CN103376873A - 最小负载电流适配电路及主板 - Google Patents

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Abstract

一种最小负载电流适配电路，电性连接至一电源模块及一中央处理器，所述最小负载电流适配电路包括控制单元及与多路电源数量相同的多个负载电流适配单元，每一个所述负载电流适配单元电性连接至其中一路对应的电源的输出端，用于增加对应的所述电源的输出电流以使所述输出电流大于对应的所述电源的最小负载电流；所述控制单元用于在所述电源模块开始启动时控制每一个所述负载电流适配单元开始工作，并在所述中央处理器受电正常工作后，控制所述负载电流适配单元停止工作。本发明还涉及一种具有所述最小负载电流适配电路的主板。

Description

最小负载电流适配电路及主板
技术领域
本发明涉及一种主板电路，尤其涉及一种最小负载电流适配电路及具有该最小负载电流适配电路的主板。
背景技术
目前大多数用于主板系统的电源模块（Power Supply Unit，PSU）都设置有对应主板系统的最小负载电流。当主板的开机键被按下后，若PSU所连接的负载达不到最小负载电流的要求，即负载电流低于该最小负载电流时，PSU则会关闭其各路输出电源，导致主板无法开机。
为了满足PSU对最小负载电流的要求，目前一般是在主板上加入电阻作为假负载接入PSU的电源输出端，用以增大总的负载电流。然而，上述方法容易使得主板系统的效率降低，并且还会浪费电能。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种不影响主板系统工作效率并且节约电能的最小负载电流适配电路。
另，还有必要提供一种具有所述最小负载电流适配电路的主板。
一种最小负载电流适配电路，电性连接至一电源模块及一中央处理器，所述电源模块输出多路电源，所述最小负载电流适配电路包括控制单元及与多路电源数量相同的多个负载电流适配单元，每一个所述负载电流适配单元电性连接至其中一路对应的电源的输出端，用于增加对应的所述电源的输出电流以使所述输出电流大于对应的所述电源的最小负载电流；所述控制单元用于在所述电源模块开始启动时控制每一个所述负载电流适配单元开始工作，并在所述中央处理器受电正常工作后，控制所述负载电流适配单元停止工作。
一种主板，包括电源模块、中央处理器以及电性连接至所述电源模块及中央处理器的电源接口，所述电源模块用于输出多路电源，所述电源接口用于发送一电源启动信号至所述电源模块以控制所述电源模块输出多路所述电源，所述中央处理器用于在受电正常工作后输出一电源正常信号，所述主板还包括电性连接至所述电源接口及中央处理器的最小负载适配电路，所述最小负载电流适配电路包括控制单元及与多路电源数量相同的多个负载电流适配单元，每一个所述负载电流适配单元电性连接至其中一路对应的电源的输出端，用于增加对应的所述电源的输出电流以使所述输出电流大于对应的所述电源的最小负载电流；所述控制单元用于在所述电源模块开始启动时控制每一个所述负载电流适配单元开始工作，并在所述中央处理器受电正常工作后，控制所述负载电流适配单元停止工作。
所述的最小负载电流适配电路通过负载电流适配单元连接至电源模块输出的其中一路电源的输出端以增大该路电源的负载电流，以满足电源模块对最小负载电流的要求。其控制单元在中央处理器正常工作后，可以控制所述负载电流适配单元停止工作，节约了电能。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的具有本发明最小负载电流适配电路的主板的功能模块图。
图2为图1所示主板的电源接口的引脚图。
图3为图1所示最小负载电流适配电路的控制单元的电路图。
图4为图1所示最小负载电流适配电路的负载电流适配单元的电路图。
主要元件符号说明
PSU 10
电源接口 20
中央处理器 30
最小负载电流适配电路 50
控制单元 51
第一分压电路 511
第二分压电路 513
负载电流适配单元 53
基准电压源 531
第三分压电路 533
+5V电源引脚 P5V
+3.3V电源引脚 P3V3
+12V电源引脚 P12V
+5V备用电源引脚 P5VSB
电源启动引脚 PS-ON
第一NPN型三极管 Q1
第二NPN型三极管 Q2
第三NPN型三极管 Q3
P沟道MOSFET Q4
N沟道MOSFET Q5
第一运算放大器 U1
第二运算放大器 U2
跳帽 J1-J3
第一至第三限流电阻 R1-R3
第一至第四分压电阻 R4-R7
限流电阻 R50
可选电阻 R51-R53
第五分压电阻 R54
第六分压电阻 R55
滤波电容 C1-C4
同相输入端 1、4
反相输入端 2、5
输出端 3、6
栅极 g1、g2
源极 s1、s2
漏极 d1、d2
发射极 e1、e2、e3
集电极 c1、c2、c3
基极 b1、b2、b3
引脚 7、8
电源启动信号 Power on
电源正常信号 PG
基准电压 V1
参考电压 Vref
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施方式的主板应用于一计算机（图未示）内。所述主板包括PSU 10、电源接口20、中央处理器30以及电性连接至电源接口20及中央处理器30的最小负载电流适配电路50。
请一并参阅图2，PSU 10用于输出多路电源，如+5V电源、+3.3V电源、+12V电源以及+5V备用电源+5VSB。电源接口20电性连接至PSU 10，用于将PSU 10输出的各路电源输出至主板上的各电子元件。电源接口20还电性连接至所述计算机的开机键（图未示），当所述开机键被按下时，所述电源接口20发送一电源启动信号Power on至PSU 20，PSU 20接收到该电源启动信号Power on后，则开始输出各路电源给主板上各电子元件供电。当中央处理器30正常工作后，中央处理器30则发出一电源正常信号PG，以表示中央处理器30正常工作。
电源接口20包括+5V电源引脚P5V、+3.3V电源引脚P3V3、+12V电源引脚P12V、+5V备用电源引脚P5VSB以及电源启动引脚PS-ON。+5V电源引脚P5V、+3.3V电源引脚P3V3、+12V电源引脚P12V、+5V备用电源引脚P5VSB分别用于输出从PSU 10接收的+5V电源、+3.3V电源、+12V电源以及+5V备用电源。所述电源启动引脚PS-ON电性连接至PSU 10以及所述开机键，当所述开机键被按下需要开机时，电源启动引脚PS-ON则发送所述电源启动信号Power on至PSU 20。
最小负载电流适配电路50包括控制单元51以及多个负载电流适配单元53。控制单元51用于在PSU 10开始启动时，控制负载电流适配单元53开始工作，并在中央处理器100受电正常工作后，控制负载电流适配单元53停止工作。在本实施方式中，最小负载电流适配电路50的数量为三个；三个负载电流适配单元53分别与PSU 10输出的+5V电源、+3.3V电源以及+12V电源所带的负载相并联，每一路负载电流适配单元53用于增加与其相连的电源的输出电流，即负载电流，以使所述输出电流大于PSU 10的该路电源的最小负载电流以满足PSU 10的该路电源对其最小负载电流的要求。
请一并参阅图3，控制单元51包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三NPN型三极管Q3、P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）Q4、第一分压电路511、第二分压电路513、第一至第三限流电阻R1-R3以及滤波电容C1。第一NPN型三极管Q1的基极b1电性连接至电源接口20的电源启动引脚PS-ON以接收所述电源启动信号Power on；集电极c1通过第一限流电阻R1电性连接至电源接口20的+5V备用电源引脚P5VSB以接收所述备用电源+5VSB；发射极e1接地。第二NPN型三极管Q2的基极b2电性连接至第一NPN型三极管Q1的集电极c1与第一限流电阻R1之间的节点；发射极e2接地；集电极c2通过第二限流电阻R2电性连接至P沟道MOSFET Q4的栅极g1。第三NPN型三极管Q3的基极b3电性连接至中央处理器30以接收所述电源正常信号PG；发射极e3接地；集电极c3通过第三限流电阻R3电性连接至第一NPN型三极管Q1的集电极c1与第一限流电阻R1之间的节点。P沟道MOSFET Q4的源极s1电性连接至电源接口20的+5V备用电源引脚P5VSB以接收所述+5V备用电源+5VSB，漏极d1电性连接至多个负载电流适配单元53。
当计算机开机时，开机键被按下，电源接口20的电源启动引脚PS-ON输出呈低电平（逻辑0）的电源启动信号Power on，此时第一NPN型三极管Q1截止，第二NPN型三极管Q2的基极b2呈高电平而导通，使得P沟道MOSFET Q4的栅极g1为低电平而导通，P沟道MOSFET Q4的漏极d1输出所述+5V备用电源+5VSB至所述负载电流适配单元53，以控制负载电流适配单元53开始工作。而当中央处理器30正常工作后，中央处理器发送呈高电平（逻辑1）的电源正常信号PG至第三NPN型三极管Q3导通，此时第二NPN型三极管Q2的基极b2呈低电平而截止，使得P沟道MOSFET Q4的栅极g1为高电平而截止，P沟道MOSFET Q4的漏极d1停止输出所述+5V备用电源+5VSB至多个负载电流适配单元53，以控制多个负载电流适配单元53停止工作。
第一分压电路511设置于中央处理器30与第三NPN型三极管Q3之间，用于对中央处理器30输出的电源正常信号PG的电压进行分压以使第三NPN型三极管Q3能正常导通与截止。第一分压电路511包括串联至中央处理器30与地之间的第一分压电阻R4以及第二分压电阻R5。第三NPN型三极管Q3的基极b3电性连接至第一分压电阻R4及第二分压电阻R5之间的节点。例如，第三NPN型三极管Q3的集电极c3电压为+5V，当所述中央处理器30输出的高电平的电源正常信号为+5V时，第一分压电路511对该+5V的高电平信号进行分压，使得第三NPN型三极管Q3的基极b3上的电压小于集电极c3上的电压，例如，使得基极b3上的电压为+3V，即可使第三NPN型三极管Q3正常导通。
第二分压电路513设置于电源接口20与第一NPN型三极管Q1之间，用于对电源接口20的电源启动引脚PS-ON上的电压进行分压以使第一NPN型三极管Q1能正常导通与截止。第二分压电路513包括相互串联至电源接口20的电源启动引脚PS-ON与地之间的第三分压电阻R6及第四分压电阻R7。第一NPN型三极管Q1的基极b1电性连接至第三分压电阻R6及第四分压电阻R7之间的节点。
滤波电容C1串联至电源接口20的+5V备用电源引脚P5VSB与地之间，用于对+5V备用电源引脚P5VSB输出的+5V备用电源进行滤波。
请参阅图4，在本实施方式中，以与+12V电源相连接的负载电流适配单元53为例对本发明进行说明。负载电流适配单元53包括基准电压源531、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、N沟道MOSFET Q5、限流电阻R50、多个可选电阻R51-R53、多个跳帽J1-J3、第三分压电路533以及多个滤波电容C2-C4。
基准电压源531电性连接至控制单元51的输出端，即P沟道MOSFET Q4的漏极d1，以及第二运算放大器U2的同相输入端4。第二运算放大器U2的反向输入端5及输出端6相互短接；输出端6还电性连接至第一运算放大器U1的同相输入端1。第一运算放大器U1的反向输入端2电性连接至N沟道MOSFET Q5的源极s2；输出端3通过电性连接至N沟道MOSFET Q5的栅极g2。N沟道MOSFET Q5的漏极d2电性连接至电源接口20的+5V电源引脚P5V、+3.3V电源引脚P3V3、+12V电源引脚P12V的其中一个引脚，在本实施方式中，漏极d2电性连接至+12V电源引脚P12V。限流电阻R50电性连接至第一运算放大器U1的反向输入端2与N沟道MOSFET Q5的源极s2之间的节点与地之间。可选电阻R51-R53的一端电性连接至第一运算放大器U1的反向输入端2与N沟道MOSFET Q5的源极s2之间的节点，另一端分别通过跳帽J1-J3接地。第三分压电路533包括相互串联至第二运算放大器U2的输出端6与地之间的第五分压电阻R54与第六分压电阻R55。第一运算放大器U1的同相输入端1电性连接至第五分压电阻R54与第六分压电阻R55之间的节点。第一运算放大器U1的同相输入端1、反向输入端2以及N沟道MOSFET Q5的漏极d2分别通过滤波电容C2-C4接地。
基准电压源531用于将控制单元51的输出端输出的+5V备用电源电压稳定于一基准电压V1，即将第二运算放大器U2的同相输入端4的电压稳定至所述基准电压V1，相应地将第一运算放大器U1的同相输入端1的电压稳定至一参考电压Vref。基准电压源531可等效为一稳压二极管，当该稳压二极管被反向击穿后，其上的电压则稳定不变。在本实施方式中，所述基准电压源531的型号为TL431，由德州仪器公司生产。
第二运算放大器U2用于对所述基准电压V1进行低通滤波后输出至所述第三分压电路533。所述基准电压V1经由所述第三分压电路533分压后输出所述参考电压Vref至所述第一运算放大器U1的同相输入端1。
多个跳帽J1-J3分别用于选通对应的可选电阻R51-R53。每一跳帽均包括连接至对应的可选电阻的引脚7以及接地的引脚8。当该跳帽的引脚7及引脚8短接于一起时，则将对应的可选电阻并联至限流电阻R50两端。
当计算机开机键被按下时，所述控制单元51输出所述+5V备用电源后，第一运算放大器U1的输出端3驱动N沟道MOSFET Q5导通，N沟道MOSFET Q5、限流电阻R50以及被选通可选电阻上则形成电流，如此即可增加PSU 20输出的+12V电源的输出电流，满足+12V电源对其最小负载电流的要求。同理，其他两路负载电流适配单元53也相应地分别增加PSU 20输出的+5V电源以及+3.3V电源的输出电流。三路负载电流适配单元53通过分别选通不同的限流电阻，即可控制N沟道MOSFET Q5上的电流大小，从而满足不同的电源对最小负载电流的要求。并且，根据运算放大器的虚短特性，第一运算放大器U1的同相输入端1及反相输入端3上电压可看成相等。因此，通过所述参考电压的大小以及限流电阻R50、被选通的可选电阻的阻值，即可求出N沟道MOSFET Q5上流过的电流。
而中央处理器30工作正常后，所述控制单元51停止输出所述+5V备用电源，第一运算放大器U1则停止驱动N沟道MOSFET Q5使N沟道MOSFET Q5截止。如此，整个最小负载电流适配电路50则停止工作，节约了电能。
可以理解，所述第一运算放大器U1及第二运算放大器U2也可由一双运算放大器，如由意法半导体（STMicroelectronics）公司生产的双运算放大器LM358代替。
所述的最小负载电流适配电路50通过负载电流适配单元53连接至PSU 20输出的其中一路电源的输出端以增大该路电源的负载电流，以满足PSU 10对最小负载电流的要求。其控制单元51在中央处理器10正常工作后，可以控制所述负载电流适配单元53停止工作，节约了电能。

Claims (8)

1.一种最小负载电流适配电路，电性连接至一电源模块及一中央处理器，所述电源模块输出多路电源，其特征在于：所述最小负载电流适配电路包括控制单元及与多路电源数量相同的多个负载电流适配单元，每一个所述负载电流适配单元电性连接至其中一路对应的电源的输出端，用于增加对应的所述电源的输出电流以使所述输出电流大于对应的所述电源的最小负载电流；所述控制单元用于在所述电源模块开始启动时控制每一个所述负载电流适配单元开始工作，并在所述中央处理器受电正常工作后，控制所述负载电流适配单元停止工作。
2.如权利要求1所述的最小负载电流适配电路，其特征在于：所述控制单元包括第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第三NPN型三极管以及P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第一NPN型三极管的集电极通过电性连接至所述电源模块的备用电源，发射极接地；所述第二NPN型三极管的基极电性连接至第一NPN型三极管的集电极，发射极接地，集电极电性连接至所述P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极；所述第三NPN型三极管的基极电性连接至所述中央处理器，发射极接地，集电极电性连接至第一NPN型三极管的集电极；所述P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的源极电性连接至所述电源模块的备用电源，漏极电性连接至负载电流适配单元；当所述电源启动时，所述第一第一NPN型三极管的基极接收一低电平信号，所述P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管导通，所述备用电源给所述负载电流适配单元供电；当所述中央处理器正常工作时，所述中央处理器输出一高电平信号至所述第三NPN型三极管的基极，所述P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管截止，所述备用电源停止给每一个所述负载电流适配单元供电。
3.如权利要求2所述的最小负载电流适配电路，其特征在于：所述控制单元还包括第一分压电路，所述第一分压电路包括相互串联至所述中央处理器与地之间的第一分压电阻以及第二分压电阻，所述第三NPN型三极管的基极电性连接至第一分压电阻及第二分压电阻之间的节点；所述第一分压电路用于对中央处理器输出的高电平信号的电压进行分压以使第三NPN型三极管能正常导通。
4.如权利要求2所述的最小负载电流适配电路，其特征在于：每一个所述负载电流适配单元包括第一运算放大器、N沟道MOSFET以及限流电阻，所述第一运算放大器的同相输入端电性连接至所述P沟道MOSFET的漏极，反向输入端电性连接N沟道MOSFET的源极，输出端电性连接至所述N沟道MOSFET的栅极；所述N沟道MOSFET的漏极电性连接至其中一个所述电源，所述限流电阻电性连接至所述第一运算放大器的反向输入端与所述N沟道MOSFET的源极之间的节点与地之间；当所述P沟道MOSFET导通时所述备用电源提供一参考电压至所述第一运算放大器的同相输入端时，所述第一运算放大器的输出端驱动所述N沟道MOSFET导通，所述N沟道MOSFET及限流电阻上则由电流流过，从而增加了所述电源的输出电流。
5.如权利要求4所述的最小负载电流适配电路，其特征在于：所述负载电流适配单元还包括基准电压源，所述基准电压源电性连接至所述P沟道MOSFET的漏极与所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述基准电压源用于将所述第一运算放大器的同相输入端的电压稳定在所述参考电压。
6.如权利要求5所述的最小负载电流适配电路，其特征在于：所述负载电流适配单元还包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端电性连接至所述基准电压源，所述第二运算放大器的反相输入端与输出端相互短接，且所述第二运算放大器的输出端还电性连接至所述第一运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器用于对所述基准电压源输出的电压进行低通滤波。
7.如权利要求4所述的最小负载电流适配电路，其特征在于：所述负载适配单元还包括多个可选电阻及与多个可选电阻数量相同的多个跳帽，每一可选电阻的一端电性连接至第一运算放大器的反相输入端与所述N沟道MOSFET的源极之间，另一端通过对应的所述跳帽接地，每一跳帽用于选通对应的可选电阻以将对应的可选电阻并联至所述限流电阻两端。
8.一种主板，包括电源模块、中央处理器以及电性连接至所述电源模块及中央处理器的电源接口，所述电源模块用于输出多路电源以及备用电源，所述电源接口用于发送一电源启动信号至所述电源模块以控制所述电源模块输出多路所述电源，所述中央处理器用于在受电正常工作后输出一电源正常信号，其特征在于：所述主板还包括如权利要求1-7任一项所述的最小负载电流适配电路。
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