TW201301703A - 具有供電保護功能的輸電系統、裝置及保護電路 - Google Patents

Abstract

一種保護電路，電連接於一提供一直流電力的直流電源供應器與一負載之間，且保護電路包含：一電壓比較器，電連接於直流電源供應器以偵測直流電力而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較偵測電壓值是否在安全範圍內，來提供一控制信號；及一開關，具有一接收直流電力的第一端、一電連接於負載的第二端，及一接收控制信號的控制端，且根據控制信號之邏輯準位變化而使開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當偵測電壓值不在安全範圍內時，開關受控制信號控制而處於不導通狀態，而不將直流電力傳遞到負載。

Description

具有供電保護功能的輸電系統、裝置及保護電路

本發明是有關於一種系統、裝置及電路，特別是指一種具有供電保護功能的輸電系統、裝置及保護電路。

如圖1所示，為一種習知的輸電系統1，包含：一直流電源供應器10，及一負載11。

該直流電源供應器1用於提供一直流電力。

該負載11電連接於該直流電源供應器10以接收該直流電力。

但是該習知輸電系統1具有以下缺點：

1.若直流電力的電壓高於該負載11的標準規格，將導致該負載11燒毀。

2.若直流電力的電壓低於該負載11的標準規格，負載11為維持其額定功率，將從該直流電源供應器10抽取超額的電流，而導致該直流電源供應器10燒毀。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種解決上述問題的具有供電保護功能的輸電系統。

該具有供電保護功能的輸電系統，包含：一負載；及一具有供電保護功能的輸電裝置，包括：一直流電源供應器，用於提供一直流電力；及一保護電路，電連接於該直流電源供應器與該負載之間，且具有：一電壓比較器，電連接於該直流電源供應器以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號；及一開關，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載的第二端，及一電連接於該電壓比較器以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當該偵測電壓值不在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於不導通狀態，而不將來自該直流電源供應器的直流電力傳遞到該負載。

本發明之第二目的，即在提供一種具有供電保護功能的輸電裝置。

該具有供電保護功能的輸電裝置，適用於電連接於一負載，且包含：一直流電源供應器，用於提供一直流電力；及一保護電路，電連接於該直流電源供應器與該負載之間，且具有：一電壓比較器，電連接於該直流電源供應器以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號；及一開關，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載的第二端，及一電連接於該電壓比較器以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當該偵測電壓值不在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於不導通狀態，而不將來自該直流電源供應器的直流電力傳遞到該負載。

本發明之第三目的，即在提供一種保護電路。

該保護電路，適用於電連接於一直流電源供應器與一負載之間，該直流電源供應器用於提供一直流電力，且該保護電路包含：一電壓比較器，電連接於該直流電源供應器以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號；及一開關，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載的第二端，及一電連接於該電壓比較器以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當該偵測電壓值不在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於不導通狀態，而不將來自該直流電源供應器的直流電力傳遞到該負載。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖2所示，本發明具有供電保護功能的輸電系統之較佳實施例，包含：一負載3，及一具有供電保護功能的輸電裝置2。

該具有供電保護功能的輸電裝置2電連接於該負載3，且包括一直流電源供應器20，及一保護電路21。

該直流電源供應器20用於提供一直流電力。

該保護電路21電連接於該直流電源供應器與該負載之間，且包括一電壓比較器22，及一開關S。

該電壓比較器22電連接於該直流電源供應器20以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值Va，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號。其中，該安全範圍是小於一第一參考電壓Vref1且大於一第二參考電壓Vref2，又Vref1＞Vref2。該電壓比較器22包括：一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第一運算放大單元OP1、一第二運算放大單元OP2、一個或邏輯單元OR，及一第三電阻R3。

該第一電阻R1具有一電連接於該直流電源供應器20以接收該直流電力的第一端，及一第二端。

該第二電阻R2具有一電連接於該第一電阻R1之第二端且提供該偵測電壓值Va的第一端，及一接地的第二端。

該第一運算放大單元OP1具有一電連接於該第一電阻R1之第二端以接收該偵測電壓值Va的非反相輸入端(+)、一接收該第一參考電壓Vref1的反相輸入端(-)，及一提供一第一邏輯信號Vo1的輸出端。

該第二運算放大單元OP2具有一接收該第二參考電壓Vref2的非反相輸入端(+)、一電連接於該第一電阻R1之第二端以接收該偵測電壓值Va的反相輸入端(-)，及一提供一第二邏輯信號Vo2的輸出端。

該或邏輯單元OR電連接於該二運算放大單元OP2的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號Vo1、Vo2，並據以進行或邏輯運算以得到該控制信號。

該第三電阻R3具有一電連接於該或邏輯單元OR以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。

該開關S具有一電連接於該直流電源供應器20以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載3的第二端，及一電連接於該電壓比較器22以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關S的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換。在本實施例中，該開關S是一P型金氧半場效電晶體，其第一端是汲極、第二端是源極，控制端是電連接於該第三電阻R3之第二端的閘極。

當該偵測電壓值在該安全範圍內(Vref1＞Va＞Vref2)時，該開關S受該控制信號控制而處於導通狀態，以將來自該直流電源供應器20的直流電力經由該開關S傳遞到該負載3。在此進一步說明，若該直流電力之電壓Vin是正常而使該偵測電壓值Va在該安全範圍內，因此該第一運算放大單元OP1比較該偵測電壓值Va小於該第一參考電壓Vref1而使該第一邏輯信號Vo1處於低邏輯準位，且該第二運算放大單元OP2比較該偵測電壓值大於該第二參考電壓Vref2而使該第二邏輯信號Vo2處於低邏輯準位，進而該或邏輯運算單元OR根據皆處於低邏輯準位的第一及第二邏輯信號Vo1、Vo2而使其控制信號處於低邏輯準位，而使P型電晶體的開關S導通。

當該偵測電壓值Va不在該安全範圍內時，該開關S受該控制信號控制而處於不導通狀態，則不將來自該直流電源供應器20的直流電力傳遞到該負載3。在此進一步說明，若該直流電力之電壓Vin太高而使該偵測電壓值Va不在該安全範圍內，因此該第一運算放大單元OP1比較該偵測電壓Va大於該第一參考電壓Vref1(Va＞Vref1)而使該第一邏輯信號Vo1處於高邏輯準位，且該第二運算放大單元OP2比較該偵測電壓Va大於該第二參考電壓Vref2(Va＞Vref2)而使該第二邏輯信號Vo2處於低邏輯準位，進而該或邏輯運算單元OR根據該第一及第二邏輯信號Vo1、Vo2而使其控制信號處於高邏輯準位，而使P型電晶體的開關S不導通，而不傳遞該具有過電壓的直流電力到該負載3，能保護該負載3免於燒毀。

若該直流電力之電壓Vin太低而使該偵測電壓值不在該安全範圍內，因此該第一運算放大單元比較該偵測電壓值小於該第一參考電壓(Va＜Vref1)而使該第一邏輯信號Vo1處於低邏輯準位，且該第二運算放大單元OP2比較該偵測電壓值小於該第二參考電壓(Va＜Vref2)而使該第二邏輯信號Vo2處於高邏輯準位，進而該或邏輯運算單元OR根據該第一及第二邏輯信號Vo1、Vo2而使其控制信號處於高邏輯準位，而使P型電晶體的開關S不導通，能避免直流電力之電壓不足時，該負載3為維持其額定功率而從該直流電源供應器20抽取超額的電流，因此能保護該直流電源供應器20免於燒毀。

如圖3所示，本實施例的一變形為：將該或邏輯單元OR改為一反相或邏輯單元NOR，且將該P型電晶體改為N型電晶體來作為開關S。其中，該反相或邏輯單元NOR電連接於該二運算放大單元OP2的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行反相或邏輯運算以得到該控制信號。該開關S是一N型金氧半場效電晶體，其第一端是汲極、第二端是源極，控制端是電連接於該第三電阻R3之第二端的閘極。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：

1.若直流電力的電壓Vin高於該負載3的標準規格，利用該保護電路22使該直流電力不傳遞到該負載3，能保護該負載3免於燒毀。

2.若直流電力的電壓低於該負載3的標準規格，利用該保護電路22使該直流電力不傳遞到該負載3，能避免該負載3從該直流電源供應器20抽取超額的電流，而能保護該直流電源供應器20燒毀。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．具有供電保護功能的輸電裝置

20．．．直流電源供應器

21．．．保護電路

22．．．電壓比較器

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

R3．．．第三電阻

OP1．．．第一運算放大單元

OP2．．．第二運算放大單元

OR．．．或邏輯單元

NOR．．．反相或邏輯單元

S．．．開關

3．．．負載

圖1是一種習知的輸電系統的電路圖；

圖2是本發明具有供電保護功能的輸電系統之較佳實施例的電路圖；及

圖3是該較佳實施例的一變形之電路圖。

2．．．具有供電保護功能的輸電裝置

20．．．直流電源供應器

21．．．保護電路

22．．．電壓比較器

S．．．開關

3．．．負載

Claims (16)

1. 一種具有供電保護功能的輸電系統，包含：一負載；及一具有供電保護功能的輸電裝置，包括：一直流電源供應器，用於提供一直流電力；及一保護電路，電連接於該直流電源供應器與該負載之間，且具有：一電壓比較器，電連接於該直流電源供應器以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號；及一開關，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載的第二端，及一電連接於該電壓比較器以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當該偵測電壓值不在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於不導通狀態，而不將來自該直流電源供應器的直流電力傳遞到該負載。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之具有供電保護功能的輸電系統，其中，該電壓比較器包括：一第一電阻，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該第一電阻之第二端且提供該偵測電壓的第一端，及一接地的第二端；一第一運算放大單元，具有一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一提供一第一邏輯信號的輸出端。一第二運算放大單元，具有一接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的反相輸入端，及一提供一第二邏輯信號的輸出端；及一或邏輯單元，電連接於該二運算放大單元的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行或邏輯運算以得到該控制信號。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之具有供電保護功能的輸電系統，其中，該電壓比較器更包括：一第三電阻，具有一電連接於該或邏輯單元以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。
4. 依據申請專利範圍第2項所述之具有供電保護功能的輸電系統，其中，若該直流電力之電壓太高而使該偵測電壓值不在該安全範圍內，則該第一運算放大單元比較該偵測電壓值大於該第一參考電壓而使該第一邏輯信號處於高邏輯準位，且該第二運算放大單元比較該偵測電壓值大於該第二參考電壓而使該第二邏輯信號處於低邏輯準位，進而該或邏輯運算單元根據該第一及第二邏輯信號而使其控制信號處於高邏輯準位，而使該開關不導通。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之具有供電保護功能的輸電系統，其中，該電壓比較器包括：一第一電阻，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該第一電阻之第二端且提供該偵測電壓的第一端，及一接地的第二端；一第一運算放大單元，具有一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一提供一第一邏輯信號的輸出端。一第二運算放大單元，具有一接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的反相輸入端，及一提供一第二邏輯信號的輸出端；一反相或邏輯單元，電連接於該二運算放大單元的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行反相或邏輯運算以得到該控制信號；及一第三電阻，具有一電連接於該或邏輯單元以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之具有供電保護功能的輸電系統，其中，當該偵測電壓值在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於導通狀態，以將來自該直流電源供應器的直流電力經由該開關傳遞到該負載。
7. 一種具有供電保護功能的輸電裝置，適用於電連接於一負載，且包含：一直流電源供應器，用於提供一直流電力；及一保護電路，電連接於該直流電源供應器與該負載之間，且具有：一電壓比較器，電連接於該直流電源供應器以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號；及一開關，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載的第二端，及一電連接於該電壓比較器以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當該偵測電壓值不在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於不導通狀態，而不將來自該直流電源供應器的直流電力傳遞到該負載。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之具有供電保護功能的輸電裝置，其中，該電壓比較器包括：一第一電阻，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該第一電阻之第二端且提供該偵測電壓的第一端，及一接地的第二端；一第一運算放大單元，具有一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一提供一第一邏輯信號的輸出端；一第二運算放大單元，具有一接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的反相輸入端，及一提供一第二邏輯信號的輸出端；及一或邏輯單元，電連接於該二運算放大單元的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行或邏輯運算以得到該控制信號。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之具有供電保護功能的輸電裝置，其中，該電壓比較器更包括：一第三電阻，具有一電連接於該或邏輯單元以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。
10. 依據申請專利範圍第7項所述之具有供電保護功能的輸電裝置，其中，該電壓比較器包括：一第一電阻，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該第一電阻之第二端且提供該偵測電壓的第一端，及一接地的第二端；一第一運算放大單元，具有一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一提供一第一邏輯信號的輸出端。一第二運算放大單元，具有一接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的反相輸入端，及一提供一第二邏輯信號的輸出端；一反相或邏輯單元，電連接於該二運算放大單元的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行反相或邏輯運算以得到該控制信號；及一第三電阻，具有一電連接於該或邏輯單元以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。
11. 一種保護電路，適用於電連接於一直流電源供應器與一負載之間，該直流電源供應器用於提供一直流電力，且該保護電路包含：一電壓比較器，電連接於該直流電源供應器以偵測該直流電力，而得到一偵測電壓值，並根據一安全範圍來比較該偵測電壓值是否在該安全範圍內，來對應地提供一於低、高邏輯準位變化的控制信號；及一開關，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端、一電連接於該負載的第二端，及一電連接於該電壓比較器以接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號之邏輯準位變化而使該開關的第一及第二端之間於導通狀態與不導通狀態之間切換；當該偵測電壓值不在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於不導通狀態，而不將來自該直流電源供應器的直流電力傳遞到該負載。
12. 依據申請專利範圍第11項所述之保護電路，其中，該電壓比較器包括：一第一電阻，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該第一電阻之第二端且提供該偵測電壓的第一端，及一接地的第二端；一第一運算放大單元，具有一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一提供一第一邏輯信號的輸出端；一第二運算放大單元，具有一接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的反相輸入端，及一提供一第二邏輯信號的輸出端；及一或邏輯單元，電連接於該二運算放大單元的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行或邏輯運算以得到該控制信號。
13. 依據申請專利範圍第12項所述之保護電路，其中，該電壓比較器更包括：一第三電阻，具有一電連接於該或邏輯單元以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。
14. 依據申請專利範圍第12項所述之保護電路，其中，若該直流電力之電壓太高而使該偵測電壓值不在該安全範圍內，則該第一運算放大單元比較該偵測電壓值大於該第一參考電壓而使該第一邏輯信號處於高邏輯準位，且該第二運算放大單元比較該偵測電壓值大於該第二參考電壓而使該第二邏輯信號處於低邏輯準位，進而該或邏輯運算單元根據該第一及第二邏輯信號而使其控制信號處於高邏輯準位，而使該開關不導通。
15. 依據申請專利範圍第11項所述之保護電路，其中，當該偵測電壓值在該安全範圍內時，該開關受該控制信號控制而處於導通狀態，以將來自該直流電源供應器的直流電力經由該開關傳遞到該負載。
16. 依據申請專利範圍第11項所述之保護電路，其中，該電壓比較器包括：一第一電阻，具有一電連接於該直流電源供應器以接收該直流電力的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該第一電阻之第二端且提供該偵測電壓的第一端，及一接地的第二端；一第一運算放大單元，具有一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一提供一第一邏輯信號的輸出端。一第二運算放大單元，具有一接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接於該第一電阻之第二端以接收該偵測電壓的反相輸入端，及一提供一第二邏輯信號的輸出端；一反相或邏輯單元，電連接於該二運算放大單元的輸出端以分別接收該第一及第二邏輯信號，並據以進行反相或邏輯運算以得到該控制信號；及一第三電阻，具有一電連接於該或邏輯單元以接收該控制信號的第一端，及一提供該控制信號的第二端。