[发明专利]电源供应装置及其过电压保护单元与方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种过电压保护单元及其方法，且特别是有关于应用在 电源供应装置的过电压保护单元及其方法。

背景技术

一般在消费性电子产品的设计上，为了避免电子产品因不正确的电源的 输入而导致电子产品的损坏，常设计过电压保护(Over Voltage Protection) 单元以保护电子产品。

例如图1所示为已知一种负载的过电压保护电路架构图。图1可分为过 电压保护单元10、转换单元20、中央处理单元30(Central Processing Unit， 简称CPU)与电源供应单元40四大部分。其中过电压保护单元10包含了数字 模拟转换器101与比较器102。转换单元20包含了脉宽调变控制器(Pulse Width Modulation Controller)103、驱动器104与降压电路50。降压电路 50又包含上功率晶体管105、下功率晶体管106、电感107与电容108。电源 供应单元40用以提供系统电能VCC与待机电能VSB。当电源供应单元40被 禁能时，保持提供待机电能VSB，但停止供应系统电能VCC。

一般中央处理单元30的操作电压约1.4V～1.2V，电源供应单元40所提 供的系统电能VCC约12V。因此则必须通过转换单元20将系统电能VCC降压 成核心电能VCORE(约1.2V)以提供给中央处理单元30。转换单元20就是已 知技术中的降压式电源转换电路(Buck Converter)，在此则不予赘述。值得 注意的是，一旦降压电路50的上功率晶体管105突然故障导致上功率晶体管 105短路，则会使系统电能VCC(约12V)直接输出到电感107再输出至电容108 与中央处理单元30。由于电容108的耐压为4V以下，因此若上功率晶体管 105发生短路，不仅电容108会发生电容爆浆，也会导致中央处理单元30损 坏。

承上述，为了达到过电压保护的目的，则将核心电能VCORE回授给过电 压保护单元10的比较器102。另外，数字模拟转换器101将中央处理单元30 所提供数字讯号VID转换成模拟讯号；此模拟讯号经过动作点电压的调整而 产生参考电压VREF(例如为2V)并且输入至比较器102的另一输入端。比较器 102则用以比较参考电压VREF与核心电能VCORE。当上功率晶体管105发生 短路使核心电能VCORE高于参考电压VREF(2V)时，比较器102则通过脉宽调 变控制器103与驱动器104强迫使下功率晶体管106导通。当下功率晶体管 106导通时，则可降低核心电能VCORE的电压，避免高压直接输入至电容108 与中央处理单元30造成损坏。

然而上述作法却会导致另外一个严重的问题。当核心电能VCORE高于参 考电压VREF(亦即上功率晶体管105发生短路)时，传统过电压保护单元10 会强迫使下功率晶体管106导通，导致系统电能VCC与接地GND之间形成短 路。因此，晶体管105与106所形成的导电路径会拉低系统电能VCC的电压。 当系统电能VCC的电压低于脉宽调变控制器103与驱动器104的操作电压时， 会使脉宽调变控制器103与驱动器104无法正常工作，进而无法使下功率晶 体管106保持导通。下功率晶体管106回到不导通状态造成核心电能VCORE 的电压又再度上升。一旦核心电能VCORE的电压高于参考电压VREF，下功率 晶体管106又回到导通状态，使核心电能VCORE再次下降。如此周而复始的 产生震荡电压，对电容108与中央处理单元30会造成很大的伤害。