CN100362450C - 保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种保护电路，适用于一电子装置的电力***中，用以防止电子装置在开机状态下，若将主电池拔除时，主机***将立即断电，以确保***负载元件不会因电压不稳定而损坏，且兼具有数据保密性。因此，在保护电路中利用多个开关晶体管以及微处理器的复位电路，将微处理器的电源切断，并使主电池在拔除之后，交流转换电源的电压无法供应至***负载元件之中，以达到***断电的目的。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种保护电路，且特别是有关于一种应用于电池电力***的保护电路。
【背景技朮】
一般电子装置的电力***，其主要电源包括AC电源以及DC电源。AC电源由外部电力公司所提供(例如电压110V或220V的商用电源)，而AC电源经由交流转换器(AC Adapter)转换成较低的直流电压(例如3.7V或5V)，用以供***负载元件所需的电力。此外，DC电源由***内的主电池所提供(例如3.6V或5V)或外部的直流电压所提供，而DC电源也可经由直流转换器(DC Converter)转换成***负载元件所需的电力，以到达适合于***负载元件运作的固定电压(例如5V或3.3V)。以移动电话为例，其内部的微处理器、存储器、显示器，或者***设备都可视为***负载元件的一部份。
图1为现有的一种电子装置的电力***的方框图。请参考图1，此电子装置100例如为移动电话、笔记本电脑、PDA、掌上电脑等等。电子装置100的主机***中具有一微处理器110，用以运算并驱动***负载元件，而微处理器110的电力来源包括一交流转换器120的直流电压以及一主电池130的直流电源。当微处理器110二者择一接收交流转换器120的直流电压或主电池130的直流电压时，主机***内的电压处于稳定状态且微处理器110可在正常开机状态下操作。此外，当主电池130的电压不足时，将交流转换器120***电子装置100中，则交流转换器120将对主电池130进行充电的动作，直到主电池130的电量饱和为止。
值得注意的是，在开机的状态下，若将交流转换器120***电子装置100中，并将主电池130由电子装置100中拔除时，由于主机***的电压剧烈下降，容易导致主机***的电压不稳定而造成***负载元件损坏。此外，有些主机***的微处理器110具有独立备用电池(未图示)供电，在开机的状态下，若将主电池130由电子装置100中拔除数秒之后再放回去时，由于微处理器110还有备用电池的电压，因此微处理器110还处在开机状态下，但主机***的电压仍然不稳定而造成***负载元件损坏。例如移动电话的SIM卡在电压不稳定的情况下容易损坏，且无法做资料保密以辨认使用者等缺点。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种保护电路，用以防止电子装置在开机状态下，若将主电池拔除时，主机***将立即断电，以确保***负载元件不会因电压不稳定而损坏，且兼具有数据保密性。
为达到本发明的上述目的，本发明提出一种保护电路，适用于一电子装置的电力***中，此电子装置的电力***具有一主电池以及一交流转换电源。所述保护电路至少包括一单向导通元件、一开关电路以及一微处理器，其中单向导通元件的输入端连接于主电池的电压输出端，而单向导通元件的输出端连接于交流转换电源的电压输出端。此外，开关电路具有一第一开关晶体管、一第二开关晶体管以及一电阻，而第一开关晶体管的栅极与主电池的电压输出端相耦接，且电阻连接第一开关晶体管的漏极与交流转换电源的电压输出端。另外，第二开关晶体管的栅极与第一开关晶体管的漏极相耦接，而第二开关晶体管的漏极与微处理器的一复位电路相耦接，并设定复位(reset)时复位电路的电压为逻辑低电平。再者，第二开关晶体管的源极与微处理器的一***电源控制端相耦接，且***电源控制端与交流转换电源的电压输出端相耦接，并设定驱动时***电源控制端的电压为逻辑低电平。
相较于现有技术，本发明因采用微处理器的复位电路，将微处理器的电源切断，以达到断电的目的。因此，在平常关机状态下拔掉主电池，对于微处理器不会造成任何影响，若于开机状态下拔掉主电池，主机***将立即断电，以确保***负载组件不会因电压不稳定而损坏，并兼具有数据保密性。
【附图说明】
图1为现有的一种电子装置的电力***的方框图。
图2为本发明一较佳实施例的一种保护电路的电路示意图。
图3为本发明另一种单向导通元件的示意图。
【具体实施方式】
请参考图2，为本发明一较佳实施例的一种保护电路的电路示意图，适用于一电子装置的电力***上。此电子装置200的电力***包括一主电池210以及一交流转换电源220，主电池210例如为可充电的二次电池，而主电池210可提供直流电压(例如3.6V~5V)至主机***内的负载元件，并使负载元件能够在电压稳定状态下运作。主电池210例如镍氢电池、锂电池等等。此外，交流转换电源220例如经由一AC转换器将连接至外部商用电源(例如110V或220V)的交流电压，经过整流/滤波之后转换为直流电压(例如3.6V~5V)输出。其中，主电池210的电压输出端212与交流转换电源220的电压输出端(DC_IN)222相耦接，而交流转换电源220除了可对主电池210进行充电之外，更可作为主机***的电压来源，如图2所示的主机***的电压输入端(Vcc_IN)。
在图2中，为避免在开机的状态下，若将主电池210由电子装置200中拔除时，容易导致主机***的电压不稳定而造成***负载元件损坏。在本实施方式中，设计一保护电路，以确保电子装置200在开机状态下拔掉主电池210时，主机***将立即断电。此保护电路包括一二极管232、一开关电路230以及一微处理器240。其中，二极管232具有一输入端以及一输出端，而二极管232的输入端连接于主电池210的电压输出端212，且二极管232的输出端连接于交流转换电源220的电压输出端222。此外，开关电路230具有一第一开关晶体管Q1、一第二开关晶体管Q2以及一电阻234，而第一开关晶体管Q1的栅极与主电池210的电压输出端212相耦接，且电阻234(例如100K欧姆)连接第一开关晶体管Q1的漏极与交流转换电源220的电压输出端222，并且第一开关晶体管Q1的源极可视为一接地端，其电压例如为0V，并处于逻辑低电平的状态下。其中，第一开关晶体管Q1与第二开关晶体管Q2例如为N沟道场效应晶体管(FET)，而第一开关晶体管Q1可受到主电池210的直流偏压而作动，且第二开关晶体管Q2则受到第一开关晶体管Q1的漏极的直流偏压而作动，有关第一开关晶体管Q1、第二开关晶体管Q2的作动方式将于后续详细说明。
微处理器240具有一复位电路242以及一***电源控制端244，而复位电路242与第二开关晶体管Q2的漏极相耦接，并设定复位时所述复位电路242的电压为逻辑低电平。此外，***电源控制端244与第二开关晶体管Q2的源极相耦接，且***电源控制端244还可与交流转换电源220的电压输出端222经一电阻相耦接，并设定驱动时***电源控制端244的电压为逻辑低电平。如此，当第二开关晶体管Q2导通时，微处理器240的复位电路242的电压会被降为逻辑低电平，并立即切断微处理器240的电源，以确保微处理器240的稳定性及资料正确性。
在图2中，此保护电路更包括一第三开关晶体管Q3，而第三开关晶体管Q3的栅极与***电源控制端244相耦接，且第三开关晶体管Q3的源极与交流转换电源220的电压输出端222相耦接。此外，第三开关晶体管Q3的漏极可视为***负载元件的直流电源(Vcc_SYS)，其提供***负载元件运作的固定电压(例如3.3V~5V)，例如显示器、存储器或者***设备都可视为***负载元件的一部份。其中，第三开关晶体管Q3例如为P沟道场效应晶体管，而第三开关晶体管Q3在***电源控制端244的电压为逻辑低电平时而导通，且第三开关晶体管Q3在***电源控制端244的电压为逻辑高电平时不会导通。
由上述的说明可知，当主机***在开机的状态下，微处理器240的***电源控制端244的电压为逻辑低电平时，第三开关晶体管Q3导通，以使主电池210或交流转换电源220的直流电压可通过第三开关晶体管Q3而供应***负载元件所需的电压。此外，当主电池210在定位时，即未拔除主电池之前，保护电路的第一开关晶体管Q1受到主电池210的直流偏压而导通，并使第一开关晶体管Q1的漏极的电压降为逻辑低电平，同样地第二开关晶体管Q2的栅极的电压也降为逻辑低电平，而使第二开关晶体管Q2不导通。此时，微处理器240的复位电路242仍在正常开机状态下，并保持其电压在逻辑高电平，因此微处理器240的供电正常而不受到影响。
然而，若于开机状态下拔掉主电池210，使得主电池210不在电力***中，保护电路的第一开关晶体管Q1未受到主电池210的直流偏压因此不会导通。此时，第一开关晶体管Q1的漏极与第二开关晶体管Q2的栅极同样处于逻辑高电平的电压下，使得第二开关晶体管Q2因而导通，并使微处理器240的复位电路242以及***电源控制端244同样处于逻辑低电平的电压下。当复位电路242接收到逻辑低电平的信号时，复位电路242处于复位的状态下并立即关掉微处理器240的电源，以确保微处理器240不会受到电压不稳而损坏。此外，在关机的状态下，微处理器240可通过内建的备用电池(backup battery)246来计时并保存个人的资料，而***电源控制端244的电压回复至初始值之后，即逻辑高电平的电压，复位电路242的电压也回复至逻辑高电平，并使第三开关晶体管Q3的栅极也处于逻辑高电平的电压下，因此第三开关晶体管Q3不导通，并切断***负载元件的主电源，而达到***关机的目的。
图3为本发明另一种单向导通元件的示意图。在图2中，除了利用简单的二极管232作为单向导通元件之外，更可利用其它元件之间的组合来取代二极管。请参考图3，交流转换电源220的电压输出端222连接至一比较器250的输入端，而比较器250的输出端连接至一第四开关晶体管Q4的栅极。此外，第四开关晶体管Q4的漏极连接至主电池210的电压输出端212，而第三开关晶体管Q3的源极与第四开关晶体管Q4的源极相耦接。另外，二极管252的输出端254还连接至第四开关晶体管Q4的源极，而二极管252的输入端256还连接至交流转换电源220的电压输出端222。
于本实施例中，比较器250的参考电压为4V，当电压输出端222的电压大于4V时，比较器250输出的偏压信号为高电平，反之，当电压输出端222的电压不大于4V时，比较器250输出的偏压信号为低电平。当电压输出端222的电压为5V时，第四开关晶体管Q4受到比较器250的(高电平)偏压信号而不导通，此时***电压Vcc_SYS由交流转换电源220供电。若电压输出端222的电压低于4V时，第四开关晶体管Q4受到比较器250的(低电平)偏压信号而导通，此时***电压Vcc_SYS由主电池210供电。因此，***电压Vcc_SYS可保持在一固定的电压值。
综上所述，本发明的保护电路，适用于一电子装置的电力***中，用以防止电子装置在开机状态下，若将主电池拔除时，主机***将立即断电，以确保***负载元件不会因电压不稳定而损坏，且兼具有数据保密性。因此，在保护电路中利用多个开关晶体管以及微处理器的复位电路，将微处理器的电源切断，并使主电池在拔除之后，交流转换电源的电压无法供应至***负载元件之中，以达到***断电的目的。
Claims (14)
1.一种保护电路，适用于一电子装置的电力***中，所述电子装置的电力***具有一主电池以及一交流转换电源，其特征在于：所述保护电路至少包括：
一单向导通元件，具有一输入端以及一输出端，所述输入端连接于所述主电池的电压输出端，而所述输出端连接于所述交流转换电源的电压输出端；
一开关电路，具有一第一开关晶体管、一第二开关晶体管以及一电阻，所述第一开关晶体管的栅极与所述主电池的电压输出端相耦接，而所述第二开关晶体管的栅极与第一开关晶体管的漏极相耦接，且所述电阻连接所述第一开关晶体管的漏极与所述交流转换电源的电压输出端相耦接；以及
一微处理器，具有一复位电路以及一***电源控制端，所述复位电路与所述第二开关晶体管的漏极相耦接，并设定复位时所述复位电路的电压为逻辑低电平，所述***电源控制端与所述第二开关晶体管的源极相耦接，且所述***电源控制端与所述交流转换电源的电压输出端经一电阻相耦接，并设定驱动时所述***电源控制端的电压为逻辑低电平。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述第一开关晶体管为一N沟道场效应晶体管。
3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述第二开关晶体管为一N沟道场效应晶体管。
4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述开关电路更包括一第三开关晶体管，而所述第三开关晶体管的栅极与所述***电源控制端相耦接，且所述第三开关晶体管的源极与所述交流转换电源的电压输出端相耦接。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于：所述第三开关晶体管为一P沟道场效应晶体管。
6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述单向导通元件包括二极管，二极管的输入端连接于所述主电池的电压输出端，而二极管的输出端连接于所述交流转换电源的电压输出端。
7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述单向导通元件包括一比较器，该比较器的输入端连接至交流转换电源的电压输出端，该比较器的输出端连接至第四开关晶体管的栅极，该第四开关晶体管的漏极连接至主电池的电压输出端，该第四开关晶体管的源极连接至一二极管的输出端，该二极管的输入端连接至交流转换电源的电压输入端。
8.一种供电***的保护装置，适用于一电子装置的电力***中，所述供电***的保护装置至少包括一主电池及一交流转换电源，其特征在于所述供电***的保护装置还包括：
一单向导通元件，具有一输入端以及一输出端，所述输入端连接于所述主电池的电压输出端，而所述输出端连接于所述交流转换电源的电压输出端；
一开关电路，具有一第一开关晶体管、一第二开关晶体管以及一电阻，所述第一开关晶体管的栅极与所述主电池的电压输出端相耦接，而所述第二开关晶体管的栅极与第一开关晶体管的漏极相耦接，且所述电阻连接所述第一开关晶体管的漏极与所述交流转换电源的电压输出端；以及
一微处理器，具有一复位电路以及一***电源控制端，所述复位电路与所述第二开关晶体管的漏极相耦接，并设定复位时所述复位电路的电压为逻辑低电平，所述***电源控制端与所述第二开关晶体管的源极相耦接，且所述***电源控制端与所述交流转换电源的电压输出端经一电阻相耦接，并设定驱动时所述***电源控制端的电压为逻辑低电平。
9.根据权利要求8所述的供电***的保护装置，其特征在于：所述第一开关晶体管为一N沟道场效应晶体管。
10.根据权利要求8所述的供电***的保护装置，其特征在于：所述第二开关晶体管为一N沟道场效应晶体管。
11.根据权利要求8所述的供电***的保护装置，其特征在于： 所述开关电路更包括一第三开关晶体管，而所述第三开关晶体管的栅极与所述***电源控制端相耦接，且所述第三开关晶体管的源极与所述交流转换电源的电压输出端相耦接。
12.根据权利要求11所述的供电***的保护装置，其特征在于：所述第三开关晶体管为一P沟道场效应晶体管。
13.根据权利要求8所述的供电***的保护装置，其特征在于：所述单向导通元件包括二极管，二极管的输入端连接于所述主电池的电压输出端，而二极管的输出端连接于所述交流转换电源的电压输出端。
14.根据权利要求8所述的供电***的保护装置，其特征在于：所述单向导通元件包括一比较器，该比较器的输入端连接至交流转换电源的电压输出端，该比较器的输出端连接至第四开关晶体管的栅极，该第四开关晶体管的漏极连接至主电池的电压输出端，该第四开关晶体管的源极连接至一二极管的输出端，该二极管的输入端连接至交流转换电源的电压输入端。
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