TW201301707A - 過電流及過功率的保護裝置 - Google Patents

Abstract

一種過電流及過功率的保護裝置，包括電流偵測單元、電壓偵測單元、第一控制單元與切換單元。電流偵測單元用以偵測乙太網路供電插座的一電流，以產生電流值。電壓偵測單元用以偵測乙太網路供電插座的一電壓，以產生電壓值。第一控制單元用以依據電流值與預設值，以產生第一控制訊號，且依據電流值與電壓值，計算出第一功率值，並依據第一功率值與第二功率值產生第二控制訊號，以控制多個連接埠的供電狀態。切換單元用以依據第一控制訊號，而導通或斷開乙太網路供電插座與電壓轉換器的連接。

Description

過電流及過功率的保護裝置

一種過電流及過功率的保護裝置，特別有關於一種應用於乙太網路供電之過電流及過功率的保護裝置。

隨著網際網路使用之擴展，網路通訊對於人們來說越來越重要。網路的頻寬及連線速度也隨著人們對網路資料量需求越來越大而不斷提升，從一開始的純文字、黑白圖像、彩色圖像到現在的影音即時播放。而網路的功能也不再僅是單純做訊息傳輸，人們也開始注意到亦可藉由網路線作為供電的媒介之一，例如乙太網路供電(Power Over Ethernet,POE)，即可以在乙太網路中透過雙絞線來傳輸電力與資料到裝置上的技術。

由於藉由乙太網路獲得供電的可攜式電子裝置(如筆記型電腦)無需額外的電源插座就可使用，所以同時能省去配置電源線的時間與金錢，進而降低元件的使用成本。雖然，藉由乙太網路可讓可攜式電子裝置方便取得電源，但是電源中的一些不確定性，如過電流，或是電源所能供應的功率不足，而造成可攜式電子裝置的內部元件或周邊裝置產生誤動作或損壞。

鑒於以上的問題，本揭露在於提供一種過電流及過功率的保護裝置，藉以降低可攜式電子裝置之內部元件或周邊裝置產生誤動作或損壞。

本揭露之一種過電流及過功率的保護裝置，包括電流偵測單元、電壓偵測單元、第一控制單元與切換單元。電流偵測單元耦接乙太網路供電插座的第一端，用以偵測乙太網路供電插座的一電流，以產生一電流值。電壓偵測單元耦接乙太網路供電插座的第一端與第二端，用以偵測乙太網路供電插座的一電壓，以產生一電壓值。第一控制單元耦接電流偵測單元與電壓偵測單元，用以接收電流值，並依據電流值與一預設值，產生一第一控制訊號，且依據電流值與電壓值，計算出一第一功率值，並依據第一功率值與一第二功率值，產生一第二控制訊號，以控制多個連接埠的供電狀態。切換單元耦接乙太網路供電插座、電壓轉換器與第一控制單元，用以依據第一控制訊號，導通或斷開乙太網路供電插座與電壓轉換器的連接。

在一實施例中，前述過電流及過功率的保護裝置更包括第二控制單元。第二控制單元耦接電壓轉換器、第一控制單元與連接埠，用以偵測前述連接埠的連接狀態，以產生第二功率值至第一控制單元，使第一控制單元比較第一功率值與第二功率值，以產生第二控制訊號，而該第二控制單元依據第二控制訊號，導通或斷開電壓轉換器與前述連接埠的連接。

在一實施例中，前述第二控制單元更可偵測其多個接腳的邏輯準位，並利用一查表取得前述連接埠所連接之周邊裝置及周邊裝置的額定功率，以產生第二功率值。

在一實施例中，前述連接埠為通用序列匯流排連接埠。

在一實施例中，當第一控制單元偵測出電流值超過一預設值時，會持續一預設時間後再偵測電流值是否超過預設值，若電流值超過預設值，第一控制單元所產生的第一控制訊號為高邏輯準位，若電流值未超過預設值，第一控制單元所產生的第一控制訊號為低邏輯準位。

本揭露之一種過電流及過功率的保護裝置，藉由配置於乙太網路供電插座、電源轉換器與連接埠之間，並利用第一控制單元取得電流值與預設值做比對，以判斷是否有過電流的情況發生，進而導通或斷開乙太網路供電插座與電源轉換器之間的連接，以及取得第一功率值(即乙太網路供電的電流值與電壓值)與第二功率值(即連接埠連接之周邊裝置所對應的額定功率)，以判斷是否有過功率的情況發生，進而控制連接埠的供電狀態。如此一來，可有效達成過電流及過功率的保護，以避免可攜式電子裝置的內部元件及周邊裝置產生誤動作或損壞。

有關本揭露的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參考「第1圖」所示，其係為本揭露之過電流及過功率之保護裝置的方塊圖。本實施例的保護裝置100適於配置於一可攜式電子裝置中，例如筆記型電腦，且保護裝置100配置於乙太網路供電(Power over Ethernet,POE)插座150與電壓轉換器160之間。其中，乙太網路供電插座150可以是RJ-45插座，且用以連接至一乙太網路供電裝置，以接收乙太網路供電裝置所提供之48V的電壓。電壓轉換器160用以將前述48V的電壓轉換成5V的電壓，以作為可攜式電子裝置之內部元件或與可攜式電子裝置連接之周邊裝置的工作電壓。

保護裝置100包括電流偵測單元110、電壓偵測單元120、控制單元130與切換單元140。電流偵測單元110耦接乙太網路供電插座150的第一端151，用以偵測乙太網路供電插座150的電流，以產生電流值。在本實施例中，乙太網路供電插座150的第一端151可以是正電源端或負電源端。並且，乙太網路供電插座150的第一端151為正電源端，則乙太網路供電插座150的第二端151為負電源端；反之，乙太網路供電插座150的第一端151為負電源端，則乙太網路供電插座150的第二端151為正電源端。

電壓偵測單元120耦接乙太網路供電插座150的第一端151與第二端152，用以偵測乙太網路供電插座150的電壓，以產生一電壓值。控制單元130耦接電流偵測單元110與電壓偵測單元120，用以接收並依據電流值，產生第一控制訊號CS1。另外，電源偵測單元120亦可依據電流值與電壓值，計算出第一功率值(即電壓值與電流值相乘)，並且依據所計算出的第一功率值，產生第二控制訊號CS2，以控制多個連接埠182、182、183、184的供電狀態。

在本實施例中，控制單元130會持續監控電流偵測單元110所產生之電流值，且當控制單元130偵測出電流值超過預設值時，會持續一預設時間(例如30 ms)後再偵測電流值是否超過預設值。若電流值仍超過預設值，控制單元130會產生高邏輯準位的第一控制訊號CS1；若電流值未超過預設值，控制單元130會產生低邏輯準位的第一控制訊號CS1。

切換單元140耦接乙太網路供電插座150、電壓轉換器160與控制單元130，用以依據第一控制訊號CS1，導通或斷開乙太網路供電插座150與電壓轉換器160的連接。舉例來說，當切換單元140接收到的第一控制訊號CS1為高邏輯準位時，表示過電流的情況發生，則切換單元140會斷開乙太網路供電插座150與電壓轉換器160的連接，以有效達成過電流的保護機制，進而防止過電流而造成後端電路的誤動作或損壞。

另一方面，當切換單元140接收到的第一控制訊號CS1為低邏輯準位時，表示無過電流的情況發生，則切換單元140會導通乙太網路供電插座150與電壓轉換器160的連接，使該電壓轉換器160持續進行電壓轉換，以提供可攜式電子裝置之內部元件與周邊裝置的工作電壓。

另外，保護裝置100還包括有控制單元170。控制單元170耦接電壓轉換器160、控制單元130與連接埠181、182、183、184，偵測連接埠181、182、183、184的連接狀態，以產生第二功率值至控制單元130，使控制單元130比較第一功率值與第二功率值，以產生第二控制訊號CS2，而控制單元170依據第二控制訊號C2，導通或斷開電壓轉換器160與連接埠181、182、183、184的連接。其中，連接埠181、182、183、184可以是通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接埠，用以連接周邊裝置。

舉例來說，控制單元170可依據連接埠181、182、183、184所連接之周邊裝置，以取得周邊裝置的一額定功率消耗作為第二功率值，並將此第二功率值傳送至控制單元130。接著，控制單元130便會將第一功率值(乙太網路供電裝置所提供的功率)與第二功率值(周邊裝置所消耗的功率)進行比較。當第一功率值大於第二功率值時，表示未有過功率的情況發生，則控制單元130會產生低邏輯準位的第二控制訊號CS2；當第一功率值小於第二功率值時，表示有過功率的情況發生，則控制單元130會產生高邏輯準位的第二控制訊號CS2。

接著，控制單元130會將第二控制訊號CS2傳送至控制單元170。當第二控制訊號CS2為低邏輯準位時，表示未有過功率的情況發生，則控制單元170會導通連接埠181、182、183、184與電源轉換器的連接，以使得電源轉換器160所轉換之電壓可作為周邊裝置的工作電壓。另一方面，當第二控制訊號CS2為高邏輯準位時，表示有過功率的情況發生，則控制單元170會斷開電源轉換器160與連接埠181、182、183、184的連接，以關閉供應至周邊裝置的電源，進而達成過功率的保護機制。

更進一步來說，本實施例的控制單元170可以偵測多個接腳(例如接腳1、接腳2、接腳3)的邏輯準位，並利用查表取得連接埠181、182、183及184連接的周邊裝置與此周邊裝置所對應的額定功率，以產生第二功率值，如表1所示。

請參考表1，其係為本揭露之控制單元170之接腳的邏輯準位與周邊裝置的對應關係表。假設控制單元170偵測到接腳1的邏輯準位為“H”(表示高邏輯準位)，接腳2與3的邏輯準位“X”(表示未與任何裝置連接)，則可以得知連接埠所連接的周邊裝置為網路電話(IP Phone)，且網路電話的額定功率為14W，並將額定功率14W作為第二功率值。假設控制單元170偵測到接腳1、2的邏輯準位為“L”(表示低邏輯準位)，而接腳3的邏輯準位為“X”，則可以得知連接埠所連接的周邊裝置為電源適配器(Power Adapter)，且電源適配器的額定功率為30W，並將額定功率30W作為第二功率值。

假設控制單元170偵測到接腳1、3的邏輯準位為“L”，接腳2的邏輯準位為“H”，則可以得知連接埠所連接的周邊裝置為周邊裝置1，且周邊裝置1的額定功率為25.5W，並將額定功率25.5W作為第二功率值。假設控制單元170偵測到接腳1的邏輯準位為“L”，接腳2、3的邏輯準位為“H”，則可以得知連接埠所連接的周邊裝置為周邊裝置2，且周邊裝置2的額定功率為12.95W，並將額定功率12.95W作為第二功率值。

舉例來說，假設控制單元130所計算之第一功率值為15W，當控制單元170偵測到周邊裝置為電源適配器(第二功率值為30W)或周邊裝置1(第二功率值為25.5W)時，控制單元130會判斷第一功率值小於第二功率值，而產生低邏輯準位的第二控制訊號CS2給控制單元170，以斷開供應給電源適配器與周邊裝置1的工作電壓。如此，可避免提供不足夠的功率給周邊裝置而產生誤動作或損壞，以達到過功率的保護機制。

另外，當控制單元170偵測到周邊裝置為網路電話(第二功率值為14W)或周邊裝置2(第二功率值為12.95W)時，控制單元130會判斷第一功率值大於第二功率值，而產生高邏輯準位的第二控制訊號CS2給控制單元170，以使電壓轉換器160所轉換之電壓供應給網路電話或周邊裝置2。

表1　控制單元170之接腳的邏輯準位與周邊裝置的對應關係表

本揭露之實施例的過電流及過功率的保護裝置，其配置於乙太網路供電插座、電源轉換器與連接埠之間，並利用第一控制單元取得電流值(即乙太網路供電的電流值)與預設值做比對，以判斷是否有過電流的情況發生，進而導通或斷開乙太網路供電插座與電源轉換器之間的連接，或是取得第一功率值(即乙太網路供電的電流值與電壓值)與第二功率值(即連接埠連接之周邊裝置所對應的額定功率)，以判斷是否有過功率的情況發生，進而導通或斷開電源轉換器與連接埠之間的連接。如此一來，可有效達成過電流及過功率的保護，以避免可攜式電子裝置的內部元件及周邊裝置產生誤動作或損壞。

雖然本揭露以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習相像技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本揭露之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．保護裝置

110．．．電流偵測單元

120．．．電壓偵測單元

130,170．．．控制單元

140．．．切換單元

150．．．乙太網路供電插座

151．．．乙太網路供電插座的第一端

152．．．乙太網路供電插座的第二端

160．．．電壓轉換器

181,182,183,184．．．連接埠

CS1．．．第一控制訊號

CS2．．．第二控制訊號

第1圖係為本揭露之過電流及過功率之保護裝置的方塊圖。

100．．．過電流及過功率的保護裝置

110．．．電流偵測單元

120．．．電壓偵測單元

130,170．．．控制單元

140．．．切換單元

150．．．乙太網路供電插座

151．．．乙太網路供電插座的第一端

152．．．乙太網路供電插座的第二端

160．．．電壓轉換器

181,182,183,184．．．連接埠

CS1．．．第一控制訊號

CS2．．．第二控制訊號

Claims (5)

1. 一種過電流及過功率的保護裝置，包括：一電流偵測單元，耦接一乙太網路供電插座的一第一端，用以偵測該乙太網路供電插座的一電流，以產生一電流值；一電壓偵測單元，耦接該乙太網路供電插座的該第一端與一第二端，用以偵測該乙太網路供電插座的一電壓，以產生一電壓值；一第一控制單元，耦接該電流偵測單元與該電壓偵測單元，用以接收該電流值，並依據該電流值與一預設值，產生一第一控制訊號，且依據該電流值與該電壓值，計算出一第一功率值，並依據該第一功率值與一第二功率值，產生一第二控制訊號，以控制多個連接埠的供電狀態；以及一切換單元，耦接該乙太網路供電插座、一電壓轉換器與該第一控制單元，用以依據該第一控制訊號，導通或斷開該乙太網路供電插座與該電壓轉換器的連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之過電流及過功率的保護裝置，更包括：一第二控制單元，耦接該電壓轉換器、該第一控制單元與該些連接埠，偵測該些連接埠的連接狀態，以產生該第二功率值至該第一控制單元，使該第一控制單元比較該第一功率值與該第二功率值，以產生該第二控制訊號，而該第二控制單元依據該第二控制訊號，導通或斷開該電壓轉換器與該些連接埠的連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之過電流及過功率的保護裝置，其中該第二控制單元更可偵測其多個接腳的邏輯準位，並利用一查表取得該些連接埠所連接之周邊裝置及該周邊裝置的一額定功率，以產生該第二功率值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之過電流及過功率的保護裝置，其中該些連接埠為通用序列匯流排連接埠。
5. 如申請專利範圍第1項所述之過電流及過功率的保護裝置，其中當該第一控制單元偵測出該電流值超過該預設值時，會持續一預設時間後再偵測該電流值是否超過該預設值，若該電流值超過該預設值，該第一控制單元所產生的該第一控制訊號為高邏輯準位，若該電流值未超過該預設值，該第一控制單元所產生的該第一控制訊號為低邏輯準位。