一种计算机设备及其过压保护电路

文档序号:1892607 发布日期:2021-11-26 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种计算机设备及其过压保护电路 (Computer equipment and overvoltage protection circuit thereof ) 是由 潘喜光 于 2021-07-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种过压保护电路,通过设置合理的采样比例,比较器能够在任一VR芯片输出电压的电压值过高时,通过可控开关改变断路装置使能端的电平状态,使得断路装置断开,从而切断主电源对于各个VR芯片的供电回路以形成保护,相比于现有技术中“利用软件实现保护控制”的控制方式,本申请中利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本。本发明还公开了一种计算机设备,具有如上过压保护电路相同的有益效果。(The invention discloses an overvoltage protection circuit, which is characterized in that a comparator can change the level state of an enabling end of a circuit breaking device through a controllable switch to break the circuit breaking device when the voltage value of the output voltage of any VR chip is too high by setting a reasonable sampling proportion, so that a power supply loop of a main power supply to each VR chip is cut off to form protection. The invention also discloses computer equipment which has the same beneficial effects as the overvoltage protection circuit.)

一种计算机设备及其过压保护电路

技术领域

本发明涉及计算机领域,特别是涉及一种过压保护电路,本发明还涉及一种计算机设备。

背景技术

计算机设备中通常具有多个VR(Voltage Regulator,电压调节)芯片,每个VR芯片可以将主电源的电压转换成指定电压后提供给与自身连接的负载,以便向各负载提供额定电压,但是由于多种原因(例如VR芯片与主电源短路),VR芯片的输出电压可能过高,一旦VR芯片的输出电压过高,便可能会导致相关器件的损坏,现有技术中的VR芯片可以主动检测出自身输出电压过高的状况并告知CPLD(Complex Programmable logic device,复杂可编程逻辑器件),而CPLD则可以控制计算机设备关机,从而保障相关器件不被烧坏,然而“VR芯片主动检测自身输出电压过高”以及“CPLD控制计算机设备关机”的过程都较为缓慢,耗时较长,在这期间VR芯片过高的输出电压便可能已经对相关器件造成损坏,从而使得维修成本较高。

因此,如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种过压保护电路,利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本;本发明的另一目的是提供一种包括上述过压保护电路的计算机设备,利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种过压保护电路,包括:

输入端一一对应的与计算机设备中各个电压调节VR芯片的输出端连接的多个电压采集装置,用于对与自身对应的所述VR芯片的输出电压进行采样并得到采样电压;

第一输入端分别与各个所述电压采集装置的输出端连接,第二输入端具有基准电压的比较器,用于在任一所述采样电压的电压值高于所述基准电压时,输出第二电平,否则输出与所述第二电平高低状态相反的第一电平;

控制端与所述比较器的输出端连接,第一端与断路装置的使能端连接,第二端接地的可控开关,用于在自身控制端接收到所述第一电平时处于第一通断状态,在自身控制端接收到所述第二电平时处于与所述第一通断状态相反的第二通断状态;

设置于所述计算机设备的主电源与各个所述VR芯片输入端之间的所述断路装置,用于在所述可控开关处于第二通断状态时断开自身所在回路,在所述可控开关处于第一通断状态时连通自身所在回路;

设置于所述断路装置的使能端的电位上拉装置,用于提供高电平。

优选地,该过压保护电路还包括:

正极一一对应的与各个所述电压采集装置的输出端连接,负极均与所述比较器的第一输入端连接的第一隔离器件,用于禁止电流由自身的负极流向自身的正极。

优选地,所述断路装置包括:

第一端均与所述计算机设备的主电源连接,第二端分别与自身对应的多个所述VR芯片的输入端连接,使能端均与所述可控开关的第一端连接的多个电子熔断器,用于在所述可控开关处于第二通断状态时断开自身所在回路,在所述可控开关处于第一通断状态时连通自身所在回路,还用于在自身所在回路中的电流值大于预设阈值时断开自身所在回路。

优选地,过压保护电路还包括:

正极分别一一对应地与所述电子熔断器的使能端连接,负极均与所述可控开关的第一端连接的多个第二隔离器件,用于禁止电流由自身的负极流向自身的正极。

优选地,所述第一隔离器件以及所述第二隔离器件均为二极管。

优选地,所述可控开关为金氧半场效晶体管MOSFET。

优选地,所述电位上拉装置为所述计算机设备中原有的处理器。

优选地,所述电压采集装置为分压电路。

优选地,该过压保护电路还包括:

负极与所述比较器的第一输入端连接,正极接地的稳压二极管,用于在自身负极电压高于击穿电压时被反向击穿。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种计算机设备,包括如上所述的过压保护电路。

本发明提供了一种过压保护电路,通过设置合理的采样比例,比较器能够在任一VR芯片输出电压的电压值过高时,通过可控开关改变断路装置使能端的电平状态,使得断路装置断开,从而切断主电源对于各个VR芯片的供电回路以形成保护,相比于现有技术中“利用软件实现保护控制”的控制方式,本申请中利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本。

本发明还提供了一种计算机设备,具有如上过压保护电路相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种过压保护电路的结构示意图;

图2为本发明提供的另一种过压保护电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种过压保护电路,利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本;本发明的另一核心是提供一种包括上述过压保护电路的计算机设备,利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

请参考图1,图1为本发明提供的一种过压保护电路的结构示意图,该过压保护电路包括:

输入端一一对应的与计算机设备中各个电压调节VR芯片的输出端连接的多个电压采集装置1,用于对与自身对应的VR芯片的输出电压进行采样并得到采样电压;

第一输入端分别与各个电压采集装置1的输出端连接,第二输入端具有基准电压的比较器2,用于在任一采样电压的电压值高于基准电压时,输出第二电平,否则输出与第二电平高低状态相反的第一电平;

控制端与比较器2的输出端连接,第一端与断路装置4的使能端连接,第二端接地的可控开关3,用于在自身控制端接收到第一电平时处于第一通断状态,在自身控制端接收到第二电平时处于与第一通断状态相反的第二通断状态;

设置于计算机设备的主电源与各个VR芯片输入端之间的断路装置4,用于在可控开关3处于第二通断状态时断开自身所在回路,在可控开关3处于第一通断状态时连通自身所在回路;

设置于断路装置4的使能端的电位上拉装置5,用于提供高电平。

具体的,考虑到如上背景技术中的技术问题,本申请欲采用硬件电路实现对于VR芯片输出过高电压情况下的保护控制,以缩短控制时间,通过各个电压采集装置1可以对每个VR芯片的输出电压进行采样并得到采样电压,每个VR芯片本身在正常情况下输出电压的电压值存在区别,然而本申请中可以不要求正常情况下所有采样电压的电压值保持一致,例如对于其中正常输出电压较低的VR芯片来说,电压采集装置1可以一比一地进行采样(也即不减小电压),对于其中正常输出电压较高的VR芯片来说,可以以小于1的比例进行采样,最终达到的效果要保证“任一个VR芯片的输出电压达到异常标准时,均可以触发比较器2输出第二电平”。

具体的,由于第一电平以及第二电平的高低状态相反,因此这两个电平便可以对应控制可控开关3分别处于第一通断状态以及第二通断状态,当可控开关3处于闭合状态时,那么可控开关3便可以将断路装置4的使能端接地从而使其使能端感应到低电平,而在可控开关3处于断开状态时,电位上拉装置5便可以使得使能端感应到高电平,对于断路装置4来说,其可以在可控开关3处于第二通断状态时断开自身所在回路,在可控开关3处于第一通断状态时连通自身所在回路,从而达到对于各个VR芯片的供电回路的断路控制来保证安全。

其中,第一输入端以及第二输入端分别可以为同相输入端以及反相输入端中的一者,第一电平以及第二电平分别可以为高低电平中的一者,第一通断状态以及第二通断状态分别可以为闭合与断开两种状态中的一者,本发明实施例在此均不做限定。

具体的,值得一提的是,基准电压的具体数值可以根据需求进行自主设定,例如可以为2V,其响应时间通常为30ns,而可控开关3的响应时间通常也在ns级别,因此本发明实施例中硬件电路的响应时间非常短,能够快速地实现过压保护。

其中,计算机设备可以为多种类型,例如可以为服务器或者个人电脑等,本发明实施例在此不做限定。

本发明提供了一种过压保护电路,通过设置合理的采样比例,比较器能够在任一VR芯片输出电压的电压值过高时,通过可控开关改变断路装置使能端的电平状态,使得断路装置断开,从而切断主电源对于各个VR芯片的供电回路以形成保护,相比于现有技术中“利用软件实现保护控制”的控制方式,本申请中利用硬件电路实现保护控制,很大程度上缩短了保护控制的时间,降低了VR芯片过高的输出电压对相关器件造成损坏的可能性,从而降低了维修成本。

为了更好地对本发明实施例进行说明,请参考图2,图2为本发明提供的另一种过压保护电路的结构示意图,在上述实施例的基础上:

作为一种优选的实施例,该过压保护电路还包括:

正极一一对应的与各个电压采集装置1的输出端连接,负极均与比较器2的第一输入端连接的第一隔离器件,用于禁止电流由自身的负极流向自身的正极。

具体的,在图2中,二极管D1-D5均为第一隔离器件,二极管D6以及二极管D7为第二隔离器件,D8为稳压二极管,U1为比较器2,Q1为可控开关3,此外,PSU(Power supply unit,电源供应器)为主电源,而E-Fuse则为电子熔断器,XXX VR则为各类VR芯片,例如BMC(Baseboard Management Controller,基板管理控制器)VR等。

具体的,为了防止均连接到第一比较器2的第一输入端的各个VR芯片的输出端之间发生电流的倒灌,本发明实施例中为每个VR芯片的输出端设置了第一隔离器件,其可以禁止电流由自身的负极流向自身的正极,从而防止其它VR芯片的输出电流灌入自身输出端,提高了VR芯片的安全性。

具体的,在图2中,以P5V_AUX(正常的输出电压为5V)为例,当P5V_AUX电压异常(达到5.41V时),分压后到二极管D1的电压为2.2V,进过二极管后电压衰减到2V,此时比较器2的IN+管脚电压等于基准电压Vref,当P5V_AUX电压再升高时,比较器2的IN+管脚电压高于基准电压Vref,30ns延迟后比较器2触发,OUT管脚被拉高,MOSFET经过20ns延迟后打开,把E-Fuse的使能信号拉低,E-Fuse关闭,各VR芯片的输入12V关闭,所有VR芯片掉电。

作为一种优选的实施例,断路装置4包括:

第一端均与计算机设备的主电源连接,第二端分别与自身对应的多个VR芯片的输入端连接,使能端均与可控开关3的第一端连接的多个电子熔断器,用于在可控开关3处于第二通断状态时断开自身所在回路,在可控开关3处于第一通断状态时连通自身所在回路,还用于在自身所在回路中的电流值大于预设阈值时断开自身所在回路。

具体的,电子熔断器具有响应速度快的优点,且其可以同时具备过流保护的功能,并且通常情况下主电源与各VR芯片之间就具备电子熔断器,从而可以通过采用原有的电子熔断器以节省成本。

当然,除了多个电子熔断器外,断路装置4还可以为其他多种类型,本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例,过压保护电路还包括:

正极分别一一对应地与电子熔断器的使能端连接,负极均与可控开关3的第一端连接的多个第二隔离器件,用于禁止电流由自身的负极流向自身的正极。

具体的,为了防止均连接到可控开关3第一端的各个电子熔断器使能端之间发生电流的倒灌,本发明实施例中为每个电子熔断器使能端设置了第二隔离器件,其可以禁止电流由自身的负极流向自身的正极,从而防止其它电子熔断器使能端的电流灌入自身输出端,提高了子熔断器的安全性。

作为一种优选的实施例,第一隔离器件以及第二隔离器件均为二极管。

具体的,二极管具有结构简单、体积小以及成本低等优点。

当然,除了二极管外,第一隔离器件以及第二隔离器件均分别还可以为其他多种类型,本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例,可控开关3为MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)。

具体的,MOSFET具有体积小、成本低以及响应速度快等优点,其相应速度通常可以为20ns。

当然,除了MOSFET外,可控开关3还可以为其他多种类型,本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例,电位上拉装置5为计算机设备中原有的处理器。

具体的,采用计算机设备中原有的处理器作为电位上拉装置5可以节省成本。

当然,除了计算机设备中原有的处理器外,电位上拉装置5还可以为其他多种类型,本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例,电压采集装置1为分压电路。

具体的,分压电路具有结构简单、成本低以及寿命长等优点。

当然,除了分压电路外,电压采集装置1还可以为其他多种类型,本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例,该过压保护电路还包括:

负极与比较器2的第一输入端连接,正极接地的稳压二极管,用于在自身负极电压高于击穿电压时被反向击穿。

具体的,为了避免各种原因产生的高压流入比较器2对比较器2造成损坏,本发明实施例中在比较器2的第一输入端上设置了稳压二极管,如此一来,当有大电压到达时,稳压二极管可以通过自身的被击穿来将大电压接入大地,从而防止大电压流入比较器2对比较器2造成损坏,延长了比较器2的使用寿命。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种计算机设备,包括如上的过压保护电路。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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