CN203251070U - 电路保护装置 - Google Patents

Abstract

一种电路保护装置，用以控制一连接端口接口，连接端口接口包括第一电源接点以及第二电源接点，电路保护装置包括辅助电源提供电路、电源转换器、第一开关、第二开关、电源开关电路、警示电路与控制器。负载插入连接端口接口，使第一开关被导通且控制器被使能及输出控制信号以驱动电源转换器输出电源。当电源开关电路的输入端与输出端之间的电流大于预设电流值时，控制器接收到电源开关电路输出的错误旗标逻辑电压，切断电源开关电路的输入端与输出端之间的电流。本实用新型的电路保护装置，用以自动进入省电与供电方式，且电路保护装置产生短路或超过预设电流大小时，能自动完全隔离输出电源与负载间的电路，并以警示元件操作让使用者警觉。

Description

电路保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测外接周边装置是否插设、损坏或短路的电路保护装置，特别涉及一种能自动启动或自动进入省电的供电方式，且能自动完全隔离输出电源与负载间的电路保护装置。

背景技术

随着电子装置的轻量化及薄型化，使用者已渐渐习惯随身携带这些电子装置。一般常见的电子装置，例如手机、个人数字助理器（PDA，PersonalDigital Assistance）、笔记本电脑、平板电脑、数码相机与数码摄录像机（digital camcorder）等等，已经普遍为社会大众广泛使用，成为现代信息生活不可或缺的一部分。

图1a是现有技术中，用于通用串行总线端口的短路保护电路的电路方块图。一般常见的输出短路保护，是以升压或降压IC内部的短路保护功能为主，而该类IC的短路保护通常通过外接一由电阻与电容组成的RC电路，来设定短路保护时间长短，例如短路发生时，电源开关103停止对外输出电压和电流的时间约为数十微秒到数秒不等。当电源开关103停止对外输出电压和电流的时间达到时，电源转换器102就会继续输出电压和电流，若仍然是短路状态，则再次进入前述的短路保护状态，如此周而复始，藉此输出会形成开开关关的现象。因此类IC原本短路保护的目的，是为了保护IC本身的安全，以避免当外部其他保护电路功能失效时的一个最后保护关卡。换句话说，这类IC的短路保护功能，并不能作为产品短路时的保护功能，但可惜的是许多产品都是如此设计，以致短路保护的安全性严重不足，非常容易造成外部设备或内部电路损毁。

另外，这类IC并没有电流限流保护，也就是当外部装置因为突波、老化、干扰等等问题而发生异常的大电流，但该电流并未大到短路的状态时，这类的IC仍会认为该大电流属正常状态而持续输出，这种情形极容易造成外部装置损坏。

此外市面上还有许多电子装置，本身电路根本就无短路保护或限流保护的设计，而是依赖用于电池的保护IC做为产品最后一道的保护，殊不知此类IC仍有很小比例的误动作或不动作，也就是短路保护不起作用。而此类的设计，也较容易造成电子电路和负载设备的受损。上述电路不具备检测外部短路或过电流状况是否已经完全解除的能力，也无法在发生短路或过电流时，对使用者提出警告以利使用者实时排除状况，因而，申请人针对上述几种问题，提出具体的解决方案。

再者，现代3C携带式产品，非常强调智能型和节能，例如移动电源（或称移动电源，英文Power Bank）、充电器、变压器等，部分功能强的机种，都会加入自动启动或自动关闭等功能，图1b示出了现有技术中，通用串行总线端口的限流保护电路的电路方块图。请参考图1b，此电路包括一通用串行总线端口104、放大器105、控制器106以及电源转换器107。当通用串行总线端口104接上外围设备时，放大器105会输出使能信号EN。当控制器106接收到使能信号时，便会离开节电模式，使电源转换器107全力输出。然而，此种检测启动电路多半会伴随有些许的小耗电，例如放大器105即使不运作，也会有基本耗电，这些小耗电，常常会影响到电池使用时间，也容易产生误动作。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电路保护装置，用以自动进入省电与供电方式，且电路保护装置产生短路或超过预设电流大小时，能自动完全隔离输出电源与负载间的电路，并以警示元件操作让使用者警觉。

本实用新型的另一目的提供一种电力启动装置，用以通过一颗平时不耗任何电力的回路电阻与输出电力用的端子的正端（正极），与另两个平时也不耗任何电力的检测及启动开关元件（如场效应晶体管MOSFET或双载子晶体管Transister），形成一个断回路，当负载接上输出端子后，则形成一个闭回路，进而启动或触发内部控制电路或其他电路，以达到本实用新型的功能。

为了达成本实用新型的上述目的及其他目的，本实用新型提出一种电路保护装置，用以控制一连接端口接口，其中，上述连接端口接口包括一第一电源接点以及一第二电源接点，上述电路保护装置包括一辅助电源供应电路、电源转换器、一第一开关、第二开关以及一控制器。

辅助电源供应电路包括一第一端以及一第二端，其中，辅助电源供应电路的第一端耦接一电源电压，辅助电源供应电路的第二端耦接第一电源接点；电源转换器包括一输入端以及一输出端，其中，电源转换器的输出端耦接辅助电源供应电路的第二端，其中，电源转换器的输入端接收一控制信号，并根据控制信号来调整电源转换器的输出端的电压；第一开关包括一第一端、一第二端以及一控制端，其中，第一开关的第二端耦接一共接电压，第一开关的控制端耦接第二电源接点；第二开关包括一第一端、一第二端以及一控制端，其中，第二开关的第二端耦接共接电压，第二开关的第一端耦接第二电源接点；以及控制器包括一第一控制端、一第二控制端、一使能端以及一检测端，其中，控制器的第一控制端耦接电源转换器的输入端，控制器的第二控制端耦接第二开关的控制端，控制器的使能端耦接第一开关的第一端，控制器的检测端耦接第二电源接点；当一负载插入连接端口接口时，导致第一电源接点以及第二电源接点通过负载电性连接，辅助电源供应电路的第二端通过负载提供电源电压给第一开关的控制端，使第一开关导通，控制器的使能端接收到共接电压；

其中，控制器的使能端接收到共接电压后，控制器被使能，控制器的第一控制端输出控制信号，以驱动电源转换器的输出端输出一电源，且控制器通过第二控制端控制第二开关导通，并且控制器通过检测端持续检测第二电源接点的电压；

其中，当控制器检测到第二电源接点的电压低于一默认电压时，控制器的第一控制端停止输出控制信号，并且控制器进入一省电模式。

电路保护装置还包括一电源开关电路，电源开关电路包括一输入端、一输出端、一警示端以及一使能端，其中，电源开关电路的输入端耦接电源转换器的输出端，电源开关电路的输出端耦接第一电源接点；一警示电路，耦接共接电压；控制器还包括至少一警示控制端、一使能控制端以及一异常警示端，其中，控制器的至少一警示控制端耦接警示电路，控制器的使能控制端耦接电源开关电路的使能端，控制器的异常警示端耦接电源开关电路的警示端；以及当负载插入连接端口接口时，导致第一电源接点以及第二电源接点通过负载电性连接，控制器控制电源转换器输出一电源电压，并且控制器的使能控制端输出一使能信号，其中，当电源开关电路的使能端收到使能信号时，电源开关电路的输入端与电源开关电路的输出端导通；

当负载过大导致第一电源接点与第二电源接点短路，导致电源开关电路的输入端与电源开关电路的输出端的电流大于一预定电流时，电源开关电路的警示端输出一错误旗标逻辑电压，当控制器的异常警示端接收到错误旗标逻辑电压时，控制器通过所述第一控制端关闭电源转换器，并且控制器通过使能控制端关闭电源开关电路，使电源开关电路的输入端与输出端断路，且控制器通过至少一警示控制端导通警示电路以警告使用者。

进一步地，当控制器的异常警示端接收到错误旗标逻辑电压时，控制器通过第二控制端关闭第二开关，并且控制器通过至少一警示控制端使警示电路运作来警告使用者；

当负载移除后，控制器的检测端检测到电压低于默认电压时，控制器进入待机状态，并通过控制器的第二控制端控制第二开关关闭，并且控制器的使能控制端输出使能信号使电源开关电路的输入端与电源开关电路的输出端短路。

进一步地，电路保护装置还包括第一阻抗元件，第一阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，第一阻抗元件的第一端耦接第二电源接点，第一阻抗元件的第二端耦接共接电压。

进一步地，电路保护装置还包括一第二阻抗元件，第二阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，第二阻抗元件的第一端耦接第二电源接点，第二阻抗元件的第二端耦接第二开关的第一端。

进一步地，电路保护装置还包括第三阻抗元件，第三阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，第三阻抗元件的第一端耦接第二开关的控制端，第三阻抗元件的第二端耦接共接电压。

进一步地，第一开关包括一第一金属半导体场效应晶体管，包括一栅极、第一源/漏极以及一第二源/漏极，其中，第一金属半导体场效应晶体管的栅极耦接第一开关的控制端，第一金属半导体场效应晶体管的第一源/漏极耦接第一开关的第一端，第一金属半导体场效应晶体管的第二源/漏极耦接第一开关的第二端。

进一步步地，第一开关包括一第一双极性晶体管，包括一基极、一集电极以及一发射极，其中，第一双极性晶体管的基极耦接第一开关的控制端，第一双极性晶体管的集电极耦接第一开关的第一端，第一双极性晶体管的发射极耦接第一开关的第二端。

进一步地，第二开关包括一第二金属半导体场效应晶体管，包括一栅极、第一源/漏极以及一第二源/漏极，其中，第二金属半导体场效应晶体管的栅极耦接第二开关的控制端，第二金属半导体场效应晶体管的第一源/漏极耦接第二开关的第一端，第二金属半导体场效应晶体管的第二源/漏极耦接第二开关的第二端。

进一步地，第二开关包括一第二双极性晶体管，包括一基极、一集电极以及一发射极，其中，第二双极性晶体管的基极耦接第二开关的控制端，第二双极性晶体管的集电极耦接第二开关的第一端，第二双极性晶体管的发射极耦接第二开关的第二端。

进一步地，辅助电源供应电路包括一第四阻抗元件，第四阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，第四阻抗元件的第一端耦接辅助电源供应电路的第一端，第四阻抗元件的第二端耦接辅助电源供应电路的第二端。

进一步地，警示电路包括至少一发光二极管，用以发光警告使用者。

进一步地，警示电路包括至少一扬声器，用以发声警告使用者。

进一步地，电源开关电路包括一第一电阻，第一电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第一电阻的第一端耦接电源开关电路的输入端，第一电阻的第二端耦接电源开关电路的输出端；第二电阻，第二电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第二电阻的第一端耦接电源开关电路的输入端；一第三电阻，第三电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第三电阻的第二端耦接电源开关电路的输出端；一第一放大器，第一放大器包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，其中，第一放大器的正输入端耦接第二电阻的第二端，第一放大器的负输入端耦接第三电阻的第二端；一第三双极性晶体管，包括一基极、一集电极以及一发射极，其中，第三双极性晶体管的基极耦接第一放大器的输出端，第三双极性晶体管的集电极耦接第一放大器的正输入端；一第四电阻，第四电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第四电阻的第一端耦接第三双极性晶体管的发射极，第四电阻的第二端耦接共接电压；一第二放大器，第二放大器包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，其中，第二放大器的正输入端耦接一参考电压，第二放大器的负输入端耦接第四电阻的第一端，第二放大器的输出端输出错误旗标逻辑电压。

进一步地，电源开关电路包括一第一电阻，第一电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第一电阻的第一端耦接电源开关电路的输入端，第一电阻的第二端耦接电源开关电路的输出端；一第二电阻，第二电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第二电阻的第一端耦接电源开关电路的输入端；一第三电阻，第三电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第三电阻的第二端耦接电源开关电路的输出端；一第一放大器，第一放大器包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，其中，第一放大器的正输入端耦接第二电阻的第二端，第一放大器的负输入端耦接第三电阻的第二端，第一放大器的输出端输出错误旗标逻辑电压；以及第四电阻，第四电阻包括一第一端以及一第二端，其中，第四电阻的第一端耦接第一放大器的输出端，第四电阻的第二端耦接共接电压。

为了达成本实用新型的上述目的及其他目的，本实用新型另外提出一种电路保护装置，用以对一连接端口接口进行短路保护，其中，该连接端口接口包括一第一电源接点以及一第二电源接点，该短路警告保护方法包括：在第一电源接点与一电源转换器之间，提供一电源开关电路；检测电源开关电路的输入端与输出端之间的电流大小；当电源开关电路的输入端与输出端之间的电流大于一预设电流值时，电源开关输出一错误旗标逻辑电压；当控制器接收到错误旗标逻辑电压时，切断电源开关电路的输入端与输出端之间的电流；停止电源转换器的运作；以及警示元件操作以通知使用者。

本实用新型在第一开关被导通，使控制器被使能输出控制信号，以驱动电源转换器输出电源，且控制器控制第二开关导通，并通过检测端持续检测第二电源接点的电压。另外，本实用新型在电源转换器与连接端口接口的电源端点之间，增加一个开关电路，此开关电路具有电流或电压或上述两者混和检测的功能。当电流或电压异常时，输出一警告信号告知微处理器，微处理器随即可以关闭电源转换器，并且微处理器可以立即导通其所连接的警示元件，让使用者得知所插入的周边设备异常。当状况解除时，本实用新型还会立即进入省电模式，延长产品使用时间。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本实用新型，而非对本实用新型的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

图1a是现有技术中，用于连接端口接口的短路保护电路的电路方块图。

图1b是现有技术中，用于连接端口接口的限流保护电路的电路方块图。

图2示出了本实用新型第一实施例的电路保护装置的电路方块图。

图3示出了本实用新型第二实施例的电路保护装置的电路方块图。

图4示出了本实用新型第三实施例的电路保护装置的电路方块图。

图5示出了本实用新型第四实施例的电路保护装置的电路方块图。

图6示出了本实用新型第五实施例的电路保护装置的电路方块图。

图7示出了本实用新型第六实施例的电路保护装置的电路方块图。

图8示出了本实用新型第七实施例的电路保护装置的内部的错误旗标逻辑电压输出电路的电路图。

图9示出了本实用新型第八实施例的电路保护装置的内部的错误旗标逻辑电压输出电路的电路图。

图10示出了本实用新型第八实施例的短路警告保护方法的流程图。

【主要元件符号说明】

104：通用串行总线连接端口

105：放大器

102、107、202、302、402、502：电源转换器

103、307、407、507：电源开关电路

309、D1～D5：警示电路

101、106、205、305、405、505：控制器

206、306、406、506：连接端口接口

L：负载

N1：第一电源接点

N2：第一数据接点

N3：第二数据接点

N4：第二电源接点

203、303、403：第一开关

204、304、404：第二开关

201、301、401：辅助电源供应电路

S1：第一端

S2：第二端

SC：控制端

C1：第一控制端

C2：第二控制端

EN：使能端

DT：检测端

IN：输入端

OUT、VOUT：输出端

ErrFlag：警示端

VCOM：共接电压

VDD、VCC：电源电压

L1～L5：警示控制端

ENC：使能控制端

ERT：异常警示端

R1：第一阻抗元件

R2：第二阻抗元件

R3：第三阻抗元件

R4：第四阻抗元件

RD1～RD5：电阻

M1：第一金属半导体场效应晶体管

M2：第二金属半导体场效应晶体管

Q1：第一双极性晶体管

Q2：第二双极性晶体管

Z1：第一电阻

Z2：第二电阻

Z3：第三电阻

Z4：第四电阻

A1：第一放大器

A2：第二放大器

Q3：第三双极性晶体管

ERR：错误旗标逻辑电压

ES：使能信号

S1001～S1007：本实用新型实施例的各个步骤

具体实施方式

在下文中，将通过图式说明本实用新型的实施例来详细描述本实用新型，而图式中的相同参考数字可用以表示类似的元件。

（第一实施例）

图2示出了本实用新型第一实施例的电路保护装置的电路方块图。请参考图2，此电路保护装置包括一辅助电源供应电路201、一电源转换器202、一第一开关203、一第二开关204以及一控制器205。本实施例所提出的电路保护装置用以控制一连接端口接口206。其中，连接端口接口206可以是DC JACK、耳机插座、通用串行总线连接端口（Universal Serial BusPort，USB PORT）、迷你通用串行总线（Mini USB）、微型通用串行总线（Micro USB）、军事用途的连接端口、工业用途连接端口、医疗用途连接端口、美容用途的连接端口或其他用途连接端口等等。本实施例不限制连接端口接口206的态样。

为了让本领域普通技术人员能够更加理解本实用新型的精神，假设连接端口接口206为一USB连接端口。连接端口接口206包括一第一电源接点N1、D-接点N2、D+接点N3以及一第二电源接点N4。辅助电源供应电路201包括一第一端以及一第二端，其中，上述辅助电源供应电路201的第一端耦接一电源电压VCC，上述辅助电源供应电路201的第二端耦接第一电源接点N1。

电源转换器202包括一输入端IN以及一输出端VOUT，其中，上述电源转换器202的输出端VOUT耦接上述第一电源接点N1，其中，上述电源转换器202的输入端接收一控制信号，并根据控制信号，调整电源转换器202的输出端VOUT的电压。

第一开关203包括一第一端S1、一第二端S2以及一控制端SC，其中，第一开关203的第二端S2耦接一共接电压，第一开关203的控制端SC耦接第二电源接点N4。为了方便说明，本实施例的共接电压例如为接地。

第二开关204包括一第一端S1、一第二端S2以及一控制端SC，其中，第二开关204的第二端S2耦接共接电压，第二开关204的第一端S1耦接第二电源接点N4。控制器205包括一第一控制端C1、一第二控制端C2、一使能端EN以及一检测端DT，其中，控制器205的第一控制端C1耦接电源转换器202的输入端IN，控制器205的第二控制端C2耦接第二开关204的控制端SC，控制器205的使能端EN耦接第一开关203的第一端S1，控制器205的检测端DT耦接第二电源接点N4。

由图2的耦接关系可以看出，当连接端口接口206没有负载插入时，第一电源接点N1与第二电源接点N4为断路，使第一开关203的第一端S1与第二端S2为开路的状态，并未使能控制器205。此时，控制器205处在睡眠或省电模式，并不会耗费电力，且控制器205并未导通第二开关204的第一端S1与第二端S2。因此，在连接端口接口206没有负载插入时，图2中的电路是处于断回路的状态，几乎不会耗费电力。

当有一负载L插入连接端口接口206时，导致第一电源接点N1以及第二电源接点N4通过负载电性连接。一般而言，负载L的等效电阻约为2.5～10欧姆，使得辅助电源供应电路201所耦接的电源电压VCC能够通过上述负载L，提供电源电压VCC给第一开关203的控制端SC。

此时，第一开关203的第一端以及第一开关的第二端导通，控制器205的使能端EN接收到上述共接电压。控制器205的使能端EN接收到共接电压后，控制器205被使能，控制器205的第一控制端C1输出控制信号，以驱动上述电源转换器202的输出端VOUT输出电源，且控制器205通过第二控制端C2控制第二开关204导通，且控制器205通过检测端DT持续检测第二电源接点N4的电流或电压。当上述控制器205检测到第二电源接点N4的电流或电压低于一默认电压时，上述控制器205的第一控制端C1及第二控制端C2都停止输出控制信号，并且上述控制器205进入一省电模式。在实务上，默认电压例如为0.5伏特，当电压达到0.5伏特的默认电压，控制器205会控制电源转换器202供电；当电压的波动小于0.5伏特的默认电压时，控制器205会控制电源转换器202停止供电。本实施例不限制默认电压的数值。

换句话说，当负载L被移出连接端口接口206时，第一电源接点N1以及第二电源接点N4又回到断路状态，且辅助电源供应电路201无法通过负载L供应电源电压VCC给第一开关203，而第一开关203关闭。而控制器205的检测端DT检测出电压或电流低于默认值时，进入省电模式，控制电源转换器202停止输出电源，也控制第二开关204关闭，使电路回复为不会耗电的状态。

由上面的实施例，可以看出，第一开关203、第二开关204等元件，在一般情况下，均不耗电。且当负载L未插入时，回路并不成立，也不会有回路电流或其他电流产生，因此，本实用新型的上述实施例可以减少待机时的电力消耗并延长产品使用时间。

在上述实施例中，电源转换器202可以例如采用例如为交换式电源转换器，包括降压型（Buck）、升压型（Boost）或升降压型（Buck-Boost）都可以应用于本实用新型，因此，本实用新型并不限定电源转换器的种类。另外，上述第一开关203与第二开关204可以双极性晶体管或金属半导体场效应晶体管实现。

（第二实施例）

图3示出了本实用新型第二实施例的电路保护装置的电路方块图。请参考图3，此电路保护装置在此实施例是应用在一连接端口接口306，例如通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）连接端口接口、IEEE 1394等等。在此，假设此连接端口接口306是通用串行总线连接端口接口。其具有4个接点，分别是第一电源接点N1、第一数据接点N2、第二数据接点N3以及第二电源接点N4。上述电路保护装置包括一电源转换器302、一电源开关电路307、一警示电路309以及一控制器305。

电源转换器302包括一输入端以及一输出端，其中，上述电源转换器302的输入端接收一控制信号，并根据此控制信号，调整电源转换器302的输出端的电压。一般来说，电源转换器302可以是切换式电源转换器（Switching Power Supply）或线性的电压调整器（Voltage Regulator）。又，切换式电源转换器依照应用可分为降压型（Buck）、升压型（Boost）、反驰型（Flyback）等等。在本实施例并未限定何种形式。若以切换式电源转换器举例，则控制信号可以例如是脉冲宽度调制信号PWM。

电源开关电路307包括一输入端IN、一输出端OUT、一警示端ErrFlag以及一使能端EN。上述电源开关电路307的输入端IN耦接电源转换器302的输出端，电源开关电路307的输出端OUT耦接第一电源接点N1。警示电路309包括一第一端以及一第二端。警示电路309的第二端耦接一共接电压VCOM。控制器305包括一第一控制端C1、至少一警示控制端L1、一使能控制端ENC以及一异常警示端ERT。控制器305的第一控制端C1耦接电源转换器302的输入端，控制器305的警示控制端L1耦接警示电路309的第一端，控制器305的使能控制端ENC耦接电源开关电路307的使能端EN，控制器305的异常警示端ERT耦接电源开关电路的警示端ErrFlag。

假设，使用者使用一周边元件作为负载L，例如通用串行总线闪存盘、通用串行总线鼠标等等，插入上述连接端口接口306，导致第一电源接点N1与第二电源接点N4通过负载L电性连接，控制器305控制电源转换器302输出一电源电压VDD，并且控制器305的使能控制端ENC输出一使能信号ES。当电源开关电路307的使能端EN收到使能信号ES时，电源开关电路307的输入端IN与电源开关电路307的输出端OUT会被导通。此时，周边元件可以接收到电源电压VDD而开始动作。

当负载L过大导致第一电源接点N1与第二电源接点N4短路，因而导致电源开关电路307的输入端IN与电源开关电路307的输出端OUT电流大于一预定电流时，电源开关电路307的警示端ErrFlag输出一错误旗标逻辑电压ERR（例如逻辑高电压或逻辑低电压）。当控制器305的异常警示端ERT接收到上述错误旗标逻辑电压ERR时，控制器305通过其第一控制端C1关闭电源转换器302，并且控制器305通过其使能控制端ENC关闭电源开关电路307，使电源开关电路307的输入端IN与电源开关电路307的输出端OUT断路。再者，控制器305通过其警示控制端L1导通警示电路309以警告使用者。使用者看到警示电路309所发出的警示灯或警示声响，便可以知道所插入的周边元件可能有问题造成短路，使用者此时可以紧急移除此周边元件以免造成更大的损坏。

值得一提的是，本实施例中以一个连接端口接口306耦接一负载L来做说明，在其他实施例中，本实用新型可以运用在多个连接端口接口耦接多个负载，其中当多个负载其中一产生短路或超过预设电流大小时，本实用新型也能自动完全隔离输出电源与所述多个负载其中之一之间的电路，并以警示元件运作让使用者警觉，且输出电源与其余负载之间仍维持原有功能。同理可知，若多个负载其中一些产生短路或超过预设电流大小时，本实用新型也能自动完全隔离输出电源与所述多个负载其中之一之间的电路，并以警示元件操作让使用者警觉，且输出电源与其余负载之间仍维持原有功能。本实施例不限制电路保护装置的态样。

（第三实施例）

在此，提出另一电路保护装置的电路，如图4所示。图4示出了本实用新型第三实施例的电路保护装置的电路方块图。请参考图4，同样的道理，此电路保护装置在此实施例是应用在一连接端口接口408，例如通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）连接端口接口、IEEE 1394等等。在此，假设此连接端口接口408是通用串行总线连接端口接口。其具有4个接点，分别是第一电源接点N1、第一数据接点N2、第二数据接点N3以及第二电源接点N4。上述电路保护装置除了包括一电源转换器402、一电源开关电路407、5个发光二极管D1～D5以及一控制器405外，还包括了一第一开关401、一第二开关402、一辅助电源供应电路403。为了方便说明，本实施例中警示电路是以包括发光二极管来说明，在其他实施例中，警示电路例如为包括蜂鸣器或喇叭的扬声器，本实施例不限制警示电路的态样。

第一开关401以及第二开关402分别包括一第一端S1、一第二端S2以及一控制端SC。另外，在此第三实施例中，控制器405还包括一第二控制端C2、一使能端EN以及一检测端DT，其中，控制器405的第二控制端C2耦接第二开关402的控制端SC，控制器405的使能端EN耦接第一开关401的第一端S1，控制器405的检测端DT耦接第二电源接点N4。

由图4的耦接关系可以看出，当连接端口接口408没有负载插入时，第一电源接点N1与第二电源接点N4为断路，使第一开关401的第一端S1与第二端S2为开路的状态，并未使能控制器405。此时，控制器405处在睡眠或省电模式，并不会耗费电力，且控制器405并未导通第二开关402的第一端S1与第二端S2。因此，在连接端口接口408没有负载插入时，图4中的电路是处于断回路的状态，几乎不会耗费电力。

假设，使用者使用一周边元件作为负载L，例如通用串行总线闪存盘、通用串行总线鼠标等等，插入上述连接端口接口408，导致第一电源接点N1以及第二电源接点N4通过负载L电性连接。一般而言，负载L的等效电阻约为2.5～10欧姆，使得辅助电源供应电路403所耦接的电源电压VDD能够通过上述负载L，提供电源电压VDD给第一开关401的控制端SC。此时，第一开关401的第一端以及第一开关401的第二端导通，控制器405的使能端EN接收到共接电压。控制器405的使能端EN接收到共接电压后，控制器405被使能，且控制器405的第一控制端C1输出控制信号，以驱动上述电源转换器402的输出端输出电源，之后，控制器405通过第二控制端C2控制第二开关402导通以形成电路的回路。接下来，控制器405通过检测端DT持续检测第二电源接点N4的电流或电压。

当负载L产生短路或电流过大时，电源开关电路407会产生错误旗标逻辑电压ERR给控制器405。当控制器405的异常警示端ERT接收到上述错误旗标逻辑电压ERR时，控制器405通过其使能控制端ENC关闭电源开关电路407以及同时利用其第二控制端C2控制第二开关402的第一端S1与第二端S2截止，以断绝连接端口接口408的第一电源端N1与第二电源端N4的电路回路，并由控制器405使1至多个发光二极管D1～D5同时闪烁警告。又，一般来说，若以移动装置具有此连接端口接口408做为例子，移动装置一般来说会有多个发光电路（通常是LED）用来显示其目前的电力状态或电池容量。在此实施例，申请人可以利用上述发光电路作为警示电路，来做警告使用者的效果。

当使用者见到灯号异常时，可以立即移除上述周边装置。此时，上述控制器405检测到第二电源接点N4的电流或电压低于一默认值，上述控制器405的第一控制端C1停止输出控制信号，并且上述控制器405控制电源转换器402停止输出并进入一省电模式。

换句话说，当负载L被移出连接端口接口408时，第一电源接点N1以及第二电源接点N4又回到断路状态，第二电源接点N4所输出的电流或电压转变为零，且辅助电源供应电路403又无法通过负载供应电源电压VDD给第一开关401，而第一开关401关闭。而控制器405的检测端DT检测出电压或电流低于默认值时，进入省电模式，控制电源转换器402停止输出电源，也控制第二开关402关闭，使电路回复为不会耗电的状态。

值得一提的是，控制器405控制第二开关402导通以形成电路的回路，藉此提供足够的电压给第一开关401的控制端SC，如此一来，控制器405会持续导通电源开关电路407与第二开关402，使电源转换器402提供电源电压给负载L。当负载L产生短路而造成过电流时，控制器405会使电源开关电路407与第二开关402截止，且控制器405会导通警示电路，藉此达到短路警示保护的效果。

（第四实施例）

图5示出了本实用新型第四实施例的电路保护装置的电路方块图。请参考图5，在第四实施例中，第一开关与第二开关例如以金属半导体场效应晶体管实现。此电路保护装置包括一第一阻抗元件R1、一第二阻抗元件R2、一第三阻抗元件R3、一第四阻抗元件R4、一电源转换器502、一第一金属半导体场效应晶体管M1、一第二金属半导体场效应晶体管M2、电源开关电路507以及一控制器505。

本实施例所提出的电路保护装置用以控制一连接端口接口506。本实施例同样假设连接端口接口506为一USB连接端口，故不再详加赘述连接端口接口506。另外，本实施例的控制器505、电源开关电路507与电源转换器502的操作与上述第一实施例类似，故不再详加赘述。

第一阻抗元件R1以一电阻实施，包括一第一端以及一第二端，其中，电阻的第一端耦接第二电源接点N4，电阻的第二端耦接上述共接电压。

第二阻抗元件R2以一电阻实施，包括一第一端以及一第二端，其中，电阻的第一端耦接第二电源接点N4，电阻的第二端耦接第二金属半导体场效应晶体管M2的第一源/漏极。

第三阻抗元件R3以一电阻实施，包括一第一端以及一第二端，其中，电阻的第一端耦接第二金属半导体场效应晶体管M2的栅极，电阻的第二端耦接共接电压。

本实施例中的辅助电源供应电路例如以第四阻抗元件R4实施，第四阻抗元件R4为一电阻，包括一第一端以及一第二端，其中，电阻的第一端耦接一电源电压VDD，电阻的第二端耦接第一电源接点N1。

第一金属半导体场效应晶体管M1，包括一栅极、第一源/漏极以及一第二源/漏极，其中，第一金属半导体场效应晶体管M1的栅极耦接第二电源接点N4，第一金属半导体场效应晶体管M1的第一源/漏极耦接控制器505的使能端EN，第一金属半导体场效应晶体管M1的第二源/漏极耦接共接电压。

第二金属半导体场效应晶体管M2，包括一栅极、第一源/漏极以及一第二源/漏极，其中，第二金属半导体场效应晶体管M2的栅极耦接控制器505的第二控制端C2，第二金属半导体场效应晶体管M2的第一源/漏极耦接电阻R2的第二端，第二金属半导体场效应晶体管M2的第二源/漏极耦接共接电压。

由此第四实施例与第三实施例可以看出，第三实施例是用第一金属半导体场效应晶体管M1以及第二金属半导体场效应晶体管M2来实施第一开关401以及第二开关402。另外，由于金属半导体场效应晶体管M1、M2需要偏压，因此，此实施例额外增加了第一阻抗元件R1、第二阻抗元件R2、第三阻抗元件R3以及第四阻抗元件R4。

同样的，当使用者将周边元件插入连接端口接口506时，辅助电源的VDD会通过第四阻抗元件R4以及第一阻抗元件R1的分压，使第一金属半导体场效应晶体管M1的第一源/漏极以及第一金属半导体场效应晶体管M1的第二源/漏极之间的电路导通。控制器505的使能端EN会接收到共接电压因而由省电模式转为启动模式。控制器505进入启动模式后，会控制电源转换器502开始输出电源电压VDD。并且，控制器505会控制第二金属半导体场效应晶体管M2导通。另外，控制器505的检测端DT为一个类比数字转换的输入端，其主要是把第二电源接点N4的电压转成数字值，以方便控制器505作判断。一般来说，第二电源接点N4的电压可以被视为是

VN4＝VDD×R2÷（R2+RL），

其中RL是负载L的阻抗。上面的数学式，是忽略了第二金属半导体场效应晶体管M2的内阻所预估出来的。由于RL的阻抗约2.5～10欧姆，USB的周边元件大约需要5V±5％才能运作，为了让USB能够正常运作，因此第二阻抗元件R2值不可以选择过大。在此假设第二阻抗元件R2与负载L的阻抗RL分压后的电压约落在0.1V。另假设门坎被设置在0.05V。

当使用者使用完毕周边元件后，将负载L移除，此时，由于第二金属半导体场效应晶体管M2仍旧处于导通状态，因此，第二电源接点N4的电压会急速放电，导致原本第二电源接点N4的电压的0.1V会开始下降，当第二电源接点N4的电压下降到0.05V时，控制器505便会进入省电模式，此时，控制器505控制电源转换器502停止输出电源电压VDD，并且控制器505控制第二金属半导体场效应晶体管M2关闭，并且控制器505控制自己本身进入省电状态。

当周边元件发生短路时，将会导致电源开关电路507的输入端IN与输出端OUT之间瞬间电流过大，此时，电源开关电路507会输出错误旗标逻辑电压ERR给控制器505。当控制器505的异常警示端ERT接收到上述错误旗标逻辑电压ERR，控制器505通过其使能控制端ENC关闭电源开关电路507以及同时利用其第二控制端C2控制第二金属氧化物半导体场效应晶体管M2截止，以断绝连接端口接口506的第一电源端N1与第二电源端N4的电路回路，并由控制器505使1至多个发光二极管D1～D5同时闪烁警告。

（第五实施例）

图6示出了本实用新型第五实施例的电路保护装置的电路方块图。请同时参考图6与图5，在第四实施例中，图5的第一开关与第二开关分别是以第一金属半导体场效应晶体管M1以及第二金属半导体场效应晶体管M2实施，然而，在此第五实施例中，第一开关与第二开关分别是以第一双极性晶体管Q1以及第二双极性晶体管Q2实现。在此，需要注意的是，由于第一双极性晶体管Q1以及第二双极性晶体管Q2是属于电流驱动的元件，因此在第一阻抗元件R1、第四阻抗元件R4的数值设计上必须更加地注意。因为，除了第一双极性晶体管Q1是0.7V导通之外，还要注意电流大小。

除上述注意事项之外，本领域普通技术人员应当知道，第五实施例的操作部分与第三实施例实质上等效，本领域普通技术人员参考第三实施例以及上述注意事项后，应当可以轻易推知，故在此不予赘述。

（第六实施例）

图7示出了本实用新型第六实施例的电路保护装置的电路方块图。请同时参考图7、图5与图6，比较图7、图5与图6，本领域普通技术人员应当可以看出，第一开关是使用双极性晶体管Q1实施，第二开关是使用金属半导体场效应晶体管M2实施。由于操作已经在第三实施例叙述，且注意事项以及电阻值的选择已经在第四实施例叙述，本领域普通技术人员可以轻易在双极性晶体管Q1以及金属半导体场效应晶体管M2之间转换套用。同样的道理，本领域普通技术人员也可以把第一开关用金属半导体场效应晶体管实施，且第二开关用双极性晶体管实施。

（第七实施例）

图8示出了本实用新型第七实施例的电路保护装置的内部的错误旗标逻辑电压输出电路的电路图。请参考图8，为了让本领域普通技术人员能够更加理解，在此，申请人提出一种输出错误旗标逻辑电压ERR的机制。在此错误旗标逻辑电压输出电路包括一第一电阻Z1、一第二电阻Z2、一第三电阻Z3、一第四电阻Z4、一第一放大器A1、一第三双极性晶体管Q3以及一第二放大器A2。其耦接关系如图所示。当短路产生时，电流流过第一电阻Z1过大导致在第四电阻Z4之间的电压降超过参考电压1.25V，第二放大器A2就会输出错误旗标逻辑电压ERR。

（第八实施例）

图9示出了本实用新型第八实施例的电路保护装置的内部的错误旗标逻辑电压输出电路的电路图。请参考图9，为了让本领域普通技术人员能够更加理解，在此，申请人提出一种输出错误旗标逻辑电压ERR的机制。在此错误旗标逻辑电压输出电路包括一第一电阻Z1、一第二电阻Z2、一第三电阻Z3、一第四电阻Z4以及一第一放大器A1。其耦接关系如图所示。同样的道理，当短路产生时，电流流过第一电阻Z1过大，在第一放大器A1两端的电压不同，第一放大器A1就会输出错误旗标逻辑电压ERR。

（第九实施例）

由上述几个实施例，可以归纳成一个短路警告保护方法。图10示出了本实用新型第九实施例的短路警告保护方法的流程图。请参考图10，此短路警告保护方法包括下列步骤：

步骤S1001：在该第一电源接点与一电源转换器之间，提供一电源开关电路。

步骤S1002：检测电源开关电路的输入端与输出端之间的电流ISW大小。

步骤S1003：判断电源开关电路的输入端与输出端之间的电流ISW是否大于一预设电流值IPR。当判断为“否”，则回到步骤1002继续执行。当判断为“是”，执行步骤S1004。

步骤S1004：当电源开关电路的输入端与输出端之间的电流ISW大于一预设电流值IPR，电源开关电路输出一错误旗标逻辑电压ERR。

步骤S1005：当控制器接收到该错误旗标逻辑电压ERR时，切断电源开关电路的输入端与输出端之间的电流ISW。

步骤S1006：停止该电源转换器的运作。

步骤S1007：警示元件运作以通知使用者。

综上所述，本实用新型通过第一开关被导通，使控制器被使能输出控制信号，以驱动电源转换器输出电源，且控制器控制第二开关导通，并通过检测端持续检测第二电源接点的电压。另外，本实用新型在电源转换器与连接端口接口的电源端点之间，增加一个电源开关电路，此电源开关电路具有电流或电压或上述两者混和检测的功能。当电流或电压异常时，输出一警告信号告知微处理器，微处理器随即可以关闭电源转换器，并且微处理器可以立即导通其所连接的警示元件，让使用者得知所插入的周边设备异常。当状况解除时，本实用新型还会立即进入省电模式，延长产品使用时间。

在优选实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本实用新型的技术内容，而非将本实用新型狭义地限制于上述实施例，在不超出本实用新型的精神及权利要求范围的情况，所做的种种变化实施，都属于本实用新型的范围。因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种电路保护装置，用以控制一连接端口接口，其中，所述连接端口接口包括一第一电源接点以及一第二电源接点，其特征在于，所述电路保护装置包括：

一辅助电源供应电路，所述辅助电源供应电路包括一第一端以及一第二端，其中，所述辅助电源供应电路的第一端耦接一电源电压，所述辅助电源供应电路的第二端耦接所述第一电源接点；

一电源转换器，所述电源转换器包括一输入端以及一输出端，其中，所述电源转换器的输出端耦接所述辅助电源供应电路的第二端，其中，所述电源转换器的输入端接收一控制信号，并根据所述控制信号来调整所述电源转换器的输出端的电压；

一第一开关，所述第一开关包括一第一端、一第二端以及一控制端，其中，所述第一开关的第二端耦接一共接电压，所述第一开关的控制端耦接所述第二电源接点；

一第二开关，所述第二开关包括一第一端、一第二端以及一控制端，其中，所述第二开关的第二端耦接所述共接电压，所述第二开关的第一端耦接所述第二电源接点；以及

一控制器，所述控制器包括一第一控制端、一第二控制端、一使能端以及一检测端，其中，所述控制器的第一控制端耦接所述电源转换器的输入端，所述控制器的第二控制端耦接所述第二开关的控制端，所述控制器的使能端耦接所述第一开关的第一端，所述控制器的检测端耦接所述第二电源接点；

当一负载插入所述连接端口接口时，导致所述第一电源接点以及所述第二电源接点通过所述负载电性连接，所述辅助电源供应电路的第二端通过所述负载提供所述电源电压给所述第一开关的控制端，使所述第一开关导通，所述控制器的使能端接收到所述共接电压；

其中，所述控制器的使能端接收到所述共接电压后，所述控制器被使能，所述控制器的所述第一控制端输出所述控制信号，以驱动所述电源转换器的输出端输出一电源，且所述控制器通过所述第二控制端控制所述第二开关导通，并且所述控制器通过所述检测端持续检测所述第二电源接点的电压；

其中，当所述控制器检测到所述第二电源接点的电压低于一默认电压时，所述控制器的第一控制端停止输出所述控制信号，并且所述控制器进入一省电模式。

2.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述电路保护装置还包括：

一电源开关电路，所述电源开关电路包括一输入端、一输出端、一警示端以及一使能端，其中，所述电源开关电路的输入端耦接所述电源转换器的输出端，所述电源开关电路的输出端耦接所述第一电源接点；

一警示电路，耦接所述共接电压；

所述控制器还包括至少一警示控制端、一使能控制端以及一异常警示端，其中，所述控制器的至少一警示控制端耦接所述警示电路，所述控制器的使能控制端耦接所述电源开关电路的使能端，所述控制器的异常警示端耦接所述电源开关电路的警示端；以及

当所述负载插入所述连接端口接口时，导致所述第一电源接点以及所述第二电源接点通过所述负载电性连接，所述控制器控制所述电源转换器输出一电源电压，并且所述控制器的使能控制端输出一使能信号，其中，当所述电源开关电路的使能端收到所述使能信号时，所述电源开关电路的输入端与所述电源开关电路的输出端导通；

当所述负载过大导致所述第一电源接点与所述第二电源接点短路，导致所述电源开关电路的输入端与所述电源开关电路的输出端的电流大于一预定电流时，所述电源开关电路的警示端输出一错误旗标逻辑电压，当所述控制器的异常警示端接收到所述错误旗标逻辑电压时，所述控制器通过所述第一控制端关闭所述电源转换器，并且所述控制器通过所述使能控制端关闭所述电源开关电路，使所述电源开关电路的输入端与输出端断路，且所述控制器通过所述至少一警示控制端导通所述警示电路。

3.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，当所述控制器的异常警示端接收到所述错误旗标逻辑电压时，所述控制器通过所述第二控制端关闭所述第二开关，并且所述控制器通过所述至少一警示控制端使所述警示电路运作；

当所述负载移除后，所述控制器的检测端检测到电压低于所述默认电压时，所述控制器进入待机状态，并通过所述控制器的第二控制端控制所述第二开关关闭，并且所述控制器的使能控制端输出所述使能信号使所述电源开关电路的输入端与所述电源开关电路的输出端短路。

4.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述电路保护装置还包括：

一第一阻抗元件，所述第一阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，所述第一阻抗元件的第一端耦接所述第二电源接点，所述第一阻抗元件的第二端耦接所述共接电压。

5.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述电路保护装置还包括：

一第二阻抗元件，所述第二阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，所述第二阻抗元件的第一端耦接所述第二电源接点，所述第二阻抗元件的第二端耦接所述第二开关的第一端。

6.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述电路保护装置还包括：

一第三阻抗元件，所述第三阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，所述第三阻抗元件的第一端耦接所述第二开关的控制端，所述第三阻抗元件的第二端耦接所述共接电压。

7.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述第一开关包括：

一第一金属半导体场效应晶体管，包括一栅极、第一源/漏极以及一第二源/漏极，其中，所述第一金属半导体场效应晶体管的栅极耦接所述第一开关的控制端，所述第一金属半导体场效应晶体管的第一源/漏极耦接所述第一开关的第一端，所述第一金属半导体场效应晶体管的第二源/漏极耦接所述第一开关的第二端。

8.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述第一开关包括：

一第一双极性晶体管，包括一基极、一集电极以及一发射极，其中，所述第一双极性晶体管的基极耦接所述第一开关的控制端，所述第一双极性晶体管的集电极耦接所述第一开关的第一端，所述第一双极性晶体管的发射极耦接所述第一开关的第二端。

9.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述第二开关包括：

一第二金属半导体场效应晶体管，包括一栅极、第一源/漏极以及一第二源/漏极，其中，所述第二金属半导体场效应晶体管的栅极耦接所述第二开关的控制端，所述第二金属半导体场效应晶体管的第一源/漏极耦接所述第二开关的第一端，所述第二金属半导体场效应晶体管的第二源/漏极耦接所述第二开关的第二端。

10.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述第二开关包括：

一第二双极性晶体管，包括一基极、一集电极以及一发射极，其中，所述第二双极性晶体管的基极耦接所述第二开关的控制端，所述第二双极性晶体管的集电极耦接所述第二开关的第一端，所述第二双极性晶体管的发射极耦接所述第二开关的第二端。

11.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述辅助电源供应电路包括：

一第四阻抗元件，所述第四阻抗元件包括一第一端以及一第二端，其中，所述第四阻抗元件的第一端耦接所述辅助电源供应电路的第一端，所述第四阻抗元件的第二端耦接所述辅助电源供应电路的第二端。

12.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述警示电路包括至少一发光二极管。

13.根据权利要求2或12所述的电路保护装置，其特征在于，所述警示电路包括至少一扬声器。

14.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述电源开关电路包括：

一第一电阻，所述第一电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第一电阻的第一端耦接所述电源开关电路的输入端，所述第一电阻的第二端耦接所述电源开关电路的输出端；

一第二电阻，所述第二电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第二电阻的第一端耦接所述电源开关电路的输入端；

一第三电阻，所述第三电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第三电阻的第二端耦接所述电源开关电路的输出端；

一第一放大器，所述第一放大器包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，其中，所述第一放大器的正输入端耦接所述第二电阻的第二端，所述第一放大器的负输入端耦接所述第三电阻的第二端；

一第三双极性晶体管，包括一基极、一集电极以及一发射极，其中，所述第三双极性晶体管的基极耦接所述第一放大器的输出端，所述第三双极性晶体管的集电极耦接所述第一放大器的正输入端；

一第四电阻，所述第四电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第四电阻的第一端耦接所述第三双极性晶体管的发射极，所述第四电阻的第二端耦接所述共接电压；

一第二放大器，所述第二放大器包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，其中，所述第二放大器的正输入端耦接一参考电压，所述第二放大器的负输入端耦接所述第四电阻的第一端，所述第二放大器的输出端输出所述错误旗标逻辑电压。

15.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述电源开关电路包括：

一第一电阻，所述第一电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第一电阻的第一端耦接所述电源开关电路的输入端，所述第一电阻的第二端耦接所述电源开关电路的输出端；

一第二电阻，所述第二电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第二电阻的第一端耦接所述电源开关电路的输入端；

一第三电阻，所述第三电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第三电阻的第二端耦接所述电源开关电路的输出端；

一第一放大器，所述第一放大器包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，其中，所述第一放大器的正输入端耦接所述第二电阻的第二端，所述第一放大器的负输入端耦接所述第三电阻的第二端，所述第一放大器的输出端输出所述错误旗标逻辑电压；以及

一第四电阻，所述第四电阻包括一第一端以及一第二端，其中，所述第四电阻的第一端耦接所述第一放大器的输出端，所述第四电阻的第二端耦接所述共接电压。

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