CN106708160B - 功率输出保护电路及方法 - Google Patents

Abstract

一种功率输出保护电路，包括电源转换单元、第一讯号控制单元、回授单元、第一比较单元以及保护控制单元。电源转换单元用以接收电源并将其转换后产生输出讯号。第一讯号控制单元用以接收控制讯号并依据所接收的控制讯号而将输出讯号转换成第一默认值。回授单元用以将第一默认值处理后回授至电源转换单元以控制输出讯号的功率。第一比较单元用以将第一默认值以及第一参考值进行比较而产生第一比较结果。保护控制单元用以依据第一比较结果而决定是否输出保护控制讯号并据此调整输出讯号的功率。

Description

功率输出保护电路及方法

技术领域

本发明是有关于一种功率输出保护电路，尤其是有关于一种随着输出功率的改变而具有动态保护能力的功率输出保护电路。

背景技术

在传统的输出保护电路当中，以输出电压保护电路为例，一般会设定过电压以及欠电压两个电压准位，当输出电压的准位大于所设定的过电压准位的时候，启动过电压保护模式，藉此避免电子装置接收的电压过大而损坏内部组件。类似地，当输出电压的准位小于所设定的欠电压准位的时候，启动欠电压保护模式，藉此避免电子装置接收的电压过低而损坏内部组件。

然而，由于产品规格的不同，不同的电子装置所需要的电压值也会不同，而电源供应器或是充电器，有可能会设计来提供不同的电压值给特定的电子装置，这时候仅设定固定的过电压以及欠电压两个电压保护准位是不够的，例如将过电压保护准位设定为12V，对于需求电压为5V的电子装置来说便无法达成良好的保护效果，因为当输出电压超过5V而低于12V的时候，对于此电子装置来说已经是过电压状态，但是过电压保护模式却无法及时启动。

发明内容

本发明提供一种功率输出保护电路，其可用来解决上述的问题。

本发明另提供一种适用于上述功率输出保护电路的功率输出保护方法。

本发明提出的一种功率输出保护电路，包括电源转换单元、第一讯号控制单元、回授单元、第一比较单元以及保护控制单元。电源转换单元用以接收电源并将其转换后产生输出讯号。第一讯号控制单元用以接收控制讯号并依据所接收的控制讯号而将输出讯号转换成第一默认值。回授单元用以将第一默认值处理后回授至电源转换单元以控制输出讯号的功率。第一比较单元用以将第一默认值以及第一参考值进行比较而产生第一比较结果。保护控制单元用以依据第一比较结果而决定是否输出保护控制讯号并据此调整输出讯号的功率。

本发明又提出的一种功率输出保护方法，适用于上述的功率输出保护电路，此方法包括下列步骤：接收电源并将所接收的电源转换后产生输出讯号；接收控制讯号并依据所接收的控制讯号而将输出讯号转换成默认值；将默认值处理后回授至电源转换单元以控制输出讯号的功率；将默认值以及参考值进行比较而产生比较结果；以及依据比较结果而决定是否输出保护控制讯号并据此调整输出讯号的功率。

本发明因采用第一讯号控制单元以及回授单元来控制电源转换单元所输出的功率，并且藉由第一比较单元来将第一讯号控制单元根据所接收的控制讯号以及所接收的输出讯号而产生的第一默认值与第一参考值进行比较所产生的比较结果来判断输出讯号的功率是否异常，若输出讯号的功率异常则藉由保护控制单元所输出的保护控制讯号来调整输出讯号的功率，或是重置电源转换单元，因此可以随着输出功率的变动而具有动态的输出功率保护功效。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附图式做详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的功率输出保护电路的方块图；

图2为本发明另一实施例的功率输出保护电路的方块图；

图3为本发明另一实施例的功率输出保护电路的方块图；

图4为本发明再一实施例的功率输出保护电路的方块图；

图5为本发明又再一实施例的功率输出保护电路的方块图；

图6为本发明一实施例的功率输出保护电路的波形示意图；

图7为本发明一实施例的功率输出保护方法的流程图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的功率输出保护电路的方块图。如图1所示，功率输出保护电路100包括电源转换单元10、第一讯号控制单元11、回授单元12、第一比较单元13以及保护控制单元15。电源转换单元10用以接收电源Vin并将其转换后产生输出讯号Vout。第一讯号控制单元11用以接收控制讯号Control并依据所接收的控制讯号Control而将输出讯号Vout转换成第一默认值V1。回授单元12用以将第一默认值V1处理后回授至电源转换单元10以控制输出讯号Vout的功率。第一比较单元13用以将第一默认值V1以及第一参考值Vref1进行比较而产生第一比较结果Vres1。保护控制单元15用以依据第一比较结果Vres1而决定是否输出保护控制讯号Sp并据此调整输出讯号Vout的功率。

承上述，在本实施例中，电源Vin例如是一个电压电源，而输出讯号Vout例如是一个输出电压，第一默认值V1以及第一参考值Vref1也都是电压讯号，但本发明并不以此为限。此外，电源转换单元10例如是一个交流转直流或是直流转直流的电源转换器，而第一讯号控制单元11例如是包含串联电阻而形成的可变电阻，藉由接收的控制讯号Control来改变其阻值并藉由分压定理来产生第一默认值V1。回授单元12例如是一个负回授的闭回路放大电路，其可将第一控制单元11产生的第一默认值V1进行放大或是缩小的讯号处理，接着搭配比较器进行脉宽调变(Power Width Modulation)而提升或是降低电源转换单元10所产生的输出讯号Vout，藉此得到所需要的输出电压。特别一提的是，由于负回授的闭回路放大电路的正输入端以及负输入端实质上可视为虚接地(Virtual Ground)，因此当第一讯号控制单元11因应控制讯号Control而改变分压的时候，在稳定状态下的第一默认值V1会与闭回路放大电路的正输入端所接收的参考电压实质上相同，因此第一默认值V1在稳定状态下实质上会回到一个定值。然而，当输入电源Vin不稳定的时候，第一默认值V1会也会跟着不稳定，因此只要将第一默认值V1与第一参考值Vref1做比较就可以从第一比较结果Vres1得知输出讯号Vout是否处在过电压或是欠电压的状态，当输出讯号Vout有过电压或是欠电压的情况时，保护控制单元15便会对应地送出保护控制讯号Sp来控制回授单元12所输出的脉宽(Power Width)以将输出讯号Vout调整成正常值，或是重置电源转换单元10以避免异常的输出讯号Vout对后端装置造成不良的影响。以下将根据与上述相同的原理而提出多个不同的实施例。

图2为本发明另一实施例的功率输出保护电路的方块图。图2与图1中相同的标号表示相同的组件或讯号，而图2与图1的差异在于，图2的功率输出保护电路200更包括第二比较单元23，用以将第一默认值V1以及第二参考值Vref2进行比较而产生第二比较结果Vres2。第一参考值Vref1与第二参考值Vref2不同，保护控制单元15依据第一比较结果Vres1以及第二比较结果Vres2至少其中之一而输出保护控制讯号Sp。在本实施例中，第一比较结果Vres1是在第一默认值V1实质上大于第一参考值Vref1的时候产生，也就是用以侦测过电压，而第二比较结果Vres2是在第一默认值V1实质上小于第二参考值Vref2的时候产生，也就是用以侦测欠电压。

图3为本发明另一实施例的功率输出保护电路的方块图。图3与图2中相同的标号表示相同的组件或讯号，而图3与图2的差异在于，图3的功率输出保护电路300更包括感测单元31、第二讯号控制单元32以及电流值比较单元33。感测单元31用以接收输出讯号Vout并感测输出讯号Vout中的电流成分而对应地输出电流讯号Iout。第二讯号控制单元32用以接收控制讯号Control并依据控制讯号Control而将电流讯号Iout转换成电流默认值I1。电流值比较单元33用以将电流默认值I1以及电流参考值Iref进行比较而产生电流值比较结果Ires。保护控制单元15依据第一比较结果Vres1、第二比较结果Vres2或电流值比较结果Ires至少其中之一而决定是否输出保护控制讯号Sp并据此调整输出讯号Vout的功率。

图4为本发明再一实施例的功率输出保护电路的方块图。图4与图2中相同的标号表示相同的组件或讯号。图4与图2的差异在于，图4的功率输出保护电路400更包括第二讯号控制单元41以及第三讯号控制单元42。第二讯号控制单元41用以接收控制讯号Control并依据控制讯号Control而将输出讯号Vout转换成第二默认值V2。类似地，第三讯号控制单元42用以接收控制讯号Control并依据控制讯号Control而将输出讯号Vout转换成第三默认值V3。回授单元11用以将第一默认值V1处理后(如前面对图1的说明所述)回授至电源转换单元10以控制输出讯号Vout的功率。与图2不同的是，在图4中，第一比较单元13用以将第二默认值V2以及第一参考值Vref1进行比较而产生比较结果，第二比较单元23用以将第三默认值V3以及第二参考值Vref2进行比较而产生比较结果，保护控制单元15则用以依据第一比较单元13以及第二比较单元23所产生的比较结果至少其中之一而决定是否输出保护控制讯号Sp并据此调整输出讯号Vout的功率。具体来说，图4由于采用了第二讯号控制单元41以及第三讯号控制单元42来将输出讯号Vout对应地转换为第二默认值V2以及第三默认值V3，因此可以依据不同的使用需求而设定不同的过电压以及欠电压保护默认值，而不必如图2一般局限于固定的第一默认值V1。同样地，图4的功率输出保护电路400当中的输出讯号Vout、第一默认值V1、第二默认值V2、第三默认值V3、第一参考值Vref1以及第二参考值Vref2都是电压讯号。

图5为本发明又再一实施例的功率输出保护电路的方块图。图5与图4中相同的标号表示相同的组件或讯号。图5与图4差异在于，图5的功率输出保护电路500更包括感测单元51、第四讯号控制单元52以及电流值比较单元53。感测单元51用以接收输出讯号Vout并感测输出讯号Vout中的电流成分而对应输出电流讯号Iout。第四讯号控制单元52用以接收控制讯号Control并依据控制讯号Control而将电流讯号Iout转换成电流默认值I1。电流值比较单元53用以将电流默认值I1以及电流参考值Iref进行比较而产生电流值比较结果Ires。保护控制单元15依据第一比较结果Vres1、第二比较结果Vres2或电流值比较结果Ires至少其中之一而决定是否输出保护控制讯号Sp并据此调整输出讯号Vout的功率。

图6为本发明一实施例的功率输出保护电路的波形示意图。如图6所示，假设输出讯号Vout根据不同的后端装置(图未示)而有5V、9V以及12V三种需求，应用本发明各个实施例中的功率输出保护电路可以将过电压保护值OVP设定为输出讯号Vout的10％，又可以将欠电压保护值UVP设定为输出讯号Vout的-20％，但并不以此为限。此外，根据图4所示的功率输出保护电路400，可以更弹性地调整过电压以及欠电压的保护值，而不必在5V、9V以及12V的需求电压之下都采用相同百分比的过电压、欠电压保护值，例如在需求电压5V的过电压保护值为10％，而在需求电压12V的过电压保护值则可以为5％，但并不以此为限。

图7为本发明一实施例的功率输出保护方法的流程图。根据前面所述的实施例，可以将本发明归纳出如图7所示的功率输出保护方法，此方法包括步骤S701～S705。步骤S701：接收电源并将所接收的电源转换后产生输出讯号。步骤S702：接收控制讯号并依据所接收的控制讯号而将输出讯号转换成默认值。步骤S703：将默认值处理后回授至电源转换单元以控制输出讯号的功率。步骤S704：将默认值以及参考值进行比较而产生比较结果。步骤705：依据比较结果而决定是否输出保护控制讯号并据此调整输出讯号的功率。

综上所述，本发明藉由讯号控制单元以及回授单元来控制电源转换单元所输出讯号的功率，并藉由比较单元来将讯号控制单元处理后所产生的默认值与参考值做比较，因此可以随着输出讯号而动态地调整过电压以及欠电压的保护值。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，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，因此本发明的保护范围当是权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种功率输出保护电路，其特征在于包括：

一电源转换单元，用以接收一电源并将该电源转换后产生一输出讯号；

一第一讯号控制单元，用以接收一控制讯号并依据所接收的控制讯号而将该输出讯号转换成一第一默认值；

一回授单元，用以将该第一默认值处理后回授至该电源转换单元以控制该输出讯号的功率；

一第一比较单元，用以将该第一默认值以及一第一参考值进行比较而产生一第一比较结果；以及

一保护控制单元，用以依据该第一比较结果而决定是否输出一保护控制讯号并据此调整该输出讯号的功率；

一第二比较单元，其中该第二比较单元用以将该第一默认值以及一第二参考值进行比较而产生一第二比较结果，该第一参考值与该第二参考值不同，该保护控制单元依据该第一比较结果以及该第二比较结果至少其中之一而输出该保护控制讯号，其中，该第一比较结果是在该第一默认值大于该第一参考值的时候产生，而该第二比较结果是在该第一默认值小于该第二参考值的时候产生。

2.如权利要求1所述的功率输出保护电路，其特征在于该输出讯号、该第一默认值、该第一参考值以及该第二参考值为电压讯号。

3.如权利要求1所述的功率输出保护电路，其特征在于更包括：

一感测单元，用以接收该输出讯号并感测该输出讯号中的电流成分而对应地输出一电流讯号；

一第二讯号控制单元，用以接收该控制讯号并依据该控制讯号而将该电流讯号转换成一电流默认值；以及

一电流值比较单元，用以将该电流默认值以及一电流参考值进行比较而产生一电流值比较结果；

其中，该保护控制单元依据该第一比较结果、该第二比较结果或该电流值比较结果至少其中之一而决定是否输出该保护控制讯号并据此调整该输出讯号的功率。

4.一种功率输出保护电路，其特征在于包括：

一电源转换单元，用以接收一电源并将该电源转换后产生一输出讯号；

一第一讯号控制单元，用以接收一控制讯号并依据该控制讯号而将该输出讯号转换成一第一默认值；

一第二讯号控制单元，用以接收该控制讯号并依据该控制讯号而将该输出讯号转换成一第二默认值；

一第三讯号控制单元，用以接收该控制讯号并依据该控制讯号而将该输出讯号转换成一第三默认值；

一回授单元，用以将该第一默认值处理后回授至该电源转换单元以控制该输出讯号的功率；

一第一比较单元，用以将该第二默认值以及一第一参考值进行比较而产生一第一比较结果；

一第二比较单元，用以将该第三默认值以及一第二参考值进行比较而产生一第二比较结果；以及

一保护控制单元，用以依据该第一比较结果或该第二比较结果至少其中之一而决定是否输出一保护控制讯号并据此调整该输出讯号的功率。

5.如权利要求4所述的功率输出保护电路，其特征在于该输出讯号、该第一默认值、该第二默认值、该第三默认值、该第一参考值以及该第二参考值为电压讯号。

6.如权利要求4所述的功率输出保护电路，其特征在于更包括：

一感测单元，用以接收该输出讯号并感测该输出讯号中的电流成分而对应输出一电流讯号；

一第四讯号控制单元，用以接收该控制讯号并依据该控制讯号而将该电流讯号转换成一电流默认值；以及

一电流比较单元，用以将该电流默认值以及一电流参考值进行比较而产生一电流值比较结果；

其中，该保护控制单元依据该第一比较结果、该第二比较结果或该电流值比较结果至少其中之一而决定是否输出该保护控制讯号并据此调整该输出讯号的功率。

7.一种功率输出保护方法，适用于如权利要求1所述的功率输出保护电路，其特征在于该方法包括：

接收一电源并将该电源转换后产生一输出讯号；

接收一控制讯号并依据该控制讯号而将该输出讯号转换成一默认值；

将该默认值处理后回授至该电源转换单元以控制该输出讯号的功率；

将该默认值以及一参考值进行比较而产生一比较结果；以及依据该比较结果而决定是否输出一保护控制讯号并据此调整该输出讯号的功率。