TW201340521A - 過壓保護電路及具有過壓保護電路之電子設備 - Google Patents

Abstract

一種過壓保護電路包括開關模組及過壓保護模組。過壓保護模組包括過壓保護單元及控制單元。過壓保護單元具有第一預定值，用於在電源模組的供電電壓大於第一預定值時時輸出過壓保護訊號。控制單元具有小於第一預定值的第二預定值。控制單元用於在接收到過壓保護訊號時輸出第一控制訊號並在未接收到過壓訊號且供電電壓大於等於第二預定值時輸出第二控制訊號。開關模組根據第一控制訊號斷開電源模組與負載之間的電性連接並根據第二控制訊號建立電源模組與負載之間的電性連接。本發明還提供了一種具有過壓保護電路的電子設備。

Description

過壓保護電路及具有過壓保護電路之電子設備

本發明涉及一種具有過壓保護電路之電子設備。

車載充電器藉由車輛內部的發動機給電子設備提供工作電壓。在車輛突然啟動或加速過程中，發動機的轉速變化，進而導致工作電壓突然升高。在過高的電壓衝擊下，可使得電子設備內部元件燒毀，進而導致電子設備的損壞。習知技術中，通常在車載充電器與電子設備之間設置有控制單元及過壓保護晶片。過壓保護晶片連接於車載充電器及控制單元之間，其具有一個偵測引腳。過壓保護晶片藉由比較偵測引腳偵測到供電電壓與預定值的大小控制開關單元的導通與截止，當偵測引腳偵測到的供電電壓大於預定值時，過壓保護晶片控制開關單元截止並斷開車載充電器與電子設備之間的電性連接，車載充電器停止給電子設備供電，從而防止過高的電壓衝擊電子設備內部的電子元件。然而，過壓保護晶片為積體電路，電路設計較為複雜。

有鑒於此，有必要提供一種電路簡單且具有過壓保護功能之過壓保護電路。

另外，還有必要提供一種具有過壓保護電路之電子設備。

一種過壓保護電路包括開關模組及過壓保護模組。過壓保護模組用於控制開關模組建立或斷開電源模組及負載之間的電性連接。過壓保護模組包括過壓保護單元及控制單元。過壓保護單元及控制單元均用於接收電源模組輸出的供電電壓。過壓保護單元具有第一預定值，用於在電源模組輸出的供電電壓大於第一預定值時時輸出過壓保護訊號。控制單元具有小於第一預定值的第二預定值。控制單元用於在接收到過壓保護訊號時輸出第一控制訊號並在未接收到過壓訊號且電源模組輸出的供電電壓大於等於第二預定值時輸出第二控制訊號。開關模組根據第一控制訊號斷開電源模組與負載之間的電性連接並根據第二控制訊號建立電源模組與負載之間的電性連接。

一種電子設備，其包括電源模組、開關模組、過壓保護模組及負載。過壓保護模組用於根據電源模組輸出的供電電壓控制開關模組建立或斷開電源模組及負載之間的電性連接。過壓保護模組包括過壓保護單元及控制單元。過壓保護單元及控制單元均用於接收電源模組輸出的供電電壓。過壓保護單元具有第一預定值，用於當電源模組輸出的供電電壓大於第一預定值時輸出過壓保護訊號。控制單元具有第二預定值，且第二預定值小於第一預定值。控制單元用於在接收到過壓保護訊號時輸出第一控制訊號並在未接收到過壓保護訊號且電源模組輸出的供電電壓大於等於第二預定值時輸出第二控制訊號。開關模組根據第一控制訊號斷開電源模組與負載之間的電性連接並根據第二控制訊號建立電源模組與負載之間的電性連接。

藉由使用上述過壓保護電路及具有過壓保護電路之電子設備，藉由設置控制單元及過壓保護單元替代了過壓保護晶片，且控制單元及過壓保護單元設計相對於過壓保護晶片較為簡單。當電源單元的供電電壓較大時，該過壓保護單元輸出過壓保護訊號，控制單元根據過壓保護訊號控制開關單元斷開電源單元與負載之間的電源供應，避免了負載內部電子元件的損壞的同時降低了電子設備的生產成本。

請參閱圖1，其為一較佳實施方式之電子設備100的功能模組圖。電子設備100包括電源模組10、濾波模組20、過壓保護模組30、開關模組40及負載。在本實施方式中，電子設備100可為車載DVD播放器、車載電視及車載冰箱等車載電子設備。其他實施方式中，電子設備100也為可擕式電子設備，其使用車載充電器（即電源模組10）供電，也即電子設備100不包括電源模組10。

電源模組10用於輸出供電電壓。在本實施方式中，電源模組10為汽車發動機。

濾波模組20用於對電源模組10輸出的供電電壓進行濾波，並將濾波後的供電電壓提供給過壓保護模組30及開關模組40。

過壓保護模組30連接於濾波模組20及開關模組40之間，用於根據濾波模組20濾波後的供電電壓輸出第一控制訊號或第二控制訊號給開關模組40。過壓保護模組30包括過壓保護單元31及控制單元32。

過壓保護單元31具有第一預設值，用於在濾波模組20濾波後的供電電壓大於第一預定值時輸出過壓保護訊號並在濾波模組20濾波後的供電電壓小於或等於第一預定值時停止輸出過壓保護訊號。在本實施方式中，其中預定值為12V，過壓保護訊號為低電平訊號。

控制單元32具有小於第一預定值的第二預定值，用於根據濾波模組20濾波後的供電電壓及過壓保護訊號輸出第一控制訊號或第二控制訊號。在接收到過壓保護訊號時，控制單元32輸出第一控制訊號。在未接收到過壓保護訊號時，控制單元32比較濾波模組20濾波後的供電電壓及第二預定值並根據比較結果輸出第一控制訊號或第二控制訊號。若濾波模組20濾波後的供電電壓大於第二預定值，控制單元32輸出第二控制訊號；若濾波模組20濾波後的供電電壓小於第二預定值時，控制單元32輸出第一控制訊號。在本實施方式中，第二預定值為0.7V，第一控制訊號為高電平訊號，第二控制訊號為低電平訊號。

開關模組40用於在接收到第一控制訊號時建立濾波模組20與負載50之間的電性連接並在接收到第二控制訊號時斷開濾波模組20與負載50之間的電性連接。

負載50用於接收濾波模組20濾波後的供電電壓上電工作。

上述過壓保護模組30及電子設備100，藉由設置過壓保護單元31及控制單元32替代了習知技術中的過壓保護晶片，由於過壓保護單元31及控制單元32均只是實現一個比較功能，其只是簡單的比較電路，電路設計相對於過壓保護晶片（積體電路）較為簡單。當電源模組10的供電電壓較大時，該過壓保護單元31輸出過壓保護訊號，控制單元32根據過壓保護訊號控制開關模組40斷開濾波模組20與負載50之間的電源供應，避免了負載50內部電子元件的損壞。

請參閱圖2，電源模組10包括電壓源V1。濾波模組20包括可變電阻R及濾波電容C。可變電阻R的一端與電壓源V1電性連接，另一端接地。濾波電容C並聯連接於可變電阻R的兩端。

過壓保護單元31包括第一分壓電阻Ra、二極體D1及第一三極體Q1。二極體D1的陰極藉由第一分壓電阻Ra與電壓源V1電性連接，陽極與第一三極體Q1的基極電性連接。第一三極體Q1的集極與控制單元32電性連接，射極接地。在本實施方式中，第一三極體Q1為NPN型三極體，第一預定值為二極體D1的反向擊穿電壓。

控制單元32包括第一電阻R1、第二電阻R2、第二分壓電阻Rb、第三分壓電阻Rc、第一結點N1及第二三極體Q2。第一電阻R1一端與電壓源V1電性連接，另一端藉由第一結點N1及第二電阻R2接地。第二三極體Q2的基極藉由第二分壓電阻Rb及第一結點N1與第一三極體Q1的集極電性連接，第二三極體Q2的集極藉由第三分壓電阻Rc與開關模組40電性連接，第二三極體Q2的射極接地。第二分壓電阻Rb用於微調第二三極體Q2的基極電壓。在本實施方式中，第二三極體Q2為NPN型三極體，第二預定值為第二三極體Q2的導通電壓。

開關模組40包括MOS電晶體Q3、第二結點N2及控制電阻R3。MOS電晶體Q3的閘極41藉由第二結點N2及控制電阻R3與第二三極體Q2的集極電性連接，源極與電壓源V1電性連接，汲極與負載50電性連接。第六電阻R6並聯連接於MOS電晶體Q3的閘極及源極之間。在本實施方式中，MOS電晶體Q3為P型MOS電晶體。

當電壓源V1輸出的電壓小於或等於第一預定值且大於第二預定值時，二極體D1截止。此時，第一三極體Q1基極及射極之間的電壓差小於0.7V，第一三極體Q1截止。第一結點N1為第二電阻R2上分得的電壓，且大於0.7V。第二三極體Q2的基極及射極之間的電壓差大於0.7V，第二三極體Q2導通。第二結點N2的電壓為第二電阻R2上分得的電壓。此時MOS電晶體Q3的閘極及源極之間的電壓差小於零，MOS電晶體Q3導通。電壓源V1經濾波電容C提供濾波電壓給負載50。

當電壓源V1輸出的電壓大於第一預定值時，二極體D1被反向擊穿，第一三極體Q1的基極藉由第一電阻R1與電壓源V1電性連接。第一三極體Q1的基極及射極之間的電壓差大於0.7V，第一三極體Q1導通。第一結點N1的電壓被拉低為零。此時，第二三極體Q2的基極及射極之間的電壓差小於0.7V，第二三極體Q2截止。第二結點N2的電壓等於電壓源V1電壓。此時，MOS電晶體Q3的閘極及源極之間的電壓差大於零，MOS電晶體Q3截止。電壓源V1停止提供濾波電壓電壓給負載50。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案創作精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

100．．．電子設備

10．．．電源模組

20．．．濾波模組

30．．．過壓保護模組

31．．．過壓保護單元

32．．．控制單元

40．．．開關模組

50．．．負載

V1．．．電壓源

C．．．濾波電容

R．．．可變電阻

Ra．．．第一分壓電阻

D1．．．二極體

Q1．．．第一三極體

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

N1．．．第一結點

Rb．．．第二分壓電阻

Rc．．．第三分壓電阻

Q2．．．第二三極體

Q3．．．MOS電晶體

N2．．．第二結點

R3．．．控制電阻

圖1為一種較佳實施方式電子設備之功能模塊圖。

圖2為圖1所示電子設備之一種較佳實施方式之電路圖。

100．．．電子設備

10．．．電源模組

20．．．濾波模組

30．．．過壓保護模組

31．．．過壓保護單元

32．．．控制單元

40．．．開關模組

50．．．負載

Claims (10)

1. 一種過壓保護電路，其包括開關模組及過壓保護模組；該過壓保護模組用於控制開關模組建立或斷開電源模組及負載之間的電性連接；其改良在於：該過壓保護模組包括過壓保護單元及控制單元；該過壓保護單元及控制單元均用於接收電源模組輸出的供電電壓；該過壓保護單元具有第一預定值，用於在電源模組輸出的供電電壓大於第一預定值時時輸出過壓保護訊號；該控制單元具有小於第一預定值的第二預定值；該控制單元用於在接收到過壓保護訊號時輸出第一控制訊號並在未接收到過壓訊號且電源模組輸出的供電電壓大於等於第二預定值時輸出第二控制訊號；該開關模組根據第一控制訊號斷開電源模組與負載之間的電性連接並根據第二控制訊號建立電源模組與負載之間的電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中，該控制單元還用於在未接收到過壓訊號且電源模組輸出的供電電壓小於第二預定值時輸出第一控制訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中，該過壓保護單元包括二極體及第一三極體；該二極體的陰極與電源模組電性連接，陽極與第一三極體的基極電性連接；該第一三極體的集極與控制單元電性連接，射極接地。
4. 如申請專利範圍第3項所述之過壓保護電路，其中，該控制模組包括第一電阻、第二電阻及第二三極體；該第一電阻及第二電阻串聯連接於電源模組及地之間；該第二三極體的基極連接於第一電阻及第二電阻之間並與第一三極體的集極電性連接，該第二三極體的射極接地，該第二三極體的集極與開關模組電性連接。
5. 如申請專利範圍第4項所述之過壓保護電路，其中，該第一三極體及第二三極體均為NPN型三極體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中，該開關模組包括MOS電晶體及保護電阻；該MOS電晶體的閘極與第二三極體的集極電性連接，源極與電源模組電性連接，汲極與負載電性連接；該保護電阻連接於MOS電晶體的閘極及源極之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之過壓保護電路，其中，該MOS電晶體為P型MOS電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中，該過壓保護訊號為低電平訊號，第一控制訊號為高電平訊號，該第二控制訊號為低電平訊號。
9. 一種電子設備，其包括電源模組、開關模組、過壓保護模組及負載；該過壓保護模組用於根據電源模組輸出的供電電壓控制開關模組建立或斷開電源模組及負載之間的電性連接；其改良在於：該過壓保護模組包括過壓保護單元及控制單元；該過壓保護單元及控制單元均用於接收電源模組輸出的供電電壓；該過壓保護單元具有第一預定值，用於當電源模組輸出的供電電壓大於第一預定值時輸出過壓保護訊號；該控制單元具有小於第一預定值的第二預定值；該控制單元用於在接收到過壓保護訊號時輸出第一控制訊號並在未接收到過壓保護訊號且電源模組輸出的供電電壓大於等於第二預定值時輸出第二控制訊號；該開關模組根據第一控制訊號斷開電源模組與負載之間的電性連接並根據第二控制訊號建立電源模組與負載之間的電性連接。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子設備，其中，該控制單元還用於在未接收到過壓訊號且電源模組輸出的供電電壓小於第二預定值時輸出第一控制訊號。