CN102044978A - 电源供应电路及其监控保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源供应电路及其监控保护方法。该电源供应电路包括：一电源模组，具有一外接电源输入线路用以电性耦接一外接电压；一侦测单元，电性耦接于该电源模组，并用以侦测该电源模组，以产生一侦测电压；一监控单元，电性耦接该侦测单元，并对该侦测电压进行运算以取得该外接电压的值，且在该外接电压的值超出一临界电压时输出一控制信号，其中该监控单元更包括一存储单元，该存储单元用以储存该外接电压的值；以及一断开单元，位于该外接电源输入线路上，且电性耦接于该监控单元，并根据该控制信号将该外接电源输入线路断开。本发明可实时侦测外接电源输入线路，并可进一步针对异常的输入电压进行断电动作，以保护整体电源系统。

Description

电源供应电路及其监控保护方法

技术领域

本发明是关于一种电源供应电路，特别是关于一种具有监控保护功能的电源供应电路及其监控保护方法。

背景技术

近年来由于工商发达、社会进步，使用者对于各类电子产品的需求相较以往大量增加，而对其质量的要求也渐渐提高。然而，由于相同的电子产品可能在不同的环境下使用，所以必然会遭遇到各式各样的问题，因而使产品的质量受到质疑。

举例而言，当使用者在使用电子产品时，如果电网处于不稳定的状态，则输入至电子产品的外接电压源可能会有过高的情形，因此易造成电子产品中元件的损坏。具体来说，上述情形常常造成电源输入部分的保险丝被烧断，或是其中的整流桥被烧毁，更有甚者，有时连负责高压滤波处理的电容也被烧毁。虽然在上述烧毁的元件更换之后，电子产品可一如往常地进行操作，但造成其烧毁的原因或许众多，无法一一检测得出。如此一来，不但造成使用者的不便，也引起使用者不满意的意见，甚至造成使用者的担心。

然而，透过对某些电子产品进行检查分析后发现，上述造成电子元件烧毁的原因，经常是因为电网处于不稳定的状态，使得输入电压超出电子元件可承受的耐压规格，因而造成其烧毁。此外，若是其中的晶体管或是集成电路(IC)烧毁的话，更可能有所谓“炸机”的情形发生，致使该产品的制造厂商其商誉和竞争力受到严重的影响。

发明内容

因此，为了解决上述问题，一方面，本发明提供一种具监控保护功能的电源供应电路。

另一方面，也提供一种电源供应电路的监控保护方法。

本发明一实施例提供一种电源供应电路，其包括：一电源模组，具有一外接电源输入线路用以电性耦接一外接电压；一侦测单元，电性耦接于该电源模组，并用以侦测该电源模组，以产生一侦测电压；一监控单元，电性耦接该侦测单元，并对该侦测电压进行运算以取得该外接电压的值，且在该外接电压的值超出一临界电压时输出一控制信号，其中该监控单元更包括一存储单元，该存储单元用以储存该外接电压的值；以及一断开单元，位于该外接电源输入线路上，且电性耦接于该监控单元，并根据该控制信号将该外接电源输入线路断开。

如此的话，便可通过上述实施例实时侦测输入电源，并通过对其作实时监控和长时间记录储存的方式，供使用者提前预防异常电压导致元件烧毁的情形，以及之后对异常电压的状况进行追踪分析，且在电压异常情况时作关闭动作，进而保护整体电源系统。

本发明一实施例还提供一种电源供应电路的监控保护方法，该电源供应电路包括一电源模组，该电源模组包括一外接电源输入线路以及一变压器，该外接电源输入线路用以电性耦接于一外接电压使得该变压器的一次级线圈产生一交流电压，该监控保护方法包括：侦测该电源模组；根据侦测结果产生一侦测电压；对该侦测电压进行运算以取得该外接电压的值；以及将该外接电压的值储存在一存储单元中。

如此一来，便可通过上述实施例实时侦测电源模组的外接电压，并通过对其作实时监控和长时间记录储存的方式，供使用者提前预防异常电压导致元件烧毁的情形，以及之后对异常电压的状况进行追踪分析。

附图说明

图1是依照本发明一种电源供应电路的第一实施例所绘示的示意图。

图2是依照本发明一种电源供应电路的第二实施例所绘示的示意图。

图3是依照本发明一种电源供应电路的第三实施例所绘示的示意图。

图4是依照本发明一种电源供应电路的监控保护方法的第一实施例所绘示的流程图。

图5是依照本发明一种电源供应电路的监控保护方法的第二实施例所绘示的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述在实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

本发明是关于一种电源供应电路，其可适用于液晶显示器、液晶电视等相关显示产品，或是广泛地应用在需要供应电源的相关电子产品中。

上述电源供应电路包括电源模组、侦测单元、监控单元以及断开单元。电源模组用于将一外接电压(如：外接三相交流电源)转换成装置内部负载所需的供应电源。侦测单元用于侦测电源模组，并根据侦测的结果产生一侦测电压。监控单元用于处理侦测电压，并据以计算出外接电压的值，并且在外接电压值超出电源模组能负荷的临界电压时输出一控制信号，其中监控单元更包括一存储单元，且此存储单元用于储存所计算得出的外接电压值。断开单元则是根据控制信号将电源模组与外接电压之间的耦接关系断开，使电源模组可借此获得保护。

图1是依照本发明一种电源供应电路的第一实施例所绘示的示意图。如图1所示，电源供应电路100a包括电源模组110、侦测单元210、监控单元220以及断开单元230。电源模组110包括外接电源输入线路(包括火线电压输入线路112、零线电压输入线路114和地线电压输入线路116)，用于与外接电压(如：外接三相交流电源)电性耦接。进一步来说，当电源模组110透过外接电源输入线路与外接交流电耦接时，火线电压输入线路112耦接于外接交流电的火线电压，而零线电压输入线路114则耦接于外接交流电的零线电压。

必须说明的是，对一般外接交流电源而言，火线电压是相对地线电压变动的主要电压，所以在此先以火线电压作为下述所指称的输入电压，并以与其耦接的火线电压输入线路112来作说明，但本发明并非以此为限；换言之，在其它实施例中，若是零线电压是相对地线电压变动的主要电压，则可以零线电压作为下述所指称的输入电压，并以与其耦接的零线电压输入线路114来进行操作。

另外，侦测单元210电性耦接于电源模组110，用来侦测火线电压输入线路112，并据以产生侦测电压。监控单元220电性耦接于侦测单元210，并对侦测单元210所产生的侦测电压进行运算，以取得火线电压的值，且在火线电压的值超出临界电压时输出控制信号，其中监控单元220还包括存储单元222，用来记录储存上述运算后所取得的火线电压值。断开单元230位于火线电压输入线路112上，并接收监控单元220传来的控制信号，来根据控制信号将火线电压输入线路112断开。

以目前电子装置的使用情形而言，当有任何无法正常运作的状况发生时，多半无法清楚地分析出其是因为电压太高、太低或是其它原因所导致。为此，监控单元220中的存储单元222可用来记录储存上述运算后所取得的火线电压值。如此的话，当装置有任何误动作或甚至损坏情形发生时，便可根据监控单元220中所储存的数据来对该装置进行追踪分析的动作。举例来说，当装置有不良情形发生时，事后便可依据所储存的数据，来判读输入电压曾经发生过高或过低的时点。如此一来，设计者或制造商也可厘清不良问题的所在，有利于进一步的设计修改，或供使用者实时应对处理。

另一方面，监控单元220也可于运算取得火线电压值并对其记录储存之后，将火线电压值传送至显示器102，以供显示在显示器102上。

此外，监控单元220更可判断火线电压的值，并于火线电压的值介于一警示电压范围时输出一警示信号，以供显示在显示器102上或另外启动警示装置，借此告知使用者外接电源有异常状况发生。

在实作上，监控单元220可以用集成电路(IC)来实现，而断开单元230则可以用继电器(relay)、三端双向可控硅开关(TRIAC)或类似的开关元件来实现。

另外，侦测单元210在实作上可更包括一交流转直流电路，用来将火线电压输入线路112上的电压转换为侦测电压，并将侦测电压传送至监控单元220。如图1所示，上述交流转直流电路为一整流滤波电路，其由电阻R7～R10、二极管D7和电容C10所组成。

在操作上，当使用者接上外接交流电源时，火线电压会先透过电阻R7和R8进行分压，接着经由二极管D7进行整流，然后通过电容C10进行滤波处理后形成直流电压，之后再透过电阻R9和R10进行分压而形成侦测电压。

然后，监控单元220对此侦测电压进行运算处理，以相对应的比例求得输入的火线电压。接着，监控单元220再判断火线电压是否超出临界电压，以决定是否输出控制信号来控制断开单元230，或者判断火线电压是否介于警示电压范围，以决定是否输出警示信号。

如图1所示，对于本实施例中的电源模组110而言，当使用者接上外接交流电源时，外接交流电源会透过电源连接器P1，依次经由保险丝F1、输入电流缓冲热敏电阻NTC以及共模电感L1，然后经整流桥D1整流，之后再由大容量的滤波电容C1进行高压电滤波而产生直流高电压。接着，直流高电压再供给后半部的脉冲宽度调变集成电路(PWM IC)、MOS晶体管Q1、次级元件…等来运作，且通过变压器120的初级线圈122和次级线圈124作转换，而使次级线圈124感应后产生适用于内部负载R的电压。

在现有技术中，若是无法对输入的外接交流电源进行监控，或针对外接交流电源的异常情形迅速进行保护的动作，而只是单纯地侦测经整流桥D1整流后的电压，并在异常情形发生时关闭IC元件，则往往无法对电容C1、整流桥D1和晶体管Q1等遇到异常高电压便会烧毁的元件来进行保护。如此一来，当使用者在操作时，很有可能因为不知道外接交流电源存在异常的情形，所以持续在异常高电压的状态下进行操作，因而使得产品最终烧毁损坏。为此，本发明实施例即提供了上述问题的解决方案，希望通过实时地侦测输入的外接交流电源，来达到对电源供应电路以及整体装置进行监控保护的目的。

举例来说，若上述电源模组110的输入交流电压范围为90～264V，晶体管Q1可承受的耐压为650V，且若输入交流电压超过临界电压400V的话，则施在晶体管Q1的电压可能超过650V而使晶体管Q1被烧毁。因此，电源供应电路100a的主要操作可大致分为下列数种情形：

当输入电压大于400V时，侦测单元210对输入电压进行侦测，并由监控单元220输出控制信号，且断开单元230根据控制信号动作而将火线电压输入线路112断开，借此保护内部元件。

当输入电压介于电压范围264～400V时，侦测单元210对输入电压进行侦测，并由显示器102显示当下的输入电压，且由监控单元220输出警示信号，以告知使用者异常情形。

当输入电压介于电压范围90～264V时，输入电压介于正常操作范围，侦测单元210对输入电压进行侦测，并由显示器102显示当下的输入电压。

当输入电压小于90V时，侦测单元210对输入电压进行侦测，并由显示器102显示当下的输入电压，且由监控单元220输出警示信号，以告知使用者异常情形。

如前所述，对于不同的电源模组而言，其输入电压可能是以零线电压作为相对地线电压变动的主要电压，因此上述实施例也可以零线电压输入线路114作为主要侦测的对象。具体地来说，在另一实施例中，侦测单元210侦测零线电压输入线路114，以产生侦测电压；监控单元220对侦测单元210所产生的侦测电压进行运算，以取得零线电压的值，并由监控单元220中的存储单元222来加以储存，且于零线电压的值超出临界电压时输出控制信号；而断开单元230则位于零线电压输入线路114上，并接收监控单元220传来的控制信号，用以根据控制信号将零线电压输入线路114断开。简言之，上述图1所示的实施例，其在实作上及操作上也适用零线电压输入线路114及与其耦接的零线电压。

值得注意的是，虽然上述图1所示的实施例是以侦测外接电源输入线路为例，但本领域一般技术人员也可作不同设计，即对电源连接器P1和变压器120的初级线圈122之间的任一线路或节点作侦测。

图2是依照本发明一种电源供应电路的第二实施例所绘示的示意图。相较于图1而言，电源供应电路100b包括一侦测单元250，而此侦测单元250电性耦接次级线圈124，并用来侦测次级线圈124所产生的交流电压而产生侦测电压。监控单元220则电性耦接于侦测单元250，并对侦测单元250所产生的侦测电压进行运算，以取得火线电压的值，并由监控单元220中的存储单元222记录储存火线电压值，用以显示在显示器102上，且在火线电压的值超出临界电压时输出控制信号，而后由断开单元230根据控制信号将火线电压输入线路112断开。

在实作上，侦测单元250可包括一交流转直流电路，其用以将次级线圈124所感应产生的交流电压转换为侦测电压，并将侦测电压传送至监控单元220。如图2所示，上述交流转直流电路为一整流滤波电路，其由电阻R3和R4、二极管D5和D6以及电容C7和C9所组成。

在操作上，当使用者接上外接交流电源，且外接交流电源经转换后，次级线圈124会经感应产生交流电压。接着，交流电压经电容C9处理而钳制于一定范围(如：-0.7V～电压峰值)，并受二极管D5和D6的整流。整流后的电压会通过电容C7进行滤波处理，之后形成直流电压，接着再透过电阻R3和R4进行分压，进而形成侦测电压。

然后，监控单元220对侦测电压进行运算处理，以初级线圈122和次级线圈124相对应的圈数比例，以及各元件间相对应的电压比例，求得输入的火线电压。接着，监控单元220再判断火线电压是否超出临界电压，以决定是否输出控制信号来控制断开单元230，或者判断火线电压是否位于警示电压范围，以决定是否输出警示信号。

同样地，本实施例也可如同上述例子一般，在输入电压介于不同范围下，由监控单元220进行相对应的动作，并可由显示器102显示当下的输入电压，以供使用者监控。

同样值得注意的是，虽然上述图2所示的实施例是以侦测次级线圈所感应产生的交流电压为例，但本领域一般技术人员可作不同设计，即对次级线圈124之后的任一线路或节点作侦测。

图3是依照本发明一种电源供应电路的第三实施例所绘示的示意图。相较于图1和图2而言，电源供应电路100c同时包括图1中的侦测单元210和图2中的侦测单元250，且侦测单元210和250的耦接方式及操作方式均与上述相同。监控单元220则是与侦测单元210和250电性耦接，并选择性地对侦测单元210和250各自产生的侦测电压进行运算，以取得外接电压的值，并由监控单元220中的存储单元222记录储存外接电压值，以供显示在显示器102上，且在外接电压的值超出临界电压时输出控制信号，而后再由断开单元230根据控制信号将外接电源输入线路断开。

此外，侦测单元210和250也可如同上述包括交流转直流电路，将外接电源输入线路上的电压及次级线圈124所感应产生的交流电压，分别转换为侦测电压，并将侦测电压传送至监控单元220。同样地，侦测单元210和250中的交流转直流电路也可用整流滤波电路来实现。

另一方面，侦测单元210和250也可单纯地进行电压侦测，并不作交流转直流的动作，接着再由监控单元220直接对侦测到的电压进行运算处理。

在操作上，在侦测单元210和250各自产生侦测电压之后，监控单元220可选择性地或同时地对侦测单元210和250的侦测电压进行运算处理，以求得相对应的输入电压，并由监控单元220中的存储单元222记录储存火线电压值，以供将其显示在显示器102上。

此外，如前所述，侦测单元210也可对电源连接器P1和变压器120的初级线圈122之间的任一线路或节点作侦测，而侦测单元250可对次级线圈124之后的任一线路或节点作侦测。

再者，若是不需要在电压过大时自动断开线路，借以进行保护动作，而仅需将输入电压显示在显示器102上的话，上述电源供应电路也可省去断开单元230的设计。

图4是依照本发明一种电源供应电路的监控保护方法的第一实施例所绘示的流程图。如图3和图4所示，首先，对电源模组110进行侦测(步骤402)。在一实施例中，侦测电源模组110的步骤可包括选择性地对外接电源输入线路(火线电压输入线路112或零线电压输入线路114)上的电压以及次级线圈124所产生的交流电压进行侦测，以直接或间接地对电源模组110的外接电压进行侦测。在步骤402中，可同时侦测外接电源输入线路上的电压及次级线圈124产生的交流电压，也可单独由侦测单元210侦测外接电源输入线路上的电压，或是单独由侦测单元250侦测次级线圈124产生的交流电压，本领域一般技术人员可依照实际需求作不同的设计。

此外，在步骤402中，也可选择性地对外接电源输入线路(火线电压输入线路112或零线电压输入线路114)上的电压以及次级线圈124所产生的交流电压进行整流滤波处理；也即单独对外接电源输入线路上的电压进行整流滤波处理，或者单独对次级线圈124产生的交流电压进行整流滤波处理，用以将线路上或次级线圈124产生的交流电压转换为直流电压以供判别。对另一实施例而言，在步骤402中，也可同时对外接电源输入线路上的电压和次级线圈124产生的交流电压进行整流滤波处理，用以同时将线路上和次级线圈124产生的交流电压转换为直流电压以供判别。

接着，根据侦测结果产生至少一侦测电压(步骤404)。在步骤404中，可根据外接电源输入线路及次级线圈124的侦测结果，由侦测单元210和250一起产生侦测电压，也可由侦测单元210或250单独产生侦测电压。

然后，对上述产生的侦测电压进行运算，用以取得外接电压的值(步骤406)，其中此步骤在进行时可由监控单元220依据初级线圈122和次级线圈124相对应的圈数比例、元件间相对应的电压比例或其它类似方式，对侦测电压进行运算推导，以求出外接电压的值。接着，再将外接电压的值储存在存储单元222中(步骤408)，以供后续判读。之后，待使用者认为外接电压的值有异常状况时，再自行切断外接电源。

图5是依照本发明一种电源供应电路的监控保护方法的第二实施例所绘示的流程图。相较于图4而言，本实施例除了与上述相同的步骤502、504、506、508外，还包括下述自动保护及警示的步骤。具体而言，在上述对侦测电压进行运算推导而求出外接电压值，并对外接电压值记录储存之后，接着由监控单元220判断外接电压值是否超出电源模组110的临界电压(步骤510)。若外接电压值超出临界电压的话，则由监控单元220输出控制信号(步骤512)，然后由断开单元230根据控制信号断开外接电源输入线路(步骤514)，使电源模组110及整个电源供应电路得到保护。

另一方面，若是外接电压值不超出临界电压的话，则再判断外接电压值是否介于电源模组的警示电压范围(步骤516)。若外接电压值介于警示电压范围的话，则由监控单元220输出警示信号(步骤518)，用以告知使用者外接电压存有异常的状况。反之，若外接电压值不介于警示电压范围的话，则可大致判别外接电压是在正常电压范围中操作。

必须说明的是，本实施例中记录储存外接电压值的步骤(步骤508)、判断外接电压值是否超出临界电压的步骤(步骤510)以及判断外接电压值是否介于警示电压范围的步骤(步骤516)，三者可依实际需求相互作不同顺序的调整或同时进行。举例来说，在求出外接电压值之后，可直接判断外接电压值是否超出临界电压或外接电压值是否介于警示电压范围，而后再记录储存外接电压值；或者，记录储存外接电压值的同时，判断外接电压值是否超出临界电压或外接电压值是否介于警示电压范围。

此外，在上述图4和图5的方法中，还可在储存外接电压值之后，将外接电压值显示在显示器102上，而且显示外接电压值的这个步骤，也可依实际需求与步骤508、510和516三者相互作不同顺序的调整或同时进行。

综上所述，应用前面揭示的电源供应电路及其监控保护方法大致上具有以下特点：

1.可实时侦测外接电源输入线路(火线电压输入线路或零线电压输入线路)，并可进一步针对异常的输入电压进行断电动作，以保护整体电源系统。

2.可实时侦测外接电压，并将其显示在液晶显示器或其它显示系统，以供使用者判读，且在外接电压发生异常情况时，发出警报信号或甚至关机。

3.对外接电压实时侦测，并透过显示器或其它显示系统显示，让使用者可同步知悉外接电压当下的状况，并了解用电系统的安全性及稳定性。

4.由于在不同用电环境下，外接电压可能会异常地摆荡、跳动，因此可让使用者迅速了解该用电环境是否安全、稳定。

5.可针对正常及异常的环境电压，以实时侦测和长时间记录储存的方式，让使用者了解用电系统的状况，以供使用者提前预防异常电压导致元件烧毁的情形发生，或甚至之后对异常电压的状况进行追踪分析。

Claims (13)

1.一种电源供应电路，其特征在于：其包括：

一电源模组，具有一外接电源输入线路用以电性耦接一外接电压；

一侦测单元，电性耦接于该电源模组，并用以侦测该电源模组，以产生一侦测电压；

一监控单元，电性耦接该侦测单元，并对该侦测电压进行运算以取得该外接电压的值，且在该外接电压的值超出一临界电压时输出一控制信号，其中该监控单元更包括一存储单元，该存储单元用以储存该外接电压的值；以及

一断开单元，位于该外接电源输入线路上，且电性耦接于该监控单元，并根据该控制信号将该外接电源输入线路断开。

2.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于：该侦测单元还包括：

一交流转直流电路，用以将该外接电源输入线路上的电压转换为该侦测电压。

3.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于：该电源模组进一步包括一变压器，该变压器具有一次级线圈，该次级线圈经感应产生一交流电压，该侦测单元包括一交流转直流电路用以将该交流电压转换为该侦测电压。

4.如权利要求2或3所述的电源供应电路，其特征在于：该交流转直流电路为一整流滤波电路。

5.如权利要求1所述的电源供应电路，进一步包括另一侦测单元，其特征在于：该电源模组进一步包括一变压器，该变压器具有一次级线圈，该次级线圈经感应产生一交流电压，该另一侦测单元用以侦测该交流电压而产生另一侦测电压，该侦测单元与该另一侦测单元供选择性使用。

6.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于：当该监控单元取得该外接电压的值时，该监控单元将该外接电压的值传送至一显示器以供显示。

7.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于：该监控单元还用以判断该外接电压的值是否介于该电源模组的一警示电压范围，并在该外接电压的值介于该警示电压范围时输出一警示信号。

8.一种电源供应电路的监控保护方法，该电源供应电路包括一电源模组，该电源模组包括一外接电源输入线路以及一变压器，该外接电源输入线路用以电性耦接于一外接电压使得该变压器的一次级线圈产生一交流电压，其特征在于：该监控保护方法包括：

侦测该电源模组；

根据侦测结果产生一侦测电压；

对该侦测电压进行运算以取得该外接电压的值；以及

将该外接电压的值储存在一存储单元中。

9.如权利要求8所述的监控保护方法，其特征在于：还包括：

判断该外接电压的值是否超出该电源模组的一临界电压；

当该外接电压的值超出该临界电压时，输出一控制信号；以及

根据该控制信号断开该外接电源输入线路。

10.如权利要求8所述的监控保护方法，其特征在于：还包括：

判断该外接电压的值是否介于该电源模组的一警示电压范围；以及

当该外接电压的值介于该警示电压范围时，输出一警示信号。

11.如权利要求8所述的监控保护方法，其特征在于：侦测该电源模组的步骤更包括：

选择性地对该外接电源输入线路上的电压以及该次级线圈所产生的该交流电压进行侦测。

12.如权利要求8所述的监控保护方法，其特征在于：侦测该电源模组的步骤还包括：

选择性地对该外接电源输入线路上的电压以及该交流电压进行整流滤波处理。

13.如权利要求8所述的监控保护方法，其特征在于：还包括：

将该外接电压的值显示在一显示器上。

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