CN103701086A - 电路保护装置 - Google Patents

Abstract

一种电路保护装置，适于影像图形阵列接口。此电路保护装置包括电荷泵单元、第一保护单元、第一开关单元、第二保护单元与控制单元。电荷泵单元依据致能信号，将工作电压转换成驱动电压。第一保护单元感测电路保护装置的温度，产生温度保护信号。第一开关单元的第一端接收工作电压，第一开关单元的第二端产生输出信号，第一开关单元的第三端接收控制信号。第二保护单元感测第一开关单元的第二端的电流，产生电流保护信号。控制单元依据致能信号、温度保护信号或电流保护信号，以产生控制信号。

Description

电路保护装置

技术领域

本发明涉及一种电路保护装置，特别涉及一种适于影像图形阵列接口电路保护装置。

背景技术

一般来说，主机板（Motherboard）上所配置的影像图形阵列（Video GraphicArray,VGA）接口，在使用上是最为频繁且普遍的，其用以连接主机板与显示器，以将主机板所产生的影像信息传送至显示器上显示。

为了有效保护影像图形阵列接口，通常会设计一简单的保护电路，以有效保护影像图形阵列接口的安全性。请参考图1所示，其为影像阵列图形接口与保护电路连接的示意图。在影像图形阵列接口120与输入电压VI（例如为P5V）之间，设置具有保险丝（Fuse）111的保护电路110。当电流过大时，使保护电路110的保险丝111会产生高温而熔断，导致开路而中断电流，以保护影像图形阵列接口120免于受到伤害。

然而，一旦发生过电流（Over Current）、过温度（Over Temperature）或反向电压（Reverse Voltage），以保护电路110的保险丝111可能无法达到有效保护的作用，而可能导致影像图形阵列接口120、主机板及显示器损坏。因此，影像图形阵列接口的保护仍有改善的空间。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种电路保护装置，藉以有效防止反向电压、过电流或过温度，而造成电路元件损坏的情况发生。

本发明的一种电路保护装置，适于一影像图形阵列接口。此电路保护装置包括电荷泵单元、第一保护单元、第一开关单元、第二保护单元与控制单元。电荷泵单元接收工作电压，并依据致能信号，而将工作电压转换成驱动电压。第一保护单元用以感测电路保护装置的温度，并依据此温度与预设温度，以产生温度信号。第一开关单元具有第一端、第二端与第三端，第一开关单元的第一端接收工作电压，第一开关单元的第二端用以产生输出信号，第一开关单元的第三端接收控制信号，并回应控制信号而决定是否导通。第二保护电路耦接于第一开关单元，用以感测第一开关单元的第二端的一电流，并依据此电流与预设电流值，以产生电流保护信号。控制单元耦接电荷泵单元、第一保护单元、第一开关单元与第二保护单元，用以接收驱动电压、致能信号、温度保护信号与电流保护信号，并依据致能信号、温度保护信号或电流保护信号，以产生控制信号。

其中，当前述温度大于预设温度，控制单元依据温度保护信号，产生控制信号以控制第一开关单元断开。并且，前述预设电流值包括第一阀值与第二阀值，且第一阀值小于第二阀值，当前述电流大于第一阀值且小于第二阀值时，控制单元依据电流保护信号，产生控制信号以控制第一开关单元导通，使输出信号为恒定电流。

在一实施例中，前述当前述电流大于第二阀值时，控制单元依据电流保护信号，产生控制信号以控制第一开关单元断开。

在一实施例中，前述第二保护单元包括电流感测器与限流单元。电流感测器耦接第一开关单元的第二端，用以感测第一开关单元的第二端的电流，以产生电流信号。限流单元耦接电流感测器，用以接收电流信号，并比对电流信号的电流值与预设电流值，而据以产生电流保护信号。

在一实施例中，前述电路保护装置还包括逻辑运算单元、滤波单元与第二开关单元。逻辑运算单元耦接第一保护单元与第二保护单元，用以接收并依据温度保护信号与电流保护信号，以产生逻辑信号。滤波单元耦接逻辑运算单元的输出端，以接收逻辑信号，并对逻辑信号进行滤波，以产生滤波信号。第二开关单元具有第一端、第二端与第三端，第二开关单元的第一端产生警告信号，第二开关单元的第二端耦接接地端，第二开关单元的第三端耦接滤波单元，以接收滤波信号，第二开关单元依据滤波信号而决定是否导通。

在一实施例中，前述电路保护装置还包括二极管。二极管的阳极端耦接第二开关单元的第二端，二极管的阴极端耦接第二开关单元的第一端。

在一实施例中，前述逻辑运算单元为与门。

在一实施例中，前述第一开关单元为功率晶体管。

本发明的电路保护装置，利用控制单元依据致能信号、温度保护信号或电流保护信号，以控制第一开关单元的导通与否，以有效避免反向电压、过电流或过温度，而造成电路损坏的情况发生。另外，还进一步提供过电压或过电流的警告信号，使得使用者可以得知电路保护装置所发生的状况，进而进行相关的后续处理。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为影像图形阵列接口与保护电路连接的示意图；

图2为本发明的电路保护装置的示意图；

图3为本发明的另一电路保护装置的示意图。

其中，附图标记

110         保护电路

111         保险丝

120、290    影像图形阵列接口

200、300    电路保护装置

210         电荷泵单元

220         第一保护单元

230         第一开关单元

231、351    第一端

232、352    第二端

233、353    第三端

240         第二保护单元

250         控制单元

310         电流感测器

320         限流单元

330         逻辑运算单元

340         滤波单元

350         第二开关单元

D     二极管

CS    控制信号

EN    致能信号

VD    驱动电压

VI    输入电压

VIN   工作电压

VO    输出信号

S1    温度保护信号

S2    电流保护信号

S3    警告信号

GND   接地端

具体实施方式

以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的元件。

请参考图2所示，其为本发明的电路保护装置的示意图。本实施例的电路保护装置200适于影像图形阵列（Video Graphics Array,VGA）接口290，并且电路保护装置200与影像图形阵列接口290例如配置于一计算机***或一伺服器（Server）内的主机板上。

电路保护装置200包括电荷泵（Charge Pump）单元210、第一保护单元220、第一开关单元230、第二保护单元240与控制单元250。

电荷泵单元210接收工作电压VIN，并依据致能信号EN，而将工作电压VIN转换成驱动电压VD。其中，致能信号EN为对应计算机***或伺服器的工作状态。举例来说，当计算机***或伺服器为工作时，会产生低逻辑电位的致能信号EN，当计算机***或伺服器未工作时，会产生高逻辑电位的致能信号EN。

并且，电荷泵单元210接收致能信号EN的接脚为负缘触发，也即接收致能信号EN的接脚配置有一反相器。也就是说，当致能信号EN为高逻辑电位时，则高逻辑电位会经由反相器而转换为低逻辑电位，使得电荷泵单元210所接收到的致能信号为低逻辑电位。当致能信号EN为低逻辑电位时，则低逻辑电位会经由反相器而转换为高逻辑电位，使得电荷泵单元210所接收到的致能信号EN为高逻辑电位。

第一保护单元220用以感测电路保护装置200的温度，并依据此温度与一预设温度，以产生温度保护信号S1。进一步来说，第一保护单元220会将所感测到的温度与前述预设温度进行比对后，而据以产生对应的温度保护信号S1。

举例来说，当第一保护单元220比对出所感测到的温度小于预设温度时，则产生例如低逻辑电位的温度保护信号S1。当第一保护单元220比对出所感测到的温度大于预设温度时，则产生例如高逻辑电位的温度保护信号S1。

第一开关单元230具有第一端231、第二端232与第三端233，第一开关单元230的第一端231接收工作电压VIN，第一开关单元230的第二端232用以产生输出信号VO，第一开关单元230的第三端233接收控制信号CS，并回应控制讯CS而决定是否导通。

也就是说，当控制信号CS例如为高逻辑电位时，则第一开关单元230导通，使得工作电压VIN转换为输出信号VO后输出。当控制信号CS例如为低逻辑电位时，则第一开关单元230断开（即不导通），使得工作电压VIN不会转换成输出信号VO。

在本实施例中，前述第一开关单元230为功率晶体管。第一开关单元230的第一端231例如为功率晶体管的漏极端（Drain），第一开关单元230的第二端232例如为功率晶体管的源极端（Source），第一开关单元230的第三端233例如为功率晶体管的栅极端（Gate）。

第二保护单元240耦接于第一开关单元230的第二端232与影像图形阵列接口290之间，用以感测第一开关单元231的第二端232的电流，并依据此电流与一预设电流值，以产生电流保护信号S2。进一步来说，第二保护单元240会将所感测到的电流的电流值与前述预设电流值进行比对后，而据以产生对应的电流保护信号S2。在本实施例中，前述预设电流值包括第一阀值与第二阀值，且第一阀值小于第二阀值。

举例来说，当第二保护单元240比对出所感测到的电流的电流值小于预设电流值的第一阀值时，则产生例如“00”的电流保护信号S2。当第二保护单元240比对出所感测到的电流的电流值大于预设电流值的第一阀值且小于预设电流值的第二阀值时，则产生例如“01”的电流保护信号S2。当第二保护单元240比对出所感测到的电流的电流值大于预设电流值的第二阀值时，则产生例如“10”的电流保护信号S2。

控制单元250耦接电荷泵单元210、第一保护单元220、第一开关单元230与第二保护单元240，用以接收驱动电压VD、致能信号EN、温度保护信号S1与电流保护信号S2，并依据致能信号EN、温度保护信号S1或电流保护信号S2，以产生控制信号CS。

并且，控制单元250接收致能信号EN的接脚例如配置有一反相器。也就是说，当致能信号EN为高逻辑电位时，则高逻辑电位会经由反相器而转换为低逻辑电位，使得控制单元250所接收到的致能信号为低逻辑电位。当致能信号EN为低逻辑电位时，则低逻辑电位会经由反相器而转换为高逻辑电位，使得控制单元250所接收到的致能信号EN为高逻辑电位。

在本实施例中，当致能信号EN为低逻辑电位（也即计算机***或伺服器工作）时，低逻辑电位的致能信号EN经由反相器转换为高逻辑电位的致能信号EN，则控制单元250会对应高逻辑电位的致能信号EN，而产生高逻辑电位的控制信号CS，使得第一开开关单元230导通。其中，控制信号CS的电压值与驱动电压VD的电压值相同。

当致能信号EN为高逻辑电位（也即计算机***或伺服器未工作）时，高逻辑电位的致能信号EN经由反相器转换为低逻辑电位的致能信号EN，则控制单元250会对应低逻辑电位的致能信号EN，而产生低逻辑电位的控制信号CS，使得第一开开关单元230断开。如此一来，可有效避免反向电压的情况发生。

另外，当温度保护信号S1为低逻辑电位（即第一保护单元220所感测的温度小于预设温度）时，控制单元250对应此低逻辑电位的温度保护信号S1，不会改变控制信号CS的逻辑电位，使得第一开关单元230仍导通。

当温度保护信号S1为高逻辑电位（即第一保护单元220所感测的温度大于预设温度）时，控制单元250对应此高逻辑电位的温度保护信号S1，产生低逻辑电位的控制信号CS，使得第一开关单元230断开（不导通），而让工作电压VIN不会转换成输出信号VO给影像图形阵列接口290。如此一来，可有效避免温度过高而使得电路损坏的情况发生。

此外，当电流保护信号S2为“00”（即第二保护单元240所感测的电流的电流值小于预设电流值的第一阀值）时，控制单元250对应此“00”的电流保护信号S2，不会改变控制信号CS的逻辑电位，使得第一开关单元230仍导通。

当电流保护信号S2为“01”（即第二保护单元240所感测的电流的电流值大于预设电流值的第一阀值且小于预设电流值的第二阀值）时，控制单元250对应此“01“的电流保护信号S2，以控制第一开关单元230（即功率晶体管）进入饱和区，使得电路保护装置100进入恒定电流（Constant Current）的电路模式，以调整输出信号VO为一恒定电流，也即电路保护装置100产生恒定电离的输出信号VO。

当电流保护信号S2为“10”（即第二保护单元240所感测到的电流值大于预设电流值的第二阀值）时，控制单元250对应此“10”的电流保护信号S2，产生低逻辑电位的控制信号CS，使得第一开关单元230断开（即不导通）。如此一来，可有效避免电流过高而使得电路损坏的情况发生。

请参考图3所示，其为本发明的另一电路保护装置的示意图。本实施例的电路保护装置300也适于影像图形阵列接口290，并且电路保护装置300与影像图形阵列接口290例如配置于一计算机***或一伺服器内的主机板上。

电路保护装置300包括电荷泵单元210、第一保护单元220、第一开关单元230、第二保护单元240、控制单元250、逻辑运算单元330、滤波单元340与第二开关单元350。其中，电荷泵单元210、第一保护单元220、第一开关单元230、第二保护单元240与控制单元250的耦接关系与其相关操作，可参考图2的实施例的说明，故在此不再赘述。

在本实施例中，第二保护单元240包括电流感测器310与限流（CurrentLimit）单元320。电流感测器310耦接第一开关单元230的第二端232与影像图形阵列接口290之间，用以感测第一开关单元230的第二端232的电流，以产生电流信号。

限流单元320耦接电流感测器310，用以接收电流信号，并比对电流信号的电流值与预设电流值，而据以产生电流保护信号S2。进一步来说，限流单元320比对电流信号的电流值与预设电流值的第一阀值与第二阀值，而据以产生电路保护信号S2，其中第一阀值小于第二阀值。

举例来说，当限流单元320比对出电流信号的电流值小于预设电流值的第一阀值时，产生例如“00”的电流保护信号S2，使控制单元250控制第一开关单元230导通。当限流单元320比对出电流信号的电流值大于预设电流值的第一阀值且小与预设电流值的第二阀值时，产生例如“01”的电流保护信号S2，使控制单元250控制第一开关单元230进入饱和区，以调整输出信号VO为恒定电流，进而避免电路元件因为过电流而损坏。当限流单元320比对出电流信号的电流值大于预设电流值的第二阀值时，产生例如“10”的电流保护信号S2，使控制单元250控制第一开关单元230断开（即不导通）。

逻辑运算单元330耦接第一保护单元220与第二保护单元240，用以接收温度保护信号S1与电流保护信号S2，并依据温度保护信号S1与电流保护信号S2，以产生逻辑信号。在本实施例中，逻辑运算单元330可为与门（ANDGate）。

也就是说，当温度保护信号S1为高逻辑电位、电流保护信号S2为“01”或“10”，或是温度保护信号S1为高逻辑电位且电流保护信号S2同时为“01”或“10”时，逻辑运算单元330的输出端会产生高逻辑电位的逻辑信号。当温度保护信号S1为低逻辑电位且电流保护信号S2同时为“00”时，逻辑运算单元330的输出端会产生低逻辑电位的逻辑信号。

滤波单元340耦接逻辑运算单元330的输出端，以接收逻辑信号，并对逻辑信号进行滤波，以产生滤波信号。也就是说，逻辑信号通过滤波单元340滤波后，滤波单元340所产生的滤波信号的逻辑电位会较为精确，以避免逻辑信号受到杂讯干扰，而使得后续的元件产生误动作。

第二开关单元350具有第一端351、第二端352与第三端353，第二开关单元350的第一端351产生警告信号S3，第二开关单元350的第二端352耦接接地端GND，第二开关单元350的第三端353耦接滤波单元340，以接收滤波信号，第二开关单元350依据滤波信号而决定是否导通。

在本实施例中，第二开关单元350例如为N型晶体管。第二开关单元350的第一端351例如为N型晶体管的漏极端，第二开关单元350的第二端352例如为N型晶体管的源极端，第二开关单元350的第三端353例如为N型晶体管的栅极端。

当第二开关单元350的第三端353接收到例如低逻辑电位的滤波信号时，第二开关单元350不会导通，故不会产生警告信号S3。当第二开关单元350的第三端353接收到例如高逻辑电位的滤波信号时，第二开关单元350导通，则第二开关的350的第一端351通过第二端352耦接接地端GND，使得警告信号S3为低逻辑电位。

进一步来说，第二开关单元350的第一端351例如耦接主机板上的复杂可程序逻辑元件（Complex Programmable Logic Device,CPLD），则第二开关单元350所产生的警告信号S3会传送至复杂可程序逻辑元件，以进行相应的处理，例如将警告信号S3的储存于复杂可程序逻辑器件的暂存器内，或是将警告信号S3的相关信息转换成显示信号显示于显示器上。

因此，当复杂可程序逻辑元件接收到低逻辑电位的警告信号S3，使用者便可通过显示器所显示的信息或是读取前述暂存器内的信息，以得知过电压或过温度的情况发生，则使用者便可进行相关的后续处理。

另外，电路保护装置300还包括二极管D。二极管D的阳极端耦接第二开关单元350的第二端352，二极管D的阴极端耦接第二开关单元350的第一端351。其中，二极管D用以分别钳制压降在第二开关单元350的第一端351与第二端352之间的电压。

本发明的实施例的电路保护装置，其利用控制单元依据致能信号、温度保护信号或电流保护信号，以控制第一开关单元的导通与否，以有效避免反向电压、过电流或过温度，而造成电路损坏的情况发生。另外，还进一步提供过电压或过电流的警告信号，使得使用者可以得知电路保护装置所发生的状况，进而进行相关的后续处理。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种电路保护装置，适于一影像图形阵列接口，其特征在于，该电路保护装置包括：

一电荷泵单元，接收一工作电压，并依据一致能信号，而将工作电压转换成一驱动电压；

一第一保护单元，用以感测该电路保护装置的一温度，并依据该温度与一预设温度，以产生一温度保护信号；

一第一开关单元，具有一第一端、一第二端与一第三端，该第一开关单元的该第一端接收该工作电压，该第一开关单元的该第二端用以产生一输出信号，该第一开关单元的该第三端接收一控制信号，并回应该控制信号而决定是否导通；

一第二保护单元，耦接该第一开关单元的该第二端，用以感测该第一开关单元的该第二端的一电流，并依据该电流与一预设电流值，以产生一电流保护信号；以及

一控制单元，耦接该电荷泵单元、该第一保护单元、该第一开关单元与该第二保护单元，用以接收该驱动电压、该致能信号、该温度保护信号与该电流保护信号，并依据该致能信号、该温度保护信号或该电流保护信号，以产生该控制信号；

其中，当该温度大于该预设温度，该控制单元依据该温度保护信号，产生该控制信号以控制该第一开关单元断开；

其中，该预设电流值包括一第一阀值与一第二阀值，且该第一阀值小于该第二阀值，当该电流大于该第一阀值且小于该第二阀值时，该控制单元依据该电流保护信号，产生该控制信号以控制该第一开关单元，使该输出信号为一恒定电流。

2.根据权利要求1所述的该电路保护装置，其特征在于，当该电流大于该第二阀值时，该控制单元依据该电流保护信号，产生该控制信号以控制该第一开关单元断开。

3.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，该第二保护单元包括：

一电流感测器，耦接该第一开关单元的该第二端，用以感测该第一开关单元的该第二端的该电流，以产生一电流信号；以及

一限流单元，耦接该电流感测器，用以接收该电流信号，并比对该电流信号的电流值与该预设电流值，而据以产生该电流保护信号。

4.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，还包括：

一逻辑运算单元，耦接该第一保护单元与该第二保护单元，用以接收并依据该温度保护信号与该电流保护信号，以产生一逻辑信号；

一滤波单元，耦接该逻辑运算单元的输出端，以接收该逻辑信号，并对该逻辑信号进行滤波，以产生一滤波信号；以及

一第二开关单元，具有一第一端、一第二端与一第三端，该第二开关单元的该第一端产生一警告信号，该第二开关单元的该第二端耦接接地端，该第二开关单元的该第三端耦接该滤波单元，以接收该滤波信号，该第二开关单元依据该滤波信号而决定是否导通。

5.根据权利要求4所述的电路保护装置，其特征在于，还包括：

一二极管，其阳极端耦接该第二开关单元的该第二端，其阴极端耦接该第二开关单元的该第一端。

6.根据权利要求4所述的电路保护装置，其特征在于，该逻辑运算单元为一与门。

7.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，该第一开关单元为一功率晶体管。

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