CN1630155A - 电源保护装置和具有保护装置的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电源保护装置，包括一开关电路；一过载保护电路，耦接在开关电路和电源，可用以驱动开关电路进行限流操作，使电源所输出的电流不再增加，以及一短路保护电路，耦接在开关电路的输出端，当输出端发生短路时，用以将开关电路关断而停止输出电源；以此提供一种具有保护装置的电子装置。
Description
技术领域
本发明有关于一种电源保护装置，特别是有关于一种利用开关电路、过载保护电路、以及短路保护电路进行保护电子装置的一种电源保护装置。
背景技术
最简单的限流元件是保险丝，它可以单独使用或与其它保护元件配合使用，由于保险丝可以有效地防止过流的冲击，它们在***中既是必须的，也是***遇到灾难性故障时的最终防线。
目前电子产品对外供电的保护元件常用的有二种，第一种为普通的保险丝，其缺点为该元件只能做一次的保护操作；当保险丝烧断后则必需进行更换，因此；若此元件用于电子产品中，则会造成电子产品送回原厂维修的机会增大。
另一种为自复式保险丝(poly switch)，其优点为发生保护操作后还可继续使用，而其缺点为当发生保护操作时，该元件会产生高热。图1表示公知的自复式保险丝的温度和电流特性图，A为型号nanoSMD、microSMD或miniSMD的特性曲线、B为型号miniSMDE190的特性曲线、以及C为型号SMDH160的特性曲线；如图1所示，自复式保险丝(poly switch)的保护电流会随周围的温度下降而升高，而使得电压工作范围受温度的限制；但自复式保险丝(polyswitch)能够多次使用而不需更换，这是相对于标准保险丝的最大优点。
自复式保险丝的工作原理是，在过流情况下经由调高自身电阻来保护电路免受损害，一旦电流恢复正常，自复式保险丝能自动恢复到正常低阻值。这些特性使得自复式保险丝成为电源供电和数据通讯应用的理想选择，因为这些应用在更换电池或热插拔数据连接时可能会出现瞬间电流。自复式保险丝通常在某些电路中取代传统的玻璃保险丝，并主要用于USB应用。
这两种保险丝都必须经由感应电路中过电流产生的热量来实现保护功能，普通保险丝经由熔化来中断电流，而自复式保险丝则经由将低阻改变为高阻来限制电流。
由于目前普通保险丝和自复式保险丝于市面上已随处可见，然而对于其缺点并未有良好的解决方式，因此；本发明提供一种较佳的解决方案，比自复式保险丝有更好的温度特性，亦不需更换，从而进行限流操作和停止输出电源；因此若以本发明代替普通保险丝和自复式保险丝是相当适当的解决方式。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的为提供一种电源保护装置，特别是有关于一种利用开关电路、过载保护电路、以及短路保护电路进行保护电子装置的一种电源保护装置。
为达到上述目的，本发明提出一种电源保护装置，包括一开关电路；一过载保护电路、以及一短路保护电路。
开关电路的输入端耦接一电源，并由输出端输出该电源；当电源所输出的电流到达一第一电流时，则驱动开关电路进行限流操作，使电源所输出的电流不再增加；当开关电路的输出端发生短路时，则将开关电路关断，以停止输出该电源。以此得以保护装置不受损坏，并使***能稳定工作。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举若干较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1表示公知的自复式保险丝的温度和电流特性图；
图2表示本发明的第一实施例电源保护装置的方块图；
图3表示本发明的第二实施例电源保护装置的电路图；
图4表示本发明的第三实施例具有保护装置的电子装置的方块图。
符号说明
10：过载保护电路，102：检测单元，104：第一保护单元，20：开关电路，202：开关晶体管，204：偏置电路，30：短路保护电路，302：短路检测单元，304：第二保护单元，40：内部电路，50：电源，60：显示装置，70：电源保护装置，80：电子装置，Vout：输出电源，R1：启动电阻，D1：萧特基二极管(schottkydiode)，Q1：第一晶体管，Q2：第二晶体管，Q3：第三晶体管，R1：第一偏置电阻，R2：第二偏置电阻，R3：第三偏置电阻，S1：第一控制信号，S2：第二控制信号，L1：状态信号，V1：过载信号，V2：短路信号，I1：电流。
具体实施方式
实施例一：
图2表示本发明的第一实施例电源保护装置的方块图。如图2所示，一开关电路20包括一开关晶体管202和一偏置电路204，其输入端耦接一电源50，而输出端用以输出电源Vout。一过载保护电路10耦接在开关电路20和电源50之间，包括一检测单元102和一第一保护单元104，另有一短路保护电路30耦接开关电路20的输出端，包括一短路检测单元302和一第二保护单元304。
本发明所述电源保护装置的工作原理如下。过载保护电路10包括检测单元102和第一保护单元104，其检测单元102串接于开关晶体管202的输入极和电源50之间，用以检测电源50所输出的电流，当该电流到达一第一电流时，则输出一过载信号V1；而第一保护单元104耦接检测单元102的输出，当第一保护单元104接收到过载信号V1时，则输出一第一控制信号S1；该第一控制信号S1经由偏置电路204而控制开关晶体管202控制极的偏置，用以驱动开关晶体管202进行限流操作以控制电源50所输出的电流，使该电流被限制在安全范围内。
短路保护电路30包括短路检测单元302和第二保护单元304，其短路检测单元302耦接开关电路20的输出端，当开关电路20的输出端发生短路时，则输出一短路信号V2；而第二保护单元304耦接在短路检测单元302和开关电路20之间，当第二保护单元304接收到短路信号V2时，则输出一第二控制信号S2；该第二控制信号S2会改变偏置电路204所提供的偏置，进而关断开关晶体管202，以停止输出电源Vout，达到电源保护的操作。
实施例二：
图3表示本发明的第二实施例电源保护装置的电路图。本实施例的工作原理同上述第一实施例所示，另外；使用一启动电阻R1做为检测单元102、一第一晶体管Q1做为第一保护单元104、一第二晶体管Q2做为开关晶体管202、一第三晶体管Q3做为第二保护单元304、一萧特基二极管(schottky diode)D1做为短路检测单元302、以及一第一偏置电阻R1、一第二偏置电阻R2和一第三偏置电阻R3做为偏置电路204。
如图3所示，启动电阻R1串接于第二晶体管Q2的射极和电源50之间，当启动电阻R1上所流过的电流I1到达一第一电流，而使得电流I1和启动电阻R1的乘积等于一特定电压时，例如0.6伏特，此时；启动电阻R1输出一过载信号V1(0.6伏特)，使第一晶体管Q1导通。当第一晶体管Q1接收到该过载信号V1(0.6伏特)时，则由第一晶体管Q1的集电极输出一第一控制信号S1；该第一控制信号S1经由第一偏置电阻R1而控制第二晶体管Q2基极的偏置，用以驱动第二晶体管Q2进行限流操作而控制电源50所输出的电流，使该电流被限制在安全范围内。
萧特基二极管D1耦接在第二晶体管Q2的集电极和第三晶体管Q3的基极之间，当输出电源Vout发生短路时，萧特基二极管D1会输出一短路信号V2(例如0.2伏特)至第三晶体管Q3的基极，该短路信号V2(0.2伏特)可促使第三晶体管Q3进入截止区，而由第三晶体管Q3的集电极输出一第二控制信号S2，该第二控制信号S2经由第二偏置电阻R2而控制偏置电路204的偏置，进而关断第二晶体管Q2以停止输出电源Vout，达到电源保护的操作。
实施例三：
图4表示本发明的第三实施例具有保护装置的电子装置的方块图。本实施例的工作原理同上述第一实施例所示，另外；不同处在于将一电源保护装置70设置于一电子装置80中，用以供应一内部电路40所需的电源，且该电子装置80还包括一显示装置60，另外；第二保护单元304更可输出一状态信号L3用以控制显示装置60的操作，使显示装置60得以显示开关电路20正常操作、限流操作或停止输出电源的状态。
综上所述，本发明有以下优点：
1.当***或设备发生短路或过流的情况下，除了可保护***或设备被损坏的外，电源保护装置亦可继续使用而不须更换，比普通保险丝有更好的经济效益。
2.比自复式保险丝有更好的温度特性，使***能有更佳的工作效率。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的范围以所提出的权利要求限定的范围为准。
Claims (18)
1.一种电源保护装置，包括：
一开关电路，其输入端耦接一电源，并由其输出端输出该电源；
一过载保护电路，耦接该开关电路和该电源之间，当该电源所输出的电流到达一第一电流时，则驱动该开关电路进行限流操作，使该电源所输出的电流不再增加；
一短路保护电路，耦接该开关电路的输出端，当该开关电路的输出端发生短路时，则将该开关电路关断，以停止输出该电源。
2.如权利要求1所述的电源保护装置，其中，该过载保护电路包括：
一检测单元，用以检测该电源输出的电流，当该电流到达该第一电流时，则输出一过载信号；
一第一保护单元，耦接该检测单元的输出，当接到该过载信号时，则输出一第一控制信号以驱动该开关电路进行上述限流操作。
3.如权利要求2所述的电源保护装置，其中，该检测单元为一启动电阻，串接于该开关电路和该电源之间；该第一保护单元为一晶体管，由于该过载信号的偏置而导通，并输出该第一控制信号。
4.如权利要求2所述的电源保护装置，其中，该开关电路包括：一开关晶体管，其输入极耦接该电源；以及一偏置电路，耦接于该电源及该开关晶体管的控制极之间，用以提供偏置使该开关晶体管导通，以便能通过该开关晶体管的输出极输出该电源。
5.如权利要求4所述的电源保护装置，其中，该开关晶体管的控制极耦接该第一保护单元的输出。
6.如权利要求1所述的电源保护装置，其中，该短路保护电路，包括：
一短路检测单元，耦接该开关电路的输出端，当该开关电路的输出端发生短路时，则输出一短路信号；
一第二保护单元，耦接该短路检测单元的输出，当接到该短路信号时，则输出一第二控制信号以关断该开关电路。
7.如权利要求6所述的电源保护装置，其中，该开关电路包括：一开关晶体管，其输入极耦接该电源；及一偏置电路，耦接于该电源及该开关晶体管的控制极之间，用以提供偏置使该开关晶体管导通，以便能通过该开关晶体管的输出极输出该电源。
8.如权利要求7所述的电源保护装置，其中，该开关晶体管的控制极耦接该第二保护单元的输出，该第二控制信号改变该偏置电路所提供的偏置，而关断该开关晶体管。
9.如权利要求6所述的电源保护装置，其中，该短路检测单元为一萧特基二极管。
10.一种具有保护装置的电子装置，包括：
一电源；
一内部电路；
一开关电路，其输入端耦接该电源，并由其输出端输出该电源至该内部电路；
一过载保护电路，耦接该开关电路和该电源之间，当该电源所输出的电流到达一第一电流时，则驱动该开关电路进行限流操作，使该电源所输出的电流不再增加；
一短路保护电路，耦接该开关电路的输出端，当该内部电路发生短路时，该开关电路的输出端电压改变，将该开关电路关断，以停止输出该电源。
11.如权利要求10所述的具有保护装置的电子装置，其中，该电子装置包括：
一检测单元，用以检测该电源输出的电流，当该电流到达该第一电流时，则输出一过载信号；
一第一保护单元，耦接该检测单元的输出，当接到该过载信号时，则输出一第一控制信号以驱动该开关电路进行上述限流操作。
12.如权利要求11所述的具有保护装置的电子装置，其中，该检测单元为一启动电阻，串接于该开关电路和该电源之间；该第一保护单元为一晶体管，由于该过载信号的作压而导通，并输出该第一控制信号。
13.如权利要求11所述的具有保护装置的电子装置，其中，该开关电路包括：一开关晶体管，其输入极耦接该电源；以及一偏置电路，耦接于该电源及该开关晶体管的控制极之间，用以提供偏置使该开关晶体管导通，以便能通过该开关晶体管的输出极输出该电源。
14.如权利要求13所述的具有保护装置的电子装置，其中，该开关晶体管的控制极耦接该第一保护单元的输出。
15.如权利要求10所述的具有保护装置的电子装置，其中，该短路保护电路，包括：
一短路检测单元，耦接该开关电路的输出端，当该开关电路的输出端发生短路时，则输出一短路信号；
一第二保护单元，耦接该短路检测单元的输出，当接到该短路信号时，则输出一第二控制信号以关断该开关电路。
16.如权利要求15所述的具有保护装置的电子装置，其中，该开关电路包括：一开关晶体管，其输入极耦接该电源；及一偏置电路，耦接于该电源及该开关晶体管的控制极之间，用以提供偏置使该开关晶体管导通，以便能通过该开关晶体管的输出极输出该电源。
17.如权利要求16所述的具有保护装置的电子装置，其中，该开关晶体管的控制极耦接该第二保护单元的输出，该第二控制信号改变该偏置电路所提供的偏置，而关断该开关晶体管。
18.如权利要求15所述的具有保护装置的电子装置，其中，该短路检测单元为一萧特基二极管。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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