TW201430512A - 電源電路 - Google Patents

Abstract

一種電源電路，用於為一電子元件供電，該電源電路包括一電壓轉換單元及一電壓鉗位單元。該電壓轉換單元將一電源的電壓轉換成該電子元件的工作電壓，並將轉換後的電壓從該電壓轉換單元的輸出端輸出。該電壓鉗位單元在該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓大於該電子元件的工作電壓時，將該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓鉗位為該電子元件的工作電壓。

Description

電源電路

本發明係關於一種電源電路。

CPU（central processing unit，中央處理器）是電子設備（如電腦）中昂貴且重要的部件。CPU一旦受損，電子設備將無法正常工作。然而，造成CPU受損的主要原因之一是CPU的輸入電壓過高。

鑒於以上內容，有必要提供一種能防止CPU的輸入電壓過高的電源電路。

一種電源電路，用於為一電子元件供電，該電源電路包括一電壓轉換單元及一電壓鉗位單元，該電壓轉換單元的輸出端與該電子元件，該電壓鉗位單元包括一比較器、一第一電子開關、一第一電感、一二極體、一第一電阻及一第二電阻，該比較器的同相輸入端與一參考電壓相連，該比較器的反相輸入端透過該第一電阻與該電壓轉換單元的輸出端相連並透過該第二電阻接地，該第一電子開關的第一端與該比較器的輸出端相連，該第一電子開關的第二端透過該第一電感與該電壓轉換單元的輸出端相連，該第一電子開關的第三端接地，該二極體的陽極與該第一電子開關的第二端相連，該二極體的陰極與該電壓轉換單元的輸出端相連，當該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓大於該電子元件的工作電壓時，該比較器的反相輸入端接收到的電壓大於該參考電壓，該比較器的輸出端輸出一低電平訊號，該第一電子開關導通，該第一電感透過該第一電子開關接地，該第一電感充電，該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓被拉低至該電子元件的工作電壓；當該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓等於該電子元件的工作電壓時，該比較器的反相輸入端接收到的電壓小於該參考電壓，該比較器的輸出端輸出一高電平訊號，該第一電子開關截止，該第一電感透過該二極體放電。

本發明電源電路透過該電壓鉗位單元在該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓大於該電子元件的工作電壓時，將該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓鉗位為該電子元件的工作電壓，從而有效地避免了因輸入電壓過高而導致該電子元件受損的狀況發生。

請參閱圖1，本發明電源電路10用於為一電子元件20供電。該電源電路10的較佳實施方式包括一電壓轉換單元12及一電壓鉗位單元16。該電壓轉換單元12與該電壓鉗位單元16及該電子元件20均相連。該電壓轉換單元12用於將一電源的電壓轉換成該電子元件20的工作電壓並將轉換後的電壓從該電壓轉換單元12的輸出端輸出。該電壓鉗位單元16用於在該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓大於該電子元件20的工作電壓時，將該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓鉗位為該電子元件20的工作電壓。在本實施方式中，該電源電路10設置於一電腦主機板上，該電子元件20為一CPU（central processing unit，中央處理器）。

請參閱圖2，該電壓轉換單元12包括一驅動晶片14、兩作為電子開關的MOS場效應電晶體Q1及Q2、一電感L1及兩電容C1及C2。該MOS場效應電晶體Q1的閘極與該驅動晶片14的第一引腳Hgate相連。該MOS場效應電晶體Q1的汲極與一電源VIN相連，並透過該電容C1接地。該MOS場效應電晶體Q1的源極依次透過該電感L1及該電容C2接地。該MOS場效應電晶體Q2的閘極與該驅動晶片14的第二引腳Lgate相連。該MOS場效應電晶體Q2的汲極與該MOS場效應電晶體Q1的源極相連，並與該驅動晶片14的第三引腳Phase相連。該MOS場效應電晶體Q2的源極接地。該電感L1與該電容C2之間的節點A作為該電壓轉換單元12的輸出端與該電子元件20相連。

該電壓鉗位單元16包括一比較器U、一作為電子開關的三極體Q3、一電感L2、一二極體D1、一電容C3及四個電阻R1-R4。該比較器U的同相輸入端與一參考電壓Vref相連。該比較器U的反相輸入端透過該電阻R1與該電壓轉換單元12的輸出端相連，並透過該電阻R2接地。該比較器U的電源端與一電源VCC相連，並透過該電容C3接地。該比較器U的接地端接地。該比較器U的輸出端透過該電阻R4與該比較器U的電源端相連。該三極體Q3的基極透過該電阻R3與該比較器U的輸出端相連。該三極體Q3的集極接地。該三極體Q3的射極透過該電感L2與該電壓轉換單元12的輸出端相連。該二極體D1的陽極與該三極體Q3的射極相連。該二極體D1的陰極與該電壓轉換單元12的輸出端相連。

在本實施方式中，該MOS場效應電晶體Q1及Q2均為NMOS場效應電晶體，該三極體Q3為一PNP型三極體。該電阻R1的阻值為r1，該電阻R2的阻值為r2，該比較器U的反相輸入端的電壓為V1，該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓為Vout。該比較器U的反相輸入端的電壓V1滿足公式V₁=Vout×r2/(r1+r2)。該參考電壓Vref為該電腦主機板提供的DDR_VTT（double data rate voltage termination，雙倍速率記憶體端接電壓），該DDR_VTT為雙倍速率記憶體工作電壓的一半。在其他實施方式中，該MOS場效應電晶體Q1及Q2均可替換為NPN型三極體及其它具有相同功能的開關，該三極體Q3可替換為PMOS場效應電晶體及其它具有相同功能的開關。

工作時，該驅動晶片14的第一引腳Hgate及第二引腳Lgate交替輸出高電平訊號，以使該MOS場效應電晶體Q1及Q2依次輪流導通。當該第一引腳Hgate輸出高電平訊號時，該MOS場效應電晶體Q1導通，該電源VIN經過該電容C1濾波後再透過該MOS場效應電晶體Q1為該電感L1及該電容C2充電。之後，該第一引腳Hgate輸出低電平訊號，該第二引腳Lgate輸出高電平訊號，該MOS場效應電晶體Q2導通，該電感L1及該電容C2透過該MOS場效應電晶體Q2放電。如此周而復始，即可得到該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout。

正常情況下，該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout即為該電子元件20的工作電壓。該比較器U的反相輸入端的電壓V1小於該參考電壓Vref，該比較器U的輸出端輸出一高電平訊號，該三極體Q3截止。

當該電腦主機板的某些元件出現異常（如短路），從而導致該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout變大時，該比較器U的反相輸入端的電壓V1大於該參考電壓Vref，該比較器的輸出端輸出一低電平訊號，該三極體Q3導通，該電感L2透過該三極體Q3接地，該電感L2充電，從而使該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout被拉低到該電子元件20的工作電壓。當該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout恢復到該電子元件20的工作電壓時，該比較器U的反相輸入端的電壓V1小於該參考電壓Vref，該比較器U的輸出端輸出一高電平訊號，該三極體Q3截止。該電感L2透過該二極體D1進行放電。由此可以看出，當該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout變大，該電壓鉗位單元16會馬上將該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout拉低到該電子元件20的工作電壓，從而維持該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout為該電子元件20的工作電壓。即實現了對該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓Vout的鉗位。

本發明電源電路10透過該電壓轉換單元12將該電源VIN的電壓轉換成該電子元件20的工作電壓，並透過該電壓鉗位單元16在該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓大於該電子元件20的工作電壓時，將該電壓轉換單元12的輸出端輸出的電壓鉗位為該電子元件20的工作電壓，從而有效地避免了因輸入電壓過高而導致該電子元件20受損的狀況發生。

綜上所述，本發明確已符合發明專利的要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明的較佳實施方式，本發明的範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝的人士援依本發明的精神所作的等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．電源電路

12．．．電壓轉換單元

14．．．驅動晶片

16．．．電壓鉗位單元

20．．．電子元件

C1-C3．．．電容

D1．．．二極體

L1、L2．．．電感

Q1、Q2．．．MOS場效應電晶體

Q3．．．三極體

R1-R4．．．電阻

U．．．比較器

圖1係本發明電源電路的較佳實施方式的原理框圖。

圖2係本發明電源電路的較佳實施方式的電路圖。

10．．．電源電路

12．．．電壓轉換單元

16．．．電壓鉗位單元

20．．．電子元件

Claims (8)

1. 一種電源電路，用於為一電子元件供電，該電源電路包括一電壓轉換單元及一電壓鉗位單元，該電壓轉換單元的輸出端與該電子元件，該電壓鉗位單元包括一比較器、一第一電子開關、一第一電感、一二極體、一第一電阻及一第二電阻，該比較器的同相輸入端與一參考電壓相連，該比較器的反相輸入端透過該第一電阻與該電壓轉換單元的輸出端相連並透過該第二電阻接地，該第一電子開關的第一端與該比較器的輸出端相連，該第一電子開關的第二端透過該第一電感與該電壓轉換單元的輸出端相連，該第一電子開關的第三端接地，該二極體的陽極與該第一電子開關的第二端相連，該二極體的陰極與該電壓轉換單元的輸出端相連，當該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓大於該電子元件的工作電壓時，該比較器的反相輸入端接收到的電壓大於該參考電壓，該比較器的輸出端輸出一低電平訊號，該第一電子開關導通，該第一電感透過該第一電子開關接地，該第一電感充電，該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓被拉低至該電子元件的工作電壓；當該電壓轉換單元的輸出端輸出的電壓等於該電子元件的工作電壓時，該比較器的反相輸入端接收到的電壓小於該參考電壓，該比較器的輸出端輸出一高電平訊號，該第一電子開關截止，該第一電感透過該二極體放電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源電路，其中該電壓轉換單元包括一驅動晶片、一第二電子開關、一第三電子開關、一第二電感及一第一電容，該第二電子開關的第一端與該驅動晶片的第一引腳相連，該第二電子開關的第二端與一第一電源相連，該第二電子開關的第三端依次透過該第二電感及該第一電容接地，該第二電子開關的第一端與該驅動晶片的第二引腳相連，該第二電子開關的第二端與該第一電子開關的第三端相連並與該驅動晶片的第三引腳相連，該第二電感與該第一電容之間的節點作為該電壓轉換電路的輸出端與該電子元件相連。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電源電路，其中該驅動晶片的第一引腳及第二引腳交替輸出高電平訊號，以使得該第二電子開關及第三電子開關依次輪流導通，當該第一引腳輸出高電平訊號時，該第二開關元件導通，該第一電源透過該第二電子開關為該第二電感及該第一電容充電，當該第二引腳輸出高電平訊號，該第三電子開關導通，該第二電感及該第一電容透過該第三電子開關放電。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電源電路，其中該第二電子開關及第三電子開關均為NMOS場效應電晶體，該第二電子開關及第三電子開關的第一端、第二端及第三端分別對應於該NMOS場效應電晶體的閘極、汲極及源極。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電源電路，其中該電壓轉換單元還包括一第二電容，該第一電源透過該第二電容接地。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電源電路，其中該第一電子開關為一PNP型三極體，該第一電子開關的第一端、第二端及第三端分別對應於該PNP型三極體的基極、射極及集極。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電源電路，其中該電壓鉗位單元還包括一第三電容、一第三電阻及一第四電阻，該比較器的輸出端透過該第三電阻接地，並透過該第四電阻與該比較器的電源相連，該比較器的電源端與一第二電源相連，並透過該第三電容接地，該比較器的接地端接地。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電源電路，其中該參考電壓為一電腦主機板提供的雙倍速率記憶體端接電壓，該雙倍速率記憶體端接電壓為雙倍速率記憶體的工作電壓的一半。