CN110690689A - 过电流保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过电流保护装置，包含一第一接脚，用来接收一信号；一侦测与控制模块，耦接于所述第一接脚，用来侦测所述信号，并且判断所述信号是否符合一预设条件，以于所述信号符合所述预设条件时，输出一控制信号；以及一自动调整与记忆模块，耦接于所述侦测与控制模块，用来接收来自所述侦测与控制模块的所述控制信号，以执行对应的自动调整措施及储存对应的调整数据。

Description

过电流保护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种过电流保护装置及方法，尤其涉及一种利用负载电流或负载电压保护集成电路的过电流保护装置及方法。

背景技术

电源产生器用来供应电源至电子装置，为了避免电源产生器提供过大电流至电子装置，通常会于电源产生器设置一过电流保护装置，以侦测负载电流，进而于负载电流过高时，通知电源产生器采取过电流保护措施。现有用于电源产生器的过电流保护装置通常需要一特定的控制脚位以设定过电流保护装置的开机、关机、过电流保护点或电流稳定输出信号(power good output，PGO)等功能。然而，由于新型态的电源产生器已移除特定的控制脚位，无法设定过电流保护装置的开机、关机、过电流保护点或电流稳定输出信号等功能，而无法有效率的判断负载电流是否过高。因此，现有技术确实有改进的必要。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种过电流保护装置及方法，不需通过额外的控制接脚以接收关于过电流保护装置的状态设定的信号，以解决上述问题。

本发明揭露一种过电流保护装置，包含一第一接脚，用来接收一信号；一侦测与控制模块，耦接于所述第一接脚，用来侦测所述信号，并且判断所述信号是否符合一预设条件，以于所述信号符合所述预设条件时，输出一控制信号；以及一自动调整与记忆模块，耦接于所述侦测与控制模块，用来接收来自所述侦测与控制模块的所述控制信号，以执行对应的自动调整措施及储存对应的调整数据。

本发明另揭露一种过电流保护方法，包含接收一信号；侦测所述信号的一电压位准、一电压波形、一电压频率、一电压工作周期、一电流大小、一电流频率或一电流变化周期，以判断所述信号是否符合一预设条件；于所述信号符合所述预设条件时，输出一控制信号；以及根据所述控制信号以执行对应的自动调整措施及储存对应的调整数据。

附图说明

图1为本发明实施例一过电流保护电路的示意图。

图2至图4为图1的一过电流保护装置的侦测与控制模块的一实施例的电路图。

图5为本发明实施例的另一过电流保护电路的示意图。

图6及图7为图5的一过电流保护装置的侦测与控制模块的一实施例的电路图。

图8及图9为本发明实施例的一比较器的输出信号的示意图。

图10为本发明实施例的一过电流保护电路的示意图。

图11为本发明实施例一过电流保护方法的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、10’、50 过电流保护电路

100、500、1000 过电流保护装置

102、502、1002 侦测与控制模块

104、504、1004 自动调整与记忆模块

12 负载信号产生器

206、306、308、406 比较器

408、710 频率计数电路

606、706 差动比较器

608、708 电压加法器

610 计数器

1100 过电流保护方法

1102、1104、1106、1108、1110、 步骤

1112、1114

cmd1、cmd2 控制信号

CLK 时钟

CS 可变电流源

d1 调整数据

F0 频率

GND 地电位

Ic、Ica、Icb、Icc 电流

LS、LS1、LS2、LS_A、LS_B、 信号

LS_C

MUX 选择器

P1、P1A、P1B、P1C 第一接脚

P2、P2A、P2B、P2C 第二接脚

PG 电源产生器

Rs、Rc、R1、R2 电阻

T1、T2 周期

V1、V2～VN 参考电压

VH 电压

Vref、Vref_H、Vref_L、Vref_M 参考电压

具体实施方式

图1为本发明实施例一过电流保护电路10的示意图。过电流保护电路10用于一电源产生器PG，其包含一过电流保护装置100及一负载信号产生器12，其中电源产生器PG可以是一电源供应器，或者电源供应器包含电源产生器PG与过电流保护装置100。负载信号产生器12可以由一负载机(未绘示)及/或一信号产生器(未绘示)所构成。负载机可以产生电流型态的信号LS，信号产生器可以产生电压型态的信号LS，因此，负载信号产生器12所产生的信号LS可以为电压信号及/或电流信号。过电流保护装置100可以是一过电流保护芯片，其包含一第一接脚P1、一侦测与控制模块102、一自动调整与记忆模块104及一可变电流源CS。第一接脚P1用来接收由负载信号产生器12所产生的信号LS。侦测与控制模块102耦接于第一接脚P1，用来侦测信号LS的一电压位准、一电压波形、一电压频率、一电压工作周期、一电流大小、一电流频率或一电流变化周期，并且判断信号LS是否符合一预设条件，以于信号LS符合预设条件时，输出一控制信号cmd1。此外，侦测与控制模块102另可输出一控制信号cmd2以控制过电流保护电路10的内部其他电路(未绘示)。自动调整与记忆模块104耦接于侦测与控制模块102，用来接收来自侦测与控制模块102的控制信号cmd1，并据以产生一调整数据d1以执行对应的自动调整措施。自动调整与记忆模块104包含一记忆单元(未绘示)用以储存调整数据d1。可变电流源CS耦接于第一接脚P1、侦测与控制模块102与自动调整与记忆模块104，并依据调整数据d1调整一电流Ic。

在一实施例中，电源产生器PG包含电阻Rs、Rc。负载信号产生器12产生信号LS，信号LS通过电源产生器PG而产生信号LS1，过电流保护装置100的第一接脚P1接收信号LS1，侦测与控制模块102侦测信号LS1，并依据预设条件以产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1并传送至自动调整与记忆模块104。其中，预设条件可以是信号LS1的电压位准、电压波形、电压频率或电压工作周期是否高于一预设值超过一特定区间。举例来说，侦测与控制模块102可侦测信号LS1的电压位准是否高于一电压VH，当侦测与控制模块102侦测到信号LS1的电压位准高于电压VH超过一预定时间如：10毫秒(ms)、20ms或30ms时，可分别产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1，并传送控制信号cmd1至自动调整与记忆模块104。自动调整与记忆模块104根据控制信号cmd1产生调整数据d1，并执行对应的自动调整与储存调整数据d1。因此，本发明实施例的过电流保护装置100仅需通过接第一脚P1即可侦测信号LS1或LS的电压位准、电压波形、电压频率或电压工作周期，而不需通过额外的接脚以接收过电流保护的命令或状态设定数据，即可由侦测与控制模块102侦测信号LS1或LS，并且由自动调整与记忆模块104执行对应的自动调整与储存调整数据。在另一实施例中，过电流保护装置100的第一接脚P1可以接收负载信号产生器12产生的信号LS，并且如同上述实施例，侦测与控制模块102根据信号LS的预设条件以产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1，并传送至自动调整与记忆模块104，以执行对应的自动调整与储存调整数据。

请参考图2，图2为过电流保护装置100的侦测与控制模块102的一实施例的电路图。如图2所示，侦测与控制模块102可由一比较器206、电阻R1、R2及一参考电压Vref所组成。在此实施例中，侦测与控制模块102耦接于第一接脚P1，电阻R1、R2的一分压比例可用来量测信号LS1的一高位准，因此，侦测与控制模块102可将接收的信号LS1的电压与参考电压Vref比较，以侦测一电压高点。换句话说，侦测与控制模块102可侦测来自负载信号产生器12的信号LS的电压位准。

图3为过电流保护装置100的侦测与控制模块102的另一实施例的电路图。如图3所示，侦测与控制模块102可由比较器306、308及参考电压Vref_H、Vref_L所组成。在此实施例中，侦测与控制模块102耦接于第一接脚P1，因此，侦测与控制模块102可将接收的信号LS1的电压分别与参考电压Vref_H、Vref_L进行比较，以侦测电压的高点与低点。因此，当侦测与控制模块102侦测到信号LS1的电压位准高于Vref_H或低于参考电压Vref_L时，即可产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1，并传送控制信号cmd1至自动调整与记忆模块104，以执行对应的自动调整与储存调整数据。

在另一实施例中，如图4所示，侦测与控制模块102可由一比较器406、一频率计数电路408及一参考电压Vref_M所组成。在此实施例中，侦测与控制模块102耦接于第一接脚P1，因此，侦测与控制模块102可将接收的信号LS1的电压波形与参考电压Vref_M进行比较，并且通过频率计数电路408以一频率F0对电压波形进行取样，进而判断电压波形的电压频率与电压工作周期。因此，当侦测与控制模块102侦测到不同电压频率或不同电压工作周期的信号时，即可产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1至自动调整与记忆模块104。

举例来说，信号LS1的电压波形的一高电位与一低电位可分别译码为数字信号1及数字信号0(即电压波形可通过比较器406整形成为一方波，并输入至频率计数电路408以频率F0进行取样)，因此，当侦测与控制模块102侦测信号LS1的电压波形并译码为数字信号时，侦测与控制模块102根据数字信号产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1，并传送控制信号cmd1至自动调整与记忆模块104。值得注意的是，侦测与控制模块102也可侦测信号LS1的电压波形的频率或电压工作周期，以产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1。

图5为本发明实施例的一过电流保护电路50的示意图。过电流保护电路50包含一负载信号产生器12、电源产生器PG与一过电流保护装置500。过电流保护装置500包含一第一接脚P1、一第二接脚P2、一侦测与控制模块502、一自动调整与记忆模块504及一可变电流源CS。过电流保护装置500与图1中的过电流保护装置100不同的地方在于，过电流保护装置500另包含第二接脚P2，其耦接于侦测与控制模块102以接收信号LS2。侦测与控制模块502根据利用第一接脚P1与第二接脚P2分别接收信号LS1与LS2，以通过第一接脚P1与第二接脚P2的跨压侦测信号LS的一电流信号。当信号LS符合预设条件时，侦测与控制模块502输出控制信号cmd1至自动调整与记忆模块504。如图5所示，当负载信号产生器12改变信号LS的电流时，由于第一接脚P1与第二接脚P2之间具有一电压差，侦测与控制模块502根据此电压差判断信号LS的电流信号。因此，当侦测与控制模块502侦测到电流信号的一电流值高于一预设值超过一特定区间时，侦测与控制模块502产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1，并传送至自动调整与记忆模块504以执行对应的自动调整与储存调整数据。

值得注意的是，侦测与控制模块502也可侦测信号LS的电流大小、电流频率或电流变化周期，以产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1。图6为过电流保护装置500的侦测与控制模块502的一实施例的电路图。在图6中，侦测与控制模块502包含一差动比较器606、一选择器MUX、一电压加法器608及一计数器610。其中，选择器MUX根据计数器610以选择参考电压V1～VN其中之一(例如参考电压V1)，电压加法器608可输出参考电压V1与信号LS1的加总电压至差动比较器606，以比较与第一接脚P1之间的电压差。计数器610依据一时钟CLK对差动比较器606的输出信号进行计数，在此实施例中，每当差动比较器606输出高电位至计数器610时(即第二接脚P2的电压高于第一接脚P1的电压加上被选择的参考电压)，选择器MUX即调整其参考电压，例如自参考电压V1调整至参考电压V2，依此类推，直到差动比较器606输出低电位(即第二接脚P2的电压低于第一接脚P1的电压加上被选择的参考电压)为止，因此侦测与控制模块502即可通过第一接脚P1与第二接脚P2的跨压差，进而侦测信号的电流值。

另一方面，如图7所示，图7为过电流保护装置500的侦测与控制模块502的另一实施例的电路图。侦测与控制模块502可由一差动比较器706、一选择器MUX及一电压加法器708及一频率计数电路710组成。在此实施例中，侦测与控制模块502耦接于第一接脚P1及第二接脚P2，侦测与控制模块502检测第一接脚P1及第二接脚P2的信号跨压以侦测电流波形。侦测与控制模块502通过选定选择器MUX的参考电压V1～VN其中之一(例如参考电压V1)，再通过电压加法器708输出参考电压V1与信号LS1的加总电压，以与第二接脚P2的信号LS2进行比较。接着，频率计数电路710以一频率F0对电流波形进行取样，进而判断电流波形的电流频率或电流工作周期。因此，当侦测与控制模块502侦测到不同电流频率或不同电流工作周期的信号时，即可产生对应于不同自动调整措施的控制信号至自动调整与记忆模块504。

由于本发明实施例的侦测与控制模块侦测到不同电压频率或不同电流工作周期的信号时，可产生对应于自动调整措施的控制信号cmd1至自动调整与记忆模块。或者，本发明实施例的侦测与控制模块可另输出控制信号cmd2以控制过电流保护电路10的内部其他电路。在一实施例中，当图4的比较器406及图7的差动比较器706的输出信号如图8的波形图时，即当比较器406或差动比较器706的输出信号为高电位(HIGH)状态时，频率计数电路408、710侦测其输出的波形宽度以决定对应的控制信号。举例来说，当输出信号处于高电位状态的时间大于T1时间，频率计数电路408、710可输出控制信号cmd1至自动调整与记忆模块。在另一例中，当输出信号处于高电位状态的时间大于T2时间，频率计数电路408、710可输出控制信号cmd2以控制过电流保护电路10的内部其他电路。值得注意的是，输出信号的实施例所对应的控制信号并不限于上述范例，而可根据系统或用户的需求加以调整，以不同的波形对应于不同的指令。

在另一实施例中，当比较器406或差动比较器706的输出信号为如图9所示的一波形时，频率计数电路408、710可侦测其输出信号的波形的工作周期或频率以决定对应的控制信号。举例来说，当输出信号为数字串行10101时，则频率计数电路408、710可输出控制信号cmd1至自动调整与记忆模块。在另一例中，当输出信号为数字串行10111时(未绘示于图)，频率计数电路408、710可控制信号cmd2以控制过电流保护电路10的内部其他电路。值得注意的是，输出信号的实施例所对应的控制信号并不限于上述范例，而可根据系统或用户的需求，以不同的数字串行对应于不同的指令。

除此之外，请参考图10，图10为本发明实施例的一过电流保护电路10’的示意图。过电流保护电路10’包含一负载信号产生器12、一过电流保护装置1000，其中过电流保护装置1000包含一侦测与控制模块1002及一自动调整与记忆模块1004，以应用于具有多个电源供应模块的电源产生器PG。在此实施例中，负载信号产生器12可输出信号LS_A、LS_B及LS_C至对应的电源供应模块，侦测与控制模块1002可通过对应于不同电源供应模块的第一接脚P1A、P1B、P1C与第二接脚P2A、P2B、P2C接收包含多个电压波形或电流波形的信号，进而译码并输出控制信号至多个电源供应模块，以决定电源供应模块的工作模式。值得注意的是，过电流保护装置1000可用来同时控制包含不同数量的电源供应模块，而不限于上述实施例。

进一步地，本发明的过电流保护装置的运作方式可归纳为一过电流保护方法1100，如图11所示。过电流保护方法1100的步骤包含：

步骤1102：开始。

步骤1104：接收信号。

步骤1106：侦测信号以判断信号是否符合预设条件。

步骤1108：于信号符合预设条件时，输出控制信号。

步骤1110：根据控制信号以执行对应的自动调整措施。

步骤1112：根据控制信号以储存对应的调整数据。

步骤1114：结束。

关于过电流保护方法1100的运作流程，可参考上述过电流保护装置的实施例，在此不再赘述。

需注意的是，本领域技术人员可根据不同系统需求适当设计过电流保护装置。举例来说，侦测与控制模块的电路图并不限于上述的实施例，只要能够用来侦测信号的电压波形、电流波形、频率、工作周期等电路，皆适用于本发明。或者，本发明实施例的第二接脚也可单独地用来侦测信号的电压信号，而不限于此，皆属本发明的范畴。

综上所述，本发明提供一种过电流保护装置及方法，不需通过额外的控制接脚以接收关于过电流保护装置的状态设定的信号，而利用改变负载电流与负载电压以取得控制信号，进而设定过电流保护装置的工作模式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种过电流保护装置，其特征在于，包含：

一第一接脚，用来接收一信号；

一侦测与控制模块，耦接于所述第一接脚，用来侦测所述信号，并且判断所述信号是否符合一预设条件，以于所述信号符合所述预设条件时，输出一控制信号；以及

一自动调整与记忆模块，耦接于所述侦测与控制模块，用来接收来自所述侦测与控制模块的所述控制信号，以执行对应的自动调整措施及储存对应的调整数据。

2.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于，所述侦测与控制模块用来侦测所述信号的一电压位准、一电压波形、一电压频率、一电压工作周期、一电流大小、一电流频率或一电流变化周期。

3.如权利要求2所述的过电流保护装置，其特征在于，所述自动调整与记忆模块另包含一记忆单元，用来储存对应于所述控制信号的不同的自动调整措施。

4.如权利要求3所述的过电流保护装置，其另包含：

一第二接脚，耦接于所述侦测与控制模块，用来接收所述信号；

其中，所述侦测与控制模块根据所述第一接脚与所述第二接脚，侦测所述信号的一电流信号，以于所述信号符合所述预设条件时，输出所述控制信号。

5.如权利要求4所述的过电流保护装置，其特征在于，所述侦测与控制模块每间隔一预设时间侦测所述信号的所述电压位准、所述电压波形、所述电压频率或所述工作周期，以判断所述信号是否符合所述预设条件。

6.如权利要求4所述的过电流保护装置，其特征在于，所述控制信号是相关于所述电源产生器的一工作模式，其中所述工作模式是所述电源产生器的开机、关机或过电流保护点设定。

7.如权利要求4所述的过电流保护装置，其特征在于，所述第一接脚与所述第二接脚根据所述信号的一电压差判断所述信号的所述电流信号。

8.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于，当所述电源产生器具有多个电源供应模块时，所述侦测与控制模块输出所述控制信号至所述多个电源供应模块，以决定所述多个电源供应模块的工作模式，其中所述工作模式是所述多个电源供应模块的开机、关机或过电流保护点设定。

9.一种过电流保护方法，其特征在于，包含：

接收一信号；

侦测所述信号的一电压位准、一电压波形、一电压频率、一电压工作周期、一电流大小、一电流频率或一电流变化周期，以判断所述信号是否符合一预设条件；

于所述信号符合所述预设条件时，输出一控制信号；以及

根据所述控制信号以执行对应的自动调整措施及储存对应的调整数据。

10.如权利要求9所述的过电流保护方法，其特征在于，另包含：

侦测所述信号的一电流信号，以于所述信号符合所述预设条件时，输出所述控制信号。

11.如权利要求10所述的过电流保护方法，其特征在于，另包含：

每间隔一预设时间侦测所述信号的所述电压位准、所述电压波形、所述电压频率或所述工作周期，以判断所述信号是否符合所述预设条件。

12.如权利要求9所述的过电流保护方法，其特征在于，所述控制信号是相关于所述电源产生器的一工作模式，其中所述工作模式是所述电源产生器的开机、关机或过电流保护点设定。

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