CN108933519A

CN108933519A - 检测电力接收状态且据以泄放电容电压的控制电路及方法

Info

Publication number: CN108933519A
Application number: CN201810374049.1A
Authority: CN
Inventors: 郭敏映; 沈逸伦; 陈仁义
Original assignee: Weltrend Semiconductor Inc
Current assignee: Weltrend Semiconductor Inc
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2018-12-04
Also published as: US20180337592A1; TW201902094A; US10141836B1; TWI628902B

Abstract

本发明提供一种检测电力接收状态且据以泄放电容电压的控制电路及方法。该控制电路包含一组交流电接收端、一整流单元、一晶体管、一开关、一检测单元、一比较电路及一逻辑控制电路。该交流电接收端接收一外部交流电力传到该整流单元。该整流单元输出一操作电压。该晶体管耦接于该整流单元及该开关之间。该检测单元耦接于该整流单元，用以根据该操作电压产生一第一检测电压及一第二检测电压。当该第一检测电压及该第二检测电压彼此交越时，该比较电路输出一比较信号。若在一预定时段未收到该比较信号，该逻辑控制电路导通该晶体管及该开关。

Description

检测电力接收状态且据以泄放电容电压的控制电路及方法

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种可检测电力接收状态，且据以泄放电容电压的控制电路及其控制方法。

背景技术

目前应用中，交流电源是常用的电力来源，举例而言，市电插座是常用的电源。在交流电接收端的电路中，常可配置电磁干扰(EMI)滤波器，用以滤除噪声。电磁干扰滤波器内常有安装电容，因此，使用电器时，该电容可能蓄集大量的电荷，导致具有高电压。当交流电接收端从交流电源移除时(例如将插头拔离插座时)，该电容应尽速泄放电压，方可防止使用者触电。目前已有相关安全规定，规范泄放电压的工程规格，举例而言，应于1秒内将电压泄放至安全值。

目前的电路架构中，常会配置一电阻，耦接于电磁干扰滤波器，作为电磁干扰滤波器的电容泄放电压的路径。此架构虽可达到泄放电压的功效，但此电阻于交流电源供电时，会持续消耗功率，因此，现有技术的电路结构有功率耗损过高的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种控制电路，包含一组交流电接收端、一整流单元、一晶体管、一开关、一检测单元、一比较电路、及一逻辑控制电路。该组交流电接收端用以接收一外部交流电力。该整流单元包含一第一端、一第二端、及一中介端，该整流单元的该第一端及该第二端耦接于该组交流电接收端，该整流单元的该中介端用以对应于该外部交流电力输出一操作电压。该晶体管包含一第一端，耦接于该整流单元的该中介端、一控制端、及一第二端。该开关包含一第一端，耦接于该晶体管的该第二端、一控制端、及一第二端，耦接于一低电压端。该检测单元用以根据该操作电压产生一第一检测电压及一第二检测电压，该检测单元包含一输入端，耦接于该整流单元的该中介端、一第一输出端，用以输出该第一检测电压、及一第二输出端，用以输出该第二检测电压。该比较电路包含一第一端，耦接于该检测单元的该第一输出端、一第二端，耦接于该检测单元的该第二输出端、及一输出端，用以当该第一检测电压及该第二检测电压彼此交越时，输出一比较信号。该逻辑控制电路包含一输入端，耦接于该比较电路的该输出端、一第一输出端，耦接于该晶体管的该控制端、及一第二输出端，耦接于该开关的该控制端。其中若该逻辑控制电路的该输入端在一预定时段未收到该比较信号，该逻辑控制电路通过该逻辑控制电路的该第一输出端及该第二输出端导通该晶体管及该开关。

本发明实施例提供一种电路的控制方法。该电路包含一组交流电接收端、一整流单元，耦接于该组交流电接收端、一晶体管，耦接于该整流单元的一中介端、一开关，耦接于该晶体管及一低电压端之间、一检测单元，耦接于该整流单元的该中介端，从而接收一操作电压、一比较电路，耦接于该检测单元的一第一输出端及一第二输出端、及一逻辑控制电路，耦接于该比较电路的一输出端、该晶体管的一控制端及该开关的一控制端。该方法包含该组交流电接收端接收一外部交流电力；该整流单元的该中介端对应于该外部交流电力输出该操作电压；该检测单元根据该操作电压产生一第一检测电压及一第二检测电压；当该比较电路检测到该第一检测电压及该第二检测电压彼此交越，输出一比较信号；及该逻辑控制电路在一预定时段未收到该比较信号时，导通该晶体管及该开关，以使一电容通过该晶体管及该开关放电。

附图说明

图1是实施例的控制电路的应用示意图。

图2是另一实施例的控制电路的应用示意图。

图3是实施例中，检测单元的架构示意图。

图4交流电接收端接收外部交流电力时，对应于图1-3的第一检测电压及第二检测电压的波形图。

图5可为交流电接收端停止接收外部交流电力时，对应于图1-3的第一检测电压及第二检测电压的波形图。

图6是另一实施例中，检测单元的示意图。

图7交流电接收端停止接收外部交流电力时，对应于图6的第一检测电压及第二检测电压的波形图。

图8是另一实施例中，检测单元的示意图。

图9是实施例中，比较电路包含的比较器的示意图。

图10是实施例中，控制电路的控制方法流程图。

【符号说明】

100 控制电路

ACT 交流电接收端

110 电磁干扰滤波单元

120 整流单元

Q1 晶体管

S1 开关

130 检测单元

140 比较电路

150 逻辑控制电路

P 外部交流电力

120i 中介端

HV 操作电压

VHV1 第一检测电压

VHV2 第二检测电压

1301 偏置电压源

Voffset 偏置压差

R1 第一电阻

R2 第二电阻

R3 第三电阻

SC 比较信号

comp 比较器

t1至t9、t61至t64 时点

LPF 低通滤波器

Pt、Pt' 预定时段

path 路径

Cx 电容

L1、L2 电感

Cint 初始电容

DD、D1、D2 二极管

555 电力转换电路

900 控制方法

910至970 步骤

具体实施方式

图1是本发明实施例的控制电路100的应用示意图。控制电路100可包含一组交流电接收端ACT、整流单元120、晶体管Q1、开关S1、检测单元130、比较电路140、及逻辑控制电路150。交流电接收端ACT可用以接收外部交流电力P。例如，交流电接收端ACT可对应于插头，且外部交流电力P可为市电或供电器材供给的交流电力。如图1所示，电磁干扰滤波单元110可耦接于外部交流电力P的电源、及交流电接收端ACT之间，电磁干扰滤波单元110可用以对外部交流电力P执行电磁干扰滤波操作以滤除噪声。整流单元120可包含第一端、第二端、及中介端120i。整流单元120的第一端及第二端可耦接于该组交流电接收端ACT，中介端120i可用以对应于外部交流电力P输出操作电压HV。晶体管Q1包含第一端，耦接于整流单元120的中介端120i、控制端、及第二端。开关S1可包含第一端，耦接于晶体管Q1的第二端、控制端、及第二端，耦接于低电压端VLL。检测单元130可用以根据操作电压HV产生第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2。检测单元130包含输入端，耦接于整流单元120的中介端120i、第一输出端，用以输出第一检测电压VHV1、及第二输出端，用以输出第二检测电压VHV2。比较电路140可包含第一端，耦接于检测单元130的第一输出端、第二端，耦接于检测单元130的第二输出端、及输出端，用以当第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2彼此交越时，输出比较信号SC。逻辑控制电路150可包含输入端，耦接于比较电路140的输出端、第一输出端，耦接于晶体管Q1的控制端、及第二输出端，耦接于开关S1的控制端。其中若逻辑控制电路150的输入端于预定时段仍未收到比较信号SC，逻辑控制电路150可通过逻辑控制电路150的第一输出端及第二输出端导通晶体管Q1及开关S1。如图1所示，控制电路100可另将电力输送到电力转换电路555，电力转换电路555可包含(但不限于)桥式整流器、电力转换器之初级侧线路、次级侧线路等。如图1所示，控制电路100可还包含二极管DD及初始电容Cint，二极管DD可包含阳极端，耦接于晶体管Q1的第二端、及阴极端。控制电路100可整合于集成电路(IC)内，初始电容Cint可耦接于二极管DD的阴极端及低电压端VLL之间，用以通过晶体管Q1接收初始电压，以使整合控制电路的集成电路可启动操作。图1的方块图以模块化方式描述本发明的设计，根据实施例，若将整流单元120、晶体管Q1、开关S1、检测单元130、比较电路140、逻辑控制电路150和/或二极管DD经合成(synthesis)后，整合为门级(gatelevel)的数字电路，仍属于本发明的范围。

根据实施例，如图1所示，电磁干扰滤波单元110可包含电容Cx，接收外部交流电力P，及一对电感L1、L2，分别耦接于电容Cx的两端。此架构仅提供参考，并非用以限定电磁干扰滤波单元110的细部架构。

根据实施例，如图1所示，整流单元120可包含二极管D1、D2。二极管D1可包含阳极端，耦接于整流单元120的第一端、及阴极端，耦接于整流单元120的中介端120i。二极管D2可包含阴极端，耦接于中介端120i、及阳极端，耦接于整流单元120的第二端。此架构仅提供参考，并非用以限定整流单元120的细部架构，举例而言，若用耦接为二极管形式的晶体管(diode-connected transistor)代换二极管D1、D2，以构成整流单元120，仍属于本发明实施例的范围。

图2是另一实施例的控制电路100的应用示意图。相异于图1，图2中，电磁干扰滤波单元110可耦接于整流单元120之后，亦即，整流单元120耦接于外部交流电力P的电源及电磁干扰滤波单元110之间。图1中，外部交流电力P先由电磁干扰滤波单元110滤除噪声，才传到整流单元120的两端。图2中，外部交流电力P先传到整流单元120的两端，才由电磁干扰滤波单元110滤除噪声。本发明实施例提供的控制电路100可适用于图1、2的应用。图2其他电路耦接方式相似于图1，故不重述。

图3是实施例中，检测单元130的架构示意图。检测单元130可包含第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、低通滤波器LPF。第一电阻R1可包含第一端，耦接于检测单元130的输入端，接收操作电压HV、及第二端，耦接于检测单元130的第一输出端，用以输出第一检测电压VHV1。第二电阻R2可包含第一端，耦接于第一电阻R1的第二端、及第二端。第三电阻R3可包含第一端，耦接于第二电阻R2的第二端、及第二端，耦接于低电压端VLL或电位低于操作电压HV的端点。低通滤波器LPF可耦接于第二电阻R2的第二端及检测单元130的第二输出端之间，用以输出第二检测电压VHV2。由图3可见，检测单元130可为分压单元，第一检测电压VHV1可为操作电压HV的分压，且第二检测电压VHV2可为操作电压HV的另一分压再经过低通滤波所产生的电压。

图4是交流电接收端ACT接收外部交流电力P时，对应于图1至3的第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2的波形图。图5可为交流电接收端ACT停止接收外部交流电力P时，对应于图1至3的第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2的波形图。由于第二检测电压VHV2经过低通滤波，其波形可比第一检测电压VHV1扁平。在交流电接收端ACT仍接收外部交流电力P时，第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2会呈现交流电形式，且第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2可彼此交越，如时点t1、t2、t3、t4、t5、t6所示，比较电路140可包含比较器，检测到第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2彼此交越，发送比较信号SC。

当交流电接收端ACT停止接收外部交流电力P时，操作电压HV将由电磁干扰滤波单元110的电容Cx存储的电压提供，故会转为直流(direct current)形式，因此，第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2可停止彼此交越。图5中，时点t7、t8、t9仍可发生第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2的交越，故可视为交流电接收端ACT仍接收外部交流电力P，但若预定时段Pt后，未发生第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2的交越，可判断交流电接收端ACT已停止接收外部交流电力P。举例而言，可视为插头已拔离插座。此情况也可称为交流电断电(AC off)。

当逻辑控制电路150根据比较电路140的比较结果，判断第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2已经过预定时段Pt仍未发生交越，则逻辑控制电路150可控制导通晶体管Q1及开关S2，使电容Cx的电压经由路径path泄放到低电压端VLL，从而符合安全规范。由图1可见，当交流电接收端ACT接收外部交流电力P时，由于整流单元120具整流功能，且开关S1截止，故电流实质上不会流经路径path，因此，整流单元120不致消耗功率。换句话说，现有技术中，用以泄放电磁干扰滤波器的电压的电阻，不断消耗功率的缺失，在本发明实施例可得到改善。

图6是另一实施例中，检测单元130的示意图。相异于图3，检测单元130可包含第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、低通滤波器LPF，其中第一电阻R1包含第一端，耦接于检测单元130的输入端，用以接收操作电压HV、及第二端。低通滤波器LPF耦接于第一电阻R1的第二端、及检测单元的第一输出端之间，用以输出第一检测电压VHV1。第二电阻R2包含第一端，耦接于第一电阻R1的第二端、及第二端。第三电阻R3，包含第一端，耦接于第二电阻R2的第二端及检测单元130的第二输出端，用以输出第二检测电压VHV2、及第二端。

图7是交流电接收端ACT停止接收外部交流电力P时，对应于图6的第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2的波形图。如图7所示，第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2可在时点t61、t62、t63、t64发生交越，故比较电路140可发送比较信号SC至逻辑控制单元150。时点t64后，第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2因交流电接收端ACT停止接收外部交流电力P，故转为直流波形且不再交越，经过预定时段Pt’后，逻辑控制单元150可控制导通晶体管Q1及开关S1。

图8是另一实施例中，检测单元130的示意图。检测单元130可包含第一电阻R1、第二电阻R2、偏置(off-set)电压源1301、低通滤波器LPF。第一电阻R1可包含第一端，耦接于检测单元130的输入端，用以接收操作电压HV、及第二端。第二电阻R2可包含第一端，耦接于第一电阻R1的第二端、及第二端。偏置电压源1301可用以提供偏置压差Voffset，偏置电压源1301可耦接于第一电阻R1的第二端及检测单元130的第一输出端之间，用以输出第一检测电压VHV1。低通滤波器LPF可耦接第一电阻R1的第二端及检测单元130的第二输出端之间，用以输出第二检测电压VHV2。同理，当交流电接收端ACT持续接收外部交流电力P时，第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2会持续彼此交越。当交流电接收端ACT停止接收外部交流电力P时，第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2会停止彼此交越，比较电路140可停止发送比较信号SC至逻辑控制单元150，逻辑控制单元150可据以导通晶体管Q1及开关S1，以泄放电磁干扰滤波单元的电容的电压。

图9是实施例中，比较电路140包含的比较器comp的示意图。比较器comp可包含第一输入端，耦接于比较电路140的第一端，用以接收第一检测电压VHV1、第二输入端，耦接于比较电路140的第二端，用以接收第二检测电压VHV2、及输出端，耦接于比较电路140的输出端，用以当第一检测电压VHV1升至第二检测电压VHV2时，输出比较信号SC。举例而言，图4的时点t1、t3、t5，是当第一检测电压VHV1升至第二检测电压VHV2时，发生信号交越的情况。另一实施例中，比较器comp的输出端，可用以当第一检测电压VHV1降至第二检测电压VHV2时，输出比较信号SC。举例而言，图4的时点t2、t4、t6，是当第一检测电压VHV1降至第二检测电压VHV2时，发生信号交越的情况。另一实施例中，上述两种比较器的比较结果可使用逻辑门，例如或门，从而对应于信号交越的情况，产生比较信号。

根据实施例，逻辑控制电路150可包含计时器(timer)，用以测量预定时段，若逻辑控制电路150未接收到比较信号SC，且计时器已过预定时段，逻辑控制电路150可导通导通晶体管Q1及开关S1，以泄放电压。

图10是实施例中，控制电路100的控制方法900的流程图。控制方法900可包含下列步骤。

步骤910：交流电接收端ACT接收外部交流电力P；

步骤930：整流单元120的中介端120i对应于外部交流电力P，输出操作电压HV；

步骤940：检测单元140根据操作电压HV产生第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2；

步骤950：比较电路140检测第一检测电压VHV1及第二检测电压VHV2彼此交越，从而输出比较信号SC至逻辑控制电路150；

步骤960：逻辑控制电路150是否于预定时段后，仍未收到比较电路140输出的比较信号？若是，进入步骤970；若否，进入步骤950；及

步骤970：逻辑控制电路150控制导通晶体管Q1及开关S1，以使电磁干扰滤波单元110的电容Cx通过路径path放电。

综上所述，经使用本发明实施例提供的控制电路及控制方法，可于交流电断电时，检测交流电的接收状态，且据以导通晶体管及开关，予以泄放电压，故可符合安全规定。此外，也可避免不必要的电力损耗。因此，对于安全性、节电、及改善现有技术的缺失，皆有实益。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种控制电路，包含：

一组交流电接收端，用以接收外部交流电力；

整流单元，该整流单元包含第一端、第二端、及中介端，该整流单元的该第一端及该第二端耦接于该组交流电接收端，该整流单元的该中介端用以对应于该外部交流电力输出操作电压；

晶体管，包含第一端，耦接于该整流单元的该中介端、控制端、及第二端；

开关，包含第一端，耦接于该晶体管的该第二端、控制端、及第二端，耦接于低电压端；

检测单元，用以根据该操作电压产生第一检测电压及第二检测电压，该检测单元包含输入端，耦接于该整流单元的该中介端、第一输出端，用以输出该第一检测电压、及第二输出端，用以输出该第二检测电压；

比较电路，包含第一端，耦接于该检测单元的该第一输出端、第二端，耦接于该检测单元的该第二输出端、及输出端，用以当该第一检测电压及该第二检测电压彼此交越时，输出比较信号；及

逻辑控制电路，包含输入端，耦接于该比较电路的该输出端、第一输出端，耦接于该晶体管的该控制端、及第二输出端，耦接于该开关的该控制端，其中若该逻辑控制电路的该输入端在预定时段未收到该比较信号，该逻辑控制电路通过该逻辑控制电路的该第一输出端及该第二输出端导通该晶体管及该开关。

2.如权利要求1所述的控制电路，其中该整流单元包含：

第一二极管，包含阳极端，耦接于该整流单元的该第一端、及阴极端，耦接于该整流单元的该中介端；及

第二二极管，包含阴极端，耦接于该整流单元的该中介端、及阳极端，耦接于该整流单元的该第二端。

3.如权利要求1所述的控制电路，其中该检测单元包含：

第一电阻，包含第一端，耦接于该检测单元的该输入端、及第二端，耦接于该检测单元的该第一输出端；

第二电阻，包含第一端，耦接于该第一电阻的该第二端、及第二端；

第三电阻，包含第一端，耦接于该第二电阻的该第二端、及第二端；及

低通滤波器，耦接于该第二电阻的该第二端及该检测单元的该第二输出端之间。

4.如权利要求1所述的控制电路，其中该检测单元包含：

第一电阻，包含第一端，耦接于该检测单元的该输入端、及第二端；

低通滤波器，耦接于该第一电阻的该第二端及该检测单元的该第一输出端之间；

第二电阻，包含第一端，耦接于该第一电阻的该第二端、及第二端；及

第三电阻，包含第一端，耦接于该第二电阻的该第二端及该检测单元的该第二输出端、及第二端。

5.如权利要求1所述的控制电路，其中该检测单元包含：

偏置电压源，用以提供偏置压差，该偏置电压源耦接于该第一电阻的该第二端及该检测单元的该第一输出端之间；及

低通滤波器，耦接该第一电阻的该第二端及该检测单元的该第二输出端之间。

6.如权利要求1所述的控制电路，其中该比较电路包含比较器，该比较器包含：

第一输入端，耦接于该比较电路的该第一端；

第二输入端，耦接于该比较电路的该第二端；及

输出端，耦接于该比较电路的该输出端，用以当该第一检测电压升至该第二检测电压时，输出该比较信号。

7.如权利要求1所述的控制电路，其中该比较电路包含比较器，该比较器包含：

第一输入端，耦接于该比较电路的该第一端；

第二输入端，耦接于该比较电路的该第二端；及

输出端，耦接于该比较电路的该输出端，用以当该第一检测电压降至该第二检测电压时，输出该比较信号。

8.如权利要求1所述的控制电路，其中逻辑控制电路包含计时器，用以测量该预定时段。

9.如权利要求1所述的控制电路，还包含：

二极管，包含阳极端，耦接于该晶体管的该第二端、及阴极端；及

初始电容，耦接于该二极管的该阴极端及该低电压端之间。

10.一种电路的控制方法，该电路包含一组交流电接收端、整流单元，耦接于该组交流电接收端、晶体管，耦接于该整流单元的中介端、开关，耦接于该晶体管及低电压端之间、检测单元，耦接于该整流单元的该中介端，从而接收操作电压、比较电路，耦接于该检测单元的第一输出端及第二输出端、及逻辑控制电路，耦接于该比较电路的输出端、该晶体管的控制端及该开关的控制端，该方法包含：

该组交流电接收端接收外部交流电力；

该整流单元的该中介端对应于该外部交流电力输出该操作电压；

该检测单元根据该操作电压产生第一检测电压及第二检测电压；

当该比较电路检测到该第一检测电压及该第二检测电压彼此交越，输出比较信号；及

该逻辑控制电路在预定时段未收到该比较信号时，导通该晶体管及该开关，以使电容通过该晶体管及该开关放电。