CN101102043A

CN101102043A - 可防止误插非指定电源的电子装置

Info

Publication number: CN101102043A
Application number: CNA2006100985545A
Authority: CN
Inventors: 黄耀正
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-09

Abstract

一种电子装置，用于接收电源转换器输入的第一电压。电子装置包括稳压器、整流元件、充放电电路、开关元件、以及状态指示元件。稳压器连接至电源转换器，用于根据第一电压输出第二电压。控制单元连接至第二电压，且控制单元包括GPIO端口。充放电电路用于根据第一电压与GPIO端口的电位进行充放电操作，并由此输出第三电压。整流元件连接于GPIO端口与充放电电路之间，用于进行整流操作。开关元件连接至充放电电路，用于根据第三电压输出截止电压至GPIO端口。状态指示元件连接至控制单元，用于指示电子装置的电源连接状态。

Description

可防止误插非指定电源的电子装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，且特别涉及一种可指示电源连接状态是否正确的治具机板。

背景技术

在工厂的生产线会使用非常多的治具来提高生产效率，其中有一些是治具机板，属于电气的部分。这些机板通常是整个治具的控制中心，故机板上会有一个微控制器，例如是8051等。这个微控制器通常都会包含一些通用输入输出(General PurposeInput/Output，GPIO)端口，以便进行输入/输出控制。

另外，这些机板上都会在电源入口加装一个或几个稳压器，其目的就是要让机板上的各个电源都非常稳定。即使输入机板的电源有变化，也不致于影响到机板内部的电源稳定度。因设计及应用的需求不同，输入至机板的电压可能为5V、7.5V、9V、12V、15V、以及18V等。为提供这些电压所使用的交流电源转换器(Adaptor，适配器)通常是来自同一厂商的产品，外观一模一样。只有一个小标签贴在上面以供区别，在使用上非常容易一不小心就用错电源转换器。而由于机板上有稳压器存在，用错电源转换器的后果通常不会立即造成机板烧毁。

可能的状况是电源转换器输入的电压太低，使得稳压器的输出电压不足，造成机板动作不正常，这种错误较容易判断出来。另一种情况是稳压器的输出电压正常，但由于用错电源转换器输入太高的电压而导致稳压器本身很烫，其后果是白白的浪费功率，严重的话还会造成稳压器过热而烧毁以及机板损坏。这种现象可能是过了一段时间才会出现，并不容易立即发觉，然而却可能造成生产线突然性的停车，故如何防止误插非指定电源确实是机板设计上需要着重考虑的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就在于提供一种电子装置。由控制单元根据稳压器的输出电压以及此输出电压对固定RC常数的线路的充电速度快慢，判断是否连接了正确的电源转换器，并由此控制指示元件提供电源连接状态。这样，能实时探测出电子装置连接的输入电源是否正确，防止误插非指定电源所造成的严重损失。

根据本发明的目的，提出一种电子装置，用于接收电源转换器(Adapter)输入的第一电压。电子装置包括稳压器、整流元件、充放电电路、开关元件、以及状态指示元件。稳压器连接至电源转换器，用于根据第一电压输出第二电压。控制单元连接至第二电压，且控制单元包括GPIO端口。充放电电路用于根据第一电压和GPIO端口的电位进行充放电操作，并由此输出第三电压。整流元件连接于GPIO端口与充放电电路之间，用于进行整流操作。开关元件连接至充放电电路，用于根据第三电压输出截止电压至GPIO端口。状态指示元件连接至控制单元，用于指示电子装置的电源连接状态。当第二电压不小于默认值时，控制单元通过GPIO端口输出第一电位至整流元件，使得充放电电路经由整流元件放电，控制单元通过GPIO端口输出第二电位并开始计时，同时第一电压对充放电电路充电直到第三电压导通开关元件，此时开关元件输出截止电压至GPIO端口，使得控制单元停止计时，控制单元根据计时的充电时间来控制状态指示元件指示电源连接状态。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特列举出优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是示出了根据本发明优选实施例的一种电子装置的方块图。

图2是示出了以韧体方式配置于图1的控制单元的第一电压与充电时间范围对照表。

图3是示出了根据本发明另一实施例的一种电子装置的方块图。

具体实施方式

参照图1，其示出了根据本发明优选实施例的一种电子装置的方块图。电子装置100，例如是一种治具机板，用于接收交流电源转换器180输入的第一电压V1。电子装置100包括稳压器110、控制单元120、整流元件130、充放电电路140、开关元件150、储能元件160、以及状态指示元件170。稳压器110连接至电源转换器180，用于根据第一电压V1输出稳定的第二电压V2。

通常治具机板上会有一组以上的稳压器110，连接至不同电源转换器180的第一电压V1，例如5V、7.5V及15V等，以分别产生不同的输出电压V2，例如3.7V、5V及12V等。以连接至电源转换器180的7.5V输入电压V1的稳压器110为例，其正常输出电压V2应为5V。然而，当插错电源转换器180而造成输入电压V1低于7.5V时，稳压器110的输出电压V2亦会低于5V；若是插错电源转换器180而造成输入电压V1高于7.5V，例如达到12V时，稳压器110的输出电压V2至少是5V。

控制单元120，例如是微控制器8051，使用第二电压V2作为操作电源，且控制单元120通常包括GPIO端口，作为输入/输出的控制。本实施例中使用闲置的一支GPIO端口来进行探测电源连接状态的控制。充放电电路140，用于根据第一电压V1以及GPIO端口的输出电位V0进行充放电操作，并由此输出第三电压V3。充放电电路140，例如是一种RC电路，其包括第一电阻R1、第二电阻R2、以及第一电容C1。而整流元件130，例如是二极管D1，连接于GPIO端口与充放电电路140之间，用于进行整流操作。

如图1所示，第一电阻R1的一端连接至电源转换器180输出的第一电压V1，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接至二极管D1的正极，第二电阻R2的另一端与第一电容C1的一端连接至开关元件150，且第一电容C1的另一端连接至低电平电压，例如是接地电压0V。

上述的开关元件150连接至充放电电路140，用于根据第三电压V3输出截止电压Vs至储能元件160。而开关元件150例如是包括齐纳(Zener)二极管D2以及双极结晶体管(Bipolar JunctionTransistor，BJT)Q1。齐纳二极管D2的击穿电压例如是3.6V，且晶体管Q1的临界电压例如是0.7V。齐纳二极管D2的负极连接第二电阻R2及第一电容C1，齐纳二极管的正极经由电阻R5连接晶体管Q1的基极，晶体管Q1的射极连接截止电压Vs，例如是接地电压0V，且晶体管Q1的集极经由第三电阻R3连接至稳压器110，并经由储能元件160(例如是第二电容C2)连接至GPIO端口。此外，状态指示元件170，例如是发光二极管(LED)D3，连接稳压器110并经由电阻R4连接至电容C2以及控制单元120的GPIO端口。

以输出5V电压的稳压器110为例，当电子装置100连接的电源转换器180所提供的第一电压V1低于指定电压7.5V，例如仅有5V时，稳压器110输出的第二电压V2会小于默认值5V而仅有3.7V。此时，控制单元120凭借过低的第二电压V2(3.7V)而无法正常操作。在此情况下，控制单元120会通过GPIO端口直接输出其操作电压V2，亦即3.7V。由于发光二极管D3的正极电压为V2(3.7V)且电阻R4与电容C2连接端电压也为3.7V，因此发光二极管D3不点亮，表示此电源连接状态不正常。

另外，如果所使用的电源转换器180为指定电压7.5V或高于此指定电压7.5V时，第二电压V2为默认值5V或大于默认值5V，此时控制单元120可进行正常操作。于是在电源开启的状态下，控制单元120会将GPIO端口的输出电位V0降至第一电位(例如低电平0V)一小段时间，使得充放电电路140的电容C1会经由二极管D1放电，以便让电容C1原先所储存的电荷尽量释放。由于电阻R1与R2的比值愈大，充放电电路140的充放电速度愈快，因此R1值以远大于R2值为佳。另外，由于二极管D1本身具有约0.7V的压降，因此放电后电容C1的跨压至少为0.7V。但是该电压对于接下来充电速度的比较并不会有影响。

控制单元120将GPIO端口的输出电位V0降至0V一小段时间后，随之将GPIO端口的输出电位V0提高至第二电位，例如是高电平V2值，并同时开始计时。此时第一电压V1对充放电电路140充电而其输出的第三电压V3也随之升高。如果不考虑电阻R5的压降，当第三电压V3值大于齐纳二极管D2的击穿电压(3.6V)和晶体管Q1的临界电压(0.7V)的总和(4.3V)时，晶体管Q1便导通，并将截止电压Vs(0V)输出至第二电容C2的一端，使得第二电容C2瞬间放电，且连接第二电容C2的GPIO端口电位也随之瞬间下降。于是控制单元120便根据探测到的GPIO端口电位的瞬间下降而停止计时。而且控制单元120根据计时所得第一电压V1对充放电电路140的总充电时间Tc，来控制状态指示元件170指示为正确或非指定的电源连接状态。本实施例以发光二极管D3点亮表示正确电源连接状态，而以发光二极管D3不点亮表示为非指定电源连接状态。

例如，控制单元120以韧体方式创建对照表，如图2所示。对照表200包括一栏第一电压V1的数个电压值(5V、7.5V、9V、12V、15V、以及18V等)以及一栏对应第一电压V1的数个充电时间范围Tr(2.0s～2.3s、1.5s～1.8s、1.0s～1.3s、0.6s～0.8s、0.3s～0.5s、以及0.1s～0.2s)。控制单元120根据上述的充电时间Tc所属的充电时间范围Tr，来确定对应于第一电压V1的电压值。

当控制单元120根据充电时间Tc判断第一电压V1为指定电压(7.5V)时，控制单元120通过GPIO端口输出低电平电压(0V)以点亮发光二极管D3，表示使用了正确的电源转换器180。而当控制单元120根据充电时间Tc判断第一电压V1并非指定电压(7.5V)时，也就是连接错了电源转换器180，控制单元120便通过GPIO端口输出高电平电压，例如是第二电压V2值，使得发光二极管D3不点亮，表示使用为非指定的电源转换器180。于是使用者可根据状态指示元件170的发光二极管D3被点亮或不被点亮，来判断所使用的电源转换器180是否正确，因而避免插错电源转换器180而造成系统莫大的损失。

如上所述，在发光二极管D3被点亮或不被点亮的同时，会因GPIO端口与电容C1的电压变化而导致晶体管Q1被导通或不被导通的情况。然而，由于晶体管Q1与发光二极管D3之间间隔了一个第二电容C2，因此晶体管Q1的输出电压不致于影响发光二极管D3的明灭状态。

如上所述，虽然以电子装置100的开关元件150经由储能元件160连接至GPIO端口、且状态指示元件170也直接连接至稳压器110和控制单元120的GPIO端口为例说明了本发明，但是本发明也可使用如图3所示的电子装置300。不同于电子装置100，电子装置300不包括储能元件160，开关元件150直接连接至控制单元120，且状态指示元件170接受控制单元120的控制。只要当第二电压V2低于默认值时，控制单元120可控制状态指示元件170指示为非指定的电源连接状态，而当第二电压V2不小于默认值时控制单元120可根据第二电压V2对充放电电路140的充电时间来控制状态指示元件170指示正确或非指定的电源连接状态，达到避免插错电源转换器造成系统损坏的目的，都不脱离本发明的技术范围。

本发明上述实施例所披露的电子装置仅利用现有控制单元上闲置的一支GPIO接脚、以及简单的整流元件(二极管)、充放电电路(RC电路)、开关元件(晶体管)、储能元件(电容)、以及状态指示元件(发光二极管)，使得操作人员可以很容易的辨识出是否使用了正确的电源转换器。因此，可以用低成本的线路，有效达到防止误插非指定电源所造成的系统严重损失。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，但其并不用于限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以进行各种变动与修改。因此，本发明的保护范围应当以后附的权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种电子装置，用于接收电源转换器输入的第一电压，所述电子装置包括：

稳压器，连接至所述电源转换器，用于根据所述第一电压输出第二电压；

控制单元，连接至所述第二电压，其中，所述控制单元包括通用输入输出(GPIO)端口；

充放电电路，用于根据所述第一电压与所述GPIO端口的电位进行充放电操作，并由此输出第三电压；

整流元件，连接于所述GPIO端口与所述充放电电路之间，用于进行整流操作；

开关元件，连接至所述充放电电路，用于根据所述第三电压输出截止电压至所述GPIO端口；以及

状态指示元件，连接至所述控制单元，用于指示所述电子装置的电源连接状态；

其中，当所述第二电压不小于默认值时，所述控制单元通过所述GPIO端口输出第一电位至所述整流元件，使得所述充放电电路经由所述整流元件放电，所述控制单元通过所述GPIO端口输出第二电位并开始计时，同时所述第一电压对所述充放电电路充电直到所述第三电压导通所述开关元件，此时所述开关元件输出所述截止电压至所述GPIO端口，使得所述控制单元停止计时，所述控制单元根据计时的充电时间控制所述状态指示元件提供所述电源连接状态的指示；以及，当所述第二电压小于所述默认值时，所述第一电压小于指定电压，且所述第一电压对所述充放电电路充电后，所述开关元件不导通。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，当所述第二电压小于所述默认值时，所述控制单元直接根据所述第二电压控制所述状态指示元件提供电源过低的所述电源连接状态的指示。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述整流元件为二极管，所述二极管的正极连接至所述充放电电路，且所述二极管的负极连接至所述GPIO端口。

4.根据权利要求3所述的电子装置，其中所述充放电电路包括第一电阻、第二电阻、以及第一电容，所述第一电阻的一端连接至所述第一电压，所述第二电阻的一端和所述第一电阻的另一端连接至所述二极管的正极，所述第二电阻的另一端和所述第一电容的一端连接至所述开关元件，且所述第一电容的另一端连接至低电平电压。

5.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述第一电位为所述低电平电压，且所述第二电位为高电平电压；以及其中，所述第一电阻值远大于所述第二电阻值。

6.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述开关元件包括齐纳二极管以及双极结晶体管(BJT)，所述齐纳二极管的负极连接至所述第二电阻和所述第一电容，所述齐纳二极管的正极连接至所述BJT的基极，所述BJT的射极连接至所述截止电压，且所述BJT的集极经由第三电阻连接至所述稳压器，并经由储能元件连接至所述GPIO端口；以及其中，当所述第一电压对所述充放电电路充电并且使得其输出的所述第三电压与所述截止电压的差值大于所述齐纳二极管的击穿电压与所述BJT的临界电压的总和时，所述BJT导通并输出所述截止电压，且所述截止电压经由所述储能元件改变所述GPIO端口的电位，使得所述控制单元停止计时。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述储能元件为第二电容，所述截止电压为所述低电平电压。

8.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述状态指示装置包括发光二极管，所述发光二极管的正极连接所述稳压器，所述发光二极管的负极连接所述GPIO端口，当所述第一电压为指定电压时，所述控制单元通过所述GPIO端口输出所述低电平电压以点亮所述发光二极管，而当所述第一电压不是所述指定电压时，所述控制单元通过所述GPIO端口输出所述高电平电压，且所述发光二极管不被点亮。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其中所述高电平电压为所述第二电压。

10.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述控制单元以韧体创建对照表，所述对照表包括对应所述第一电压的多个电压值的多个充电时间范围，且控制单元根据所述充电时间所属的所述充电时间范围，确定对应于所述第一电压的电压值。

11.根据权利要求1所述的电子装置，为治具机板，其中所述控制单元为设置于所述治具机板的微控制器。