CN114152897A - 断电检测装置与方法 - Google Patents

断电检测装置与方法 Download PDF

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CN114152897A CN202010934095.XA CN202010934095A CN114152897A CN 114152897 A CN114152897 A CN 114152897A CN 202010934095 A CN202010934095 A CN 202010934095A CN 114152897 A CN114152897 A CN 114152897A
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王家龙
黄名宏
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Abstract

本公开的实施例涉及一种断电检测装置，能够提早开始发送断电预警，以确保完成发送该断电预警。该装置包含降压电路、检测电压产生电路、检测电路与传送电路。该降压电路是至少一有源元件或包含该至少一有源元件，用于根据输入电压产生输出电压，其中该输出电压低于该输入电压。该检测电压产生电路耦合于该降压电路与低电压端之间，用于根据该输出电压产生检测电压，其中该检测电压低于该输出电压且高于该低电压端的电压。该检测电路用于根据该检测电压与触发电压产生检测结果。该传送电路用于在该检测结果指示该检测电压低于该触发电压的情形下，发送断电预警给远端装置。

Description

断电检测装置与方法
技术领域
本申请涉及检测装置与方法，尤其涉及断电检测装置与方法。
背景技术
断电警报(dying gasp)功能是让客户端设备在断电后有足够时间传送一特殊数据包给局端设备，以让该局端设备得知该客户端设备的断线原因是断电，而非其他线路问题。
目前的断电警报功能是以电阻分压方式来产生客户端设备的输入电压的分压(例如：串联的3.22KΩ的电阻与499Ω的电阻所造成的分压)，从而让该客户端设备在该分压低于触发电压时，发送一特殊数据包以通知一局端设备，并让该客户端设备在该分压高于解除触发(de-trigger)电压时，停止发送该特殊数据包。上述输入电压通常为12伏特(12V)的直流电压，然而，该客户端设备中用于检测该分压的集成电路(IC)无法承受过高的电压，因此，该分压通常须低于3.3V。据上所述，基于该输入电压远高于该分压，断电时该输入电压的变化率会远大于该分压的变化率；换言之，该分压的电压下降斜率较和缓(gradual)，从而该分压无法快速地下降到该触发电压。另外，为了避免噪声干扰引发误警报，正常供电时该触发电压(例如：1.25V)须低于该分压(例如：
Figure BDA0002671311300000011
)达一定程度，因此，断电时该客户端设备须在很短的时间内完成发送该特殊数据包；换言之，断电时从该分压低于该触发电压的时间点至该客户端设备无法正常工作的时间点之间的时间(亦即：保持时间(hold time))很短，若该保持时间过短，该客户端设备会来不及发送该特殊数据包。为避免上述情形，额外的电容或较大电容值的电容会被设置于该IC所处的印刷电路板上，以帮助减慢该输入电压的下降速度，从而增加该保持时间；然而，此作法需要较大的印刷电路板以设置电容，这不仅让电路体积增加而不利于电路小型化，也会让成本上升。
发明内容
本公开的目的之一在于提供一种断电检测装置与方法，以避免传统方案的问题。
本公开的断电检测装置的一实施例包含降压电路、检测电压产生电路、检测电路与传送电路。该降压电路是至少有源元件、或包含该至少一有源元件，用于根据输入电压产生输出电压，其中该输出电压低于该输入电压。该检测电压产生电路耦合于该降压电路与低电压端之间，用于根据该输出电压产生检测电压，其中该检测电压低于该输出电压且高于该低电压端的电压。该检测电路用于根据该检测电压与触发电压产生检测结果。该传送电路用于在该检测结果指示该检测电压低于该触发电压的情形下，发送断电预警给远端装置。基于该输出电压低于该输入电压之故，该检测电压能够根据该输出电压的下降快速地反映该输入电压的下降，以及时地发送该断电预警。
本公开之断电检测方法的一实施例包含下列步骤：使用降压电路以根据输入电压产生输出电压，其中该输出电压低于该输入电压，该降压电路为至少一有源元件或包含该至少一有源元件；根据该输出电压产生检测电压；根据该检测电压与触发电压产生检测结果；以及于该检测结果指示该检测电压低于该触发电压的情形下，发送断电预警。
有关本发明的特征、实作与功效，将配合附图作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1显示本公开的断电检测装置的一实施例；
图2显示图1的断电检测装置的一实现示例；
图3显示图1的断电检测装置的另一实现示例；
图4显示本公开的断电检测装置的另一实施例；
图5显示图4的断电检测装置的一实现示例；
图6显示图4的断电检测装置的另一实现示例；以及
图7显示本公开的断电检测方法的一实施例。
具体实施方式
本公开揭示一种断电检测装置与方法，可用于一客户端设备，能够增加断电警报(dying gasp)功能的保持时间(hold time)。
图1显示本公开的断电检测装置的一实施例。图1的断电检测装置100包含一降压电路110、一检测电压产生电路120、一检测电路130与一传送电路140。降压电路110为至少一有源元件(例如：二极管)或包含该至少一有源元件，用于根据一输入电压(VIN)产生一输出电压(VOUT)，其中该输出电压低于该输入电压；举例而言，该输出电压低于该输入电压的电压值的一半。检测电压产生电路120耦合于降压电路110与一低电压端(GND)之间，用于根据该输出电压产生一检测电压(VDET)，其中该检测电压低于该输出电压且高于该低电压端的电压值；举例而言，该检测电压介于该输出电压与低电压端之间。检测电路130用于根据该检测电压与一触发电压(VTRIG)产生一检测结果(SDET)。传送电路140用于在该检测结果指示该检测电压低于该触发电压的情形下，发送一断电预警(SWARN)(例如：已知或自行定义的断电警报数据包(dying gasp packet))给一远端装置(例如：光线路终端(optical lineterminal,OLT))，其中该远端装置与断电检测装置100为两个分开的装置。据上所述，基于该输出电压低于该输入电压之故，该检测电压能够根据该输出电压的下降快速地反映该输入电压的下降，以及时地发送该断电预警。
图2显示图1的断电检测装置100的一实现示例。本实现示例中，该输入电压的额定电压(rated voltage)为12伏特(12V)，误差为5％；该触发电压为1.25V；作为停止发送该断电预警的基准的解除触发电压为1.55V。降压电路110包含一齐纳二极管(Zener diode)112；齐纳二极管112的崩溃电压为9.1V，误差为2％；齐纳二极管112的温度误差为0.007V/℃；据上所述，该输出电压等于该输入电压减去该崩溃电压(亦即：12V-9.1V)。检测电压产生电路120包含一第一电阻122、一第二电阻124以及一节点126，该节点126耦合于第一电阻122与第二电阻124之间；第一电阻122之标称阻值(nominal resistance)为49.9欧姆，误差不计；第二电阻124的标称阻值为430欧姆，误差不计；节点126的电压为该检测电压。检测电路130包含一比较器132，用于将该检测电压(VDET)与该触发电压(VTRIG)进行比较以产生该检测结果(SDET)；当该检测电压高于该触发电压时，该检测结果是第一检测结果(例如：0)，此时该断电预警未被触发；当该检测电压低于该触发电压时，该检测结果是第二检测结果(例如：1)，此时该断电预警被触发。传送电路140包含一有线网络电路142用于有线网络通信；有线网络电路142用于根据该第二检测结果产生有线网络数据包作为该断电预警，并发送该有线网络数据包给该远端装置。
请参阅图2。当供电正常时，在不考虑前述各项误差以及温度变化的情形下，该检测电压的计算方式如下式所示：
Figure BDA0002671311300000041
由上式可知，该检测电压高于该触发电压(亦即：1.25V)，也高于该解除触发电压(亦即：1.55V)，因此不会引起误触发，也能在电力回复时停止发送该断电警报。当供电正常时，在考虑前述各项误差以及温度上升50℃的情形下，该检测电压的最小值(亦即：在最糟情况下该检测电压的值)如下式所示：
Figure BDA0002671311300000042
由上式可知，在最糟情况下，该检测电压仍高于该触发电压，也仍高于该解除触发电压，因此不会引起误触发，也能在电力回复时停止发送该断电警报。当断电时，在不考虑前述各项误差以及温度变化的情形下，该输入电压下降；当该输入电压下降至10.5V时，该检测电压等于1.254V趋近于该触发电压(亦即：1.25V)；因此，只要该输入电压继续下降，该检测结果就会从该第一检测结果变为该第二检测结果，此时该断电预警就会被触发。
图3显示图1的断电检测装置100的另一实现示例。除了降压电路110外，图3的实现示例与图2的实现示例相同。图3中，降压电路110包含串联的十三个二极管114(图中未全部示出)，其中每个二极管114的导通电压为0.7V，全部二极管114的总导通电压为9.1V；每个二极管114的导通电压的误差为1％；每个二极管114的温度误差为
Figure BDA0002671311300000051
据上所述，该输出电压等于该输入电压减去该总导通电压。当供电正常时，在不考虑前述各项误差以及温度变化的情形下，图3的检测电压如下式所示：
Figure BDA0002671311300000052
由上式可知，该检测电压高于该触发电压(亦即：1.25V)，也高于该解除触发电压(亦即：1.55V)，因此不会引起误触发，也能在电力回复时停止发送该断电警报。当供电正常时，在考虑前述各项误差以及温度上升50℃的情形下，该检测电压的最小值(亦即：在最糟情况下该检测电压的值)如下式所示：
Figure BDA0002671311300000053
由上式可知，在最糟情况下，该检测电压仍然高于该触发电压(亦即：1.25V)，也仍然高于该解除触发电压，因此不会引起误触发，也能在电力回复时停止发送该断电警报。当断电时，在不考虑前述各项误差以及温度变化的情形下，该输入电压下降；当该输入电压下降至10.5V时，该检测电压等于1.254V趋近于该触发电压(亦即：1.25V)；因此，只要该输入电压继续下降，该检测结果就会从该第一检测结果变为该第二检测结果，此时该断电预警就会被触发。
应理解，图2-3之实现示例是供了解之用，非用于限制本发明的实施；其它能达到等同效果的电路可用于代替图2-3的电路。举例而言，检测电压产生电路120可将该输出电压与一参考电阻所形成的电流作为一参考电流，再借由一电流镜以及控制该电流镜的晶体管尺寸比例的方式来根据该参考电流产生一预定比例的电流，从而利用该电流与一电阻来产生该检测电压。
图4显示本公开的断电检测装置的另一实施例。相较于图1，图4的断电检测装置400进一步包含一判断电路410，用于根据该检测结果产生一触发信号(STRIG)，其中当该检测结果指示该检测电压低于该触发电压时，该传送电路根据该触发信号决定是否发送该断电预警给该远端装置。
图5显示图4的断电检测装置400的一实现示例。如图5所示，判断电路410包含一逻辑电路412(例如：逻辑与门(logical AND gate))。逻辑电路412用于根据该检测结果与一使能信号(SEN)产生一第一触发信号(STRIG_1)。在该使能信号是用以启用断电检测装置400的断电检测功能的情形下，当该检测结果指示该检测电压低于该触发电压且该第一触发信号作为该触发信号时，传送电路140根据该第一触发信号发送该断电预警给该远端装置。在该使能信号是用以禁用断电检测装置400的断电检测功能的情形下，无论该检测结果为何，传送电路140不发送该断电预警给该远端装置。该使能信号的一实施例为一软件设定信号，其默认准位(default level)为1，用以启用断电检测装置400的断电检测功能。
图6显示图4的断电检测装置400的另一实现示例。相较于图5，判断电路410进一步包含另一逻辑电路414(例如：逻辑或门(logical OR gate))，用于根据该第一触发信号与一第二触发信号(STRIG_2)产生该触发信号，其中该第二触发信号是一设定信号(例如：因应用户中断网络联机的软件设定信号)。在前述使能信号用以启用该断电检测功能的情形下，当该检测结果指示该检测电压低于该触发电压且该第一触发信号作为该触发信号时，传送电路140根据该第一触发信号发送该断电预警给该远端装置；当该第二触发信号作为该触发信号时，无论该检测结果为何，传送电路140根据该第二触发信号发送该断电预警给该远端装置。
图7显示本公开之断电检测方法的一实施例，包含下列步骤：
步骤S710：使用降压电路以根据输入电压产生输出电压，其中该输出电压低于该输入电压，该降压电路是至少一有源元件、或包含该至少一有源元件；
步骤S720：根据该输出电压产生检测电压；
步骤S730：根据该检测电压与触发电压产生检测结果；以及
步骤S740：在该检测结果指示该检测电压低于该触发电压的情形下，发送断电预警。
由于本领域技术人员能够参考图1-6的实施例的描述来了解图7的实施例的细节与变化，重复及冗余的说明在此予以节略。
请注意，在实施为可能的前提下，本技术领域技术人员可选择性地实施前述任一实施例中的部分或全部技术特征，或选择性地实施前述复数个实施例中部分或全部技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
综上所述，相较于传统方案，本发明能够增加断电警报功能的保持时间，以在不使用额外电容或大电容的情形下，确保客户端设备能够成功地发送断电预警。
虽然本发明的实施例如上所述，然而该些实施例并非用于限定本发明，本技术领域技术人员可根据本发明明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所要求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视本公开的权利要求书所界定者为准。
【符号说明】
100:断电检测装置
110:降压电路
120:检测电压产生电路
130:检测电路
140:传送电路
VIN:输入电压
VOUT:输出电压
GND:低电压端
VDET:检测电压
VTRIG:触发电压
SDET:检测结果
SWARN:断电预警
112:齐纳二极管
122:第一电阻
124:第二电阻
126:节点
132:比较器
142:有线网络电路
114:二极管
400:断电检测装置
410:判断电路
STRIG:触发信号
412:逻辑电路
SEN:使能信号
STRIG_1:第一触发信号
414:逻辑电路
STRIG_2:第二触发信号
S710～S740:步骤

Claims (10)

1.一种断电检测装置，包含：
降压电路，用于根据输入电压产生输出电压，其中所述输出电压低于所述输入电压，所述降压电路是至少一有源元件、或包含所述至少一有源元件；
检测电压产生电路，耦合于所述降压电路与低电压端之间，用于根据所述输出电压产生检测电压，其中所述检测电压低于所述输出电压且高于所述低电压端的电压；
检测电路，用于根据所述检测电压与触发电压产生检测结果；以及
传送电路，用于在所述检测结果指示所述检测电压低于所述触发电压的情形下，发送断电预警给远端装置。
2.根据权利要求1所述的断电检测装置，其中所述至少一有源元件是至少一二极管。
3.根据权利要求2所述的断电检测装置，其中所述至少一二极管是至少一齐纳二极管。
4.根据权利要求2所述的断电检测装置，其中所述至少一二极管包含串联设置的复数个二极管。
5.根据权利要求1所述的断电检测装置，其中所述检测电路包含比较器，所述比较器用于将所述检测电压与所述触发电压进行比较以产生所述检测结果。
6.根据权利要求1所述的断电检测装置，进一步包含：
判断电路，用于根据所述检测结果产生触发信号，其中当所述检测结果指示所述检测电压低于所述触发电压时，所述传送电路根据所述触发信号决定是否发送所述断电预警给所述远端装置。
7.根据权利要求6所述的断电检测装置，其中所述判断电路包含：
第一逻辑电路，用于根据所述检测结果与使能信号产生第一触发信号，其中在所述使能信号用以启用所述断电检测装置的断电检测功能的情形下，当所述检测结果指示所述检测电压低于所述触发电压且所述第一触发信号作为所述触发信号时，所述传送电路根据所述第一触发信号发送所述断电预警给所述远端装置。
8.根据权利要求7所述的断电检测装置，其中所述判断电路进一步包含：
第二逻辑电路，用于根据所述第一触发信号与第二触发信号产生所述触发信号，其中所述第二触发信号是软件设定信号，当所述第二触发信号作为所述触发信号时，无论所述第一触发信号为何，所述传送电路根据所述第二触发信号发送所述断电预警给所述远端装置。
9.根据权利要求1所述的断电检测装置，其中所述传送电路用于有线网络通信，所述断电预警是网络数据包。
10.一种断电检测方法，包含：
使用降压电路以根据输入电压产生输出电压，其中所述输出电压低于所述输入电压，所述降压电路是至少一有源元件或包含所述至少一有源元件；
根据所述输出电压产生检测电压；
根据所述检测电压与触发电压产生检测结果；以及
在所述检测结果指示所述检测电压低于所述触发电压的情形下，发送断电预警。
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