TWI788699B

TWI788699B - 斷電偵測裝置與方法

Info

Publication number: TWI788699B
Application number: TW109129986A
Authority: TW
Inventors: 王家龍; 黃名宏; 李建億
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2023-01-01
Also published as: US11704991B2; TW202210846A; US20220068111A1

Abstract

本發明揭露了一種斷電偵測裝置，能夠提早開始發送一斷電預警，以確保完成發送該斷電預警。該裝置包含一降壓電路、一偵測電壓產生電路、一偵測電路與一傳送電路。該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件，用來依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓。該偵測電壓產生電路耦接於該降壓電路與一低電壓端之間，用來依據該輸出電壓產生一偵測電壓，其中該偵測電壓低於該輸出電壓且高於該低電壓端的電壓。該偵測電路用來依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果。該傳送電路用來於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警給一遠端裝置。

Description

斷電偵測裝置與方法

本發明是關於偵測裝置與方法，尤其是關於斷電偵測裝置與方法。

斷電警報(dying gasp)功能是讓一用戶端設備在斷電後有足夠時間傳送一特殊封包給一局端設備，以讓該局端設備得知該用戶端設備的斷線原因是斷電，而非其他線路問題。

目前的斷電警報功能是以電阻分壓方式來產生一用戶端設備之輸入電壓的分壓(例如：串聯的3.22KΩ之電阻與499Ω之電阻所造成的分壓)，從而讓該用戶端設備在該分壓低於一觸發電壓時，發送一特殊封包以通知一局端設備，並讓該用戶端設備在該分壓高於一解除觸發(de-trigger)電壓時，停止發送該特殊封包。上述輸入電壓通常為12伏特(12V)的直流電壓，然而，該用戶端設備中用來偵測該分壓的積體電路(IC)無法承受過高的電壓，因此，該分壓通常須低於3.3V。據上所述，基於該輸入電壓遠高於該分壓，斷電時該輸入電壓的變化率會遠大於該分壓的變化率；換言之，該分壓的電壓下降斜率較和緩(gradual)，從而該分壓無法快速地下降到該觸發電壓。另外，為了避免雜訊干擾引發誤警報，正常供電時該觸發電壓(例如： 1.25V)須低於該分壓(例如：

)達一定程度，因此，斷電時該用戶端設備須在很短的時間內完成發送該特殊封包；換言之，斷電時從該分壓低於該觸發電壓的時間點至該用戶端設備無法正常工作的時間點之間的時間(亦即：保持時間(hold time))很短，若該保持時間過短，該用戶端設備會來不及發送該特殊封包。為避免上述情形，額外的電容或較大電容值的電容會被設置於該IC所處的印刷電路板上，以幫助減慢該輸入電壓的下降速度，從而增加該保持時間；然而，此作法需要較大的印刷電路板以設置電容，這不僅讓電路體積增加而不利於電路小型化，也會讓成本上升。

本揭露的目的之一在於提供一種斷電偵測裝置與方法，以避免先前技術的問題。

本揭露之斷電偵測裝置的一實施例包含一降壓電路、一偵測電壓產生電路、一偵測電路與一傳送電路。該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件，用來依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓。該偵測電壓產生電路耦接於該降壓電路與一低電壓端之間，用來依據該輸出電壓產生一偵測電壓，其中該偵測電壓低於該輸出電壓且高於該低電壓端的電壓。該偵測電路用來依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果。該傳送電路用來於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警給一遠端裝置。基於該輸出電壓低於該輸入電壓之故，該偵測電壓能夠依據該輸出電壓的下降快速地反映該輸入電壓的下降，以及時地發送該斷電預警。

本揭露之斷電偵測方法的一實施例包含下列步驟：使用一降壓電路以依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓，該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件；依據該輸出電壓產生一偵測電壓；依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果；以及於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

100:斷電偵測裝置

110:降壓電路

120:偵測電壓產生電路

130:偵測電路

140:傳送電路

V_IN:輸入電壓

V_OUT:輸出電壓

GND:低電壓端

V_DET:偵測電壓

V_TRIG:觸發電壓

S_DET:偵測結果

S_WARN:斷電預警

112:齊納二極體

122:第一電阻

124:第二電阻

126:節點

132:比較器

142:有線網路電路

114:二極體

400:斷電偵測裝置

410:判斷電路

S_TRIG:觸發訊號

412:邏輯電路

S_EN:致能訊號

S_{TRIG_1}:第一觸發訊號

414:邏輯電路

S_{TRIG_2}:第二觸發訊號

S710~S740:步驟

〔圖1〕顯示本揭露之斷電偵測裝置的一實施例；〔圖2〕顯示圖1之斷電偵測裝置的一實作範例；〔圖3〕顯示圖1之斷電偵測裝置的另一實作範例；〔圖4〕顯示本揭露之斷電偵測裝置的另一實施例；〔圖5〕顯示圖4之斷電偵測裝置的一實作範例；〔圖6〕顯示圖4之斷電偵測裝置的另一實作範例；以及〔圖7〕顯示本揭露之斷電偵測方法的一實施例。

本揭露揭示一種斷電偵測裝置與方法，可用於一用戶端設備，能夠增加斷電警報(dying gasp)功能的保持時間(hold time)。

圖1顯示本揭露之斷電偵測裝置的一實施例。圖1的斷電偵測裝置100包含一降壓電路110、一偵測電壓產生電路120、一偵測電路130與一傳送電路140。降壓電路110為至少一主動元件(例如：二極體)或包含該至少一主動元件，用來依據一輸入電壓(V_IN)產生一輸出電壓(V_OUT)，其中該輸出電壓低於該輸入電壓；舉例而言，該輸出電壓低於該輸入電壓的電壓值的一半。偵測電壓產生電路120耦接於降壓電路110與一低電壓端(GND)之間，用來依據該輸出電壓產生一偵測電壓(V_DET)，其中該偵測電壓低於該輸出電壓且高於該低電壓端的電壓值；舉例而言，該偵測電壓介於該輸出電壓與低電壓端之間。偵測電路130用來依據該偵測電壓與一觸發電壓(V_TRIG)產生一偵測結果(S_DET)。傳送電路140用來於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警(S_WARN)(例如：已知或自行定義的斷電警報封包(dying gasp packet))給一遠端裝置(例如：光線路終端(optical line terminal,OLT))，其中該遠端裝置與斷電偵測裝置100為二分開的裝置。據上所述，基於該輸出電壓低於該輸入電壓之故，該偵測電壓能夠依據該輸出電壓的下降快速地反映該輸入電壓的下降，以及時地發送該斷電預警。

圖2顯示圖1之斷電偵測裝置100的一實作範例。本實作範例中，該輸入電壓的額定電壓(rated voltage)為12伏特(12V)，誤差為5%；該觸發電壓為1.25V；作為停止發送該斷電預警之基準的解除觸發電壓為1.55V。降壓電路110包含一齊納二極體(Zener diode)112；齊納二極體112的崩潰電壓為9.1V，誤差為2%；齊納二極體112的溫度誤差為0.007V/℃；據上所述，該輸出電壓等於該輸入電壓減去該崩潰電壓(亦即：12V-9.1V)。偵測電壓產生電路120包含一第一電阻122、一第二電阻124以及一節點126耦接於第一電阻122與第二電阻124之間；第一電阻122之標稱阻值(nominal resistance)為49.9歐姆，誤差不計；第二電阻124的標稱阻值為430歐姆，誤差不計；節點126的電壓為該偵測電壓。本技術領域具有通常知識者由圖2以及上述說明可知，該偵測電壓(V_DET)為該輸出電壓(V_OUT)與前述低電壓端GND之電壓(V_GND)之間的壓差((V_OUT-V_GND))的分壓，亦即

，其中R₁₂₂與R₁₂₄分別為前述第一電阻122的阻值與第二電阻124的阻值；因此，該偵測電壓(V_DET)與該壓差((V_OUT-V_GND))的比例固定為

，當該低電壓端GND的電壓(V_GND)為零時(對應下一段之該偵測電壓的計算方式)，該偵測電壓(V_DET)與該輸出電壓(V_OUT)的比例固定為

。偵測電路130包含一比較器132，用來比較該偵測電壓(V_DET)與該觸發電壓(V_TRIG)以產生該偵測結果(S_DET)；當該偵測電壓高於該觸發電壓時，該偵測結果為一第一偵測結果(例如：0)，此時該斷電預警未被觸發；當該偵測電壓低於該觸發電壓時，該偵測結果為一第二偵測結果(例如：1)，此時該斷電預警被觸發。傳送電路140包含一有線網路電路142用於一有線網路通訊；有線網路電路142用來依據該第二偵測結果產生一有線網路封包作為該斷電預警，並發送該有線網路封包給該遠端裝置。

請參閱圖2。當供電正常時，在不考慮前述各項誤差以及溫度變化的情形下，該偵測電壓的計算方式如下式所示：

上式中，「(12-9.1)」是指該輸出電壓(V_OUT)的電壓值，如前一段所述；「430」是指該第二電阻124的阻值(R₁₂₄)，如前一段所述；「49.9」是指該第一電阻122的阻值(R₁₂₂)，如前一段所述；因此，該偵測電壓(V_DET)與該輸出電壓(V_OUT)之間的比例為

，是固定的。由上式可知，該偵測電壓高於該觸發電壓(亦即：1.25V)，也高於該解除觸發電壓(亦即：1.55V)，因此不會引起誤觸發，也能在電力回復時停止發送該斷電警報。當供電正常時，在考量前述各項誤差以及溫度上升50℃的情形下，該偵測電壓的最小值(亦即：在最糟情況下該偵測電壓之值)如下式所示：

上式中，「(12×0.95-9.1×1.02-0.007×50)×430」是指該輸出電壓(V_OUT)的電壓值，請參考前一段說明；「430」是指該第二電阻124的阻值(R₁₂₄)；「49.9」是指該第一電阻122的阻值(R₁₂₂)；因此，該偵測電壓(V_DET)與該輸出電壓(V_OUT)之間的比例為

，是固定的。由上式可知，在最糟情況下，該偵測電壓仍高於該觸發電壓，也仍高於該解除觸發電壓，因此不會引起誤觸發，也能在電力回復時停止發送該斷電警報。當斷電時，在不考慮前述各項誤差以及溫度變化的情形下，該輸入電壓下降；當該輸入電壓下降至10.5V時，該偵測電壓等於1.254V趨近於該觸發電壓(亦即：1.25V)；因此，只要該輸入電壓繼續下降，該偵測結果就會從該第一偵測結果變為該第二偵測結果，此時該斷電預警就會被觸發。

圖3顯示圖1之斷電偵測裝置100的另一實作範例。除了降壓電路110外，圖3的實作範例同於圖2的實作範例。圖3中，降壓電路110包含串聯的十三個二極體114(圖中未全部示出)，其中每個二極體114的導通電壓為0.7V，全部二極體114的總導通電壓為9.1V；每個二極體114的導通電壓的誤差為1%；每個二極體114的溫度誤差為

；據上所述，該輸出電壓等於該輸入電壓減去該總導通電壓。當供電正常時，在不考慮前述各項誤差以及溫度變化的情形下，圖3的偵測電壓如下式所示：

由上式可知，該偵測電壓高於該觸發電壓(亦即：1.25V)，也高於該解除觸發電壓(亦即：1.55V)，因此不會引起誤觸發，也能在電力回復時停止發送該斷電警報。當供電正常時，在考量前述各項誤差以及溫度上升50℃的情形下，該偵測電壓的最小值(亦即：在最糟情況下該偵測電壓之值)如下式所示：

由上式可知，在最糟情況下，該偵測電壓仍然高於該觸發電壓(亦即：1.25V)，也仍然高於該解除觸發電壓，因此不會引起誤觸發，也能在電力回復時停止發送該斷電警報。當斷電時，在不考慮前述各項誤差以及溫度變化的情形下，該輸入電壓下降；當該輸入電壓下降至10.5V時，該偵測電壓等於1.254V趨近於該觸發電壓(亦即：1.25V)；因此，只要該輸入電壓繼續下降，該偵測結果就會從該第一偵測結果變為該第二偵測結果，此時該斷電預警就會被觸發。

應理解，圖2-3之實作範例是供瞭解之用，非用於限制本發明的實施；其它能達到均等效果的電路可用來代替圖2-3的電路。舉例而言，偵測電壓產生電路120可將該輸出電壓與一參考電阻所形成的電流作為一參考電流，再藉由一電流鏡以及控制該電流鏡之電晶體尺寸比例的方式來依據該參考電流產生一預定比例的電流，從而利用該電流與一電阻來產生該偵測電壓。

圖4顯示本揭露之斷電偵測裝置的另一實施例。相較於圖1，圖4之斷電偵測裝置400進一步包含一判斷電路410用來依據該偵測結果產生一觸發訊號(S_TRIG)，其中當該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓時，該傳送電路依據該觸發訊號決定是否發送該斷電預警給該遠端裝置。

圖5顯示圖4之斷電偵測裝置400的一實作範例。如圖5所示，判斷電路410包含一邏輯電路412(例如：邏輯與閘(logical AND gate))。邏輯電路412用來依據該偵測結果與一致能訊號(S_EN)產生一第一觸發訊號(S_{TRIG_1})。在該致能訊號是用以致能斷電偵測裝置400的斷電偵測功能的情形下，當該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓且該第一觸發訊號作為該觸發訊號時，傳送電路140依據該第一觸發訊號發送該斷電預警給該遠端裝置。在該致能訊號是用以禁能斷電偵測裝置400的斷電偵測功能的情形下，無論該偵測結果為何，傳送電路140不發送該斷電預警給該遠端裝置。該致能訊號的一實施例為一軟體設定訊號，其預設準位(default level)為1，用以致能斷電偵測裝置400的斷電偵測功能。

圖6顯示圖4之斷電偵測裝置400的另一實作範例。相較於圖5，判斷電路410進一步包含另一邏輯電路414(例如：邏輯或閘(logical OR gate))，用來依據該第一觸發訊號與一第二觸發訊號(S_{TRIG_2})產生該觸發訊號，其中該第二觸發訊號是一設定訊號(例如：因應使用者中斷網路連線的軟體設定訊號)。在前述致能訊號用以致能該斷電偵測功能的情形下，當該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓且該第一觸發訊號作為該觸發訊號時，傳送電路140依據該第一觸發訊號發送該斷電預警給該遠端裝置；當該第二觸發訊號作為該觸發訊號時，無論該偵測結果為何，傳送電路140依據該第二觸發訊號發送該斷電預警給該遠端裝置。

圖7顯示本揭露之斷電偵測方法的一實施例，包含下列步驟：步驟S710：使用一降壓電路以依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓，該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件；步驟S720：依據該輸出電壓產生一偵測電壓；步驟S730：依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果；以及步驟S740：於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警。

由於本領域具有通常知識者能夠參酌圖1-6之實施例的揭露來瞭解圖7之實施例的細節與變化，重複及冗餘的說明在此予以節略。

請注意，在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵，或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合，藉此增加本發明實施時的彈性。

綜上所述，相較於先前技術，本發明能夠增加斷電警報功能的保持時間，以在不使用額外電容或大電容的情形下，確保用戶端設備能夠成功地發送斷電預警。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:斷電偵測裝置

110:降壓電路

120:偵測電壓產生電路

130:偵測電路

140:傳送電路

V_IN :輸入電壓

V_OUT :輸出電壓

GND:低電壓端

V_DET :偵測電壓

V_TRIG :觸發電壓

S_DET :偵測結果

S_WARN :斷電預警

Claims

一種斷電偵測裝置，包含：一降壓電路，用來依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓，該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件；一偵測電壓產生電路，耦接於該降壓電路與一低電壓端之間，用來依據該輸出電壓產生一偵測電壓，其中該偵測電壓低於該輸出電壓且高於該低電壓端的電壓，該偵測電壓為該輸出電壓與該低電壓端之電壓之間的壓差的分壓，且該偵測電壓與該壓差的比例是固定的；一偵測電路，用來依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果；以及一傳送電路，用來於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警給一遠端裝置。
如請求項1之斷電偵測裝置，其中該至少一主動元件為至少一二極體。
如請求項2之斷電偵測裝置，其中該至少一二極體為至少一齊納二極體(Zener diode)。
如請求項2之斷電偵測裝置，其中該至少一二極體包含串聯設置的複數個二極體。
如請求項1之斷電偵測裝置，其中該偵測電路包含一比較器，該比較器用來比較該偵測電壓與該觸發電壓以產生該偵測結果。
如請求項1之斷電偵測裝置，進一步包含：一判斷電路，用來依據該偵測結果產生一觸發訊號，其中當該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓時，該傳送電路依據該觸發訊號決定是否發送該斷電預警給該遠端裝置。
一種斷電偵測裝置，包含：一降壓電路，用來依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓，該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件；一偵測電壓產生電路，耦接於該降壓電路與一低電壓端之間，用來依據該輸出電壓產生一偵測電壓，其中該偵測電壓低於該輸出電壓且高於該低電壓端的電壓；一偵測電路，用來依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果；一傳送電路，用來於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警給一遠端裝置；以及一判斷電路，用來依據該偵測結果產生一觸發訊號，其中當該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓時，該傳送電路依據該觸發訊號決定是否發送該斷電預警給該遠端裝置，其中該判斷電路包含：一第一邏輯電路，用來依據該偵測結果與一致能訊號產生一第一觸發訊號，其中在該致能訊號用以致能該斷電偵測裝置之一斷電偵測功能的情形下，當該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓且該第一觸發訊號作為該觸發訊號時，該傳送電路依據該第一觸發訊號發送該斷電預警給該遠端裝置。
如請求項7之斷電偵測裝置，其中該判斷電路進一步包含：一第二邏輯電路，用來依據該第一觸發訊號與一第二觸發訊號產生該觸發訊號，其中該第二觸發訊號是一軟體設定訊號，當該第二觸發訊號作為該觸發訊號時，無論該第一觸發訊號為何，該傳送電路依據該第二觸發訊號發送該斷電預警給該遠端裝置。
如請求項7之斷電偵測裝置，其中該傳送電路用於一有線網路通訊，該斷電預警為一網路封包。
一種斷電偵測方法，包含：使用一降壓電路以依據一輸入電壓產生一輸出電壓，其中該輸出電壓低於該輸入電壓，該降壓電路為至少一主動元件或包含該至少一主動元件；依據該輸出電壓產生一偵測電壓，其中該輸出電壓與該偵測電壓之間的比例是固定的；依據該偵測電壓與一觸發電壓產生一偵測結果；以及於該偵測結果指出該偵測電壓低於該觸發電壓的情形下，發送一斷電預警。