD1及PGD2会致能。此时，用电单元110会致能电源控制信号PCL1及PCL2的其中之一，致使开关单元130_1及130_2的其中之一会依据致能的电源控制信号(PCL1或PCL2)将电压(V1或V2)传送至用电单元110的电源端PWD，以作为用电单元110的工作电压VCC。
此外，当用电单元110未启动且电源供应单元120_1、120_2、…等其中之一输出电压(如V1、V2、…等)时，接收到电压(如V1、V2、…等)的开关单元(如130_1、130_2、…等)会依据所接收到的电压(如V1、V2、…等)输出启动电压VST并传送至用电单元110，以启动用电单元110。当用电单元110未启动且部分的电源供应单元120_1、120_2、…等输出电压(如V1、V2、…等)时，接收到电压(如V1、V2、…等)的开关单元(如130_1、130_2、…等)的其中之一会依据所接收到的电压(如V1、V2、…等)输出启动电压VST并传送至用电单元110，以启动用电单元110。其中，启动电压VST小于工作电压VCC。
举例来说，当用电单元110未启动且电源供应单元120_1输出待机电压V1时，则开关单元130_1会依据机电压V1输出启动电压VST并传送至用电单元110的电源端PWD，以启动用电单元110。当用电单元110未启动且电源供应单元120_1及120_2分别输出电压V1及V2时，则开关单元130_1及130_2的其中之一会依据电压(V1或V2)输出启动电压VST并传送至用电单元110的电源端PWD，以启动用电单元110，并且另一开关单元则不动作。
图2为依据本发明一实施例的多电源供电装置的电路示意图。请参照图1及图2，在本实施例中，电源供应单元120_1、120_2、…等以电源供应器120_1、120_2、…等为例，但在其他实施例中，电源供应单元可以为电源转换器。并且，开关单元130_1包括晶体管M1及二极管D1，开关单元130_2包括晶体管M2及二极管D2，其余开关单元的结构相同于开关单元130_1及130_2，在此则不再赘述。而晶体管M1、M2、…等在此以PMOS晶体管为例，并且每一晶体管可视为一开关。
晶体管M1的源极(即第一端)耦接电源供应器120_1以接收电压V1，晶体管M1的漏极(即第二端)耦接用电单元110的电源端PWD以输出工作电压VCC至用电单元110的电源端PWD，晶体管M1的栅极(即控制端)接收电源控制信号PCL1。二极管D1正向耦接于晶体管M1的漏极与源极之间，即二极管D1的阳极耦接晶体管M1的源极，二极管D1的阴极耦接晶体管M1的漏极。
晶体管M2的源极耦接电源供应器120_2以接收电压V2，晶体管M2的漏极耦接用电单元110的电源端PWD以输出工作电压VCC至用电单元110的电源端PWD，晶体管M2的栅极接收电源控制信号PCL2。二极管D2正向耦接于晶体管M2的漏极与源极之间，即二极管D2的阳极耦接晶体管M2的源极，二极管D2的阴极耦接晶体管M2的漏极。其余则以此类推，在此则不再赘述。
当电源供应器120_1、120_2、…等皆未开启时，则代表所有的主机板皆未开启。此时，电源供应器120_1、120_2、…等无法提供电压V1、V2、…等，并且电源就绪信号PGD1、PGD2、…等会呈现禁能(例如为低电压准位)，以致于晶体管M1、M2、…等会呈现未导通(即等同于开关断开)及二极管D1、D2、…等会截止。由于电压V1、V2、…等无法传送至用电单元110的电源端PWD以作为工作电压VCC，以及二极管D1、D2、…等无法依据电压V1、V2、…等产生启动电压VST，因此用电单元110处于未启动状态。
当电源供应器120_1、120_2、…等其中之一开启时，则表示对应的主机板被开启。假设开启的电源供应器为电源供应器120_1，则电源供应器120_1会提供电压V1，并且电源就绪信号PGD1会呈现致能(例如为高电压准位)。此时，二极管D1会接收到正向偏压而正向导通，并且将电压V1会降低一个临界电压后传送至用电单元110的电源端PWD作为启动电压VST，即二极管D1会依据电压V1输出启动电压VST，其中启动电压VST会小于电压V1。
在用电单元110的电源端PWD在接收到启动电压VST或工作电压VCC之前，用电单元110会呈现未启动状态，因此输出端O1、O2、…等会呈现浮接状态。由于晶体管M1、M2、…等的栅极的没有接收任何电压，以致于晶体管M1、M2、…等会呈现不导通(等同于开关断开)。
在用电单元110的电源端PWD在接收到启动电压VST之后，用电单元110会处于工作状态。由于电源就绪信号PGD1呈现致能，因此用电单元110会致能电源控制信号PCL1，即将电源控制信号PCL1由高电压准位切换为低电压准位。此时，晶体管M1的栅极的电压会远小于晶体管M1的源极的电压，以致于晶体管M1会导通，并且将电压V1传送至用电单元110的电源端PWD作为工作电压VCC，其中工作电压VCC会约等于电压V1。并且，由于工作电压VCC会约等于电压V1，因此二极管D1会因为正向偏压不足而截止。
另一方面，当电源供应器120_1、120_2、…等其中二个以上开启时，则表示对应的主机板被开启。假设开启的电源供应器为电源供应器120_1及120_2，则电源供应器120_1会提供电压V1，电源供应器120_2会提供待机电压V2，并且电源就绪信号PGD1及PGD2会呈现致能。此时，二极管D1及D2会接收到正向偏压，并且二极管D1及D2中先接收到电压(V1或V2)者会先导通，并且依据电压(V1或V2)输出启动电压VST至用电单元110的电源端PWD，而另一个二极管则会即截止。由于二极管D1及D2为正向导通元件，由此可避免电源供应器120_1及120_2之间相互连通，以避免出现电源反灌或不平衡的状况。假设导通的二极管为二极管D2，因此二极管D2会依据电压V2产生启动电压VST并传送至用电单元110的电源端PWD。
在用电单元110的电源端PWD在接收到启动电压VST及工作电压VCC之前，用电单元110会处于未启动状态，因此输出端O1、O2、…等会呈现浮接状态。由于晶体管M1、M2、…等的栅极的没有接收任何电压，以致于晶体管M1、M2、…等会呈现不导通。在用电单元110的电源端PWD在接收到启动电压VST之后，用电单元110会处于工作状态。由于电源就绪信号PGD1及PGD2呈现致能，因此用电单元110会致能电源控制信号PCL1及PCL2其中之一，其中选择的方式可以为依照顺序或随机，此可依据本领域的普通技术人员自行设计，且本发明不以此为限。在此假设致能电源控制信号PCL2，则晶体管M2会导通，并且将电压V2传送至用电单元110的电源端PWD作为工作电压VCC，其中工作电压VCC会约等于电压V2。并且，由于工作电压VCC会约等于电压V2，因此二极管D1及D2会因为正向偏压不足而截止。
综上所述，本发明实施例的多电源供电装置，在用电单元工作之前，先接收到电压的二极管会导通，并通过导通的二极管输出启动电压至用电单元以启动用电单元。在用电单元处于工作状态时，用电单元可依据电源供应器的电源就绪信号，自动选择所接收的电压作为工作电压。并且，由于二极管为正向导通元件，由此可避免电源供应器之间相互连通，进而避免出现电源反灌或不平衡的状况。
虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作部分改动或等同替换，故本发明的保护范围当以本申请专利权利要求所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种多电源供电装置，其特征在于，包括：
一用电单元，具有一电源端及多个侦测端，该些侦测端分别接收多个电源就绪信号，该用电单元依据该些电源就绪信号输出多个电源控制信号；
多个电源供应单元，用以分别输出多个工作电压，并且该些电源供应单元在输出该些工作电压时对应地输出该些电源就绪信号；以及
多个开关单元，耦接该用电单元，以及分别耦接该些电源供应单元；
其中当该用电单元未启动且该些电源供应单元其中之一输出该工作电压时，接收到该工作电压的开关单元输出一启动电压至该用电单元，使该用电单元启动进入工作状态，当该用电单元未启动且部分的该些电源供应单元输出该些工作电压时，接收到该些工作电压的该开关单元的其中之一输出该启动电压至该用电单元；
其中，当该用电单元处于工作状态且该些电源就绪信号其中之一为致能时，该用电单元致能对应的电源控制信号，该些开关单元依据致能的电源控制信号传送对应的工作电压至该用电单元，当该用电单元处于工作状态且部分的该些电源就绪信号为致能时，该用电单元致能上述致能的电源就绪信号所对应的电源控制信号的其中之一，该些开关单元依据致能的电源控制信号传送对应的工作电压至该用电单元。
2.根据权利要求1所述的多电源供电装置，其特征在于，其中每一该开关单元包括：
一开关，该开关的第一端耦接对应的电源供应单元，该开关的第二端耦接该用电单元的该电源端，该开关的控制端接收对应的电源控制信号；以及
一二极管，分别正向耦接于该开关的第一端与第二端之间；
其中，当该用电单元未启动且该些电源供应单元其中之一输出该工作电压时，该些开关单元中对应的二极管会正向导通，并依据该工作电压输出该启动电压并传送至该用电单元的该电源端，以使该用电单元启动进入工作状态，当该用电单元未启动且部分的该些电源供应单元输出该些工作电压时，该些开关单元中的该些二极管中先接收到工作电压者会正向导通，并依据所接收的工作电压输出该启动电压并传送至该用电单元的该电源端，以使该用电单元启动进入工作状态，当该用电单元处于工作状态且该些电源就绪信号其中之一为致能时，则致能对应的电源控制信号，以导通该些开关单元中对应的开关，并且通过导通的开关将该工作电压传送至该用电单元的该电源端，当该用电单元处于工作状态且部分的该些电源就绪信号为致能时，则对应地致能该些电源控制信号的其中之一，以导通该些开关单元中对应的开关，并且通过导通的开关将该工作电压传送至该用电单元的该电源端。
3.根据权利要求2所述的多电源供电装置，其特征在于，其中当该用电单元未启动时，该些电源就绪信号全部禁能，该些开关全部断开。
4.根据权利要求2所述的多电源供电装置，其特征在于，其中当该些二极管其中之一正向导通时，其他的该些二极管全部截止。
5.根据权利要求2所述的多电源供电装置，其特征在于，其中该些开关分别为一PMOS晶体管。
6.根据权利要求1所述的多电源供电装置，其特征在于，其中该启动电压小于该工作电压。
7.根据权利要求1所述的多电源供电装置，其特征在于，其中该些电源供应单元分别为多个电源供应器。
8.根据权利要求4所述的多电源供电装置，其特征在于，其中该些电源供应单元分别为多个电源转换器。
9.根据权利要求1所述的多电源供电装置，其特征在于，其中该用电单元为一可编程芯片，并且该用电单元为一复杂可编程逻辑装置或一现场可编程门阵列。
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