TW200923630A - Voltage output device - Google Patents

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

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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)

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