TW201510711A - 電源偵測電路 - Google Patents

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Abstract

一種電源偵測電路，包括一與電子裝置之電源模組相連之第一電壓偵測模組、一與所述第一電壓偵測模組相連之微控制單元及一與所述微控制單元相連之顯示屏，所述第一電壓偵測模組用於偵測輸入給所述電源模組之交流電壓，所述電源偵測電路還包括一第二電壓偵測模組及一電流偵測模組，所述第二電壓偵測模組用於偵測所述電源模組之輸出電壓，所述電流偵測模組用於偵測所述電源模組之輸出電流，所述微控制單元根據偵測信號計算出所述電源模組輸出電壓、輸出電流及輸出功率並通過顯示屏顯示出來。

Description

電源偵測電路
本發明涉及一種電源偵測電路。
近年來由於工商發達、社會進步，使用者對於各類電子產品之需求相較以往大量增加，而對其品質之要求亦漸漸提高。然而，由於相同之電子產品可能於不同之環境下使用，故必然會遭遇到各式各樣之問題，因而使產品之品質受到質疑。
舉例而言，當使用者於使用電子產品時，如果電網處於不穩定之狀態，則輸入至電子產品之外接電壓源可能會有過高之情形，因此易造成電子產品中元件之損壞。具體來說，上述情形常常造成電源輸入部分之保險絲被燒斷，或是其中之整流橋被燒毀，更有甚者，有時連負責高壓濾波處理之電容亦被燒毀。雖於上述燒毀之元件更換之後，電子產品可一如往常地進行操作，但造成其燒毀之原因或許眾多，無法一一檢測得出。如此一來，不但造成使用者之不便，亦引起使用者不滿意之意見，甚至造成使用者之擔心。
然而，透過對某些電子產品進行檢查分析後發現，上述造成電子元件燒毀之原因，經常是因為電網處於不穩定之狀態，例如電子產品之輸入電源出現間斷式之掉落（暫態不供電）、跳動、過壓等情況，可能導致電子元件之損壞。若是其中之電晶體或是積體電路(IC)燒毀之話，更可能有所謂“炸機”之情形發生，致使該產品之製造廠商其商譽與競爭力受到嚴重之影響。
鑒於以上內容，有必要提供一種具有功率偵測及功率顯示功能之電源偵測電路。
一種電源偵測電路，包括一與電子裝置之電源模組相連之第一電壓偵測模組、一與所述第一電壓偵測模組相連之微控制單元及一與所述微控制單元相連之顯示屏，所述第一電壓偵測模組用於偵測輸入給所述電源模組之交流電源是否存於電壓突變、跳火之情況，所述電源偵測電路還包括一第二電壓偵測模組及一電流偵測模組，所述第二電壓偵測模組用於偵測所述電源模組之輸出電壓並產生一與電壓相關之信號輸出給所述微控制單元，所述電流偵測模組用於偵測所述電源模組之輸出電流並產生一與電流相關之信號輸出給所述微控制單元，所述微控制單元根據所述與電壓相關之偵測信號及與電流相關之偵測信號計算出所述電源模組輸出電壓、輸出電流及輸出功率，所述顯示屏顯示所述電源模組之輸出電壓值、輸出電流值及輸出功率。
與習知技術相比，上述電源偵測電路利用所述第一電壓偵測模組偵測電子裝置接入之交流電源是否存於突變、跳火等不穩定之情況，利用所述第二電壓偵測模組偵測所述電源模組之輸出電壓，利用所述電流偵測模組偵測所述電源模組之輸出電流，利用所述微控制單元計算出所述電源模組之輸出功率，且利用所述顯示屏即時顯示所述功率，以方便用戶調節出電子裝置節能之工作模式。
10‧‧‧電源模組
11‧‧‧斷電單元
12‧‧‧開關元件
20‧‧‧第一電壓偵測模組
30‧‧‧第二電壓偵測模組
40‧‧‧顯示屏
50‧‧‧MCU
U1‧‧‧橋式整流電路
U2‧‧‧電源轉換模組
U5-1‧‧‧電壓偵測單元
U5-2‧‧‧第一放大器
U6-1‧‧‧電壓轉換電路
U6-2‧‧‧電晶體組合電路
U7-1‧‧‧互感器
61‧‧‧初級繞組
62‧‧‧次級繞組
U7-2‧‧‧電流偵測單元
U7-3‧‧‧第二放大器
R1~R8‧‧‧電阻
D1~D10‧‧‧二極體
C1~C6‧‧‧電容
圖1是本發明電源偵測電路一較佳實施方式之組成模組圖。
圖2是圖1中電源偵測電路之具體電路圖。
請參閱圖1，於本發明之一較佳實施方式中，一電源偵測電路包括一電源模組10、一第一電壓偵測模組20、一第二電壓偵測模組30、一顯示屏40、一MCU （Micro Control Unit，微控制單元）50、一電流偵測模組60。所述電源模組10可將交流電源70之電壓轉換為直流電壓為一電子負載供電，所述電子負載可是液晶面板、顯示器、電視等電子裝置。
所述第一電壓偵測模組20與所述電源模組10之交流電源輸入端相連，用於偵測所述電源模組10接入之交流電壓是否存於突變、跳火、不穩定等非正常之情況。所述第二電壓偵測模組30與所述電源模組10之電壓輸出端相連，用於偵測所述電源模組10之輸出電壓。所述電流偵測模組60與所述電源模組10相連，用於偵測所述電源模組10之輸出電流。所述第一電壓偵測模組20、第二電壓偵測模組30及電流偵測模組60均與所述MCU 50相連，從而將偵測到之電壓信號、電流信號輸出給所述MCU 50，所述MCU 50對接收到之信號進行運算處理後得出電源模組10之輸出電壓、輸出電流及輸出功率等資料，並將得出之資料輸出給顯示屏40，所述顯示屏40即可顯示電源模組10之交流輸入電壓情況、輸出電壓、輸出電流、功率等資訊。用戶可根據顯示屏40顯示之功率調節電子負載之功能，例如當電子負載是一顯示器時，調節顯示器之亮度、對比度等與功耗有關之功能，顯示器之功耗機即可發生變化，顯示屏40顯示之功率相應發生變化，如此可調節出電子負載節能之工作模式。
請參閱圖1及圖2，於一實施方式中，所述電源模組10包括用於連接交流電源70之電源輸入端L（火線接入端）及N（零線接入端）、一與所述電源輸入端L及N相連之橋式整流電路U1、一與所述橋式整流電路U1相連之電源轉換模組U2，所述電源轉換模組U2可對經過整流後之交流電源進行濾波降壓等處理後輸出給電子負載。所述電源輸入端N上連接一斷電單元11，當所述第一電壓偵測模組20偵測到交流電源70有過壓、跳火等情況時，所述MCU 50輸出信號使所述斷電單元11切斷電源，從而保護電子負載不被損壞。
所述第一電壓偵測模組20包括一與所述電源模組10之電源輸入端L及N相連之電壓轉換電路U6-1及一與所述電壓轉換電路U6-1相連之電晶體組合電路U6-2。所述電壓轉換電路U6-1包括有電容C1~C3及二極體D1~D4，所述二極體D1~D4對輸入至所述電源模組10之交流電壓進行整流處理，所述電容C1~C3對輸入至所述電源模組10之交流電壓進行濾波處理，所述電晶體組合電路U6-2根據所述電壓轉換電路U6-1輸出之電壓信號開啟或關閉電晶體組合電路U6-2中之電晶體開關。於一實施方式中，所述電容C1~C2為降壓電容。
所述電晶體組合電路U6-2包括一第一三極管Q1、一第二三極管Q2、一第三三極管Q3、二極體D5~D6及電阻R1~R5。於一實施例中，所述第一三極管Q1為PNP型三極管，所述第二三極管Q2及第三三極管Q3為NPN型三極管。當所述電壓轉換電路U6-1之輸出電壓大於節點A之輸出電壓時，所述二極體D6斷開，所述第一三極管Q1截止，所述第二三極管Q2之基極藉由電阻R1及R2對地，因此所述第二三極管Q2截止，所述第二三極管Q2之集極輸出高電平之信號給所述MCU 50。當所述電壓轉換電路U6-1之輸入小於節點A之輸出電壓時，所述第一三極管Q1導通，所述第二三極管Q2之基極接高電平之信號，因此所述第二三極管Q2導通，所述第二三極管Q2之集極輸出低電平之信號給所述MCU 50。所述MCU 50根據分析所述電晶體組合電路U6-2輸出之信號判斷所述電源模組10所接之交流電源是否存於跳波、突變、不穩定等非正常情況。
所述MCU 50還可輸出信號控制使三極管Q3導通或截止，三極管Q3導通時，能將使電容C3之殘餘電量放電，三極管Q3斷開時，對電路中其他器件無影響。
所述第二電壓偵測模組30包括一電壓偵測單元U5-1及一與所述電壓偵測單元U5-1相連之第一放大器U5-2，所述電壓偵測單元U5-1包括一電容C4及二極體D7~D8，所述電容C4之一端與所述電源轉換模組U2之輸出端相連，另一端與二極體D8之正極及二極體D7之負極相連，二極體D7之正極接地，二極體D8之負極與所述第一放大器U5-2相連。二極體D7~D8及電容C4對所述電源轉換模組U2之輸出電壓信號進行整流濾波處理後輸出至所述第一放大器U5-2，所述第一放大器U5-2對所述電壓偵測單元U5-1輸出之信號按預設之比例放大後藉由電阻R4輸出至所述MCU 50，所述MCU 50根據所述第二電壓偵測模組30輸出之電壓偵測信號得出所述電源模組10之輸出電壓。於一實施方式中，所述電容C4為降壓電容。
所述電流偵測模組60包括一變壓器U7-1、一與所述變壓器U7-1相連之電流偵測單元U7-2及一與所述電流偵測單元U7-3相連之第二放大器U7-3。所述變壓器U7-1包括一初級繞組61及一次級繞組62，所述初級繞組61之兩端與所述電源模組10之交流電源輸入端L及N相連，所述次級繞組62之兩端與所述電流偵測單元U7-2相連。所述電流偵測單元U7-2包括一電阻R6、電容C5~C6及二極體D9~D10。所述電阻R6之兩端分別與所述次級繞組62之第一輸出端及第二輸出端相連。所述電容C5之一端與所述次級繞組62之第一輸出端相連，另一端與二極體D10之正極相連，二極體D10之負極與所述第二放大器U7-3相連；所述次級繞組62之第二輸出端與二極體D9之正極均接地，二極體D9之負極與二極體D10之正極相連，電容C6之一端與二極體D10之負極相連，電容C6之另一端接地。當初級繞組61有電流藉由時，次級繞組62中產生相應之電流並將電流信號轉換為電壓信號提供給所述電流偵測單元U7-2。二極體D9~D10及電容C5~C6對所述變壓器U7-1輸出之信號進行整流濾波處理後輸出至所述第二放大器U7-3，所述第二放大器U7-3對所述電流偵測單元U7-2輸出之信號按預設之比例放大後輸出至所述MCU 50，所述MCU 50根據所述電流偵測模組60輸出之偵測信號得出所述電源模組10之輸出電流。
所述電源轉換模組U2之輸出端還藉由一二極體D11連接至一電阻R8，所述電阻R8連接有一開關元件12。於一實施方式中，所述開關元件12為一三極管或場效應管，所述開關元件12之導通或斷開狀態由MCU 50控制。所述電阻R8可作為假負載，當開關元件12閉合時，MCU 50得出電阻R8之壓降、電流及功率，作為MCU 50計算電子負載之耗電功率之參考，以減所測功率之誤差。
所述MCU 50得出所述電源模組10之輸出電壓及輸出電流後，可根據公式P=UI計算出所述電源模組10之輸出功率。所述MCU 50將測得之電壓、電流及功率等資訊傳送給所述顯示屏40顯示。當所述電源模組10所接之交流電源有跳火、過壓等不穩定之情況時，所述MCU 50能發出控制信號使電源模組10關閉，防止損壞電路中之電子元件。當用戶調節電子負載之功能時，例如調節顯示器之亮度、對比度等與功耗相關之功能時，電子負載之功耗發生變化，且該種變化可藉由顯示屏40即時顯示出來，方便用戶觀看於何種設置下能耗最低，且使用效果仍於可接受之範圍內。於一實施方式中，所述MCU 50具有功率校正功能，如此可減少所測功率之誤差。
於一實施方式中，所述電源模組10、所述第一電壓偵測模組20、第二電壓偵測模組30、顯示屏40、MCU 50及電流偵測模組60可集成於一個電子裝置內。
綜上所述，上述電源偵測電路具有以下特點：1. 電源模組10輸出之電壓、電流及功率等資訊可即時顯示出來，方便用戶調節電子負載節能之工作模式；2. 可即時偵測電子產品接入之交流電源是否有非正常之突變、跳火等現象；3. 所述MCU 50具有功率校正功能，以減少測得功率之誤差。
於一實施方式中，所述電源偵測電路可用於偵測存在於電子裝置中之Y電容、X電容、泄放電阻、或EMC電感上之電壓，以此得知環境電壓之供電狀況，偵測該等電路點之之洩露分壓電源是機台對策CMC時原先就需要之耗電回路，因此不會增加整機太多之負載功耗，不會增加成本。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
無
10‧‧‧電源模組
20‧‧‧第一電壓偵測模組
30‧‧‧第二電壓偵測模組
40‧‧‧顯示屏
50‧‧‧MCU

Claims (10)

  1. 一種電源偵測電路，包括一與電子裝置之電源模組相連之第一電壓偵測模組、一與所述第一電壓偵測模組相連之微控制單元及一與所述微控制單元相連之顯示屏，所述第一電壓偵測模組用於偵測輸入給所述電源模組之交流電源是否存於電壓突變、跳火之情況，所述電源偵測電路還包括一第二電壓偵測模組及一電流偵測模組，所述第二電壓偵測模組用於偵測所述電源模組之輸出電壓並產生一與電壓相關之信號輸出給所述微控制單元，所述電流偵測模組用於偵測所述電源模組之輸出電流並產生一與電流相關之信號輸出給所述微控制單元，所述微控制單元根據所述與電壓相關之偵測信號及與電流相關之偵測信號計算出所述電源模組輸出電壓、輸出電流及輸出功率，所述顯示屏顯示所述電源模組之輸出電壓值、輸出電流值及輸出功率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測電路，其中所述第二電壓偵測模組包括一電壓偵測單元及一與所述電壓偵測單元相連之第一放大器，所述電壓偵測單元對所述電源模組之輸出電壓信號進行整流濾波處理，所述第一放大器對所述電壓偵測單元輸出之信號進行放大處理後輸出給所述微控制單元。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電源偵測電路，其中所述電壓偵測單元包括一電容及兩個二極體，所述電容與所述電源模組之輸出端及該兩二極體相連，該兩二極體及電容對所述電源模組之輸出電壓信號進行整流濾波處理後輸出至所述第一放大器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測電路，其中所述電流偵測模組包括一與所述電源模組之交流電源輸入端相連之變壓器、一與所述變壓器相連之電流偵測單元及一與所述電流偵測單元相連之第二放大器；所述變壓器將所述電源模組之輸入電流或輸入電壓按比例轉換成輸出電流或輸出電壓提供給所述電流偵測模組，所述電流偵測模組對所述變壓器輸出之信號進行整流濾波處理後輸出至所述第二放大器，所述第二放大器對所述電流偵測模組輸出之信號按預設之比例放大後輸出至所述微控制單元。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源偵測電路，其中所述變壓器包括一初級繞組及一次級繞組，所述初級繞組與所述電源模組之交流電源輸入端相連，所述次級繞組與所述電流偵測單元相連；所述電流偵測單元包括一電阻、至少一電容及兩個二極體；所述電阻之兩端分別與所述次級繞組之兩輸出端相連；該兩二極體及該電容對所述變壓器輸出之信號進行整流濾波處理後輸出至所述第二放大器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測電路，其中所述第一電壓偵測模組包括一電壓轉換電路及一與所述電壓轉換電路相連之電晶體開關電路，所述電壓轉換電路與所述電源模組之交流電源輸入端相連，將輸入至所述電源模組之交流電源進行整流、濾波及降壓處理後輸出至所述電晶體開關電路，所述電晶體開關電路與所述微控制單元相連。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源偵測電路，其中所述電壓轉換電路包括多個電容及多個二極體，所述多個二極體及多個電容分別對所述互感器輸出之信號進行整流與濾波處理後輸出至所述第二放大器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源偵測電路，其中所述電晶體開關電路包括一第一三極管及一第二三極管，所述第一三極管之基極與所述電壓轉換電路之輸出端相連，所述第一三極管之射極與所述電源模組之輸出端相連，所述第一三極管之集極藉由一第一電阻接地；所述第二三極管之基極通一第二電阻與所述第一三極管之集極相連，所述第二三極管之集極藉由一第三電阻與所述電源模組之輸出端相連，所述第二三極管之射極接地。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源偵測電路，其中所述第一三極管為PNP型三極管，所述第二三極管為NPN型三極管。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測電路，其中所述電源模組之輸出端接有一電阻及與該電阻相連之電晶體開關，所述電晶體開關之導通或截止狀態由所述微控制單元控制，所述微控制單元藉由計算電阻之電壓、電流校正所測之電源模組之輸出功率。
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