專利名稱：可防止誤插非指定電源的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置，且特別涉及一種可指示電源連接狀 態(tài)是否正確的治具^L板。
背景技術(shù)：
在工廠的生產(chǎn)線會(huì)使用非常多的治具來提高生產(chǎn)效率，其中有 一些是治具才幾板，屬于電氣的部分。這些機(jī)板通常是整個(gè)治具的控
制中心，故機(jī)板上會(huì)有一個(gè)微控制器，例如是8051等。這個(gè)微控 制器通常都會(huì)包含 一 些通用輸入輸出(General Purpose Input/Output， GPIO)端口，以便進(jìn)行輸入/輸出控制。
另外，這些機(jī)板上都會(huì)在電源入口加裝一個(gè)或幾個(gè)穩(wěn)壓器，其 目的就是要讓機(jī)板上的各個(gè)電源都非常穩(wěn)定。即使輸入機(jī)板的電源 有變化，也不致于影響到機(jī)板內(nèi)部的電源穩(wěn)定度。因設(shè)計(jì)及應(yīng)用的 需求不同，輸入至機(jī)板的電壓可能為5V、 7.5V、 9V、 12V、 15V、 以及18V等。為4是供這些電壓所-使用的交流電源轉(zhuǎn)換器(Ad叩tor， 適配器)通常是來自同一廠商的產(chǎn)品，外觀一模一樣。只有一個(gè)小 標(biāo)簽貼在上面以供區(qū)別，在使用上非常容易 一不小心就用錯(cuò)電源轉(zhuǎn) 換器。而由于機(jī)板上有穩(wěn)壓器存在，用錯(cuò)電源轉(zhuǎn)換器的后果通常不 會(huì)立即造成機(jī)板燒毀。
可能的狀況是電源轉(zhuǎn)換器輸入的電壓太低，使得穩(wěn)壓器的輸出 電壓不足，造成才幾板動(dòng)作不正常，這種錯(cuò)誤較容易判斷出來。另一
種情況是穩(wěn)壓器的輸出電壓正常，《旦由于用4普電源轉(zhuǎn)換器llr入太高
的電壓而導(dǎo)致穩(wěn)壓器本身很燙，其后果是白白的浪費(fèi)功率，嚴(yán)重的 話還會(huì)造成穩(wěn)壓器過熱而燒毀以及機(jī)板損壞。這種現(xiàn)象可能是過了 一4殳時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)，并不容易立即發(fā)覺，然而卻可能造成生產(chǎn)線突
然性的if車，故如^r防止誤插非指定電源確實(shí)是才幾纟反i殳計(jì)上需要著 重考慮的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就在于提供一種電子裝置。由控制單
元根據(jù)穩(wěn)壓器的輸出電壓以及此輸出電壓對(duì)固定RC常數(shù)的線路的 充電速度快慢，判斷是否連接了正確的電源轉(zhuǎn)換器，并由此控制指 示元件提供電源連接狀態(tài)。這樣，能實(shí)時(shí)探測(cè)出電子裝置連接的輸 入電源是否正確，防止誤插非指定電源所造成的嚴(yán)重?fù)p失。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種電子裝置，用于接收電源轉(zhuǎn)換器 (Adapter)輸入的第一電壓。電子裝置包括穩(wěn)壓器、整流元件、充 放電電^各、開關(guān)元件、以及狀態(tài)指示元件。穩(wěn)壓器連4妻至電源轉(zhuǎn)換 器，用于根據(jù)第一電壓輸出第二電壓。控制單元連接至第二電壓， 且控制單元包括GPIO端口 。充放電電J各用于根據(jù)第一電壓和GPIO 端口的電位進(jìn)行充放電才喿作，并由此輸出第三電壓。整流元件連接 于GPIO端口與充》文電電^各之間，用于進(jìn)ff整流才喿作。開關(guān)元件連 才妻至充力文電電^各，用于才艮據(jù)第三電壓輸出截止電壓至GPIO端口。 狀態(tài)指示元件連接至控制單元，用于指示電子裝置的電源連接狀 態(tài)。當(dāng)?shù)诙妷翰恍∮谀J(rèn)值時(shí)，控制單元通過GPIO端口輸出第 一電位至整流元件，使得充放電電路經(jīng)由整流元件放電，控制單元 通過GPIO端口輸出第二電位并開始計(jì)時(shí)，同時(shí)第一電壓對(duì)充》丈電 電路充電直到第三電壓導(dǎo)通開關(guān)元件，此時(shí)開關(guān)元件輸出截止電壓 至GPIO端口，使得控制單元停止計(jì)時(shí)，控制單元根據(jù)計(jì)時(shí)的充電 時(shí)間來控制狀態(tài)指示元件指示電源連接狀態(tài)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特 列舉出優(yōu)選實(shí)施例，并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說明如下。
附圖i兌明


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種電子裝置的方塊圖。
圖2是示出了以韌體方式配置于圖1的控制單元的第一電壓與 充電時(shí)間范圍對(duì)照表。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的一種電子裝置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，其示出了才艮據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種電子裝置的 方塊圖。電子裝置100，例如是一種治具枳4反，用于4妻收交流電源 轉(zhuǎn)換器180輸入的第一電壓VI。電子裝置100包括穩(wěn)壓器110、控 制單元120、整流元件130、充i文電電^各140、開關(guān)元件150、儲(chǔ)能 元件160、以及狀態(tài)指示元件170。穩(wěn)壓器110連接至電源轉(zhuǎn)換器 180，用于根據(jù)第一電壓VI輸出穩(wěn)定的第二電壓V2。
通常治具枳4反上會(huì)有一組以上的穩(wěn)、壓器110,連4妄至不同電源 轉(zhuǎn)換器180的第一電壓VI,例如5V、 7.5V及15V等，以分別產(chǎn)生 不同的4敘出電壓V2,例如3.7V、 5V及12V等。以連4妻至電源轉(zhuǎn)換 器180的7.5V輸入電壓VI的穩(wěn)壓器110為例，其正常輸出電壓 V2應(yīng)為5V。然而，當(dāng)插4普電源轉(zhuǎn)換器180而造成輸入電壓VI 4氐 于7.5V時(shí)，穩(wěn)壓器110的輸出電壓V2亦會(huì)低于5V;若是插錯(cuò)電 源轉(zhuǎn)換器180而造成輸入電壓VI高于7.5V，例如達(dá)到12V時(shí)，穩(wěn) 壓器110的輸出電壓V2至少是5V。
控制單元120,例如是微控制器8051,使用第二電壓V2作為 才喿作電源，且控制單元120通常包括GPIO端口，作為輸入/輸出的 控制。本實(shí)施例中使用閑置的 一 支GPIO端口來進(jìn)行探測(cè)電源連接 狀態(tài)的控制。充放電電路140,用于根據(jù)第一電壓V1以及GPIO端 口的輸出電位VO進(jìn)行充放電操作，并由此輸出第三電壓V3。充放 電電^各140，例如是一種RC電^各，其包4舌第一電阻R1、第二電阻 R2、以及第一電容C1。而整流元件130,例如是二極管Dl,連接 于GPIO端口與充放電電路140之間，用于進(jìn)行整流操作。
如圖1所示，第一電阻R1的一端連接至電源轉(zhuǎn)換器180輸出 的第一電壓VI,第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端連4妾 至二極管Dl的正極，第二電阻R2的另一端與第一電容C1的一端 連接至開關(guān)元件150,且第一電容C1的另一端連接至低電平電壓， 例如是接地電壓0V。
上述的開關(guān)元件150連4妻至充》文電電^各140，用于#4居第三電 壓V3輸出截止電壓Vs至儲(chǔ)能元件160。而開關(guān)元件150例如是包 括齊納(Zener) 二極管D2以及雙極結(jié)晶體管(Bipolar Junction Transistor, BJT)Q1。齊納二極管D2的擊穿電壓例如是3.6V,且 晶體管Ql的臨界電壓例如是0.7V。齊納二極管D2的負(fù)極連接第 二電阻R2及第一電容Cl,齊納二極管的正極經(jīng)由電阻R5連接晶 體管Ql的基極，晶體管Ql的射極連接截止電壓Vs，例如是接地 電壓0V，且晶體管Ql的集極經(jīng)由第三電阻R3連接至穩(wěn)壓器110, 并經(jīng)由儲(chǔ)能元件160 (例如是第二電容C2)連接至GPIO端口。此 外，狀態(tài)指示元件170,例如是發(fā)光二極管(LED)D3，連接穩(wěn)壓 器110并經(jīng)由電阻R4連接至電容C2以及控制單元120的GPIO端 o 。
以輸出5V電壓的穩(wěn)壓器110為例，當(dāng)電子裝置100連接的電 源轉(zhuǎn)換器180所提供的第一電壓VI低于指定電壓7.5V，例如僅有
5V時(shí)，穩(wěn)壓器110輸出的第二電壓V2會(huì)小于默認(rèn)值5V而僅有 3.7V。此時(shí)，控制單元120憑4昔過j氐的第二電壓V2 (3.7V)而無 法正常纟喿作。在此情況下，控制單元120會(huì)通過GPIO端口直接輸 出其操作電壓V2，亦即3.7V。由于發(fā)光二極管D3的正極電壓為 V2 (3.7V )且電阻R4與電容C2連4妾端電壓也為3.7V，因此發(fā)光 二極管D3不點(diǎn)亮，表示此電源連接狀態(tài)不正常。
另外，如果所使用的電源轉(zhuǎn)換器180為指定電壓7.5V或高于 此指定電壓7.5V時(shí)，第二電壓V2為默認(rèn)值5V或大于默認(rèn)值5V， 此時(shí)控制單元120可進(jìn)行正常操作。于是在電源開啟的狀態(tài)下，控 制單元120會(huì)將GPIO端口的輸出電位VO降至第一電位(例如低 電平OV) —'卜段時(shí)間，使得充放電電路140的電容C1會(huì)經(jīng)由二極 管D1放電，以便讓電容C1原先所儲(chǔ)存的電荷盡量釋放。由于電阻 Rl與R2的比^f直愈大，充》文電電^各140的充》文電速度愈快，因此 Rl值以遠(yuǎn)大于R2值為佳。另外，由于二極管Dl本身具有約0.7V 的壓降，因此放電后電容C的跨壓至少為0.7V。但是該電壓對(duì)于 4姿下來充電速度的比4交并不會(huì)有影響。
控制單元120將GPIO端口的輸出電位VO降至OV —'j、段時(shí)間 后，隨之將GPIO端口的輸出電位VO提高至第二電位，例如是高 電平V2值，并同時(shí)開始計(jì)時(shí)。此時(shí)第一電壓VI對(duì)充放電電路140 充電而其輸出的第三電壓V3也隨之升高。如果不考慮電阻R5的壓 降，當(dāng)?shù)谌妷篤3 4直大于齊納二才及管D2的擊穿電壓(3.6V)和 晶體管Ql的臨界電壓(0.7V)的總和(4.3V)時(shí)，晶體管Ql便導(dǎo) 通，并將截止電壓Vs (OV)輸出至第二電容C2的一端，使得第二 電容C2瞬間放電，且連沖妄第二電容C2的GPIO端口電位也隨之瞬 間下降。于是控制單元120 <更#4居纟笨測(cè)到的GPIO端口電卩立的瞬間 下降而停止計(jì)時(shí)。而且控制單元120#4居計(jì)時(shí)所得第一電壓VI對(duì) 充》i電電^各140的總充電時(shí)間Tc,來控制狀態(tài)指示元件170指示為 正確或非指定的電源連接狀態(tài)。本實(shí)施例以發(fā)光二極管D3點(diǎn)亮表
示正確電源連4妄狀態(tài)，而以發(fā)光二才及管D3不點(diǎn)亮表示為非指定電 源連接狀態(tài)。
例"V， 4空制單元120以韋刃體方式創(chuàng)建只亍照表，^。圖2所示。對(duì) 照表200包括一欄第一電壓VI的數(shù)個(gè)電壓值(5V、 7.5V、 9V、 12V、 15V、以及18V等)以及一欄對(duì)應(yīng)第一電壓VI的凌t個(gè)充電時(shí)間范 圍Tr (2.0s 2.3s、 1.5s 1.8s、 1.0s 1.3s、 0.6s 0.8s、 0.3s 0.5s、以及 0.1s 0.2s )?？刂茊卧?20 #4居上述的充電時(shí)間Tc所屬的充電時(shí)間 范圍Tr,來確定對(duì)應(yīng)于第一電壓VI的電壓值。
當(dāng)控制單元120根據(jù)充電時(shí)間Tc判斷第一電壓VI為指定電壓 (7.5V)時(shí)，控制單元120通過GPIO端口輸出低電平電壓(0V) 以點(diǎn)亮發(fā)光二極管D3，表示使用了正確的電源轉(zhuǎn)換器180。而當(dāng)控 制單元120才艮據(jù)充電時(shí)間Tc判斷第一電壓VI并非指定電壓(7.5V ) 時(shí)，也就是連接錯(cuò)了電源轉(zhuǎn)換器180,控制單元120便通過GPIO 端口輸出高電平電壓，例如是第二電壓V2值，使得發(fā)光二極管D3 不點(diǎn)亮，表示使用為非指定的電源轉(zhuǎn)換器180。于是使用者可根據(jù) 狀態(tài)指示元件170的發(fā)光二極管D3被點(diǎn)亮或不一皮點(diǎn)亮，來判斷所 使用的電源轉(zhuǎn)換器180是否正確，因而避免插錯(cuò)電源轉(zhuǎn)換器180而 造成系統(tǒng)莫大的損失。
如上所述，在發(fā)光二才及管D3 -故點(diǎn)亮或不一皮點(diǎn)亮的同時(shí)，會(huì)因 GPIO端口與電容Cl的電壓變4匕而導(dǎo)致晶體管Ql 一皮導(dǎo)通或不^皮導(dǎo) 通的情況。然而，由于晶體管Ql與發(fā)光二4及管D3之間間隔了一 個(gè)第二電容C2，因此晶體管Q1的輸出電壓不致于影響發(fā)光二極管 1)3的明滅狀態(tài)。
如上所，雖然以電子裝置100的開關(guān)元件150經(jīng)由儲(chǔ)能元件 160連接至GPIO端口 、且狀態(tài)指示元件170也直接連接至穩(wěn)壓器 110和控制單元120的GPIO端口為例i兌明了本發(fā)明，Y旦是本發(fā)明
也可^f吏用如圖3所示的電子裝置300。不同于電子裝置100，電子 裝置300不包括儲(chǔ)能元件160,開關(guān)元件150直接連接至控制單元 120，且狀態(tài)指示元件170接受控制單元120的控制。只要當(dāng)?shù)诙?電壓V2低于默認(rèn)值時(shí)，控制單元120可控制狀態(tài)指示元件170指 示為非指定的電源連接狀態(tài)，而當(dāng)?shù)诙妷篤2不小于默認(rèn)值時(shí)控 制單元120可4艮據(jù)第二電壓V2對(duì)充放電電^各140的充電時(shí)間來控 制狀態(tài)指示元件170指示正確或非指定的電源連4妻狀態(tài)，達(dá)到避免 插錯(cuò)電源轉(zhuǎn)換器造成系統(tǒng)損壞的目的，都不脫離本發(fā)明的技術(shù)范 圍。
本發(fā)明上述實(shí)施例所披露的電子裝置僅利用現(xiàn)有控制單元上 閑置的一支GPIO接腳、以及簡單的整流元件(二極管)、充放電電 路(RC電路)、開關(guān)元件(晶體管)、儲(chǔ)能元件(電容)、以及狀態(tài) 指示元件(發(fā)光二極管)，使得操作人員可以很容易的辨識(shí)出是否 4吏用了正確的電源轉(zhuǎn)換器。因此，可以用j氐成本的線^^，有效達(dá)到 防止誤插非指定電源所造成的系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p失。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例4皮露如上， <旦其并不用 于限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變動(dòng)與修改。因此，本發(fā)明的 保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的斥又利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，用于接收電源轉(zhuǎn)換器輸入的第一電壓，所述電子裝置包括穩(wěn)壓器，連接至所述電源轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所述第一電壓輸出第二電壓；控制單元，連接至所述第二電壓，其中，所述控制單元包括通用輸入輸出(GPIO)端口；充放電電路，用于根據(jù)所述第一電壓與所述GPIO端口的電位進(jìn)行充放電操作，并由此輸出第三電壓；整流元件，連接于所述GPIO端口與所述充放電電路之間，用于進(jìn)行整流操作；開關(guān)元件，連接至所述充放電電路，用于根據(jù)所述第三電壓輸出截止電壓至所述GPIO端口；以及狀態(tài)指示元件，連接至所述控制單元，用于指示所述電子裝置的電源連接狀態(tài)；其中，當(dāng)所述第二電壓不小于默認(rèn)值時(shí)，所述控制單元通過所述GPIO端口輸出第一電位至所述整流元件，使得所述充放電電路經(jīng)由所述整流元件放電，所述控制單元通過所述GPIO端口輸出第二電位并開始計(jì)時(shí)，同時(shí)所述第一電壓對(duì)所述充放電電路充電直到所述第三電壓導(dǎo)通所述開關(guān)元件，此時(shí)所述開關(guān)元件輸出所述截止電壓至所述GPIO端口，使得所述控制單元停止計(jì)時(shí)，所述控制單元根據(jù)計(jì)時(shí)的充電時(shí)間控制所述狀態(tài)指示元件提供所述電源連接狀態(tài)的指示；以及，當(dāng)所述第二電壓小于所述默認(rèn)值時(shí)，所述第一電壓小于指定電壓，且所述第一電壓對(duì)所述充放電電路充電后，所述開關(guān)元件不導(dǎo)通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的電子裝置，其中，當(dāng)所述第二電壓小于 所述默認(rèn)值時(shí)，所述控制單元直接根據(jù)所述第二電壓控制所述 狀態(tài)指示元件提供電源過低的所述電源連接狀態(tài)的指示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，所述整流元件為二極管，所述二纟及管的正4及連"l姿至所述充^:電電^各，且所述二纟及管 的負(fù)才及連4姿至所述GPIO端口 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子裝置，其中所述充放電電路包括第 一電阻、第二電阻、以及第一電容，所述第一電阻的一端連4妻 至所述第一電壓，所述第二電阻的一端和所述第一電阻的另一 端連接至所述二極管的正極，所述第二電阻的另一端和所述第 一電容的一端連接至所述開關(guān)元件，且所述第 一電容的另 一端 連接至低電平電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子裝置，其中，所述第一電位為所述 低電平電壓，且所述第二電位為高電平電壓；以及其中，所述 第 一 電阻值遠(yuǎn)大于所述第二電阻值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子裝置，其中，所述開關(guān)元件包括齊 納二極管以及雙極結(jié)晶體管(BJT ),所述齊納二極管的負(fù)極 連4妄至所述第二電阻和所述第 一 電容，所述齊納二才及管的正^f及 連接至所述BJT的基極，所述BJT的射極連接至所述截止電 壓，且所述BJT的集極經(jīng)由第三電阻連接至所述穩(wěn)壓器，并 經(jīng)由儲(chǔ)能元件連接至所述GPIO端口；以及其中，當(dāng)所述第一 電壓對(duì)所述充放電電路充電并且使得其輸出的所述第三電壓 與所述截止電壓的差值大于所述齊納二極管的擊穿電壓與所 述BJT的臨界電壓的總和時(shí)，所述BJT導(dǎo)通并輸出所述截止電壓，且所述截止電壓經(jīng)由所述儲(chǔ)能元件改變所述GPIO端口的電位，使得所述控制單元停止計(jì)時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子裝置，其中所述儲(chǔ)能元件為第二電 容，所述截止電壓為所述4氐電平電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子裝置，其中所述狀態(tài)指示裝置包括 發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的正極連接所述穩(wěn)壓器，所述發(fā) 光二極管的負(fù)極連接所述GPIO端口 ，當(dāng)所述第一電壓為指定 電壓時(shí)，所述控制單元通過所述GPIO端口輸出所述j氐電平電 壓以點(diǎn)亮所述發(fā)光二極管，而當(dāng)所述第一電壓不是所述指定電 壓時(shí)，所述4空制單元通過所述GPIO端口l命出所述高電平電 壓，且所述發(fā)光二^^及管不一皮點(diǎn)亮。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子裝置，其中所述高電平電壓為所述 第二電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述控制單元以韌體創(chuàng) 建對(duì)照表，所述對(duì)照表包括對(duì)應(yīng)所述第 一 電壓的多個(gè)電壓值的 多個(gè)充電時(shí)間范圍，且控制單元才艮據(jù)所述充電時(shí)間所屬的所述 充電時(shí)間范圍，確定對(duì)應(yīng)于所述第一電壓的電壓值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，為治具機(jī)板，其中所述控制 單元為設(shè)置于所述治具機(jī)板的微控制器。
全文摘要
一種電子裝置，用于接收電源轉(zhuǎn)換器輸入的第一電壓。電子裝置包括穩(wěn)壓器、整流元件、充放電電路、開關(guān)元件、以及狀態(tài)指示元件。穩(wěn)壓器連接至電源轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)第一電壓輸出第二電壓。控制單元連接至第二電壓，且控制單元包括GPIO端口。充放電電路用于根據(jù)第一電壓與GPIO端口的電位進(jìn)行充放電操作，并由此輸出第三電壓。整流元件連接于GPIO端口與充放電電路之間，用于進(jìn)行整流操作。開關(guān)元件連接至充放電電路，用于根據(jù)第三電壓輸出截止電壓至GPIO端口。狀態(tài)指示元件連接至控制單元，用于指示電子裝置的電源連接狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H11/00GK101102043SQ20061009855
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者黃耀正 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司