專利名稱：電源供應(yīng)裝置及其過電壓保護單元與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種過電壓保護單元及其方法，且特別是有關(guān)于應(yīng)用在 電源供應(yīng)裝置的過電壓保護單元及其方法。
背景技術(shù)：
一般在消費性電子產(chǎn)品的設(shè)計上，為了避免電子產(chǎn)品因不正確的電源的
輸入而導(dǎo)致電子產(chǎn)品的損壞，常設(shè)計過電壓保護(Over Voltage Protection) 單元以保護電子產(chǎn)品。
例如圖1所示為已知一種負載的過電壓保護電路架構(gòu)圖。圖1可分為過 電壓保護單元10、轉(zhuǎn)換單元20、中央處理單元30 (Central Processing Unit, 筒稱CPU)與電源供應(yīng)單元40四大部分。其中過電壓保護單元IO包含了數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)換器101與比較器102。轉(zhuǎn)換單元20包含了脈寬調(diào)變控制器(Pulse Width Modulation Control ler) 103、驅(qū)動器104與降壓電路50。降壓電路 50又包含上功率晶體管105、下功率晶體管106、電感107與電容108。電源 供應(yīng)單元40用以提供系統(tǒng)電能VCC與待機電能VSB。當電源供應(yīng)單元40被 禁能時，保持提供待機電能VSB，但停止供應(yīng)系統(tǒng)電能VCC。
一般中央處理單元30的操作電壓約1. 4V ~ 1. 2V,電源供應(yīng)單元40所提 供的系統(tǒng)電能VCC約12V。因此則必須通過轉(zhuǎn)換單元20將系統(tǒng)電能VCC降壓 成核心電能VCORE(約1. 2V)以提供給中央處理單元30。轉(zhuǎn)換單元20就是已 知技術(shù)中的降壓式電源轉(zhuǎn)換電路(Buck Converter),在此則不予贅述。值得 注意的是， 一旦降壓電路50的上功率晶體管105突然故障導(dǎo)致上功率晶體管 105短路，則會使系統(tǒng)電能VCC (約12V)直接輸出到電感107再輸出至電容108 與中央處理單元30。由于電容108的耐壓為4V以下，因此若上功率晶體管 105發(fā)生短路，不僅電容108會發(fā)生電容爆漿，也會導(dǎo)致中央處理單元30損 壞。
承上述，為了達到過電壓保護的目的，則將核心電能VCORE回授給過電 壓保護單元10的比較器102。另外，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器101將中央處理單元30所提供數(shù)字訊號VID轉(zhuǎn)換成模擬訊號；此模擬訊號經(jīng)過動作點電壓的調(diào)整而 產(chǎn)生參考電壓VREF(例如為2V)并且輸入至比較器102的另一輸入端。比較器 102則用以比較參考電壓VREF與核心電能VCORE。當上功率晶體管105發(fā)生 短路使核心電能VC0RE高于參考電壓VREF(2V)時，比較器102則通過脈寬調(diào) 變控制器103與驅(qū)動器104強迫使下功率晶體管106導(dǎo)通。當下功率晶體管 106導(dǎo)通時，則可降低核心電能VCORE的電壓，避免高壓直接輸入至電容108 與中央處理單元30造成損壞。
然而上述作法卻會導(dǎo)致另外一個嚴重的問題。當核心電能VCORE高于參 考電壓VREF(亦即上功率晶體管105發(fā)生短路)時，傳統(tǒng)過電壓保護單元10 會強迫使下功率晶體管106導(dǎo)通，導(dǎo)致系統(tǒng)電能VCC與接地GND之間形成短 路。因此，晶體管105與106所形成的導(dǎo)電路徑會拉低系統(tǒng)電能VCC的電壓。 當系統(tǒng)電能VCC的電壓低于脈寬調(diào)變控制器103與驅(qū)動器104的操作電壓時， 會使脈寬調(diào)變控制器103與驅(qū)動器104無法正常工作，進而無法使下功率晶 體管106保持導(dǎo)通。下功率晶體管106回到不導(dǎo)通狀態(tài)造成核心電能VCORE 的電壓又再度上升。 一旦核心電能VCORE的電壓高于參考電壓VREF,下功率 晶體管106又回到導(dǎo)通狀態(tài)，使核心電能VCORE再次下降。如此周而復(fù)始的 產(chǎn)生震蕩電壓，對電容108與中央處理單元30會造成很大的傷害。
為了解決上述的問題，已知技術(shù)另提出以待機電能VSB提供給脈寬調(diào)變 控制器103與驅(qū)動器104的解決方式。圖2所示為已知另一種負載的過電壓 保護電路架構(gòu)圖，請參照圖2。圖2與圖1不同之處在于，圖2多了二極管 201 - 204。當上功率晶體管105發(fā)生短路使核心電能VCORE高于參考電壓 VREF(2V)時，傳統(tǒng)過電壓保護單元10的比較器102則通過脈寬調(diào)變控制器 103與驅(qū)動器104強迫使下功率晶體管106導(dǎo)通。當下功率晶體管106導(dǎo)通 時，則可降低核心電能VCORE的電壓，避免高壓直接輸入至電容108與中央 處理單元30造成損壞。強迫使下功率晶體管106導(dǎo)通會導(dǎo)致系統(tǒng)電能VCC與 接地GND之間形成短路。因此，晶體管105與106所形成的導(dǎo)電路徑會拉低 系統(tǒng)電能VCC的電壓。此時，待機電能VSB可以經(jīng)由二極管201與203提供 脈寬調(diào)變控制器103與驅(qū)動器104所需的操作電能。因此，下功率晶體管106 可以保持導(dǎo)通而避免核心電能VCORE過高壓。
然而上述作法卻也會導(dǎo)致另外一個嚴重的問題。也就是當下功率晶體管 106 —直處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下， 一旦系統(tǒng)電能VCC停止供應(yīng)時，電容108的前儲存的能量會經(jīng)由電感107再經(jīng)下功率晶體管106進行放電動作，此放
電電流流經(jīng)電容108的等效電阻(Equivalent Series Resistance, ESR)會產(chǎn) 生負壓。 一般來說，中央處理單元30對于負壓的承受度約為-300mV。上述產(chǎn) 生的負壓卻往往超出中央處理單元30對于負壓的承受度，造成中央處理單元 30的損壞。
有鑒于此，主機板的相關(guān)制造商莫不急于尋求適當?shù)慕鉀Q方式，以克服 上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電源供應(yīng)裝置，利用過電壓保護單元保護負載避免因過 電壓而造成損壞。
本發(fā)明提供一種過電壓保護單元，藉由比較單元比較參考電壓與核心電 能以決定是否提供系統(tǒng)電能給轉(zhuǎn)換單元避免負載因過電壓或負壓而造成損壞。
本發(fā)明提供一種過電壓保護方法，用以避免轉(zhuǎn)換單元發(fā)生過電壓而造成 負載或電容損壞。
本發(fā)明提出一種電源供應(yīng)裝置，包括電源供應(yīng)單元、轉(zhuǎn)換單元與過電壓 保護單元。其中電源供應(yīng)單元用以提供不同電壓電平的電能，上述的電能包 含待機電能與系統(tǒng)電能，其中當禁能電源供應(yīng)單元時，電源供應(yīng)單元保持提 供待機電能而停止提供系統(tǒng)電能。轉(zhuǎn)換單元用以將電源供應(yīng)單元所輸出的系 統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換為核心電能，以供應(yīng)負載。過電壓保護單元耦接至電源供應(yīng)單元 以接收待機電能，并且耦接至轉(zhuǎn)換單元以監(jiān)測核心電能的電壓電平，其中當 核心電能的電壓電平高于參考電壓時，過電壓保護單元禁能電源供應(yīng)單元。
從另一觀點來看，本發(fā)明提出一種過電壓保護單元，用以監(jiān)測轉(zhuǎn)換單元 所輸出核心電能的電壓電平是否高于參考電壓，過電壓保護單元包括參考電 壓產(chǎn)生器與比較單元。其中參考電壓產(chǎn)生器用以依據(jù)待機電能產(chǎn)生參考電壓。 比較單元用以接收并比較參考電壓與核心電能，其中過電壓保護單元依據(jù)比 較單元的比較結(jié)果而決定是否提供系統(tǒng)電能給轉(zhuǎn)換單元。
再從另一觀點來看，本發(fā)明提出一種過電壓保護方法，用以避免轉(zhuǎn)換單 元發(fā)生過電壓，過電壓保護方法包括下列。提供參考電壓。比較轉(zhuǎn)換單元所 輸出核心電能的電壓電平與參考電壓。依據(jù)比較結(jié)果決定是否提供系統(tǒng)電能給轉(zhuǎn)換單元。
本發(fā)明因采用過電壓保護單元監(jiān)控核心電能，當核心電能的電壓電平高 于參考電壓時，由過電壓保護單元禁能電源供應(yīng)單元。因此能避免核心電能 的電壓電平異常升高造成轉(zhuǎn)換單元的電容或負載的損壞。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1所示為已知一種負載的過電壓保護電路架構(gòu)圖。
圖2所示為已知另一種負載的過電壓保護電路架構(gòu)圖。
圖3是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的 一種電源供應(yīng)裝置架構(gòu)圖。
圖4是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種過電壓保護單元的架構(gòu)圖。 圖5是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種模擬核心電能震蕩時，比較 器的各輸出入電壓時序圖。
圖6是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種過電壓保護方法流程圖。 圖7是依照本發(fā)明較佳實施例所示的另一種電源供應(yīng)裝置。 圖8是依照本發(fā)明較佳實施例所示的再一種電源供應(yīng)裝置。 圖9是依照本發(fā)明較佳實施例所示的又一種電源供應(yīng)裝置。
具體實施例方式
在下述諸實施例中，當元件被指為「連接」或「耦接」至另一元件時， 其可為直接連接或耦接至另一元件，或可能存在介于其間的元件。相對地， 當元件被指為r直接連接」或「直接耦接」至另一元件時，則不存在有介于 其間的元件。
圖3是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種電源供應(yīng)裝置架構(gòu)圖，請參 照圖3。電源供應(yīng)裝置包括了電源供應(yīng)單元41、過電壓保護單元11與轉(zhuǎn)換單 元21。電源供應(yīng)單元41用以提供不同電壓電平的電能，于本實施例中電源 供應(yīng)單元41提供了待機電能VSB(例如是5V)與系統(tǒng)電能VCC(例如是12V)。 當電源供應(yīng)單元41被禁能時，電源供應(yīng)單元41會保持供應(yīng)待機電能VSB而 停止提供系統(tǒng)電能VCC。
轉(zhuǎn)換單元21用以接收電源供應(yīng)單元41所提供的系統(tǒng)電能VCC，并將其轉(zhuǎn)換成核心電能VCORE以提供給負載31使用。于本實施例中負載31以中央 處理單元為例。本領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)當知道，本實施例所舉例的"中央 處理單元"僅是一特定實施例。在另一實施例中，負載31仍可以使用南橋芯 片、北橋芯片等等，故本發(fā)明不應(yīng)當限定于此種特定實施例。轉(zhuǎn)換單元21包 括了脈寬調(diào)變控制器301、驅(qū)動器302與降壓電路51。其中降壓電路51包括 了上功率晶體管303 (例如是P型金氧半晶體管)、下功率晶體管304 (例如是 N型金氧半晶體管)、電感305與電容306。降壓電路51用以將系統(tǒng)電能VCC 轉(zhuǎn)換成核心電能VCORE以提供負載31，本實施例的核心電能VCORE以1. 2V 為例，在其它實施例中核心電能VCORE也可隨負載31而改變其電壓。甚至當 負載31所需的電壓高于系統(tǒng)電能VCC，降壓電路51也可改成升壓電路以提 供核心電能VCORE給負載31。驅(qū)動器302則用以驅(qū)動降壓電路51。脈寬調(diào)變 控制器301則用以依照核心電能VCORE調(diào)整脈寬調(diào)變信號的脈寬并輸出給驅(qū) 動器302，以通過驅(qū)動器302控制降壓電路51所輸出核心電能VCORE的電壓 電平。所屬領(lǐng)域具有通常知識者可以任何技術(shù)手段實施脈寬調(diào)變控制器301， 例如改以脈頻調(diào)變(Pulse Frequency Modulation, PFM)技術(shù)或其它技術(shù)實施 控制器301。
值得注意的是過電壓保護單元11。過電壓保護單元11包括了比較單元 61與參考電壓產(chǎn)生器71。當降壓電路"的上功率晶體管303發(fā)生異常短路 時，系統(tǒng)電能VCC會通過電感305拉升核心電能VCORE的電壓。 一旦核心電 能VC0RE的電壓從原先的1. 2V拉升超過負載31所能負荷的電壓(例如為2V), 則會造成負載31的損壞。另外，由于電容306的耐壓不高(例如為4V以下)， 因此若上功率晶體管303發(fā)生短路，會導(dǎo)致電容306發(fā)生電容爆漿。為避免 上述情形發(fā)生，過電壓保護單元11則藉由比較單元61監(jiān)控核心電能VCORE。
承上述實施例，比較單元61具有兩個輸入端分別接受核心電能VCORE與 參考電壓產(chǎn)生器71所提供的參考電壓VREF。過電壓保護單元11依據(jù)比較單 元61的比較結(jié)果決定是否禁能電源供應(yīng)單元41，亦即控制電源供應(yīng)單元41 是否提供系統(tǒng)電能VCC。本實施例中，參考電壓VREF以2V為例，但于其它 實施例中也可依其需求調(diào)整參考電壓VREF的電位。當核心電能VCORE小于參 考電壓VREF時，比較單元61的比較結(jié)果為邏輯低電位，電源供應(yīng)單元41則 保持提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21。反之，當核心電能VCORE大于參考電 壓VREF時，比較單元61的比較結(jié)果為邏輯高電位，電源供應(yīng)單元41則不提。由于停止提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21, 因此轉(zhuǎn)換單元21就無法將系統(tǒng)電能VCC轉(zhuǎn)換成核心電能VCORE，也避免了負 載31因過電壓而造成損害。此外本實施例并沒有藉由過電壓保護單元11強 制控制下功率晶體管304導(dǎo)通。因此當系統(tǒng)電能VCC被禁能時，不會有負壓 問題產(chǎn)生造成負載31損壞的情形。換言之，只要藉由過電壓保護單元11決 定電源供應(yīng)單元41是否提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21即符合本發(fā)明的精 神。接著則針對過電壓保護單元11進行更詳細的說明。
圖4是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種過電壓保護單元的架構(gòu)圖， 請參照圖4。承上述實施例，參考電壓產(chǎn)生器71接收待機電能VSB(5V),并 利用分壓原理以電阻401與電阻402產(chǎn)生參考電壓VREF(2V)。比較單元61 則包括了二極管403、比較器404、閂鎖電阻405與拉升電阻406。其中拉升 電阻406藉由待機電能VSB用以提升比較器404的輸出電壓。二極管403的 陽極接收核心電能VCORE，并通過二極管403的陰極輸出給比較器404的正 輸入端，以防止電流產(chǎn)生逆流情形。比較器404的負輸入端則接受參考電壓 VREF。閂鎖電阻405兩端分別接至比較器404的正輸入端與輸出端，可將比 較器404的輸出端的電壓回授至比較器404的正輸入端。二極管403、比較 器404、閂鎖電阻405所組成的結(jié)構(gòu)具有閂鎖功能。
換言之，假設(shè)初始狀態(tài)為參考電壓VREF比核心電能VCORE高，比較器 404則輸出邏輯低電位，因此電源供應(yīng)單元41保持提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換 單元21。 一旦核心電能VCORE比參考電壓VREF高，比較器404則輸出邏輯 高電位，使得電源供應(yīng)單元41不提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21。藉由閂 鎖電阻4 05與二極管4 03將比較器4 04輸出的邏輯高電位閂鎖于其正輸入端， 使得比較器404的輸出可以持續(xù)保持于邏輯高電位。因此即便核心電能VCORE 因系統(tǒng)電能VCC被禁能而下降，使得核心電能VCORE比參考電壓VREF低時， 也不會造成比較器404的輸出由邏輯高電位轉(zhuǎn)為邏輯低電位。因此解決了已 知技術(shù)中核心電能VCORE的電壓震蕩導(dǎo)致負載31損壞的問題。
圖5是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種模擬核心電能震蕩時，圖4 比較器404的各輸出入電壓時序圖。請同時參照圖4與圖5。于本實施例中 刻意提供隨著時間振蕩的核心電能VCORE給予比較器404。 一旦核心電能 VCORE超過參考電壓VREF時，比較器404的輸出電壓則會從邏輯低電位(0V) 轉(zhuǎn)為邏輯高電位(5V)。即使核心電能VCORE再次下降而比參考電壓VREF還低時，閂鎖電阻405與二極管403會發(fā)揮其閂鎖功能而使比較器404的輸出電 壓依舊保持于邏輯高電位。
圖6是依照本發(fā)明的較佳實施例所示的一種過電壓保護方法流程圖。請 同時參照圖3、圖4與圖6。本實施例假設(shè)初始狀態(tài)的參考電壓VREF為2V， 核心電能VCORE為1. 2V。首先執(zhí)行步驟S601，由參考電壓產(chǎn)生器71提供參 考電壓VREF給比較單元61。比較單元61的另一輸入端為轉(zhuǎn)換單元21所輸 出的核心電能VCORE。接著執(zhí)行步驟S602,比較轉(zhuǎn)換單元21所輸出的核心電 能VCORE的電壓電平與參考電壓VREF。接著判別核心電能VCORE的電壓電平 是否高于參考電壓VREF(步驟S603)。由上述假設(shè)可知，核心電能VCORE(l. 2V) 的電壓電平低于參考電壓VREF(2V)。因此執(zhí)行步驟S604，電源供應(yīng)單元41 保持提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21，并且回到步驟S603繼續(xù)監(jiān)控核心電 能VCORE的電壓電平是否高于參考電壓VREF。
承上述，若此時因上功率晶體管303故障造成短路，使核心電能VCORE 升高超過參考電壓VREF時，則步驟S603判別核心電能VCORE高于參考電壓 VREF。此時，比較單元61的輸出電壓則由邏輯低電位轉(zhuǎn)為邏輯高電位。于步 驟S605中，上述比較結(jié)果(即邏輯高電位)被閂鎖在比較單元61之中，使比 較單元61的輸出電壓不會再受核心電能VCORE而影響。由于此時比較單元 61的輸出電壓為邏輯高電位，因此受控于過電壓保護單元11的電源供應(yīng)單 元41則停止提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21(步驟S606)。轉(zhuǎn)換單元21少了 電源端的系統(tǒng)電能VCC當然也就無法提供核心電能VCORE給負載31。因此， 避免了負載31因過電壓造成損壞，而轉(zhuǎn)換單元21的電容306也不會因過電 壓造成電容爆漿。
本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者也可視其需求，而將本發(fā)明的精神與前述諸 實施例的教示應(yīng)用于電源監(jiān)控單元。例如，圖7是依照本發(fā)明較佳實施例所 示的另一種電源供應(yīng)裝置，請參照圖7。電源供應(yīng)單元41、轉(zhuǎn)換單元21、過 電壓保護單元11與負載31與上述的實施例相同，在此不再贅述。值得注意 的是，電源監(jiān)控單元82被用來提供使用者監(jiān)測電源供應(yīng)裝置的電能輸出、散 熱風扇轉(zhuǎn)速等系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且當使用者下達關(guān)機指令時提供控制接口以 關(guān)閉電源供應(yīng)單元41。當使用者下達關(guān)機指令時，電源監(jiān)控單元82經(jīng)由開 關(guān)701輸出電源致能信號給電源供應(yīng)單元41的電源致能端PSO冊，以控制電 源供應(yīng)單元41是否致能。當電源供應(yīng)單元41被關(guān)閉后僅維持待機電能VSB的供應(yīng)。而拉升電阻702則藉由待機電能VSB將電源致能訊號提升至足以驅(qū) 動電源供應(yīng)單元41的電壓。
承上述，電源供應(yīng)單元41依據(jù)其電源致能端PSON弁的電平?jīng)Q定是否提供 系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元n。當電源供應(yīng)單元"的電源致能端PS0歸的電平 為高電平時，電源供應(yīng)單元41則停止提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21;當 電源供應(yīng)單元"的電源致能端PSO腳的電平為低電平時，電源供應(yīng)單元41 則保持提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21。另外值得注意的是，藉由過電壓保 護單元11的控制而使開關(guān)701平常保持于導(dǎo)通狀態(tài)。當過電壓保護單元11 偵測到核心電能VCORE發(fā)生過電壓的情形時，過電壓保護單元11則會送出控 制訊號使開關(guān)701形成斷路。此時因拉升電阻702將電源供應(yīng)單元41電源致 能端PS0歸的電平拉升為高電平，使得電源供應(yīng)單元41停止供應(yīng)系統(tǒng)電能VCC 給轉(zhuǎn)換單元21。因此避免了負載31與電容306因過電壓造成損壞。
本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者也可視其需求，而依據(jù)本發(fā)明的精神與前述 諸實施例的教示改變開關(guān)701與電阻702的實施方式。例如，圖8是依照本 發(fā)明較佳實施例所示的再一種電源供應(yīng)裝置，請參照圖8。轉(zhuǎn)換單元21、負 載31、電源供應(yīng)單元41、過電壓保護單元11與電源監(jiān)控單元82與上述的實 施例相同，在此不再贅述。不同之處在于比較器801 - 803與拉升電阻804 806。其中比較器801的正輸入端接收參考電壓VREF。當比較器801的負輸 入端接收到邏輯低電位時(比參考電壓VREF低)，比較器801的輸出端則會輸 出邏輯高電位；當比較器801的負輸入端接收到邏輯高電位時(比參考電壓 VREF高)，比較器801的輸出端則會輸出邏輯低電位。比較器802、 803的操 作與比較器801相似，在此不再贅述。電阻804 806則藉由待機電能VSB分 別用以提升比較器801 ~ 803的輸出驅(qū)動能力。
比較器801與802的負輸入端平常處于邏輯低電位，故比較器801與802 的輸出端平常處于邏輯高電位。因此，比較器803的輸出端平常處于邏輯低 電位。電源供應(yīng)單元41的電源致能端PSO冊接收到比較器803所輸出邏輯低 電位之后，則保持提供系統(tǒng)電能VCC。
當過電壓保護單元11偵測到核心電能VCORE發(fā)生過電壓的情形時，過電 壓保護單元11則會送出邏輯高電位給比較器801。因此，連帶造成比較器801 輸出邏輯低電位，使得比較器803輸出邏輯高電位給電源供應(yīng)單元41。電源 供應(yīng)單元41因為電源致能端PSO麗接收到邏輯高電位而停止提供系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元21。轉(zhuǎn)換單元21因缺乏系統(tǒng)電能VCC而停止運作，因此達成 了過電壓保護的功能。
另一方面，電源監(jiān)控單元82于正常操作狀態(tài)下會保持輸出邏輯低電位給 比較器802。當使用者下達關(guān)機指令時，電源監(jiān)控單元82發(fā)出邏輯高電位給 比較器802，造成比較器802輸出邏輯低電位。比較器802所輸出的邏輯低 電位使得比較器803輸出邏輯高電位給電源供應(yīng)單元41的電源致能端PSON#。 電源供應(yīng)單元41因為電源致能端PSO腳接收到邏輯高電位而禁能電源供應(yīng)單 元41 (僅維持待機電能VSB的供應(yīng))，因此關(guān)閉整個系統(tǒng)。
簡單的說，比較器801-803就形同或門(OR Gate)，使過電壓保護單元 11與電源監(jiān)控單元82皆能控制電源供應(yīng)單元41是否提供系統(tǒng)電能VCC。不 僅達成過電壓保護的功能，也保留了電源監(jiān)控單元82具有控制電源供應(yīng)單元 41停止提供系統(tǒng)電能VCC的功能。
本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者也可視其需求，而依據(jù)本發(fā)明的精神與前述 諸實施例將圖8的比較器以晶體管取代之，例如圖9是依照本發(fā)明較佳實施 例所示的又一種電源供應(yīng)裝置，請同時參照圖8與圖9。圖9的轉(zhuǎn)換單元21、 負載31 、電源供應(yīng)單元41 、過電壓保護單元11 、電源監(jiān)控單元82與電阻8(M ~ 806與上述的實施例類似，在此不再贅述。不同之處在于本實施例以N型金 氧半晶體管901 ~ 903取代圖8的比較器801 ~ 803。 N型金氧半晶體管901 ~ 903在此實施例做為開關(guān)使用。也就是說當N型金氧半晶體管901 ~ 903的柵 極接收到邏輯低電位時，相對應(yīng)的N型金氧半晶體管901 ~ 903則會成為斷路 狀態(tài)；反之N型金氧半晶體管901 ~ 903的柵極接收邏輯高電位時，相對應(yīng)的 N型金氧半晶體管901 ~ 903則會成為導(dǎo)通狀態(tài)。
承上述，當系統(tǒng)處于正常操作狀態(tài)時，則過電壓保護單元11與電源監(jiān)控 單元82分別輸出邏輯低電位給N型金氧半晶體管901的柵極端與N型金氧半 晶體管902的柵極端，使其成為斷路狀態(tài)。此時待機電能VSB則會通過拉升 電阻804與805提供邏輯高電位給N型金氧半晶體管903的柵極端，使其成 為導(dǎo)通狀態(tài)。電源致能端PSO^因接收到邏輯低電位而使電源供應(yīng)單元41持 續(xù)提供系統(tǒng)電能VCC。
當轉(zhuǎn)換單元21所輸出的核心電能VCORE發(fā)生過電壓情況時，過電壓保護 單元11便輸出邏輯高電位給N型金氧半晶體管901的柵極端，使其成為導(dǎo)通 狀態(tài)。因此，晶體管903的柵極因經(jīng)由晶體管901而接地，使得晶體管903
14成為斷路狀態(tài)。此時待機電能VSB會通過拉升電阻806提供邏輯高電位給電 源致能端PSO腳，使電源供應(yīng)單元41停止供應(yīng)系統(tǒng)電能VCC。
同理可推，當使用者下達關(guān)機指令時，電源監(jiān)控單元82邏輯高電位給N 型金氧半晶體管902的柵極端，使得待機電能VSB會通過拉升電阻806提供 邏輯高電位給電源致能端PSO冊，因此電源供應(yīng)單元41停止供應(yīng)系統(tǒng)電能 VCC,因此關(guān)閉整個系統(tǒng)。換言之，過電壓保護單元11與電源監(jiān)控單元82其 中之一皆可使電源供應(yīng)單元41停止供應(yīng)系統(tǒng)電能VCC。因此過電壓保護單元 11不但達到過電壓保護的目的，更可與電源監(jiān)控單元82互不沖突地控制電 源供應(yīng)單元41。本領(lǐng)域具有通常知識者也可依其需求將過電壓保護單元11 配置于電源監(jiān)控單元82中以降低成本，在此不予贅述。
綜上所述，本發(fā)明的較佳實施例至少具有下列優(yōu)點
1. 利用過電壓保護單元監(jiān)控核心電能VCORE,因此可避免核心電能VCORE 異常升高造成轉(zhuǎn)換單元的電容損壞而流出電容液。
2. 當核心電能VCORE異常升高時，電源供應(yīng)單元則停止供應(yīng)系統(tǒng)電能 VCC給轉(zhuǎn)換單元，因此負載不會因為過電壓而造成損壞。
3. 轉(zhuǎn)換單元的下功率晶體管并不需處于常開狀態(tài)，因此當電源供應(yīng)單元 停止供應(yīng)系統(tǒng)電能VCC給轉(zhuǎn)換單元并不會造成負壓問題，使負載損壞。
4. 當過電壓保護單元偵測到過電壓情形時，會控制電源供應(yīng)單元停止供 應(yīng)系統(tǒng)電能VCC，并通過閂鎖電阻使電源供應(yīng)單元不再供應(yīng)系統(tǒng)電能VCC,避 免震蕩電壓造成轉(zhuǎn)換單元的電容或負載的損壞。
5. 利用比較器或晶體管可使電壓保護單元與電源監(jiān)控單元共同控制電源 供應(yīng)單元。因此電壓保護單元不但達到過電壓保護的目的，更可與電源監(jiān)控 單元并存控制電源供應(yīng)單元。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作 些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍叔利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種電源供應(yīng)裝置，其特征在于，包括電源供應(yīng)單元，用以提供不同電壓電平的電能，上述這些電能包含待機電能與系統(tǒng)電能，其中當禁能上述電源供應(yīng)單元時，上述電源供應(yīng)單元保持提供上述待機電能而停止提供上述系統(tǒng)電能；轉(zhuǎn)換單元，用以將上述電源供應(yīng)單元所輸出的系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換為核心電能，以供應(yīng)負載；以及過電壓保護單元，耦接至上述電源供應(yīng)單元以接收上述待機電能，并且耦接至上述轉(zhuǎn)換單元以監(jiān)測上述核心電能的電壓電平，其中當上述核心電能的電壓電平高于參考電壓時，上述過電壓保護單元禁能上述電源供應(yīng)單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于上述系統(tǒng)電能的電 壓電平大于上述核心電能的電壓電平。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換單元包括 降壓電路，用以將上述系統(tǒng)電能換為上述核心電能；驅(qū)動器，用以驅(qū)動上述降壓電路；以及脈寬調(diào)變控制器，用以依照上述核心電能的電壓電平調(diào)整脈寬調(diào)變信號 的脈寬并輸出給上述驅(qū)動器，以通過上述驅(qū)動器控制上述降壓電路所輸出上 述核心電能的電壓電平。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于上述降壓電路包括 上功率晶體管，其柵極耦接至上述驅(qū)動器，其源極接收上述系統(tǒng)電能； 下功率晶體管，其柵極耦接至上述驅(qū)動器，其源極接地，其漏極耦接至上述上功率晶體管的漏極；電感，其第一端耦接至上述上功率晶體管的漏極，其中上述電感的第二 端輸出上述核心電能；以及負載電容，其第一端耦接至上述電感的第二端，而上述負載電容的第二 端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于上述過電壓保護單 元包括參考電壓產(chǎn)生器，用以依據(jù)上述待機電能產(chǎn)生上述參考電壓；以及 比較單元，用以接收并比較上述參考電壓與上述核心電能，其中上述過電壓保護單元依據(jù)上述比較單元的比較結(jié)果控制上述電源供應(yīng)單元是否禁能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于上述參考電壓產(chǎn)生 器包括第一分壓電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端的電壓作為上述 參考電壓；以及第二分壓電阻，其第一端耦接至上述第一分壓電阻的第二端，而上述第 二分壓電阻的第二端接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于上述比較單元包括 二極管，其陽極接收上述核心電能；比較器，其正輸入端耦接至上述二極管的陰極，上述比較器的負輸入端閂鎖電阻，其二端分別耦接至上述比較器的正輸入端與輸出端；以及 拉升電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述比較器的 輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于更包括開關(guān)，其第一端接收電源致能信號，而其第二端耦接至上迷電源供應(yīng)單 元，用以依據(jù)上述過電壓保護單元的控制而決定上述開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；電源監(jiān)控單元，用以監(jiān)測上述電源供應(yīng)裝置的電能輸出，并經(jīng)由上述開 關(guān)輸出上述電源致能信號，以控制上述電源供應(yīng)單元是否致能；以及第二拉升電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述開關(guān) 的第二端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于更包括 電源監(jiān)控單元，用以監(jiān)測上述電源供應(yīng)裝置的電能輸出，并輸出電源致能信號，其中上述電源致能信號用以控制上述電源供應(yīng)單元是否致能；第二比較器，其正輸入端接收上述參考電壓，而其負輸入端接收上述電 源致能信號；第三比較器，其正輸入端接收上述參考電壓，而其負輸入端耦接至上述 過電壓j呆護單元；第四比較器，其正輸入端接收上述參考電壓，其負輸入端耦接至上述第 二比較器與上述第三比較器的輸出端，其中上述電源供應(yīng)單元依據(jù)上述第四比較器的輸出而決定是否致能；第三拉升電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述第二 比l交器的tr出端；第四拉升電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述第三 比舉交器的l俞出端；以及第五拉升電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述第四 比較器的輸出端。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于更包括 電源監(jiān)控單元，用以監(jiān)測上述電源供應(yīng)裝置的電能輸出，并輸出電源致能信號，其中上述電源致能信號用以控制上述電源供應(yīng)單元是否致能； 第一晶體管，其4冊極接收上述電源致能信號，其源極接地； 第一阻抗，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述第一晶體管的漏極；第二晶體管，其4冊極耦接至上述過電壓保護單元，其源極接地； 第二阻抗，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述第二晶體 管的漏極；第三晶體管，其柵極耦接至上述第 一晶體管與上述第二晶體管的漏極， 其源極接地，其中上述電源供應(yīng)單元依據(jù)上述第三晶體管的漏極電平而決定 是否致能；以及第三阻抗，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述第三晶體 管的漏極。
11. 一種過電壓保護單元，用以監(jiān)測轉(zhuǎn)換單元所輸出核心電能的電壓電 平是否高于參考電壓，其特征在于，上述過電壓保護單元包括參考電壓產(chǎn)生器，用以依據(jù)待機電能產(chǎn)生上述參考電壓；以及 比較單元，用以接收并比較上述參考電壓與上述核心電能，其中上述過 電壓保護單元依據(jù)上述比較單元的比較結(jié)果而決定是否提供系統(tǒng)電能給上述轉(zhuǎn)換單元。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的過電壓保護單元，其特征在于上述參考電壓 產(chǎn)生器包括第一分壓電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端的電壓作為上述 參考電壓；以及第二分壓電阻，其第一端耦接至上述第一分壓電阻的第二端，而上述第 二分壓電阻的第二端接地。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的過電壓保護單元，其特征在于上述比較單元包括二極管，其陽極接收上述核心電能；比較器，其正輸入端耦接至上述二極管的陰極，上述比較器的負輸入端閂鎖電阻，其二端分別耦接至上述比較器的正輸入端與輸出端；以及 拉升電阻，其第一端接收上述待機電能，其第二端耦接至上述比較器的 上述輸出端。
14. 一種過電壓保護方法，用以避免轉(zhuǎn)換單元發(fā)生過電壓，其特征在于， 上述過電壓保護方法包括提供參考電壓；比較轉(zhuǎn)換單元所輸出核心電能的電壓電平與上述參考電壓；以及 依據(jù)比較結(jié)果決定是否提供系統(tǒng)電能給上述轉(zhuǎn)換單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的過電壓保護單元，其特征在于依據(jù)比較結(jié)果決定是否提供系統(tǒng)電能給上述轉(zhuǎn)換單元的步驟包括若上述核心電能的電壓電平高于上述參考電壓，則閂鎖前述的比較結(jié)果， 停止提供上述系統(tǒng)電能給上述轉(zhuǎn)換單元。
全文摘要
一種電源供應(yīng)裝置及其過電壓保護單元與方法，因采用過電壓保護單元監(jiān)控核心電能，當核心電能的電壓電平高于參考電壓時，由過電壓保護單元禁能電源供應(yīng)單元。因此能避免核心電能的電壓電平異常升高造成轉(zhuǎn)換單元的電容或負載的損壞。
文檔編號H02M3/04GK101630908SQ20081013385
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者許志琬, 邱義文, 陳開富, 黃農(nóng)哲 申請人:華碩電腦股份有限公司