TWI288321B - Switch control circuit for motherboard USB power - Google Patents

Description

1288321 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種控制電路，尤指一種用於主機板USB電 路之電源切換控制電路。 【先前技術】 在電腦主機板中，有一個正常工作狀態下之系統工作電壓 (+5Vsys)和一個待機狀態下之待機電壓（+5Vsb)。因應主機 板工作狀態之改變，主機板内部之USB電路亦於此兩電壓間相 互轉換。該USB電路之電源切換需要一個12伏電壓之pWR_〇K 4號。PWR—OK信號係一個“power g〇〇d”信號，俗稱“電源 好信號’該PWR—OK信號由一控制電路控制輸出，該控制電 路以一個來自主機板内部指示主機板工作狀態之pG(p〇wer g〇〇d) k號作爲輸入，並經由該控制電路輸出相應之pwR_〇K信號。 業界關於该部份之控制電路設計，從Intel之81〇晶片系列、 815晶片系列至845晶片系列、850晶片系列、865晶片系列、 875晶片系列，再到目前之915晶片系列、925晶片系列，其υ§Β 私源切換控制電路都係採用金屬氧化物半導體場效應電晶體 (MOSFET )作爲控制開關。 如第-圖所示，在習知之技術中，刪電源切換控制電路包 含金屬氧化物半導體場效應電晶體卜3,其_電晶體工之樹極 接於輸人«端2 ’接收PG信號，漏極接於電晶體3之栅極， 並經由漏極電阻6與5伏之往擁兩、、/5*山，η u 仇之得機私源知10相接，源極接地。電 晶體3之漏極經由漏極電阻8接 、統電源端12，源極 1288321 接地。忒電晶體3之漏極直接連接爲輸出信號端4,輸出pwR_〇K 信號’㈣USB電源㈣之控制信號。該半導體場效應電晶體 1、3之門限導通電壓肖2·2伏。當輪入信號端〕接收到高於2.2 伏之邏輯高PG信號，電晶體1導通（)，此時電晶體i 之漏極電壓由5伏之待機電壓下降，當漏極電壓降至低於2·2. 伏之低水平，電晶體3戴止（非卫作狀態），其漏極電壓被升至 12伏，則輸出信號端4輸出12伏之pWR—〇κ信號，該pwR 〇κ 信號可使USB電路切換至系統卫作電壓。反之，當輸人信號端2 接收到低於2.2伏之邏輯低PG信號，電晶體工截止（非工作狀 態）其漏極電壓提升至5伏，電晶體3導通（工作狀態），輸出 信號端4輸出〇伏之PWR_〇K信號，該pwR_〇K信號可使刪 電路切換至待機電壓。 明多閱第一圖，仏號線9表示電路圖2中節點9 (電晶體1 之漏極）之電壓信號，信號線4，對應輸出信號端4之PWR_OK 信號’當節點9之電壓由5V下降至2·2伏時，輸出信號端4之 黾壓由0伏翻轉至12V。該控制電路中之番月轉電壓爲 電壓一信號之邏輯高電壓2.4伏，當心 晶體卜3受到其他因素之干擾，即使輸入之pG信號達到邏輯 高’電晶體1、3仍不能將電壓鋪，將影響該電路之性能。 該電路雖然實現了 USB電源切換之控制，但MOSFET元件 價格高’增加了該電路之成本，影響產品之價格競爭力。且由於 MOSFET之門限導通電壓，接近2 4 v之pG高電平下限’使此 種M〇SEFT控制電路㈣能産生誤動作，影響電路之可靠性指 1288321 標。 因此，實有必要提供一種可降低成本，且優化性能之用於主 機板USB電路之電源切換控制電路。 【内容】 本發明之目的在於提供一種成本低，且性能最優化之用於主 機板USB電路之電源切換控制電路。 本發明之特徵在於採用成本較低之雙極性三極管（BJT)作 爲該控制電路之控制開關，該控制電路主要包括第一雙極性三極 管及第二雙極性三極管。第一雙極性三極管之基極藉由一基極偏 置電阻接收PG信號，並經由基極偏置電阻接地；集電極經由集 電極電阻接之待機電源端；發射極接地。第二雙極性三極管之基 極與第一雙極性三極管之集電極相連；集電極經由集電極電阻接 系統電源端，並直接輸出PWRJ3K信號；發射極接地。當接收 之PG信號高於雙極性三極管之翻轉電壓，第一雙極性三極管飽 和，第二雙極性三極管載止，輸出可使USB電路切換至系統工 作電壓之PWRJ3K信號。反之，當接收之PG信號低於翻轉電 壓，第一雙極性三極管截止，第二雙極性三極管飽和，輸出可使 USB電路切換至待機電壓之PWR_OK信號。藉由調節基極偏置 電阻之阻值，可達成提高該控制電路之可靠性。 本發明之優點在於可以在有效節省電路元件成本之同時，優 化電路之性能，順應了積體電路發展低成本、高性能之需求。 【實施方式】 請參閱第三圖，當PG信號電壓在0伏至0.4伏之間，PG信 1288321 號爲邏輯低（L)，當PG信號電壓在2.4伏至5.25伏之間，pG信 號爲邏輯高（H)，當PG信號電壓在〇.4伏至2.4伏之間，PG信 號之狀態爲不確定（undefined )。由此可見，以PG信號作爲轉 換信號，若翻轉電壓接近0.4伏或2.4伏，則電路存在之不可靠 性很大。經過分析，翻轉電壓（TurnoverV〇ltage)最優值爲14 伏（0.4+ ( 2.4-1.4) /2) 〇 請參閱第四圖，本發明主機板USB電源切換控制電路，其 包括第一雙極性三極管5、第二雙極性三極管7、第一基極偏置 電阻11、第二基極偏置電阻13、第一集電極電阻15及第二集電 極電阻17。 第一雙極性三極管5具有基極、發射極和集電極。所述基極 藉由基極偏置電阻11與輸入信號端2相連，接收PG信號，並 經由第二基極偏置電阻13接地；所述集電極經由第一集電極電 阻15接5伏之待機電源端1〇 ;所述發射極接地。 第二雙極性三極管7具有基極、發射極和集電極。所述基極 與第雙極性二極管5之集電極相連；所述集電極經由第二集電 極電阻17接12伏之系統電源端12，並直接連接爲輸出信號端 4,輸出PWR一0K信號；所述發射極接地。 糟由調節第一基極偏置電阻11及第二基極偏置電阻13之阻 =可將第-雙極性二極管5及第二雙極性三極管7之翻轉電壓調 即至取優值1.4伏，爲達到該最優值，將第一基極偏置電阻以 :阻1〇伐，第二基極偏置電阻^之阻值設冑旧千 σΑ則第-雙極性二極管5及第二雙極性三極管7之翻轉電壓爲 1288321 最優值1.4伏。 田輪入^號端2接收到高於14伏之邏輯高ρ(}信號，第一 ，極極官5飽和（工作狀態），第一雙極性三極管5之集電 °私壓由5伏之待機電壓下降，當集電極電壓降至低於1.4伏之 低水平’即第二雙極性三極管7之基極電壓降至低於1.4伏，第 又極性二極官截止（非工作狀態），其集電極電壓被提升至 12伏則輸出信號端4輸出12伏之PWR—OK信號，該信號可 吏SB電路切換至系統工作電壓。反之，當輸入信號端2接收 J低於1·4伏之邏輯低pG信號，第一雙極性三極管5截止（非 工作狀悲）’第-雙極性三極管5之集電極電壓提升至5伏，第 二雙極性三極管7飽和（工作狀態），其集電極電壓降至〇伏， 則輸出信號端4輸出〇伏之pWR—〇κ信號，該信號可使刪電 路切換至待機電壓。 睛參閱第五圖，信號線14，表示電路圖2中節點14 (第一 雙極性三極管5之集電極）之電壓信號，信號線4，對應輸出信 號端4之PWR一0K信號，當節點14之電壓由5V下降至14伏 時，輸出信號端4之電壓由〇伏翻轉至12V，該控制電路中之翻 轉電壓爲最優值1.4V，表明本發明電路之性能被最優化。且本 發明中用價格便宜之雙㈣三極管代替了價袼較高之半導體場 效應電晶體，節省了整個電路之成本。 綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申 請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，舉凡熟悉本案技 藝之人士，在爰依本創作精珅所作之等效修飾或變化，皆應包含 10 1288321 於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知技術之電路結構圖。 第二圖係第一圖之信號驗證圖。 第三圖係本發明中PG信號邏輯高、低電壓水平示意圖。 第四圖係本發明之電路結構圖。 第五圖係第四圖之信號驗證圖。 【主要元件標號】 輸入信號端 2 輸出信號端 4 第一雙極性三極管 5 第二雙極性三極管 7 待機電源端 10 第一基極偏置電阻 11 系統電源端 12 第二基極偏置電阻 13 第一集電極電阻 15 第二集電極電阻 17

Claims (1)

1288321 十、申請專利範圍： 1. 一種主機板USB電源切換控制電路，包括： 一輸入信號端，用於接收一來自主機板之信號； 一輸出信號端，用於輸出一 USB電源切換控制信號； 一待機電源端及一系統電源端； 一第一雙極性三極管，具有基極、發射極及集電極，該基極藉 由一電阻與該輸入信號端相連，該集電極藉由一電阻接該待 機電源端，該發射極接地；及 一第二雙極性三極管，具有基極、發射極和集電極，該基極與 該第一雙極性三極管之集電極相連，該集電極藉由一電阻接 該系統電源端，並直接連接該輸出信號端，該發射極接地。 2. 如申請專利範圍第1項所述之主機板USB電源切換控制電 路，其中該第一雙極性三極管之基極還通過一電阻接地。 3. 如申請專利範圍第1項所述之主機板USB電源切換控制電 路，其中該待機電源端接主機板待機狀態下之5伏待機電源。 4. 如申請專利範圍第1項所述之主機板USB電源切換控制電 路，其中該系統電源端接12伏之系統電源。 5. 如申請專利範圍第1項所述之主機板USB電源切換控制電 路，其中該輸入信號端輸入來自主機板並指示主機板狀態之切 換信號，該切換信號包括一個0.4伏之邏輯低電壓和一個2.4 伏之邏輯高電壓。 6. 如申請專利範圍第1項所述之主機板USB電源切換控制電 路，其中該輸出信號端輸出12伏之用於USB電源切換之控制 信號。 12

1288321 7.如申請專利範圍第2項所述之主機板USB電源切換控制電 ‘ 路，其中將該第一雙極性三極管之基極連接該輸入信號端之電 * 阻阻值設爲10千歐，接地之電阻阻值設爲11.5千歐，則可使 該第一雙極性三極管、第二雙極性三極管之翻轉電壓爲1.4伏。

13 1288321 十一、圖式：

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第一圖 15 1288321 璐h画

16 1288321

第三圖

第四圖 17 1288321 私·與^修(¥)正替換頁 »w画

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