TWI255091B - Voltage detecting circuit - Google Patents

Description

1255091

五、發明說明G) 、【發明所屬之技術領域】 本案係關於-種偵測電路’尤指一種電壓偵測電路。 ^ '【先前技術】 ^著科技的進步’電腦已經成為生活中不可 運作然而電腦就像-般電器用品一樣’需要 因此電源供應器可說是電腦的動力來源。其中，ΐ 成電；般插座所提供的交流電，轉換 必需可主斤人餅古7 “ 。因此，一個良好的電源供應器 而了罪、付合所有功能規格、保護特性、 磁相容能力及其它之特定需求等。 女王規祀、電 U閱第一圖U)，其係為習知電源供應器之電路任 2不思圖。由圖中可知，電源供應器係包含交流 ϊ = ί直直Λ轉·換器12。交流/直流轉換器11二來 壓直流二父電於壓Vl:且將輸入交流電壓Vin轉換成-高 古泣二^ 至於，直流/直流轉換器1 2係用以將該高愿 直流電壓V轉換成為一 /rt ^ i 颅古士 、 ”、、 一 i直〉现輸出電壓Vout，且將該低 I直流輸出電壓W輸出，以提供負載13運作所需之= 圖⑴，其係為第-圖⑷所示之交流/直 韓換残Π在~ ^ 忍圖。如圖所示，交流/直流 轉換器11係包含二極體D1、二極 濾波器11 2、電阻r、雷阳r ^ 橋 '正级态111、 由於，電源供應器接收市電所、容G及電以貞測電路113。 平逼所輸入之交流電壓必須達到一 1255091 五、發明說明（2) 預定之電壓節If]内十台t $ 门LU 土 _㈤内才月b運作，一般設定為90- 1 3 0V之間， 因此’需藉由交流/首户絲 來動態憤測市電之輸入Λ換器11内#之電壓偵測電路113 運轉所要求之電麼電壓νιη是否達到電源供應器 ^ ^ 电 田偏測結果表示輸入交流電壓Vi η在 妥水之電壓範圍内時，翁、JX α ^ 囷 才 電源供應器將開始運作或是繼續運 =之，當偵測結果表示輪入交流電壓Vln並沒有滿足 γ ^才*電壓偵測電路113將輸出一代表電壓不足之控制 #唬，使電源供應器停止運作。 六泣/田古電源供應器開始運作或是繼續運轉時，將依序藉由 乂 =、、☆ 轉換态11内之橋式整流器111及濾波器112將輸 入=二Μ壓Vln轉換成高壓直流電壓v。至於，二極體D1及 二極fD2的運作方式係為：當流經二極體D1、D2之電壓大 於，：：壓以時’二極體M，將導通，使輸入交流電壓 第一圖U)所示）經過二極體D1、D2整流後，產生如 /-古Ξ d)所不之直流電壓信號，並經過電阻R對電容C進 灯、動作。直到流經二極體Di、d2之電壓小於電容電壓 =時’電容C對電針進行放電動作，—直到流經二極體 i L之電壓大於電容電壓Vc時，才重新對電容c進充電 動作（如第一圖（e)所示）。 電壓偵測電路113係由比較器丨131及具有一參考電壓 ί，電壓源113 2所組成，其係用以動態接收電容C之 1 1心二Ϊ =VC，而比較裔11 3 1係將直流電壓值Vc與電壓源 ^ ^ "電壓值Vref進行比較，並根據比較結果產生一 控制佗號，用以控制電源供應器運轉或是關閉。

1255091 五、發明說明（3^ " ' ' —- 就2 =結果達到不滿足要求之情況時，若比較器1131 制信痛’將會造成電源供應器-直重複 ! !=乍，因此電壓備測電路113所採用之比較器"31 二為/、有磁滯現象之電路，即當發現比對結果不滿足要 雷:’比較器！ 131不會馬上發出控制信號，直到電容c對 進行放電動作後其電壓值Vc低於一磁滯電壓…時， 才^出控制信號將電源供應器關閉。 如上所述，第一圖（b)所示之電路結構係使用電容c對 進仃放電動作，但是眾所皆知電阻電容放電通常採 用私數型式進行放電，所以電阻電容值越大放電的速度將 ，慢，、因此待電容C之直流電壓值Vc由發現市電輸入之交 抓電壓值不滿足電源供應器之要求到下降至比較器1 1 3丨之 磁滯電壓Vhy時，需要相當長的反應時間Tfaiu(如第一圖 (e)所示），因此，電源供應器在情況發生很久後才能感應 1市電，入之交流電壓發生問題，造成電源供應器的反應 時間太慢’如此將無法使電路在最佳化之狀態下運作，更 無利於產品效能之提昇。 因此’如何發展一種可改善上述習知技術缺失並加快 電容C放電之反應時間之電壓偵測電路，實為目前迫切需 要解決之問題。

第9頁 1255091 五、發明說明（4) 三、【發明内容】 本案之主要目的在於提供一種電壓偵測電路，俾解 4知技術因電容放電之反靡士 叫疏4 /e a〜丄、 應4間太長使電源供應器在問 2毛生很士後才能感應到輸入之電壓信號發生問題，造成 電源供應器的反應時間太慢等缺點。

為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種 J壓？：電路，其係適用於—電源轉換器。該電壓偵測電 含··一阻抗轉換器，其係接收一高阻抗電壓信號並 低阻抗電壓信號；—儲能元件，電連接於該阻抗 轉換益，用以接收該低阻抗電壓信號；—電流源，電連接 於該儲能元件，用以提供該儲能元件放電所需之路护·以 及一比較電路，電連接於該電流源，其係預設一參考電壓 值’用以接收該儲能元件之電壓信號並與該參考電壓值進 行比對，根據比對結果產生一控制信號，藉以控制該電源 轉換器運作。 μ 根據本案之構想，其中該電源轉換器係為一交流/直 流轉換器且其係適用於一電源供應器。 。 根據本案之構想，其中該阻抗轉換器係為一電壓隨偶 器（Voltage Follower)，其係包含一緩衝放大器。

根據本案之構想’其中該高阻抗及該低阻抗電壓信號 係為一直流電壓信號。 根據本案之構想，其中該電壓偵測電路係包含一隔離 %件’其係與該阻抗轉換器及該儲能元件電連接，用以防 止該儲能元件進行放電時，電壓信號傳送至該阻抗轉換

第10頁

根據本案之構扣，直 對該電流源進行^。 4儲能元件係為-電容，用以 根據本案之構想，苴 用以提供該電容玫 電流源係為—放電電流源， 根據本案之構路徑。 -電壓源，其中該；壓源：：比較電路係包含一比較器及 根據本案之構想，苴中、▲以預没該參考電壓值。 電路，用以根據該 t : °亥比較态係為具有磁滯現象之

比對結果產生一押制二=牛之電壓信號及該參考電壓值之 為達上述目的ϊί =控制該電源轉換器運作。 含··一電源轉換器，·一雷、曰、供一種電源供應器，其係包 換器，其係預設—表考電、;：電路’電連接於該電源轉 信號與該參考電壓值：：將谓測所得之-電壓 轉換器運作。μ對結果控制該電源 σ y ^ μ電1偵測電路包含：一阻抗轉換 器，其係接收一高阻抗電壓信號並轉換成—低阻抗電壓信 號；一儲能元件，電連接於該阻抗轉換器，用以接收該低 阻抗電壓彳§號’一電流源，電連接於該儲能元件，用以提 供該儲能元件放電所需之路徑；以及一比較電路，電連接 該電流源，其係預設該參考電壓值，用以接收該儲能元件 之電壓信號並與該參考電壓值進行比對，根據比對結果產 生一控制信號，藉以控制該電源轉換器運作。

第11頁 1255091 五、發明說明（6) 四、【實施方式j 幻系=係為一種電遂侦測電路，適用於一電源轉換器， …心ΠΪ提：Γ元件放電所需之路徑，使儲能 以使電、、馬也③1、進仃放電，可加快儲能元件之放電時間， /’、，、一裔能夠即時感應到輸入之電壓信號發生問 點。’而解決習知技術電源供應器的反應時間太慢等缺 換之i閱第一圖（8 )，其係為本案較佳實施例之電源轉 古:綠電路方塊示意圖。本案之電源轉換器係為一交流/ 用以將一輸入交流電壓νιη轉換成為一㈣ 21、样Ϊ敕^圖所不，交流/直流轉換器係包含整流電路 路25 ::^器22、濾、波㈣、分壓電路24及電壓偵測電 八 中整流電路21係由二極體D1及二極體D2所組成。 刀反電路24係由電阻R及電阻Γ所組成。 一電壓偵測電路25係與電阻R及電阻r電性連接，其組成 :件係為阻抗轉換器251、隔離元件252、儲能元件、電流 f及比較電路255，用以動態偵測市電之輸入交流電壓Πη Z否達到電源供應器運轉所要求之電壓。當備測結果表示 二入交流電壓Vin*在要求之電壓範圍内時，電源供應器將 二始運作或是繼續運轉，反之，當偵測結果表示輸入並沒 有滿足要求時，電壓偵測電路25將輸出一代表電壓不足之 控制信號，使電源供應器停止運作。其中，儲能元件係 —電容C253且電流源為一放電電流源254。 … 1255091

、、另外’電源供應器運轉時，需先藉由橋式整流器2 2及 渡波器23將輸入交流電壓^ ^轉換成高壓直流電壓v，以提 供給電源供應器（請參閱第一圖（a))後續之電路進行處 理。 口口請再參閱第二圖（a)，阻抗轉換器251係為一電壓隨偶 器（Voltage Follower)，其係包含一缓衝放大器，用以接 收將輸入交流電壓Vin輸入二極體D1、D2整流及電阻R分壓 後’所產生之高阻抗電壓信號，並將高阻抗電壓信號轉換 成為低阻抗電壓信號，使轉換後之電壓信號之阻抗值能夠 與後續之電路元件互相區配。 _ 隔離元件2 5 2其係為一二極體且與阻抗轉換器2 5 1及電 容C253電性連接，用以將該低阻抗電壓信號傳送至電容 C253且防止電容C253對放電電流源254進行放電時，電壓 信號傳送至阻抗轉換器2 5 1。 放電電流源254係用以提供電容C2 53放電所需之路 徑。因此，當流經整流電路21之二極體01、D2之電壓大於 電谷C253時，電容C253將接收由隔離元件252所傳送之低 阻抗直流電壓信號，用以進行充電程序，反之，當流經整 流電路21之二極體Dl、D2之電壓小於電容C2 53時，電容 C 2 5 3將無法接收低阻抗直流電壓信號以進行充電，而是將鲁 其所儲存之電能釋放出來，即經過放電電流源2 5 4對接地 端進行放電。 至於，比較電路255係由比較器2552及具有一參考電 壓值Vref之電壓源2 55 1所組成，用以動態接收放電電流源

第13頁 1255091 五、發明說明（8) I54/[端電壓值k，作為判斷㈣市電之輸入交流 電壓Vin、疋^達到電源供應、器運轉所要求之電壓之依據， =具有=二功此之比較器2552係將直流電壓值^與電壓源 2551=參考電壓值Vref進行比較，並根據比較結果產生一 控制h #uS，用以控制電源供應器運作或是關閉。 當比對結果表示輸入交流電壓v i n在符合之電壓範圍 内日守，電源供應裔將開始運作或是繼續運轉，反之，當偵 測結果表示輸人並沒有滿足要求時，I有磁滯功能之比較 2552為了避免電源供應器一直重複開機關機的動作，因 ，需等放電電流源254兩端之直流電壓值Vc低於一磁滯電 壓Vhy時，才發出電壓不足之控制信號§將電源供應器關 閉〇 由於’本案之電容C253係對放電電流源2 54進行放 電’眾所皆知電容對電流源放電係採用線性方式進行放電 (如第二圖（b)所示），因此待放電電流源254之直流電壓值 Vc由發現市電輸入之交流電壓值不滿足電源供應器之要求 到下降至比較器2552之磁滯電壓Vhy時，只需要很短的反 應時間就可達到。

請參閱第二圖（c)，其係將第一圖（e)及第二圖（b)所 示之電壓波形示意圖結合，由圖中可知，本案電容C 253以 線性方式對放電電流源2 5 4進行放電，由發現市電輸入之 交流電壓值不滿足電源供應器之要求到下降至比較器2 5 5 2 之磁滯電壓V h y所需之反應時間T f a i 1 2，與習知技術電容C 以指數型式對電阻r進行放電所需之反應時間τ f a i 11比較

第14頁 1255091 五、發明説明（9) <知，本案所 間 T f a i 1 1 ，因 4吏電源供應器 綜上所述’本 供電容C253之 電。相較於習 時間，使電源 本案得由 然皆不脫如附 需之反應時間Tfail2*於習知技術之反應時 f本案之電壓偵測電路可縮短放電時間，以 旎夠即時感應到輸入之電壓信號發生問題。 案之電壓偵測電路係使用放電電流源2 54提 放電路徑，使電容以53以線性方式進行放 知技f，本案之電壓偵測電路能夠縮短反應 供應裔可快逮針對發生之問題進行反應。 熟知此技術之人丄乂工綠痛田& i 〜 人士任靶匠心而為諸般修飾， 申請專利範圍所欲保護者。

1255091 圖式簡單說明 本案得由下列圖示與實施例說明，俾得一更深入之瞭 解： 圖示簡單說明 第一圖（a):其係為習知電源供應器之電路結構示意圖。 第一圖（b):其係為習知交流/直流轉換器之電路結構示意 圖。 第一圖（c):其係為第一圖（b)所示之輸入交流電壓Vin之電 壓波形示意圖。 第一圖（d):其係為第一圖（c)所述之輸入交流電壓Vin經二 極體Dl、D2整流後之電壓波形示意圖。 第一圖（e):其係為第一圖（b)所示之電容C之電壓波形示意 圖。 第二圖（a):其係為本案較佳實施例之電源轉換器之電路方 塊示意圖。 第二圖（b):其係為第二圖（a)所示之放電電流源之電壓波 形示意圖。 第二圖（c ) .·其係為第一圖（e )及第二圖（b )之比較電壓波形 示意圖。 i 圖示符號說明 11 :交流/直流轉換器 111 :橋式整流器 11 2 :濾波器 11 3 .·電壓偵測電路 1 1 3 1 :比較器 1 1 3 2 :電壓源

第16頁 1255091

第17頁 圖式簡單說明 1 2 :直流/直流轉換器 13: 負載 2 1 :整流電路 22 : 橋式整流器 2 3 :濾波器 24: 分壓電路 2 5 :電壓偵測電路 251 :阻抗轉換器 2 5 2 :隔離元件 253 :電容 2 5 4 :放電電流源 255 :比較電路 2 5 5 1 :電壓源 2 5 5 2 :比較器

Claims (1)

1255091 六、申請專利範圍 1 · 一種電壓 偵測電路，直总、# m ^ 偵測電路係包含： /、，、i用於一電源轉換器，該電壓 一阻抗轉換器，i俜 古 一低阻抗電壓信號；’、 n且几電壓信號並轉換成 儲能 阻抗電壓信號； 一電流 件放電所需 一比較 壓值，用以 進行比對， 源轉換器運 2 ·如申請專 源轉換器係 應器。 :件’電連接於該阻抗轉換器，用以接收該低 Γ w電連接於該儲能元件，用以提供該儲能元 之路徑；以及 ％ % & 電路^電連接於該電流源，其係預設一參考電 接收忒儲能元件之電壓信號並與該參考電壓值 $據比對結果產生—控制信號，藉以控制該電 作0 利範圍第1項所述之電壓偵測電路，其中該電 為父直流轉換為且其係適用於一電源供 申明專利範圍第1項所述之電壓偵測電， F〇uower；\^ έ 一緩衝放大器。 4.如申凊專利範圍第丨項所述之電壓偵測電路，豆 阻抗及$低阻抗電壓信號係為一直流電壓信號。 5二如申請專利範圍第1項所述之電壓偵測電路"，其中該電 壓偵測電路係包含一隔離元件，其係與該阻抗轉換器及該 儲能7G件電連接，用以防土該儲能元件進行放電時，電壓 信號傳送至該阻抗轉換器。

1255091 六、申請專利範圍 6 ·如申凊專利範圍第1項戶斤述之電壓偵測電路，其中該儲 能兀件係為一電容，用以對該電流源進行放電。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之電壓偵測電路，其中該電 流源係為一放電電流源，用以提供該電容放電所需之路 徑0 8 ·如申請專利範圍第1項所述之電壓偵測電路，其中該比 权電路係包含_比較器及/電壓源，其中該電壓源係用以 預設該參考電壓值。

9 ·如申請專利範圍第8項所述之電壓偵測電路，其中該比 較器，為具有磁滯現象之電路，用以根據該儲能元件之該 電壓信號及該參考電壓值之比對結果產生一控制信號，以 控制該電源轉換器運作。 1 0 · —種電源供應器，其係包含： 一電源轉換器； 電壓彳貞測電路，電連接於該電源轉換器，其係預 没一參考電壓值，用以將偵測所得之一電壓信號與該參考 電C值進行比對，並根據比對結果控制該電源轉換琴運 作，該電壓偵測電路係包含： 、 一阻抗轉換器 成一低阻抗電壓信號 其係接收一高阻抗電壓信號並轉換 一儲能元件 低阻抗電壓信號；

電連接於該阻抗轉換器 用以接收該 一電流源，電連接於言亥 元件放電所需之路徑；以及x 儲能元件 用以提供該儲能

第19頁 換 於一電源供 1255091 六、申請專利範圍 一比較電路，電連接該電流源，其係預設該參考電 壓值，用以接收該儲能元件之電壓信號並與該參考電壓值 進行比對，根據比對結果產生一控制信號，藉以控制該電 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所 源轉換器係為一交流/直流 應器。 1 2如申請專利範圍第丨〇項所述之電源供應器，其中該阻抗 轉換器係為一電壓隨偶器（Voltage Follower)，其係包= 一緩衝放大器。 S 1 3 ·如申請專利範圍第丨0項所述之電源供應器，其中該高 阻抗及該低阻抗電壓信號係為一直流電壓信號。 门 1 4 ·如申請專利範圍第丨〇項所述之電源供應器，其中該電 壓偵測電路係包含一隔離元件，其係與該阻抗轉換器及該 儲能元件電連接，用以防土該儲能元件進行放電時，電^ 信號傳送至該阻抗轉換器。 1 5 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之電源供應器，其中該儲 能元件係為一電容，用以對該電流源進行放電。 1 6 ·如申請專利範圍第丨5項所述之電源供應器，其中該電 流源係為一放電電流源，用以提供該電容放電所需之路 徑0 1 7 ·如申請專利範圍第丨〇項所述之電源供應器，其中該比 較電路係包含一比較器及_電壓源，其中該電壓源係用以 預"又讀參考電壓值。

1255091 六、申請專利範圍 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之電源供應器，其中該比 較係為具有磁滞現象之電路，用以根據該儲能元件之該 電壓信號及該參考電壓值之比對結果產生一控制信號，以 控制該電源轉換器運作。

第21頁