过电压保护电路及具有该电路的电源供应器 【技术领域】
本发明涉及一种过电压保护电路，尤指一种适用于电源供应器的过电压保护电路。
背景技术
随着科技时代的进步，计算机已经成为生活中不可缺少的工具，然而计算机就像一般电器用品一样，需要电源才能启动工作，因此电源供应器可说是计算机的动力来源。其中，电源供应器的主要功用是将一般插座所提供的交流电，转换成计算机可以使用的直流电。因此，一个良好的电源供应器必需可靠、符合所有功能规格、保护特性、安全规范、电磁兼容能力及其它的特定需求等。
当电源供应器内部的反馈控制电路或零件损坏而发生输出电压超过最大限定电压的情形时，需将其输出电压下降以避免损坏负载的电路组件，称为过电压保护(Over Voltage Protection，OVP)。
过电压保护功能对于一些敏感的负载特别重要，如CPU、内存、逻辑电路等，因为这些贵重组件若因工作电压太高，超过其所能负载的程度时，会导致永久性的损坏，因而损失惨重。
请参阅图1，其是电源供应器发生过电压保护情形的输出电压波形图，由图中可知，输出电压由t1开始上升一直到t2时因电压超过最大限定电压V2，将导致过电压保护被触发，以使输出电压下降，进而保护负载的电路组件。
当电源供应器一旦故障而没有电源输出时，无论设计再如何优异的计算机也只能大叹英雄无用武之地了，为了避免电源供应器的故障导致整台计算机无法使用，于是备援式电源供应器(Redundant Power Supply)应运而生。使用者可在电源开启时直接对备援式电源供应器进行与计算机主机的插拔动作。换句话说，该计算机主机的电源可以由后备的电源供应器来支持电源发生问题的状况。而且在计算机主机运转地时候，也可以将部份后备的或故障的电源供应器取出或安置新的电源供应器。通常备援式的电源供应器至少有两个，平时电源开启时是平均分配电源供应，当任何一个电源供应器损坏时，还可以立即切换至另一个电源供应器来进行供电。
请参阅图2A，其是现有备援式电源供应器的电路结构示意图。如图所示，备援式电源供应器20接收输入电源22所提供的电源，并转换成负载24所需的输出电压。备援式电源供应器20包含n个电源供应器21，并通过输出电压总线(output voltage bus)23将转换成直流电的输出电压传送至负载24。其中电源供应器21包含脉冲宽度调变器(PWM)211、滤波器(filter)212、二极管(diode)213及过电压比较器214。
脉冲宽度调变器(PWM)211用以对该输入电源22所提供的电源进行调变处理。滤波器212为一低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)，用以对调变后的脉冲进行滤波，以输出一转换成直流电的输出电压，并通过二极管213及输出电压总线(output voltage bus)23将输出电压传送至负载24。
至于，过电压比较器214是侦测滤波器212所输出的输出电压，并判断输出电压是否超过电源供应器21的最大限定电压，当超过时就触发过电压保护功能，使该脉冲宽度调变器(PWM)211停止提供输出电压，以保护负载24的电路组件。
请参阅图2B，其为现有电源供应器的过电压比较器所测量的输出电压示意图。如图所示，最底线代表负载24正常要求的输出电压V1，但是电源供应器内部电路会因受干扰而产生约正负0.06伏特(V)的噪声限度(NoiseMargin)V2及过冲限度(overshoot margin)V3约为正常要求的输出电压V1的3％，以及二极管213正向特性所产生的ΔVf压降(约0.2V)，如第图2C所示。总限度(total margin)为V2+V3+ΔVf，而过电压比较器214所测量的输出电压值Vout为：Vout＝V1+V2+V3+ΔVf。
一般电源供应器21当负载24要求输出电压为12V时，通常最大限定电压设定在13.5V~15V之间，因此根据图2B，如果正常要求的输出电压V1＝12.2V，则噪声限度V2＝60mv，过冲限度V3约为0.1V，ΔVf约为0.2V，那么输出电压Vout＝V1+V2+V3+ΔVf＝12.2+0.06+0.1+0.2＝12.56，由于12.56V低于13.5V~15V的电压范围，因此并不会有过电压保护的情形发生。
但是，当负载24对于电压非常敏感或是属于较特殊的系统时，通常正常要求输出电压V1与最大限定电压之间的缓冲区将设定的非常小，例如UNISYS公司要求输出电压V1为12.2V、最大限定电压为12.4V，两者之间的差距只有0.2V，而常见电源供应器21的过电压比较器214所测得的输出电压Vout为12.56V，将无法满足最大限定电压为12.4V的要求，因此将触发过电压保护。其中总限度0.36V中，二极管213正向特性所产生的压降ΔVf占据了很大的比例。
因此，如何发展一种可改善上述常见技术缺陷，且能于正常要求输出电压与最大限定电压之间的缓冲区非常小时满足最大限定电压要求的过电压保护电路，实为目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种适用于电源供应器的过电压保护电路，能解决传统过电压保护电路当正常要求输出电压与最大限定电压之间的缓冲区非常小时无法满足最大限定电压要求等等缺点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种过电压保护电路，适用于一电源供应器，其中该电源供应器包含一电压供应电路及一二极管，该二极管包含一第一电极端及一第二电极端，该过电压保护电路用以于该电压供应电路的输出电压高于一最大限定电压时停止输出电压或降低输出电压，该过电压保护电路包含：一第一比较器，电连接于该电压供应电路及该二极管的该第一电极端，用以侦测该第一电极端的第一电压，并将该第一电压与该最大限定电压进行比较后，输出一第一检测信号；一第二比较器，电连接于该二极管的该第二电极端，用以侦测该第二电极端的第二电压，并将该第二电压与该最大限定电压进行比较后，输出一第二检测信号；以及一逻辑电路，电连接于该第一比较器、该第二比较器及该电压供应电路，其接收该第一检测信号及该第二检测信号，并于该第一检测信号及该第二检测信号表示该第一电压及该第二电压均高于该最大限定电压时，输出一控制信号，用以控制该电压供应电路停止输出电压或降低输出电压。
根据本发明的构想，其中该二极管的该第一电极端为一阳极端，该第二电极端为一阴极端。
根据本发明的构想，其中该逻辑电路为一与门(And Gate)，用以于该第一电压及该第二电压均高于该最大限定电压时，控制该电压供应电路降低输出电压。
根据本发明的构想，其中该第一电压会因该二极管的正向特性所造成的压降而改变，即该第二电压为该第一电压减去压降所得。
根据本发明的构想，其中该过电压保护电路包含一锁存器(latching)，电连接于该逻辑电路及该电压供应电路，用以接收该控制信号，并因应该控制信号的触发而停止或调降该电压供应电路的输出电压。
根据本发明的构想，其中该电源供应器为一备援式电源供应器(redundant power supply)。
根据本发明的构想，其中该电压供应电路包含：一调变器，其接收一电压，用以对该电压进行调变；以及一滤波器，电连接于该调变器，用以对该调变后的电压进行滤波，进行输出该第一电压。
根据本发明的构想，其中该调变器为一脉冲宽度调变器(PWM)，用以对该电压进行调变。
根据本发明的构想，其中该滤波器为一低通滤波器(LPF)，用以对该调变后的电压进行滤波，进行输出该第一电压。
本发明还提供了一种电源供应器，包含：一电压供应电路；一二极管，电连接于该电压供应电路，且包含一第一电极端及一第二电极端；一过电压保护电路，电连接于该二极管及该电源供应电路，用以在该电压供应电路的输出电压高于一最大限定电压时停止或调降该电压供应电路输出电压，该过电压保护电路包含：一第一比较器，电连接于该电压供应电路及该二极管的该第一电极端，用以侦测该第一电极端的第一电压，并将该第一电压与该最大限定电压进行比较后，输出一第一检测信号；一第二比较器，电连接于该二极管的该第二电极端，用以侦测该第二电极端的第二电压，并将该第二电压与该最大限定电压进行比较后，输出一第二检测信号；以及一逻辑电路，电连接于该第一比较器、该第二比较器及该电压供应电路，其接收该第一检测信号及该第二检测信号，并于该第一检测信号及该第二检测信号表示该第一电压及该第二电压均高于该最大限定电压时，输出一控制信号，用以控制该电压供应电路停止或降低输出电压。
根据本发明的构想，其中该电源供应器为一备援式电源供应器(redundant power supply)。
根据本发明的构想，其中该电压供应电路包含：一调变器，其接收一电压，用以对该电压进行调变；以及一滤波器，电连接于该调变器，用以对该调变后的电压进行滤波，进行输出该第一电压。
根据本发明的构想，其中该调变器为一脉冲宽度调变器(PWM)，用以对该电压进行调变。
根据本发明的构想，其中该滤波器为一低通滤波器(LPF)，用以对该调变后的电压进行滤波，进行输出该第一电压。
根据本发明的构想，其中该二极管的该第一电极端为一阳极端，该第二电极端为一阴极端。
根据本发明的构想，其中该逻辑电路为一与门(And Gate)，用以于该第一电压及该第二电压均高于该最大限定电压时，控制该电压供应电路停止或调降输出电压。
根据本发明的构想，其中该第一电压会因该二极管的正向特性所造成的压降而改变，即该第二电压为该第一电压减去压降所得。
根据本发明的构想，其中该过电压保护电路包含一锁存器(latching)，电连接于该逻辑电路及该电压供应电路，用以接收该控制信号，并因应该控制信号的触发而停止或调整该电压供应电路的输出电压。
本发明的有益效果是，本发明的过电压保护电路可在实际要求输出电压与限定电压的缓冲区相当小的情形下，利用两个过电压比较器分别于二极管的阳极端及阴极端进行测量，进而忽略二极管正向特性的压降，以满足最大限定电压的要求。
本发明由下列附图与实施例的说明，可得一更深入的了解。
【附图说明】
图1是电源供应器发生过电压保护情形的输出电压波形图；
图2A是常见备援式电源供应器的电路结构示意图；
图2B是常见电源供应器的过电压比较器所测量的输出电压示意图；
图2C是二极管正向特性所产生的压降的示意图；
图3A是本发明的备援式电源供应器的结构示意图；
图3B是本发明的电源供应器的电路结构示意图；
图3C是本发明的第二过电压比较器所测量的输出电压示意图。
其中，附图标记说明如下：
20：备援式电源供应器 21：电源供应器
211：脉冲宽度调变器 212：滤波器
213：二极管 214：过电压比较器
22：输入电源 23：输出电压总线
24：负载 30：备援式电源供应器
31：电源供应器 310：电压供应电路
311：脉冲宽度调变器 312：低通滤波器
313：二极管 3131：第一电极端
3132：第二电极端 314：过电压保护电路
315：第一过电压比较器 316：第二过电压比较器
317：与门 318：锁存器
32：输入电源 33：输出电压总线
34：负载
【具体实施方式】
请参阅图3A，为本发明的备援式电源供应器的结构示意图。如图3A所示，备援式电源供应器30接收输入电源32所提供的电源，并转换成负载34所需的输出电压。备援式电源供应器30包含n个电源供应器31，并通过输出电压总线33将转换成直流电的输出电压传送至负载34。电源供应器31的架构主要包含电压供应电路310、二极管313及过电压保护电路314。
电压供应电路310根据负载34的需求提供输出电压，其主要包含一调变器及一滤波器。调变器以一脉冲宽度调变器(PWM)311为佳，用以对该输入电源32所提供的电源进行调变处理。至于，滤波器为一低通滤波器(LPF)312，由图中可知，其由一电感及一电容所构成，主要对调变后的脉冲进行滤波，以输出一转换成直流电的输出电压，并通过二极管313及输出电压总线(output voltage bus)33将输出电压传送至负载34。
二极管(diode)313电连接于低通滤波器312与输出电压总线33之间，其包含第一电极端3131及第二电极端3132，当于第一电极端3131输入一正电压时即可产生顺向电流，可避免其它电源供应器31的输出电压由第二电极端3132输入，进而保护所属的电源供应器的内部组件，其中，第一电极端3131为一阳极端，第二电极端3132为一阴极端。
至于，过电压保护电路314主要在电压供应电路310的输出电压高于一最大限定电压时控制电压供应电路310，停止或调降输出电压，其核心组件包含一第一比较器、一第二比较器以及一逻辑电路。
请参考图3A及图3B，如图所示，第一比较器为一第一过电压比较器315，其连接于低通滤波器312及二极管313的第一电极端3131之间，用以侦测低通滤波器312的输出电压的分压，即二极管313第一电极端3131的电压的分压，并将所测得的第一电压与最大限定电压进行比较后，输出第一检测信号。当然，第二比较器为一第二过电压比较器316，其与二极管313的第二电极端3132及输出电压总线33连接，用以侦测二极管313的第二电极端3132的电压的分压，并将所测得的第二电压与最大限定电压进行比较后，输出第二检测信号。
至于，逻辑电路是与第一过电压比较器315、第二过电压比较器316及脉冲宽度调变器311电性连接，且以一与门(And Gate)317为佳，用以接收第一过电压比较器315所输出的第一检测信号及第二过电压比较器316所输出的第二检测信号，当第一检测信号及第二检测信号表示第一电压及第二电压都超过最大限定电压时，输出一控制信号，用以调整脉冲宽度调变器311，以停止或调降输出电压，进而保护负载34的电路组件。
请再参阅图3B，如图所示，与门317及脉冲宽度调变器311之间还包含一锁存器(latching)318，其用以接收由与门317所输出的控制信号，并因应该控制信号的触发而调整脉冲宽度调变器311，进而停止或降低输出电压。
当第一电压由二极管313的第一电极端3131通过二极管313内部至第二电极端3132后，第一电压会因二极管313的正向特性所造成的压降ΔVf而改变，即第二电压为第一电压减去压降ΔVf所得。由于，本发明的过电压保护电路314分别于二极管313的第一电极端3131及第二电极端3132进行电压测量，且使用与门317作为判断是否发生过电压，因此，可以消除二极管313的压降ΔVf所造成的影响。
举例而言，当要求输出电压V1为12.2V、最大限定电压为12.4V，第一过电压比较器315所测量的第一电压为Vout1＝V1+V2+V3+ΔVf＝12.2+0.06+0.1+0.2＝12.56，如图2B所示。而第二过电压比较器316由于已经扣除了二极管313正向特性的压降ΔVf，因此第二电压为Vout2＝V1+V2+V3＝12.2+0.06+0.1＝12.36，如图3C所示。第一电压为12.56V超过最大限定电压12.4V，而第二电压为12.36V并未超过，由于第一电压及第二电压并没有两者均超过最大限定电压，因此与门317并不会触发过电压保护。
综上所述，本发明的过电压保护电路可在实际要求输出电压与限定电压的缓冲区相当小的情形下，利用两个过电压比较器分别于二极管的阳极端及阴极端进行测量，进而忽略二极管正向特性的压降，以满足最大限定电压的要求。
本发明可由本技术领域的普通技术人员作出等效结构变换，但是均包含在本发明的专利范围内。