CN114447875B - 芯片过电流及过温保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种芯片过电流及过温保护方法，由控制模块控制芯片的电流供应，保护方法包含藉由电流检测模块检测芯片的通过电流，藉由温度感测模块感测芯片的操作温度。当通过电流达到电流门槛值时，控制模块维持通过电流于电流门槛值。当维持电流门槛值持续达到电流维持时间，控制模块停止芯片的电流供应。当操作温度恢复至重启门槛值时，控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，重新启动芯片的电流供应。

Description

芯片过电流及过温保护方法
技术领域
本发明是关于一种芯片过电流及过温保护方法，特别是关于一种无需调整过电流门槛值及过温门槛值即可降低功耗及平均温度的芯片过电流及过温保护方法。
背景技术
在电脑系统或各种电子装置内部，已设有各种控制芯片、驱动芯片来实现各种控制电路、驱动电路的运作。现今的芯片体积朝向微型化发展，操作的频率、效能也大幅提升，芯片当中的电路设计或是制作过程中稍有异常，就可能影响芯片的功能，造成芯片内部异常的电流驱动及操作，芯片内的温度也可能相应的大幅提升。
现有的芯片会设置过电流保护或过温保护的机制，在内部电流达到临界值时，控制电流以避免电流量持续升高，直到异常排除而恢复到正常工作电流。过温保护则是在温度达到临界值时，关闭电路或启动降温装置来避免芯片温度持续上升。但在这些保护机制下，过电流及过温的临界值往往是预先设定的固定值，难以依据芯片需求调整，造成在保护芯片的过程中，消耗过多的功耗或是过高的温度，增加芯片损毁的风险。
综观前述，本发明的发明者思索并设计一种芯片过电流及过温保护方法，以期针对现有技术的问题加以改善，进而增进产业上的实施利用。
发明内容
有鉴于背景技术所述的问题，本发明的目的在于提供一种芯片过电流及过温保护方法，避免芯片在操作时因为电流过大或温度过高而造成芯片损坏的问题。
基于上述目的，本发明提供一种芯片过电流及过温保护方法，是由控制模块控制芯片的电流供应，芯片保护方法包含：藉由电流检测模块检测芯片的通过电流；藉由温度感测模块感测芯片的操作温度；当通过电流达到电流门槛值时，控制模块维持通过电流于电流门槛值；当维持电流门槛值持续达到电流维持时间，控制模块停止芯片的电流供应；以及当操作温度恢复至重启门槛值时，控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，重新启动芯片的电流供应。
优选地，电流维持时间可包含当操作温度达到温度门槛值，控制模块停止芯片的电流供应。
优选地，关闭延迟时间可包含当操作温度降低至重启温度值，控制模块重新启动芯片的电流供应。
优选地，芯片过电流及过温保护方法可进一步包含：当重新启动芯片的电流供应时，若通过电流仍为电流门槛值，控制模块维持通过电流于电流门槛值；当维持电流门槛值持续达到电流维持时间，控制模块停止芯片的电流供应；以及当操作温度恢复至重启门槛值时，控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，重新启动芯片的电流供应。
优选地，芯片过电流及过温保护方法可进一步包含：当重新启动芯片的电流供应时，若通过电流低于电流门槛值，电流检测模块持续检测通过电流是否达到电流门槛值。
优选地，关闭延迟时间可为电流维持时间的2倍。
优选地，温度门槛值可为150℃，重启门槛值可为110℃。
承上所述，依本发明的芯片过电流及过温保护方法，其可具有一或多个下述优点：
(1)此芯片过电流及过温保护方法能在不改变电流门槛值、温度门槛值及重启门槛值的情况下，降低芯片操作所耗费的功耗，提升芯片操作的效率。
(2)此芯片过电流及过温保护方法能在不改变电流门槛值、温度门槛值及重启门槛值的情况下，降低芯片的平均温度，避免芯片因高温而损坏，增加芯片的耐用度及可靠度。
(3)此芯片过电流及过温保护方法可避免芯片在操作过程中因为通过电流过高或操作温度过高而造成电路损毁，增加芯片的使用寿命。
附图说明
为使本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效更为显而易见，兹将本发明配合以下附图进行说明：
图1为本发明实施例的芯片过电流及过温保护方法的流程图。
图2为本发明另一实施例的芯片过电流及过温保护方法的流程图。
图3为本发明实施例的芯片过电流及过温保护方法的示意图。
附图标记：
I：通过电流
IOCP：电流门槛值
S11～S15,S21～S26：步骤
T：操作温度
TD：温度门槛值
TR：重启门槛值
TO：重启温度值
t：时间轴
t0：起始时间
t1：第一时间点
t2：第二时间点
t3：第三时间点
t4：第四时间点
t5：第五时间点
t6：第六时间点
t7：第七时间点
tc：关闭时间
tdelay：关闭延迟时间
tdet：电流维持时间
具体实施方式
为利了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
请参阅图1，图1为本发明实施例的芯片过电流及过温保护方法的流程图。如图所示，芯片过电流及过温保护方法包含以下步骤(S11～S15)：
步骤S11：藉由电流检测模块检测芯片的通过电流。对于电子装置当中的芯片，包括各种驱动芯片、控制芯片，可设置相关的感测元件来监测芯片的操作状态，防止芯片因为异常的电性或温度而造成损坏。首先，在芯片中设置电流检测模块，其可为比对电路，连接至芯片电路中选择的操作节点，检测此操作节点的通过电流是否超过临界电流，进而判断芯片中是否有电路异常或短路而造成操作上的异常。
步骤S12：藉由温度感测模块感测芯片的操作温度。除了检测芯片的通过电流，也设置温度感测模块来感测芯片的操作温度，例如设置温度感测器来量测芯片中预设接点的温度。芯片在运作时，会设定的操作温度区间，也会设计相关的散热或降温装置来降低操作温度，若是操作温度超过设定的临界温度，可能会影响芯片的操作，甚至造成内部电路损坏而影响芯片原有的功能。
步骤S13：当通过电流达到电流门槛值时，控制模块维持通过电流于电流门槛值。芯片中的电流检测模块会持续检测芯片的通过电流，当通过电流超过预设的电流门槛值时，为保护芯片内部电路，芯片的控制模块会控制通过电流维持在电流门槛值，避免通过电流持续增加而超过内部电路所能承受的负荷。在本实施例中，控制模块包含过电流保护电路，当操作节点的通过电流持续增加达电流门槛值时，即启动过电流保护电路，将通过电流锁定于固定值。
步骤S14：当维持电流门槛值持续达到电流维持时间，控制模块停止芯片的电流供应。当过电流保护电路启动时，会将芯片的通过电流持续维持在电流门槛值，直到造成通过电流上升的原因解除，即检测通过电流下降或恢复正常时，才会解除锁定。然而，持续将通过电流维持于高电流的状况，会持续增加芯片及整个电子装置的功耗，造成无谓的浪费，因此，当维持电流门槛值持续一个预设的电流维持时间后，控制模块会将芯片的电流供应切断，即关闭芯片的操作电路系统来将电流降为零，让芯片不再持续消耗功耗，降低芯片所需的耗电量。
在降低芯片功耗的目标下，最直接的操作方式是降低电流门槛值，使得整体电流供应能下降，但一般的过电流保护电路所设定的电流门槛值都是固定的，难以直接更动来配合不同芯片需求。因此，通过在电流维持时间后关闭芯片系统以停止电流供应，将能在不更动预设电流门槛值的情况下，达到降低功耗的效果。
在本实施例中，这个预设的电流维持时间可配合温度感测模块所感测的操作温度来决定，由于操作电流持续上升的情况，往往会伴随操作温度的上升，在造成通过电流上升的原因未解决前，芯片的操作温度会持续上升。当温度感测模块感测的操作温度达到温度门槛值时，通过控制模块的过温保护电路关闭芯片的操作电路系统，使得通过电流降为零，不但能降低功耗，也能通过关闭系统来进行芯片的降温。在另一实施例中，预设的电流维持时间也可为固定的预设时间区间，即在固定的时间切断电流供应，降低芯片的功耗。
步骤S15：当操作温度恢复至重启门槛值时，控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，重新启动芯片的电流供应。由于控制模块会关闭电路使得芯片不再获得电流供应，在未进行操作的情况下，芯片的操作温度会随时间降低，当温度感测电路感测的操作温度降至重启门槛值时，过温保护电路应重启芯片使其恢复运作，但为了降低芯片的操作温度，控制模块中设有控制电路，在过温保护电路欲重启系统时，仍持续切断电流供应一段关闭延迟时间，使得芯片恢复供电的时间延后，增加芯片降温的时间。
在本实施例中，关闭延迟时间可为预设的固定时间，例如关闭延迟时间为电流维持时间的2倍时间，当温度感测电路感测操作温度达到重启门槛值时，控制电路延迟两倍的电流维持时间，使得芯片在关闭延迟时间过后才重新启动。在另一实施例中，关闭延迟时间也可配合温度感测模块，当操作温度持续降至温度门槛值时，才重新启动芯片的电流供应。延迟芯片重启的时间，主要是为了降低芯片的温度，不过一般的过温保护电路，启动过温保护的温度门槛值及恢复供电的重启门槛值都是固定的，难以随着芯片需求调整，当芯片正常的温度操作区间较低时，可通过关闭延迟时间使得操作温度进一步下降，进而降低芯片的平均温度，使其符合芯片的正常操作范围，避免高温造成芯片电路或结构的损坏。
请参阅图2，图2为本发明另一实施例的芯片过电流及过温保护方法的流程图。如图所示，芯片过电流及过温保护方法包含以下步骤(S21～S26)：
步骤S21：藉由电流检测模块检测芯片的通过电流；步骤S22：藉由温度感测模块感测芯片的操作温度；步骤S23：当通过电流达到电流门槛值时，控制模块维持通过电流于电流门槛值；步骤S24：当维持电流门槛值持续达到电流维持时间，控制模块停止芯片的电流供应；以及步骤S25：当操作温度恢复至重启门槛值时，控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，重新启动芯片的电流供应。上述步骤S21～S25的内容对应于前述实施例的步骤S11～S15，相同技术内容不再重复描述，请参阅图1中的说明。
与前述实施例不同，本实施例包含步骤S26：判断通过电流是否仍为电流门槛值。若是，则重新回到步骤S23：当通过电流达到电流门槛值时，控制模块维持通过电流于电流门槛值。当步骤S25结束后，重新启动芯片操作系统，对芯片进行供电，若是判断通过电流仍维持在电流门槛值，表示芯片仍处于过电流的状态，并未解决电流过高的问题，此时控制模块将持续维持通过电流于电流门槛值，同样在经过电流维持时间后，停止芯片的电流供应以降低功耗。此外，当操作温度恢复至重启门槛值时，控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，才重新启动芯片的电流供应。由于过电流的状态可能是电路短路或断路造成，无法及时排除，因此重复本实施例的操作流程，能持续降低芯片的功耗及平均温度，直到电路异常状态排除。
同样在步骤S26当中，当异常状态排除时，芯片的通过电流应恢复正常而降低至电流门槛值下，此时芯片的操作恢复正常，回到步骤S21持续监测通过电流及步骤S22感测操作温度，若通过电流或操作温度产生异常，才接续后续过电流及过温保护的步骤。
请参阅图3，图3为本发明实施例的芯片过电流及过温保护方法的示意图。芯片实际操作的状态，通过温度感测模块感测的操作温度T及通过电流检测模块检测的通过电流I，在时间轴t所呈现的温度及电流大小如图所示。在起始时间t0时，芯片接收电流而启动，但芯片内部电路的短路或断路，造成电路异常作动，通过电流I在超过工作电流后仍持续上升，同时芯片的操作温度T也相应的持续上升。在第一时间点t1，通过电流I达到电流门槛值IOCP，为了保护芯片，过电流保护电路会锁住电路，控制通过电流I维持在电流门槛值IOCP而不再上升，等待故障或异常排除。
不过，当通过电流I持续维持在电流门槛值IOCP时，芯片仍处于异常操作的状态，高电流也持续增加芯片的操作温度T，为了避免温度持续升高且降低芯片的功耗，当维持时间达到预设的电流维持时间tdet时，芯片的控制模块关闭芯片操作系统，停止对芯片的电流供应，即在第二时间点t2，通过电流I降为零。在本实施例中，电流维持时间tdet为操作温度达到温度门槛值TD时，通过控制模块的过温保护电路关闭系统供电，使得芯片能进行降温来保护芯片中的电路。当芯片经过一段关闭时间tc到达第三时间点t3时，操作温度T降至重启门槛值TR，此时过温保护电路应恢复供电重启芯片，但芯片的控制模块进一步延迟一段的关闭延迟时间tdelay后，才于第四时间点t4重新启动芯片，重新提供芯片的电流供应。
由于在第二时间点t2至第三时间点t3之间电流供应为零，并不会产生电能的消耗，若是为关闭时间tc为电流维持时间tdet的2倍，从第一时间点t1至第三时间点t3之间，芯片的功耗为原本通过电流持续在电流门槛值IOCP时所消耗功耗的1/3。当本实施利进一步延长关闭延迟时间tdelay后，若是为关闭延迟时间tdelay也同样是电流维持时间tdet的2倍，从第一时间点t1至第四时间点t4之间，芯片的功耗为原本通过电流持续在电流门槛值IOCP时所消耗功耗的1/5。在预设的电流门槛值IOCP、温度门槛值TD及重启门槛值TR不改变的情况下，有效的降低芯片所消耗的功耗，避免不必要的电能浪费。
另一方面，若是原本温度门槛值TD为150℃且重启门槛值TR为110℃，芯片的平均温度应为两者平均的130℃。但在本实施例中，再操作温度T降至重启门槛值TR后，进一步延迟一段的关闭延迟时间tdelay，同样以上述关闭时间tc和关闭延迟时间tdelay都是电流维持时间tdet的2倍来计算，当第四时间点t4时，真正的重启温度值TO应为70℃。芯片的平均温度也因此下降至110℃，相较之下芯片平均温度下降了20℃，在温度门槛值TD及重启门槛值TR不改变的情况下，有效的降低芯片的平均温度。
当第四时间点t4系统重启时，重新供应芯片通过电流I，此时若芯片异常尚未排除，芯片的通过电流I仍将达到电流门槛值IOCP，此时，重复前述的保护方式，维持通过电流I在电流门槛值IOCP，经过电流维持时间tdet后于第五时间点t5关闭系统，停止芯片的电流供应，当芯片操作温度T于第六时间点t6下降至重启门槛值TR后，再进一步延迟一段的关闭延迟时间tdelay，于第七时间点t7达到重启温度值TO，重启系统恢复电流供应。不断重复上述的过电流及过温保护流程，直到芯片异常排除，通过电流I恢复至低于电流门槛值IOCP的正常工作电流，此时，芯片的电流检测模块及温度感测模块持续监测通过电流I及操作温度T，当通过电流I再次达到电流门槛值IOCP时，重新执行上述的过电流及过温保护流程。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于前附的权利要求书范围中。

Claims (7)

1.一种芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，由控制模块控制芯片的电流供应，所述芯片过电流及过温保护方法包含：
藉由电流检测模块检测所述芯片的通过电流；
藉由温度感测模块感测所述芯片的操作温度；
当所述通过电流达到电流门槛值时，所述控制模块维持所述通过电流于所述电流门槛值；
当维持所述电流门槛值持续达到电流维持时间，所述控制模块停止所述芯片的电流供应；以及
当所述操作温度恢复至重启门槛值时，所述控制模块持续停止电流供应关闭延迟时间后，重新启动所述芯片的电流供应。
2.如权利要求1所述的芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，所述电流维持时间包含当所述操作温度达到温度门槛值，所述控制模块停止所述芯片的电流供应。
3.如权利要求2所述的芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，所述温度门槛值为150℃，所述重启门槛值为110℃。
4.如权利要求1所述的芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，所述关闭延迟时间包含当所述操作温度降低至重启温度值，所述控制模块重新启动所述芯片的电流供应。
5.如权利要求1所述的芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，进一步包含：
当重新启动所述芯片的电流供应时，若所述通过电流仍为所述电流门槛值，所述控制模块维持所述通过电流于所述电流门槛值；
当维持所述电流门槛值持续达到所述电流维持时间，所述控制模块停止所述芯片的电流供应；以及
当所述操作温度恢复至所述重启门槛值时，所述控制模块持续停止电流供应所述关闭延迟时间后，重新启动所述芯片的电流供应。
6.如权利要求1所述的芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，进一步包含：
当重新启动所述芯片的电流供应时，若所述通过电流低于所述电流门槛值，所述电流检测模块持续检测所述通过电流是否达到所述电流门槛值。
7.如权利要求1所述的芯片过电流及过温保护方法，其特征在于，所述关闭延迟时间为所述电流维持时间的2倍。
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