TW200923630A - Voltage output device - Google Patents
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Description
200923630 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電壓輸出裝置,特別是有關於具 有過電壓保護(over voltage protection,OVP )的電壓輸出 裝置。 【先前技術】 一般而言,電子裝置内的電子元件各自具有對應之操 作電壓範圍,以確保各電子元件能正常動作。其中,各電 子元件的操作電壓範圍是由製造商所提供。當操作電壓或 輸入電壓超過電子元件可容許的電壓範圍時,容易造成電 子元件誤動作甚至損壞,因而使得電子裝置無法正常動作。 舉例來說,電腦的主機板包括許多複雜以及精密的電 子元件,例如晶片組、積體電路、主動元件以及被動元件 等。其中,不同的電子元件可能具有不同的操作電壓範圍, 例如:3V、5V以及12V等。因此,主機板可提供不同的 供應電壓以確保各電子元件能在適當的操作電壓内動作。 然而,為了避免各電子元件的供應電壓過高,主機板需要 許多的過電壓保護電路來保護不同電壓範圍的供應電壓。 其中,當電子元件的供應電壓超過其額定範圍時,過電壓 保護電路可防止電子元件繼續接收過高的供應電壓,以避 免損壞發生而造成整個電腦系統無法正常動作。 然而,主機板上供應電壓的組數越多,所需要的過電 壓保護電路也會跟著變多,即過電壓保護電路在主機板上
Client's Docket N〇.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 5 200923630 所佔的面積也會隨著增加。因此,增加過電壓保護電路的 數量會導致主機板的設計變的更困難以及複雜。 【發明内容】 本發明提供一種電壓輸出裝置,適用於提供複數供應 電壓至對應之電子元件,包括:一電壓源,用以提供一電 壓信號;一控制電路,耦接於上述電壓源,用以接收上述 電壓信號並根據一控制信號而輸出上述電壓信號;一電壓 轉換器,耦接於上述控制電路,用以根據來自上述控制電 路之上述電壓信號而產生上述供應電壓;以及,一電壓偵 測電路,用以偵測上述供應電壓,並根據所偵測之上述供 應電壓而產生上述控制信號。 再者,本發明提供另一種電壓輸出裝置,適用於提供 一第一供應電壓以及一第二供應電壓,包括:一電壓源, 用以提供一電壓信號;一控制電路,耦接於上述電壓源, 用以接收上述電壓信號並根據一控制信號而輸出上述電壓 信號;一電壓轉換器,耦接於上述控制電路,用以根據來 自上述控制電路之上述電壓信號而提供上述第一供應電壓 以及上述第二供應電壓,其中上述第一供應電壓具有一第 一額定輸出電壓範圍以及上述第二供應電壓具有一第二額 定輸出電壓範圍;以及,一電壓偵測電路,用以偵測上述 第一供應電壓以及上述第二供應電壓,其中當上述第一供 應電壓超過上述第一額定輸出電壓範圍或者上述第二供應 電壓超過上述第二額定輸出電壓範圍時,上述電壓偵測電 路輸出上述控制信號以控制上述控制電路停止輸出上述電
Client’s Docket No.:VIT07-0095 TT’s Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey r 200923630 壓信號。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳 細說明如下: 實施例: 第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電壓輸出裝 置100,其中電壓輸出裝置100可提供具有不同電壓值的 供應電壓給其他電子裝置使用。電壓輸出裝置100包括電 壓源110、控制電路120、電壓轉換器130、電壓偵測電路 140以及穩壓器150。如第1圖所顯示,電壓源110提供電 壓信號Vm至控制電路120以及穩壓器150,其中電壓信號 Vm為直流(DC)信號。在一實施例中,電壓源110可以 是轉接器(adapter)。此外,控制電路120包括電晶體Ml、 M2和M3以及電阻R7和R8,其中電晶體Ml為P型電晶 體而電晶體M2以及電晶體M3為N型電晶體。在一實施 例中,控制電路120内的電晶體Ml、M2和M3可直接使 用開關元件來代替。在控制電路120中,電晶體Ml耦接 於電壓源110以及電壓轉換器130之間而電晶體M2耦接 於電晶體Ml之閘極(或控制端)以及接地端之間,以及 電晶體M3耦接於電晶體M2之閘極以及接地端之間。此 外,電阻R7耦接於電壓源110以及電晶體M2的閘極之 間,而電阻R8耦接於電壓源110以及電晶體Ml的閘極之
Client’s Docket No.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey η 200923630 =。當電晶體“丨導通時,可將來自 ⑺傳送至電嶋器130,其中電,二1 :電麼信 可根據電Γ re-)。接著’竭㈣ ^V : 其他電子元件所需要的供應電 別提3。舉例來說,供應電麗%、%和%可分 5| 13Π 〜和咖的電麼。在—實施例中,電麗轉換 =可_電壓轉換單元以分別提供不_ = 對岸外’在電輯換器Μ""中,每個供應電I皆有 以;:Γν壓亦可稱為額定輸出電壓範圍。例如^ = 又疋為2.7V至3.3V或是2.5V至3.5V等,其 中額定輪出電壓範圍的設定可根據實際應用而決定,以確 保各電子元件均能在適當的操作電壓内動作。 電壓偵測電路140可偵測電壓轉換器13〇所產生之全 部供應HX朗供應電壓Vl、%和以否超過额定輸 出電壓範圍,即提供過電壓偵測之功能。在電壓偵測電路 14〇中,供應電壓v〗經由分壓電路142而產生分壓信號 si、供應電壓V2經由分壓電路144而產生分壓信號S2,以 f供應電壓V3經由分壓電路146而產生分壓信號s3。接 著’分壓信號Si、S2和S3分別經由二極體Dl、D2和D3 而耦接於比較器148的正輸入端以產生信號心,其中二極 體m、D2和D3可為反應速度較快的肖特基(Sch〇ttky) 二極體,其具有較低的順向導通電壓,並且可避免信號s4 影響到分壓信號S!、S2和Sg。此外,穩壓器15〇會根據電
Client's Docket N〇.:VIT07-0095
Docket N〇:0608-A41396twf,doc/Nike 200923630 壓信號Vm而產生參考電壓Vref至比較器148的負輸入端。 因此,當參考電壓Vref大於信號S4時,比較器148會產生 低邏輯位準的控制信號Sctrl至電晶體M3的閘極以使得電 晶體M3不導通。當電晶體M3不導通時,電壓信號Vm 會經由電阻R7提供具有高電壓位準的信號S5至電晶體M2 以導通電晶體M2。當電晶體M2導通時,信號S6會變為 低電壓位準,則電晶體Ml導通。反之,當信號S4大於參 考電壓Vref時,比較器148會產生高邏輯位準的控制信號 呂^^至電晶體M3以導通電晶體M3。當電晶體M3導通時, 信號S5會變為低電壓位準,因此電晶體M2不導通。當電 晶體M2不導通時,電壓信號Vm會經由電阻R8提供具有 高電壓位準的信號36至電晶體Ml以使得電晶體Ml不導 通。 因此,當供應電壓\^、V2和V3中的任一供應電壓超 過所對應之額定輸出電壓範圍時,電壓偵測電路140會發 出具有高邏輯位準的控制信號Sctrl至控制電路120以使得 電晶體Ml不導通。由於電晶體Ml不導通,電壓信號Vm 無法傳送至電壓轉換器130,使得電壓轉換器130不能繼 續產生供應電壓V:、V2和V3。接著,電壓偵測電路140 會繼續偵測供應電壓V!、V2和V3。當過電壓的情況解除 時,電壓偵測電路140會發出具有低邏輯位準的控制信號 Sctrl至控制電路120以導通電晶體Ml,使得電壓轉換器130 可再根據電壓信號Vin而繼續產生供應電壓V!、V2和V3。 如第1圖所顯示,本發明可同時對複數供應電壓提供
Clients Docket N〇.:VIT07-0095 TT’s Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 9 200923630 過電壓保護。其中,各供應電壓之過電壓上限值可透過分 壓電路内的電阻而彈性調整。舉例來說,分壓電路142耦 接於供應電壓V!以及接地端之間,並可根據電阻R1以及 電阻R2之比例而提供供應電壓Vi之分壓信號Si至二極體 D1。此外,當供應電壓的組數增加時,可根據本發明實施 例將額外增加的供應電壓經由分壓電路以及二極體耦接至 比較器148的正輸入端,即可彈性地擴充過電壓保護之偵 測電路。 本發明雖以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定 本發明的範圍,任何熟習此項技藝者,在不脫離本發明之 精神和範圍内,當可做些許的更動與潤飾,因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電壓輸出裝 置。 " 【主要元件符號說明】 100〜電壓輸出裝置 110〜電壓源 120〜控制電路 130〜電壓轉換器 140〜電壓偵測電路 142、144、146〜分壓電路 14 8〜比較器
Clienfs Docket N〇.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 10 200923630 150〜穩壓器 D1-D3〜二極體 M1-M3〜電晶體 R1-H8〜電阻 srs6〜信號 sctd〜控制信號
Vi、V2、V3〜供應電壓
Vin〜電壓信號
Vref〜蒼考電壓
Client's Docket N〇.:VIT07-0095 XT’s Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey
Claims (1)
- 200923630 十、申請專利範圍: 1. 一種電壓輸出裝置,適用於提供複數供應電壓至對 應之電子元件,包括: 一電壓源,用以提供一電壓信號; 一控制電路,耦接於上述電壓源,用以接收上述電壓 信號並根據一控制信號而輸出上述電壓信號; 一電壓轉換器,耦接於上述控制電路,用以根據來自 上述控制電路之上述電壓信號而產生上述供應電壓;以及 一電壓偵測電路,用以偵測上述供應電壓,並根據所 偵測之上述供應電壓而產生上述控制信號。 2. 如申請專利範圍第1項所述之電壓輸出裝置,其中 上述電壓轉換器包括複數電壓轉換單元分別用以產生上述 供應電壓。 3_如申請專利範圍第1項所述之電壓輸出裝置,其中 上述電壓偵測電路包括: 一比較器,具有一第一輸入端以及一第二輸入端,用 以產生上述控制信號,其中上述第二輸入端係用以接收一 參考電壓; 複數分壓電路,上述分壓電路分別耦接於對應之上述 供應電壓以及一接地端之間,並分別提供對應於上述供應 電壓的一分壓信號;以及 複數二極體,上述二極體分別耦接於對應之上述分壓 電路以及上述第一輸入端之間。 4.如申請專利範圍第3項所述之電壓輸出裝置,其中 Client’s Docket N〇.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 12 200923630 上述分壓電路包括: 一第一電阻,耦接於上述供應電壓以及上述二極體之 一陽極之間;以及 一第二電阻,耦接上述陽極以及上述接地端之間, 其中上述分壓電路係根據上述第一電阻以及上述第二 電阻之比例而提供上述分壓信號至上述二極體。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電壓輸出裝置,其中 上述二極體為肖特基二極體。 6. 如申請專利範圍第3項所述之電壓輸出裝置,其中 上述控制電路包括: 一第一開關,耦接於上述電壓源以及上述電壓轉換器 之間,具有一第一控制端; 一第二開關,耦接於上述第一控制端以及上述接地端 之間,具有一第二控制端; 一第三開關,耦》接於上述第二控制端以及上述接地端 之間,具有一第三控制端以接收上述控制信號; 一第一電阻,耦接於上述電壓源以及上述第二控制端 之間;以及 一第二電阻,耦接於上述電壓源以及上述第一控制端 之間。 7. 如申請專利範圍第6項所述之電壓輸出裝置,其中 上述第一開關為P型電晶體,而上述第二開關以及上述第 三開關為N型電晶體。 8. 如申請專利範圍第7項所述之電壓輸出裝置,其中 Client’s Docket No.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 13 200923630 上述比較器的上述第一於λ山、 入端為負輸入端。& ^為正輸人端以及上述第二輸 括-項所述之__,更包 電摩信號以產生上述參考 接收來自上述電堡源之上述 ίο.—種電壓輸出裝置, 及一第二供應電μ,包括: 第—供應電塵以 電壓源,用以提供—電屋信號; ”並=電i路,耦接於上述電壓源,用以接收上述電壓 5虎並根據—控制信號而輪出上述電齡號; —電壓轉換器,輕接於卜 上述控制㈣電路,用以根據來自 及上述第第一供應電壓以 額定輸出電壓範圍以及具有-第-輸出電塵範圍;以及弟—供應電壓具有一第二額定 :電壓偵測電路’用以偵測上述第一供應電壓以及上 =ί、應電―’其中當上述第—供應電壓超過上述第— ,定輸出電壓範圍或者上述第二供應電壓超過上述第二額 疋輸出電壓範圍時,上述電壓偵測電路輸出上述控制信號 以控制上述控制電路停止輸&上述電壓信號。 11.如申請專利範圍第10項所述之電壓輸出裝置,其 T上述%壓轉換器包括—第一電壓轉換單元以及一第二電 壓轉換單it ’其中上述第—電壓轉換單元係根據上述電壓 乜號而產生上述第一供應電壓,以及上述第二電壓轉換單 Client’s Docket No.:VIT07-0095 TT5s Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 14 200923630 元係根據上述電壓信號而產生上述第二供應電塵。 12. 如申請專利範圍第10項所述之電壓輸出裝置,其 中上述電壓偵測電路包括: 一比較器,具有一第一輸入端以及一第二輸入端,用 以產生上述控制信號,其中上述第二輸入端係用以接收一 參考電壓; 一第一分壓電路,耦接於上述第一供應電壓以及一接 地端之間,用以提供一第一分壓信號; 一第二分壓電路,耦接於上述第二供應電壓以及上述 接地端之間,用以提供一第二分壓信號; 一第一二極體,耦接於上述第一分壓電路以及上述第 一輸入端之間;以及 一第二二極體,耦接於上述第二分壓電路以及上述第 一輸入端之間。 13. 如申請專利範圍第12項所述之電壓輸出裝置,其 中上述第一分壓電路包括: 一第一電阻,耦接於上述第一供應電壓以及上述第一 二極體之一第一陽極之間;以及 一第二電阻,耦接上述第一陽極以及上述接地端之間, 其中上述第一分壓電路係根據上述第一電阻以及上述 第二電阻之比例而提供上述第一分壓信號至上述第一二極 體。 14. 如申請專利範圍第13項所述之電壓輸出裝置,其 中上述第二分壓電路包括: Client's Docket N〇.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey 15 200923630 一第三電阻,耦接於上述第二供應電壓以及上述第二 二極體之一第二陽極之間;以及 一第四電阻,耦接上述第二陽極以及上述接地端之間, 其中上述第二分壓電路係根據上述第三電阻以及上述 第四電阻之比例而提供上述第二分壓信號至上述第二二極 體。 15. 如申請專利範圍第14項所述之電壓輸出裝置,其 中上述第一二極體以及上述第二二極體為肖特基二極體。 16. 如申請專利範圍第12項所述之電壓輸出裝置,其 中上述控制電路包括: 一第一開關,耦接於上述電壓源以及上述電壓轉換器 之間,具有一第一控制端; 一第二開關,耦接於上述第一控制端以及上述接地端 之間,具有一第二控制端; 一第三開關,耦接於上述第二控制端以及上述接地端 之間,具有一第三控制端以接收上述控制信號; 一第一電阻,耦接於上述電壓源以及上述第二控制端 之間;以及 一第二電阻,耦接於上述電壓源以及上述第一控制端 之間。 17. 如申請專利範圍第16項所述之電壓輸出裝置,其 中上述第一開關為P型電晶體,而上述第二開關以及上述 第三開關為N型電晶體。 18. 如申請專利範圍第17項所述之電壓輸出裝置,其 Client's Docket N〇.:VIT07-0095 XT’s Docket No:0608-A41396twf_doc/Nikey 16 200923630 中上述比較器的上述第一輸入端為正輸入端以及上述第二 輸入端為負輸入端。 19.如申請專利範圍第12項所述之電壓輸出裝置,更 包括一穩壓器,其中上述穩Μ器接收來自上述電壓源之上 述電壓信號以產生上述參考電廢。 Client’s Docket No.:VIT07-0095 TT's Docket No:0608-A41396twf.doc/Nikey
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