CN104638606A - 电压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电压保护电路，连接在电源供给单元和电压转换器之间，所述电压保护电路包括第一电子开关、第二电子开关以及逻辑单元，该第一电子开关用于根据电压转换器是否短路控制第一电子开关相应导通或截止，该逻辑单元用于根据第一电子开关的导通或截止状态相应输出一信号至第二电子开关，该第二电子开关根据逻辑单元输出的信号相应导通或截止，该第二电子开关的导通或截止状态控制电源供给单元是否输出电压至电压转换器。

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

集成电路的中央处理器（Central Processing Unit， CPU）、同步动态存储器（Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM）、集成南桥（Platform Controller Hub， PCH）等元件的电源通常都是由电源供给单元（Power Supply Unit， PSU）提供，PSU在给CPU、SDRAM、PCH等元件供电的时候通常需要通过一个电压转换器将合适的电压提供给CPU、SDRAM、PCH等元件。

请参阅图1，该电压转换器100包括驱动器10、第一场效应管M1、第二场效应管M2、第一电容C1、第二电容C2以及电感L。该驱动器10包括第一栅极控制引脚UGATE、第二栅极控制引脚LGATE以及相位引脚PHASE，该第一栅极控制引脚UGATE电连接至第一场效应管M1的栅极，该第二栅极控制引脚LGATE电连接至第二场效应管M2的栅极，该第一场效应管M1的源极电连接至第二场效应管M2的漏极，该第一场效应管M1的源极和第二场效应管M2的漏极之间的节点A电连接至驱动器10的相位引脚PHASE，该第一场效应管M1的漏极作为一输入节点Vin，该PSU提供的电压从输入节点Vin输入。该电感L一端电连接至节点A，另一端电连接第一电容C1，第一电容C1的另一端接地，该电感L和第一电容C1之间的节点作为一输出节点Vo，电压转换器100通过该输出节点Vo输出电压给负载，比如CPU、SDRAM、PCH等元件。该第二电容C2的一端接地，另一端电连接至第一场效应管M1的漏极。该第二场效应管M2的源极接地。

PSU通过输入节点Vin输入初始电压，经过电压转换器100的作用后，电压从输出节点Vo输出合适的电压给CPU、SDRAM、PCH等元件。通常情况下，PSU 输出的初始电压为12V，而CPU、SDRAM、PCH等元件都工作在2V以下。然而，当第一场效应管M1短路时，该PSU输入的电压会直接提供给负载，从而可能导致负载的损坏，如CPU、SDRAM、PCH等元件的损坏。

发明内容

针对上述现有技术的不足，有必要提供一种电压保护电路。

一种电压保护电路，连接在电源供给单元和电压转换器之间，所述电压保护电路包括第一电子开关、第二电子开关以及逻辑单元，该第一电子开关用于根据电压转换器是否短路控制第一电子开关相应导通或截止，该逻辑单元用于根据第一电子开关的导通或截止状态相应输出一信号至第二电子开关，该第二电子开关根据逻辑单元输出的信号相应导通或截止，该第二电子开关的导通或截止状态控制电源供给单元是否输出电压至电压转换器。

所述的电压保护电路通过第一电子开关、第二电子开关、逻辑单元的逻辑控制，实现了当电压转换器的第一场效应管短路时，该PSU停止输出电压，达到了保护负载的作用，同时该电压保护电路的结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为现有电压转换器的电路图。

图2为本发明较佳实施方式的电压保护电路的电路图。

主要元件符号说明

电压转换器	100
		电压保护电路	200
PSU	300
		第一电容	C1
第二电容	C2
		电感	L
驱动器	10
		第一场效应管	M1
第二场效应管	M2
		第一栅极控制引脚	UGATE
第二栅极控制引脚	LGATE
		相位引脚	PHASE
第一电子开关、第一N沟道场效应管	M3
		第二电子开关、第二N沟道场效应管	M4
逻辑单元、CPLD	20
		电阻	R1-R5
栅极	g1、g2
		源极	s1、s2
漏极	d1、d2
		输入端引脚	P1
输出端引脚	P2
		控制引脚	P3
电压输出引脚	P4

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2，本发明较佳实施方式的电压保护电路200连接在PSU 300与一电压转换器100之间，用于通过检测电压转换器100的输出节点Vo的电压来控制PSU 300的工作。当电压转换器100的输出节点Vo的电压超过负载规定的工作电压时，该电压保护电路200将控制PSU 300停止工作，从而起到保护负载作用。

该电压保护电路200包括第一电子开关M3、第二电子开关M4、逻辑单元20以及第一至第五电阻R1-R5。

第一电阻R1和第二电阻R2串联至电压转换器100的输出端Vo与地之间。该第一电阻R1和第二电阻R2之间的节点B电连接至第一电子开关M3，该第一电阻R1和第二电阻R2是分压作用，通过节点B的电压控制第一电子开关M3的导通或截止。

第一电子开关M3包括控制端、输入端以及输出端，在本实施方式中，该第一电子开关M3为第一N沟道场效应管，第一电子开关M3的控制端、输入端以及输出端分别对应第一N沟道场效应管的栅极g1、漏极d1以及源级s1。第一N沟道场效应管M3的栅极g1电连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间的节点B，该第一N沟道场效应管M3的漏极d1通过第三电阻R3电连接至电源P5V，该第一N沟道场效应管M3的源级s1接地，该第一N沟道场效应管M3的漏极d1与第三电阻R3之间的节点电连接至逻辑单元20。

该逻辑单元20根据第一电子开关M3的导通和截止状态控制第二电子开关M4的导通或截止。在本实施方式中，逻辑单元20为复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device, CPLD）。该逻辑单元20包括输入端引脚P1和输出端引脚P2，该逻辑单元20的输入端引脚P1电性连接至第一电子开关M3的漏极d1，该逻辑单元20的输出端引脚P2电性连接至第二电子开关M4。当逻辑单元20的输入端P1为高电平时，该逻辑单元20的输出端P2为低电平；当逻辑单元20的输入端P1为低电平时，该逻辑单元20的输出端P2为高电平。

第二电子开关M4包括控制端、输入端以及输出端，在本实施方式中，该第二电子开关M4为第二N沟道场效应管，第二电子开关M4的控制端、输入端以及输出端分别对应第二N沟道场效应管的栅极g2、漏极d2以及源极s2。第二电子开关M4的栅极g2电连接至逻辑单元20的输出端引脚P2，该第二电子开关M4的漏极d2通过第四电阻R4电性连接至一电源P5V，该第二电子开关M4的源级s2通过第五电阻R5接地处理。

该PSU 300包括控制引脚P3和电压输出引脚P4，该控制引脚P3电连接至第二N沟道场效应管M4的源级s2，该电压输出引脚P4电连接至电压转换器100的输入节点Vin。在本实施方式中，当该控制引脚P3为高电平时，该PSU 300停止工作，电压输出引脚P4不输出电压；当该控制引脚P3为低电平时，该PSU 300正常工作，电压输出引脚P4输出电压。

下面将介绍该电压保护电路200的工作原理。

当该电压转换器100正常工作时，该电压转换器100的输出节点Vo的电压为负载规定的电压，如1.2V，第一N沟道场效应管M3的栅极g1的电压无法达到阀值电压，该第一N沟道场效应管M3截止，该电源P5V通过第三电阻R3电性连接至逻辑单元20的输入端引脚P1，该输入端引脚P1为高电平，则该逻辑单元20的输出端引脚P2低电平，该第二N沟道场效应管M4的栅极g2电连接至输出端引脚P2，故该第二N沟道场效应管M4截止，PSU 300的控制引脚P3电连接在第二N沟道场效应管M4的源极s2，故PSU 300的控制引脚P3为低电平，该PSU 300正常工作，该电压输出引脚P4输出电压给电压转换器100。

当该电压转换器100的第一场效应管M1短路时，该电压转换器100的输出节点Vo的电压为PSU 300的电压，如12V，第一N沟道场效应管M3的栅极g1的电压达到阀值电压，该第一N沟道场效应管M3导通，由于第一N沟道场效应管M3导通，该逻辑单元20的输入端引脚P1接地为低电平，故逻辑单元20的输出端引脚P2为高电平，该第二N沟道场效应管M4的栅极g2电连接至输出端引脚P2，该第二N沟道场效应管M4导通，PSU 300的控制引脚P3电连接在第二N沟道场效应管M4的源极s2，故PSU 300的控制引脚P3为高电平，该PSU 300停止工作，该电压输出引脚P4不输出电压给电压转换器100。

可以理解，第一电子开关M3也可以为NPN型三极管，第一电子开关M3的控制端、输入端以及输出端分别对应NPN型三极管的基极、发射极及集电极。同样地，第二电子开关M4也可以为NPN型三极管，第二电子开关M4的控制端、输入端以及输出端分别对应NPN型三极管的基极、发射极及集电极。

所述的电压保护电路200通过第一电子开关M3、第二电子开关M4、逻辑单元20的逻辑控制，实现了当电压转换器100短路时，该PSU 300停止输出电压，达到了保护负载的作用，同时该电压保护电路200的结构简单，成本低廉。

Claims (8)

1.一种电压保护电路，连接在电源供给单元和电压转换器之间，其特征在于：所述电压保护电路包括第一电子开关、第二电子开关以及逻辑单元，该第一电子开关用于根据电压转换器是否短路控制第一电子开关相应导通或截止，该逻辑单元用于根据第一电子开关的导通或截止状态相应输出一信号至第二电子开关，该第二电子开关根据逻辑单元输出的信号相应导通或截止，该第二电子开关的导通或截止状态控制电源供给单元是否输出电压至电压转换器。

2.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：该电压转换器短路时，该第一电子开关导通，该逻辑单元输出一高电平至第二电子开关，使得第二电子开关导通并输入一控制信号至电源供给单元，使得电源供给单元停止输出电压至电压转换器。

3.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述电压保护电路包括第一电阻、第二电阻，所述第一电子开关和第二电子开关均包括控制端、输入端以及输出端，所述第一电子开关的控制端电连接至第一电阻和第二电阻的公共连接端，该第一电阻和第二电阻的作用是分压。

4.如权利要求3所述的电压保护电路，其特征在于：所述电压保护电路还包括电源、第三电阻、第四电阻以及第五电阻，所述第一电子开关的输入端通过第三电阻电连接至电源，所述第一电子开关的输出端接地，所述逻辑单元的输入端电连接至第一电子开关的输入端，所述逻辑单元的输出端电连接至第二电子开关的控制端，所述第二电子开关的输入端通过第四电阻电连接至电源，所述第二电子开关的输出端通过第五电阻接地。

5.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N沟道场效应管，第一电子开关的控制端、输入端以及输出端分别对应N沟道场效应管的栅极、漏极以及源级。

6.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述第二电子开关为N沟道场效应管，第二电子开关的控制端、输入端以及输出端分别对应N沟道场效应管的栅极、漏极以及源级。

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NPN型三极管，第一电子开关的控制端、输入端以及输出端分别对应NPN型三极管的基极、发射极及集电极。

8.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述逻辑单元为复杂可编程逻辑器件，该复杂可编程逻辑器件根据第一电子开关的导通和截止状态控制第二电子开关相应导通和截止。