CN105633908B - 电子装置与电源保护方法 - Google Patents

Abstract

一种电子装置与电源保护方法在此揭露。电子装置包含传输端口、开关、第一检测单元以及第二检测单元。传输端口用以提供驱动电压至外部设备。开关耦接于传输端口与供应电源之间，并根据第一控制信号与第二控制信号中的至少一者选择性地关断。第一检测单元在驱动电压的电压降超过基准电压量时产生第一控制信号。第二检测单元侦测驱动电压而产生取样电压，并在取样电压低于第一参考电压时产生第二控制信号。电子装置可在外部设备于传输端口上插拔时提供电源保护。

Description

电子装置与电源保护方法

技术领域

本案有关于一种电子装置，且特别是有关于一种具有电源保护的电子装置。

背景技术

在现有的消费性电子产品中，常设置有多种传输接口，以利用户将电子产品与外部设备进行链接，以进行数据传输或充电。

一般而言，用户将外部设备在传输接口上进行插拔时，传输接口上的电压可能会因此有瞬间的电压变化。若随着电压变化而产生的浪涌电流过大，可能会对电子产品造成永久性的损坏。

发明内容

本案的电子装置包含传输端口、第一开关、第一检测单元、第二检测单元以及触发单元。传输端口用以提供驱动电压至外部设备。第一开关耦接于传输端口与供应电源之间，并用以根据第一控制信号与第二控制信号中的至少一者选择性地关断。第一检测单元用以在驱动电压的电压降超过基准电压量时产生第一控制信号。第二检测单元用以侦测驱动电压而产生取样电压，并在取样电压低于第一参考电压时产生第二控制信号。

本案的电源保护方法用于保护具有一传输端口的一电子装置，其中传输端口用以提供驱动电压至外部设备。电子装置包含第一开关。第一开关耦接于传输端口与供应电源之间。电源保护方法包含：经由电容侦测驱动电压，以在驱动电压的电压降大于基准电压量时产生第一控制信号；经由分压电路对驱动电压分压，以产生取样电压，并在取样电压低于第一参考电压时产生第二控制信号；以及根据第一控制信号与第二控制信号中的至少一者关断第一开关。

综上所述，透过应用上述的实施例，电子装置可在外部设备于传输端口上插拔的过程中提供有效的电源保护。如此一来，电子装置内部的核心电路的可靠度与操作安全性得以改善。

附图说明

图1为根据本案一实施例所绘示的电子装置100的示意图；

图2为根据本案一实施例绘示图1的电子装置的配置示意图；

图3为根据本案一实施例绘示一种电源保护方法的流程图；

图4A为根据本案一实施例绘示图1的检测单元120操作时的驱动电压、供应电源与浪涌电流的波形图；以及

图4B为根据本案一实施例绘示图1的检测单元检测单元130操作时的驱动电压、供应电源与浪涌电流的波形图。

具体实施方式

以下将以图式及详细叙述清楚说明本揭示内容的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本揭示内容之较佳实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

图1为根据本案一实施例所绘示的电子装置的示意图。如各个实施例中，电子装置100可为个人计算机、笔记本电脑、平板计算机、智能型手机等电子产品。

如图1所示，电子装置100包含传输端口110、第一开关SW1、第一检测单元120、第二检测单元130、触发单元140、软启动单元150、限流单元160以及核心电路170。

传输端口110用以提供驱动电压VD至外部设备。于各个实施例中，传输端口110可为各种类型的总线，例如为通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)、微型通用串行总线(Micro USB)等等。核心电路170包含处理器、***控制芯片等电路。上述仅为例示，本案并不以上述例示为限。

如图1所示，第一检测单元120用以在驱动电压VD因外部设备的热***(hot plug)瞬间产生的电压降超过基准电压量时产生第一控制信号VC1。而第二检测单元130用以侦测驱动电压VD而产生取样电压(如后图2的取样电压VS)，以在取样电压VS低于参考电压VREF1时产生第二控制信号VC2。

第一开关SW1耦接于传输端口110与供应电源VIN之间，并依据触发单元140与限流单元160的控制而选择性地导通或关断。

举例而言，在正常操作下，限流单元160可经由侦测流经第一开关SW1的电流，而决定第一开关SW1的切换周期，以完成限流保护。当传输端口110插拔外部设备时，触发单元140可根据第一控制信号VC1与第二控制信号VC2中的至少一者产生保护信号VP，以关断第一开关SW1。藉由此种设置方式，可避免驱动电压VD因热***产生的浪涌电流过大而烧坏电子装置100的核心电路170。

本案以下段落将提出数个实施例，可用以实现上述的电子装置100所述的功能与操作，但本案并不仅以下列的实施例为限。

图2为根据本案一实施例绘示图1的电子装置的配置示意图。如图2所示，第一检测单元120包含比较器122、电阻R1以及电容C。

于此实施例中，电阻R1的第一端用以接收***电压VCC，且电阻R1的第二端耦接至比较器122的一输入端，以产生偏压电压V1。电容C的第一端用以接收驱动电压VD，且电容C的第二端耦接至电阻R1的第二端，以接收偏压电压V1。于另一些实施例中，偏压电压V1亦可直接由外部电源提供。

因此，藉由电容C的稳压特性，电容C可将驱动电压VD瞬间产生的电压降快速地反应在偏压电压V1上。比较器122可比较参考电压VREF2与偏压电压V1而产生第一控制信号VC1。

换句话说，前述的基准电压量即为参考电压VREF2与偏压电压V1之间的差值，亦即。当驱动电压VD因外部设备的热***而瞬间产生的电压降超过基准电压量时，比较器122将产生第一控制信号VC1。

再者，如图2所示，第二检测单元130包含分压电路132与比较器134。分压电路132由串迭的电阻R2与电阻R3形成，以对驱动电压VD进行分压，藉此产生取样电压VS。

比较器134用以比较取样电压VS与参考电压VREF1，以在取样电压VS低于参考电压VREF1时产生第二控制信号VC2。

请再次参照图2，触发单元140包含或门142、单触发定时器144、开关控制电路146、第二开关SW2以及第三开关SW3。

或门142用以接收第一控制信号VC1与第二控制信号VC2，并据此输出触发信号VT。也就是说，当驱动电压VD因外部设备的热***而瞬间产生的电压降超过基准电压量时，或是取样电压VS低于参考电压VREF1时，或门142即产生触发信号VT至单触发定时器144。

单触发定时器144用以根据触发信号VT而产生具有预设脉波宽度时间T1的保护信号VP，以关断第一开关SW1。如此，可避免核心电路170遭受到因外部设备于热***时所产生的浪涌电流烧坏。

详细而言，由于第一检测单元120利用电容性电路(亦即电容C1或具有各种串并联的电容结构的电路)的稳压特性来检测驱动电压VB的变动。第二检测单元130利用电阻性电路(亦即分压电路132或具有各种串并联的电阻结构的电路)来检测驱动电压VD。因此，相较于第二检测单元130，第一检测单元120对于驱动电压VD的变动可具有较快的响应时间。由于驱动电压VD对于传输端口110上插拔外部设备时可能会产生不同速度的变化，因此，藉由具有不同响应时间的第一检测单元120与第二检测单元130，可对核心电路170达到完整的电源保护。

请再次参照图2，开关控制电路146耦接至单触发定时器144，并用以根据保护信号VP产生第一切换信号VS1与第二切换信号VS2。于一些实施例中，第一切换信号VS1、第二切换信号VS2与保护信号VP皆具有相同时间长度的预设脉波宽度时间T1。

第二开关SW2耦接至单触发定时器144，并根据第一切换信号VS1选择性导通，以传送保护信号VP至第一开关SW1的控制端。第三开关SW3耦接至单触发定时器144，并根据第二切换信号VS2选择性导通，以传送保护信号VP至软启动单元150。软启动单元150可根据保护信号VP产生软启动信号VST。如此，在第一开关SW1经保护信号VP关断后，软启动单元150可重新导通第一开关SW1，以恢复供应电源VIN与传输端口110的连接。完整的操作将于后述段落详细说明。

请参照图3，图3为根据本案一实施例绘示一种电源保护方法的流程图。为方便说明，请一并参照图2，电子装置100的操作将于电源保护方法300一并进行说明。

在步骤S301中，电子装置100确认传输端口110上的驱动电压VD因外部设备的插拔产生变动。

在步骤S302中，第一检测单元120经由电容C侦测驱动电压VD的电压降是否超过基准电压量。若驱动电压VD的电压降大于基准电压量，第一检测单元120即输出第一控制信号VC1。

同时，在步骤S303中，第二检测单元130经由分压电路132产生取样电压VS，并确认取样电压VS是否低于参考电压VREF1。若取样电压VS低于参考电压VREF1，检测单元130即输出第二控制信号VC2。

在步骤S304中，触发单元140根据第一控制信号VC1或第二控制信号VC2产生具有预设脉波宽度时间T1的保护信号VP。如此，开关SW1即可根据第一控制信号VC1与第二控制信号VC2中的一者选择性地关断。

于步骤S305中，开关控制电路146根据保护信号VP而产生第一切换信号VS1，以使第二开关SW2在预设脉波宽度时间T1内持续导通。

在步骤S306中，保护信号VP经由第二开关SW2传送至第一开关SW1的控制端，而使第一开关SW1在预设脉波宽度时间T1内切换为关断。

在步骤S307中，第二开关SW2切换为关断，此时开关控制电路146更根据保护信号VP而产生第二切换信号VS2，以使第三开关SW3在预设脉波宽度时间T1内切换为导通。如此，触发单元140所产生的保护信号VP将经由开关SW3输入至软启动单元150。

在步骤S308中，软启动单元150根据保护信号VP产生软启动信号VST，以重新导通第一开关SW1。

藉由上述操作，电子装置100可确保用户在传输端口110上插拔外部设备时内部的核心电路170不会遭受到浪涌电流烧坏，并在经由软启动单元150重新导通第一开关SW1，以恢复传输端口110与供应电源VIN的连接，藉此确保***后续仍可正常运作。

请参照图4A与图4B，图4A为根据本案一实施例绘示检测单元120操作时的驱动电压、供应电源与浪涌电流的波形图，图4B为根据本案一实施例绘示检测单元130操作时的驱动电压、供应电源与浪涌电流的波形图。

图4A与图4B中的虚线波形为习知技术的相关波形。如图4A所示，若使用者在传输端口110上插拔外部设备时造成驱动电压VD产生快速的电压降。此时，第一检测单元120侦测到驱动电压VD的电压降超过基准电压量，而使触发单元140产生保护信号VP，藉此使第一开关SW1关断时间T1。如此，供应电源VIN的影响将较低，且因热***产生的浪涌电流亦会明显地降低。而在第一开关SW1关断时间T1后，软启动单元150将重新导通第一开关SW1，以恢复驱动电压VD，确保***可进行后续运作。

或者，如图4B所示，若使用者在传输端口110上插拔外部设备，而使得驱动电压VD缓慢地持续下降。当第一检测单元120确认取样电压VS低于参考电压VREF1时，触发单元140产生保护信号VP，藉此使第一开关SW1关断时间T1，以达到电源保护。同样地，在第一开关SW1关断时间T1后，软启动单元150将重新导通第一开关SW1，以恢复驱动电压VD。

如图4A与图4B所示，相较于先前技术，本案藉由具有不同响应速度的检测方式，可让浪涌电流大幅的下降，且对供应电源VIN的影响亦明显地改善。如此，对核心电路170可达到更完善的电源保护。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种电子装置，其特征在于，包含：

传输端口，用以提供驱动电压至外部设备；

第一开关，耦接于上述传输端口与供应电源之间，并用以根据第一控制信号与第二控制信号中的至少一者选择性地关断；

第一检测单元，用以在上述驱动电压的电压降超过基准电压量时产生第一控制信号；以及

第二检测单元，用以侦测上述驱动电压而产生取样电压，并在上述取样电压低于第一参考电压时产生第二控制信号；

触发单元，用以根据上述第一控制信号与上述第二控制信号中的至少一者产生保护信号，其中上述第一开关根据上述保护信号选择性地关断；

其中上述触发单元包含：

或门，用以根据上述第一控制信号与上述第二控制信号产生触发信号；

单触发定时器，用以根据上述触发信号产生具有预设脉波宽度时间的上述保护信号，其中上述第一开关在上述预设脉波宽度时间内为关断；

开关控制电路，用以根据上述保护信号产生第一切换信号；以及

第二开关，用以根据上述第一切换信号导通，以传送上述保护信号至上述第一开关。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中上述第一检测单元包含：

比较器，用以比较第二参考电压与偏压电压，以产生上述第一控制信号，其中上述基准电压量为上述第二参考电压与上述偏压电压之间的差值；以及

电容，其中上述电容的第一端用以接收上述驱动电压，且上述电容的第二端用以接收上述偏压电压。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，其中上述第一检测单元包含：

电阻，其中上述电阻的第一端用以接收***电压，且上述电阻的第二端用以产生上述偏压电压。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中第二检测单元包含：

分压电路，用以对上述驱动电压进行分压，以产生上述取样电压；以及

比较器，用以比较上述取样电压与上述第一参考电压，以在上述取样电压低于上述第一参考电压时产生上述第二控制信号。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中上述开关控制电路更用以根据上述保护信号产生第二切换信号，且上述触发单元还包含第三开关，其中上述电子装置还包含：

软启动单元，用以根据上述保护信号产生软启动信号，用以导通经由上述保护信号关断的上述第一开关，其中上述第三开关用以根据上述第二切换信号导通，以传送上述保护信号至上述软启动单元。

6.一种电源保护方法，用于保护具有传输端口的电子装置，上述传输端口用以提供驱动电压至外部设备，上述电子装置包含第一开关和第二开关，上述第一开关耦接于上述传输端口与供应电源之间，上述电源保护方法包含：

经由电容侦测上述驱动电压，以在上述驱动电压的电压降大于基准电压量时产生第一控制信号；

经由分压电路对上述驱动电压分压，以产生取样电压，并在上述取样电压低于第一参考电压时产生第二控制信号；

根据上述第一控制信号与上述第二控制信号中的至少一者触发单触发定时器产生保护信号，以关断上述第一开关；

经由开关控制电路根据上述保护信号产生第一切换信号；经由上述第一切换信号导通上述第二开关，以传送上述保护信号至上述第一开关；以及

在上述第一开关关断后，经由软启动信号导通上述第一开关。

7.根据权利要求6所述的电源保护方法，其特征在于，其中上述电子装置还包含第三开关，重新导通上述第一开关的步骤还包含：

经由上述开关控制电路根据上述保护信号产生第二切换信号；

经由上述第二切换信号而在上述第二开关关断后导通上述第三开关，以传送上述保护信号至软启动单元；以及

藉由上述软启动单元根据上述保护信号产生上述软启动信号。