CN104065030A - 过电压保护装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种过电压保护装置与方法，该过电压保护装置适用于系统的通用串行总线连接端口，其中通用串行总线主机通过第一电源线提供供电电压至通用串行总线连接端口的第二电源线，并且通用串行总线主机发出供电信号至通用串行总线连接端口，包括：信号判断装置，接收供电信号，并根据供电信号判断供电电压是否大于参考电压；电压保护装置，当供电电压大于参考电压时，阻断提供供电电压至第二电源线；以及控制器，当信号判断装置判断供电电压大于参考电压，且电压保护装置阻断提供供电电压至第二电源线时，发出一信息通知系统上述供电电压大于参考电压。本发明可对通用串行总线进行过电保护。

Description

过电压保护装置与方法

技术领域

本发明涉及一种过电压保护装置与方法，尤其涉及适用于通用串行总线连接端口的一种过电压保护装置与方法。

背景技术

在新的一代通用串行总线（Universal Serial Bus,USB）规范中增加了一项功率传输（Power Delivery,以下简称PD）功能，也就是以后可以通过通用串行总线连接端口（Universal Serial Bus port,USB port）对笔记本电脑或是各种有串行总线连接端口的装置供电或充电，但是此功能通过信号的沟通是会将串行总线连接端口的VBUS原本的5V提升到12V、20V等两种电压。而现行的通用串行总线缆线（Universal Serial Bus cable,USB cable）种类很多，其中以Y型的通用串行总线缆线居多，所以当使用者利用Y型通用串行总线缆线来对系统充电时，此时VBUS通过沟通后电压会达到20V，如果使用者将Y型通用串行总线缆线的另一个通用串行总线接头插到其他的串行总线连接端口时，此时的VBUS电压会把串行总线连接端口路径上的元件烧毁。因此，在不支持PD功能的串行总线连接端口加入控制检测线路，防止使用者将Y型通用串行总线缆线的另一个串行总线接头插入不支持PD功能的串行总线连接端口，进而防止系统烧毁。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种过电压保护装置，位于一系统的一通用串行总线连接端口中，其中上述通用串行总线连接端口通过一连接线耦接至一通用串行总线主机，上述通用串行总线主机通过一第一电源线提供一供电电压至上述通用串行总线连接端口的一第二电源线，并且上述通用串行总线主机发出一供电信号至上述通用串行总线连接端口，包括：一信号判断装置，接收上述通用串行总线主机所发出的上述供电信号，并根据上述供电信号判断上述供电电压是否大于上述参考电压；一电压保护装置，当上述通用串行总线主机发出的上述供电电压大于一参考电压时，阻断上述通用串行总线主机提供上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线；以及一控制器，当上述信号判断装置根据上述供电信号判断上述供电电压大于上述参考电压，且上述电压保护装置阻断上述通用串行总线主机提供的上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线时，发出一信息通知上述系统上述供电电压大于上述参考电压，其中上述信息是显示于上述系统的一显示器的一文字信息。

上述信号判断装置还包括：一信号接收器，接收上述通用串行总线主机所发出的上述供电信号；以及一处理器，根据上述信号接收器接收的上述供电信号判断上述供电电压是否大于上述参考电压，并将结果传送至上述控制器。

上述电压保护装置还包括：一比较器，具有一输出端，用以判断上述供电电压是否大于上述参考电压，当上述供电电压大于上述参考电压时输出一第一信号，当上述供电电压小于或等于上述参考电压时输出一第二信号；以及一开关，耦接于上述第一电源线以及上述第二电源线之间，具有一控制输入端耦接至上述输出端，其中当接收到上述第二信号时，上述箝位装置将上述第一电源线耦接至上述第二电源线，其中当上述供电电压大于上述参考电压时，上述箝位装置阻断上述第一电源线耦接至上述第二电源线。

此外，本发明提出一种过电压保护方法，适用于一通用串行总线连接端口，其中上述通用串行总线连接端口通过一连接线耦接至一通用串行总线主机，上述通用串行总线主机通过一第一电源线提供一供电电压至上述通用串行总线连接端口的一第二电源线，并且上述通用串行总线主机发出一供电信号至上述通用串行总线连接端口，步骤包括：接收上述通用串行总线主机所发出的上述供电信号，并根据上述供电信号判断上述供电电压是否大于上述参考电压；当上述通用串行总线主机发出的上述供电电压大于一参考电压时，阻断上述通用串行总线主机提供上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线；以及当上述信号判断装置根据上述供电信号判断上述供电电压大于上述参考电压，且上述电压保护装置阻断上述通用串行总线主机提供的上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线时，发出一信息通知上述系统上述供电电压大于上述参考电压，其中上述信息是显示于上述系统的一显示器的一文字信息。

其中过电压保护方法的步骤还包括：当上述供电电压没有大于上述参考电压时，上述箝位装置将上述第一电源线耦接至上述第二电源线；以及当上述供电电压大于上述参考电压时，上述箝位装置阻断上述第一电源线耦接至上述第二电源线。

本发明还提出一种过电压保护电路，适用于一系统，包括：一电压判断电路，具有一第一输入端、一第二输入端以及一第一输出端，上述第一输入端耦接至一第一参考电压，上述第二输入端耦接至一供应电压，其中当上述供应电压高于上述第一参考电压时，上述第一输出端输出一第一电压电平，当上述供应电压小于等于上述参考电压时，上述输出端输出一第二电压电平；一开关电路，接收上述供应电压并耦接于上述第一输出端其中当上述第一输出端输出上述第一电压电平时，则停止供应上述供应电压至上述系统，当上述第一输出端输出上述第二电压电平时，则供应上述供应电压至上述系统；一信号判断电路，具有一第二输出端且接收一供电信号，其中当上述供电信号显示上述供电电压大于一第二参考电压，则上述信号输出端发出一第一信号；以及一逻辑判断电路，耦接至上述电压判断电路的上述第一输出端以及上述信号判断电路的上述第二输出端，其中当同时接收到上述第一电压电平以及上述第一信号时，通知上述系统发出一文字信息，其中上述信息是显示于上述系统的一显示器的一文字信息。

本发明可对通用串行总线进行过电保护。

附图说明

图1是显示根据本发明的一实施例所述的Y型通用串行总线缆线的应用示意图。

图2是显示根据本发明的一实施例所述的过电压保护装置的方框图。

图3是显示根据本发明的一实施例所述的信号判断装置的方框图。

图4是显示根据本发明的一实施例所述的电压保护装置的电路图。

图5是显示根据本发明的一实施例所述的过电压保护方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

101 通用串行总线主机；

102 Y型通用串行总线缆线；

103 支持PD功能的通用串行总线连接端口；

104、207、407 不支持PD功能的通用串行总线连接端口；

105、205、405 系统；

201 过电压保护装置；

203、303、403 电压保护装置；

204、304、404 信号判断装置；

206、306、406 控制器；

311 信号接收器；

312 处理器；

411 比较器；

412 开关；

501～504 步骤流程；

Vbus 供应电压；

Vref 参考电压；

Spwr 供电信号；

So 输出信号。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特例举一较佳实施例，并配合附图，来做详细说明如下：

以下将介绍根据本发明所述的较佳实施例。必须要说明的是，本发明提供了许多可应用的发明概念，在此所揭示的特定实施例，仅是用于说明达成与运用本发明的特定方式，而不可用以局限本发明的范围。

图1是显示根据本发明的一实施例所述的Y型通用串行总线缆线的应用示意图。如图1所示，通用串行总线主机101耦接至Y型通用串行总线缆线102的一端，并且通过Y型通用串行总线缆线102耦接至一系统105，其中通用串行总线主机101支持Power Deliver。Y型通用串行总线缆线102除了一端耦接至通用串行总线主机101，其余两端分别耦接至系统105的支持PD功能的通用串行总线连接端口103以及不支持PD功能的通用串行总线连接端口104。根据本发明的一实施例，通用串行总线主机101可通过支持PD功能的通用串行总线连接端口103对系统105充电，而同时经由不支持PD功能的通用串行总线连接端口104传输数据至系统105。根据本发明的一实施例，支持PD功能的通用串行总线使用的是12V或是20V的供应电压，而不支持PD功能的通用串行总线使用的是5V的供应电压。当Y型通用串行总线缆线102的一端插入至系统105的不支持PD功能的通用串行总线连接端口104，势必要有一保护装置避免不支持PD功能的通用串行总线连接端口104因为过高电压而烧毁。

图2是显示根据本发明的一实施例所述的过电压保护装置的方框图。过电压保护装置201位于图1的Y型通用串行总线缆线102中，用于保护系统205避免因过高电压而烧毁，其中图2的系统205与图1的系统105相同。

如图2所示，过电压保护装置201包括电压保护装置203、信号判断装置204以及控制器206。电压保护装置203耦接至图1的通用串行总线主机101所提供的供电电压Vbus，并将供电电压Vbus与参考电压Vref相比较，当供电电压Vbus小于等于参考电压Vref时，电压保护装置203将供电电压Vref传送至系统205的操作电压Vpwr。反之，当供电电压Vbus大于参考电压Vref时，电压保护装置203停止将供电电压Vref传送至系统205的操作电压Vpwr。

过电压保护装置201还包括信号判断装置204，接收图1的通用串行总线主机101所发出的供电信号Spwr，并根据供电信号Spwr判断通用串行总线主机101提供的供电电压Vbus是否大于参考电压Vref。

电压保护装置203以及信号判断装置204同时耦接至控制器206，当电压保护装置203阻断图1的通用串行总线主机101提供的供电电压Vbus至系统205的不支持PD功能的通用串行总线连接端口207，且信号判断装置204根据供电信号Spwr判断通用串行总线主机101提供的供电电压Vbus大于参考电压Vref时，控制器206发出一信息通知系统205供电电压Vbus大于参考电压Vref。根据本发明的一实施例，控制器206发出一文字信息并显示于系统205的显示器，通知使用者移除耦接至不支持PD功能的通用串行总线连接端口207的连接线。

图3是显示根据本发明的一实施例所述的信号判断装置的方框图。如图3所示，信号判断装置304包括信号接收器311以及处理器312。信号接收器311用以接收图1的通用串行总线主机101所发出的供电信号Spwr，并传送至处理器312。处理器312根据信号接收器311接收的供电信号Spwr，判断图1的通用串行总线主机101提供至电压保护装置303的供电电压Vbus是否大于参考电压Vref，并将结果传送至控制器306。

图4是显示根据本发明的一实施例所述的电压保护装置的电路图。如图4所示，电压保护装置403包括比较器411以及开关412。比较器411具有一输出端以及二输入端，输出端输出一输出信号So，输入端分别耦接至供电电压Vbus以及参考电压Vref。根据本发明的一实施例，当供电电压Vbus大于参考电压Vref，输出信号So输出一高逻辑电平而将开关412关闭，阻断提供供电电压Vbus至不支持PD功能的通用串行总线连接端口407。反之，当供电电压Vbus小于参考电压Vref，输出信号So输出一低逻辑电平而将开关412导通，持续提供供电电压Vbus至不支持PD功能的通用串行总线连接端口407。在此开关412为一PMOS电晶体仅为本发明的一实施例，并不以任何形式限定，亦可为NMOS电晶体或其他一切能够实现利用比较器411的输出端So控制而导通关闭的开关元件。

图5是显示根据本发明的一实施例所述的过电压保护方法的流程图。以下关于图5的说明，将搭配图1、图4一并详细说明。一开始，图4的信号判断装置404接收图1的通用串行总线主机101所发出的供电信号Spwr，信号判断装置404并根据图1的通用串行总线主机101所发出的供电信号Spwr判断供电电压Vbus是否大于参考电压Vref（步骤501）。当图1的通用串行总线主机101发出的供电电压Vbus大于参考电压Vref时，图4的电压保护装置403阻断图1的通用串行总线主机101提供的供电电压Vbus传导至不支持PD功能的通用串行总线连接端口407（步骤502）。当图4信号判断装置404根据供电信号Spwr也判断供电电压Vbus大于参考电压Vref，控制器406发出一信息通知系统405供电电压Vbus大于参考电压Vref（步骤503）。根据本发明的一实施例，控制器406发出一文字信息显示于系统405的显示器，通知使用者移除耦接至不支持PD功能的通用串行总线连接端口407的连接线。

当图1的通用串行总线主机101发出的供电电压Vbus小于或等于参考电压Vref时，图4的电压保护装置403持续将图1的通用串行总线主机101提供的供电电压Vbus传导至不支持PD功能的通用串行总线连接端口407（步骤504）。

以上叙述许多实施例的特征，使本领域普通技术人员能够清楚理解本说明书的形态。本领域普通技术人员能够理解其可利用本发明揭示内容为基础以设计或更动其他工艺及结构而完成相同于上述实施例的目的和/或达到相同于上述实施例的优点。本领域普通技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的更动、替代与润饰。

Claims (10)

1.一种过电压保护装置，适用于一系统的一通用串行总线连接端口，其中上述通用串行总线连接端口通过一连接线耦接至一通用串行总线主机，上述通用串行总线主机通过一第一电源线提供一供电电压至上述通用串行总线连接端口的一第二电源线，并且上述通用串行总线主机发出一供电信号至上述通用串行总线连接端口，包括：

一信号判断装置，接收上述通用串行总线主机所发出的上述供电信号，并根据上述供电信号判断上述供电电压是否大于上述参考电压；

一电压保护装置，当上述通用串行总线主机发出的上述供电电压大于一参考电压时，阻断上述通用串行总线主机提供上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线；以及

一控制器，当上述信号判断装置根据上述供电信号判断上述供电电压大于上述参考电压，且上述电压保护装置阻断上述通用串行总线主机提供的上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线时，发出一信息通知上述系统上述供电电压大于上述参考电压。

2.如权利要求1所述的过电压保护装置，其中上述信息是显示于上述系统的一显示器的一文字信息。

3.如权利要求1所述的过电压保护装置，其中上述信号判断装置还包括：

一信号接收器，接收上述通用串行总线主机所发出的上述供电信号；以及

一处理器，根据上述信号接收器接收的上述供电信号判断上述供电电压是否大于上述参考电压，并将结果传送至上述控制器。

4.如权利要求1所述的过电压保护装置，其中上述电压保护装置还包括：

一比较器，具有一输出端，用以判断上述供电电压是否大于上述参考电压，当上述供电电压大于上述参考电压时输出一第一信号，当上述供电电压小于或等于上述参考电压时输出一第二信号；以及

一开关，耦接于上述第一电源线以及上述第二电源线之间，具有一控制输入端耦接至上述输出端，其中当接收到上述第二信号时，上述箝位装置将上述第一电源线耦接至上述第二电源线。

5.如权利要求4所述的过电压保护装置，其中当上述供电电压大于上述参考电压时，上述箝位装置阻断上述第一电源线耦接至上述第二电源线。

6.一种过电压保护方法，适用于一通用串行总线连接端口，其中上述通用串行总线连接端口通过一连接线耦接至一通用串行总线主机，上述通用串行总线主机通过一第一电源线提供一供电电压至上述通用串行总线连接端口的一第二电源线，并且上述通用串行总线主机发出一供电信号至上述通用串行总线连接端口，步骤包括：

接收上述通用串行总线主机所发出的上述供电信号，并根据上述供电信号判断上述供电电压是否大于上述参考电压；

当上述通用串行总线主机发出的上述供电电压大于一参考电压时，阻断上述通用串行总线主机提供上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线；以及

当上述信号判断装置根据上述供电信号判断上述供电电压大于上述参考电压，且上述电压保护装置阻断上述通用串行总线主机提供的上述供电电压至上述通用串行总线连接端口的上述第二电源线时，发出一信息通知上述系统上述供电电压大于上述参考电压。

7.如权利要求6所述的过电压保护方法，其中上述信息是显示于上述系统的一显示器的一文字信息。

8.如权利要求6所述的过电压保护方法，其中步骤还包括：

当上述供电电压没有大于上述参考电压时，上述箝位装置将上述第一电源线耦接至上述第二电源线；以及

当上述供电电压大于上述参考电压时，上述箝位装置阻断上述第一电源线耦接至上述第二电源线。

9.一种过电压保护装置，适用于一系统，包括：

一电压判断电路，具有一第一输入端、一第二输入端以及一第一输出端，上述第一输入端耦接至一第一参考电压，上述第二输入端耦接至一供应电压，其中当上述供应电压高于上述第一参考电压时，上述第一输出端输出一第一电压电平，当上述供应电压小于等于上述参考电压时，上述输出端输出一第二电压电平；

一开关电路，接收上述供应电压并耦接于上述第一输出端其中当上述第一输出端输出上述第一电压电平时，则停止供应上述供应电压至上述系统，当上述第一输出端输出上述第二电压电平时，则供应上述供应电压至上述系统；

一信号判断电路，具有一第二输出端且接收一供电信号，其中当上述供电信号显示上述供电电压大于一第二参考电压，则上述信号输出端发出一第一信号；以及

一逻辑判断电路，耦接至上述电压判断电路的上述第一输出端以及上述信号判断电路的上述第二输出端，其中当同时接收到上述第一电压电平以及上述第一信号时，通知上述系统发出一文字信息。

10.如权利要求9所述的过电压保护装置，其中上述信息是显示于上述系统的一显示器的一文字信息。