CN220022314U - 一种图形处理器过热保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种图形处理器过热保护电路，用于设置于位于主板上的图形处理器与主板电源供电系统之间。所述图形处理器过热保护电路包括测温电路、温度传感器芯片以及开关电路。所述测温电路用于设置于所述图形处理器的一侧以感知所述图形处理器的温度，并输出与所述温度成比例变化的电压信号至所述温度传感器芯片。所述温度传感器芯片将所述电压信号转换为相应的温度值，并将所述温度值与预先设定的温度阈值比较，根据比较结果输出对应控制信号至所述开关电路。所述开关电路根据所接收到的所述控制信号输出使能信号至所述主板电源供电系统的电源开启使能端。本实用新型能够实现图形处理器过热保护，结构简单且实用。

Description

一种图形处理器过热保护电路

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，尤其涉及一种图形处理器过热保护电路。

背景技术

电子设备特别是计算机产品，如笔记本电脑、台式机电脑等，由于某个器件过热而导致整个设备毁坏甚至短路发生火灾的情形时有发生。

图形处理器(graphics processing unit，简写GPU)，又称显示芯片，是一种专门在各类计算机产品如个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器，其功能主要包括处理图形和视频以及处理并行计算，前者用以提供良好的图形和视觉效果，后者用来加速计算密集型的应用程序，如音视频转换等。

由于图形处理器需要快速地进行图像、图形相关的密集计算，图形处理器也是计算机主板上最繁忙的硬件之一，其功耗高且发热量大，比较容易产生过热的问题。特别是在风扇失效的情况下，无论何种负载下，即使仅呈现几个视频网页，图像处理器的温度也会极速升高，这种情况可能会对图形处理器造成不可修复的损害。因此，需要对计算机主板上的图形处理器重点进行过热保护，以避免事故的发生。

然而，目前，国产的图形处理器本身没有过热自保护功能，现有的对图形处理器的过热保护的方法是通过嵌入式控制器(Embedded Controller，简称EC)或者基板管理控制器(Baseboard Management Controller，简称BMC)实时获取图形处理器的温度，当嵌入式控制器或基板管理控制器读取到图形处理器的温度超过图形处理器本身能耐受的温度时，会输出关机命令，使计算机系统关机或者断电。

这种现有的过热保护方法的弊端在于，当图形处理器的温度超过图形处理器本身能耐受的温度时，若嵌入式控制器或者基板管理控制器正好处于死机或者功能失效的状态，也就无法及时读取到图形处理器的温度并下达关机指令，这样就没有起到过热保护的作用，易造成图形处理器过热而引起事故发生。

可见，现有的图形处理器特别是国产图形处理器的过热保护方法仍有待于改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种图形处理器过热保护电路，无需嵌入式控制器或基板管理控制器而能够实现图形处理器过热保护。

为实现上述目的，本实用新型提供一种图形处理器过热保护电路，用于设置于位于主板上的图形处理器与主板电源供电系统之间，所述图形处理器过热保护电路包括测温电路、温度传感器芯片以及开关电路，所述测温电路用于设置于所述图形处理器的一侧以感知所述图形处理器的温度，并输出与所述温度成比例变化的电压信号至所述温度传感器芯片；所述温度传感器芯片将所述电压信号转换为相应的温度值，并将所述温度值与预先设定的温度阈值比较，根据比较结果输出对应控制信号至所述开关电路；所述开关电路根据所接收到的所述控制信号输出使能信号至所述主板电源供电系统的电源开启使能端，其中，所述使能信号包括第一使能信号和第二使能信号，所述开关电路在接收到所述温度传感器芯片于所述温度值高于所述温度阈值时输出的控制信号时，输出第一使能信号至所述电源开启使能端，使得所述主板电源供电系统停止供电给所述主板；所述开关电路在接收到所述温度传感器芯片于所述温度值低于或等于所述温度阈值时输出的控制信号时，输出第二使能信号至所述电源开启使能端，以启动所述主板电源供电系统工作。

较佳地，所述电源开启使能端是高电平有效，所述第一使能信号是低电平，所述第二使能信号是高电平。

较佳地，所述开关电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一N沟道增强型场效应管和第二N沟道增强型场效应管，其中，所述第一电阻的第一端连接至所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接至所述主板上的第一电源；所述第二电阻的第一端连接至所述温度传感器芯片用于输出所述控制信号的输出端，所述第二电阻的第二端连接至所述第三电阻的第一端和所述第一N沟道增强型场效应管的栅极；所述第三电阻的第二端接地；所述第一N沟道增强型场效应管的源极接地，所述第一N沟道增强型场效应管的漏极连接至所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第二N沟道增强型场效应管的栅极；所述第四电阻的第二端连接至所述主板上的第二电源，所述第五电阻的第二端接地；所述第二N沟道增强型场效应管的源极接地，所述第二N沟道增强型场效应管的漏极连接至所述第六电阻的第一端以及所述主板电源供电系统的电源开启使能端；所述第六电阻的第二端连接至所述主板的第一电源。

较佳地，所述主板的第一电源是VCC33_SB电源，所述主板的第二电源是VCC5电源，所述主板电源供电系统是所述主板的VCC5/VCC33电源供电系统。

较佳地，所述温度传感器芯片于所述温度值高于所述温度阈值时，输出至所述第二电阻的第一端的控制信号为低电平；所述温度传感器芯片于所述温度值低于或等于所述温度阈值时，输出至所述第二电阻的第一端的控制信号为高电平。

较佳地，所述测温电路输出与所述温度成正比变化的电压信号至所述温度传感器芯片。

较佳地，所述测温电路包括测温三极管和电容，所述测温三极管用于设置于所述图形处理器的一侧以感知所述图形处理器的温度，所述测温三极管的基极与集电极相连接，且所述集电极连接至所述温度传感器芯片的DP信号端，所述测温三极管的发射极连接至所述温度传感器芯片的DN信号端；所述电容连接于所述集电极与所述发射极之间。

较佳地，所述测温三极管是NPN型测温三极管。

较佳地，所述温度传感器芯片设有温度寄存器和过温阈值寄存器，所述温度寄存器存储所述温度值，所述过温阈值寄存器存储所述预先设定的温度阈值。

较佳地，所述温度传感器芯片的型号是CT7481。

本实用新型的有益效果：本实用新型的图形处理器过热保护电路能够对图形处理器的温度进行实时侦测，并在侦测到图形处理器过热时，无条件直接切断主板的电源供应系统，令整个主板电源无条件掉电，从而有效地保护整个设备，避免其因图形处理器过温造成设备故障或损毁等事故发生；而且，本实用新型的图形处理器过热保护电路利用测温电路和温度传感器芯片实时侦测图形处理器的温度，当温度传感器芯片侦测到所述图形处理器的温度过高时，通过开关电路无条件直接切断主板的电源供电系统，无需采用嵌入式控制器或基板管理控制器，避免了嵌入式控制器或基板管理控制器处于死机或者功能失效的状态时无法及时读取到图形处理器的温度并下达关机指令的情况，能够确保实现过热保护；此外，本实用新型可以采用测温三极管进行图形处理器的温度的侦测，利用逻辑电路实现开关电路，与温度传感器芯片搭配，实现图形处理器过热时主板电源供电系统的断电，整个图形处理器过热保护电路结构简单、实用。

附图说明

为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图中，

图1为本实用新型实施例的图形处理器过热保护电路的电路结构框图。

图2为本实用新型实施例的图形处理器过热保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。

本实用新型的图形处理器过热保护电路10，用于设置于位于主板上的图形处理器20与主板电源供电系统30之间，用于感知所述图形处理器20的温度，并根据所感知的温度，启动所述主板电源供电系统30工作，亦即允许所述主板电源供电系统30向所述主板供电，或者，根据所感知的温度，控制主板电源供电系统30停止供电给所述主板。

如图1所述，本实用新型的图形处理器过热保护电路10包括测温电路11、温度传感器芯片12以及开关电路13。

其中，所述测温电路11用于设置于所述图形处理器20的一侧以感知所述图形处理器20的温度，并输出与所述温度成比例变化的电压信号至所述温度传感器芯片12。所述温度传感器芯片12将所述电压信号转换为相应的温度值，并将所述温度值与预先设定的温度阈值比较，根据比较结果输出对应控制信号至所述开关电路13。所述开关电路13根据所接收到的所述控制信号，输出使能信号至所述主板电源供电系统30的电源开启使能端31，其中，所述使能信号包括第一使能信号和第二使能信号，所述开关电路13在接收到所述温度传感器芯片12于所述温度值高于所述温度阈值时输出的控制信号时，输出第一使能信号至所述电源开启使能端31，使得所述主板电源供电系统30停止供电给所述主板；所述开关电路13在接收到所述温度传感器芯片12于所述温度值低于或等于所述温度阈值时输出的控制信号时，输出第二使能信号至所述电源开启使能端31，以启动所述主板电源供电系统30工作。

在一实施例中，所述电源开启使能端31是高电平有效，所述第一使能信号是低电平，所述第二使能信号是高电平。

具体地，如图2所示，本实用新型一实施例的图形处理器过热保护电路10的测温电路11包括测温三极管Q3和电容C1，所述测温三极管Q3用于设置于所述图形处理器20的一侧以感知所述图形处理器20的温度。所述测温三极管Q3的基极与集电极相连接，且所述集电极连接至所述温度传感器芯片12的DP信号端，所述测温三极管Q3的发射极连接至所述温度传感器芯片12的DN信号端；所述电容C1连接于所述测温三极管Q3的集电极与发射极之间。进一步地，所述测温三极管Q3是NPN型测温三极管，型号可以为3904。

所述测温电路11感知所述图形处理器20的温度，并输出与所述温度成正比变化的电压信号至所述温度传感器芯片12。

所述温度传感器芯片12设有所述DP信号端、所述DN信号端以及用于输出所述控制信号的输出端(THERM端)。所述温度传感器芯片12通过其DP信号端和DN信号端接收来自所述测温电路11的电压信号，将所述电压信号转换为相应的温度值，并将所述温度值与预先设定的温度阈值比较，根据比较结果输出对应的控制信号。

进一步地，所述温度传感器芯片12于所述温度值高于所述温度阈值时输出的控制信号为低电平，于所述温度值低于或等于所述温度阈值时输出的控制信号为高电平。

进一步地，所述温度传感器芯片12还设有温度寄存器和过温阈值寄存器，所述温度寄存器存储所述温度值，所述过温阈值寄存器存储所述预先设定的温度阈值。

在一实施例中，所述温度传感器芯片12是国产数字温度传感器芯片，型号可以是CT7481。

所述开关电路13包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一N沟道增强型场效应管Q1和第二N沟道增强型场效应管Q2。其中，所述第一电阻R1的第一端连接至所述第二电阻R2的第一端，并连接至所述温度传感器芯片12用于输出所述控制信号的所述输出端，所述第一电阻R1的第二端连接至所述主板上的第一电源。所述第二电阻R2的第二端连接至所述第三电阻R3的第一端和所述第一N沟道增强型场效应管Q1的栅极，所述第三电阻R3的第二端接地。所述第一N沟道增强型场效应管Q1的源极接地，所述第一N沟道增强型场效应管Q1的漏极连接至所述第四电阻R4的第一端、所述第五电阻R5的第一端以及所述第二N沟道增强型场效应管Q2的栅极。所述第四电阻R4的第二端连接至所述主板上的第二电源，所述第五电阻R5的第二端接地。所述第二N沟道增强型场效应管Q2的源极接地，所述第二N沟道增强型场效应管Q2的漏极连接至所述第六电阻R6的第一端以及所述主板电源供电系统30的电源开启使能端31。所述第六电阻R6的第二端连接至所述主板的第一电源。

在一实施例中，所述第一N沟道增强型场效应管Q1和所述第二N沟道增强型场效应管Q2的型号可以是L2N7002。

所述主板电源供电系统30的电源开启使能端31是高电平有效。

进一步地，所述主板的第一电源是VCC33_SB电源，所述主板的第二电源是VCC5电源，所述主板电源供电系统30是所述主板的VCC5/VCC33电源供电系统，用于输出VCC5/VCC33电源。

图2所示的本实用新型的图形处理器过热保护电路在工作时，所述测温三极管Q3设置于所述图形处理器20一侧，感知所述图形处理器20的温度。当所述图形处理器20的温度升高时，测温三极管Q3的集电极与发射极之间会产生与所述温度成正比变化的电压信号。所述电压信号由测温三极管Q3的集电极与发射极经所述温度传感器芯片12的DP信号端和DN信号端输入所述温度传感器芯片12。

所述温度传感器芯片12将接收到的所述电压信号转换为相应的温度值，存入温度寄存器，并将所述温度值与存储于过温阈值寄存器中的预先设定的温度阈值(例如默认为85度)进行比较。

当比较结果为所述温度值低于或等于所述温度阈值时，所述温度传感器芯片12的输出端(THERM端)默认输出高电平(控制信号)至所述第一电阻R1的第一端以及所述第二电阻R2的第一端，所述第一N沟道增强型场效应管Q1导通，所述第二N沟道增强型场效应管Q2关断，所述第二N沟道增强型场效应管Q2的漏极呈高电平，即所述开关电路13输出高电平(第二使能信号)至所述主板电源供电系统30的电源开启使能端31，以启动所述主板电源供电系统30工作，即允许所述主板电源供电系统30向所述主板供电。

当比较结果为所述温度值高于所述温度阈值时，所述温度传感器芯片12的输出端(THERM端)输出低电平(控制信号)至所述第一电阻R1的第一端以及所述第二电阻R2的第一端，所述第一N沟道增强型场效应管Q1立即关断，随之所述第二N沟道增强型场效应管Q2的栅极产生一个由低到高的电平，使得所述第二N沟道增强型场效应管Q2导通，此时，所述第二N沟道增强型场效应管Q2的漏极呈低电平，即所述开关电路13输出低电平(第一使能信号)至所述主板电源供电系统30的电源开启使能端31，将电源开启使能端31的电平拉低。由于所述电源开启使能端31是高电平有效，故所述主板电源供电系统30停止工作，即停止供电给所述主板，从而令整个主板电源无条件掉电，这样就能够有效地保护整个设备，避免其因图形处理器20过温产生严重事故。

在上述实施例中，所述测温三极管Q3用于侦测所述图形处理器20的温度；所述电容C1(100pF)起到滤除干涉的作用；所述第一电阻R1(10K欧姆)起上拉作用，确保所述温度传感器芯片12的输出端(THERM端)默认输出高电平；所述第二电阻R2(1K欧姆)起滤除干涉作用；所述第三电阻R3(1M欧姆)起下拉作用，维持所述第一N沟道增强型场效应管Q1的栅极的电平状态；所述第四电阻R4(47K欧姆)上拉，所述第五电阻R5(100K欧姆)下拉，二者分压，以维持所述第二N沟道增强型场效应管Q2的栅极的电平状态；所述第六电阻(10K)上拉确保所述主板电源供电系统30的电源开启使能端31默认高电平有效。

由此可见，本实用新型的图形处理器过热保护电路能够对图形处理器的温度进行实时侦测，并在侦测到图形处理器过热时，无条件直接切断主板的电源供应系统，令整个主板电源无条件掉电，从而有效地保护整个设备，避免其因图形处理器过温造成设备故障或损毁等事故发生；而且，本实用新型的图形处理器过热保护电路利用测温电路和温度传感器芯片实时侦测图形处理器的温度，当温度传感器芯片侦测到所述图形处理器的温度过高时，通过开关电路无条件直接切断主板的电源供电系统，无需采用嵌入式控制器或基板管理控制器，避免了嵌入式控制器或基板管理控制器处于死机或者功能失效的状态时无法及时读取到图形处理器的温度并下达关机指令的情况，能够确保实现过热保护；此外，本实用新型可以采用测温三极管进行图形处理器的温度的侦测，利用逻辑电路实现开关电路，与温度传感器芯片搭配，实现图形处理器过热时主板电源供电系统的断电，整个图形处理器过热保护电路结构简单、实用。

本实用新型的图形处理器过热保护电路能够为图形处理器，特别是本身没有过热自保护功能的国产图形处理器，提供一种简单、实用、有效的过热保护方案。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种图形处理器过热保护电路，用于设置于位于主板上的图形处理器与主板电源供电系统之间，其特征在于，所述图形处理器过热保护电路包括测温电路、温度传感器芯片以及开关电路，所述测温电路用于设置于所述图形处理器的一侧以感知所述图形处理器的温度，并输出与所述温度成比例变化的电压信号至所述温度传感器芯片；所述温度传感器芯片将所述电压信号转换为相应的温度值，并将所述温度值与预先设定的温度阈值比较，根据比较结果输出对应控制信号至所述开关电路；所述开关电路根据所接收到的所述控制信号输出使能信号至所述主板电源供电系统的电源开启使能端，其中，所述使能信号包括第一使能信号和第二使能信号，所述开关电路在接收到所述温度传感器芯片于所述温度值高于所述温度阈值时输出的控制信号时，输出第一使能信号至所述电源开启使能端，使得所述主板电源供电系统停止供电给所述主板；所述开关电路在接收到所述温度传感器芯片于所述温度值低于或等于所述温度阈值时输出的控制信号时，输出第二使能信号至所述电源开启使能端，以启动所述主板电源供电系统工作。

2.根据权利要求1所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述电源开启使能端是高电平有效，所述第一使能信号是低电平，所述第二使能信号是高电平。

3.根据权利要求2所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述开关电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一N沟道增强型场效应管和第二N沟道增强型场效应管，其中，所述第一电阻的第一端连接至所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接至所述主板上的第一电源；所述第二电阻的第一端连接至所述温度传感器芯片用于输出所述控制信号的输出端，所述第二电阻的第二端连接至所述第三电阻的第一端和所述第一N沟道增强型场效应管的栅极；所述第三电阻的第二端接地；所述第一N沟道增强型场效应管的源极接地，所述第一N沟道增强型场效应管的漏极连接至所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第二N沟道增强型场效应管的栅极；所述第四电阻的第二端连接至所述主板上的第二电源，所述第五电阻的第二端接地；所述第二N沟道增强型场效应管的源极接地，所述第二N沟道增强型场效应管的漏极连接至所述第六电阻的第一端以及所述主板电源供电系统的电源开启使能端；所述第六电阻的第二端连接至所述主板的第一电源。

4.根据权利要求3所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述主板的第一电源是VCC33_SB电源，所述主板的第二电源是VCC5电源，所述主板电源供电系统是所述主板的VCC5/VCC33电源供电系统。

5.根据权利要求3所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述温度传感器芯片于所述温度值高于所述温度阈值时，输出至所述第二电阻的第一端的控制信号为低电平；所述温度传感器芯片于所述温度值低于或等于所述温度阈值时，输出至所述第二电阻的第一端的控制信号为高电平。

6.根据权利要求1所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述测温电路输出与所述温度成正比变化的电压信号至所述温度传感器芯片。

7.根据权利要求6所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述测温电路包括测温三极管和电容，所述测温三极管用于设置于所述图形处理器的一侧以感知所述图形处理器的温度，所述测温三极管的基极与集电极相连接，且所述集电极连接至所述温度传感器芯片的DP信号端，所述测温三极管的发射极连接至所述温度传感器芯片的DN信号端；所述电容连接于所述集电极与所述发射极之间。

8.根据权利要求7所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述测温三极管是NPN型测温三极管。

9.根据权利要求1所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述温度传感器芯片设有温度寄存器和过温阈值寄存器，所述温度寄存器存储所述温度值，所述过温阈值寄存器存储所述预先设定的温度阈值。

10.根据权利要求1所述的图形处理器过热保护电路，其特征在于，所述温度传感器芯片的型号是CT7481。