CN103457233A - 电压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电压保护电路，包括一稳压电路、一比较器及一第一电子开关。所述稳压电路用于输出一稳定电压，所述比较器用于比较稳定电压与参考电压的大小，并在稳定电压大于参考电压时输出一高电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端连通，所述稳压电路的控制端接收到低电平信号以停止输出所述稳定电压；当稳定电压小于参考电压时，所述比较器输出一低电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端断开，所述稳压电路的控制端接收到高电平信号以继续输出所述稳定电压。上述电压保护电路可在输出的电压超标时停止输出。

Description

电压保护电路

技术领域

本发明涉及一种电压保护电路。

背景技术

电脑主板上各部件均有其稳定工作的电压范围，若超出此电压范围就会出现工作异常，甚至于损坏电子元件。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种电压保护电路，当电压超过预设值时即自动停止供电，以防止电子元件受到损坏。

一种电压保护电路，包括一稳压电路、一比较器及一第一电子开关，所述稳压电路的输入端与一第一电源相连，输出端与比较器的同相输入端相连，所述比较器的反相输入端与一参考电压相连，所述比较器的输出端与所述第一电子开关的控制端相连，所述第一电子开关的第一端与第一电源相连，还直接与稳压电路的控制端相连；所述稳压电路用于输出一稳定电压，所述比较器用于比较稳定电压与参考电压的大小，并在稳定电压大于参考电压时输出一高电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端连通，所述稳压电路的控制端接收到低电平信号以停止输出所述稳定电压；当稳定电压小于参考电压时，所述比较器输出一低电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端断开，所述稳压电路的控制端接收到高电平信号以继续输出所述稳定电压。

上述电压保护电路通过比较器比较稳压电路输出的电压值与参考电压的大小，并在稳压电路输出的电压值大于参考电压时导通第一电子开关，进而使得稳压电路的控制端接收到低电平信号，所述稳压电路则停止继续输出电压。

附图说明

图1是本发明电压保护电路的较佳实施方式的方框图。

图2及图3是图1中电压保护电路的电路图。

主要元件符号说明

稳压电路	10
		比较器	U2
电子开关	30
		输入电源	50
参考电压	60
		控制芯片	U1
电源供应器	13
		PCH	11
三极管	Q1、Q2
		场效应管	Q3-Q5
电阻	R1-R7
		电容	C1-C9
电感	L1、L2
		肖特基二极管	D1

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

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考图1及图3，本发明电压保护电路的较佳实施方式包括一稳压电路10、一比较器U2及一电子开关30（本实施方式中为场效应管Q5，见图3所示）。所述稳压电路10的输入端与输入电源50（本实施方式中为电源P5V_DUAL，见图3所示）相连，以从其输出端输出一稳定的电压Vout。所述稳压电路10的输出电压Vout经分压电阻R12及R13分压后（请参图2）后与比较器U2的正相输入端相连，所述比较器U2的反相输入端与一参考电压60相连，输出端与场效应管Q5的栅极相连。所述场效应管Q5的源极接地，漏极通过电阻R17与电源P5V_DUAL相连，所述场效应管Q5的漏极还直接与稳压电路10的控制端相连。当稳定电压Vout经分压电阻R12及R13分压后大于参考电压时，所述比较器U2输出高电平信号至场效应管Q5的栅极，以使得场效应管Q5的漏极与源极连通。此时，所述稳压电路10的控制端将接收到低电平信号以停止继续输出所述稳定电压Vout。当稳定电压Vout经分压电阻R12及R13分压后小于参考电压时，所述比较器U2输出低电平信号至场效应管Q5的栅极，以使得场效应管Q5的源极与漏极断开，此时，所述稳压电路10的控制端将接收到高电平信号以继续输出所述稳定电压Vout。

请继续参考图2，所述稳压电路10包括一控制芯片U1、三极管Q1、Q2、场效应管Q3-Q4。所述三极管Q1的基极通过电阻R1与主板上的平台控制器（PCH）11相连，以接收来自PCH 10的控制信号。所述三极管Q1的发射极接地，集电极通过电阻R2与电源P5V_DUAL相连。所述三极管Q1的集电极还直接与三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的发射极接地，集电极与控制芯片U1的控制引脚1相连。

所述控制芯片U1的控制引脚1还依序通过电阻R3及电容C1与控制芯片U1的反馈引脚2相连，所述控制芯片U1的控制引脚1还通过电容C2与反馈引脚2相连，所述控制芯片U1的反馈引脚2通过电阻R4接地。所述控制芯片U1的反馈引脚2还通过电容C2与控制引脚1相连。

所述控制芯片U1的重启引脚3通过电阻R5与电源P5V_DUAL相连，还与电源供应器（PSU）13相连，以接收来自电源供应器13的电源准备好（PWRGOOD）信号。所述控制芯片U1的电压引脚4通过电容C3接地，还通过电阻R6与电源P5V_DUAL相连。所述电源P5V_DUAL还与肖特基二极管D1的阳极相连，所述肖特基二极管D1的阴极与控制芯片U1的启动引脚5相连。所述控制芯片U1的启动引脚5还通过电阻R7及电容C4与控制芯片U1的相位引脚6相连。所述控制芯片U1的第一门引脚7通过电阻R8与场效应管Q3的栅极相连，所述场效应管Q3的漏极通过电感L1与电源P5V_DUAL相连，还通过电容C5接地，所述电容C6与电容C5并联连接。

所述场效应管Q3的栅极还通过电阻R9与场效应管Q4的漏极相连，所述场效应管Q4的栅极与控制芯片U1的第二门引脚8相连，还通过电阻R10与控制芯片U1的接地引脚9相连，所述控制芯片U1的接地引脚9接地。所述场效应管Q4的源极接地，还依序通过电容C7及电阻R11与场效应管Q4的漏极相连，所述场效应管Q4的漏极还依序通过电感L2及电容C8接地。所述电感L2与电容C8之间的节点还依序通过电阻R12与R13接地，所述电感L2与电容C8之间的节点还通过电阻R15与控制芯片U1的反馈引脚2相连。所述电阻R16及电容C9串联后与电阻R15并联连接。

所述比较器U2的正相输入端与电阻R12及R13之间的节点相连。所述比较器U2的反相输入端与电池Vdd的阳极相连，所述电池Vdd的阴极接地。所述比较器U2的输出端与场效应管Q5的栅极相连。所述场效应管Q5的源极接地，漏极通过电阻R17与电源P5V_DUAL相连。所述场效应管Q5的漏极还直接与控制芯片U1的控制引脚1相连。

下面将对上述电压保护电路的工作原理进行说明：

所述控制芯片U1的启动引脚5用于为场效应管Q3提供偏置电压。所述相位引脚6既与场效应管Q3的源极相连，又与场效应管Q4的漏极相连，用于侦测场效应管Q4的电压降落状态，起到过流保护作用。所述第一门引脚7用于提供脉宽调制信号，以驱动场效应管Q3。所述第二门引脚8用于提供脉宽调制信号，以驱动场效应管Q4。所述重启引脚3用于实现软启动功能。所述肖特基二极管D1、电阻R7和电容C4组成自举电路，用于放大来自电源P5V_DUAL的电压。所述电阻R3、电容C1及C2组成补偿电路，用于使得控制芯片U1工作稳定，避免振荡。

当主板处于S0状态（主板处于正常工作状态）、S1状态（CPU处于不工作状态）、S2状态（CPU处于关闭状态）以及S3（除了内存外其他的元件全部停止工作）状态时，所述PCH 11发出的控制信号为高电平信号。此时，所述三极管Q1导通，三极管Q2截止，控制芯片U1的控制引脚1接收高电平信号。所述控制芯片U1得以开始工作。此时，所述控制芯片U1的第一门引脚7及第二门引脚8交替输出高电平脉冲信号，以使得场效应管Q3及Q4依次轮流导通。当第一门引脚引脚7输出高电平信号时，场效应管Q3导通，电源P5V_DUAL经过电感L1、电容C5及C6滤波之后再通过场效应管Q3为电感L2及电容C8充电。之后，第一门引脚引脚7输出低电平信号，第二门引脚8输出高电平信号，此时场效应管Q3截止，场效应管Q4导通，电感L2及电容C8即通过场效应管Q4开始放电。如此周而复始，即可在电感L2与电容C8的节点处得到稳定的电压Vout。该电压Vout经电阻R4及R15分压后输入控制芯片U1的反馈引脚2。本实施方式中，所述控制芯片U1的型号为ISL6341，根据其规范可知，其反馈引脚2与内部的比较器相连，该反馈引脚2的电压为一固定值，因此可知电压Vout的值等于反馈引脚2的电压值乘以（1+R15/R4），其中R15与R4分别为电阻R15及R4的电阻值。如此，通过调节电阻R15与R4的电阻值即可调节电压Vout的值。该电压Vout经电阻R12及R13分压后即被输出至比较器U2的正相输入端。

当电压Vout的电压值超过预设值时，其经过电阻R12及R13后的分压将超过比较器U2的反相输入端所接收的来自电池Vdd的电压。此时，所述比较器U2输出高电平信号，使得场效应管Q5导通。此时，所述控制芯片U1的控制引脚1将接收到低电平信号，所述控制芯片U1将停止工作，即不再输出电压Vout。

当电压Vout的电压值不超过预设值时，其经过电阻R12及R13后的分压将不会超过比较器U2的反相输入端所接收的来自电池Vdd的电压。此时，所述比较器U2输出低电平信号，使得场效应管Q5不导通。此时，所述控制芯片U1的控制引脚1将接收到高电平信号，所述控制芯片U1继续工作，即继续输出电压Vout。

当主板处于S4状态（休眠状态）及S5状态（关机状态）时，所述PCH 11发出的控制信号为低电平信号。此时，所述三极管Q1截止，三极管Q2导通，控制芯片U1的控制引脚1接收低电平信号。所述控制芯片U1停止工作，所述电压Vout停止输出。

从上述描述可以看出，所述三极管Q1、Q2及场效应管Q3-Q5均起到电子开关的作用，因此其他实施方式中，所述三极管Q1、Q2及场效应管Q3-Q5可用其他电子开关替代，比如分别用场效应管及三极管来替代。其中，三极管Q1、Q2的基极以及场效应管Q3-Q5的栅极均为电子开关的控制端，三极管Q1、Q2的集电极以及场效应管Q3-Q5的漏极均为电子开关的第一端，三极管Q1、Q2的发射极以及场效应管Q3-Q5的源极均为电子开关的第二端。

Claims (8)

1.一种电压保护电路，包括一稳压电路、一比较器及一第一电子开关，所述稳压电路的输入端与一第一电源相连，输出端与比较器的同相输入端相连，所述比较器的反相输入端与一参考电压相连，所述比较器的输出端与所述第一电子开关的控制端相连，所述第一电子开关的第一端与第一电源相连，还直接与稳压电路的控制端相连；所述稳压电路用于输出一稳定电压，所述比较器用于比较稳定电压与参考电压的大小，并在稳定电压大于参考电压时输出一高电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端连通，所述稳压电路的控制端接收到低电平信号以停止输出所述稳定电压；当稳定电压小于参考电压时，所述比较器输出一低电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端断开，所述稳压电路的控制端接收到高电平信号以继续输出所述稳定电压。

2.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路包括第二至第五电子开关及一型号为ISL6341的控制芯片，所述第二电子开关的控制端用于接收来自平台控制器的控制信号，第一端与第一电源及第三电子开关的控制端相连，所述第二电子开关的第二端接地，所述第三电子开关的第一端与控制芯片的控制引脚相连，所述第三电子开关的第二端接地，所述控制芯片的第一门引脚与第四电子开关的控制端相连，所述第四电子开关的第一端与第一电源相连，所述第四电子开关的第二端与第五电子开关的第一端相连，所述第五电子开关的控制端与控制芯片的第二门引脚相连，所述第五电子开关的第二端接地，所述第五电子开关的第一端还依序通过第一电感及第一电容接地，所述第一电感与第一电容之间的节点作为稳压电路的输出端用于输出所述稳定电压；所述第一电感与第一电容之间的节点还依序通过第一电阻及第二电阻接地，所述第一及第二电阻之间的节点与控制芯片的反馈引脚相连；所述控制芯片的启动引脚依序通过第三电阻及第二电容与控制芯片的相位引脚相连，所述控制芯片的启动引脚还与一肖特基二极管的阴极相连，所述肖特基二极管的阳极与第一电源相连，所述控制芯片的控制引脚与所述第五电子开关的第一端相连，所述控制芯片的软启动引脚及电源引脚均与第一电源相连，所述控制芯片的接地引脚接地。

3.如权利要求2所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第三电容、第四电容及第四电阻，所述控制芯片的控制引脚依序通过第四电阻及第三电容与控制芯片的反馈引脚相连，所述控制芯片的控制引脚还直接通过第四电容与控制芯片的反馈引脚相连。

4.如权利要求2所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第二电感、第五及第六电容，所述第四电子开关的第一端通过第二电感与第一电源相连，还通过第五电容接地，所述第六电容与第五电容并联连接。

5.如权利要求2所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第五电阻及第七电容，所述第五电子开关的第一端依序通过第五电阻及第七电容接地。

6.如权利要求2所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第六电阻及第八电容，所述第六电阻与第八电容串联连接后与第一电阻并联连接。

7.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述第一电子开关为一场效应管或一三极管，所述第一电子开关的控制端为场效应管的栅极或三极管的基极，所述第一电子开关的第一端为场效应管的漏极或三极管的集电极，所述第一电子开关的第一端为场效应管的源极或三极管的发射极。

8.如权利要求2所述的电压保护电路，其特征在于：所述第二至第五电子开关为场效应管或三极管，所述第二至第五电子开关的控制端为场效应管的栅极或三极管的基极，所述第二至第五电子开关的第一端为场效应管的漏极或三极管的集电极，所述第二至第五电子开关的第一端为场效应管的源极或三极管的发射极。

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