TW201322575A - 保護電路 - Google Patents

Abstract

一種保護電路，用以控制電源對負載的供電，包括採樣電阻、開關、控制晶片、延時電路以及延時調節電路，所述採樣電阻及開關串接於電源與負載之間，控制晶片藉由採樣電阻檢測電源輸出至負載的功率是否超出負載的額定功率，並於檢測到電源輸出的功率超出負載的額定功率時觸發延時電路進行延時，控制晶片於所述預定延時時長後斷開所述開關而停止電源對負載的供電，該延時調節電路根據所述電源輸出的功率與所述額定功率的差值調節上述延時的時長，並在判定所述差值較大時，縮短所述延時的時長；在判定所述差值較小時，增加所述延時的時長。

Description

保護電路

本發明涉及一種保護電路，尤其涉及一種延時保護電路。

習知的伺服器等大功率電子裝置一般均配置有延時保護電路。一般的延時保護電路原理是藉由一控制晶片配合一採樣電阻檢測電源供電單元(Power supply unit, PSU)輸出至電子裝置的功率是否超出該電子裝置的額定功率。當確定PSU輸出的功率超出所述額定功率時，控制晶片並不立刻斷開對電子裝置的供電，而是首先控制一邏輯電路導通而向一電容充電，在該控制晶片檢測到電容上的電壓達到一預定的保護點電壓時，控制晶片才斷開PSU的輸出端的開關而斷開PSU對伺服器等電子裝置的供電。上述電容充電至其電壓達到所述保護點電壓所需的時間就是該延時保護電路的延時時間。在該延時時長內，電子裝置得記錄當前執行的工作進程以及保存需要儲存的資料。顯然，上述的保護電路的延時時長取決於電容的型號，通常是不可調節的，無論電子裝置實際的功耗較額定的功耗超出多少，均必須經過該延時時長才可斷電，在實際功率過大時可能由於延時時長過長而導致斷電不夠及時，從而對電子裝置造成損壞。

鑒於以上內容，有必要提供一種延時時長可調的保護電路。

一種保護電路，用以控制電源對負載的供電，該保護電路包括採樣電阻、開關、控制晶片、延時電路以及延時調節電路，所述採樣電阻及開關串接於電源與負載之間，控制晶片藉由採樣電阻檢測電源輸出至負載的功率是否超出負載的額定功率，並於檢測到電源輸出的功率超出負載的額定功率時觸發延時電路進行延時，控制晶片於所述預定延時時長後斷開所述開關而停止電源對負載的供電，所述延時調節電路藉由採樣電阻檢測電源輸出的功率，該延時調節電路根據所述電源輸出的功率與所述額定功率的差值調節上述延時的時長，並在判定所述差值較大時，縮短所述延時的時長；在判定所述差值較小時，增加所述延時的時長。

所述保護電路於電源輸出的功率超出負載的額定功率時，可根據所述二者功率的不同差值相應調節停止所述電源對負載供電之間所等待的延時時長，在實際功率過大時得及時進行斷電保護，而當實際功率並非嚴重超標時得在確保負載在不被燒壞的前提下盡可能設置較長的延時，使負載能夠及時並且完整的保存當前運行的進程或者資料。

請一併參閱圖1所示，本發明保護電路10用以控制電源20對負載30的供電，且該保護電路10能夠檢測電源20輸出至負載30的功率，並於檢測到電源20輸出的功率超出負載30時，對應所述超出的功率值設定不同的斷電保護之前的延時時長，在實際功率過大時得及時進行斷電保護，而當實際功率並非嚴重超標時得在確保負載30能夠在不被燒壞的前提下盡可能設置較長的延時時長，使負載30能夠及時保存當前的進程或者資料。所述負載30得為一電子裝置，電源20得為一設置於電子裝置內的電源供應單元(Power supply unit, PSU)。

所述保護電路10包括採樣電阻R、開關Q、控制晶片11、延時電路13以及延時調節電路15。

所述採樣電阻R與開關Q串接在電源20與負載30之間，所述電源20藉由採樣電阻R以及開關Q對負載30供電。開關Q用以控制電源20對負載30的供電與斷電。於本發明實施方式中，所述開關Q為一場效應管，該開關Q還連接至控制晶片11，並在控制晶片11的控制下導通或者斷開。

所述控制晶片11為一積體電路，其電連接至採樣電阻R的相對兩端，以藉由檢測採樣電阻R上的電流確定電源20輸出的功率(電源20輸出的電壓固定不變，為負載30的額定電壓)。該控制晶片11還電連接至開關Q以及延時電路13，該控制晶片11檢測到電源20輸出的功率高出額定功率時，將控制延時電路13進行延時至預設的時長後，才斷開開關Q而停止電源20對負載30的供電，使負載30在所述延時時長內能及時保存當前的進程或者資料等。

於本發明實施方式中，該控制晶片11為一型號為TPS2346的積體電路，其包括偵測引腳Sens1、Sens2、柵極引腳Gate、控制引腳Mon以及計時引腳CT。所述控制晶片11將偵測引腳Sen1以及Sens2分別連接至採樣電阻R的相對兩端，以藉由該兩偵測引腳Sen1以及Sens2偵測所述電源20輸出的電流。所述柵極引腳Gate連接至開關Q，控制晶片11藉由柵極引腳Gate發送訊號控制該開關Q的導通或者斷開。控制引腳Mon以及計時引腳CT均連接至延時電路13。所述控制引腳Mon用以於該控制晶片11檢測到電源20輸出的功率超出額定功率時，控制延時電路13開始延時。計時引腳CT用以判斷所述延時電路13的延時是否到達預設的時長。是以，所述計時引腳CT確定延時到達預設的時長時，柵極引腳Gate才會斷開開關Q。

所述延時電路13包括邏輯控制單元131以及第一延時電容C1。所述邏輯控制單元131與第一延時電容C1相串接於開關Q的輸出端以及地之間，計時引腳CT電連接至邏輯控制單元131與第一延時電容C1之間。該邏輯控制單元131為一電連接至控制晶片11的邏輯開關，並在控制晶片11的控制下導通或者斷開，相應將第一延時電容C1連接至開關Q的輸出端而實現充電或者停止第一延時電容C1的充電。所述計時引腳CT藉由檢測第一延時電容C1上的充電電壓是否達到一設定的保護點電壓值來確認延時是已經達到預設的時長，然後再觸發柵極引腳Gate斷開開關Q而停止電源20對負載30的供電。是以，若第一延時電容C1的容值越大，則第一延時電容C1充電至所述保護點電壓值所需的時間將越長，即所述延時也會越長；若第一延時電容C1的容值越小，則第一延時電容C1充電至所述保護點電壓值所需的時間將越短，即所述延時也會越短。

延時調節電路15包括延時控制模組151、開關模組153以及若干第二延時電容C2。所述延時控制模組151電連接至採樣電阻R的相對兩端，並藉由開關模組153連接至所述若干第二延時電容C2。所述開關模組153還連接至邏輯控制單元131以及第一延時電容C1之間，用以在延時控制模組151的控制下將所述若干第二延時電容C2選擇並聯至第一延時電容C1上，即可使第一延時電容C1兩端的電容值增大，相應的第一延時電容C1充電至所述保護點電壓的時間(延時)也將增長。本發明實施方式中，所述延時調節電路15即藉由將不同數量的第二延時電容C2並聯至第一延時電容C1上來調節所述延時的時長。

所述延時控制模組151對應電源20實際輸出的功率較負載30的額定功率的差值設置有複數區間：例如0-50W、50-100W、150-200W等，並且該延時控制模組151對應上述每一區間會控制開關模組153將對應數量的第二延時電容C2並聯至至第一延時電容C1上，以藉由改變所述第一延時電容C1充電的時間來相應調節所述延時的時長。例如：假設所述負載30的額定功率為240W，若延時控制模組151檢測到上述功率差值較低，如20W時，則所述負載30不會很快就燒壞，是以可在確保負載30安全的前提下盡可能的增加延時的時長，使負載30能夠及時並且完整的保存當前的進程或者資料。此時，延時控制模組151可控制開關模組153將若干個(如三個)第二延時電容C2並聯至第一延時電容C1，以增大充電的電容容量，相應的將增加使被充電的電容電壓達到保護點電壓所需的時長，即增長延時的時長。若延時控制模組151檢測到上述功率差值較大時，如200W，則負載30將很可能很快被燒壞，需要儘快斷開電源20對負載30的供電，是以該延時控制模組151將控制開關模組153斷開所有第二延時電容C2與第一延時電容C1的連接，以將充電電容的容量減少至最小，僅為第一延時電容C1，相應的縮短電容達到保護點電壓所需的時間，即可實現縮短所述延時的時長。

所述開關模組153得包括複數子開關(圖未示)或者為一多位元撥碼開關，使每一子開關能對應連接一第二延時電容C2，並連接至延時控制模組151以及控制晶片11與第一延時電容C1之間，即可在延時控制模組151的控制下選擇將一定數量的第二延時電容C2並聯至第一延時電容C1。

得理解，所述第一延時電容C1的電容值得設置得較小，所述第二延時電容C2的電容值也可設置得較小，使得當所述負載30以一嚴重超標的功率異常運行時，所述保護電路10僅藉由第一延時電容C1設置一較短的延時即斷開電源20對負載30的供電，防止負載30被燒壞；而當所述負載30以並非嚴重超標的功率運行時，所述保護電路10可將複數第二延時電容C2並聯至第一延時電容C1來設置一較長的延時才斷開電源20對負載30的供電，以確保負載30在不被燒壞的同時能夠及時保存當前運行的進程以及資料。

以下詳細說明該保護電路10的工作原理：當電源20經採樣電阻R以及開關Q對負載30供電的過程中，所述控制晶片11與延時控制模組151同時藉由採樣電阻R檢測電源20輸出至負載30的功率。當所述電源20輸出的功率超出負載30的額定功率時，所述控制晶片11將觸發邏輯控制單元131導通，使第一延時電容C1開始充電。同時，所述延時控制模組151根據電源20輸出的功率與額定功率的差值控制開關模組153將對應數量的第二延時電容C2並聯至第一延時電容C1。然後，所述計時引腳CT檢測第一延時電容C1上的電壓是否達到所述保護點電壓值，若達到了所述保護點電壓值，則斷開開關Q，即可停止電源20對負載30的供電。所述負載30於第一延時電容C1的電壓達到保護點電壓所需延時內，即可將當前運行的進程或者資料及時的保存下來。

本發明的保護電路10於電源20輸出的功率超出負載30的額定功率時，可根據所述二者功率的不同差值相應調節停止所述電源對負載供電之間所等待的延時時長，在實際功率過大時得及時進行斷電保護，而當實際功率並非嚴重超標時得在確保負載30在不被燒壞的前提下盡可能設置較長的延時，以及時並且完整的保存當前運行的進程或者資料。

最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

10．．．保護電路

R．．．採樣電阻

Q．．．開關

11．．．控制晶片

Sens1、Sens2．．．偵測引腳

Gate．．．柵極引腳

Mon．．．控制引腳

CT．．．計時引腳

13．．．延時電路

131．．．邏輯控制單元

C1．．．第一延時電容

15．．．延時調節電路

151．．．延時控制模組

153．．．開關模組

C2．．．第二延時電容

20．．．電源

30．．．負載

圖1是本發明保護電路的電路原理圖。

10．．．保護電路

R．．．採樣電阻

Q．．．開關

11．．．控制晶片

Sens1、Sens2．．．偵測引腳

Gate．．．柵極引腳

Mon．．．控制引腳

CT．．．計時引腳

13．．．延時電路

131．．．邏輯控制單元

C1．．．第一延時電容

15．．．延時調節電路

151．．．延時控制模組

153．．．開關模組

C2．．．第二延時電容

20．．．電源

30．．．負載

Claims (9)

1. 一種保護電路，用以控制電源對負載的供電，該保護電路包括採樣電阻、開關、控制晶片以及延時電路，所述採樣電阻及開關串接於電源與負載之間，控制晶片藉由採樣電阻檢測電源輸出至負載的功率是否超出負載的額定功率，並於檢測到電源輸出的功率超出負載的額定功率時觸發延時電路進行延時，控制晶片於所述預定延時時長後斷開所述開關而停止電源對負載的供電，其改良在於：所述保護電路還包括延時調節電路，所述延時調節電路藉由採樣電阻檢測電源輸出的功率，該延時調節電路根據所述電源輸出的功率與所述額定功率的差值調節上述延時的時長，並在判定所述差值較大時，縮短所述延時的時長；在判定所述差值較小時，增加所述延時的時長。
2. 如申請專利範圍第1項所述之保護電路，其中所述延時電路包括邏輯控制單元以及第一延時電容，所述邏輯控制單元與第一延時電容相串接於開關的輸出端以及地之間，所述邏輯控制單元還電連接至控制晶片，並在控制晶片的控制下將電容電連接至開關的輸出端，實現對電容的充電，所述延時時長根據第一延時電容上的電壓充電達到一預設的保護點電壓值所需的時間確定。
3. 如申請專利範圍第2項所述之保護電路，其中所述邏輯控制單元為一邏輯開關，所述控制晶片檢測到電源輸出的功率超出所述額定功率時，才導通所述邏輯控制單元實現對所述第一延時電容的充電。
4. 如申請專利範圍第2項所述之保護電路，其中所述延時調節電路包括延時控制模組以及至少一第二延時電容，所述延時控制模組電連接至採樣電阻的相對兩端，所述延時調節電路藉由該延時控制模組以及採樣電阻檢測電源輸出的功率，並藉由延時控制模組控制該至少一第二延時電容並聯至第一延時電容來調節所述延時的時長。
5. 如申請專利範圍第4項所述之保護電路，其中當所述控制晶片以及延時控制模組檢測到電源輸出的功率未超出所述額定功率時，控制晶片斷開所述延時電路，延時控制模組斷開所述至少一第二延時電容與第一延時電容的連接。
6. 如申請專利範圍第4項所述之保護電路，其中所述延時調節電路還包括開關模組，所述開關模組及所述至少一第二延時電容串接於延時控制模組與地之間，所述開關模組還電連接至邏輯控制單元與第一延時電容之間，所述延時控制模組藉由控制開關模組實現將該至少一第二延時電容並聯至第一延時電容。
7. 如申請專利範圍第4項所述之保護電路，其中所述延時控制模組對應所述電源輸出的功率與所述額定功率的差值設置有複數區間，並對應每一區間控制開關模組將對應數量的第二延時電容並聯至第一延時電容。
8. 如申請專利範圍第7項所述之保護電路，其中所述電源輸出的功率超出所述額定功率越少，則並聯至第一延時電容的第二延時電容越多；電源輸出的功率超出所述額定功率越多，則並聯至第一延時電容的第二延時電容越少。
9. 如申請專利範圍第1項所述之保護電路，其中所述開關為一場效應管。