CN101656418B - 风扇系统及其电源逆向保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风扇系统及其电源逆向保护装置。该风扇系统电性连接电源，包括电源逆向保护装置、电压调节器、驱动器及风扇。电源逆向保护装置电性连接该电源，包括：电压调节器开关，自电源接收输入信号并决定第一输出信号并输出，以及启动装置，电性连接电源及电压调节器开关并分别接收该输入信号及第一输出信号，且经由第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇。电压调节器电性连接该电源并自电源接收该输入信号，并输出调节信号。驱动器电性连接电压调节器，用以接收该调节信号并输出驱动信号。风扇分别电性连接驱动器与电源逆向保护装置，并分别接收驱动信号与第二输出信号，且依据该驱动信号与第二输出信号而运转。

Description

风扇系统及其电源逆向保护装置

技术领域

本发明是关于一种风扇系统，特别是关于一种避免电源信号逆向传输的风扇系统及其电源逆向保护装置。

背景技术

随着科技的高度发展，对于电子设备的功能要求越高，使用的电子元件数量与集成度也就越为提高，相对的电子设备用电量需求亦越大，因此当用电量大时，通常会在电子设备的输入端设置保护电路以保护电子设备，而保护电路效能的好坏将会直接影响电子设备的可靠度与使用寿命。

在电子设备的输入端，利用电源逆向保护装置导通电子设备内的主要电源回路并关闭其余电源回路乃为常见的结构设置，但驱动电源逆向保护装置亦需消耗电量，因此，如何降低电源逆向保护装置的功率消耗便成为当今重要的课题之一。

请参阅图1所示，如美国专利公告号第6,611,410号所提及，目前较为常见的已知电源逆向保护装置10主要包括有一N型金属氧化物半导体场效应晶体管102其内建一本体二极管(body diode)BD1、多个线圈(可视为电感)L1～LN，二极管D1～DN，及开关S1～SN、电容16及电容108。由于电感为储能元件，当供应电压VSUPPLY提供浪涌电压(surge voltage)通过本体二极管BD1时，将产生电流流向线圈(电感)L1～LN，当电流增加时线圈L1～LN将会阻碍电流的增加，阻碍电流增加时线圈L1～LN将电的能量以磁场的形式暂时储存起来，在电容16的两端便有高电压产生，此高电压会导通并驱动N型金属氧化物半导体场效应晶体管102而启动整个电源逆向保护装置10；倘若电源瞬间反接，也就是当供应电压VSUPPLY为低电位或负电位时，本体二极管BD1可当作电源逆向保护二极管，且N型金属氧化物半导体场效应晶体管102也随之关闭。然而，利用多个线圈L1～LN储能以驱动N型金属氧化物半导体场效应晶体管102的方法，不但线圈的体积太大、线圈材料成本高、线路复杂且不易控制，且利用电容16的高电压驱动的方式亦消耗过多功率。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种低功率消耗、体积小、成本低且易控制的风扇系统及其电源逆向保护装置。

缘是，为达上述目的，本发明提供一种电源逆向保护装置，电性连接于风扇及电源，包括电压调节器开关及启动装置。电压调节器开关自该电源接收输入信号并依据该输入信号决定第一输出信号并输出。启动装置电性连接该电压调节器开关并分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由该第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇，其中该风扇是通过驱动信号及该第二输出信号而驱动运转。

为达上述目的，本发明还提供一种电源逆向保护装置，电性连接于风扇、电压调节器及电源，该电源电性连接该电压调节器，该电压调节器电性连接驱动器，该驱动器电性连接该风扇且该电源所产生的输入信号经由该电压调节器及该驱动器，经转化而成为驱动信号，该电源逆向保护装置自该电源接收该输入信号，并依据该输入信号输出调节信号，该电源逆向保护装置包括：电压调节器开关，自该电压调节器接收该调节信号，并依据该调节信号决定第一输出信号并输出；以及启动装置，电性连接该电压调节器开关，分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由该第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇；其中该风扇是通过该驱动信号及该第二输出信号而运转或停止。

为达上述目的，本发明还提供一种风扇系统，其包括电源逆向保护装置、电压调节器、驱动器及风扇。电源逆向保护装置电性连接该电源，包括电压调节器开关及启动装置。电压调节器开关自该电源接收输入信号并依据该输入信号决定第一输出信号并输出。启动装置电性连接该电源及该电压调节器开关并分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇。电压调节器电性连接该电源并自该电源接收该输入信号，并依据该输入信号输出调节信号。驱动器电性连接该电压调节器，用以接收该调节信号并依据该调节信号输出驱动信号。一风扇分别电性连接该驱动器与该电源逆向保护装置，并分别接收该驱动信号与该第二输出信号，且依据该驱动信号与该第二输出信号而运转。

为达上述目的，本发明还提供一种风扇系统，电性连接电源，其包括：电压调节器，电性连接该电源，自该电源接收输入信号，并依据该输入信号输出调节信号；电源逆向保护装置，电性连接该电源包括：电压调节器开关，自该电压调节器接收该调节信号，并依据该调节信号决定第一输出信号并输出；以及启动装置，电性连接该电源及该电压调节器开关，分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由该第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇；驱动器，电性连接该电压调节器，用以接收该调节信号，并依据该调节信号输出驱动信号；以及风扇，分别电性连接该驱动器与该电源逆向保护装置，并分别接收该驱动信号与该第二输出信号，且依据该驱动信号与该第二输出信号而运转。

承上所述，本发明的风扇系统通过驱动器产生驱动信号及电源逆向保护装置产生第二输出信号而驱动运转风扇，一来该电源逆向保护装置具有消耗功率低、使用材料成本低及容易于控制的优点，二来由于该电源逆向保护装置仅包含少数的电子元件，所占体积极小，符合当下环保节能的趋势。

附图说明

图1为已知电源逆向保护装置的电路图。

图2为本发明风扇系统的第一实施例的电路方块图。

图3为图2所示的风扇系统的电路图。

图4为本发明风扇系统的第二实施例的电路方块图。

图5为图4所示的风扇系统的电路图。

元件标号说明：

10电源逆向保护装置

102N型金属氧化物半导体场效应晶体管

108、16电容         11马达电路

2风扇系统           20电源逆向保护装置

22电压调节器开关    222第二电阻

224晶体管           226第三电阻

23启动装置          232P型功率元件

234第一齐纳二极管   236第一电阻

24电压调节器        28驱动器

29风扇              3风扇系统

30电源逆向保护装置        32电压调节器开关

324晶体管                 326第三电阻

33启动装置                332P型功率元件

34电压调节器              342第二电阻

343第二齐纳二极管         344二极管

38驱动器                  39风扇

5电源                     BD1本体二极管

D1～DN感应电路            DS驱动信号

L1～LN线圈(电感)          RS调节信号

S1～SN开关                VIN输入信号

VOUT1第一输出信号         VOUT2第二输出信号

VSUPPLY供应电压

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的一种风扇系统及其电源逆向保护装置。

第一实施例

请参照图2及图3，本发明第一实施例的风扇系统2包括电源逆向保护装置20、电压调节器24、驱动器28及风扇29。电压调节器24分别电性连接驱动器28及电源5，驱动器28分别电性连接电压调节器24与风扇29，以及电源逆向保护装置20分别电性连接电源5及风扇29。

上述的电源逆向保护装置20主要包括电压调节器开关22及启动装置23；其中电源逆向保护装置20自电源5接收输入信号VIN，且当输入信号VIN为高电位信号时，电压调节器开关22将被导通并输出第一输出信号VOUT1。启动装置23与电压调节器开关22电性连接，且启动装置23用以接收第一输出信号VOUT1。当第一输出信号VOUT1为低电位信号时，启动装置23将被启动，并输出第二输出信号VOUT2至风扇29。

电压调节器开关22包括晶体管224、第二电阻222及第三电阻226，其中晶体管224具有第一端、第二端及第三端。晶体管224的第一端是电性连接第三电阻226的一端，晶体管224的第二端接地，而晶体管224的第三端则电性连接第一电阻222的一端。第一电阻222的另一端是电性连接该电源5，第三电阻226的另一端则电性连接该启动装置23。

晶体管224于本实施例中为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，且其第一端为漏极端(D)，第二端为源极端(S)，第三端为栅极端(G)，其中该栅极端(G)接收该输入信号VIN，且当输入信号VIN为高电位信号时，晶体管224将被导通并输出第一输出信号VOUT1(此时的第一输出信号VOUT1为低电位信号或接地信号)至启动装置23。

启动装置23包括P型功率元件232、第一齐纳二极管234及第一电阻236；其中该P型功率元件232具有第一端、第二端、第三端及第四端(为本体端)。P型功率元件232的第一端电性连接电源5以接收输入信号VIN，而P型功率元件232的第二端电性连接风扇，P型功率元件232的第三端则电性连接电压调节器开关22的第三电阻226的另一端，以接收该第一输出信号VOUT1。

由于在P型功率元件232的第四端(本体端)为N型材料所构成，P型功率元件232的第一端为P型材料所构成，故将第四端与第二端电性连接，相当于在第一端与第二端间形成本体二极管BD2，若电源5此时正相连接至P型功率元件232的第一端，则电源5可提供输入电流自P型功率元件232的该第一端流向该P型功率元件232的第二端。

第一齐纳二极管234的两端分别电性连接于P型功率元件232的第二端及第三端，主要用来箝住电压(将P型功率元件第二端及第三端的压差维持在固定值以内)以保护P型功率元件232。第一电阻236的两端分别电性连接于P型功率元件232的第二端及第三端，且与第一齐纳二极管234形成并联关系。再者，P型功率元件232于本实施例中为P型金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，且其第一端为漏极端(D)，第二端为源极端(S)，第三端为栅极端(G)，第四端则为本体端(body)，其中该栅极端(G)接收第一输出信号VOUT1，且当该第一输出信号VOUT1为低电位信号时，P型功率元件232将被导通。或者，于其它实施例中，P型功率元件232的第一端亦可以为源极端(S)，第二端可以为漏极端(D)。

如上所述，当晶体管224的栅极端(G)接收该输入信号VIN为高电位信号时，晶体管224将被导通，使得P型功率元件232的第三端经由第三电阻226电性连接至接地端。而自电压调节器开关22接收低电位的第一输出信号VOUT1，使得P型功率元件232被导通，此时本体二极管BD2为顺向导通状态，使得P型功率元件232的第一端接收输入信号VIN(为高电位信号)后而由其第二端输出第二输出信号VOUT2(亦为高电位信号)至风扇29。而上述的电压调节器24在接收到电源5所产生的输入信号VIN后，依据输入信号VIN而输出调节信号RS至驱动器28，而驱动器28并依据调节信号RS而输出驱动信号DS至风扇29。最后，风扇29并通过驱动信号DS及第二输出信号VOUT2而驱动运转。

再者，倘若发生电源5瞬间反相电性连接，也就是当输入信号VIN为低电位或负电位信号时，电压调节器开关22的晶体管224将不导通，同时使得P型功率元件232的栅极端得到高电位信号而不导通。此时，本体二极管BD2可当作电源逆向保护二极管，因此，P型功率元件232并不会输出第二输出信号VOUT2，故可以使得风扇29停止运转。

此外，由于P型功率元件232的第三端是接收低电位信号而导通，因此电源逆向保护装置20所消耗的功率相较于已知电源逆向保护装置为低，且本发明的电源逆向保护装置20不须利用多个线圈(或电感)去储存高电位，因此本发明亦可达到缩小电源逆向保护装置20、风扇系统2的体积及节省材料成本的功效，且因电路架构简单，所以使用者容易控制。

第二实施例

请参阅图4及图5，本发明的第二实施例的风扇系统3包括电源逆向保护装置30、电压调节器34、驱动器38及风扇39。电压调节器34分别电性连接电源5，驱动器38与电源逆向保护装置30。驱动器38分别电性连接电压调节器34与风扇39，电源逆向保护装置30分别电性连接该电源5、电压调节器34及风扇39。

而本实施例与第一实施例的差异处主要在于将电源逆向保护装置30的电压调节器开关32的电性连接由电源5改为电压调节器34。

电压调节器34包括第二电阻342、第二齐纳二极管343及二极管344。第二电阻342的一端连接晶体管324的第三端，第二电阻342的另一端则电性连接电源5。第二齐纳二极管343的一端电性连接第二电阻342的一端及晶体管324的第三端的共同节点，第二齐纳二极管343的另一端则电性连接二极管344的一端，而二极管344的另一端则接地。

电源逆向保护装置30包括电压调节器开关32及启动装置33。电压调节器开关32包括晶体管324、第三电阻326。晶体管324可为P型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其具有第一端(源极)、第二端(漏极)及第三端(栅极)。晶体管324的第一端系电性连接第三电阻326的一端，晶体管324的第二端电性连接二极管后接地，晶体管324的第三端则电性连接第二电阻342的一端及第二齐纳二极管343的一端的共同节点。第三电阻326的另一端则电性连接启动装置33，而本实施例的启动装置33的电路设计与第一实施例相同，故不再赘述，至于其元件标号请参考图5所标示。

电压调节器34自电源5接收输入信号VIN，并且依据输入信号VIN而输出调节信号RS至电源逆向保护装置30的电压调节器开关32。晶体管324接收调节信号RS并依据调节信号RS而输出第一输出信号VOUT1(为低电位信号)以导通P型功率元件332。此时的调节信号RS因被第二齐纳二极管343限制，为仅可导通第一二极管344的低电位信号。而启动装置33并据此产生第二输出信号VOUT2至风扇39，上述由启动装置33产生第二输出信号VOUT2的方式同第一实施例，在此不再赘述。

最后，电压调节器34在接收到输入信号VIN后，依据输入信号VIN而输出调节信号RS至驱动器38，而驱动器38并依据调节信号RS而输出驱动信号DS至风扇29。风扇29通过驱动信号DS及第二输出信号VOUT2而驱动运转。

此外，由于P型功率元件332的第三端是接收低电位信号而导通，因此电源逆向保护装置30所消耗的功率相较于已知电源逆向保护装置为低，且本发明的电源逆向保护装置30不须利用多个线圈(或电感)去储存高电位，因此本发明亦可达到缩小电源逆向保护装置30、风扇系统3的体积及节省材料成本的功效，且因电路架构简单，所以使用者容易控制。

综上所述，本发明的风扇系统通过驱动器产生驱动信号及电源逆向保护装置产生第二输出信号而驱动运转风扇，一来电源逆向保护装置具有消耗功率极低、使用材料成本低及容易控制的优点，二来由于风扇系统及其电源逆向保护装置仅包含少数的电子元件，所占体积极小，符合当下环保节能的趋势。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种电源逆向保护装置，电性连接于风扇、电压调节器及电源，该电源电性连接该电压调节器，该电压调节器电性连接驱动器，该驱动器电性连接该风扇且该电源所产生的输入信号经由该电压调节器及该驱动器，经转化而成为驱动信号，该电压调节器自该电源接收该输入信号，并依据该输入信号输出调节信号，该电源逆向保护装置包括：

电压调节器开关，自该电压调节器接收该调节信号，并依据该调节信号决定第一输出信号并输出；以及

启动装置，电性连接该电压调节器开关，分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由该第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇；

其中该风扇是通过该驱动信号及该第二输出信号而运转或停止，以及

其中该启动装置包括：

P型功率元件，具有第一端、第二端、第三端及第四端，其中该第一端电性连接该电源，以接收该输入信号，而该第二端电性连接该风扇，第三端电性连接该电压调节器开关，以接收该第一输出信号，并依据该第一输出信号，以决定该P型功率元件的开启或关闭，该第二端与该第四端电性连接，以在该第一端与该第二端间形成本体二极管；以及

第一齐纳二极管，其两端分别电性连接于该P型功率元件的该第二端及该第三端且其中该电源逆向保护装置的该电压调节器开关包括：

晶体管，具有第一端、第二端及第三端，该晶体管的该第二端接地；其中该第三端接收该调节信号，并依据该调节信号输出该第一输出信号至该晶体管的该第一端，而导通或关闭该P型功率元件。

2.根据权利要求1所述的电源逆向保护装置，其中该第二输出信号是依据该输入信号产生。

3.根据权利要求1所述的电源逆向保护装置，其中该电压调节器包括：

第二电阻，其一端电性连接该晶体管的该第三端，另一端电性连接该电源，接收并依据该输入信号输出该调节信号至该电压调节器开关。

4.根据权利要求3所述的电源逆向保护装置，其中该电压调节器还包括第二齐纳二极管及第三二极管，且该第二电阻的该其一端及该晶体管的该第三端的共同接点电性连接该第二齐纳二极管的一端，该第二齐纳二极管的另一端电性连接该第三二极管的一端，该第三二极管的另一端则接地。

5.根据权利要求1所述的电源逆向保护装置，其中该电压调节器开关还包括：

第三电阻，其一端电性连接该晶体管的该第一端，另一端电性连接该P型功率元件的该第三端。

6.根据权利要求1所述的电源逆向保护装置，其中该晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管且该晶体管的该第一端为源极、该第二端为漏极及该第三端为栅极。

7.一种风扇系统，电性连接电源，其包括：

电源逆向保护装置，电性连接该电源，包括：

电压调节器开关，自该电源接收输入信号，并依据该输入信号决定第一输出信号并输出；以及

启动装置，电性连接该电源及该电压调节器开关，分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由该第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇；

电压调节器，电性连接该电源，自该电源接收该输入信号，并依据该输入信号输出调节信号；

驱动器，电性连接该电压调节器，用以接收该调节信号，并依据该调节信号输出驱动信号；以及

风扇，分别电性连接该驱动器与该电源逆向保护装置，并分别接收该驱动信号与该第二输出信号，且依据该驱动信号与该第二输出信号而运转。

8.一种风扇系统，电性连接电源，其包括：

电压调节器，电性连接该电源，自该电源接收输入信号，并依据该输入信号输出调节信号；

电源逆向保护装置，电性连接该电源包括：

电压调节器开关，自该电压调节器接收该调节信号，并依据该调节信号决定第一输出信号并输出；以及

启动装置，电性连接该电源及该电压调节器开关，分别接收该输入信号及该第一输出信号，且经由该第一输出信号以决定是否输出第二输出信号至该风扇；

驱动器，电性连接该电压调节器，用以接收该调节信号，并依据该调节信号输出驱动信号；以及

风扇，分别电性连接该驱动器与该电源逆向保护装置，并分别接收该驱动信号与该第二输出信号，且依据该驱动信号与该第二输出信号而运转。

Images