TWI393318B - 電路保護裝置及其方法 - Google Patents

Description

電路保護裝置及其方法

本發明係關於一種保護裝置及其方法，特別是有關於一種電路保護裝置及其方法。

在電路系統中，當提供電源給一電路裝置作為元件運作所需之電力時，必須面對該電路裝置之電流過大以及電路元件過熱的問題。習知技術中，電路元件的過熱主要是來自於所供應的電流超過設定的臨界值，導致元件的熱量急速升高，其解決方式是判斷供應給電路裝置的電流是否超過臨界值，當電流超過該臨界值時，才啟動過載(overload)保護裝置。亦即過載保護裝置的啟動與否係受到限流電路的控制才能發揮作用，其缺點是電流仍然處於正常範圍時，電路裝置的溫度早已超過溫度臨界值，亦即僅依 據電流是否超出臨界值來判斷過熱狀態，故無法及時、正確地偵測過熱狀態，易使電路裝置因過熱產生誤動作，有鑒於此，確有必要對習知的電路保護裝置進行改善。

本發明之目的在於提供一種電路保護裝置及其方法，以解決電路系統在電流在超過臨界值之前或是之後時，正確地偵測該電路系統是否過熱。

為達成上述目的，本發明提供一種電路保護裝置及其方法，該電路保護裝置包括處理單元、溫度偵測單元、電流偵測單元、第一切換開關(SW1)以及第二切換開關(SW2)。該處理單元用以控制該主機系統供應一電源訊號(SP)至該第一電路。在一實施例中，該處理單元例如是依據通用序列匯流排(universal serial bus,USB)協定控制該主機系統提供一電壓訊號至該第一電路。該溫度偵測單元偵測該第一電路的第一溫度(T1)，以判斷該第一溫度(T1)是否超過一溫度臨界值(T_TH)，當該第一電路的第一溫度(T1)小於該溫度臨界值(T_TH)時，傳送該電源訊號(SP)驅動該第二電路，且當該第二電路電性連接於該第一電路時，該溫度偵測單元判斷該第一電路的第一溫度(T1)以及該第二電路的第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)。

當該第一電路的第一溫度(T1)超過該溫度臨界值(T_TH)時，該處理單元控制該主機系統以切斷供應至該第一電路的該電源訊號(SP)。當該第一電路的該第一溫度(T1)以及該第二電路的該第二溫度(T2)兩者之一超過該溫度臨界值(T_TH)時，且當該第二電路電性連接於該第一電路時，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號(SP)。

當該第一電路的該第一溫度(T1)以及該第二電路的該第二溫度(T2)小 於該溫度臨界值(T_TH)時，該電流偵測單元偵測相對應於該電源訊號的一電流訊號，以判斷該電流訊號是否超過一電流臨界值(I_TH)，當該電流訊號(SI)小於該電流臨界值(I_TH)時，該溫度偵測單元持續判斷該第一溫度(T1)以及該第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)。

本發明之電路保護方法包括下列步驟：

(a)該電路保護裝置控制該主機系統供應一電源訊號至該第一電路。

(b)啟動該溫度偵測單元，以偵測該第一電路的一第一溫度。

(c)該溫度偵測單元判斷該第一電路的該第一溫度是否超過一溫度臨界值。

(d)當該第一電路的該第一溫度小於該溫度臨界值時，該第二電路電性連接於該第一電路，經由該第一電路傳送該電源訊號驅動該第二電路。

(e)當該第一電路的該第一溫度小於該溫度臨界值時，該溫度偵測單元判斷該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的一第二溫度兩者之一是否超過該溫度臨界值。

(f)當該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的該第二溫度小於該溫度臨界值時，該電流偵測單元偵測相對應於該電源訊號的電流訊號。

(g)該電流偵測單元判斷該電流訊號是否超過一電流臨界值，當該電流訊號未超過該電流臨界值時，返回步驟(e)。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

參考第1圖，其繪示依據本發明實施例中具有電路保護裝置100之電 路系統102方塊圖。該電路保護裝置100連接一主機系統104至第一電路106，且該第一電路106選擇性連接於第二電路108，該電路保護裝置100包括處理單元110、溫度偵測單元112、電流偵測單元114、第一切換開關(SW1)116以及第二切換開關(SW2)118。該處理單元110分別耦接於該主機系統104、該第一電路106、該第二電路108、該溫度偵測單元112以及該電流偵測單元114；該溫度偵測單元112分別耦接於該第一電路106以及該第二電路108；該電流偵測單元114分別耦接於該第一電路106以及該第二電路108；該第一切換開關(SW1)116設置於該主機系統104與該第一電路106之間；該第二切換開關(SW2)118設置於該第一電路106與該第二電路108之間。在一實施例中，該第一電路106例如是具有電源供應功能之讀卡機(card reader)或是集線器(hub)；當該第一電路106為讀卡機時，該第二電路108例如是各種記憶卡，該些記憶卡依介面例如為安全數位卡(Secure Digital Card,SD卡)，MS記憶卡(Memory Stick Card)，CF記憶卡(Compact Flash Card)或MMC記憶卡(Multi-Media Card)；當該第一電路106為集線器時，該第二電路108例如是設置於該集線器內的控制線路。

該處理單元110用以控制該主機系統104供應一電源訊號(SP)至該第一電路106，在一實施例中，該處理單元110利用第一電壓致能訊號(EN_V1)控制該主機系統104與該第一電路106之間的第一切換開關(SW1)116。該處理單元110例如是依據通用序列匯流排(universal serial bus,USB)協定控制該主機系統104提供一電壓訊號至該第一電路106。該溫度偵測單元112偵測該第一電路106的第一溫度(T1)，以判斷該第一溫度(T1)是否超過一溫度臨界值(T_TH)，其中該處理單元110例如是利用溫度致能訊號(EN_T)控 制該溫度偵測單元112之啟動，以決定是否開始該第一溫度(T1)之偵測。當該第一電路106的第一溫度(T1)小於該溫度臨界值(T_TH)時，經由該第一電路106傳送該電源訊號(SP)至該第二電路108。當該第一電路106的第一溫度(T1)大於該溫度臨界值(T_TH)時，該處理單元110控制該主機系統104切換該第一切換開關(SW1)116，以切斷供應至該第一電路106的電源訊號(SP)。

當該第二電路108電性連接於該第一電路106時，該溫度偵測單元112判斷該第一電路106的第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)。當該第一電路106的第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)兩者之一超過該溫度臨界值(T_TH)時，該處理單元110切換該第一電路106與該第二電路108之間的第二切換開關(SW2)118，以切斷該第一電路106供應至該第二電路108的電源訊號(SP)，例如利用第二電壓致能訊號(EN_V2)控制該第二切換開關(SW2)116。

當該第二電路108電性連接於該第一電路106，且當該第一電路106的該第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)小於該溫度臨界值(T_TH)時，該電流偵測單元114偵測相對應於該電源訊號(SP)的一電流訊號，以判斷該電流訊號是否超過一電流臨界值(I_TH)，當該電流訊號小於該電流臨界值(I_TH)時，該溫度偵測單元112持續判斷該第一溫度(T1)以及該第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)。

當該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時，該處理單元110切換該主機系統104與該第一電路106之間的第一切換開關(SW1)116，以切斷該第一 電路106供應至該第二電路108的電源訊號(SP)。在一實施例中，該電流偵測單元114計算該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流訊號的電流持續時間，並且判斷該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流持續時間是否超過一持續時間臨界值，當該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流持續時間超過該持續時間臨界值，該處理單元110切換該第一電路106與該第二電路108之間的第二切換開關(SW2)118，以切斷該第一電路106供應至該第二電路108的該電源訊號(SP)。此外，該處理單元110回報該第一電路106的第一溫度(T1)、該第二電路108的第二溫度(T2)以及該電流訊號至該主機系統104，以檢測電路的溫度以及電流狀態。

根據上述，本發明之電路保護裝置100利用處理單元110同步控制溫度偵測單元112以及電流偵測單元114，主要是依據溫度偵測單元112偵測第一電路106以及/或第二電路108的溫度，以使該電流偵測單元114依據該溫度的偵測結果來決定是否進行電流的偵測以及決定第一電路106是否供電給第二電路108，有效避免電路系統的過載(overload)或過熱(overheat)現象。特別是在第一電路106接收來自主機系統104的電源以及在第一電路106供該電源給第二電路108之後，正確地偵測第一溫度(T1)以及第二溫度(T2)，並且在第一電路106提供電源給第二電路108之前，有效解決電路系統在超過電流臨界之前、之後時該電路系統過熱之問題。

參考第1圖以及第2圖，第2圖繪示依據本發明第1圖的電路保護裝置100之詳細方塊圖。該處理單元110分別耦接於該溫度偵測單元112以及該電流偵測單元114。該溫度偵測單元112包括解碼器200、溫度感測器202以及比較器204，該解碼器200耦接於該處理單元110以及該比較器 204；該比較器204耦接該溫度感測器202、該處理單元110及該解碼器204。該解碼器200用以解析一溫度設定訊號(T_SEL)以形成該溫度臨界值(T_TH)，在一實施例中，該溫度設定訊號(T_SEL)例如是2位元(bit)的訊號，每一位元組合表示一溫度設定值，該解碼器200解析2位元訊號以形成4種溫度臨界值之設定。該溫度感測器202用以感測該第一電路106的該第一溫度(T1)。該比較器204用以分別比較該第一電路106的第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)與該溫度臨界值(T_TH)之大小。在一實施例中，該溫度感測器202將該第一溫度(T1)以及該第二溫度(T2)轉換成為電壓值，該比較器204比較該電壓值與該溫度臨界值(T_TH)所對應的電壓值之大小。

該電流偵測單元114包括電流感測器206以及計時器208。該電流感測器耦接於該第一電路106、第二電路108以及該計時器208；該計時器208耦接該電流感測器206至該處理單元110。該電流感測器206感測相對應於該電源訊號(SP)的該電流訊號。計時器208用以偵測該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流訊號的電流持續時間。該處理單元110控制該計時器208，以判斷該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流持續時間是否超過一持續時間臨界值，當該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流持續時間超過該持續時間臨界值，該電路保護裝置100切斷該第一電路106供應至該第二電路108的該電源訊號(SP)。當該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流持續時間未超過該持續時間臨界值，該電流偵測單元114重置該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時的該電流訊號的電流持續時間。

參考第1-3圖，第3圖繪示依據本發明實施例中執行電路保護方法之流程圖。該電路保護方法適用於電路保護裝置100，該電路保護裝置100連接該主機系統104至第一電路106，該電路保護裝置100包括該處理單元110、溫度偵測單元112、電流偵測單元114、第一切換開關(SW1)116以及第二切換開關(SW2)118，該電流偵測單元114連接該第一電路106至第二電路108，該電路保護方法包括下列步驟： 在步驟S300中，該電路保護裝置100控制該主機系統104供應一電源訊號(SP)至該第一電路106。在一實施例中，該處理單元110利用第一電壓致能訊號(EN_V1)控制該主機系統104與該第一電路106之間的第一切換開關(SW1)116。

在步驟S302中，啟動該溫度偵測單元112，以偵測該第一電路106的第一溫度(T1)。其中例如是利用溫度致能訊號(EN_T)控制該溫度偵測單元112之啟動，以決定是否開始該第一溫度(T1)之偵測。

在步驟S304中，當該第二電路108未電性連接於該第一電路106時，該溫度偵測單元112判斷該第一電路106的第一溫度(T1)是否超過一溫度臨界值(T_TH)。

在步驟S306中，當該第一電路106的第一溫度(T1)小於該溫度臨界值(T_TH)時，該第二電路108電性連接於該第一電路106，經由該第一電路106傳送該電源訊號(SP)驅動該第二電路108。如步驟S307所示，當該第一電路106的該第一溫度(T1)超過該溫度臨界值(T_TH)時，該處理單元110控制該主機系統104切換該第一切換開關(SW1)116，以切斷供應至該第一電路106的電源訊號(SP)。

在步驟S308中，當該第二電路108電性連接於該第一電路106時，該溫度偵測單元112判斷該第一電路106的第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)。

在步驟S310中，當該第一電路106的該第一溫度(T1)以及該第二電路108的該第二溫度(T2)小於該溫度臨界值(T_TH)時，該電流偵測單元114偵測相對應於該電源訊號(SP)的電流訊號。如步驟S320所示，當該第一電路106的該第一溫度(T1)以及該第二電路108的該第二溫度(T2)兩者之一超過該溫度臨界值(T_TH)時，該處理單元110切換該第一電路106與該第二電路108之間的第二切換開關(SW2)118，以切斷該第一電路106供應至該第二電路108的電源訊號(SP)，例如利用第二電壓致能訊號(EN_V2)控制該第二切換開關(SW2)118。

在步驟S312中，該電流偵測單元114判斷該電流訊號是否超過一電流臨界值(I_TH)，當該電流訊號未超過該電流臨界值(I_TH)時，返回步驟S308，亦即判斷該第一電路106的第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)，否則執行步驟S314。

在步驟S314中，當該電流訊號超過該電流臨界值(I_TH)時，該電流偵測單元114計算該電流訊號的電流持續時間。

在步驟S316中，該處理單元110判斷該電流持續時間是否超過一持續時間臨界值。如步驟S320所示，當該電流持續時間超過該持續時間臨界值，該處理單元110切換該第一電路106與該第二電路108之間的第二切換開關(SW2)118，以切斷該第一電路106供應至該第二電路108的電源訊號(SP)。

在步驟S318中，當該電流持續時間未超過該持續時間臨界值，該電流偵測單元114重置該電流訊號的電流持續時間，並且返回至步驟S310，亦即該電流偵測單元114持續偵測相對應於該電源訊號(SP)的電流訊號。

在步驟S322中，該處理單元110回報該第一電路106的第一溫度(T1)、該第二電路108的第二溫度(T2)以及該電流訊號至該主機系統104。

根據上述，當該第二電路108電性連接於該第一電路106之前，該溫度偵測單元112判斷該第一電路106的該第一溫度(T1)是否超過一溫度臨界值(T_TH)。並且在該第二電路108電性連接於該第一電路106之後，該溫度偵測單元112判斷該第一電路106的第一溫度(T1)以及該第二電路108的第二溫度(T2)兩者之一是否超過該溫度臨界值(T_TH)，正確地偵測第一溫度(T1)以及第二溫度(T2)，有效解決電路系統在超過電流臨界之前、之後時該電路系統過熱之問題。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電路保護裝置

102‧‧‧電路系統

104‧‧‧主機系統

106‧‧‧第一電路

108‧‧‧第二電路

110‧‧‧處理單元

112‧‧‧溫度偵測單元

114‧‧‧電流偵測單元

116‧‧‧第一切換開關

118‧‧‧第二切換開關

200‧‧‧解碼器

202‧‧‧溫度感測器

204‧‧‧比較器

206‧‧‧電流感測器

208‧‧‧計時器

第1圖係繪示依據本發明實施例中具有電路保護裝置之電路系統方塊圖。

第2圖係繪示依據本發明第1圖的電路保護裝置之詳細方塊圖。

第3圖係繪示依據本發明實施例中執行電路保護方法之流程圖。

100‧‧‧電路保護裝置

102‧‧‧電路系統

104‧‧‧主機系統

106‧‧‧第一電路

108‧‧‧第二電路

110‧‧‧處理單元

112‧‧‧溫度偵測單元

114‧‧‧電流偵測單元

116‧‧‧第一切換開關

118‧‧‧第二切換開關

Claims (21)

1. 一種電路保護裝置，連接一主機系統至一第一電路，且該第一電路選擇性電性連接於一第二電路，該電路保護裝置包括：一處理單元，分別耦接於該主機系統以及該第一電路以及該第二電路，用以控制該主機系統供應一電源訊號至該第一電路；一溫度偵測單元，分別耦接於該處理單元、該第一電路以及該第二電路，用以偵測該第一電路的一第一溫度，以判斷該第一溫度是否超過一溫度臨界值，當該第一溫度小於該溫度臨界值時，傳送該電源訊號驅動該第二電路，且當該第二電路電性連接於該第一電路時，該溫度偵測單元判斷該第一溫度以及該第二電路的一第二溫度兩者之一是否超過該溫度臨界值；以及一電流偵測單元，分別耦接於該處理單元、該第一電路以及該第二電路，當該第一溫度以及該第二溫度小於該溫度臨界值時，該電流偵測單元偵測相對應於該電源訊號的一電流訊號，以判斷該電流訊號是否超過一電流臨界值，當該電流訊號小於該電流臨界值時，該溫度偵測單元持續判斷該第一溫度以及該第二溫度兩者之一是否超過該溫度臨界值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，更包括一第一切換開關，耦接於該主機系統與該第一電路之間，以切換該電源訊號，且該處理單元利用一第一電壓致能訊號控制該第一切換開關。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，其中當該第一電路的該第一溫度超過該溫度臨界值時，該處理單元控制該主機系統以切斷供應至該第一電路的該電源訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，其中當該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的該第二溫度兩者之一超過該溫度臨界值時，且當該第二電路電性連接於該第一電路時，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，更包括一第二切換開關，耦接於該第一電路與該第二電路之間，以切換該電源訊號，且該處理單元利用一第二電壓致能訊號控制該第二切換開關。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，其中當該電流訊號超過該電流臨界值時，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，其中該電流偵測單元計算該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流訊號的一電流持續時間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電路保護裝置，其中該電流偵測單元判斷該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流持續時間是否超過一持續時間臨界值，當該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流持續時間超過該持續時間臨界值，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，其中該溫度偵測單元包括：一解碼器，耦接於該處理單元，用以解析一溫度設定訊號以形成該溫度臨界值；一溫度感測器，用以感測該第一溫度及該第二溫度；以及 一比較器，耦接於該溫度感測器與該解碼器，用以分別比較該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的該第二溫度與該溫度臨界值之大小。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電路保護裝置，其中該電流偵測單元包括：一電流感測器，耦接於該第一電路，以感測相對應於該電源訊號的該電流訊號；以及一計時器，耦接於該處理單元，用以偵測該電流訊號的一電流持續時間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電路保護裝置，其中該處理單元控制該計時器，以判斷該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流持續時間是否超過一持續時間臨界值，當該電流持續時間超過該持續時間臨界值，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電路保護裝置，其中當該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流持續時間未超過該持續時間臨界值，該電流偵測單元重置該電流訊號的該電流持續時間，並且該電流偵測單元持續計算該電流訊號的該電流持續時間。
13. 一種電路保護方法，適用於一電路保護裝置，該電路保護裝置連接一主機系統至一第一電路，該電路保護裝置包括一溫度偵測單元以及一電流偵測單元，該第一電路選擇性連接於一第二電路，該電路保護方法包括下列步驟：(a)該電路保護裝置控制該主機系統供應一電源訊號至該第一電路； (b)啟動該溫度偵測單元，以偵測該第一電路的一第一溫度；(c)該溫度偵測單元判斷該第一電路的該第一溫度是否超過一溫度臨界值；(d)當該第一電路的該第一溫度小於該溫度臨界值時，該第二電路電性連接於該第一電路，經由該第一電路傳送該電源訊號驅動該第二電路；(e)當該第一電路的該第一溫度小於該溫度臨界值時，該溫度偵測單元判斷該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的一第二溫度兩者之一是否超過該溫度臨界值；(f)當該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的該第二溫度小於該溫度臨界值時，該電流偵測單元偵測相對應於該電源訊號的一電流訊號；以及(g)該電流偵測單元判斷該電流訊號是否超過一電流臨界值，當該電流訊號未超過該電流臨界值時，返回步驟(e)。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電路保護方法，在步驟(a)中，該處理單元利用一第一電壓致能訊號切換該電源訊號。
15. 如申請專利範圍第13項所述之電路保護方法，在步驟(c)中，當該第一電路的該第一溫度超過該溫度臨界值時，該電路保護裝置控制該主機系統以切斷供應至該第一電路的該電源訊號。
16. 如申請專利範圍第13項所述之電路保護方法，在步驟(e)中，當該第一電路的該第一溫度以及該第二電路的該第二溫度兩者之一超過該溫度臨界值時，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
17. 如申請專利範圍第16項所述之電路保護方法，在步驟(e)中，該處 理單元利用一第二電壓致能訊號切換該電源訊號。
18. 如申請專利範圍第13項所述之電路保護方法，在步驟(g)中，當該電流訊號超過該電流臨界值時，該處理單元利用一第二電壓致能訊號切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
19. 如申請專利範圍第13項所述之電路保護方法，在步驟(g)中，更包括下列步驟：(g1)該電流偵測單元計算該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流訊號的一電流持續時間；以及(g2)判斷該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流持續時間是否超過一持續時間臨界值，當該電流訊號超過該電流臨界值時的該電流持續時間超過該持續時間臨界值，該處理單元切斷該第一電路供應至該第二電路的該電源訊號。
20. 如申請專利範圍第19項所述之電路保護方法，在步驟(g2)中，當該電流持續時間未超過該持續時間臨界值，該電流偵測單元重置該電流訊號的該電流持續時間，並且該電流偵測單元持續計算該電流訊號的該電流持續時間。
21. 如申請專利範圍第13項所述之電路保護方法，在步驟(g)之後，更包括步驟(h)：該處理單元回報該第一電路的該第一溫度、該第二電路的該第二溫度以及該電流訊號至該主機系統。