CN104331141A - 过电流保护电路以及其服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过电流保护电路及其服务器，其中，所述过电流保护电路耦接于电源供应模块与主机板上的负载之间，包括检测元件、检波单元、比较单元以及功率开关。检测元件耦接于电源供应模块与检波单元之间。检波单元可通过检测元件检测电源供应模块输出的供应电流于该检测元件产生的检测电压。比较单元耦接于检波单元并用以比较检测电压与参考电压，以产生控制电压。功率开关耦接于检测元件的第二端与负载之间。功率开关并耦接于比较单元，以受控于控制电压。当比较单元判断检测电压高于参考电压时，比较单元截止功率开关以切断该电源供应模块与该负载之间的供电路径。

Description

过电流保护电路以及其服务器

技术领域

本发明有关于一种保护电路，且特别是一种过电流保护电路以及其服务器。

背景技术

随着科技的发展，电脑系统例如服务器(Server)及硬盘机(disk storage system)等因具较高的运算资源与较大的储存空间，且可通过网络与多台电脑装置同时进行数据传输，因此已成为现今网络通信架构中不可或缺的设备。

而满足电脑系统维修或升级的需求,电脑系统一般必需要在系统正常工作的状态下做热插拔的动作。然而，经常性的热插拔动作容易造成突波电流，且会对电脑系统上其它元件(例如硬盘、中央处理器)或是周边设备造成伤害甚至永久性损坏。从而，使得服务器及硬盘机等系统元件与周边设备因损坏而不作动，甚至造成数据流失，降低服务器及硬盘机的运作效益。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种过电流保护电路以及其服务器，此过电流保护电路可主动检测供应服务器的主机板的输入电源的电流是否过大(例如服务器与电源插拔瞬间产生的突波电流)，并即时地在检测到电流过大时，停止将输入电源提供给系统负载，据以避免系统负载因过高电流而损坏。

本发明实施例提供一种过电流保护电路，此过电流保护电路是设置于主机板上。所述过电流保护电路并耦接于电源供应模块与主机板上的负载之间。所述过电流保护电路包括检测元件、检波单元、比较单元以及功率开关。检测元件具有一第一端与一第二端，且该第一端耦接于电源供应模块。检波单元分别耦接于该第一端与该第二端，以检测电源供应模块输出的供应电流于检测元件产生的检测电压。比较单元耦接于检波单元。比较单元用以比较检测电压与一参考电压，以产生控制电压。功率开关耦接于该第二端与负载之间。功率开关并耦接于比较单元，以受控于控制电压。当比较单元判断检测电压高于参考电压时，比较单元截止功率开关，以切断电源供应模块与负载之间的供电路径。

本发明实施例另提供一种主机板，此主机板耦接于一电源供应模块。所述主机板包括负载以及过电流保护电路，且过电流保护电路与负载是设置在主机板上。此外，所述过电流保护电路是耦接于电源供应模块与负载之间，以根据电源供应模块输出的供应电流选择性地导通或截止电源供应模块与负载之间的供电路径。

本发明实施例另提供一种服务器，此服务器包括电源供应模块以及主机板。电源供应模块耦接于一交流电源，并用以整流交流电源的交流电压，以产生供应电压与供应电流。主机板耦接于电源供应模块，其中主机板包括负载以及上述的过电流保护电路。所述过电流保护电路与负载是设置在主机板上，以根据电源供应模块输出的供应电流选择性地导通或截止电源供应模块与负载之间的供电路径。

在本发明其中一个实施例中，上述过电流保护电路还包括软启动单元。所述软启动单元耦接于比较单元与功率开关之间。软启动单元用以延迟功率开关于一预设时间后导通。

在本发明其中一个实施例中，上述检波单元另包括电压检测单元以及信号放大单元。电压检测单元分别耦接于第一端与第二端，以判断检测元件的第一端与检测元件的第二端之间的电压差异。信号放大单元耦接于电压检测单元。信号放大单元用以放大电压检测单元的判断结果，并对应产生检测电压。

综上所述，本发明实施例所提供的一种过电流保护电路及其服务器，此过电流保护电路可以是设置于计算机装置(例如服务器、硬盘机、台式电脑或笔记本电脑等)的主机板上系统负载与输入电源端之间。过电流保护电路通过主动检测计算机装置输入电源端的供应电流是否过大，并于输入电源端的供应电流过大时，即时切断输入电源端至系统负载的供电路径，以避免系统负载因过高电流而损坏。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明第一实施例提供的过电流保护电路的功能方块示意图。

图2是本发明第一实施例提供的过电流保护电路的电路示意图。

图3是本发明第一实施例提供的过电流保护电路的电路运作波形示意图。

图4是本发明第二实施例提供的过电流保护电路的功能方块示意图。

图5是本发明第二实施例提供的过电流保护电路的电路示意图。

图6是本发明第二实施例提供的过电流保护电路的电路运作波形示意图。

附图标号说明：

1：电源供应模块

2、3：主机板

10、30：过电流保护电路

11：检测元件

12：检波单元

121：电压检测单元

1211：减法器

123：信号放大单元

1231：电压放大器

13：参考电压产生单元

14：比较单元

141：比较器

15：功率开关

31：软启动单元

20：系统负载

R1～R14：电阻

C1：电容

Q1：晶体管

MN1、MN2：NMOS晶体管

MP1：PMOS晶体管

ZD1：稳压二极管

Vs1：电压源

Vin：供应电压

Iin：供应电流

V1：检测元件的第一端的电压

V2：检测元件的第二端的电压

VGN1、VGN2、VGP1：电压

VREF：参考电压

V21：检测电压

Vo：输出电压

GND：接地端

C10～C30：曲线

T1、T2：时间点

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

第一实施例：

请参照图1，图1绘示本发明第一实施例提供的过电流保护电路的功能方块示意图。电源供应模块1与主机板2是设置于一服务器(未绘示)内，且电源供应模块1耦接于主机板2。

电源供应模块1用以对一交流电源(未绘示)输出的交流电压整流，并产生一供应电压Vin以对主机板2上各元件供电。于本实施例中，所述电源供应模块1是内建于服务器内，并通过服务器的电源端口与交流电源连接以供应主机板2电源。但于另一实施方式中，电源供应模块1可以是外接式电源供应器(power supply)来实现，并通过电源线(未绘示)与服务器的电源端口连接，以供应主机板2电源。因此，本实施例并不限制电源供应模块1的种类与实际实施方式。

主机板2上设置过电流保护电路10与系统负载20，且过电流保护电路10是耦接于电源供应模块1与系统负载20之间。过电流保护电路10可根据电源供应模块1输出的供应电流Iin判断供应电流Iin是否过高，例如是否有突波电流(inrush current)发生。过电流保护电路10并会于判断供应电流Iin过高(例如供应电流Iin发生突波)时，切断电源供应模块1与系统负载20之间的供电路径，以禁止将电源供应模块1输出的供应电流Iin输出至给系统负载20，藉以避免系统负载20因过高电流而损坏。

于本实施例中，系统负载20可例如为服务器的主机板2上所有功耗元件，包括中央处理器(未绘示)、系统操作模块(未绘示)以及周边装置(未绘示)等在内的等效电阻。附带一提的是，系统负载20的实际架构与实施方式会因服务器的种类与实体架构而改变，且系统负载20的架构并非为本发明所着重的部分，故在此不再赘述。

进一步地说，过电流保护电路10包括检测元件11、检波单元12、参考电压产生单元13、比较单元14以及功率开关15。检测元件11耦接于电源供应模块1与功率开关15之间。检测元件11另耦接于检波单元12。检波单元12与参考电压产生单元13分别耦接于比较单元14。比较单元14耦接于功率开关15。功率开关15耦接于检测元件11与系统负载20之间。

检测元件11会根据电源供应模块1输出的供应电流Iin对应地产生电压降(voltage drop)，以供检波单元12检测供应电流Iin的电流大小。于本实施例中，检测元件11为电阻性元件，例如电阻，但本实施例并不限制。检测元件11具有第一端与第二端。检测元件11可将根据电源供应模块1输出的供应电流Iin于检测元件11的第一端与检测元件11的第二端对应产生的电压V1、V2分别输出至检波单元12。

检波单元12用以根据电源供应模块1输出的供应电流Iin对应产生检测电压V21。详细地说，检波单元12可根据检测元件11的第一端与检测元件11的第二端之间的电压差异，对应产生检测电压V21。

更具体地说，检波单元12另包括电压检测单元121以及信号放大单元123。电压检测单元121耦接于检测元件11。电压检测单元121耦接于信号放大单元123。信号放大单元123耦接于比较单元14。

电压检测单元121接收检测元件11的第一端的电压V1以及第二端的电压V2，并根据电压V1与电压V2检测并输出检测元件11的第一端与第二端之间的电压差异(亦即检测元件11的电压降)。检测元件11的电压降于本实施例中是对应供应电流Iin的电流大小。换言之，当供应电流Iin上升时，检测元件11的电压降亦会随之增加；当供应电流Iin下降时，检测元件11的电压降亦会随之减少。而信号放大单元123用以将电压检测单元121输出的判断结果依据预设的一增益值放大，以产生检测电压V21。

参考电压产生单元13用以产生参考电压VREF，并提供给比较单元14，进行检测电压V21的比较判断。所述参考电压VREF于本实施例中可以是根据一预设电流值与检测元件11来对应设置。详细地说，此预设电流值可以是用以作为判断供应电流Iin是否发生突波或是供应电流Iin的大小是否过大的依据。

举例来说，所述预设电流值可以是根据系统负载20的最大电流量或最大功率消耗来对应设置。而参考电压VREF则可以是根据检测元件11对应所述预设电流值产生的电压降。据此，当检测到供应电流Iin流经检测元件11而产生的电压降(即电压V2-电压V1)高于参考电压VREF即表示供应电流Iin的电流大小超过预设电流值。

比较单元14用以根据检测电压V21与参考电压VREF产生一控制电压。换言之，比较单元14会比较检测电压V21与参考电压VREF，并根据两者之间的大小产生控制电压，以控制功率开关15的导通或截止运作。

当比较单元14判断检测电压V21的电压位准小于参考电压VREF的电压位准时，即表示供应电流Iin低于预设电流值(例如供应电流Iin并未因发生突波而过高)，比较单元14输出控制电压(例如低电压位准的控制电压)导通功率开关15以建立自电源供应模块1至系统负载20的供电路径，以将电源供应模块1产生的供应电力提供给系统负载20。也就是，电源供应模块1输出的供应电压Vin与供应电流Iin可经功率开关15输出至系统负载20，以驱动系统负载20的运作。

当比较单元14判断参考电压VREF的电压位准小于检测电压V21时，即表示供应电流Iin高于预设电流值(例如供应电流Iin因发生突波而过高)，比较单元14输出控制电压(例如高电压位准的控制电压)截止功率开关15，切断自电源供应模块1至系统负载20的供电路径，以禁止将电源供应模块1输出的供应电流Iin输出至系统负载20。换言之，当供应电流Iin过大时，比较单元14会主动截止功率开关15，以避免过高电流损坏系统负载20。

据此，当电源供应模块1因与交流电源连接的瞬间产生突波电流时，过电流保护电路10的检波单元12根据电源供应模块1的供应电流Iin产生的检测电压V21即会大于参考电压VREF，而使比较单元14输出控制电压截止功率开关15，以避免供应电流Iin因瞬间电流过高而损坏系统负载20。而后，当电源供应模块1的供应电流Iin趋近稳定时，检波单元12根据电源供应模块1的供应电流Iin产生的检测电压V21则会小于参考电压VREF。此时，比较单元14会输出控制电压导通功率开关15，以将电源供应模块1输出的供应电力提供给系统负载20。

以下针对过电流保护电路10的一具体实施方式与电路运作做详细说明。请参照图2并同时参考图1，图2绘示本发明第一实施例提供的过电流保护电路的电路示意图。

于本实施例中，检测元件包括电阻R1；电压检测单元121包括减法器1211以及电阻R2～R5；信号放大单元123包括电压放大器1231以及电阻R6、R7；参考电压产生单元13包括晶体管Q1、电阻R8～R10、稳压二极管(zener diode)ZD1以及电压源Vs1；比较单元14包括比较器141以及功率开关15包括PMOS晶体管MP1。

电阻R1耦接于电源供应模块1与PMOS晶体管MP1之间。电阻R1的第一端耦接于电源供应模块1的输出端，而电阻R1的第二端耦接于PMOS晶体管MP1的源极(source)。电阻R1的第一端的电压V1相等于电源供应模块1输出的供应电压Vin，而电阻R1的第二端的电压V2则是相等于供应电压Vin减去电阻R1因供应电流Iin而产生电压降(亦即供应电流Iin×电阻R1的电阻值)。因此，电阻R1可根据电源供应模块1输出的供应电流Iin产生相对应的电压降，以供检波单元12与比较单元14检测并判断供应电流Iin的大小。

电阻R1的第一端另经电阻R3耦接于减法器1211的正向输入端(non-invertingterminal)，以将电压V1输出至减法器1211的正向输入端。电阻R1的第二端另经电阻R2耦接于减法器1211的反向输入端(inverting terminal)以将电压V2输出至减法器1211的反向输入端。减法器1211的正向输入另耦接于电阻R4的第一端，而电阻R4的第二端耦接于接地端GND。换言之，减法器1211的正向输入端经电阻R4接地。减法器1211的反向输入端另耦接于电阻R5的第一端，而电阻R5的第二端耦接于减法器1211的输出端。换言之，减法器1211的反向输入端经电阻R5耦接于减法器1211的输出端。

本领域技术人员应知减法器1211的输出端的电压会等于电压V2减电压V1。换言之，由电阻R2～R5与减法器1211组成减法器电路可用以计算出电压V1与电V2之间的电压差异，亦即电阻R1的电压降。值得一提的是，于实务上，减法器1211可例如是由运算放大器，而电阻R2～R5分别是选用相同电阻，例如10欧姆(Ω)的电阻来实现。

电压放大器1231的正输入端耦接于减法器1211的输出端与电阻R5的第二端，以接收输出电压V21。电压放大器1231的反向输入端耦接于电阻R6的第一端。电阻R6的第二端耦接于接地端GND。换言之，电压放大器1231的反向输入端经电阻R6接地。电压放大器1231的反向输入端与电阻R6的第二端之间的接点另耦接于电阻R7的第一端。电阻R7的第二端耦接于电压放大器1231的输出端。换言之，电压放大器1231的反向输入端另经电阻R7耦接于电压放大器1231的输出端。电压放大器1231的输出端另耦接于比较器141的正输入端。

据此，电压放大器1231可将其正输入端接收的输出电压V21依据预设的增益值(即1+[R7的电阻值/R6的电阻值])放大，以产生检测电压V21至比较器141。于实务上，电压放大器1231可例如为非反相放大器(non-inverting amplifier)，且可以是由运算放大器来实现，而电阻R6、R7可依据非反相放大器所需的增益值来设计。本领域技术人员应知非反相放大器的电路设计，故不再赘述。

接着，晶体管Q1的集极(collector)耦接于电压源Vs1的正极，而电压源Vs1的负极耦接于接地端GND。晶体管Q1的集极另耦接于电阻R8的第一端。电阻R8的第二端耦接于晶体管Q1的基极(base)。电阻R8据此可限制流入晶体管Q1的基极的电流量，避免晶体管Q1损坏影响参考电压产生单元13的运作。

晶体管Q1的基极耦接于稳压二极管ZD1的阴极，而稳压二极管ZD1的阳极耦接于晶体管Q1的射极(emitter)。电阻R9耦接于晶体管Q1的射极与稳压二极管ZD1的阳极之间。电阻R10的第一端耦接于电阻R9与稳压二极管ZD1的阳极之间的接点。电阻R10的第二端耦接于接地端GND。电阻R9与稳压二极管ZD1的阳极之间的接点另耦接于比较器141的反向输入端，以将参考电压VREF输出至比较器141。现有稳压二极管ZD1可于逆向偏压时，稳定运作于其逆向崩溃电压(breakdownvoltage)。

因此，于本实施例中，稳压二极管ZD1可用以稳定晶体管Q1的基极与射极之间的跨压，使晶体管Q1持续处于导通状态，以稳定地于电阻R9与稳压二极管ZD1的阳极之间的接点输出参考电压VREF给比较器141。而参考电压产生单元13的电压源Vs1则是用以使稳压二极管ZD1在过电流保护电路10运作时，持续地运作于其逆向崩溃电压。

本领域技术人员应知可通过适当的设置电压源Vs1的电压与设计电阻R9以及电阻R10的电阻值来设定参考电压VREF。也就是说，参考电压VREF可以是根据上述预设电流值来设定，并可通过设计参考电压产生单元13的电路架构(亦即电压源Vs1的电压、电阻R9以及电阻R10来实现。附带一提的是，所述电压源Vs1可以是利用电源供应模块1的供应电压Vin通过分压电路或是稳压元件(例如稳压二极管ZD1)来实现，本实施例并不限制。

此外，于本实施中，晶体管Q1是由NPN型双极性晶体管来实现，当然本发明并不以此为限，于本领域技术人员可自由选择适当的晶体管Q1的类型或规格。

如前述，比较器141的正向输入端耦接于电压放大器1231的输出端，而比较器141的反向输入端耦接于电阻R9与稳压二极管ZD1的阳极之间的接点。比较器141的输出端耦接于电阻R11的第一端。电阻R11的第二端耦接于PMOS晶体管MP1的栅极(gate)。比较器141的输出端经电阻R11耦接于PMOS晶体管MP1的栅极，以控制PMOS晶体管MP1的导通与截止运作。电阻R11则用以限制流入PMOS晶体管MP1的栅极电流。晶体管MP1的源极如前述经电阻R1耦接于电源供应模块1的输出端。PMOS晶体管MP1的漏极(drain)耦接于系统负载20。系统负载20耦接于PMOS晶体管MP1与接地端GND之间。

比较器141会比较检测电压V21与参考电压VREF之间的电压差异，以对应输出控制电压导通或截止PMOS晶体管MP1。

当检测电压V21高于参考电压VREF时，比较器141会于输出端输出控制电压(例如高电压位准的控制电压)，使PMOS晶体管MP1的栅极电压VGP1处于高电压位准，使PMOS晶体管MP1会因源极和栅极极之间的跨压小于PMOS晶体管MP1的导通电压而截止。当检测电压V21低于参考电压VREF时，比较器141会于输出端输出控制电压(例如低电压位准的控制电压)，使PMOS晶体管MP1的栅极电压VGP1处于低电压位准，使PMOS晶体管MP1会因源极和栅极之间的跨压大于PMOS晶体管MP1的导通电压而导通。

更具体地说，PMOS晶体管MP1于导通时，形成一由电源供应模块1经电阻R1、PMOS晶体管MP1的源、漏极的供电路径提并于PMOS晶体管MP1的漏极端产生输出电压Vo驱动系统负载20的运作。而于PMOS晶体管MP1截止时，PMOS晶体管MP1会切断电源供应模块1与系统负载20之间的供电路径，以停止将电源供应模块1输出的供应电流Iin输出至系统负载20，据以避免系统负载20因过高电流对系统负载20造成损坏。

以下针对图2所绘示的过电流保护电路10的运作做一详细说明。请参照图3并同时参照图2，图2绘示本发明第一实施例的过电流保护电路的电路运作波形示意图。曲线C10表示检测电压V21的电压波形。曲线C20表示参考电压VREF的电压波形。曲线C30表示PMOS晶体管MP1的漏极端的输出电压Vo的电压波形。

每当电源供应模块1输出供应电流Iin，电阻R1会即时检测供应电流Iin并将电阻R1于第一端与第二端对应产生的电压V1、V2传送至减法器1211以计算电阻R1的电压降。减法器1211会计算并输出电压V1、V2之间的电压差异至电压放大器1231，以供电压放大器1231依据设增益值放大后，产生检测电压V21至比较器141判断供应电流Iin的大小。

如图3中曲线C10、C30于时间点T1之前所示，当供应电流Iin并未因发生突波时，检测电压V21会低于参考电压VREF，故比较器141会输出低电压位准的控制电压以导通PMOS晶体管MP1。PMOS晶体管MP1会于漏极端产生输出电压Vo驱动系统负载20的运作。而当供应电流Iin于时间点T1发生突波(例如当电源供应模块1因电源插拔而瞬间发生突波电流)时，检测电压V20即会高于参考电压VREF，使比较器141输出高电压位准的控制电压截止PMOS晶体管MP1，切断电源供应模块1与系统负载20之间的供电路径，并禁止将电源供应模块1输出的供应电流Iin输出至系统负载20。此时，PMOS晶体管MP1的漏极端的输出电压Vo即会下拉至接地端GND而为低电压位准，如图3中曲线C30于时间点T1之后所示。

据此，本实施例的过电流保护电路10可有效地避免系统负载20因电源供应模块1启动瞬间产生的突波电流或是运作异常输出过高电流而造成损坏。

值得一提的是，于本实施例中，过电流保护电路10是使用PMOS晶体管MP1来做为主机板2上系统负载20的电源开关。现有PMOS晶体管MP1只要将PMOS晶体管MP1的栅极电压下拉即可导通，故不需要如NMOS晶体管一样，须额外加设升压电路才可驱动NMOS晶体管运作。

此外，本实施例所述过电流保护电路10如前述是应用于服务器内，但于实务上，上述过电流保护电路10亦可应用于其他计算机装置例如硬盘机、台式电脑(desktopcomputer)或笔记本电脑(laptop)等，本实施例并不限制。

要说明的是，图2仅为本发明实施例提供的过电流保护电路的电路示意图，并非用以限定本发明。同样地，图3仅为本发明实施例提供的过电流保护电路的运作波形示意图，并非用以限定本发明。另外，本实施例亦不限定检测元件11、检波单元12、参考电压产生单元13、比较单元14以及功率开关15的种类、实体架构、实施方式及/或连接方式。

第二实施例：

前述实施例的过电流保护电路另可包括一软启动电路，以延迟功率开关的导通时间。简言之，通过设置软启动电路可使功率开关于电源供应模块1的供应电流Iin依设计的电流斜率缓慢上升至负载额定电流。而当供应电流Iin趋近稳定之后导通功率开关提供电源供应模块1运作输出的供应电力给系统负载20。据此，可避免电源供应模块1启动瞬间产生的突波对系统负载20损坏。

请参照图4与图5，图4绘示本发明第二实施例提供的具过电流保护电路的主机板的功能方块示意图。图5绘示本发明第二实施例提供的过电流保护电路的电路示意图。所述过电流保护电路30与系统负载20是设置于主机板3之上。主机板3可以是设置于服务器(未绘示)内，且电源供应模块1耦接于主机板3。

图4与图1的差异处在于过电流保护电路10的电路架构。于本实施例中，过电流保护电路30另包括一软启动(soft-start)单元31。软启动单元31耦接于比较单元14与功率开关15之间。软启动单元31用以延迟功率开关15的导通时间。

详细地说，软启动单元31用以在比较单元14判断检测电压V21低于参考电压VREF而输出控制电压导通功率开关15时，延迟功率开关15于一预设时间后导通。也就是，软启动单元31可于比较单元14输出控制电压导通功率开关15时，开始计时所述预设时间。随后，当软启动单元31计时完预设时间后，软启动单元31即导通功率开关15，建立电源供应模块1与系统负载20之间的供电路径，以将电源供应模块1输出的供应电压Vin与供应电流Iin提供给系统负载20。于本实施例中，所述预设时间可以是根据电源供应模块1输出的供应电流Iin开始上升至趋近稳定的时间来设置。

简单来说，在电源供应模块1初启动，且供应电流Iin尚未稳定时，过电流保护电路30会通过软启动单元31延迟功率开关15的导通时间直至供应电流Iin趋近稳定后，以避免供应电流Iin未稳定发生突波对系统负载20造成损坏。

图4的过电流保护电路30的运作类似于图1的过电压保护电路10，且本领域技术人员应可上述说明推知过电流保护电路30的运作方式，故在此不再赘述。

以下针对软启动单元31的一具体电路实施方式以及过电流保护电路30的运作方式做进一步地说明。请参照图5与图6，图5绘示本发明第二实施例提供的过电流保护电路的电路示意图。图6绘示本发明第二实施例的过电流保护电路的电路运作波形示意图。曲线C10表示检测电压V21的电压波形。曲线C20表示参考电压VREF的电压波形。曲线C30表示PMOS晶体管MP1的漏极端的输出电压Vo的电压波形。

具体地说，软启动单元30包括NMOS晶体管MN1、MN2、电阻R12～R14以及电容C1。NMOS晶体管MN1的栅极耦接于电阻R11的第二端，以受控于控制电压。NMOS晶体管MN1的漏极经电阻R12耦接于电阻R1的第二端。NMOS晶体管MN1的源极耦接于接地端GND。

NMOS晶体管MN2的栅极耦接于NMOS晶体管MN1的漏极。NMOS晶体管MN2的栅极另耦接于电容C1的第一端。电容C1的第二端耦接于接地端GND。电阻R13的第一端亦耦接于NMOS晶体管MN2的栅极。电阻R13的第二端耦接于接地端GND。电阻R13与电容C1相互并联。换言之，NMOS晶体管MN2的栅极是耦接于电阻R13与电容C1并联形成的RC电路。

NMOS晶体管MN2的漏极经电阻R14耦接于电阻R1的第二端。NMOS晶体管MN2的漏极并耦接于PMOS晶体管MP1的栅极，以控制PMOS晶体管MP1的导通或截止运作。NMOS晶体管MN2的源极耦接于地端GND。

更进一步地说，当比较器141判断检测电压V21高于参考电压VREF时，比较器141会输出高电压位准的控制电压，使NMOS晶体管MN1栅极电压VGN1处于高电压位准。此时，NMOS晶体管MN1会因其栅极与源极之间的跨压高于NMOS晶体管MN1的导通电压而导通并下拉NMOS晶体管MN2的栅极电压VGN2，截止NMOS晶体管MN2。而PMOS晶体管MP1的栅极电压VGP1则会因NMOS晶体管MN2截止运作而上拉至高电压位准(例如电阻R1的第二端的电压V2)，使PMOS晶体管MP1的栅极与源极之间的跨压低于PMOS晶体管MP1的导通电压而截止运作。

接着，当比较器141判断检测电压V21低于参考电压VREF(如图6中时间点T2)时，比较器141会输出低电压位准的控制电压，使NMOS晶体管MN1因栅极与源极之间的跨压低于NMOS晶体管MN1的导通电压而截止。此时，电源供应模块1输出的供应电流Iin会经电阻R1、电阻R12对电容C1充电。当电容C1完成充电，且NMOS晶体管MN2的栅极电压VGN2上升至高电压位准，即会使得NMOS晶体管MN2因其栅极与源极之间的跨压高于NMOS晶体管MN2的导通电压而导通。此时，PMOS晶体管MP1的栅极电压VGP1则会因NMOS晶体管MN2导通而下拉至接地端GND，使PMOS晶体管MP1的栅极与源极之间的跨压高于PMOS晶体管MP1的导通电压而导通，以于PMOS晶体管MP1的漏极端产生输出电压Vo。当PMOS晶体管MP1导通时，即会形成自电源供应模块1至系统负载20之间的供电路径，并将电源供应模块1输出的供应电力提供给系统负载20。

换言之，当检测电压V21低于参考电压VREF时，PMOS晶体管MP1会随着电容C1的充电时间慢慢导通建立PMOS晶体管MP1的漏极端的输出电压Vo，如图6曲线C30所示。所述电容C1的充电时间是由电容C1、电阻R12与电阻R13决定的。此外，电容C1的充电时间亦是依据上述预设时间，亦即对应供应电流Iin开始上升至趋近稳定的时间。本领域技术人员应知如何选用合适的电容C1、电阻R12与电阻R13来设计电容C1、电阻R12与电阻R13的充电电路，故不在此赘述。

图5过电流保护电路30其他电路架构类似于图2的过电压保护电路10，且本领域技术人员应可上述说明推知电流保护电路30的运作方式，故在此不再赘述。此外，本实施例所述过电流保护电路30可应用于计算机装置例如服务器、硬盘机、台式电脑或笔记本电脑等，本实施例并不限制。

要说明的是，图5仅为本发明实施例提供的过电流保护电路的电路示意图，并非用以限定本发明。同样地，图6仅为本发明实施例提供的过电流保护电路的运作波形示意图，并非用以限定本发明。另外，本实施例亦不限定检测元件11、检波单元12、参考电压产生单元13、比较单元14、软启动单元31以及功率开关15的种类、实体架构、实施方式及/或连接方式。

值得注意的是，上述实施例中元件之间的耦接于关系包括直接或间接的电性连接，只要可以达到所需的电信号传递功能即可，本发明并不受限。上述实施例中的技术手段可以合并或单独使用，其元件可依照其功能与设计需求增加、去除、调整或替换，本发明并不受限。在经由上述实施例的说明后，本领域技术人员应可推知其实施与运作方式，在此不加赘述。

综上所述，本发明实施例所提供的一种过电流保护电路，此过电流保护电路可以是设置于计算机装置(例如服务器、硬盘机、台式电脑或笔记本电脑等)的主机板上系统负载与输入电源端之间。过电流保护电路可通过主动检测计算机装置输入电源端的供应电流是否过大，并于输入电源端的供应电流过大时，即时地切断输入电源端至系统负载的供电路径，以停止将输入电源端的供应电力提供给系统负载。据此，过电流保护电路可避免系统负载因过高电流而损坏，进而达到保护主机板上系统负载以维持计算机装置运作的效益。

此外，过电流保护电路另可包括软启动单元，其可于输入电源端的供应电力稳定后再提供给系统负载，藉以避免输入电源端于启动且电力尚未稳定前产生突波进而损坏系统负载。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (20)

1.一种过电流保护电路，其特征在于，设置于一主机板上，并耦接于一电源供应模块与所述主机板上的一负载之间，所述过电流保护电路包括：

一检测元件，具有一第一端与一第二端，所述第一端耦接于所述电源供应模块；

一检波单元，分别耦接于所述第一端与所述第二端，以检测所述电源供应模块输出的一供应电流于所述检测元件产生的一检测电压；

一比较单元，耦接于所述检波单元，用以比较所述检测电压与一参考电压，以产生一控制电压；以及

一功率开关，耦接于所述第二端与所述负载之间，所述功率开关并耦接于所述比较单元，以受控于所述控制电压；

其中，当所述比较单元判断所述检测电压高于所述参考电压时，所述比较单元截止所述功率开关，以切断所述电源供应模块与所述负载之间的一供电路径。

2.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于，当所述比较单元判断所述检测电压低于所述参考电压时，所述比较单元导通所述功率开关，以导通所述供电路径，将所述电源供应模块输出的一供应电压输出至所述负载，以驱动所述负载运作。

3.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于，所述检波单元包括：

一电压检测单元，分别耦接于所述第一端与所述第二端，以判断所述第一端与所述第二端之间的电压差异；以及

一信号放大单元，耦接于所述电压检测单元，所述信号放大单元用以放大所述电压检测单元的判断结果，并对应产生所述检测电压。

4.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其特征在于，所述电压检测单元包括：

一减法器，具有一第一输入端、一第二输入端以及一第一输出端，所述第一输入端耦接于所述第一端，所述第二输入端耦接于所述第二端，所述第二输入端并耦接于所述第一输出端；

一第一电阻，耦接于所述第一端与所述第一输入端之间；

一第二电阻，耦接于所述第二端与所述第二输入端之间；

一第三电阻，耦接于所述第一输入端与一接地端之间；以及

一第四电阻，耦接于所述第二输入端与所述第一输出端之间。

5.根据权利要求4所述的过电流保护电路，其特征在于，所述信号放大单元包括：

一电压放大器，具有一第三输入端、一第四输入端以及一第二输出端，所述第三输入端耦接于所述减法器的所述第一输出端，所述第四输入端耦接于所述第二输出端，所述第二输出端另耦接于所述比较单元；

一第五电阻，耦接于所述第四输入端与所述接地端之间；以及

一第六电阻，耦接于所述第四输入端与所述第二输出端之间。

6.根据权利要求5所述的过电流保护电路，其特征在于，所述比较单元包括一比较器，具有一第五输入端、一第六输入端以及一第三输出端，所述第五输入端耦接于所述第二输出端，所述第六输入端耦接于所述参考电压，所述第三输出端用以输出所述控制电压至所述功率开关。

7.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于，更包括：

一软启动单元，耦接于所述比较单元与所述功率开关之间，所述软启动单元用以延迟所述功率开关于一预设时间后导通。

8.根据权利要求7所述的过电流保护电路，其特征在于，所述软启动单元包括：

一第一NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的漏极耦接于所述检测元件的所述第二端，所述第一NMOS晶体管的源极耦接于一接地端，所述第一NMOS晶体管的栅极耦接于所述比较单元，以接收所述控制电压；

一第二NMOS晶体管，所述第二NMOS晶体管的漏极耦接于所述检测元件的所述第二端，所述第二NMOS晶体管的源极耦接于所述接地端，所述第二NMOS晶体管的栅极耦接于所述第一NMOS晶体管的漏极；

一第一电容，耦接于所述第二NMOS晶体管的栅极与所述接地端之间；以及

一第七电阻，与所述第一电容并联。

9.根据权利要求1或6所述的过电流保护电路，其特征在于，所述功率开关为一PMOS晶体管，所述PMOS晶体管的源极耦接于所述检测元件的所述第二端，所述PMOS晶体管的漏极耦接于所述负载，所述PMOS晶体管的栅极耦接于所述比较单元以接收所述控制电压。

10.根据权利要求1或6所述的过电流保护电路，其特征在于，所述检测元件为一电阻。

11.一种服务器，其特征在于，包括：

一电源供应模块，耦接于一交流电源，用以整流所述交流电源的一交流电压，以产生一供应电压与一供应电流；以及

一主机板，所述主机板耦接于所述电源供应模块，所述主机板包括：

一负载；及

一过电流保护电路，耦接于所述电源供应模块与所述负载之间，所述过电流保护电路包括：

一检测元件，具有一第一端以及一第二端，所述第一端耦接于所述电源供应模块；

一检波单元，分别耦接于所述第一端与所述第二端，以检测所述电源供应模块输出的所述供应电流于所述检测元件产生的一检测电压；

一比较单元，耦接于所述检波单元，用以比较所述检测电压与一参考电压，并产生一控制电压；及

一功率开关，耦接于所述第二端与所述负载之间，所述功率开关并耦接于所述比较单元，以受控于所述控制电压；

其中，当所述比较单元判断所述检测电压高于所述参考电压时，所述比较单元截止所述功率开关，以切断所述电源供应模块与所述负载之间的一供电路径。

12.根据权利要求11所述的服务器，其特征在于，所述检波单元更包括：

一电压检测单元，分别耦接于所述第一端与所述第二端，以判断所述第一端与所述第二端之间的电压差异；以及

一信号放大单元，耦接于所述电压检测单元，所述信号放大单元用以放大所述电压检测单元的判断结果，并对应产生所述检测电压。

13.根据权利要求12所述的服务器，其特征在于，所述电压检测单元包括：

一减法器，具有一第一输入端、一第二输入端以及一第一输出端，所述第一输入端耦接于所述第一端，所述第二输入端耦接于所述第二端，所述第二输入端并耦接于所述第一输出端；

一第一电阻，耦接于所述第一端与所述第一输入端之间；

一第二电阻，耦接于所述第二端与所述第二输入端之间；

一第三电阻，耦接于所述第一输入端与一接地端之间；以及

一第四电阻，耦接于所述第二输入端与所述第一输出端之间。

14.根据权利要求13所述的服务器，其特征在于，所述信号放大单元包括：

一电压放大器，具有一第三输入端、一第四输入端以及一第二输出端，所述第三输入端耦接于所述减法器的所述第一输出端，所述第四输入端耦接于所述第二输出端，所述第二输出端另耦接于所述比较单元；

一第五电阻，耦接于所述第四输入端与所述接地端之间；以及

一第六电阻，耦接于所述第四输入端与所述第二输出端之间。

15.根据权利要求14所述的服务器，其特征在于，所述比较单元包括一比较器，具有一第五输入端、一第六输入端以及一第三输出端，所述第五输入端耦接于所述第二输出端，所述第六输入端耦接于所述参考电压，所述第三输出端用以输出所述控制电压至所述功率开关。

16.根据权利要求11所述的服务器，其特征在于，更包括：

一软启动单元，耦接于所述比较单元与所述功率开关之间，所述软启动单元用以延迟所述功率开关于一预设时间后导通。

17.根据权利要求16所述的服务器，其特征在于，所述软启动单元包括：

一第一NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的漏极耦接于所述检测元件的所述第二端，所述第一NMOS晶体管的源极耦接于一接地端，所述第一NMOS晶体管的栅极耦接于所述比较单元，以接收所述控制电压；

一第二NMOS晶体管，所述第二NMOS晶体管的漏极耦接于所述检测元件的所述第二端，所述第二NMOS晶体管的源极耦接于所述接地端，所述第二NMOS晶体管的栅极耦接于所述第一NMOS晶体管的漏极；

一第一电容，耦接于所述第二NMOS晶体管的栅极与所述接地端之间；以及

一第七电阻，与所述第一电容并联。

18.根据权利要求11或15所述的服务器，其特征在于，所述功率开关为一PMOS晶体管，所述PMOS晶体管的源极耦接于所述检测元件的所述第二端，所述PMOS晶体管的漏极耦接于所述负载，所述PMOS晶体管的栅极耦接于所述比较单元以接收所述控制电压。

19.根据权利要求11或15所述的服务器，其特征在于，所述检测元件为一电阻。

20.一种主机板，其特征在于，耦接于一电源供应模块，所述主机板包括：

一负载，设置于所述主机板上；以及

一过电流保护电路，设置于所述主机板上并耦接于所述电源供应模块与所述负载之间，所述过电流保护电路包括：

一检测元件，具有一第一端以及一第二端，所述第一端耦接于所述电源供应模块；

一检波单元，分别耦接于所述第一端与所述第二端，以检测所述电源供应模块输出的一供应电流于所述检测元件产生的一检测电压；

一比较单元，耦接于所述检波单元，用以比较所述检测电压与一参考电压，并产生一控制电压；及

一功率开关，耦接于所述第二端与所述负载之间，所述功率开关并耦接于所述比较单元，以受控于所述控制电压；

其中，当所述比较单元判断所述检测电压高于所述参考电压时，所述比较单元截止所述功率开关，以切断所述电源供应模块与所述负载之间的一供电路径。