TWI453432B - 絕緣偵測電路及其方法 - Google Patents

Description

絕緣偵測電路及其方法

本發明係關於一種絕緣偵測電路及其方法，特別是關於一種用於載具之高壓電源與低壓電源之間的絕緣偵測電路及其方法。

交通運輸載具隨著科技的進步，來提供例如照明燈光、電動窗、數位影音、導航系統或恆溫空調等多元化的電氣設備。這些電氣設備透過電池、發電機或高電壓至低電壓轉換器的電力供給來運作。當然，載具之高壓電源與低壓電源之間需具有良好的絕緣，藉此人們可以安全地使用多元化的電氣設備。

然而，載具的發展以朝向綠能產業的油電混合車或電動車輛，而電動車透過例如高電壓的電池、高電壓至低電壓轉換器等驅動串鏈可輸出大約60至600伏特的高電壓，而超過60伏特臨限值的高電壓被認為是對人類有害的。

當載具之高壓電源與低壓電源之間的絕緣被破壞時，電流可能會洩漏至載具的底盤或殼體，因此載具的底盤或殼體可能存在危害人體安全的電荷。如當使用者接觸載具的底盤或殼體的任一部位時，則可能發生危害人體安全的電擊傷害。

舉例而言，當車輛承受強烈震動，使絕緣體造成機械性磨損或破裂，例如車輛的高壓纜線的絕緣體破損，藉此高壓電源之電流洩漏至車輛殼體。為能警告車輛使用者、駕駛及乘客上述絕緣被破壞產生之漏電，因此於車輛上必須要裝設絕緣偵測電路，以偵測可能會發生的絕緣被破壞的狀態。

由此可知，載具之高壓電源與低壓電源之間的絕緣狀態是 一個必須被偵出的嚴重問題，以保證任何與載具產生接觸的人之安全性。因此，如何加強絕緣偵測電路運作時的精確性，是目前值得探討的課題。

有鑑於此，本發明提供一種絕緣偵測電路，透過定電流單元提供一穩定的定電流給第二儲能單元充放電，當第二儲能單元的電流小於一預設值時，偵測單元可以精確偵測到載具之高壓電源與低壓電源之間的絕緣被破壞。如此一來，本發明提升絕緣偵測電路使用的便利性。

本發明提出一種絕緣偵測電路，適用於偵測一載具的一高壓電源與一低壓電源之間的絕緣狀態，絕緣偵測電路包括：一第一儲能單元、一第二儲能單元、一定電流單元與一偵測單元。第一儲能單元耦接高壓電源。第二儲能單元耦接第一儲能單元與低壓電源之間。定電流單元耦接第一儲能單元與第二儲能單元之間，並提供一定電流對第二儲能單元充放電。偵測單元耦接第二儲能單元，偵測流經第二儲能單元的電流變化。其中，偵測單元於偵測出流經第二儲能單元的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。

在本發明一實施例中，上述定電流單元包括一第一放大器、一第二放大器與複數個電阻器。

在本發明一實施例中，上述第一放大器的輸入端接地或低壓電源，第一放大器的反相輸入端耦接一輸入電壓，第一放大器的輸出端耦接第二放大器的反相輸入端與偵測單元之間，第二放大器的輸入端耦接於第一放大器的輸入端與第二放大器的輸出端之間，該些電阻器耦接第一放大器或第二放大器。

在本發明一實施例中，上述第一儲能單元為一第一電容器，而第二儲能單元為一第二電容器。

在本發明一實施例中，上述當高壓電源與低壓電源之間的絕緣被破壞時，定電流會分流至第一電容器，且藕合第二電容器進行充電或放電，而定電流的分流導致第二電容器的最高電壓位準及最低電壓位準產生變化。

在本發明一實施例中，上述第一電容器隔絕高壓電源的電氣干擾，使第二電容器於隔絕高壓電源的電氣干擾的狀態下，接收定電流，且偵測單元於隔絕高壓電源的電氣干擾的狀態下，偵測第二電容器的電流。

在本發明一實施例中，上述第二儲能單元的電壓位準根據定電流而變化，而偵測單元用以偵測第二儲能單元的電壓位準變化。

在本發明一實施例中，上述偵測單元偵測出第二儲能單元的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或電壓振幅小於預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的偵測訊號。

在本發明一實施例中，上述定電流單元以低頻率提供定電流給第二儲能單元，當絕緣被破壞時，第一儲能單元提供定電流單元一分流路徑。

在本發明一實施例中，上述絕緣偵測電路，更包括一定電流補償單元，定電流補償單元耦接於第二儲能單元與定電流單元之間，定電流補償單元包括一第三放大器、一第四放大器與複數個電阻器。

在本發明一實施例中，上述第三放大器的輸入端耦接於一第一輸入電壓，第三放大器的反相輸入端耦接於一第二輸入電 壓，第三放大器的輸出端耦接第四放大器的反相輸入端、定電流單元與偵測單元之間，第四放大器的輸入端耦接於第三放大器的輸入端與第四放大器的輸出端之間，該些電阻器耦接第三放大器或第四放大器。

在本發明一實施例中，上述定電流單元自電流鏡、定電流二極體與切換式電源供應器所組成之群組中選取。

本發明提出一種絕緣偵測方法，適用於偵測一載具的一高壓電源與一低壓電源之間的絕緣狀態，絕緣偵測方法包括：提供一第一儲能單元耦接於高壓電源，以及提供一第二儲能單元耦接第一儲能單元與低壓電源之間；提供一定電流對第二儲能單元充放電；偵測流經第二儲能單元的電流變化；以及當偵測出流經第二儲能單元的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。

在本發明一實施例中，上述絕緣偵測方法更包括下列步驟：第二儲能單元的電壓位準根據定電流而變化，偵測第二儲能單元的電壓位準變化。

在本發明一實施例中，上述絕緣偵測方法更包括下列步驟：當偵測出第二儲能單元的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或電壓振幅小於預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的偵測訊號。

本發明提出一種絕緣偵測電路，適用於偵測一載具的一高壓電源與一低壓電源之間的絕緣狀態，絕緣偵測電路包括：一第一儲能單元、一阻抗單元、一定電流單元與一偵測單元。第一儲能單元耦接高壓電源；阻抗單元耦接第一儲能單元與低壓電源之間；定電流單元耦接第一儲能單元與阻抗單元之間，並提供一定電流來通過阻抗單元；以及偵測單元耦接阻抗單元， 偵測流經阻抗單元的電流變化；其中，當偵測單元偵測出流經阻抗單元的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。

在本發明一實施例中，上述第一儲能單元為一第一電容器，而阻抗單元為一電阻器，其中高壓電源與低壓電源之間的絕緣被破壞時，定電流會分流流入第一電容器，且第一電容器與電阻器形成一RC迴路，使流經電阻器的電流小於預設值。

綜上所述，本發明之絕緣偵測電路透過定電流單元來提供一穩定的定電流給第二儲能單元，當第二儲能單元的電流小於預設值時，偵測單元可以精確偵測到載具之高壓電源與低壓電源之間的絕緣被破壞。如此一來，本發明提升絕緣偵測電路使用的便利性。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉實施例並配合附圖作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

〔第一實施例〕

圖1為本發明一實施例之絕緣偵測電路功能方塊示意圖。請參閱圖1。一種絕緣偵測電路1適用於偵測一載具的一高壓電源9與一低壓電源8之間的絕緣狀態。絕緣偵測電路1耦接於一載具與一直流電源之間，而直流電源用以供電給載具，或是啟動車用發電機供電給載具，藉此形成相對之一高壓電源9與一低壓電源8，絕緣偵測電路1包括一第一儲能單元 10、一第二儲能單元12、一定電流單元14與一偵測單元16。

在實務上，直流電源可以透過充電電池來實現，而低壓電源8可以透過載具的殼體接地或是電氣設備搭鐵來實現，其中高壓電源9與低壓電源8之間具有高阻抗或絕緣材料來隔離，使高壓電源9不會往低壓電源8來洩漏電源。例如一般車輛的車頭燈電氣纜線以絕緣橡膠包覆，當絕緣橡膠老化或破損時，使車頭燈電氣纜線的銅導線與車殼搭接時，高壓電源9會往低壓電源8來洩漏電源。因此，本發明之絕緣偵測電路1用以偵測載具之高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態。

此外，高壓電源9例如為串聯複數個充電電池所供應之電源。充電電池例如包括但不限於鉛酸電池、鎳鋅電池、鎳鐵電池或鋰電池等。在實務上，串聯或串並聯複數個充電電池來提供直流電源給載具之電氣設備。當然，充電電池可以透過車用發電機或電壓轉換器等來維持充電電池的電量，或是充電電池可以提供脈衝直流電源，藉此載具內電氣設備可以使用直流電源。本實施例不限制充電電池的態樣。

第一儲能單元10耦接高壓電源9、第二儲能單元12、定電流單元14與偵測單元16之間，且第一儲能單元10可以隔離高壓電源9與低壓電源8，而第一儲能單元10可以透過電容器來實現。一般來說，電容器可以阻擋直流電源自高壓電源9流入低壓電源8，藉此，電容器相較於電阻器更具有良好的絕緣特性。

第二儲能單元12耦接第一儲能單元10與低壓電源8之間 ，而第二儲能單元12也可以透過電容器來實現。一般來說，第二儲能單元12於低頻率交流電流的狀態下可以儲存電能。因此，當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞時，高壓電源9往低壓電源8洩漏的電流將導通，使第一儲能單元10與第二儲能單元12形成一迴路，藉此第一儲能單元10將提供定電流單元14一分流路徑，而所述洩漏的電流與所述定電流分流將流入所述迴路中。

定電流單元14耦接第一儲能單元10、第二儲能單元12與偵測單元16。定電流單元14用以提供穩定且低頻率的定電流給第二儲能單元12，來對第二儲能單元12充放電，當第二儲能單元12的電流小於一預設值時，偵測單元16偵測到高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞。在實務上，定電流單元14可以透過複數個放大器與複數個電阻器所構成的定電流電路、電流鏡、定電流二極體、切換式電源供應器或其他電氣元件等耦接電路設計來實現。當然，定電流單元14產生例如低頻率的交流電的定電流來對第二儲能單元12充放電，藉此第二儲能單元12能接收上述定電流來充放電。

舉例來說，第一及第二儲能單元10、12的阻抗根據定電流單元14所提供交流電的頻率來變化，當所述交流電的頻率提升時，第一及第二儲能單元10、12的阻抗會降低，相反地，當所述交流電的頻率降低時，第一及第二儲能單元10、12的阻抗會提高。因此本發明以一定低頻率的交流電，來對耦接低壓電源8的第二儲能單元12充放電，藉此第二儲能單元12具有一定阻抗與不受低壓電源8干擾的功效，所以本發明可以很容易且精準的偵測到第二儲能單元12的電流變化。

當定電流單元14提供一定低頻率的交流電給第二儲能單元12充放電，第二儲能單元12的阻抗大小會維持相同的定值，而高壓電源9與低壓電源8之間是否絕緣被破壞，將不影響第二儲能單元12的阻抗大小。由此可知，絕緣偵測電路1可以透過偵測第二儲能單元12的電流狀態，來判斷所述電源之間的絕緣狀態。

詳細來說，定電流單元14提供低頻率的定電流來對第二儲能單元12充電，使第二儲能單元12正常接收定電流。當絕緣狀態異常時，第一儲能單元10將提供定電流單元14一分流路徑，藉此定電流單元14提供低頻率的定電流將分流流入第一儲能單元10，所以第二儲能單元12接收到的定電流將遠小於所述正常接收的定電流，藉此偵測單元16可以很容易且精準的偵測到第二儲能單元12的電流變化。

值得一提的是，第一儲能單元10的一端浮接高壓電源9，並受到高壓電源9之電氣干擾，所以一般的絕緣偵測電路的絕緣偵測精確度會受到影響。然而，本發明透過定電流單元14提供定電流給第二儲能單元12，並使第二儲能單元12耦接第一儲能單元10與低壓電源8之間，藉此降低第二儲能單元12受到高壓電源9之電氣干擾，所以本發明之絕緣偵測電路1可以提升絕緣偵測的精確度。

本實施例中偵測單元16耦接第一儲能單元10、第二儲能單元12與定電流單元14。偵測單元16用以偵測第二儲能單元12的電流狀態。當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞產生洩漏的電流時，定電流單元14 還是維持穩定的定電流來對第二儲能單元12充放電，而第一儲能單元10與第二儲能單元12形成迴路，藉此第二儲能單元12於所述迴路中進行充電或放電，使第二儲能單元12的電流狀態會根據所述洩漏的電流來變化。

此外，偵測單元16也可以偵測出第二儲能單元12的電壓狀態。在實務上，第二儲能單元12的電壓位準係根據定電流而變化，而偵測單元16用以偵測第二儲能單元12的電壓位準變化。當然，偵測單元16也可以偵測出第二儲能單元12的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或電壓振幅小於預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的偵測訊號。所屬技術領域具有通常知識者應當知道偵測電壓狀態的功用，故在此不予贅述。

例如第二儲能單元12的電流放電或分流至第一儲能單元10，藉此第二儲能單元12的電流小於預設值，例如第二儲能單元12的電流小於0.1A時，偵測單元16偵測到高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞。當然，第二儲能單元12的電流的預設值大小於所屬技術領域具有通常知識者可視需要自由設計。

舉例來說，當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態為良好時，流經第二儲能單元12的電流較強，藉此偵測單元16偵測出流經第二儲能單元12的電流大於預設值，所以，本發明可以判斷高壓電源9與低壓電源8之間未產生漏電。

當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態為損壞時，流經第二儲能單元12的電流較弱，藉此偵測單元16偵測出流經第二儲能單元12的電流小於預設值，所 以，偵測單元16輸出代表絕緣狀態為異常的一偵測訊號，藉此判斷高壓電源9與低壓電源8之間產生漏電。因此，本發明透過定電流單元14與偵測單元16所構成的偵測電路，來判斷高壓電源9與低壓電源8之間是否為良好的絕緣狀態。

值得一提的是，在其他實施例中，偵測單元16也可以耦接於第二儲能單元12與低壓電源8之間，藉此偵測單元16也可以偵測第二儲能單元12的電壓或電流變化，本實施例不限制偵測單元16配置的態樣。此外，偵測單元16可以耦接載具的電控系統，當偵測單元16偵測到高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞的訊號時，偵測單元16可以透過控制器區域網路(Control Area Network，CAN)來傳輸所述偵測訊號，使載具的顯示儀表或警示設備來輸出顯示或警示的訊號，藉此可以保護使用者的安全。

由此可知，本發明透過定電流單元14產生一定低頻率的脈波交流電源，來對第二儲能單元12進行充電，當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞時，定電流單元14提供定電流會分流至第一儲能單元10，且第二儲能單元12會於所述迴路中進行充電或放電，藉此流經第二儲能單元12的定電流會產生變化，所以偵測單元16可以偵測高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀況。

其次，第一及第二儲能單元10、12均為電容器，可以隔離高壓電源9與低壓電源8，因此高壓電源9與低壓電源8之間具有良好絕緣，並不會產生微量高壓漏電風險。再者，偵測單元16偵測耦接低壓電源8的第二儲能單元12，藉此 降低第二儲能單元12受高壓電源9干擾的機會，並提升絕緣偵測的精確度。

〔第二實施例〕

上述圖1中定電流單元14的電路架構可以不同的電路來實現。當然，定電流單元14可以提供穩定的定電流給第二儲能單元12，而使偵測單元16可以偵測高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態。

圖2A為根據圖1之本發明一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。請參閱圖2A。為了方便說明，本實施例之第一及第二儲能單元分別為第一及第二電容器100、120。定電流單元14包括一第一放大器141、一第二放大器142與複數個電阻器144、145、146、148、150。定電流單元14用以輸出穩定的定電流給第二電容器120，其中第一放大器141、第二放大器142與複數個電阻器144、145、146、148、150的耦接關係，於所屬技術領域具有通常知識者可視需要自由設計。

圖2A所示第一放大器141的輸入端接地，第一放大器141的反相輸入端耦接於一輸入電壓Vin，第一放大器141的輸出端耦接第二放大器142的反相輸入端與偵測單元16之間，第二放大器142的輸入端耦接於第一放大器141的輸入端與第二放大器142的輸出端之間，該些電阻器144、145、146、148、150耦接第一放大器141或第二放大器142。

舉例來說，電阻器144耦接第一放大器141的輸入端。因第一放大器141的作用為減法器，如輸入電壓Vin與電阻器144均為定值，藉此產生定電流。當然，在其他實施例中，該 些電阻器144、145、146、148、150的數量與耦接方式於所屬技術領域具有通常知識者可視需要自由設計。

詳細來說，當高壓電源9與低壓電源8的絕緣狀態為良好時，高壓電源9與低壓電源8之間可視為等效開關18為不導通狀態。例如由行車電腦提供低頻率之脈波訊號給定電流單元14，經耦接的第一放大器141、第二放大器142與複數個電阻器144、145、146、148、150處理成一低頻率之脈波的定電流，藉此定電流單元14會對耦合第二電容器120進行充放電。如此一來，定電流單元14透過第一放大器141、第二放大器142與複數個電阻器144、145、146、148、150產生穩定的定電流，來對第二電容器120充放電。

當高壓電源9與低壓電源8的絕緣被破壞時，高壓電源9與低壓電源8之間可視為等效開關18為導通狀態，藉此第一及第二電容器100、120與等效開關18形成一迴路，而第一電容器100也會接收到部分的定電流單元14的定電流，其中定電流會分流入所述迴路中，而第二電容器120也會於迴路來放電，藉此第二電容器120的荷電狀態與流經第二電容器120的電流將會產生變化。因此，偵測單元16可以偵測出流經第二電容器120的電流或第二電容器120的電壓，進一步來判斷高壓電源9與低壓電源8的絕緣狀態。

請繼續參閱圖2A，第一電容器100可以隔絕高壓電源9與低壓電源8，然而第一電容器100的一端耦接高壓電源9之電器，藉此第一電容器100將會受到高壓電源9之電器干擾，而本發明係以偵測第二電容器120的電流或電壓變化，而第二電容器120不受高壓電源9的影響，且本發明透過第一電容器100有效隔離高壓電源9，藉此提升絕緣偵測電路1的精確性 。

由此可知，本發明透過定電流單元14產生一定低頻率的脈波交流電源，來對耦合第二電容器120進行充放電，當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞時，定電流單元14提供定電流會分流至第一電容器100中，藉此流經藕合第二電容器120的定電流會產生變化，所以偵測單元16藉由偵測到流經第二電容器120的電流是否小於一預設值，可以偵測高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態。

其次，藕合第一電容器100可以隔離高壓電源9與低壓電源8，因此高壓電源9與低壓電源8之間具有良好絕緣，並不會產生微量高壓漏電風險。再者，定電流單元14提供低頻率的定電流給藕合第二電容器120，藉此藕合第二電容器120於隔絕高壓電源9的電氣干擾的狀態下，接收定電流，因此降低藕合第二電容器120受高壓電源9干擾的機會。當然，偵測單元16於隔絕高壓電源9的電氣干擾的狀態下，偵測第二電容器120的電流，藉此提升絕緣偵測電路1的精準性。

於本實施例中，當上述高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞時，定電流單元14提供定電流會分流至第一電容器100中，且藕合第二電容器120(coupling capacitor)會於迴路中進行充電或放電，上述定電流的分流導致第二電容器120的最高電壓位準及最低電壓位準產生變化，所以偵測單元16藉由偵測到第二電容器120的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或是電壓振幅是否小於一預設值，可以偵測高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態。

〔第三實施例〕

圖2B為根據圖2A之本發明另一實施例之絕緣偵測電路之電壓波形圖。請參閱圖2B。圖2B所示第二電容器120於正常狀態與異常狀態之電壓波形，當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態為正常時，偵測單元16偵測出第二電容器120的電壓波形如圖2B之時間區段N；當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態異常時，偵測單元16偵測出第二電容器120的電壓波形如圖2B之時間區段D。

詳細來說，一般的絕緣偵測電路所偵測到的電壓或電流波形為不明顯壓降之連波或不明顯電流差異之連波，因此一般的絕緣偵測電路不易精確偵測出電壓或電流變化。本發明透過定電流單元14來提供低頻率的一定電流對第二電容器120充放電，當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣狀態異常時，第一及第二電容器100、120會形成迴路，且定電流單元14提供所述定電流也會被分流至所述迴路的第一電容器100中，藉此定電流無法全部流入第二電容器120，所以第二電容器120的電壓波形會產生較大的壓降，如圖2B所示時間區段D之電壓波形，例如高壓電源9側對低壓電源8側經480仟歐姆的絕緣破壞，偵測單元16可以偵測到電壓Va為36.8毫伏特至電壓Vb為73.6毫伏特。因此本發明之絕緣偵測電路1的偵測單元16可以很容易且精準地偵測出絕緣異常狀況。

〔第四實施例〕

上述絕緣偵測電路1可以由不同的方式實施。圖3為本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。請參閱圖3。圖3中的絕緣偵測電路2與圖2A中的絕緣偵測電路1二者結構 相似，而以下將對二者所包括的相同元件以相同標號表示。絕緣偵測電路2、1二者的差異在於：絕緣偵測電路2更包括一定電流補償單元17。定電流補償單元17包括一第三放大器171、一第四放大器172與複數個電阻器174、175、176、177、178。本實施例不限制定電流補償單元17的態樣。

詳細來說，第三放大器171的輸入端耦接於一第一輸入電壓V1，第三放大器171的反相輸入端耦接於一第二輸入電壓V2，如由行車電腦提供的第一及第二輸入電壓V1、V2，第三放大器171的輸出端耦接第四放大器172的反相輸入端、定電流單元14與偵測單元16之間，第四放大器172的輸入端耦接於第三放大器171的輸入端與第四放大器172的輸出端之間，該些電阻器174、175、176、177、178耦接第三放大器171或第四放大器172，如圖3所示，藉此定電流補償單元17可以補償定電流單元14於電路上之損耗。

舉例來說，定電流單元14輸出定電流給第二電容器120，而流經第二電容器120的電路上具有阻抗151，而阻抗151會造成電流的損耗，藉此定電流補償單元17用以補償上述電路的損耗，如此一來，絕緣偵測電路2可以更精準的偵測第二電容器120的電流值。

除上述注意事項之外，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，第四實施例的操作部分與第二實施例實質上等效，所屬技術領域具有通常知識者參考第二實施例以及上述注意事項後，應當可以輕易推知，故在此不予贅述。

〔第五實施例〕

圖4為本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。請參閱圖4。本實施例的絕緣偵測電路3與前述第二實施例的絕緣偵測電路1相似，例如絕緣偵測電路3也能提供定電流給第二電容器120，藉此偵測單元16可以偵測第二電容器120的電流值的變化。然而，絕緣偵測電路3、1之間仍存有差異，其在於：定電流單元14a透過電流鏡的電路架構來實現。

詳細來說，定電流單元14a包括一電流源140a、一第一電晶體142a與一第二電晶體144a。第一及第二電晶體142a、144a例如為或功率電晶體、場效電晶體或雙載子接面電晶體，本實施例不限制第一及第二電晶體142a、144a的態樣。在實務上，電流源140a耦接第一電晶體142a的集極，第一電晶體142a基極耦接第二電晶體144a的基極，且導線耦接於上述第一及第二電晶體142a、144a的基極之間以及上述第一電晶體142a的集極，藉此產生鏡射電流。本實施例不限制電流鏡的態樣。

除上述注意事項之外，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，第五實施例的操作部分與第二實施例實質上等效，所屬技術領域具有通常知識者參考第二實施例以及上述注意事項後，應當可以輕易推知，故在此不予贅述。

〔第六實施例〕

圖5為本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。請參閱圖5。本實施例的絕緣偵測電路4與前述實施例的絕緣偵測電路1相似，例如絕緣偵測電路4也能提供定電流給第二電容器120，藉此偵測單元16可以偵測第二電容器120的電流值的變化。然而，絕緣偵測電路4與1之間仍存有差異，其在 於：定電流單元14b可以透過定電流二極體140b來實現。

定電流單元14b具有一電流輸入端141b、一電流輸出端142b、一定電流二極體140b以及一電阻器143b，且電阻器143b與定電流二極體140b並聯，如圖5所示。電流輸入端141b電性連接輸入電壓Vin，例如由行車電腦提供的輸入電壓Vin，定電流二極體140b之正極電性連接電流輸入端141b，其負極電性連接電流輸出端142b；電阻器143b與定電流二極體140b並聯。在其他實施例中，電阻器143b可以由電感或是電容來替換，用以調整定電流單元14所輸出的電流，本實施例不限制定電流單元14b的態樣。

舉例來說，輸入電壓Vin產生半週期波形時，電流會自電流輸入端141b傳至定電流二極體140b，再透過電流輸出端142b輸出至第二電容器120。定電流二極體140b的特性在於若接收到加順方向電壓，無論電壓多少，可以輸出一額定大小的電流。因此只要在合乎定電流二極體140b規格內的電壓，都能夠得到相同的電流。所以加上定電流二極體140b後，即使交流電電壓產生10%的壓變，電流也不會因為壓變而產生變化，達到輸出穩定電流的效果。

除上述注意事項之外，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，第六實施例的操作部分與第二實施例實質上等效，所屬技術領域具有通常知識者參考第二實施例以及上述注意事項後，應當可以輕易推知，故在此不予贅述。

〔第七實施例〕

圖6為本發明另一實施例之絕緣偵測方法流程圖。請參閱圖6。一種絕緣偵測方法，適用於偵測一載具的一高壓電源與 一低壓電源之間的絕緣狀態，絕緣偵測方法包括：首先，於步驟S601中，提供一第一儲能單元耦接於高壓電源，以及提供一第二儲能單元耦接第一儲能單元與低壓電源之間。

接著，於步驟S603中，提供一定電流對第二儲能單元充放電。於步驟S605中，偵測流經第二儲能單元的電流變化，於步驟S607中，判斷流經第二儲能單元的電流是否小於一預設值，如判斷為是，則進行步驟S609，偵測單元輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號；如判斷為否，則回至步驟S605中，偵測單元持續偵測流經第二儲能單元的電流變化。

值得注意的是，於步驟S605中，更包括下列步驟：第二儲能單元的電壓位準根據定電流而變化，偵測第二儲能單元的電壓位準變化。因此於步驟S607中，更包括下列步驟：判斷第二儲能單元的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或電壓振幅是否小於預設值，若是，進行步驟S609，則輸出代表絕緣狀態異常的偵測訊號。若否，則進行步驟S605。本實施例不限制絕緣偵測方法流程的態樣。

〔第八實施例〕

圖7A為本發明另一實施例之絕緣偵測電路功能方塊示意圖。圖7B為根據圖7A之本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。請參閱圖7A與圖7B。本實施例的絕緣偵測電路5與前述實施例的絕緣偵測電路1相似，例如絕緣偵測電路5也能提供定電流給阻抗單元13，藉此偵測單元16可以偵測阻抗單元13的電流變化。然而，絕緣偵測電路5、1之間仍存有差異，其在於：絕緣偵測電路5以阻抗單元13來取代第二儲能單元，而阻抗單元13耦接第一儲能單元10與低壓電源8之 間。

在實務上，阻抗單元13用以衰減電壓。當高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞時，高壓電源9與低壓電源8之間藉由阻抗單元13產生壓降，藉此偵測單元16可以偵測阻抗單元13的電流變化。

詳細來說，定電流單元14提供一定電流來通過阻抗單元13。偵測單元16偵測流經阻抗單元13的電流變化。其中，當偵測單元16偵測出流經阻抗單元13的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。

請繼續參閱圖7A與圖7B，第一儲能單元10為一第一電容器100，而阻抗單元13為一電阻器130，電阻器130耦接第一電容器100與低壓電源8之間，其中高壓電源9與低壓電源8之間的絕緣被破壞時，定電流會分流流入第一電容器100，且第一電容器100與電阻器130形成一RC迴路，使流經電阻器130的電流小於預設值。

除上述注意事項之外，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，第七實施例的操作部分與第一實施例實質上等效，所屬技術領域具有通常知識者參考第一實施例以及上述注意事項後，應當可以輕易推知，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明提供一種絕緣偵測電路，透過定電流單元提供一穩定的定電流給第二儲能單元充放電，當定電流分流流入第一儲能單元，第二儲能單元的電流會小於一預設值時，偵測單元可以精確偵測到載具之高壓電源與低壓電源之間的絕緣被破壞。如此一來，本發明提升絕緣偵測電路使用的便利性，故確實能達到本發明之目的。

雖然本發明之較佳實施例已揭露如上，然本發明並不受限 於上述實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之範圍內，當可作些許之更動與調整，因此本發明之保護範圍應當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、2、3、4、5‧‧‧絕緣偵測電路

8‧‧‧低壓電源

9‧‧‧高壓電源

10‧‧‧第一儲能單元

100‧‧‧第一電容器

12‧‧‧第二儲能單元

120‧‧‧第二電容器

13‧‧‧阻抗單元

130‧‧‧電阻器

14、14a、14b‧‧‧定電流單元

141‧‧‧第一放大器

142‧‧‧第二放大器

144、145、146、148、150、174、175、176、177、178、143b‧‧‧電阻器

140a‧‧‧電流源

142a‧‧‧第一電晶體

144a‧‧‧第二電晶體

140b‧‧‧定電流二極體

141b‧‧‧電流輸入端

142b‧‧‧電流輸出端

151、152‧‧‧阻抗

16‧‧‧偵測單元

17‧‧‧定電流補償單元

171‧‧‧第三放大器

172‧‧‧第四放大器

18‧‧‧等效開關

Vin‧‧‧輸入電壓

V1‧‧‧第一輸入電壓

V2‧‧‧第二輸入電壓

V、Va、Vb‧‧‧電壓

T‧‧‧時間

N、D‧‧‧時間區段

S601~S609‧‧‧本發明實施例的各個步驟

圖1為本發明一實施例之絕緣偵測電路功能方塊示意圖。

圖2A為根據圖1之本發明一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。

圖2B為根據圖2A之本發明另一實施例之絕緣偵測電路之電壓波形圖。

圖3為本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。

圖4為本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。

圖5為本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。

圖6為本發明另一實施例之絕緣偵測方法流程圖。

圖7A為本發明另一實施例之絕緣偵測電路功能方塊示意圖。

圖7B為根據圖7A之本發明另一實施例之絕緣偵測電路架構示意圖。

1‧‧‧絕緣偵測電路

8‧‧‧低壓電源

9‧‧‧高壓電源

10‧‧‧第一儲能單元

12‧‧‧第二儲能單元

14‧‧‧定電流單元

16‧‧‧偵測單元

Claims (17)

1. 一種絕緣偵測電路，適用於偵測一載具的一高壓電源與一低壓電源之間的絕緣狀態，該絕緣偵測電路包括：一第一儲能單元，耦接該高壓電源；一第二儲能單元，耦接該第一儲能單元與該低壓電源之間；一定電流單元，耦接該第一儲能單元與該第二儲能單元之間，並提供一定電流對該第二儲能單元充放電；以及一偵測單元，耦接該第二儲能單元，偵測流經該第二儲能單元的電流變化；其中，該偵測單元於偵測出流經該第二儲能單元的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣偵測電路，其中該定電流單元包括一第一放大器、一第二放大器與複數個電阻器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之絕緣偵測電路，其中該第一放大器的輸入端接地或該低壓電源，該第一放大器的反相輸入端耦接一輸入電壓，該第一放大器的輸出端耦接該第二放大器的反相輸入端與該偵測單元之間，該第二放大器的輸入端耦接於該第一放大器的輸入端與該第二放大器的輸出端之間，該些電阻器耦接該第一放大器或該第二放大器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣偵測電路，其中該第一儲能單元為一第一電容器，而該第二儲能單元為一第 二電容器。
5. 如申請專利範圍第4項所述之絕緣偵測電路，其中當該高壓電源與該低壓電源之間的絕緣被破壞時，該定電流會分流至該第一電容器，且藕合該第二電容器進行充電或放電，而該定電流的分流導致該第二電容器的最高電壓位準及最低電壓位準產生變化。
6. 如申請專利範圍第4項所述之絕緣偵測電路，其中該第一電容器隔絕該高壓電源的電氣干擾，使該第二電容器於隔絕該高壓電源的電氣干擾的狀態下，接收該定電流，且該偵測單元於隔絕該高壓電源的電氣干擾的狀態下，偵測該第二電容器的電流。
7. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣偵測電路，其中該第二儲能單元的電壓位準根據該定電流而變化，而該偵測單元用以偵測該第二儲能單元的電壓位準變化。
8. 如申請專利範圍第7項所述之絕緣偵測電路，其中該偵測單元偵測出該第二儲能單元的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或電壓振幅小於該預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的該偵測訊號。
9. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣偵測電路，其中該定電流單元以低頻率提供該定電流給該第二儲能單元，當絕緣被破壞時，該第一儲能單元提供該定電流單元一分流路徑。
10. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣偵測電路，更包括一定電流補償單元，該定電流補償單元耦接於該第二儲能單元與該定電流單元之間，該定電流補償單元包括一第 三放大器、一第四放大器與複數個電阻器。
11. 如申請專利範圍第10項所述之絕緣偵測電路，其中該第三放大器的輸入端耦接於一第一輸入電壓，該第三放大器的反相輸入端耦接於一第二輸入電壓，該第三放大器的輸出端耦接該第四放大器的反相輸入端、該定電流單元與該偵測單元之間，該第四放大器的輸入端耦接於該該第三放大器的輸入端與該第四放大器的輸出端之間，該些電阻器耦接該第三放大器或該第四放大器。
12. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣偵測電路，其中該定電流單元自電流鏡、定電流二極體與切換式電源供應器所組成之群組中選取。
13. 一種絕緣偵測方法，適用於偵測一載具的一高壓電源與一低壓電源之間的絕緣狀態，該絕緣偵測方法包括：提供一第一儲能單元耦接於該高壓電源，以及提供一第二儲能單元耦接該第一儲能單元與該低壓電源之間；提供一定電流對該第二儲能單元充放電；偵測流經該第二儲能單元的電流變化；以及當偵測出流經該第二儲能單元的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之絕緣偵測電路，其中於偵測流經該第二儲能單元的電流變化之步驟中，更包括下列步驟：該第二儲能單元的電壓位準根據該定電流而變化，偵測該第二儲能單元的電壓位準變化。
15. 如申請專利範圍第13項所述之絕緣偵測電路，其中於當偵測出流經該第二儲能單元的電流小於一預設值時 ，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號之步驟中，更包括：當偵測出該第二儲能單元的最高電壓位準、最低電壓位準、最高電壓位準及最低電壓位準、或電壓振幅小於該預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的該偵測訊號。
16. 一種絕緣偵測電路，適用於偵測一載具的一高壓電源與一低壓電源之間的絕緣狀態，該絕緣偵測電路包括：一第一儲能單元，耦接該高壓電源；一阻抗單元，耦接該第一儲能單元與該低壓電源之間；一定電流單元，耦接該第一儲能單元與該阻抗單元之間，並提供一定電流來通過該阻抗單元；以及一偵測單元，耦接該阻抗單元，偵測流經該阻抗單元的電流變化；其中，當該偵測單元偵測出流經該阻抗單元的電流小於一預設值時，則輸出代表絕緣狀態異常的一偵測訊號。
17. 如申請專利範圍第16項所述之絕緣偵測電路，其中該第一儲能單元為一第一電容器，而該阻抗單元為一電阻器，其中該高壓電源與該低壓電源之間的絕緣被破壞時，該定電流會分流流入該第一電容器，且該第一電容器與該電阻器形成一RC迴路，使流經該電阻器的電流小於該預設值。