專利名稱：電源保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源保護裝置。
技術背景隨著科技的日新月異，一般民眾的日常生活也愈來愈倚重電器用品，例如計算機、洗衣機、微波爐、冷氣機與冰箱等等，帶給民眾莫大的方便并且提高了生活的品質。然而水能載舟，亦能覆舟，隨著用電量增加，可能的危險也是愈大。一般用電發(fā)生異常的現(xiàn)象有過電流(overload)、漏電流(leakage)與突波(surge)。過電流是指所使用的電器的總電流量過大，致使有電線走火的危險。漏電流常發(fā)生于高濕度環(huán)境，如浴室等，使得電流流經人體造成觸電，一般在8mA以上即有觸電的感覺。突波是指突然有短暫的高壓出現(xiàn)，導致電器毀損。傳統(tǒng)電源保護裝置是針對這些電源異?，F(xiàn)象單獨發(fā)展相對應的電源保護裝置，例如以保險絲(fuse)構成突波保護裝置以避免突波損害，另外對于過電流也有用保險絲、機械式過電流開關(Mechanical Overload Switch)、或以電路偵測方法組成保護裝置。然而傳統(tǒng)電源保護裝置分別僅能保護上述問題中的一種問題，若需對多種電源異?，F(xiàn)象同時具有保護作用則需購置多種不同功能的電源保護裝置，使得采購成本增加，也增加了建構電源保護系統(tǒng)的困難。

發(fā)明內容有鑒于此，本發(fā)明的目的就在于提供一種可對多種電源異?，F(xiàn)象同時具有保護作用的電源保護裝置。
為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出一種電源保護裝置，其包括電源開關單元及多個電源異常現(xiàn)象保單元，如突波保護單元、漏電流保護單元和過電流保護單元等。其中，電源開關單元與交流電源耦接，用以依據斷路控制信號切斷交流電源的供電。突波保護單元與交流電源及電源開關單元耦接，用以避免突波的產生，當突波保護單元偵測到交流電源的電壓大于突波門坎值時，突波保護單元即輸出斷路控制信號。漏電流保護單元與交流電源及電源開關單元耦接，用以避免交流電源產生漏電流，其中，漏電流保護單元接收交流電源的火線與地線之間的電流差值，并與漏電流門坎值比較，若火線與地線之電流值的差值大于漏電流門坎值，即輸出斷路控制信號。過電流保護單元與交流電源及電源開關單元耦接，用以避免交流電源產生過電流，其中，過電流保護單元依據交流電源輸出的電流值或交流電源輸出的能量決定是否輸出斷路控制信號。
本發(fā)明所公開的電源保護裝置可同時對多種電源異?，F(xiàn)象，如突波、漏電流、過電流等同時具有保護作用，比起傳統(tǒng)電源保護裝置的體積更小，更能節(jié)省成本。且對于過電流還可以依據能量進行過電流偵測，從而可以提供更準確安全的保護。

為讓本發(fā)明之上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明。
圖1為本發(fā)明較佳實施例的電路方塊圖。
圖2為本發(fā)明較佳實施例進一步的詳細電路方塊圖。
圖中標號說明100電源保護裝置110電源開關單元120突波保護單元122電壓感應器124、144、168雜訊過濾器126突波比較器140漏電流保護單元142、162電流感應器146漏電流比較器160過電流保護單元
164模擬/數(shù)字轉換器166積分器170過載時間計算器172異常時間計算器174立即比較器176異常比較器178過載比較器180電子用品具體實施方式請參照圖1，其所示為本發(fā)明一較佳實施例的一種電源保護裝置的方塊圖。電源保護裝置100與交流電源AC與電子用品180耦接，用以在發(fā)生異常供電時切斷電源以保護電子用品180。電源保護裝置100包括電源開關單元110、突波保護單元120、漏電流保護單元140、過電流保護單元160。電源開關單元110與交流電源AC耦接，當電源開關單元110接收到斷路控制信號C即切斷交流電源AC的供電。
突波保護單元120與交流電源AC及電源開關單元110耦接，用以避免突波的產生。該突波保護單元120接收交流電源AC的電壓，將交流電源AC電壓與突波門坎值Sth比較，若交流電源AC電壓大于突波門坎值Sth，即輸出斷路控制信號C。
漏電流保護單元140與交流電源AC及電源開關單元110耦接，用以避免交流電源AC產生漏電流。該漏電流保護單元140接收火線F與地線G間的電流值，若火線L與地線G間的電流的差值大于漏電流門坎值Lth，即輸出斷路控制信號C。
過電流保護單元160與交流電源AC及電源開關單元110耦接，當交流電源AC產生過量電流時，即輸出斷路控制信號C。
請參照圖2，其所示為電源保護裝置100進一步的詳細方塊圖。交流電源AC包括火線F與地線G。突波保護單元120包括電壓感應器122、雜訊過濾器124和突波比較器126。電壓感應器122與交流電源AC耦接，用以接收交流電源AC的電壓并經由雜訊過濾器124過濾雜訊后轉換為電壓信號Ds。突波比較器126用以比較電壓信號Ds與突波門坎值Sth，若電壓信號Ds大于突波門坎值Sth即輸出斷路控制信號C。其中，突波比較器126為數(shù)字式比較器。
漏電流保護單元140包括電流感應器142、雜訊過濾器144和漏電流比較器146。電流感應器142與交流電源AC耦接，用以接收火線F與地線G的電流值，并將火線F與地線G的電流的差值放大后輸出至雜訊過濾器144，經雜訊過濾器144過濾雜訊后輸出漏電流放大信號A。漏電流比較器146與電源開源單元110耦接，用以比較漏電流放大信號A與漏電流門坎值Lth，若漏電流放大信號A大于漏電流門坎值Lth即輸出斷路控制信號C。一般而言，人體對于8mA至22mA之間的電流即有觸電的感覺，因此漏電流門坎值Lth可以與之對應介于這個區(qū)間。其中，漏電流比較器146為模擬式比較器。
過電流保護單元160包括立即斷電元件、短時間異常元件與長時間過載元件。以一般的電線而言，例如其規(guī)格為10A，當立即斷電元件偵測到過大的電流，如20A時，即采取立即斷電的保護措施。立即斷電元件包括電流感應器162、模擬/數(shù)字轉換器164、雜訊過濾器168與立即比較器174。電流感應器162與交流電源AC耦接，用以接收交流電源AC的電流值并經由模擬/數(shù)字轉換器164轉換為數(shù)字信號Da。雜訊過濾器168將數(shù)字信號Da過濾雜訊后輸出數(shù)字信號Da’并饋入立即比較器174；立即比較器174將數(shù)字信號Da’與立即門坎值OI比較，若數(shù)字信號Da’大于立即門坎值OI時，即輸出斷路控制信號C。其中，立即門坎值約為20A。
而在10A至20A之間的電流在短暫時間內尚不至于造成危險，因此可以視一段時間內所累積的能量而決定采取短時間異常或長時間過載的保護措施。例如12A的電流可容許存在的時間即大于18A的電流可容許存在的時間，因此依據在一段時間內所釋放的能量來決定是否斷電可以得到更佳的保護效果。本實施例通過短時間異常元件與長時間過載元件，分別計算在短時間間隔Ts及長時間間隔Tl中交流電源AC所釋放的能量，以此作為是否斷路的依據，以提供短時間異常與長時間過載的保護措施，然并不限于分為兩種時間間隔。
短時間異常元件包括電流感應器162、模擬/數(shù)字轉換器164、積分器166、異常時間計算器172與異常放大器176。積分器166接收數(shù)字信號Da，將數(shù)字信號Da平方后對時間區(qū)間Δt積分，以輸出能量信號E。異常時間計算器172接收能量信號E，計算一短時間間隔Ts所累積的能量SI并輸出。異常比較器176用以比較能量SI與異常門坎值OS，若能量SI大于異常門坎值OS，即輸出斷路控制信號C。其中，短時間間隔Ts約介于3秒至5秒之間。
長時間過載元件包括電流感應器162、模擬/數(shù)字轉換器164、積分器166、過載時間計算器170與過載比較器178。過載時間計算器170接收能量信號E，并計算長時間間隔Tl所累積的能量LI并輸出。過載比較器178用以比較能量LI與過載電流門坎值OL；若能量LI大于過載電流門坎值OL即輸出斷路控制信號C。其中，長時間間隔Tl約介于3分鐘至5分鐘之間。其中，本例中的電流感應器162和數(shù)字/模擬轉換器164由立即斷電元件、短時間異常元件及長時間過載元件所共享；積分器166由短時間異常元件與長時間過載元件所共用。
傳統(tǒng)的電源保護裝置若需達到可以提供突波保護、漏電流保護與過電流保護的目的需有三個不同目的的電源保護裝置組成，而本發(fā)明可將此三種電源保護裝置合而為一，因此可以減小體積，更能節(jié)省成本。且本發(fā)明的過電流保護單元可依據一時間間隔內所消耗的能量多少作為是否異常的判斷依據，因此可以提供更準確更安全的電源保護功能。
權利要求
1.一種電源保護裝置，與一交流電源耦接，該交流電源包括一火線與一地線，其特征在于該裝置包括一電源開關單元，與該交流電源耦接，用以依據一斷路控制信號切斷該交流電源供電；一漏電流保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免該交流電源產生漏電流，其中，該漏電流保護單元接收該火線與該地線的電流值并與一漏電流門坎值比較，若該火線與該地線之電流值的差值大于該漏電流門坎值即輸出該斷路控制信號；以及一過電流保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免該交流電源產生過電流，其中，該過電流保護單元依據該交流電源輸出的電流值與該交流電源輸出的能量兩者之一以決定是否輸出該斷路控制信號。
2.根據權利要求1所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一立即斷電組件，當該立即斷電組件檢查到該交流電源的電流值大于一立即門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該立即斷電組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源的一第一電流值；一模擬/數(shù)字轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；以及一立即比較器，與該模擬/數(shù)字轉換器及該電源開關單元耦接，用以比較該數(shù)字信號與該立即門坎值，若該數(shù)字信號大于該立即門坎值即輸出該斷路控制信號。
3.根據權利要求2所述的電源保護裝置，其特征在于該立即斷電組件還包括一雜訊過濾單元以將該數(shù)字信號濾除雜訊。
4.根據權利要求1所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一短時間異常組件，當該短時間異常組件檢查到該交流電源于一短時間間隔內輸出的能量大于一異常門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該短時間異常組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源的一第一電流值；一模擬/數(shù)字轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；一積分器，接收該數(shù)字信號，將數(shù)字信號平方后對一時間區(qū)間積分，以輸出一能量信號；一異常時間計算器，接收該能量信號，計算一短時間間隔所累積的一短時間能量并輸出；以及一異常比較器，用以比較該短時間能量與一異常門坎值，若該短時間能量與大于該異常門坎值即輸出該斷路控制信號。
5.根據權利要求1所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一長時間過載組件，當該長時間過載組件檢查到該交流電源于一長時間間隔內輸出的能量大于一過載門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該長時間過載組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一數(shù)字/模擬轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；一積分器，接收該數(shù)字信號，將數(shù)字信號平方后對一時間區(qū)間積分，以輸出一能量信號；一過載時間計算器，接收能量信號，計算一長時間間隔所累積的一長時間能量并輸出；以及一過載比較器，用以比較該長時間能量與該過載門坎值，若該長時間能量與大于該過載門坎值即輸出該斷路控制信號。
6.根據權利要求1所述的電源保護裝置，其特征在于該漏電流保護單元包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以依據該交流電源的火線與地線的電流差值輸出一第二電流值；以及一漏電流比較器，接收該第二電流值，若該第二電流值大于該漏電流門坎值即輸出該斷路控制信號。
7.根據權利要求6所述電源保護裝置，其特征在于該漏電流保護單元還包括一雜訊過濾器以濾除該第二電流值之雜訊。
8.一種電源保護裝置，與一交流電源耦接，該交流電源包括一火線與一地線，其特征在于該裝置包括一電源開關單元，與該交流電源耦接，用以依據一斷路控制信號而切斷該交流電源之供電；一突波保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免突波的產生，當該突波保護單元偵測到該交流電源之電壓大于一突波門坎值時，該突波保護單元即輸出該斷路控制信號；一漏電流保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免該交流電源產生漏電流，其中，該漏電流保護單元系接收該火線與該地線之電流值并與一漏電流門坎值比較，若該火線與該地線之電流值的差值大于該漏電流門坎值即輸出該斷路控制信號；以及一過電流保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免該交流電源產生過電流，其中，該過電流保護單元系依據該交流電源輸出之電流值與該交流電源輸出之能量兩者之一以決定是否輸出該斷路控制信號。
9.如申請專利范圍第8項所述之電源保護裝置，其中，該過電流保護單元包括一立即斷電組件，當該立即斷電組件檢查到該交流電源之電流值大于一立即門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該立即斷電組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一模擬/數(shù)字轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；以及一立即比較器，與該模擬/數(shù)字轉換器及該電源開關單元耦接，用以比較該數(shù)字信號與該立即門坎值，若該數(shù)字信號大于該立即門坎值即輸出該斷路控制信號。
10.根據權利要求9所述的電源保護裝置，其特征在于；該立即斷電組件還包括一雜訊過濾單元以將該數(shù)字信號濾除雜訊。
11.根據權利要求8所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一短時間異常組件，當該短時間異常組件檢查到該交流電源于一短時間間隔內輸出之能量大于一異常門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該短時間異常組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一模擬/數(shù)字轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；一積分器，接收該數(shù)字信號，將數(shù)字信號平方后對一時間區(qū)間積分，以輸出一能量信號；一異常時間計算器，接收該能量信號，計算一短時間間隔所累積的一短時間能量并輸出；以及一異常比較器，用以比較該短時間能量與一異常門坎值，若該短時間能量與大于該異常門坎值即輸出該斷路控制信號。
12.根據權利要求8所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一長時間過載組件，當該長時間過載組件檢查到該交流電源于一長時間間隔內輸出之能量大于一過載門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該長時間過載組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一模擬/數(shù)字轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；一積分器，接收該數(shù)字信號，將數(shù)字信號平方后對一時間區(qū)間積分，以輸出一能量信號；一過載時間計算器，接收該能量信號，計算一長時間間隔所累積的一長時間能量并輸出；以及一過載比較器，用以比較該長時間能量與一過載門坎值，若該長時間能量與大于該過載門坎值即輸出該斷路控制信號。
13.根據權利要求8所述的電源保護裝置，其特征在于該漏電流保護單元包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以依據該交流電源之該火線與該地線之電流差值輸出一第二電流值；以及一漏電流比較器，接收該第二電流值，若該第二電流值大于該漏電流門坎值即輸出該斷路控制信號。
14.根據權利要求13所述的電源保護裝置，其特征在于該漏電流保護單元還包括一雜訊過濾器以濾除該第二電流值之雜訊。
15.根據權利要求8所述的電源保護裝置，其特征在于該突波保護單元包括一電壓感應器，用以接收該交流電源之電壓并轉換為一電壓信號；以及一突波比較器，接收該電壓信號與該突波門坎值，若該電壓信號大于該突波門坎值即輸出該斷路控制信號。
16.根據權利要求15所述的電源保護裝置，其特征在于該突波保護單元還包括一雜訊過濾器以濾除該電壓信號之雜訊。
17.一種電源保護裝置，與一交流電源耦接，該交流電源系包括一火線與一地線，其特征在于該裝置包括一電源開關單元，與該交流電源耦接，用以依據一斷路控制信號而切斷該交流電源之供電；一突波保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免突波的產生，當該突波保護單元偵測到該交流電源之電壓大于一突波門坎值時，該突波保護單元即輸出該斷路控制信號；以及一漏電流保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免該交流電源產生漏電流，其中，該漏電流保護單元系接收該火線與該地線之電流值并與—漏電流門坎值比較，若該火線與該地線之電流值的差值大于該漏電流門坎值即輸出該斷路控制信號。
18.根據權利要求17所述的電源保護裝置，其特征在于該漏電流保護單元包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以依據該交流電源之該火線與該地線之電流差值輸出一第二電流值；以及一漏電流比較器，接收該第二電流值，若該第二電流值大于該漏電流門坎值即輸出該斷路控制信號。
19.根據權利要求18所述的電源保護裝置，其特征在于該漏電流保護單元還包括一噪聲過濾器以濾除該第二電流值之噪聲。
20.根據權利要求18所述的電源保護裝置，其特征在于該突波保護單元包括一電壓感應器，用以接收該交流電源之電壓并轉換為一電壓信號；以及一突波比較器，接收該電壓信號與該突波門坎值，若該電壓信號大于該突波門坎值即輸出該斷路控制信號。
21.根據權利要求20所述的電源保護裝置，其特征在于該突波保護單元還包括一噪聲過濾器以濾除該電壓信號之噪聲。
22.一種電源保護裝置，與一交流電源耦接，該交流電源系包括一火線與一地線，其特征在于該裝置包括一電源開關單元，與該交流電源耦接，用以依據一斷路控制信號而切斷該交流電源之供電；一突波保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免突波的產生，當該突波保護單元偵測到該交流電源之電壓大于一突波門坎值時，該突波保護單元即輸出該斷路控制信號；以及一過電流保護單元，與該交流電源及該電源開關單元耦接，用以避免該交流電源產生過電流，其中，該過電流保護單元系依據該交流電源輸出之電流值與該交流電源輸出之能量兩者之一以決定是否輸出該斷路控制信號。
23.根據權利要求22所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一立即斷電組件，當該立即斷電組件檢查到該交流電源之電流值大于一立即門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該立即斷電組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一數(shù)字/模擬轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；以及一立即比較器，與該數(shù)字/模擬轉換器及該電源開關單元耦接，用以比較該數(shù)字信號與該立即門坎值，若該數(shù)字信號大于該立即門坎值即輸出該斷路控制信號。
24.根據權利要求23所述的電源保護裝置，其特征在于該立即斷電組件更包括一噪聲過濾單元以將該數(shù)字信號濾除噪聲。
25.根據權利要求22所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一短時間異常組件，當該短時間異常組件檢查到該交流電源于一短時間間隔內輸出之能量大于一異常門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該短時間異常組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一數(shù)字/模擬轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；一積分器，接收該數(shù)字信號，將數(shù)字信號平方后對一時間區(qū)間積分，以輸出一能量信號；一異常時間計算器，接收該能量信號，計算一短時間間隔所累積的一短時間能量并輸出；以及一異常比較器，用以比較該短時間能量與一異常門坎值，若該短時間能量與大于該異常門坎值即輸出該斷路控制信號。
26.根據權利要求22所述的電源保護裝置，其特征在于該過電流保護單元包括一長時間過載組件，當該長時間過載組件檢查到該交流電源于一長時間間隔內輸出之能量大于一過載門坎值時，即輸出該斷路控制信號，該長時間過載組件包括一電流感應器，與該交流電源耦接，用以輸出該交流電源之一第一電流值；一數(shù)字/模擬轉換器，接收該第一電流值并轉換為一數(shù)字信號；一積分器，接收該數(shù)字信號，將數(shù)字信號平方后對一時間區(qū)間積分，以輸出一能量信號；一過載時間計算器，接收該能量信號，計算一長時間間隔所累積的一長時間能量并輸出；以及一過載比較器，用以比較該長時間能量與一過載門坎值，若該長時間能量與大于該過載門坎值即輸出該斷路控制信號。
27.根據權利要求22所述的電源保護裝置，其中，該突波保護單元包括一電壓感應器，用以接收該交流電源之電壓并轉換為一電壓信號；以及一突波比較器，接收該電壓信號與該突波門坎值，若該電壓信號大于該突波門坎值即輸出該斷路控制信號。
28.根據權利要求27所述的電源保護裝置，其特征在于該突波保護單元還包括一雜訊過濾器以濾除該電壓信號的雜訊。
全文摘要
一種電源保護裝置，包括一電源開關單元，用以依據斷路控制信號切斷交流電源供電，一突波保護單元，用以于突波產生時輸出斷路控制信號，一漏電流保護單元，用以在發(fā)生漏電流時輸出斷路控制信號，及一過電流保護單元，用以在過電流發(fā)生時依據電流值或能量輸出斷路控制信號。本發(fā)明同時具有突波保護、漏電流保護與過電流保護的功能，比起傳統(tǒng)之電源保護裝置的體積更小，更能節(jié)省成本。且可以依據能量進行過電流偵測更可以提供準確安全的保護。
文檔編號H02H3/00GK1458723SQ0211935
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權日2002年5月13日
發(fā)明者許家彰, 陳彥仲 申請人:旺玖科技股份有限公司