TWI460578B - 電源適配電路 - Google Patents

Description

電源適配電路

本發明係關於一種電源適配電路。

電源不僅為電腦硬體提供電壓，還與主機板之間存在訊號傳輸，且該等訊號於時間次序上有關係，即時序。時序係電源與主機板良好配合之重要條件，亦係導致電腦無法正常開機，以及電源與主機板不相容之最常見原因，其中時序中最重要係系統電源之輸出電壓(通常以+5V為代表)與電源狀態訊號PWR_GOOD、開機訊號PS_ON之間之關係，該電源狀態訊號PWR_GOOD為高電平時代表電源準備就緒，其為低電平時代表電源未準備就緒，該開機訊號PS_ON為低電平時代表開機，其為高電平時代表不開機。電腦開機及關機之工作過程如下：一ATX(Advanced Technology Extended)電源於通電後，輸出一5V備用電源電壓(5V_SB電壓)到主機板，主機板上少數部分線路開始工作，並等待開機操作，這叫做待機狀態；當按下主機開關時，主機板就把開機訊號PS_ON變成低電平，該ATX電源接到低電平之開機訊號PS_ON後開始啟動並產生所有輸出電壓，於所有輸出電壓正常建立後100-500ms內，電源將會把電源狀態訊號PWR_GOOD變成高電平傳回給主機板，表示電源已經準備好，然後主機板開始啟動及運行；正常關機時，主機板於完成所有關機操 作後，把開機訊號PS_ON恢復成高電平，ATX電源將關閉所有輸出電壓，只保留該5V備用電源電壓輸出，並將電源狀態訊號PWR_GOOD變為低電平，整個主機即恢復到待機狀態。

當主機板研發完成投入市場後，用戶可能會採用各種ATX電源，由於各個電源生產廠家之產品不同，可能會導致主機板於搭配某種電源時不能正常工作，亦主機板與電源不相容，而其主要原因之一係時序之延時時間不對或電壓不對，不能滿足要求。

鑒於以上內容，有必要提供一種電源適配電路，用於解決電腦主機板與電源之間不相容之困擾。

一種電源適配電路，用於輸出一電源狀態訊號，其包括一第一開關元件、一第二開關元件、一第三開關元件、一二極體、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻及一電容，其中每一開關元件均包括一第一端、一第二端及一第三端，一系統電源依序透過該第一電阻、電容後接地，該第一開關元件之第一端與該第一電阻及電容之間之節點相連，還與該二極體之陽極相連，第二端透過該第二電阻連接一備用電源，還與該第二開關元件之第一端相連，第三端接地，該第二開關元件之第二端接地，第三端透過該第三電阻連接於該系統電源，並作為該電源適配電路之輸出端，該第三開關元件之第一端用於接收一開機訊號，第二端接地，第三端與該二極體之陰極相連；當該開機訊號為低電平時，該第三開關元件截止，該第一開關元件於該電容達到其閾值電壓時導通，該第二開關元件截止，其第三端輸出高電平使得該電源狀態訊號為高電平；當該開機訊號為高電平時，該第三開關元件導通，該電 容放電使得該第一開關元件截止，該第二開關元件導通，其第三端輸出低電平使得該電源狀態訊號為低電平。

相較習知技術，前述電源適配電路藉由三個開關元件之開關功能，根據該電源狀態訊號產生該開機訊號，另，該第一電阻與電容組成一充電電路，藉由該充電電路之時間常數調整時序之延時時間，可有效解決電腦主機板與電源不相容之困擾。

Q1‧‧‧第一電晶體

Q2‧‧‧第二電晶體

Q3‧‧‧場效應電晶體

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

R4‧‧‧第四電阻

C‧‧‧電容

D‧‧‧二極體

5V_SYS‧‧‧系統電源

5V_SB‧‧‧備用電源

圖1係本發明電源適配電路之較佳實施方式之電路圖。

圖2係對圖1進行仿真驗證中開機訊號PS_ON之波形圖。

圖3係對圖1進行仿真驗證中電源狀態訊號PWR_GOOD之波形圖。

參閱圖1，本發明電源適配電路之較佳實施方式包括一第一開關元件如一場效應電晶體Q3、一第二開關元件如一第一電晶體Q1、一第三開關元件如一第二電晶體Q2、一電容C、一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3、一第四電阻R4及一二極體D，其中該第一、第二及第三開關元件亦可根據需要選用其他元件，該第一及第二電晶體Q1、Q2均為NPN型電晶體，該場效應電晶體Q3為N通道場效應電晶體。

一5V系統電源5V_SYS依序透過該第一電阻R1、電容C後接地，該場效應電晶體Q3之閘極連接於該第一電阻R1及電容C之間之節點，汲極與該第一電晶體Q1之基極相連，還透過該第二電阻R2與一5V備用電源5V_SB相連，源極接地，該第一電晶體Q1之射極接地，集極透過該第三電阻R3與該5V系統電源5V_SYS相連，該第一電 晶體Q1之集極作為該電源適配電路之輸出端，用於輸出一電源狀態訊號PWR_GOOD，該場效應電晶體Q3之閘極還與該二極體D之陽極相連，該二極體D之陰極與該第二電晶體Q2之集極相連，該第二電晶體Q2之射極接地，基極透過該第四電阻R4接收一開機訊號PS_ON。

下面對本發明電源適配電路之工作原理進行說明。前述第一電晶體Q1、第二電晶體Q2及場效應電晶體Q3產生控制開關之作用，該二極體D產生隔離及加速放電之作用，該第一電阻R1及電容C組成一充電電路，該充電電路之時間常數用於決定時序之延時時間，即該開機訊號PS_ON為低電平時至該電源狀態訊號PWR_GOOD變為高電平時之時間，該第一電阻R1為定時電阻，該第二電阻R2及第三電阻R3均為上拉電阻，該第四電阻R4為限流電阻，該電容C為定時電容，如果對該電源適配電路要求不高，則可刪除該第四電阻R4，以節省該電源適配電路之成本。

當按下主機開關時，主機板將該開機訊號PS_ON變為低電平訊號，使得該第二電晶體Q2截止，該5V系統電源5V_SYS透過該第一電阻R1給電容C充電，當該電容C之電壓達到該場效應電晶體Q3之閾值電壓時，該場效應電晶體Q3導通，其汲極變為低電平，該第一電晶體Q1之基極亦是以變為低電平，使得該第一電晶體Q1截止，該5V系統電源5V_SYS透過該第三電阻R3從該第一電晶體Q1之集極輸出5V電壓，使得該電源狀態訊號PWR_GOOD為高電平訊號，從而主機板得以啟動。其中，該開機訊號PS_ON為低電平時至該電源狀態訊號PWR_GOOD變為高電平時之延時時間即為該電容C被充電至該場效應電晶體Q3之閾值電壓之時間，於設計中可靈活調整該 第一電阻R1及電容C之參數，使得延時時間能夠滿足100-500ms之要求。

當主機處於待機狀態時，主機板使得該開機訊號PS_ON變為高電平，另，該5V系統電源5V_SYS停止輸出，只有該5V備用電源5V_SB存在，此時該第一電晶體Q1導通，該電容C之電壓將會透過該二極體D迅速釋放，該場效應電晶體Q3之閘極亦是以迅速變為低電平而導致該場效應電晶體Q3截止，其汲極由於透過該第二電阻R2與該5V備用電源5V_SB相連而變為高電平，使得該第一電晶體Q1導通，從而導致其集極迅速變為低電平，即該電源狀態訊號PWR_GOOD亦變為低電平，該主機板即停止工作。

請一併參閱圖2及圖3，其中圖2為對圖1進行仿真驗證中開機訊號PS_ON之波形圖，圖3為對圖1進行仿真驗證中電源狀態訊號PWR_GOOD之波形圖。從前述波形圖可看出，當開機訊號PS_ON為低電平時，該電源狀態訊號PWR_GOOD變為高電平之延時為269.82ms，滿足延時100-500ms，電壓等於5V亦滿足電平要求，可實現開機之要求；又，當該開機訊號PS_ON為高電平時，該電源狀態訊號PWR_GOOD為低電平，可實現當ATX電源處於待機狀態時，該主機板即停止工作。

前述電源適配電路，藉由該第一電晶體Q1、第二電晶體Q2及場效應電晶體Q3之開關功能，根據該開機訊號PS_ON產生該電源狀態訊號PWR_GOOD，又，該第一電阻R1與電容C組成充電電路，藉由該充電電路之時間常數來調整該開機訊號PS_ON與電源狀態訊號PWR_GOOD之間之延時時間，可有效解決電腦主機板與電源不相容之困擾，而且該電源適配電路設計簡單，成本較低。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

Q1‧‧‧第一電晶體

Q2‧‧‧第二電晶體

Q3‧‧‧場效應電晶體

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

R4‧‧‧第四電阻

C‧‧‧電容

D‧‧‧二極體

5V_SYS‧‧‧系統電源

5V_SB‧‧‧備用電源

Claims (8)

1. 一種電源適配電路，用於輸出一電源狀態訊號，其包括一第一開關元件、一第二開關元件、一第三開關元件、一二極體、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻及一電容，其中每一開關元件均包括一第一端、一第二端及一第三端，一系統電源依序透過該第一電阻、電容後接地，該第一開關元件之第一端與該第一電阻及電容之間之節點相連，還與該二極體之陽極相連，第二端透過該第二電阻連接一備用電源，還與該第二開關元件之第一端相連，第三端接地，該第二開關元件之第二端接地，第三端透過該第三電阻連接於該系統電源，並作為該電源適配電路之輸出端以輸出該電源狀態訊號，該第三開關元件之第一端用於接收一開機訊號，第二端接地，第三端與該二極體之陰極相連；當該開機訊號為低電平時，該第三開關元件截止，該第一開關元件於該電容經由該系統電源充電達到其閾值電壓時導通，使得該第二開關元件截止，該第二開關元件之第三端由於該系統電源輸出高電平使得該電源狀態訊號為高電平；當該開機訊號為高電平時，該第三開關元件導通，該電容放電使得該第一開關元件截止，該第二開關元件導通，該第二開關元件之第三端輸出低電平使得該電源狀態訊號為低電平。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該第一開關元件為一N通道場效應電晶體，其第一端、第二端及第三端分別對應於該N通道場效應電晶體之閘極、汲極及源極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該第二開關元件為一NPN型電晶體，其第一端、第二端及第三端分別對應於該NPN型電晶體之基極、射極及集極。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該第三開關元件為一NPN型電晶體，其第一端、第二端及第三端分別對應於該NPN型電晶體之基極、射極及集極。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該第三開關元件之第一端透過一第四電阻接收該開機訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該系統電源為一5V系統電源。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該備用電源為一5V備用電源。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電源適配電路，其中該第一電阻與電容組成一充電電路，該充電電路之時間常數範圍為100ms-500ms。