專利名稱：具有過(guò)電壓保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有過(guò)電壓保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)裝置，特別涉及計(jì)算機(jī)裝 置中的中央處理器進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，以避免其在過(guò)電壓故障的情況下燒毀。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)裝置中，普遍所使用的供電方式是以脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)方式來(lái)將輸入電壓(例如5V或12V)降至為各元件 所需的電壓(例如1.05 1.825V或1.3 3.5V)。而PWM電路所使用的元件主 要包括有PWM芯片、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、電感線圈及 濾波電容等。然而，在實(shí)際的計(jì)算機(jī)裝置運(yùn)作過(guò)程中，由于主板上持續(xù)導(dǎo)通 大電流，容易讓主板上的元件發(fā)熱，此時(shí)元件如果沒(méi)有良好的散熱器加以散 熱，將導(dǎo)致燒毀。事實(shí)上，現(xiàn)有技術(shù)在主板的使用過(guò)程中，MOSFET元件(尤 指High-Side-MOS)由于溫度過(guò)高而容易被燒毀，此時(shí)主板雖然會(huì)執(zhí)行自身 的保護(hù)功能而關(guān)機(jī)，但是如果再次開機(jī)，中央處理器(CPU)的電壓會(huì)與電源 供應(yīng)器所供應(yīng)的電壓(12V)同步升高，最后CPU便因此過(guò)電壓故障而引致電 壓過(guò)高，然后燒毀。另外，電源供應(yīng)器的各種保護(hù)功能有較大時(shí)延，不能及 時(shí)進(jìn)行保護(hù)。以現(xiàn)有技術(shù)而言，對(duì)于CPU的過(guò)電壓保護(hù)尚無(wú)法提出完整的 解決方案，而仍有很大的改善空間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)裝置的缺失，避免計(jì)算機(jī)裝置在發(fā)生 過(guò)電壓故障時(shí)造成其內(nèi)部的中央處理器因電壓過(guò)高而燒毀。
為達(dá)成本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種具有過(guò)電壓保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)裝
置，包括中央處理器；電源供應(yīng)器，至少用以供應(yīng)中央處理器所需的電力， 以及接受第一觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)而關(guān)閉電力的供應(yīng)。過(guò)電壓保護(hù)裝置，電連接 于中央處理器及電源供應(yīng)器之間，且用以保護(hù)中央處理器在過(guò)電壓故障的情
況下不致受到損害。過(guò)電壓保護(hù)裝置包含第一電壓比較單元用來(lái)將電源供 應(yīng)器的輸出電壓與預(yù)設(shè)的下限電壓值及預(yù)設(shè)的上限電壓值相比較，且輸出第 一電平信號(hào)。參考電壓?jiǎn)卧脕?lái)依據(jù)第一電平信號(hào)，而輸出參考電壓值。第 二電壓比較單元用來(lái)將中央處理器的核心電壓與參考電壓值相比較，且當(dāng)中 央處理器的核心電壓大于參考電壓值時(shí)，輸出第二電平信號(hào)。觸發(fā)單元用來(lái) 接受第二電平信號(hào)的觸發(fā)，而輸出第一觸發(fā)信號(hào)及第二觸發(fā)信號(hào)。電路開關(guān) 單元用來(lái)接受第二觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)，而關(guān)閉中央處理器及電源供應(yīng)器之間的 電連接。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述第一電壓比較單元，包括第 一 電 壓比較器，其中所述第一電壓比較器的正輸入端接收所述上限電壓值，且其 輸出端連接所述參考電壓?jiǎn)卧妮斎攵?，以及第二電壓比較器，其中所述第 二電壓比較器的正輸入端連接所述第一電壓比較器的負(fù)輸入端及所述電源 供應(yīng)器的輸出端，且其負(fù)輸入端接收所述下限電壓值，以及所述第二電壓比 較器的輸出端連接所述參考電壓?jiǎn)卧妮斎攵?。根?jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述參考電壓?jiǎn)卧ǖ谝浑p極結(jié)型晶 體管，其中所述第一雙極結(jié)型晶體管的基極通過(guò)分壓電路連接至所述第一電 壓比較器的輸出端及所述第二電壓比較器的輸出端。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述第二電壓比較單元是第三電壓比較 器，且所述第三電壓比較器的負(fù)輸入端連接至所述第一雙極結(jié)型晶體管的集 電極，以及所述第三電壓比較器的正輸入端接收所述中央處理器的核心電 壓。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述觸發(fā)單元是D型觸發(fā)器，且所述D 型觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖控制端連接至所述第三電壓比較器的輸出端，且所述D 型觸發(fā)器的輸入端連接高電平。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述電路開關(guān)單元包括第二雙極結(jié)型晶 體管，其中所述第二雙極結(jié)型晶體管的基極連接至所述D型觸發(fā)器的輸出 端，和光電耦合器，其中所述光電耦合器的輸入端連接至所述第二雙極結(jié)型 晶體管的集電極，且所述光電耦合器的輸出端通過(guò)電阻以連接至所述電源供 應(yīng)器的輸出端，以及金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)
體場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接至所述光電耦合器的輸出端，且其源極連接至所述電 源供應(yīng)器的輸出端，以及其漏極連接至所述中央處理器的電源輸入端。
根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述D型觸發(fā)器的互補(bǔ)輸出端通過(guò)晶體
管開關(guān)電路以連接至所述電源供應(yīng)器的啟動(dòng)/關(guān)閉控制端(PS一OM)。
根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置，其中所述晶體管開關(guān)電路由多個(gè)雙極結(jié)型晶 體管所組成。
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的目的、特征及功效，通過(guò)下述具體實(shí) 施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明詳加說(shuō)明如后。


圖1A是顯示應(yīng)用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的方塊圖。
圖1B是顯示應(yīng)用本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的方塊圖。
圖2是顯示圖1A及圖1B中過(guò)電壓保護(hù)裝置的詳細(xì)電路圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
1計(jì)算機(jī)裝置
10電源供應(yīng)器12過(guò)電壓保護(hù)裝置
14中央處理器
16主板
160休眠信號(hào)
20第一電壓比較單元
200第一電平信號(hào)
22參考電壓?jiǎn)卧?br> 24第二電壓比較單元
240第二電平信號(hào)
26觸發(fā)單元
260第一觸發(fā)信號(hào)
262第二觸發(fā)信號(hào)
28電路開關(guān)單元
29 晶體管開關(guān)電路具體實(shí)施方式
圖1A是顯示應(yīng)用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的方塊圖。圖1B是顯示應(yīng)用本發(fā) 明的另一優(yōu)選實(shí)施例的方塊圖。本發(fā)明具有過(guò)電壓保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)裝置1 主要包括電源供應(yīng)器10、過(guò)電壓保護(hù)裝置12以及位于主板16上的中央處理 器14。圖中的電源供應(yīng)器10至少用以供應(yīng)中央處理器14所需的電力，至于 過(guò)電壓保護(hù)裝置12則連接中央處理器14和電源供應(yīng)器10，用以保護(hù)中央處 理器14在過(guò)電壓故障的情況下不致受到損害。
如圖1A及圖1B所示，由于過(guò)電壓保護(hù)裝置12介于電源供應(yīng)器10及中 央處理器14之間，所以當(dāng)計(jì)算機(jī)裝置1發(fā)生過(guò)電壓故障時(shí)，過(guò)電壓保護(hù)裝 置12在中央處理器14被破壞之前進(jìn)行保護(hù)措施，因而避免中央處理器14 受到波及，此點(diǎn)是本發(fā)明的主要精神之一。再者，本發(fā)明的過(guò)電壓保護(hù)裝置 12之所以能夠預(yù)先進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)措施，歸因于過(guò)電壓保護(hù)裝置12與中央 處理器14兩者所形成的反饋電路，而該反饋電路同時(shí)是本發(fā)明的一項(xiàng)重要 技術(shù)特點(diǎn)。至于圖1A與圖1B的主要差異點(diǎn)在于，圖1A中過(guò)電壓保護(hù)裝置 12設(shè)置于主板16上，而且大部分以芯片或集成電路作為實(shí)施方式，而圖1B 中的過(guò)電壓保護(hù)裝置12則獨(dú)立于主板16之外，且可以為一種單獨(dú)的電子裝 置。在此特別說(shuō)明的是，上述的優(yōu)選實(shí)施例僅為本發(fā)明的其中兩個(gè)實(shí)施例， 所以本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以做出各種等效的變化。
圖2顯示圖1A及圖1B中過(guò)電壓保護(hù)裝置12的詳細(xì)電路圖。如圖2所 示，過(guò)電壓保護(hù)裝置12包含第一電壓比較單元20、參考電壓?jiǎn)卧?2、第 二電壓比較單元24、觸發(fā)單元26及電路開關(guān)單元28。以下針對(duì)各個(gè)單元的 功能與電路分別詳述如后。
在圖2中，符號(hào)VCC5SB表示5V待機(jī)(Standby)電壓，這些電壓源可以 來(lái)自于電源供應(yīng)器10。
第一電壓比較單元20用來(lái)比較電源供應(yīng)器10的輸出電壓VO、預(yù)設(shè)的 下限電壓值V2及預(yù)設(shè)的上限電壓值V1，且輸出第一電平信號(hào)200。第-一電 壓比較單元20主要包括第一電壓比較器Al和第二電壓比較器A2。第一
電壓比較器A1的正輸入端接收上限電壓值V1，且其輸出端連接參考電壓?jiǎn)?br> 元22的輸入端。第二電壓比較器A2的正輸入端連接第一電壓比較器Al的 負(fù)輸入端及電源供應(yīng)器10的輸出端V0，且第二電壓比較器A2的負(fù)輸入端 接收下限電壓值V2。在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，電源供應(yīng)器10所供應(yīng)12V 可作為輸出電壓VO的具體實(shí)施例，而上限電壓值V1可以預(yù)設(shè)為5V，以及 下限電壓值V2可以預(yù)設(shè)為0.88V。
參考電壓?jiǎn)卧?2用來(lái)依據(jù)第一電平信號(hào)200而輸出參考電壓值V3。參 考電壓?jiǎn)卧?2主要包括第一雙極結(jié)型晶體管雙極結(jié)型晶體管(Bipolar Junction Transistor, BJT)Q1，其中第一雙極結(jié)型晶體管雙極結(jié)型晶體管Ql 的基極通過(guò)一個(gè)由電阻R1和電阻R2所組成的分壓電路，以連接至第一電壓 比較器Al的輸出端和第二電壓比較器A2的輸出端。由于電源供應(yīng)器10所 提供12V電壓從0V上升到12V需要一定時(shí)間，在本發(fā)明中，當(dāng)電源供應(yīng)器 10所供應(yīng)12V電壓介于上限電壓值V1(5V)以及下限電壓值V2(0.88V)之間， 因此導(dǎo)通晶體管Q1。另一方面，當(dāng)電源供應(yīng)器10所供應(yīng)12V電壓值不在上 限電壓值V1(5V)以及下限電壓值V2(0.88V)之間，因此無(wú)法導(dǎo)通晶體管Q1。 參考電壓值V3根據(jù)第一電壓比較單元20輸出的第一電平信號(hào)200可以具有 兩種數(shù)值當(dāng)?shù)谝浑娖叫盘?hào)200為高電平時(shí)，晶體管Q1在導(dǎo)通狀態(tài)下，參 考電壓值V3為1.32V;當(dāng)?shù)谝浑娖叫盘?hào)200為低電平時(shí)，晶體管Q1在不導(dǎo) 通狀態(tài)下，參考電壓值V3則為5V。
第二電壓比較單元24用以比較參考電壓值V3及中央處理器14所使用 的核心電壓(Vcore)V4，且如果中央處理器14的核心電壓V4大于參考電壓 值V3時(shí)，就會(huì)輸出第二電平信號(hào)240。第二電壓比較單元24的具體手段是 采用第三電壓比較器A3，且第三電壓比較器A3的負(fù)輸入端連接至第一雙極 結(jié)型晶體管Q1的集電極，以及第三電壓比較器A3的正輸入端接收中央處 理器14的核心電壓V4。
觸發(fā)單元26用來(lái)接受第二電平信號(hào)240的觸發(fā)而輸出第一觸發(fā)信號(hào)260 及第二觸發(fā)信號(hào)262。其中觸發(fā)單元26為一個(gè)D型觸發(fā)器D1，且D型觸發(fā) 器D1的時(shí)鐘脈沖控制端(CLK)連接至第三電壓比較器A3的輸出端。D型觸 發(fā)器D1的互補(bǔ)輸出端Q'通過(guò)由雙極結(jié)型晶體管Q5、 Q6所組成的晶體管開
關(guān)電路29以連接至電源供應(yīng)器10的啟動(dòng)/關(guān)閉控制端(PS—ON#)，如此，電 源供應(yīng)器10可以接受第一觸發(fā)信號(hào)260的觸發(fā)而關(guān)閉電力的供應(yīng)。再者，雙極結(jié)型晶體管Q6的基極可接受來(lái)自于主板的休眠信號(hào)160， 如此，啟動(dòng)/關(guān)閉控制端(PS—ON弁)的產(chǎn)生與否可由第一觸發(fā)信號(hào)260及休眠 信號(hào)160來(lái)決定。電路開關(guān)單元28用來(lái)接受第二觸發(fā)信號(hào)262的觸發(fā)而關(guān)閉中央處理器 14及電源供應(yīng)器10之間的連接，如此使得電源供應(yīng)器10中斷對(duì)中央處理器 14的電力供應(yīng)。如圖2所示，電路開關(guān)單元28主要包括第二雙極結(jié)型晶 體管Q2、光電耦合器(photocoupler)Q3和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管Q4。第 二雙極結(jié)型晶體管Q2的基極連接至D型觸發(fā)器Dl的輸出端Q。光電耦合 器Q3的輸入端連接至第二雙極結(jié)型晶體管Q2的集電極，且光電耦合器Q3 的輸出端通過(guò)電阻R3以連接至電源供應(yīng)器10的輸出端。金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)管Q4的柵極連接至光電耦合器Q3的輸出端，且其源極連接至電源 供應(yīng)器10的輸出，以及其漏極連接至中央處理器14的電源輸入端。本發(fā)明的有益效果如下，本發(fā)明可避免因制造過(guò)程中金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)管元件的虛焊，或者因生產(chǎn)線測(cè)試時(shí)MOSFET元件的損壞而造成CPU 的燒毀。此外，也可避免用戶的不正當(dāng)使用(如超頻)所造成MOSFET的損壞， 因而燒毀CPU。再者，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)裝置即使在散熱不佳的工作環(huán)境下仍 可有效保護(hù)CPU，而且如果計(jì)算機(jī)裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有突發(fā)的異?，F(xiàn)象時(shí)， 也可即時(shí)做出反應(yīng)。本發(fā)明除了具有以上功效外，更有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、功能可靠 及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。雖然本發(fā)明已經(jīng)以具體實(shí)施例公開如上，但是其所公開的具體實(shí)施例并 不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 內(nèi)，當(dāng)可作各種變化與修改，其所作的變化與修改都屬于本發(fā)明的范疇，本 發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種具有過(guò)電壓保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于包括中央處理器；電源供應(yīng)器，至少用以供應(yīng)所述中央處理器所需的電力，以及接收第一觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)而關(guān)閉電力的供應(yīng)；過(guò)電壓保護(hù)裝置，電連接于所述中央處理器與所述電源供應(yīng)器之間，且用以保護(hù)所述中央處理器在過(guò)電壓故障的情況下不致受到損害，包含第一電壓比較單元，電連接于所述電源供應(yīng)器，用以將所述電源供應(yīng)器的輸出電壓與預(yù)設(shè)的下限電壓值及預(yù)設(shè)的上限電壓值相比較，且輸出第一電平信號(hào)；參考電壓?jiǎn)卧娺B接于所述第一電壓比較單元，用以依據(jù)所述第一電平信號(hào)而輸出參考電壓值；第二電壓比較單元，電連接于所述參考電壓?jiǎn)卧?，用以將所述中央處理器的核心電壓與所述參考電壓值相比較，且當(dāng)所述中央處理器的核心電壓大于所述參考電壓值時(shí)，輸出第二電平信號(hào)；觸發(fā)單元，電連接于所述第二電壓比較單元，用以接受所述第二電平信號(hào)的觸發(fā)而輸出所述第一觸發(fā)信號(hào)及第二觸發(fā)信號(hào)；以及電路開關(guān)單元，電連接于所述觸發(fā)單元、所述中央處理器以及所述電源供應(yīng)器，用以接受所述第二觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)而關(guān)閉所述中央處理器及所述電源供應(yīng)器之間的電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述第一電壓比較單元 包括第一 電壓比較器，其中所述第一 電壓比較器的正輸入端接收所述上限電 壓值，且其輸出端連接所述參考電壓?jiǎn)卧妮斎攵?；以及第二電壓比較器，其中所述第二電壓比較器的正輸入端連接所述第一電 壓比較器的負(fù)輸入端及所述電源供應(yīng)器的輸出端，且所述第二電壓比較器的 負(fù)輸入端接收所述下限電壓值，以及所述第二電壓比較器的輸出端連接所述 參考電壓?jiǎn)卧妮斎攵恕?br> 3. 如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述參考電壓?jiǎn)卧?第一雙極結(jié)型晶體管，其中所述第一雙極結(jié)型晶體管的基極通過(guò)分壓電 路連接至所述第一電壓比較器的輸出端及所述第二電壓比較器的輸出端。
4. 如權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述第二電壓比較單元 是第三電壓比較器，且所述第三電壓比較器的負(fù)輸入端連接至所述第一雙極 結(jié)型晶體管的集電極，以及所述第三電壓比較器的正輸入端接收所述中央處 理器的核心電壓。
5. 如權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述觸發(fā)單元是D型觸 發(fā)器，且所述D型觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖控制端連接至所述第三電壓比較器的輸 出端，且所述D型觸發(fā)器的輸入端連接高電平。
6. 如權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述電路開關(guān)單元包括 第二雙極結(jié)型晶體管，其中所述第二雙極結(jié)型晶體管的基極連接至所述D型觸發(fā)器的輸出端；光電耦合器，其中所述光電耦合器的輸入端連接至所述第二雙極結(jié)型晶 體管的集電極，且所述光電耦合器的輸出端通過(guò)電阻以連接至所述電源供應(yīng)器的輸出端；以及金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的柵 極連接至所述光電耦合器的輸出端，且其源極連接至所述電源供應(yīng)器的輸出 端，以及其漏極連接至所述中央處理器的電源輸入端。
7. 如權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述D型觸發(fā)器的互補(bǔ) 輸出端通過(guò)晶體管開關(guān)電路以連接至所述電源供應(yīng)器的啟動(dòng)/關(guān)閉控制端。
8. 如權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)裝置，其特征在于所述晶體管開關(guān)電路由 多個(gè)雙極結(jié)型晶體管所組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有過(guò)電壓保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)裝置。該裝置電連接于中央處理器(CPU)及電源供應(yīng)器之間以保護(hù)CPU在過(guò)電壓故障情況下不致受到損害。該裝置包含第一電壓比較單元、參考電壓?jiǎn)卧?、第二電壓比較單元、觸發(fā)單元及電路開關(guān)單元。第一電壓比較單元比較電源供應(yīng)器的輸出電壓、預(yù)設(shè)的下限、上限電壓值，且輸出第一電平信號(hào)。參考電壓?jiǎn)卧罁?jù)第一電平信號(hào)輸出參考電壓值。第二電壓比較單元比較CPU的核心電壓及參考電壓值，當(dāng)CPU的核心電壓大于參考電壓值時(shí)，輸出第二電平信號(hào)。觸發(fā)單元接受第二電平信號(hào)的觸發(fā)而輸出第一觸發(fā)信號(hào)和第二觸發(fā)信號(hào)。電路開關(guān)單元接受第二觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)而關(guān)閉CPU與電源供應(yīng)器之間的電連接。
文檔編號(hào)G06F1/30GK201004207SQ20062016036
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者磊 王 申請(qǐng)人:微星科技股份有限公司