專利名稱：過功率保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過功率保護(hù)裝置，特別是涉及一種應(yīng)用于電源供應(yīng)器的過功率保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前各種的電源供應(yīng)器已經(jīng)能夠提供穩(wěn)定調(diào)整的電壓與電流。為了符合安規(guī)(safety)的考慮，電源供應(yīng)器仍必須提供過功率保護(hù)功能，以確保在過載、短路與反饋開路等誤動(dòng)作發(fā)生期間，通過限制輸出功率以達(dá)到保護(hù)電源供應(yīng)器本身與電源系統(tǒng)端。
請(qǐng)參考圖1，為公知的電源供應(yīng)器示意圖。電源供應(yīng)器至少包含有一變壓器T1、一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元14、一驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10、一振蕩器12及一功率開關(guān)Q1。變壓器T1一次側(cè)切換電流IP流過的電流感測(cè)電阻RS上產(chǎn)生一電流感測(cè)信號(hào)VCS，同時(shí)從電源供應(yīng)器的輸出端可以取得一反饋信號(hào)VFB。驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元14由一連接單元144、一功率限制比較器146及一PWM比較器148所組成。功率限制比較器146與PWM比較器148的一輸入端同時(shí)連接到電流感測(cè)電阻RS以取得電流感測(cè)信號(hào)VCS。功率限制比較器146的另一輸入端則連接一最大功率信號(hào)VLMT，PWM比較器148的另一輸入端則連接電源供應(yīng)器的輸出端以取得反饋信號(hào)VFB。當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)VCS大于最大功率信號(hào)VLMT時(shí)，功率限制比較器146輸出端輸出一過電流信號(hào)OC，并且，當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)VCS大于反饋信號(hào)VFB時(shí)，PWM比較器148輸出一反饋控制信號(hào)CNTR。過電流信號(hào)OC與反饋控制信號(hào)CNTR通過連接單元144用以輸出一清除信號(hào)CLR。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器10接收振蕩器12輸出的頻率信號(hào)CLK與驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元14輸出的清除信號(hào)CLR，進(jìn)而產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM作為控制功率開關(guān)Q1的切換。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元14根據(jù)電流感測(cè)信號(hào)VCS高于反饋信號(hào)VFB時(shí)輸出的反饋控制信號(hào)CNTR，或電流感測(cè)信號(hào)VCS高于最大功率信號(hào)VLMT時(shí)輸出的過電流信號(hào)OC，進(jìn)而調(diào)整改變清除信號(hào)CLR的輸出，以控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器10周期性地停用驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM，讓電源供應(yīng)器的輸出得到穩(wěn)定調(diào)整，并且也將限制電源供應(yīng)器的一次側(cè)電流與最大輸出功率。
然而，在實(shí)際的應(yīng)用上，如打印機(jī)與掃描儀等的電源供應(yīng)器，在啟動(dòng)瞬間必須供應(yīng)較大的輸出功率以提供馬達(dá)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)切換式控制器經(jīng)常誤判為過電流與過功率的誤動(dòng)作發(fā)生，而使得電源供應(yīng)器進(jìn)行不適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)動(dòng)作。公知的電源供應(yīng)器為了符合這些具有馬達(dá)特性的負(fù)載要求，在設(shè)計(jì)最大輸出功率時(shí)，往往必須采用過規(guī)格的設(shè)計(jì)。也就是說，公知的電源供應(yīng)器必須提供峰值功率，并且持續(xù)一段特定時(shí)間給這些具有馬達(dá)特性的負(fù)載，而該峰值功率又常常是最大輸出功率的倍數(shù)以上，造成主要功率開關(guān)與一些耐壓耐流組件必須提升電壓與電流應(yīng)力，進(jìn)而使得成本提高。因此，如何提供電源供應(yīng)器作適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，并且避免誤動(dòng)作狀況的誤判，實(shí)為重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種過功率保護(hù)裝置，應(yīng)用于電源供應(yīng)器中，通過不同的比較電平確認(rèn)電源供應(yīng)器可能有過載、短路或反饋開路等誤動(dòng)作產(chǎn)生，再經(jīng)由累進(jìn)計(jì)數(shù)誤動(dòng)作發(fā)生的持續(xù)時(shí)間，當(dāng)發(fā)生的持續(xù)時(shí)間到達(dá)一默認(rèn)值，本發(fā)明過功率保護(hù)裝置可以提供周期性截止或閂鎖截止電源供應(yīng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種過功率保護(hù)裝置，使用于一電源供應(yīng)器中，取得一感測(cè)信號(hào)，括有一振蕩器，輸出一頻率信號(hào)；一過功率信號(hào)擷取比較單元，擷取該感測(cè)信號(hào)并將之與一臨界信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，用以輸出一保護(hù)信號(hào)；一累進(jìn)觸發(fā)單元，連接于該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，輸出一截止信號(hào)；一閂鎖單元，連接于該累進(jìn)觸發(fā)單元，接收該截止信號(hào)，輸出一閂鎖信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，連接于該閂鎖單元與該振蕩器，接收該頻率信號(hào)與該閂鎖信號(hào)，該閂鎖信號(hào)用以停止輸出一驅(qū)動(dòng)信號(hào)到一功率開關(guān)；及一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元，連接于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，接收該感測(cè)信號(hào)與一第二臨界信號(hào)，當(dāng)該感測(cè)信號(hào)上升到該第二臨界信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元輸出一清除信號(hào)到該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用以截止該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該功率開關(guān)；其中，該累進(jìn)觸發(fā)單元累進(jìn)計(jì)數(shù)該保護(hù)信號(hào)，等該保護(hù)信號(hào)的計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，該閂鎖單元控制該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用以閂鎖截止該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該功率開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該過功率保護(hù)裝置進(jìn)一步包括有一重置單元連接于該閂鎖單元與該振蕩器，接收該頻率信號(hào)與該閂鎖信號(hào)，并于接收該閂鎖信號(hào)后一設(shè)定時(shí)間內(nèi)，輸出一重置信號(hào)到該閂鎖單元，用以進(jìn)行重置該閂鎖單元。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該重置單元進(jìn)一步連接一供應(yīng)電壓，根據(jù)該電源供應(yīng)器重新啟動(dòng)電源后接收一低電壓信號(hào)，以輸出一重置信號(hào)到該閂鎖單元，用以進(jìn)行重置該閂鎖單元。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該過功率信號(hào)擷取比較單元為一電流比較器，比較運(yùn)算一第一臨界信號(hào)與一電流感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第一保護(hù)信號(hào)到該累進(jìn)觸發(fā)單元。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該過功率信號(hào)擷取比較單元為一電壓比較器，比較運(yùn)算一第三臨界信號(hào)與一電壓反饋感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第二保護(hù)信號(hào)到該累進(jìn)觸發(fā)單元。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該過功率信號(hào)擷取比較單元包括有一電流比較器，比較運(yùn)算一第一臨界信號(hào)與一電流感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第一保護(hù)信號(hào)；一電壓比較器，比較運(yùn)算一第三臨界信號(hào)與一電壓反饋感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第二保護(hù)信號(hào)；及一連接單元，連接于該電流比較器、該電壓比較器與該累進(jìn)觸發(fā)單元，將該第一保護(hù)信號(hào)與該第二保護(hù)信號(hào)傳送到該累進(jìn)觸發(fā)單元。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該累進(jìn)觸發(fā)單元包括有一維持單元，連接至該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，用以延遲該保護(hù)信號(hào)的狀態(tài)，并輸出一上下信號(hào)；及一上下計(jì)數(shù)單元，連接至該維持單元與該振蕩器，接收該上下信號(hào)與該頻率信號(hào)以進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算，并于向下計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)停止計(jì)數(shù)，于向上計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)輸出該截止信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該上下計(jì)數(shù)單元，根據(jù)該上下信號(hào)的啟用而向上計(jì)數(shù)，并根據(jù)該上下信號(hào)的停用而向下計(jì)數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該累進(jìn)觸發(fā)單元，包括有一維持單元，連接至該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，用以延遲該保護(hù)信號(hào)的狀態(tài)，并輸出一上下信號(hào)；一切換開關(guān)，連接至該維持單元，接收該上下信號(hào)，并根據(jù)該保護(hù)信號(hào)是否啟用而輸出導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)；一可變電容，通過該切換開關(guān)連接至一充電電流源，依據(jù)該切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)取得一充電電流，用以輸出一充電電壓，該可變電容并通過該切換開關(guān)連接至一放電電流源，該放電電流源依據(jù)該切換開關(guān)的截止?fàn)顟B(tài)，提供一放電電流，用以對(duì)該可變電容進(jìn)行放電；及一延遲比較器，連接至該可變電容與一第四臨界信號(hào)，通過比較該充電電壓與該第四臨界信號(hào)，并于該充電電壓大于該第四臨界信號(hào)時(shí)產(chǎn)生該截止信號(hào)。
本發(fā)明過功率保護(hù)裝置包括有一振蕩器輸出一頻率信號(hào)，同時(shí)，使用一過功率信號(hào)擷取比較單元擷取一感測(cè)信號(hào)與一臨界信號(hào)，經(jīng)比較運(yùn)算感測(cè)信號(hào)與臨界信號(hào)后，輸出一保護(hù)信號(hào)。保護(hù)信號(hào)被傳送到一累進(jìn)觸發(fā)單元。累進(jìn)觸發(fā)單元累進(jìn)計(jì)數(shù)該保護(hù)信號(hào)，等該保護(hù)信號(hào)的計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，即輸出一截止信號(hào)到一閂鎖單元，閂鎖單元產(chǎn)生一閂鎖信號(hào)到一驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用以停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到功率開關(guān)。
本發(fā)明過功率保護(hù)裝置不僅提供電源供應(yīng)器于不同的誤動(dòng)作(過載、短路與反饋開路等)發(fā)生時(shí)，促使電源供應(yīng)器產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，更可通過累進(jìn)計(jì)數(shù)誤動(dòng)作發(fā)生的持續(xù)時(shí)間，用以避免負(fù)載端于特定時(shí)間內(nèi)需較大額定輸出功率時(shí)進(jìn)行不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。因此本發(fā)明過功率保護(hù)電路實(shí)可提供電源供應(yīng)最完備的保護(hù)方案。
以上的概述與接下來的詳細(xì)說明皆為示范性質(zhì)，是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的專利的保護(hù)范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說明與附圖加以闡述。


圖1為公知的電源供應(yīng)器示意圖；圖2為本發(fā)明電路架構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例電路方塊示意圖；圖4為本發(fā)明電路波形示意圖；圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例電路方塊示意圖；圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例電路方塊示意圖；圖7為本發(fā)明累進(jìn)觸發(fā)單元的一實(shí)施例電路方塊示意圖；
圖8為本發(fā)明累進(jìn)觸發(fā)單元的另一實(shí)施例電路方塊示意圖；及圖9為本發(fā)明的重置單元電路方塊示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下公知變壓器T1驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10振蕩器12驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元14連接單元144 功率限制比較器146PWM比較器148切換電流IP感測(cè)電阻RS電流感測(cè)信號(hào)VCS反饋信號(hào)VFB最大功率信號(hào)VLMT過電流信號(hào)OC反饋控制信號(hào)CNTR脈信號(hào)CLK 驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM功率開關(guān)Q1供應(yīng)電壓VIN清除信號(hào)CLR本發(fā)明閂鎖單元21 振蕩器22過功率信號(hào)擷取比較單元23重置單元24驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元25 累進(jìn)觸發(fā)單元28電流感測(cè)信號(hào)VCS電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB第二臨界信號(hào)VT2重置信號(hào)RST驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a 頻率信號(hào)CLK驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM功率開關(guān)Q1保護(hù)信號(hào)SPT截止信號(hào)SOFF閂鎖信號(hào)LATCH 供應(yīng)電壓VDD電流比較器231 第一臨界信號(hào)VT1第一保護(hù)信號(hào)SPT1電壓比較器232第三臨界信號(hào)VT3第二保護(hù)信號(hào)SPT2連接單元233 上下計(jì)數(shù)單元282維持單元284 D型觸發(fā)器2842、2844第四臨界信號(hào)VT4切換開關(guān)283
可變電容285 延遲比較器287充電電流源288 放電電流源289晶體管2401、2402、2403、2412、2414反相器2404、2405、2417電容2413定電流源2411NAND門2415、2416定時(shí)器2418清除信號(hào)CLR具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖2，為本發(fā)明電路架構(gòu)示意圖。本發(fā)明過功率保護(hù)裝置使用于電源供應(yīng)器中，包括有一過功率信號(hào)擷取比較單元23擷取一感測(cè)信號(hào)并將之與一臨界信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，用以產(chǎn)生一保護(hù)信號(hào)SPT；一累進(jìn)觸發(fā)單元28連接于過功率信號(hào)擷取比較單元23與一振蕩器22，根據(jù)一頻率信號(hào)CLK用來接收保護(hù)信號(hào)SPT，以累進(jìn)計(jì)數(shù)保護(hù)信號(hào)SPT，保護(hù)信號(hào)SPT的計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，累進(jìn)觸發(fā)單元28會(huì)輸出一截止信號(hào)SOFF；一閂鎖單元21連接于累進(jìn)觸發(fā)單元28，接收截止信號(hào)SOFF，輸出一閂鎖信號(hào)LATCH；一驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a連接于閂鎖單元21與振蕩器22，接收頻率信號(hào)CLK與閂鎖信號(hào)LATCH，用以停止輸出一驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到一功率開關(guān)Q1以達(dá)到過功率保護(hù)；及一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元25連接于驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a，接收一電流感測(cè)信號(hào)VCS、一電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB與一第二臨界信號(hào)VT2，第二臨界信號(hào)VT2為電源供應(yīng)器最大輸出功率的限制值。當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)VCS上升到第二臨界信號(hào)VT2時(shí)或當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)VCS上升到電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元25會(huì)輸出一清除信號(hào)CLR到驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a，用以周期性截止驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以達(dá)到過功率保護(hù)。
再參考圖2，其中本發(fā)明過功率保護(hù)裝置進(jìn)一步包括有一重置單元24連接于一供應(yīng)電壓VDD、閂鎖單元21與振蕩器22，接收頻率信號(hào)CLK與閂鎖信號(hào)LATCH，并于接收閂鎖信號(hào)LATCH后一設(shè)定時(shí)間內(nèi)，輸出一重置信號(hào)RST到閂鎖單元21，用以重置閂鎖單元21的輸出。重置單元24進(jìn)一步連接一供應(yīng)電壓VDD，并于供應(yīng)電壓VDD提供的電壓量不足時(shí)，接收一低電壓信號(hào)，以輸出重置信號(hào)RST到閂鎖單元21。
配合圖2，圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例電路方塊示意圖。其中該過功率信號(hào)擷取比較單元23為一電流比較器231，電流比較器231的一輸入端接收一第一臨界信號(hào)VT1，另一輸入端接收一電流感測(cè)信號(hào)VCS，比較運(yùn)算第一臨界信號(hào)VT1與電流感測(cè)信號(hào)VCS，用以輸出一第一保護(hù)信號(hào)SPT1到累進(jìn)觸發(fā)單元28。
當(dāng)電源供應(yīng)器需提供高功率輸出時(shí)，電流感測(cè)信號(hào)VCS的值也會(huì)相對(duì)的提高，因此在本第一實(shí)施例中利用此對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用一電流比較器231作為過功率信號(hào)擷取比較單元23，同時(shí)設(shè)計(jì)第一臨界信號(hào)VT1的值來調(diào)整電源供應(yīng)器輸出功率的臨界限制。當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)VCS的值大于第一臨界信號(hào)VT1時(shí)，電流比較器231會(huì)輸出第一次的第一保護(hù)信號(hào)SPT1到該累進(jìn)觸發(fā)單元28，此時(shí)累進(jìn)觸發(fā)單元28則進(jìn)行第一保護(hù)信號(hào)SPT1的累進(jìn)計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)信號(hào)SPT1計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，即輸出一截止信號(hào)SOFF到該閂鎖單元21，以對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a進(jìn)行閂鎖，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以避免負(fù)載端于特定時(shí)間內(nèi)需較大額定輸出功率時(shí)進(jìn)行不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，達(dá)到電源供應(yīng)器實(shí)際的過功率保護(hù)。配合圖3，圖4為本發(fā)明電路波形示意圖。于電源供應(yīng)器提供輸出功率給負(fù)載使用時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a會(huì)輸出高電位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM使功率開關(guān)Q1導(dǎo)通，所以在時(shí)間T1～T2時(shí)，電流感測(cè)信號(hào)VCS會(huì)漸漸增加。在時(shí)間T2時(shí)，電流感測(cè)信號(hào)VCS會(huì)頂?shù)降谝慌R界信號(hào)VT1，此時(shí)電流比較器231輸出一低電位的第一保護(hù)信號(hào)SPT1到累進(jìn)觸發(fā)單元28。接著，累進(jìn)觸發(fā)單元28開始進(jìn)行累進(jìn)計(jì)數(shù)的動(dòng)作，以準(zhǔn)備對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a進(jìn)行閂鎖。
再則，于時(shí)間T2～T3時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM使功率開關(guān)Q1繼續(xù)導(dǎo)通，電流感測(cè)信號(hào)VCS繼續(xù)上升，并于時(shí)間T3時(shí)，電流感測(cè)信號(hào)VCS會(huì)頂?shù)降诙R界信號(hào)VT2，此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元25會(huì)輸出低電位的過功率信號(hào)OC，同時(shí)也輸出低電位的清除信號(hào)CLR到驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM為低電位，進(jìn)而使功率開關(guān)Q1截止(時(shí)間T3～T4)，以提供周期性截止驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1。
上述說明中，本發(fā)明第一實(shí)施例在電源供應(yīng)器提供輸出功率給負(fù)載使用時(shí)，通過周期性的電流感測(cè)信號(hào)VCS頂?shù)降谝慌R界信號(hào)VT1的持續(xù)時(shí)間到達(dá)累進(jìn)觸發(fā)單元28的默認(rèn)值后，本發(fā)明過功率保護(hù)裝置即會(huì)停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以達(dá)到電源供應(yīng)器實(shí)際的過功率保護(hù)。
配合圖2，圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例電路方塊示意圖。其中該過功率信號(hào)擷取比較單元23為一電壓比較器232，電壓比較器232的一輸入端接收一第三臨界信號(hào)VT3，另一輸入端接收一電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB，比較運(yùn)算該第三臨界信號(hào)VT3與該電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB，用以輸出一第二保護(hù)信號(hào)SPT2到該累進(jìn)觸發(fā)單元28。
當(dāng)電源供應(yīng)器需提供高功率輸出時(shí)，電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB的值也會(huì)相對(duì)的提高，因此在本第二實(shí)施例中利用此對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用一電壓比較器232，同時(shí)設(shè)計(jì)該第三臨界信號(hào)VT3的值來調(diào)整電源供應(yīng)器輸出功率的臨界限制。當(dāng)電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB的值大于第三臨界信號(hào)VT3時(shí)，電壓比較器232會(huì)輸出第一次的第二保護(hù)信號(hào)SPT2到該累進(jìn)觸發(fā)單元28，此時(shí)累進(jìn)觸發(fā)單元28則進(jìn)行第二保護(hù)信號(hào)SPT2的累進(jìn)計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)诙Ｗo(hù)信號(hào)SPT2計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，即輸出一截止信號(hào)SOFF到該閂鎖單元21，以對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a進(jìn)行閂鎖，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以避免負(fù)載端于特定時(shí)間內(nèi)需較大額定輸出功率時(shí)進(jìn)行不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，達(dá)到電源供應(yīng)器實(shí)際的過功率保護(hù)。
上述說明中，本發(fā)明第二實(shí)施例在電源供應(yīng)器提供輸出功率給負(fù)載使用時(shí)，通過周期性的電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB頂?shù)降谌R界信號(hào)VT3的持續(xù)時(shí)間到達(dá)累進(jìn)觸發(fā)單元28的默認(rèn)值后，本發(fā)明過功率保護(hù)裝置會(huì)停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以達(dá)到電源供應(yīng)器實(shí)際的過功率保護(hù)。再則，本發(fā)明第二實(shí)施例的電路動(dòng)作原理及其波形，其與第一實(shí)施例比較，僅在累進(jìn)觸發(fā)單元28接收的保護(hù)信號(hào)SPT來源不同外，其余皆相同，在此不加贅述。
配合圖2，圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例電路方塊示意圖。其中該過功率信號(hào)擷取比較單元23為一電流比較器231、一電壓比較器232與一連接單元233所連接組成。電流比較器231比較運(yùn)算一第一臨界信號(hào)VT1與一電流感測(cè)信號(hào)VCS，用以產(chǎn)生一第一保護(hù)信號(hào)SPT1；電壓比較器232比較運(yùn)算一第三臨界信號(hào)VT3與一電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB，用以產(chǎn)生一第二保護(hù)信號(hào)SPT2；連接單元233連接于該電流比較器231、該電壓比較器232與該累進(jìn)觸發(fā)單元28，將該第一保護(hù)信號(hào)SPT1與該第二保護(hù)信號(hào)SPT2傳送到該累進(jìn)觸發(fā)單元28。
當(dāng)電源供應(yīng)器需提供高功率輸出時(shí)，電流感測(cè)信號(hào)VCS與電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB的值也會(huì)相對(duì)的提高，因此在本第三實(shí)施例中利用此對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用一由電流比較器231、電壓比較器232與連接單元233所組成的過功率信號(hào)擷取比較單元23，同時(shí)設(shè)計(jì)該第一臨界信號(hào)VT1與該第三臨界信號(hào)VT3的值來調(diào)整電源供應(yīng)器輸出功率的臨界限制。
當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)VCS的值大于第一臨界信號(hào)VT1，電流比較器231產(chǎn)生第一保護(hù)信號(hào)SPT1；或當(dāng)電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB的值大于第三臨界信號(hào)VT3時(shí)，電壓比較器232也會(huì)產(chǎn)生第二保護(hù)信號(hào)SPT2。第一保護(hù)信號(hào)SPT1與第二保護(hù)信號(hào)SPT1通過連接單元233形成保護(hù)信號(hào)SPT，然后被傳送到該累進(jìn)觸發(fā)單元28，此時(shí)累進(jìn)觸發(fā)單元28則進(jìn)行保護(hù)信號(hào)SPT的累進(jìn)計(jì)數(shù)。當(dāng)保護(hù)信號(hào)SPT計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，即輸出一截止信號(hào)SOFF到該閂鎖單元21，以對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a進(jìn)行閂鎖，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以避免負(fù)載端于特定時(shí)間內(nèi)需較大額定輸出功率時(shí)進(jìn)行不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，達(dá)到電源供應(yīng)器實(shí)際的過功率保護(hù)。
上述說明中，本發(fā)明第三實(shí)施例在電源供應(yīng)器提供輸出功率給負(fù)載使用時(shí)，通過周期性的電流感測(cè)信號(hào)VCS頂?shù)降谝慌R界信號(hào)VT1的持續(xù)時(shí)間與電壓反饋感測(cè)信號(hào)VFB頂?shù)降谌R界信號(hào)VT3的持續(xù)時(shí)間來判斷電源供應(yīng)器是否有過功率的現(xiàn)象，若是持續(xù)時(shí)間到達(dá)累進(jìn)觸發(fā)單元28的默認(rèn)值后，本發(fā)明過功率保護(hù)裝置會(huì)停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM到功率開關(guān)Q1，以達(dá)到電源供應(yīng)器實(shí)際的過功率保護(hù)。
配合圖2，圖7為本發(fā)明累進(jìn)觸發(fā)單元的一實(shí)施例電路方塊示意圖。累進(jìn)觸發(fā)單元28包括有一維持單元284連接至過功率信號(hào)擷取比較單元23與振蕩器22，接收保護(hù)信號(hào)SPT與頻率信號(hào)CLK，用以延遲保護(hù)信號(hào)SPT的狀態(tài)，并輸出一上下信號(hào)UP/DOWN。一上下計(jì)數(shù)單元282連接至維持單元284與振蕩器22，接收上下信號(hào)UP/DOWN與頻率信號(hào)CLK以進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算。上下計(jì)數(shù)單元282根據(jù)上下信號(hào)UP/DOWN的啟用(ON)而使得上下計(jì)數(shù)單元282可向上計(jì)數(shù)，并根據(jù)上下信號(hào)UP/DOWN的停用(OFF)而使得上下計(jì)數(shù)單元282可向下計(jì)數(shù)，并于向下計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)停止計(jì)數(shù)，于向上計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)輸出高電位的截止信號(hào)SOFF。其中，頻率信號(hào)CLK用以決定驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM的切換頻率與維持單元284的維持時(shí)間。
上述說明中的維持單元284由兩個(gè)D型觸發(fā)器2842與2844來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)維持單元284接收到低電位的保護(hù)信號(hào)SPT時(shí)。為了防止接收到瞬間的接地彈跳(ground bounce)或切換突波(switching spike)的噪聲，維持單元284需要配合振蕩器22產(chǎn)生的頻率信號(hào)CLK，用來延遲保護(hù)信號(hào)SPT的狀態(tài)，并輸出高電位的上下信號(hào)UP/DOWN。
配合圖2，圖8為本發(fā)明累進(jìn)觸發(fā)單元的另一實(shí)施例電路方塊示意圖。在此實(shí)施例中，累進(jìn)觸發(fā)單元28由一維持單元284連接至過功率信號(hào)擷取比較單元23與振蕩器22，以接收保護(hù)信號(hào)SPT與頻率信號(hào)CLK，用以延遲保護(hù)信號(hào)SPT的狀態(tài)，并輸出一上下信號(hào)UP/DOWN。一切換開關(guān)283連接至維持單元284，根據(jù)保護(hù)信號(hào)SPT的是否啟用，受控于維持單元284輸出的上下信號(hào)UP/DOWN，以輸出導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。一可變電容285通過切換開關(guān)283連接至一充電電流源288，依據(jù)切換開關(guān)283的導(dǎo)通狀態(tài)取得一充電電流ICH，用以輸出一充電電壓VCH。一放電電流源289連接于可變電容285，依據(jù)切換開關(guān)283的截止?fàn)顟B(tài)提供一放電電流IDCH，用以對(duì)可變電容285進(jìn)行放電。一延遲比較器287連接至可變電容285與一第四臨界信號(hào)VT4，通過比較充電電壓VCH與第四臨界信號(hào)VT4，并于充電電壓VCH大于第四臨界信號(hào)VT4時(shí)產(chǎn)生截止信號(hào)SOFF。
上述說明中的維持單元284由兩個(gè)D型觸發(fā)器2842與2844來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)維持單元284接收到低電位的保護(hù)信號(hào)SPT時(shí)，為了防止接收到瞬間的接地彈跳或切換突波的噪聲，維持單元284需要配合振蕩器22產(chǎn)生的頻率信號(hào)CLK，用來延遲該保護(hù)信號(hào)SPT的狀態(tài)，并輸出高電平的上下信號(hào)UP/DOWN。
當(dāng)維持單元284接收到過功率信號(hào)擷取比較單元23產(chǎn)生低電位的的保護(hù)信號(hào)SPT，輸出高電位的上下信號(hào)UP/DOWN，致使切換開關(guān)283切換至導(dǎo)通狀態(tài)?？勺冸娙?85通過充電電流源288開始進(jìn)行充電，當(dāng)可變電容285上的充電電壓VCH大于第四臨界信號(hào)VT4時(shí)，延遲比較器287將輸出高電位的截止信號(hào)SOFF。
相反地，當(dāng)過功率信號(hào)擷取比較單元23停止保護(hù)信號(hào)SPT的產(chǎn)生時(shí)，切換開關(guān)283將切換至截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)可變電容285所儲(chǔ)存的充電電壓VCH將通過放電電流源289開始進(jìn)行放電，并停止輸出截止信號(hào)SOFF。由此可知，通過調(diào)整可變電容285的電容值將可改變累進(jìn)計(jì)數(shù)的持續(xù)時(shí)間。此外，當(dāng)過本發(fā)明功率保護(hù)裝置整合設(shè)計(jì)于電源供應(yīng)器的切換式控制器中時(shí)，可變電容285可設(shè)置于切換式控制器的外部，或通過一個(gè)設(shè)置于切換式控制器中的固定電容來實(shí)現(xiàn)。
再參考圖2，閂鎖單元21可通過一個(gè)D型觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)，其頻率端連接到累進(jìn)觸發(fā)單元28，接收高電平的截止信號(hào)SOFF用以輸出低電平的閂鎖信號(hào)LATCH。低電平的閂鎖信號(hào)LATCH連接至驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a中的一D型觸發(fā)器(未標(biāo)示)的D輸入端，使得D型觸發(fā)器的D輸入端為低電位，進(jìn)而使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元10a閂鎖截止驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM，以達(dá)到閂鎖保護(hù)的目的。當(dāng)電源供應(yīng)器受到閂鎖保護(hù)時(shí)，其輸出端所耦接的電子裝置將無法正常運(yùn)作。
配合圖2，請(qǐng)參考圖9，為本發(fā)明的重置單元電路方塊示意圖。本發(fā)明過功率保護(hù)裝置所使用的重置單元24連接至閂鎖單元21，可以通過兩種方式來達(dá)到輸出低電位的重置信號(hào)RST，以重置閂鎖單元21。重置單元24可以依據(jù)電源供應(yīng)器的重新啟動(dòng)電源而使得供應(yīng)電源VDD重新啟動(dòng)，來輸出重置信號(hào)RST，用以進(jìn)行重置閂鎖單元21。該重置單元24也可以根據(jù)閂鎖信號(hào)LATCH產(chǎn)生后一設(shè)定時(shí)間內(nèi)，輸出重置信號(hào)RST，用以進(jìn)行重置該閂鎖單元21。
該重置單元24包含彼此串聯(lián)連接的晶體管2401、2402與2403所組成的分壓電阻，用以輸出可反映較低的供應(yīng)電壓VDD的低電壓信號(hào)VLV。通過反相器2405，該低電壓信號(hào)VLV控制晶體管2412的導(dǎo)通或截止。一旦可以獲得供應(yīng)電壓VDD，并且晶體管2412為截止?fàn)顟B(tài)，定電流源2411對(duì)重置電容2413進(jìn)行充電。兩個(gè)NAND門2415與2416組成一SR緩存器。NAND門2415與2416的第一輸入端分別連接到NAND門2416與2415的輸出端。NAND門2416的第二輸入端連接到重置電容2413。通過反相器2404，NAND門2415的第二輸入端連接到振蕩器22的頻率信號(hào)CLK。在NAND門2415的輸出端，依據(jù)重置電容2413上的低電位產(chǎn)生低電位的重置信號(hào)RST。當(dāng)重置電容2413充電到高電位后，重置信號(hào)RST為停用，并且產(chǎn)生頻率信號(hào)CLK。重置電容2413的電容值與定電流源2411的電流值決定重置信號(hào)RST的脈波寬度。
重置單元24又包含晶體管2414、反相器2417與定時(shí)器2418。晶體管2414與重置電容2413并聯(lián)連接，用以對(duì)重置電容2413進(jìn)行放電。定時(shí)器2418的輸出端控制晶體管2414的導(dǎo)通或截止。定時(shí)器2418的頻率端連接到頻率信號(hào)CLK，依照頻率信號(hào)CLK的時(shí)間基準(zhǔn)用以產(chǎn)生該時(shí)間延遲。通過反相器2417，定時(shí)器2418的重置端連接到閂鎖信號(hào)LATCH，依據(jù)閂鎖信號(hào)LATCH的停用(高電位)，定時(shí)器2418的重置端為低電位，定時(shí)器2418的輸出為低電位，晶體管2414為截止。一旦閂鎖信號(hào)LATCH為啟用(低電位)，定時(shí)器2418的重置端為高電位，定時(shí)器2418也將為啟用。當(dāng)定時(shí)器2418達(dá)到它的設(shè)定時(shí)間，定時(shí)器2418的輸出為高電位，晶體管2414將導(dǎo)通來對(duì)重置電容2413進(jìn)行放電，并且產(chǎn)生重置信號(hào)RST來重置閂鎖單元21。
綜上所述，本發(fā)明過功率保護(hù)裝置不僅提供電源供應(yīng)器于不同的誤動(dòng)作(過載、短路與反饋開路等)發(fā)生時(shí)，促使電源供應(yīng)器產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，更可通過累進(jìn)計(jì)數(shù)誤動(dòng)作發(fā)生的持續(xù)時(shí)間，用以避免負(fù)載端于特定時(shí)間內(nèi)需較大額定輸出功率時(shí)進(jìn)行不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。因此本發(fā)明過功率保護(hù)電路實(shí)可提供電源供應(yīng)最完備的保護(hù)方案。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳之一的具體實(shí)施例的詳細(xì)說明與附圖，但本發(fā)明的特征并不局限于此，并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的所有范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡合于本發(fā)明精神與其類似變化的實(shí)施例，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的范疇中，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)者在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種過功率保護(hù)裝置，使用于一電源供應(yīng)器中，取得一感測(cè)信號(hào)，其特征是包括有一振蕩器，輸出一頻率信號(hào)；一過功率信號(hào)擷取比較單元，擷取該感測(cè)信號(hào)并將之與一臨界信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，用以輸出一保護(hù)信號(hào)；一累進(jìn)觸發(fā)單元，連接于該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，輸出一截止信號(hào)；一閂鎖單元，連接于該累進(jìn)觸發(fā)單元，接收該截止信號(hào)，輸出一閂鎖信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，連接于該閂鎖單元與該振蕩器，接收該頻率信號(hào)與該閂鎖信號(hào)，該閂鎖信號(hào)用以停止輸出一驅(qū)動(dòng)信號(hào)到一功率開關(guān)；及一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元，連接于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，接收該感測(cè)信號(hào)與一第二臨界信號(hào)，當(dāng)該感測(cè)信號(hào)上升到該第二臨界信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元輸出一清除信號(hào)到該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用以截止該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該功率開關(guān)；其中，該累進(jìn)觸發(fā)單元累進(jìn)計(jì)數(shù)該保護(hù)信號(hào)，等該保護(hù)信號(hào)的計(jì)數(shù)到達(dá)一默認(rèn)值后，該閂鎖單元控制該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用以閂鎖截止該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該功率開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是進(jìn)一步包括有一重置單元連接于該閂鎖單元與該振蕩器，接收該頻率信號(hào)與該閂鎖信號(hào)，并于接收該閂鎖信號(hào)后一設(shè)定時(shí)間內(nèi)，輸出一重置信號(hào)到該閂鎖單元，用以進(jìn)行重置該閂鎖單元。
3.如權(quán)利要求2所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該重置單元進(jìn)一步連接一供應(yīng)電壓，根據(jù)該電源供應(yīng)器重新啟動(dòng)電源后接收一低電壓信號(hào)，以輸出一重置信號(hào)到該閂鎖單元，用以進(jìn)行重置該閂鎖單元。
4.如權(quán)利要求1所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該過功率信號(hào)擷取比較單元為一電流比較器，比較運(yùn)算一第一臨界信號(hào)與一電流感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第一保護(hù)信號(hào)到該累進(jìn)觸發(fā)單元。
5.如權(quán)利要求1所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該過功率信號(hào)擷取比較單元為一電壓比較器，比較運(yùn)算一第三臨界信號(hào)與一電壓反饋感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第二保護(hù)信號(hào)到該累進(jìn)觸發(fā)單元。
6.如權(quán)利要求1所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該過功率信號(hào)擷取比較單元包括有一電流比較器，比較運(yùn)算一第一臨界信號(hào)與一電流感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第一保護(hù)信號(hào)；一電壓比較器，比較運(yùn)算一第三臨界信號(hào)與一電壓反饋感測(cè)信號(hào)，用以輸出一第二保護(hù)信號(hào)；及一連接單元，連接于該電流比較器、該電壓比較器與該累進(jìn)觸發(fā)單元，將該第一保護(hù)信號(hào)與該第二保護(hù)信號(hào)傳送到該累進(jìn)觸發(fā)單元。
7.如權(quán)利要求1所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該累進(jìn)觸發(fā)單元包括有一維持單元，連接至該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，用以延遲該保護(hù)信號(hào)的狀態(tài)，并輸出一上下信號(hào)；及一上下計(jì)數(shù)單元，連接至該維持單元與該振蕩器，接收該上下信號(hào)與該頻率信號(hào)以進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算，并于向下計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)停止計(jì)數(shù)，于向上計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)輸出該截止信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該上下計(jì)數(shù)單元，根據(jù)該上下信號(hào)的啟用而向上計(jì)數(shù)，并根據(jù)該上下信號(hào)的停用而向下計(jì)數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的過功率保護(hù)裝置，其特征是該累進(jìn)觸發(fā)單元包括有一維持單元，連接至該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，用以延遲該保護(hù)信號(hào)的狀態(tài)，并輸出一上下信號(hào)；一切換開關(guān)，連接至該維持單元，接收該上下信號(hào)，并根據(jù)該保護(hù)信號(hào)是否啟用而輸出導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)；一可變電容，通過該切換開關(guān)連接至一充電電流源，依據(jù)該切換開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)取得一充電電流，用以輸出一充電電壓，該可變電容并通過該切換開關(guān)連接至一放電電流源，該放電電流源依據(jù)該切換開關(guān)的截止?fàn)顟B(tài)，提供一放電電流，用以對(duì)該可變電容進(jìn)行放電；及一延遲比較器，連接至該可變電容與一第四臨界信號(hào)，通過比較該充電電壓與該第四臨界信號(hào)，并于該充電電壓大于該第四臨界信號(hào)時(shí)產(chǎn)生該截止信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種過功率保護(hù)裝置，包括有一振蕩器，輸出一頻率信號(hào)；一過功率信號(hào)擷取比較單元，用以輸出一保護(hù)信號(hào)；一累進(jìn)觸發(fā)單元，連接于該過功率信號(hào)擷取比較單元與該振蕩器，接收該保護(hù)信號(hào)與該頻率信號(hào)，輸出一截止信號(hào)；一閂鎖單元，連接于該累進(jìn)觸發(fā)單元，接收該截止信號(hào)，輸出一閂鎖信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，連接于該閂鎖單元與該振蕩器，接收該頻率信號(hào)與該閂鎖信號(hào)，該閂鎖信號(hào)用以停止輸出一驅(qū)動(dòng)信號(hào)到一功率開關(guān)；及一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元，連接于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，接收該感測(cè)信號(hào)與一第二臨界信號(hào)，當(dāng)該感測(cè)信號(hào)上升到該第二臨界信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制單元輸出一清除信號(hào)到該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，以截止該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該功率開關(guān)。
文檔編號(hào)H02H7/122GK1845412SQ200510062700
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者楊大勇 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司