CN110704347A - 用于电子装置的保护电路及相关的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种用于一电子装置的保护电路，其中该电子装置包含一第一电源输出接口以及一第二电源输出接口。该保护电路包含有一第一开关元件以及一侦测电路，其中该第一开关元件耦接于一第一电压源以及该第一电源输出接口之间。在该保护电路的操作中，该侦测电路是用以侦测该第二电源输出接口的一输出电压值以产生一侦测结果，且该第一开关元件根据该侦测结果以将该第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

Description

用于电子装置的保护电路及相关的保护方法

技术领域

本发明是有关于具有多个电源输出接口的电子装置。

背景技术

在符合通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)型式C(type-C)的规格中，其提供了多种具有不同输出功率的供电规格，以允许电子装置具有更高的电源输出效率。然而，由于一般电子装置的功率供应是有限制的，因此，若是电子装置同时对两个或以上的行动装置进行充电，且其中一个行动装置所使用的是通用串行总线型式C中具有高功率输出的供电规格的话，则很有可能会造成电子装置的功率消耗过大，导致系统异常或是毁损。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种保护电路，其可以在系统有可能发生功率消耗过大的情形下快速地关闭其中一个电源输出，以避免系统异常或是毁损。

在本发明的一个实施例中，揭露了一种用于一电子装置的保护电路，其中该电子装置包含一第一电源输出接口以及一第二电源输出接口。该保护电路包含有一第一开关元件以及一侦测电路，其中该第一开关元件耦接于一第一电压源以及该第一电源输出接口之间。在该保护电路的操作中，该侦测电路是用以侦测该第二电源输出接口的一输出电压值以产生一侦测结果，且该第一开关元件根据该侦测结果以将该第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

在本发明的另一个实施例中，揭露了一种用于一电子装置的保护方法，其中该电子装置包含一第一电源输出接口以及一第二电源输出接口，且该保护方法包含有：侦测该第二电源输出接口的一输出电压值以产生一侦测结果；以及根据该侦测结果以将一第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的电子装置的方块图。

图2为根据本发明一实施例的侦测电路与开关元件的示意图。

图3为根据本发明一实施例的用于一电子装置的保护方法的流程图。

图4为根据本发明另一实施例的电子装置的方块图。

符号说明

100 电子装置

110、410 第一电压源

120、420 第二电压源

130、430 第一电源输出接口

140、440 第二电源输出接口

150、450 保护电路

152 开关元件

154 侦测电路

452_1 第一开关元件

452_2 第二开关元件

454_1 第一侦测电路

454_2 第二侦测电路

DC1 第一供应电压

DC2 第二供应电压

Vc、Vc1、Vc2 侦测结果

VDD 参考电压

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例的电子装置100的方块图。如图1所示，电子装置100包含了一第一电压源110、一第二电压源120、一第一电源输出接口130、一第二电源输出接口140以及一保护电路150，其中保护电路150包含了一开关元件152以及一侦测电路154。在本实施例中，电子装置100可以是一显示器或是任何可以对其他装置进行充电的电子装置，第一电源输出接口130为任何可以输出固定的功率/电压值的数据传输接头，而第二电源输出接口140是具有多种具有不同输出功率/电压值的供电规格，例如第二电源输出接口140是支持通用串行总线型式C的规格。

在图1所示的实施例中，第一电压源110是用以产生一第一供应电压DC1至第一电源输出接口130，以使得第一电源输出接口130可以对所连接到的装置进行充电；另一方面，第二电压源120是用以产生一第二供应电压DC2至第二电源输出接口140，以使得第二电源输出接口140可以对所连接到的装置进行充电。在本实施例中，第一电压源110所提供的第一供应电压DC1是一个固定的电压值，而第二电压源120是根据第一供应电压DC1来产生一个准位可因装置间协商而改变的第二供应电压DC2，然而，本发明并不以此为限，在其他的实施例中第二电压源120可以根据其他的电压值来产生第二供应电压DC2。

由于第二电源输出接口140的输出电压值(亦即，第二电压源120所提供的第二供应电压DC2)并非一直是一个固定值，因此，为了避免电子装置100的整体的功率消耗过高，本实施例提供了保护电路150以在第二供应电压DC2过高时强制关闭开关元件152来隔绝第一电压源110以及第一电源输出接口130，以避免造成系统异常或是毁损。具体来说，侦测电路154可以侦测第二供应电压DC2的准位以产生一侦测结果Vc，而开关元件152再根据侦测结果Vc来决定是否将第一电压源110链接至第一电源输出接口130。举例来说，当侦测结果Vc指出第二供应电压DC2高于一预设值时，开关元件152是会将第一电压源110隔绝于第一电源输出接口130，以避免第一电源输出接口130对外部装置进行充电而导致电子装置100的整体功耗过高；而当侦测结果Vc指出第二供应电压DC2不高于该预设值时，开关元件152是会将第一电压源110链接至第一电源输出接口130，以允许第一电源输出接口130对外部装置进行充电。

以一例子来做为说明，在以下的说明是假设第一电压源110的最大输出功率为145瓦特，外部装置插入第一电源输出接口130时第一电源输出接口130输出功率为60瓦特，电子装置100的固定消耗功率为70瓦特(例如，面板、音讯、及其他基本运作)，且第二电源输出接口140所支持的供电规格包含了5V/3A、9V/3A、10V/5A、12V/5A、20V/3.25A，其中“V”为伏特(volt)、“A”为安培(ampere)。在此例子中，在第一电源输出接口130有对外部装置进行充电的情形下，第二电源输出接口140所允许的功率输出仅剩下15瓦特(145-70-60＝15)，因此在此状况下第二电源输出接口140仅可以输出5V/3A(亦即，15瓦特)，而若是输出9V/3A、10V/5A、12V/5A、20V/3.25A的情形下则会超出第一电压源110的供电能力，导致系统异常或是毁损。因此，若是侦测电路154所产生的侦测结果Vc指出第二供应电压DC2的准位高于5V时，则开关元件152是会将第一电压源110隔绝于第一电源输出接口130，以避免第一电源输出接口130对外部装置进行充电；而若是侦测电路154所产生的侦测结果Vc指出第二供应电压DC2的准位不高于5V时，则开关元件152是会将第一电压源110连接至第一电源输出接口130以允许第一电源输出接口130对外部装置进行充电。需注意的是，上述例子仅是作为范例说明，在实际应用上可以根据电子装置100的系统功耗来调整对应到第二供应电压DC2的预设值。

此外，为了让保护电路150可以快速且有效率地反映出第二供应电压DC2的准位以对系统进行保护，保护电路150所包含的侦测电路154与开关元件152完全采用硬件来实现，而不涉及软件的控制。举例来说，图2为根据本发明一实施例的侦测电路154与开关元件152的示意图，其中侦测电路154包含了由电阻R1、R2所构成的一分压电路，开关元件152包含了由连接至一参考电压VDD与接地电压的晶体管Q1、Q2及电阻R3、R4所构成的一逻辑电路、以及一P型金氧半场效晶体管M1。在侦测电路154与开关元件152的操作中，电阻R1、R2所构成的该分压电路对第二供应电压DC2进行分压以产生一分压后信号，而在本实施例中该分压后信号即为侦测电路154所产生的侦测结果Vc，而由晶体管Q1、Q2及电阻R3、R4所构成的该逻辑电路则为根据侦测结果Vc来控制P型金氧半场效晶体管M1的开启/关闭，以选择性地将第一供应电压DC1连接至第一电源输出接口130。详细来说，透过对电阻R1～R4设计出适当的电阻值，当端点A为高电压准位时(亦即，表示第二供应电压DC2的准位高于该预设值)，会使得端点B为低电压准位且端点C为高电压准位，以使得P型金氧半场效晶体管M1关闭而隔绝第一电压源110与第一电源输出接口130；反之当端点A为低电压准位时，会使得端点B为高电压准位且端点C为低电压准位，以使得P型金氧半场效晶体管M1开启而使得第一电压源110连接至第一电源输出接口130。

需注意的是，图2所示的电路架构仅为一范例说明，而非是作为本发明的限制。在本发明的其他实施例中，开关元件152内所包含的逻辑电路可以具有不同的架构(例如，更多或是更少的晶体管数量)，或是P型金氧半场效晶体管M1可以被替换为一N型金氧半场效晶体管。只要侦测电路154与开关元件152可以在第二供应电压DC2的准位高于一预设值时隔绝第一电压源110与第一电源输出接口130，相关电路设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。

图3为根据本发明一实施例的用于一电子装置的保护方法的流程图。参考以上所揭露的内容，本实施例的流程如下所述。

步骤300：流程开始。

步骤302：用户将一外部装置插入第一电源输出接口130，且第一电源输出接口130开始使用第一电压源110所提供的第一供应电压DC1对该外部装置进行供电。

步骤304：用户将另一外部装置插入第二电源输出接口140，且第二电源输出接口140开始使用第二电压源120所提供的第二供应电压DC2对该另一外部装置进行供电。

步骤306：保护电路150判断第二供应电压DC2是否大于一预设值，若是，则流程进入步骤308；若否，流程进入步骤310。

步骤308：保护电路150将第一电压源110隔绝于第一电源输出接口130，以停止对该外部装置进行供电。

步骤310：保护电路150继续将第一电压源110连接于第一电源输出接口130，以允许第一电源输出接口130继续对该外部装置进行供电。

图4为根据本发明一实施例的电子装置400的方块图。如图4所示，电子装置100包含了一第一电压源410、一第二电压源420、一第一电源输出接口430、一第二电源输出接口440以及一保护电路450，其中保护电路450包含了第一开关元件452_1、第二开关元件452_2、第一侦测电路454_1以及第二侦测电路454_2。在本实施例中，电子装置400可以是一显示器或是任何可以对其他装置进行充电的电子装置，第一电源输出接口430与第二电源输出接口440是具有多种具有不同输出功率/电压值的供电规格，例如第一电源输出接口430与第二电源输出接口440是支持通用串行总线型式C的规格。

在图4所示的实施例中，第一电压源410是用以产生一第一供应电压DC1至第一电源输出接口430，以使得第一电源输出接口430可以对所连接到的装置进行充电；另一方面，第二电压源420是用以产生一第二供应电压DC2至第二电源输出接口440，以使得第二电源输出接口440可以对所连接到的装置进行充电。

由于第一电源输出接口430与第二电源输出接口440具有多种具有不同输出功率/电压值的供电规格，因此，为了避免电子装置400的整体的功率消耗过高，本实施例提供了保护电路450以在第二供应电压DC2过高时强制关闭开关元件452_1来隔绝第一电压源410以及第一电源输出接口430，以及在第一供应电压DC1过高时强制关闭开关元件452_2来隔绝第二电压源420以及第二电源输出接口440，以避免造成系统异常或是毁损。具体来说，第一侦测电路454_1可以侦测第一供应电压DC1的准位以产生一侦测结果Vc1，而第二开关元件452_2再根据侦测结果Vc1来决定是否将第二电压源420链接至第二电源输出接口440。举例来说，当侦测结果Vc1指出第一供应电压DC1高于一预设值时，第二开关元件452_2是会将第二电压源420隔绝于第二电源输出接口440，以避免第二电源输出接口440对外部装置进行充电而导致电子装置400的整体功耗过高；而当侦测结果Vc1指出第一供应电压DC1不高于该预设值时，第二开关元件452_2是会将第二电压源420链接至第二电源输出接口440，以允许第二电源输出接口440对外部装置进行充电。另一方面，第二侦测电路454_2可以侦测第二供应电压DC2的准位以产生一侦测结果Vc2，而第一开关元件452_1再根据侦测结果Vc2来决定是否将第一电压源410链接至第一电源输出接口430。举例来说，当侦测结果Vc2指出第二供应电压DC2高于一预设值时，第一开关元件452_1是会将第一电压源410隔绝于第一电源输出接口430，以避免第一电源输出接口430对外部装置进行充电而导致电子装置400的整体功耗过高；而当侦测结果Vc2指出第二供应电压DC2不高于该预设值时，第一开关元件452_1是会将第一电压源410链接至第一电源输出接口430，以允许第一电源输出接口430对外部装置进行充电。

以一例子来做为说明，在以下的说明是假设电子装置400的最大输出功率为145瓦特，电子装置400的固定消耗功率为70瓦特(例如，面板、音讯、及其他基本运作)，且第一电源输出接口430与第二电源输出接口440所支持的供电规格包含了5V/3A、9V/3A、10V/5A、12V/5A、20V/3.25A。在此例子中，在第一电源输出接口430第二电源输出接口440有其中之一是采用20V/3.25A(65瓦特)来对外部装置进行充电的情形下，则由于所允许的功率输出仅剩下10瓦特(145-70-65＝10)，故另外一个电源输出接口不论选择哪一个供电规格都会超出电子装置400的供电能力，导致系统或是毁损。因此，若是侦测结果Vc1、Vc2中指出第一供应电压DC1与第二供应电压DC2中有任何一个的准位高于/等于20V时，则关闭另一个电源输出接口以避免系统毁损。举例来说，假设第一侦测电路454_1侦测到第一供应电压DC1的准位高于/等于20V时，则第二开关452_2便会将第二电压源420隔绝于第二电源输出接口440。需注意的是，上述例子仅是作为范例说明，在实际应用上可以根据电子装置400的系统功耗来调整对应到第一供应电压DC1及/或第二供应电压DC2的预设值。

此外，为了让保护电路450可以快速且有效率地反映出第一供应电压DC1与第二供应电压DC2的准位以对系统进行保护，保护电路450内的元件是完全采用硬件来实现，而不涉及软件的控制。由于本领域技术人员可以参考图2所示的实施例后进行修改来得到保护电路450的实现方式，故细节不再赘述。

简要归纳本发明，在本发明的应用在电子装置的保护电路中，其可以在系统有可能发生功率消耗过大的情形下关闭其中一个电源输出，以避免系统异常或是毁损。此外，上述保护电路是完全由硬件来实现，以迅速地对电子装置进行有效率的保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (18)

1.一种用于一电子装置的保护电路，其中该电子装置包含一第一电源输出接口以及一第二电源输出接口，且该保护电路包含有：

一第一开关元件，耦接于一第一电压源以及该第一电源输出接口之间；以及

一侦测电路，用以侦测该第二电源输出接口的一输出电压值以产生一侦测结果；

其中该第一开关元件根据该侦测结果以将该第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该第二电源输出接口是具有多种具有不同输出电压值的供电规格。

3.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，该第二电源输出接口符合通用串行总线型式C的规格。

4.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，当该侦测结果指出该第二电源输出接口的该输出电压值高于一预设值时，该第一开关元件将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口；以及当该侦测结果指出该第二电源输出接口的该输出电压值不高于该预设值时，该第一开关将该第一电压源连接至该第一电源输出接口。

5.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该侦测电路包含了一分压电路，用以将该第二电源输出接口的该输出电压值进行分压以产生一分压后信号，其中该侦测结果是根据该分压后信号所产生。

6.如权利要求5项所述的保护电路，其特征在于，该分压后信号直接作为该侦测结果，且该开关元件直接根据该分压后信号的准位来决定将该第一电压源连接至该第一电源输出接口，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

7.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该侦测电路为一第二侦测电路，该侦测结果为一第二侦测结果，以及该保护电路另包含有：

一第二开关元件，耦接于一第二电压源以及该第二电源输出接口之间；以及

一第一侦测电路，用以侦测该第一电源输出接口的一输出电压值以产生一第一侦测结果；

其中该第二开关元件根据该第一侦测结果以将该第二电压源连接至该第二电源输出接口以允许该第二电源输出接口对外输出功率，或是将该第二电压源隔绝于该第二电源输出接口。

8.如权利要求7所述的保护电路，其特征在于，该第一电源输出接口与该第二电源输出接口是具有多种具有不同输出电压值的供电规格。

9.如权利要求8所述的保护电路，其特征在于，该第一电源输出接口与该第二电源输出接口中至少其一符合通用串行总线型式C的规格。

10.一种用于一电子装置的保护方法，其中该电子装置包含一第一电源输出接口以及一第二电源输出接口，且该保护方法包含有：

侦测该第二电源输出接口的一输出电压值以产生一侦测结果；以及

根据该侦测结果以将一第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

11.如权利要求10所述的保护方法，其特征在于，该第二电源输出接口是具有多种具有不同输出电压值的供电规格。

12.如权利要求11所述的保护方法，其特征在于，该第二电源输出接口符合通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)型式C(type-C)的规格。

13.如权利要求10所述的保护方法，其特征在于，根据该侦测结果以将该第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口的步骤包含有：

当该侦测结果指出该第二电源输出接口的该输出电压值高于一预设值时，将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口；以及

当该侦测结果指出该第二电源输出接口的该输出电压值不高于该预设值时，将该第一电压源连接至该第一电源输出接口。

14.如权利要求10所述的保护方法，其特征在于，侦测该第二电源输出接口的该输出电压值以产生该侦测结果的步骤包含有：

使用一分压电路以将该第二电源输出接口的该输出电压值进行分压以产生一分压后信号；以及

根据该分压后信号以产生该侦测结果。

15.如权利要求14所述的保护方法，其特征在于，该分压后信号直接作为该侦测结果，且根据该侦测结果以将该第一电压源连接至该第一电源输出接口以允许该第一电源输出接口对外输出功率，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口的步骤包含有：

直接根据该分压后信号的准位来决定将该第一电压源连接至该第一电源输出接口，或是将该第一电压源隔绝于该第一电源输出接口。

16.如权利要求10所述的保护方法，其特征在于，该侦测结果为一第二侦测结果，以及该保护方法另包含有：

侦测该第一电源输出接口的一输出电压值以产生一第一侦测结果；以及

根据该第一侦测结果以将该第二电压源连接至该第二电源输出接口以允许该第二电源输出接口对外输出功率，或是将该第二电压源隔绝于该第二电源输出接口。

17.如权利要求16所述的保护方法，其特征在于，该第一电源输出接口与该第二电源输出接口是具有多种具有不同输出电压值的供电规格。

18.如权利要求17所述的保护方法，其特征在于，该第一电源输出接口与该第二电源输出接口中至少其一符合通用串行总线型式C的规格。

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