CN115250062A - 保护电路的方法及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种保护电路的方法，包括步骤：提供第一电流源，其中第一电流源通过第二开关与电路的电容连接；提供检测及控制单元在第一时间点导通第二开关，使第一电流源对电容进行充电；检测及控制单元在第二时间点检测电容的电压值；其中当电容的电压值大于或等于参考电压值时，检测及控制单元断开第二开关并导通电路的第一开关，以及当电容的电压值小于参考电压值时，检测及控制单元断开第二开关并断开第一开关。

Description

保护电路的方法及电子装置
技术领域
本发明是关于一种保护电路的方法及电子装置，特别指一种保护升压电路或降压电路的方法及电子装置。
背景技术
目前电子装置内会具备升压电路或降压电路以提供电子装置运作的所需电压，并会在升压电路或降压电路的输入端及/或输出端之间设置一开关，当该开关导通时才能让升压电路或降压电路开始运作。一般而言，该升压电路或降压电路会电性连接至一芯片，而该开关会受该芯片控制。然而当短路状态发生时，由于大电流会直接流入短路处，即便芯片能检测到短路的情况发生，但因芯片无法实时断开该开关，因此大电流可能会造成升压电路或降压电路中的组件损伤而影响到电子装置的性能。因此，需要一种保护电路的方法及电子装置来改善上述问题。
发明内容
本发明提供一种保护电路的方法，其中，该电路包括输入端、第一开关以及通过第一开关与输入端电性连接的电容。该方法包括步骤：提供第一电流源，其中，第一电流源通过第二开关与电容电性连接；提供检测及控制单元，在第一时间点导通第二开关，使第一电流源对电容进行充电；以及检测及控制单元在第二时间点检测电容的储存电压值，并比较储存电压值与参考电压值。其中，当储存电压值大于或等于参考电压值时，检测及控制单元断开第二开关并导通第一开关，以及当储存电压值小于参考电压值时，检测及控制单元断开第二开关并维持断开第一开关。
本发明还提供一种电子装置，包括电路以及电路保护装置。电路包括输入端、第一开关及电容，其中，电容通过第一开关与输入端电性连接。电路保护装置包括第二开关、第一电流源及检测及控制单元，其中，第一电流源通过第二开关与电容电性连接，且检测及控制单元在第一时间点导通第二开关，使第一电流源对电容进行充电，以及在第二时间点检测电容的储存电压值，并比较储存电压值与参考电压值。其中，当储存电压值大于或等于参考电压值时，检测及控制单元断开第二开关并导通第一开关，以及当储存电压值小于参考电压值时，检测及控制单元断开第二开关并维持断开第一开关。
从下列的详细描述并结合附图，本发明的其他的新颖特征将变得更为清楚。
附图说明
图1是本发明一实施例的电子装置的示意图。
图2A是本发明一实施例的第一电流源的第一电流的信号时序图。
图2B是本发明一实施例的储存电压值的信号时序图。
图2C是本发明一实施例(电容短路时)的储存电压值的信号时序图。
图2D是本发明一实施例的电路保护方法的步骤流程图。
图3是本发明另一实施例的电子装置的示意图。
图4是本发明另一实施例的电子装置的示意图。
图5是本发明一实施例的电子装置的实施示意图。
[附图标记说明]
1 电子装置
2 芯片
10 电路
11 第一开关
12 电容
13 二极管
14 电感
15 第二电容
16 第三开关
20 电路保护装置
21 第二开关
22 检测及控制单元
3 驱动单元
4 显示面板
Vin 输入端
Vout 输出端
I1 第一电流源
I2 第二电流源
i1 第一电流
t1 第一时间点
t2 第二时间点
A 节点
B 节点
Vs 储存电压值
Vf 参考电压值
3 驱动单元
4 显示面板
31 第四开关
a 第一开关的第一端
b 第一开关的第二端
c 第一开关的控制端
d 第二开关的第一端
e 第二开关的第二端
f 第二开关的控制端
g 第四开关的第一端
h 第四开关的第二端
u 第四开关的控制端
具体实施方式
当结合附图阅读时，下列实施例用于清楚地展示本发明的上述及其他技术内容、特征及/或效果。通过具体实施方式的阐述，人们将进一步了解本发明所采用的技术手段及效果，以达到上述的目的。此外，由于本发明所公开的内容应易于理解且可为本领域技术人员所实施，因此，所有不脱离本发明的概念的相等置换或修改应包括在权利要求中。
应注意的是，在本文中，除了特别指明者之外，“一”组件不限于单一的该组件，还可指一或更多的该组件。
此外，说明书及权利要求中例如“第一”或“第二”等序数仅为描述所请求的组件，而不代表或不表示所请求的组件具有任何顺序的序数，并且不是所请求的组件及另一所请求的组件之间或制造方法的步骤之间的顺序。这些序数的使用仅是为了将具有特定名称的一个请求组件与具有相同名称的另一请求组件区分开来。
此外，说明书及权利要求中例如“相邻”一词是用于描述相互邻近，不一定表示相互接触。
此外，本发明中关于“当…”或“…时”等描述表示”当下、之前或之后”等形式，而不限定为同时发生的情形，在此提前说明。本发明中关于“设置于…上”等类似描述是表示两组件的对应位置关系，并不限定两组件之间是否有所接触，除非特别有限定，在此提前说明。再者，本发明记载多个功能时，若在效果之间使用“或”一词，是表示效果可以独立存在，但不排除多个效果可以同时存在。
此外，说明书及权利要求中例如“连接”或“耦接”一词不仅指与另一组件直接连接，也可指与另一组件间接连接或电性连接。另外，电性连接包括直接连接、间接连接或两个组件间以无线电信号交流的形式。
此外，说明书及权利要求中，“约”、“大约”、“实质上”、“大致上”的用语通常表示在一值与一给定值的差距在该给定值的10％内，或5％内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内的范围。在此给定的数量为大约的数量，也即在没有特定说明“约”、“大约”、“实质上”、“大致上”的情况下，仍然可以隐含“约”、“大约”、“实质上”、“大致上”的含义。此外，用语“范围为第一数值至第二数值”、“范围介于第一数值至第二数值之间”表示所述范围包括第一数值、第二数值以及它们之间的其它数值。
此外，各组件可以通过合适的方式来组成单一电路或一集成电路，并且可以包括一或多个主动组件，例如，晶体管或逻辑闸，或一或多个被动组件，例如，电阻、电容或电感，但不限于此。各组件可以通过合适的方式来彼此连接，例如，分别配合输入信号及输出信号，使用一或多条线路来形成串联或并联。此外，各组件可允许输入信号及输出信号依序或并列进出。上述实现方式都是根据实际应用而定。
此外，在本文中，“系统”、“设备”、“装置”、“模块”或“单元”等用语，是指由一电子组件或由多个电子组件所组成的一数字电路、一模拟电路、或其他更广义电路，而且除了特别指明的部分之外，它们不一定有位阶或层级关系。
此外，本发明所揭示的不同实施例的技术特征可结合形成另一实施例。
此外，本发明所揭示的电子装置可以包括显示设备、天线装置、感测装置、触控电子装置(touch display)、曲面电子装置(curved display)或非矩形电子装置(free shapedisplay)，但不限于此。电子装置可以为可弯折或可挠式电子装置。电子装置可例如包括液晶(Liquid Crystal，LC)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、荧光(fluorescence)、磷光(phosphor)、量子点(Quantum Dot，QD)、其它合适的材料、或前述的组合，但不限于此。发光二极管可例如包括有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode，OLED)、无机发光二极管(inorganic light emitting diode)、次毫米发光二极管(mini LED)、微发光二极管(micro LED)或量子点发光二极管(例如为QLED、QDLED)、其他合适的材料或上述材料的任意排列组合，但不限于此。显示设备可例如包括拼接显示设备，但不限于此。天线装置可例如是液晶天线，但不限于此。天线装置可例如包含拼接天线装置，但不限于此。需要注意的是，电子装置可为前述的任意排列组合，但不限于此。此外，电子装置的外型可以为矩形、圆形、多边形、具有弯曲边缘的形状或其他适合的形状。电子装置可以具有驱动系统、控制系统、光源系统、层架系统…等外围系统以支持显示设备、天线装置或拼接装置。为方便说明，下文将以电子装置为显示设备的形式进行说明，但本发明不以此为限。
图1是本发明一实施例的电子装置1的示意图。如图1所示，电子装置1至少包括一电路10及一芯片2，其中，芯片2包括一电路保护装置20。此外，电路10可以包括多个组件，其中，电路10内的部分组件可以设置在芯片2内，但不限于此。电路10包括一输入端Vin、一第一开关11、一电容12以及一输出端Vout，其中输入端Vin可以接收外部电压源的信号，电容12通过第一开关11与输入端Vin电性连接。电路保护装置20包括一第一电流源I1、一第二开关21及一检测及控制单元22，其中，第一电流源I1通过第二开关21与电容12电性连接。在电子装置1刚启动时，第一开关11为断开(turn off)状态，因此，外部电压源的信号并不会流入电路10内的组件。此外，电子装置1可以包括一第三开关16，其中，第三开关16可以设置在芯片2内，但也可以设置在芯片2外，例如也可以设置在电路10之中，本发明不限于此。另外，电路保护装置20可以包括一第四开关31及一第二电流源I2，其中第四开关31可以与第一开关11电性连接，且检测及控制单元22可以控制第四开关31。
请参考图2A至图2C并搭配图1，其中图2A是本发明一实施例的第一电流源I1提供一第一电流i1的信号时序图。图2B是本发明一实施例的电容12的一储存电压值Vs的信号时序图。图2C是本发明另一实施例(当电路10发生短路时)的储存电压值Vs的信号时序图。第一电流源I1可以输出第一电流i1(单位为安培，A)，检测及控制单元22可以在一第一时间点t1导通(turn on)第二开关21，此时，第一电流源I1可以对电容12进行充电。此外，检测及控制单元22可以在一第二时间点t2检测电容12的储存电压值Vs(单位为伏特，V)，并将储存电压值Vs与一参考电压值Vf(单位为伏特，V)进行比较。在一实施例中，第二时间点t2可以晚于第一时间点t1。另外，当储存电压值Vs大于或等于参考电压值Vf时(Vs≧Vf)，检测及控制单元22可以断开第二开关21，并导通第四开关31以导通第一开关11，此时一电流可通过电路10。当储存电压值Vs小于参考电压值Vf时(Vs<Vf)，检测及控制单元可以断开第二开关21，并且维持断开第四开关31以持续断开第一开关11，使得来自外部电压源的电流无法通过电路10，借此保护电路10中的组件。本发明不限于此。
接着更详细地说明电子装置1的细节。
首先说明电路10。在图1所示的实施例中，电路10可为一升压电路，其还包括一二极管13及一电感14。
第一开关11可以电性连接输入端Vin及电感14。举例来说，第一开关11可以包括一第一端a、一第二端b及一控制端c，其中，第一开关11的第一端a电性连接输入端Vin，第一开关11的第二端b电性连接电感14，第一开关11的控制端c可通过第四开关31而电性连接至电路保护装置20的第二电流源I2。在一实施例中，第四开关31可以包括与第一开关11的控制端c电性连接的一第一端g、与第二电流源I2电性连接的一第二端h以及与检测及控制单元22电性连接的一控制端i，因此，检测及控制单元22可以控制第四开关31，而可通过电路保护装置20的第二电流源I2来改变第一开关11的控制端c的电压，使第一开关11导通或断开。此外，在一实施例中，第一开关11的第二端b还可以电性连接一第二电容15，其中，第二电容15可以提供电路10的稳压功能。
电感14的一端与第一开关11的第二端b电性连接，而电感14的另一端与二极管13的一端(例如阳极端)以及第三开关16电性连接。二极管13的另一端(例如阴极端)可以与电容12及输出端Vout在一节点A处电性连接。
此外，在一实施例中，当输出端Vout电性连接一外部组件或负载(loading)时，电路10可输出电压至该外部组件或负载，此时电容12所储存的能量将可以提供给外部组件或负载。本发明不限于此。
在一实施例中，第一开关11、第二开关21、第三开关16和/或第四开关31可以是晶体管(transistor)，但不限于此。
因此电路10的细节已经可以被理解。
接着将说明电路保护装置20。在图1所示的实施例中，第二开关21包括一第一端d、一第二端e及一控制端f。第二开关21的第一端d电性连接第一电流源I1。第二开关21的第二端e电性连接至二极管13的一端(例如阳极端)，以通过二极管13电性连接至电容12。第二开关21的控制端f与检测及控制单元22电性连接，因此，检测及控制单元22可以控制第二开关21的导通或断开状态。
此外，在一实施例中，检测及控制单元22可以控制第四开关31的导通或断开状态，而可通过第二电流源I2改变第一开关11的控制端c的电压以导通或断开第一开关11。如前所述，检测及控制单元22也可以对第二开关21的控制端f施加电压以导通或断开第二开关21，但本发明不限于此。
在一实施例中，检测及控制单元22可以包括一内存(图未显示)，以记录预先设定的参考电压值Vf，但不限于此。在一实施中，检测及控制单元22可以包括控制逻辑电路(图未显示)，以实现在特定时间点导通第一开关11或第二开关21，但不限于此。
借此，电路保护装置20的细节已经可以被理解。
需注意的是，图1所示的实施例中的组件种类和/或数量仅是为了说明本发明的功能，实际上芯片2、电路10及电路保护装置20也可以包括更多的组件。
接着将以图1及图2A至图2D说明本发明的运作过程，其中，图2D是本发明一实施例的电路保护方法的步骤流程图。
如图1及图2D所示，保护电路的方法的步骤S1为：提供第一电流源I1，其中，第一电流源I1通过第二开关21及二极管13与电容12电性连接于节点A。在步骤S1中，检测及控制单元22控制第一开关11为断开状态，因此，来自外部电压源的电流无法通过第一开关11。
接着，如图1、图2A及图2D所示，电路保护方法的步骤S2为：提供检测及控制单元22，在第一时间点t1导通第二开关21，使第一电流源I1对电容12进行充电。在步骤S2中，检测及控制单元22可以导通第二开关21，而第一电流源I1提供的第一电流i1可以通过第二开关21，并通过二极管13而流至节点A，因此，可以对电容12进行充电。如图2A所示，第一电流源I1提供的第一电流i1可以为一定电流值，但不限于此。此外，第一开关11维持断开状态。
接着，如图1、图2A至图2D所示，电路保护方法的步骤S3为：检测及控制单元22在第二时间点t2检测电容12的储存电压值Vs，并将储存电压值Vs与参考电压值Vf进行比较。
如图1、图2B及图2D所示，假如输出端Vout未发生短路的情形时，第一电流i1可以被提供至电容12，因此，电容12可以通过持续提供的第一电流i1而进行充电，使得储存电压值Vs随着时间变化而逐渐增加，从而可以在时间点tf等于参考电压值Vf。因此，在第二时间点t2(等于或晚于时间点tf)，当储存电压值Vs大于或等于参考电压值Vf时(Vs≧Vf)，检测及控制单元22即可判断电路10并未发生短路。此时可执行步骤S4，检测及控制单元22可立即断开第二开关21，并导通第四开关31以导通第一开关11，使得进入输入端Vin的电流可通过第一开关11、电感14及二极管13，并经由输出端Vout输出至外部组件。在一实施例中，倘若当第二时间点t2的储存电压值Vs大于或等于参考电压值Vf时(Vs≧Vf)，检测及控制单元22可不立即断开第二开关21，例如，可在第二时间点t2后再经过一预设时间区间才断开第二开关21，但不限于此。
又如图1、图2B及图2D所示，假如，输出端Vout发生短路的情形时，此时输出端Vout则相当于接地，则第一电流i1将从输出端Vout的短路处直接输出，因此，第一电流i1将无法对电容12进行充电，换句话说，电容12的储存电压值Vs大致上将不会随着时间而明显增加(或可些微增加)。因此，在第二时间点t2，储存电压值Vs小于参考电压值Vf时(Vs<Vf)，检测及控制单元22即可判断电路10发生短路。由于当电路10发生短路的情形时，若第一开关11一被导通时，电路10上可能会产生大电流并通过第一开关11、电感14及二极管13，则电路10中的某些组件可能被大电流所损伤，而造成电路10的失效或异常。因此，可执行步骤S5，检测及控制单元22断开第二开关21，并且维持断开第四开关31以持续断开第一开关11。
借此，本发明的运作过程已经可以被理解。
本发明的电子装置1也可以具备不同的实施形式。图3是本发明另一实施例的电子装置1的示意图，并请同时参考图1至图2D。
图3所示的实施例与图1所示的实施例类似，相同的组件可适用图1所示的实施例的说明，故不再详述。以下针对差异之处进行说明。
如图3所示，为本发明另一实施例，电路10也是一升压电路，并包括电感14、二极管13。本实施例与图1的主要差异在于第一开关11所设置的位置。
在本实施例中，第一开关11可以电性连接二极管13及电容12，例如，第一开关11的第一端a电性连接二极管13，第一开关11的第二端b电性连接电容12。更详细地说明，在本实施例中，输入端Vin电性连接电感14的一端；电感14的另一端电性连接二极管13的一端(例如阳极端)；二极管13的另一端(例如阴极端)电性连接第一开关11的第一端a；第一开关11的第二端b于节点A处与第三开关16、电容12及输出端Vout电性连接；第一开关11的控制端c可通过第四开关31而电性连接至电路保护装置20的第二电流源I2。同前所述，第三开关16可设置在芯片2之中，但也可以设置在电路10之中。
此外，第一电流源I1通过第二开关21、第三开关16电性连接电容12及输出端Vout。更详细地说明，第二开关21的第一端d电性连接第一电流源I1；第二开关21的第二端e通过第三开关16电性连接至节点A；第二开关21的控制端f与检测及控制单元22电性连接。因此，当第二开关21导通时，第一电流源I1提供的第一电流i1(标示于图2A)可以通过第二开关21、第三开关16(维持导通状态)而流至节点A，使电容12进行充电。
此外，本实施例的运作方式可以适用图2A至图2D的说明，故不再详述。
本发明的电子装置1也可以具备不同的实施形式。图4是本发明另一实施例的电子装置1的示意图，并请同时参考图1至图3。
图4所示的实施例与图1所示的实施例类似，相同的组件可以适用图1所示的实施例的说明，故不再详述。以下针对差异之处进行说明。
如图4所示，为本发明另一实施例，电路10可以为一降压电路。
在本实施例中，第一开关11可以电性连接输入端Vin及电感14。更详细地说明，输入端Vin电性连接第一开关11的第一端a；第一开关11的第二端b在节点B处电性连接二极管13的一端(例如阴极端)及电感14的一端；电感14的另一端在节点A处电性连接电容12及输出端Vout；第一开关11的控制端c可以通过第四开关31而电性连接至电路保护装置20的第二电流源I2；二极管13的另一端(例如阳极端)可以接地。
此外，第一电流源I1通过第二开关21电性连接电容12及输出端Vout。更详细地说明，第二开关21的第一端d电性连接第一电流源I1；第二开关21的第二端e电性连接至节点B，以通过电感14与电容12及输出端Vout电性连接；第二开关21的控制端f电性连接检测及控制单元22。因此，当第二开关21导通时，第一电流源I1提供的第一电流i1(标示于图2A)可通过第二开关21、电感14而流至节点A，并可以对电容12进行充电。
此外，本实施例的运作方式可以适用图2A至图2D的说明，故不再详述。
图5是本发明一实施例的电子装置1的实施示意图，并请同时参考图1至图4。
如图5所示，电子装置1可以为一显示设备，并包括芯片2、电路10、一驱动单元3及一显示面板4。
在本实施例中，电路10可以是升压电路或降压电路，且一系统电源(图未显示)可以提供能量至电路10的输入端Vin。电路10可以输出能量至驱动单元3。芯片2可以是一电源管理芯片(Power Management Integrated Circuit，PMIC)，用于管理电路10的能量输出。驱动单元3接收电路10提供的能量后，可以驱动显示面板4，从而使电子装置1进行运作。
需注意的是，电子装置1的实施形式不限于显示设备。
在一实施例中，前述实施例所制得的电子装置1可以为一触控装置。再者，本发明前述实施例所制得的电子装置1若为显示设备或触控显示设备的形式，将可以应用于本技术领域已知的任何需要显示设备的产品上，例如，显示器、手机、笔记本电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、移动导航装置、电视、车用仪表板、中控台、电子后视镜、抬头显示器…等需要显示影像的产品。
在一实施例中，本发明至少可通过比对电子装置1中组件的有无及连接方式作为对象是否落入专利保护范围的举证，且不限于此。
借此，本发明提供了改良的保护电路方法及电子装置，可以预先检测电路的输出端是否发生短路，进而决定是否导通第一开关，降低电路中的组件受到毁损的机会。
本发明各个实施例间的特征只要不违背发明精神或相冲突，均可任意混合搭配使用。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围应该以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种保护电路的方法，其中，该电路包括一输入端、一第一开关以及一电容，该电容通过该第一开关与该输入端电性连接，其特征在于，该方法包括：
提供一第一电流源，其中，该第一电流源通过一第二开关与该电容电性连接；
提供一检测及控制单元，在一第一时间点导通该第二开关，使该第一电流源对该电容进行充电；以及
该检测及控制单元在一第二时间点检测该电容的一储存电压值，并将该储存电压值与一参考电压值进行比较，
其中，当该储存电压值大于或等于该参考电压值时，该检测及控制单元断开该第二开关并导通该第一开关，以及当该储存电压值小于该参考电压值时，该检测及控制单元断开该第二开关并维持断开该第一开关。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该电路是一升压电路。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，该电路还包括一二极管与一电感，且该第一开关电性连接该输入端与该电感。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，该电路还包括一二极管与一电感，且该第一开关电性连接该二极管与该电容。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该电路是一降压电路。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，该电路还包括一二极管与一电感，且该第一开关电性连接该输入端与该电感。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该第二时间点晚于该第一时间点。
8.一种电子装置，其特征在于，包括：
一电路，包括一输入端、一第一开关以及一电容，其中该电容通过该第一开关与该输入端电性连接；以及
一电路保护装置，包括：
一第二开关；
一第一电流源，通过该第二开关与该电容电性连接；以及
一检测及控制单元，在一第一时间点导通该第二开关，使该第一电流源对该电容进行充电，以及在一第二时间点检测该电容的一储存电压值，并将该储存电压值与一参考电压值进行比较；
其中，当该储存电压值大于或等于该参考电压值时，该检测及控制单元断开该第二开关并导通该第一开关，以及当该储存电压值小于该参考电压值时，该检测及控制单元断开该第二开关并维持断开该第一开关。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，该电路是一升压电路，并包括一二极管与一电感，其中，该第一开关电性连接该输入端与该电感，或者该第一开关电性连接该二极管与该电容。
10.根据权利要求8所述的电子装置，其中，该电路是一降压电路，并包括一二极管与一电感，其中，该第一开关电性连接该输入端与该电感。
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