TW201443446A

TW201443446A - 負電壓檢知裝置

Info

Publication number: TW201443446A
Application number: TW102115918A
Authority: TW
Inventors: Yuan-Cheng Liao
Original assignee: Hawyang Semiconductor Corp
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-11-16
Also published as: TWI482977B

Abstract

本發明係揭露一種負電壓檢知裝置，其係包括有一取樣電路電性連接一正電壓接地端與一負電壓接地端，以根據此二接地端的壓差產生一跨壓，並產生一取樣電流；一比流器係電性連接取樣電路與一負電壓參考節點，以便於跨壓產生時相對輸出取樣電流；一第一分壓取樣電阻係電性連接至正電壓參考節點與一連接節點，另有一第二分壓取樣電阻係電性連接至負電壓參考節點與連接節點，且第一分壓取樣電阻與第二分壓取樣電阻二者之電阻值相等；當比流器輸出的取樣電流經第二分壓取樣電阻而於連接節點產生一負感測電壓。因此，透過本發明，可有效偵測到精確的負感測電壓，更可取得其負感測電流或是其功率。

Description

負電壓檢知裝置

本發明係有關一種電壓檢知裝置，特別是關於一種應用於多組電源系統之負電壓檢知裝置。

為了進一步提升電子電路系統的安全性與可靠性，通常都會於系統中設計有電壓檢測電路，且其通常具備有過電壓或低電壓檢知功能，以防止電源電壓超出工作電壓所造成的破壞，抑或是避免因電壓暫時的供電電壓下降或過壓而引起的元件崩潰。然而，大部分的電壓檢測電路皆是檢測正電壓，不管是低電壓或是過電壓皆是如此。

另一方面，在一般情況下，研究、設計、開發與生產應用均需要可電源供應電流的設備，以連接開發中或測試中的裝置。這些應用亦必須監控由裝置所耗用的電壓與電流，以根據其裝置行為或測試得出最適宜的處理方式。再者，為針對需要電源供應作更精確量測的應用，通常會讀取各種電壓、電流數值來作進一步的評估。然而，目前普遍僅能輕易取得正電壓及正電流來進行檢知，些微的負電流則通常直接忽略它；或是僅能透過交流訊號來量測負電流，以利用方波取得所需之負電流，但此種利用方波取得的負電流相當不準確。尤其是在具有多組電源的交換機或是工業用電源裝置等設備上，負電流仍會影響到裝置性能與穩定性，因此，如能有效且準確地取得負電流之數值，提供評估或計算使用，當有利於性能的改善與效能的提升。

有鑑於此，本發明遂提出一種負電壓檢知裝置，可以有效檢測出負電壓。

本發明之主要目的係在提供一種負電壓檢知裝置，其係可準確讀取到負電壓，並取得非常準確的負電流，進而可準確得知負電流功率，提供後續評估所需之準確數值。

本發明之另一目的係在提供一種負電壓檢知裝置，其係可應用於具有多組電源之交換機、工業用電源裝置或是資訊用電源裝置等設備中，扮演一個有效檢知負電壓之角色者。

為達到上述目的，本發明提出之一種負電壓檢知裝置係包括有：一取樣電路係電性連接一正電壓接地端與一負電壓接地端，以根據此二接地端的壓差產生一跨壓，並產生一取樣電流；一比流器係電性連接取樣電路與一負電壓參考節點，以控制在此跨壓產生時相對輸出取樣電流；一第一分壓取樣電阻係電性連接至正電壓參考節點與一連接節點，另有一第二分壓取樣電阻係電性連接至負電壓參考節點與連接節點，且比流器電性連接至第二分壓取樣電阻，以根據比流器輸出的取樣電流經第二分壓取樣電阻而於連接節點產生一負感測電壓。如此，即可有效利用本發明之檢知裝置，有效取得精確的負電壓，進而取得負電流或是其功率。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧取樣電路

12‧‧‧比流器

14‧‧‧第一分壓取樣電阻

16‧‧‧第二分壓取樣電阻

18‧‧‧緩衝器

20‧‧‧第一穩壓單元

22‧‧‧第二穩壓單元

A‧‧‧正電壓參考節點

B‧‧‧負電壓慘考節點

C‧‧‧連接節點

D1、D2‧‧‧二極體

Gnd‧‧‧正電壓接地端

Gnd1‧‧‧負電壓接地端

OP‧‧‧運算放大器

Q‧‧‧電晶體

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

R4、R5、R6、R7、R8‧‧‧電阻

Rs‧‧‧限流電阻

Rv‧‧‧補償電阻

+Vcc‧‧‧正電壓端

-Vcc‧‧‧負電壓端

第一圖為本發明之電路示意圖。

第二圖為本發明於感應產生負電流之電路示意圖。

第一圖為本發明之電路示意圖，如圖所示，一種負電壓檢知裝置主要包括有一取樣電路10、比流器12、第一分壓取樣電阻14、第二分壓取樣電阻16以及一緩衝器18；另外，本發明亦可同時搭配一第一穩壓單元20及一第二穩壓單元22來穩定電壓。

請參閱第一圖所示，取樣電路10分別電性連接一正電壓接地端Gnd與一負電壓接地端Gnd1，以根據此正電壓接地端Gnd與負電壓接地端Gnd1的壓差產生一跨壓Vs，並產生一取樣電流Is；一比流器12電性連接此取樣電路10以及負電壓參考節點B，以根據此跨壓Vs來決定是否輸出此取樣電流Is；一第一分壓取樣電阻14係電性連接至正電壓參考節點A與一連接節點C；另有一第二分壓取樣電阻16，其係電性連接至負電壓參考節點B與連接節點C，且比流器12亦電性連接至第二分壓取樣電阻16，以根據取樣電流的產生而於連接節點C產生一負感測電壓，其中第一分壓取樣電阻14之電阻值等於第二分壓取樣電阻16之電阻值，使其在無跨壓產生時，連接節點C之電壓仍夠保持為0；以及一緩衝器18係電性連接此連接節點C、正電壓參考節點A、正電壓接地端Gnd，以緩衝輸出對應負感測電壓之負感測電流Isense。此外，為提供穩定的電壓，第一穩壓單元20之一端電性連接至負電壓接地端Gnd1與取樣電路10之間，另一端則連接至負電壓參考節點B，且第二穩壓單元之一端電性連接至正電壓接地端Gnd與比流器10之間，另一端則連接至正電壓參考節點A。再者，負電壓參考節點B更利用一第二電阻R2電性連接至一負電壓端-Vcc(負電壓源)，正電壓參考節點A則利用一第三電阻R3電性連接至一正電壓端+Vcc(正電壓源)。

續參閱第一圖所示，詳言之，此取樣電路10包括有一限流電阻Rs，其二端係分別連接正電壓接地端Gnd與負電壓接地端Gnd1，一第一電阻R1之一端電性連接至負電壓接地端Gnd1，另一端則連接至二串聯之二極體D1、D2。比流器12則包括有一運算放大器OP，其正端係電性連接取樣電路10之限流電阻Rs，負端則電性連接至第一電阻R1與二極體D1之間；以及一電晶體Q，通常使用PNP電晶體，其基極連接運算放大器OP之輸出端，射極連接取樣電路10之二極體D2，以及集極連接至第二分壓取樣電阻16，此運算放大器OP可根據跨壓Vs的產生與否來控制電晶體Q的導通與否，以決定是否輸出取樣電流，另有一電阻R8連接至運算放大器OP與電晶體Q之間以及負電壓參考節點B。第一分壓取樣電阻14係採用至少一電阻R4連接正電壓參考節點A和連接節點C；第二分壓取樣電阻16則包括有數個串聯之電阻，包括電阻R5、R6、R7以及一補償電阻Rv，電阻R5一端連接至連接節點C，另一端連接補償電阻Rv，補償電阻Rv之另一端則連接至電阻R6之一端，電阻R6之另一端連接至電阻R7，電阻R7另一端則連接負電壓參考節點B，且電晶體Q5之集極亦連接至電阻R6與電阻R7之間。其中，無負電壓產生時，即無跨壓產生，此時電阻R4之電阻值必須與電阻R5、R6、R7及補償電阻Rv之電阻值總和相等(R4=R5+R6+R7+Rv)，以確保連接節點C之電壓維持為0；但是，由於製程差異或其他因素而導致連接節點C二側之電阻值不均等，此時可輕易藉由補償電阻Rv來調整至所需之電阻值，相當方便，並可有效利用補償電阻Rv來維持連接節點C之電壓保持為0，以避免有非感測之負電壓產生。

當有負電流產生時，限流電阻Rs上會有一跨壓Vs產生，此時，經由第一電阻R1會產生一取樣電流Is流經二極體D1、D2，如第二圖所示，同時，運算放大器OP會根據此跨壓Vs而產生輸出，使電晶體Q導通，此時取樣電流得以經過電晶體Q而流至第二分壓取樣電阻16，進而在連接節點C產生一負感測電壓Vsense，此負感測電壓Vsense經過緩衝器18之後，隨即產生一感測負電流Isense輸出，相當準確。

綜上所述，本發明之負電壓檢知裝置可準確讀取到負電壓，並取得非常準確的負電流，進而可準確得知負電流功率，有效且正確地提供後續評估所需之準確數值，故可廣泛應用於各領域，尤其是具有多組電源之交換機、工業用電源裝置或是資訊用電源裝置等設備中，以確實扮演一個有效檢知負電壓之角色者。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。