TW201728031A - 負電壓保護系統 - Google Patents

負電壓保護系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201728031A
TW201728031A TW105101825A TW105101825A TW201728031A TW 201728031 A TW201728031 A TW 201728031A TW 105101825 A TW105101825 A TW 105101825A TW 105101825 A TW105101825 A TW 105101825A TW 201728031 A TW201728031 A TW 201728031A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coupled
resistor
negative voltage
driving
circuit
Prior art date
Application number
TW105101825A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI571025B (zh
Inventor
楊治世
劉家駿
陳琬揚
Original Assignee
旺玖科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旺玖科技股份有限公司 filed Critical 旺玖科技股份有限公司
Priority to TW105101825A priority Critical patent/TWI571025B/zh
Priority to CN201610097717.1A priority patent/CN106992738B/zh
Priority to US15/367,151 priority patent/US9859837B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI571025B publication Critical patent/TWI571025B/zh
Publication of TW201728031A publication Critical patent/TW201728031A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor

Abstract

負電壓保護系統包含負電壓比較電路、訊號處理電路、驅動電路、驅動輸出電路、功率裝置以及線圈模組。當線圈模組產生反電動勢時，線圈模組輸出負電壓。若負電壓比較電路偵測到負電壓的強度超過預定值，訊號處理電路產生控制訊號至驅動電路。驅動電路依據控制訊號，控制驅動輸出電路及功率裝置以使負電壓的強度降低。

Description

負電壓保護系統
本發明描述了一種負電壓保護系統，尤指一種依據負電壓比較電路輸出的比較結果將負電壓強度降低的保護系統。
隨著科技日新月異，各種高性能的電子產品也被廣泛應用。現今的電子產品除了要求高處理速度、低反應時間、以及高規格的處理器之外，更要求具備可攜性及微型化的體積，以讓使用者能隨時隨地以高效率的方式使用產品。例如蘋果手機(i-phone)的iPhone 5s規格使用了A7處理器，而iPhone 6 Plus規格使用了更高階的A8處理器，或是家用型電腦的中央處理器也從Intel® CoreTM i5演化至Intel® CoreTM i7等級。隨著電子產品內處理器的時脈頻率增加，其所消耗的功率及所產生的溫度也隨之上升。因此，許多散熱風扇、水冷系統、散熱膠及散熱片的散熱品質也被使用者日益重視。在這些散熱機制中，水冷系統的散熱效果最佳，但存在體積大、價格而貴、且高噪音的缺點。散熱膠及散熱片的體積最小，但僅使用了熱導較佳的介質將熱量傳出至空氣，故散熱效果有限。因此，目前大多數的電子產品，其散熱方式仍以散熱風扇為主流。
然而，在馬達控制驅動的半橋式(Half-Bridge)電路中，馬達因楞次定律(或稱為，冷次定律，Lenz's law)的特性，在馬達極性換相時，會導致瞬態負電壓(Negative Transient Voltage)的現象。而過大的瞬態負電壓之現象會導致推動控制訊號產生閂鎖效應(Latch-Up)，進而影響馬達驅動電路所有元件以及時脈的運作。並且，當馬達在短路、過載關機或瞬間電流較平常操作環境高的情況，這種負電壓的情況會更嚴重。
為了避免負電壓影響馬達驅動的效能，一般於馬達的驅動前級電路(Level Shift Driving Circuit)會設計一個限流電阻。利用此限流電阻，可使過大的負電壓或靜電放電(ESD)湧浪被限制。然而，此方式在實際應用時具有一定的極限，例如當驅動馬達控制器與風扇馬達之間距離很長，且馬達電感很大時，馬達所產生的瞬態負電壓可能會超過-100V以上。此時，傳統馬達中的限流電阻將失去保護功能。
本發明一實施例說明了一種負電壓保護系統，包含負電壓比較電路、訊號處理電路、驅動電路、驅動輸出電路、功率裝置以及線圈模組。負電壓比較電路用以偵測負電壓，並輸出比較訊號。訊號處理電路耦接於負電壓比較電路，用以依據比較訊號產生控制訊號。驅動電路耦接於訊號處理電路，用以根據控制訊號產生至少一個驅動訊號。驅動輸出電路耦接於驅動電路，用以依據至少一個驅動訊號產生至少一個功率訊號。功率裝置耦接於驅動輸出電路，用以根據至少一個功率訊號產生驅動電壓。線圈模組耦接於功率裝置，用以根據驅動電壓進行運轉。其中當線圈模組產生反電動勢時，線圈模組輸出負電壓，若負電壓比較電路偵測到負電壓的強度超過預定值，訊號處理電路產生控制訊號至驅動電路，及驅動電路依據控制訊號，控制驅動輸出電路及功率裝置以使負電壓的強度降低。
本發明另一實施例說明了一種負電壓保護系統，包含負電壓比較電路、訊號處理電路、驅動電路、驅動輸出電路、功率裝置以及線圈模組。負電壓比較電路，用以偵測第一負電壓或第二負電壓，並輸出複數個比較訊號。訊號處理電路耦接於負電壓比較電路，用以依據該些比較訊號產生複數個控制訊號。驅動電路耦接於訊號處理電路，用以根據該些控制訊號產生複數個驅動訊號。驅動輸出電路耦接於驅動電路，用以依據該些驅動訊號產生複數個功率訊號。功率裝置耦接於驅動輸出電路，用以根據該些功率訊號產生複數個驅動電壓。線圈模組耦接於功率裝置，用以根據該些驅動電壓進行運轉。其中當線圈模組產生反電動勢時，線圈模組輸出第一負電壓或第二負電壓。若負電壓比較電路偵測到第一負電壓或第二負電壓的強度超過預定值，訊號處理電路產生該些控制訊號至驅動電路，及驅動電路依據該些控制訊號，控制驅動輸出電路及功率裝置以使第一負電壓或第二負電壓的強度降低。
第1圖係為本發明第一實施例之負電壓保護系統100的電路圖。負電壓保護系統100包含負電壓比較電路10、訊號處理電路11、驅動電路12、驅動輸出電路13、功率裝置14以及線圈模組15。負電壓比較電路10包含第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4以及比較器CMP1。第一電阻R1包含用以接收參考電壓Vref的第一端，及第二端。第二電阻R2包含用以接收負電壓的第一端，及耦接於第一電阻R1之第二端的第二端。第三電阻R3包含耦接於第一電阻R1之第一端的第一端，及第二端。第四電阻R4包含耦接於第三電阻R3之第二端的第一端，及耦接於接地端GND的第二端。比較器CMP1包含耦接於第二電阻R2之第二端的第一輸入端，耦接於第四電阻R4之第一端的第二輸入端，及耦接於訊號處理電路11，用以輸出比較訊號SS1至訊號處理電路11的輸出端。負電壓比較電路10的運作模式描述於下。第二電阻R2的第一端會接收負電壓(負電壓的產生方式於後文詳述)。因此，節點NQ的電壓可視為負電壓與參考電壓Vref之電壓差的分壓。同理，節點GQ的電壓可視為接地端GND的電壓與參考電壓之電壓差的分壓。在本實施例中，當負電壓的強度大於一個預定值時，比較器CMP1輸出具有第一電壓準位的比較訊號SS1。相反的，當負電壓的強度小於一個預定值時，比較器CMP1輸出具有第二電壓準位的比較訊號SS1。在本實施例中，負電壓的強度可定義為負電壓的絕對值之數值。例如，負電壓在-7伏特的強度大於負電壓在-1伏特的強度。而具有第一電壓準位或第二電壓準位的比較訊號SS1會被傳送至訊號處理電路11中。在負電壓保護系統100中，訊號處理電路11可將比較訊號SS1進行調變，例如將比較訊號SS1依其電壓準位調變為開關訊號(ON-OFF Signal)，或將比較訊號SS1調變為任何具有雙極性(Bipolar)的訊號。而透過訊號處理電路11調變後的比較訊號在此視為控制訊號。控制訊號會被傳送至驅動電路12之中。
在負電壓保護系統100，驅動電路12包含第一驅動單元DR1及第二驅動單元DR2。第一驅動單元DR1包含第一端，第二端，及耦接於第二電阻R2之第一端的第三端。第二驅動單元DR2包含第一端，第二端，耦接於接地端GND的第三端，及耦接於訊號處理電路11，用以接收控制訊號的第四端。驅動電路12會產生至少一個驅動訊號至驅動輸出電路13中。例如驅動電路12中的第一驅動單元DR1之第一端、第一驅動單元DR1之第二端、第二驅動單元DR2之第一端及第二驅動單元DR2之第二端會產生四個驅動訊號至驅動輸出電路13中。驅動輸出電路13包含第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及第四電晶體T4。第一電晶體T1包含用以接收高電壓的第一端，第二端，及耦接於第一驅動單元DR1之第一端的控制端。於此，第一電晶體T1之第一端為接收高電壓VCC經過二極體D之後的電壓，若二極體D操作於順向電流時，第一電晶體T1之第一端接收的電壓會約莫等於高電壓端VCC的電壓。第二電晶體T2包含耦接於第一電晶體T1之第二端的第一端，耦接於第二電阻R2之第一端的第二端，及耦接於第一驅動單元DR1之第二端的控制端。第三電晶體T3包含用以接收高電壓VCC的第一端，第二端，及耦接於第二驅動單元DR2之第一端的控制端。第四電晶體T4包含耦接於第三電晶體T3之第二端的第一端，耦接於第二驅動單元DR2之第三端的第二端，以及耦接於第二驅動單元DR2之第二端的控制端。在驅動輸出電路13中，第二電晶體T2之第一端及第四電晶體T4之第一端用以輸出至少一個功率訊號至功率裝置14。舉例而言，第二電晶體T2之第一端輸出功率訊號HS至功率裝置14，第四電晶體T4之第一端輸出功率訊號LS至功率裝置14。功率裝置14包含第五電阻R5、第六電阻R6、第一開關SW1及第二開關SW2。第五電阻R5包含耦接於第二電晶體T2之第一端的第一端，及第二端。第六電阻R6包含耦接於第四電晶體T4之第一端的第一端，及第二端。第一開關SW1包含用以接收高電壓VBUS的第一端，耦接於第二電阻R2之第一端並用以輸出驅動電壓至線圈模組15的第二端，及耦接於第五電阻R5之第二端的控制端。第二開關SW2包含耦接於第一開關SW1之第二端的第一端，耦接於第二驅動單元DR2之第三端的第二端，及耦接於第六電阻R6之第二端的控制端。線圈模組15可為任何形式的線圈模組，例如無刷馬達的線圈模組。而第一開關SW1及第二開關SW2可為兩N型金屬氧化物半導體場效電晶體，而第一開關SW1及第二開關SW2的寄生二極體分別以寄生二極體PD1及寄生二極體PD2表示。以下將說明負電壓保護系統100如何將負電壓強度降低的方法。
為了描述更為清楚，於此將描述線圈模組15於不同的時間點之驅動模式以及降低負電壓影響的操作方法。首先，第一開關SW1為導通狀態，第二開關SW2為截止狀態。之後，第一開關SW1變為截止狀態，第二開關SW2也為截止狀態。此時，線圈模組15會產生反電動勢(Back Electromotive Force)，這會導致電流IL由接地端GND透過寄生二極體PD2回流至線圈模組15。由於電流IL係由高電位流向低電位，因此節點O1會產生一個負電壓。這個負電壓的強度若過高，會導致所有的驅動訊號發生錯亂，產生大電流短路問題，嚴重的時候甚至會將電路燒毀。因此，在負電壓保護系統100中，負電壓比較電路10中的比較器CMP1會比較節點NQ電壓與節點GQ的電壓。而節點NQ電壓可視為負電壓(節點O1的電壓)與參考電壓Vref之電壓差的分壓。節點GQ的電壓可視為接地端GND的電壓與參考電壓Vref之電壓差的分壓。因此，當負電壓(例如-7伏特)的強度大於一個預定值時(例如-3伏特)，比較器CMP1將輸出具有第一電壓準位的比較訊號SS1。相反地，當負電壓(例如-0.5伏特)的強度小於一個預定值(例如-3伏特)時，比較器CMP1輸出具有第二電壓準位的比較訊號SS1。而比較訊號SS1透過訊號處理電路11調變後，變為控制訊號，用以控制驅動電路12。舉例而言，當負電壓的強度太大時，對應第一電壓準位的比較訊號SS1之控制訊號會控制驅動電路12及驅動輸出電路13，使功率裝置14內的第二開關SW2導通。當第二開關SW2被導通後，節點O1將與接地端GND共點，因此負電壓的強度會變小，甚至歸零。相反地，當負電壓的強度不大時，對應第二電壓準位的比較訊號SS1會使第二開關SW2維持截止狀態。
換言之，負電壓保護系統100保護電路的方法為，當負電壓的強度超過一個預定值時，將第二開關SW2導通。因此，由接地端GND回流至線圈模組15的電流IL之路徑將消失，造成負電壓的強度將變小甚至歸零的結果。由於過大的負電壓均能利用負電壓保護系統100消除，因此負電壓保護系統100具有電路保護的功能。
第2圖係為本發明第二實施例之負電壓保護系統200的電路圖。負電壓保護系統200包含負電壓比較電路10、訊號處理電路11、驅動電路12、驅動輸出電路13、功率裝置14以及線圈模組15。負電壓比較電路10用以偵測第一負電壓(節點O1的負電壓)或第二負電壓(節點O2的負電壓)，並輸出複數個比較訊號。訊號處理電路11耦接於負電壓比較電路10，用以依據該些比較訊號產生複數個控制訊號。驅動電路12耦接於訊號處理電路11，用以根據該些控制訊號產生複數個驅動訊號。驅動輸出電路13耦接於驅動電路12，用以依據該些驅動訊號產生複數個功率訊號。功率裝置14耦接於驅動輸出電路13，用以根據該些功率訊號產生複數個驅動電壓。線圈模組15耦接於功率裝置14，用以根據該些驅動電壓進行運轉。在負電壓保護系統200中，負電壓比較電路10包含第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第一比較器CMP1以及第二比較器CMP2。其中第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4及第一比較器CMP1的電路架構和操作模式類似於負電壓保護系統100之負電壓比較電路10的結構。差異之處在於第二電阻R2之第一端耦接於線圈模組15之第一端，用以接收對應節點O1之第一負電壓。而第一比較器CMP1的輸出端用以輸出第一比較訊號SS1至訊號處理電路11之第一輸入端。而第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10及第二比較器CMP2的電路結構相似於第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4及第一比較器CMP1的電路架構。差異之處在於第八電阻R8之第一端耦接於線圈模組15之第二端，用以接收對應節點O2之第二負電壓。而第二比較器CMP2的輸出端用以輸出第二比較訊號SS2至訊號處理電路11之第二輸入端。類似負電壓保護系統100的運作模式，在負電壓保護系統200的負電壓比較電路10之中，當第一負電壓的強度大於一個預定值時，第一比較器CMP1會輸出具有第一電壓準位的第一比較訊號SS1。當第一負電壓的強度小於一個預定值時，第一比較器CMP1會輸出具有第二電壓準位的第一比較訊號SS1。當第二負電壓的強度大於一個預定值時，第二比較器CMP2會輸出具有第一電壓準位的第二比較訊號SS2。當第二負電壓的強度小於一個預定值時，第二比較器CMP2會輸出具有第二電壓準位的第二比較訊號SS2。在本實施例中，負電壓的強度可定義為負電壓的絕對值之數值。例如，負電壓在-7伏特的強度大於負電壓在-1伏特的強度。而具有第一電壓準位或第二電壓準位的第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2會被傳送至訊號處理電路11中。在負電壓保護系統200中，訊號處理電路11可將第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2進行調變，例如將第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2依其電壓準位調變為兩開關訊號(ON-OFF Signals)，或將第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2調變為任兩具有雙極性(Bipolar)的訊號。而透過訊號處理電路11調變後的第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2在此視為控制訊號。控制訊號會被傳送至驅動電路12之中。
在負電壓保護系統200中，驅動電路12會產生複數個驅動訊號至驅動輸出電路13。而驅動輸出電路13會依據該些驅動訊號產生複數個功率訊號至功率裝置14中。舉例而言，驅動輸出電路13會產生四個功率訊號至節點A至D。換言之，驅動輸出電路13的第一輸出端耦接於節點A。驅動輸出電路13的第二輸出端耦接於節點B。驅動輸出電路13的第三輸出端耦接於節點C。驅動輸出電路14的第四輸出端耦接於節點D。功率裝置14包含第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7及第八電晶體T8。第五電晶體T5包含用以接收高電壓VCC的第一端，耦接於第二電阻R2之第一端的第二端(位於節點O1)，以及耦接於驅動輸出電路13之第一輸出端(位於節點A)的控制端。第六電晶體T6包含耦接於第五電晶體T5之第二端的第一端，耦接於接地端GND的第二端，及耦接於驅動輸出電路13之第二輸出端(位於節點B)的控制端。第七電晶體T7包含用以接收高電壓VCC的第一端，耦接於第八電阻R8之第一端的第二端(位於節點O2)，及耦接於驅動輸出電路13之第三輸出端(位於節點C)的控制端。第八電晶體T8包含耦接於第七電晶體T7之第二端的第一端，耦接於第六電晶體T6之第二端的第二端，及耦接於驅動輸出電路13之第四輸出端(位於節點D)的控制端。而第六電晶體T6之第一端及第八電晶體T8之第一端用以輸出驅動電壓至線圈模組15以使線圈模組15運轉。線圈模組15可為任何形式的線圈模組，例如無刷馬達的線圈模組。而功率裝置14可為橋式功率裝置。第六電晶體T6及第八電晶體T8的寄生二極體分別以寄生二極體PD3及寄生二極體PD4表示。以下將說明負電壓保護系統200如何將負電壓強度降低的方法。
為了描述更為清楚，於此將描述線圈模組15於不同的時間點之驅動模式以及降低負電壓影響的操作方法。首先，第五電晶體T5以及第八電晶體T8為導通狀態，且第六電晶體T6以及第七電晶體T7為截止狀態。在此時間點，電流會由左上的第五電晶體T5流向右下的第八電晶體T8。接下來，第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7以及第八電晶體T8均變為截止狀態。此時，線圈模組15會產生反電動勢(Back Electromotive Force)，這會導致電流IL由接地端GND透過寄生二極體PD3回流至線圈模組15對應的節點O1。由於電流IL係由高電位流向低電位，因此節點O1會產生一個第一負電壓。這個第一負電壓的強度若過高，會導致所有的驅動訊號發生錯亂，產生大電流短路問題，嚴重的時候甚至會將電路燒毀。因此，類似於負電壓保護系統100的運作模式，在負電壓保護系統200中，負電壓比較電路10中的第一比較器CMP1會比較第一負電壓(節點O1之電壓)與參考電壓之壓差的分壓，與接地端GND電壓與參考電壓之壓差的分壓的關係。因此，當第一負電壓(例如-7伏特)的強度大於一個預定值時(例如-3伏特)，第一比較器CMP1將輸出具有第一電壓準位的第一比較訊號SS1。此時，節點O2若無負電壓的現象，第二比較器CMP2將輸出具有第二電壓準位的第二比較訊號SS2。而第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2透過訊號處理電路11調變後，變為控制訊號，用以控制驅動電路12。舉例而言，當第一負電壓的強度太大時，對應第一電壓準位的第一比較訊號SS1之控制訊號會控制驅動電路12及驅動輸出電路13，使功率裝置14中之第六電晶體T6導通。當第六電晶體T6被導通後，節點O1將與接地端GND共點，因此第一負電壓的強度會變小，甚至歸零。相反的，當第一負電壓的強度不大時，對應第二電壓準位的第一比較訊號SS1會使第六電晶體T6維持截止狀態。
同樣地，在下一個時間點，第六電晶體T6以及第七電晶體T7為導通狀態，且第五電晶體T5以及第八電晶體T8為截止狀態。在此時間點，電流會由右上的第七電晶體T7流向左下的第六電晶體T6。接下來，第五電晶體T5、第六電晶體T6、第七電晶體T7以及第八電晶體T8均變為截止狀態。此時，線圈模組15會產生反電動勢(Back Electromotive Force)，這會導致電流IL由接地端GND透過寄生二極體PD4回流至線圈模組15對應的節點O2，因此節點O2會產生一個第二負電壓。當第二負電壓(例如-7伏特)的強度大於一個預定值時(例如-3伏特)，第二比較器CMP2將輸出具有第一電壓準位的第二比較訊號SS2。此時，節點O1若無負電壓的現象，第一比較器CMP1將輸出具有第二電壓準位的第一比較訊號SS1。而第一比較訊號SS1及第二比較訊號SS2透過訊號處理電路11調變後，變為控制訊號，用以控制驅動電路12。舉例而言，當第二負電壓的強度太大時，對應第一電壓準位的第二比較訊號SS2之控制訊號會控制驅動電路12及驅動輸出電路13，使第八電晶體T8導通。當第八電晶體T8被導通後，節點O2將與接地端GND共點。因此，第二負電壓的強度會變小，甚至歸零。相反地，當第二負電壓的強度不大時，對應第二電壓準位的第二比較訊號SS2會使第八電晶體T8維持截止狀態。
換言之，負電壓保護系統200保護電路的方法為，當第一負電壓或第二負電壓的強度超過一個預定值時，將對應的電晶體導通。因此，由接地端GND回流至線圈模組15的電流IL之路徑將消失，造成負電壓的強度會變小甚至歸零的結果。由於過大的負電壓均能利用負電壓保護系統200消除，因此負電壓保護系統200具有電路保護的功能。
綜上所述，本發明描述了一種負電壓保護系統。而負電壓保護系統保護電路的方法為利用負電壓比較電路，判斷因透過寄生二極體由接地端之回流電流所造成的負電壓是否大於預定值。若負電壓的強度太大，則負電壓保護系統將會導通對應的電晶體，使負電壓的強度降低，甚至歸零。因此，本發明的負電壓保護系統具有避免讓過大的負電壓損害電路元件的功效。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100及200‧‧‧負電壓保護系統 10‧‧‧負電壓比較電路 11‧‧‧訊號處理電路 12‧‧‧驅動電路 13‧‧‧驅動輸出電路 14‧‧‧功率裝置 15‧‧‧線圈模組 R1至R10‧‧‧電阻 CMP1及CMP2‧‧‧比較器 DR1及DR2‧‧‧驅動單元 T1至T8‧‧‧電晶體 SW1及SW2‧‧‧開關 PD1至PD4‧‧‧寄生二極體 D‧‧‧二極體 C‧‧‧電容 Vref‧‧‧參考電壓 VCC及VBUS‧‧‧高電壓 SS1及SS2‧‧‧比較訊號 HS及LS‧‧‧功率訊號 GQ、NQ、O1、O1、A、B、C及D‧‧‧節點 GND‧‧‧接地端 IL‧‧‧電流
第1圖係為本發明第一實施例之負電壓保護系統的電路圖。 第2圖係為本發明第二實施例之負電壓保護系統的電路圖。
100‧‧‧負電壓保護系統
10‧‧‧負電壓比較電路
11‧‧‧訊號處理電路
12‧‧‧驅動電路
13‧‧‧驅動輸出電路
14‧‧‧功率裝置
15‧‧‧線圈模組
R1至R6‧‧‧電阻
CMP1‧‧‧比較器
DR1及DR2‧‧‧驅動單元
T1至T4‧‧‧電晶體
SW1及SW2‧‧‧開關
PD1及PD2‧‧‧寄生二極體
D‧‧‧二極體
C‧‧‧電容
Vref‧‧‧參考電壓
VCC及VBUS‧‧‧高電壓
SS1‧‧‧比較訊號
HS及LS‧‧‧功率訊號
GQ、NQ及O1‧‧‧節點
GND‧‧‧接地端
IL‧‧‧電流
PD1及PD2‧‧‧寄生二極體

Claims (10)

  1. 一種負電壓保護系統，包含： 一負電壓比較電路，用以偵測一負電壓，並輸出一比較訊號； 一訊號處理電路，耦接於該負電壓比較電路，用以依據該比較訊號產生一控制訊號； 一驅動電路，耦接於該訊號處理電路，用以根據該控制訊號產生至少一驅動訊號； 一驅動輸出電路，耦接於該驅動電路，用以依據該至少一驅動訊號產生至少一功率訊號； 一功率裝置，耦接於該驅動輸出電路，用以根據該至少一功率訊號產生一驅動電壓；及 一線圈模組，耦接於該功率裝置，用以根據該驅動電壓進行運轉； 其中當該線圈模組產生一反電動勢(Back Electromotive Force)時，該線圈模組輸出該負電壓，若該負電壓比較電路偵測到該負電壓的強度超過一預定值，該訊號處理電路產生該控制訊號至該驅動電路，及該驅動電路依據該控制訊號，控制該驅動輸出電路及該功率裝置以使該負電壓的強度降低。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該負電壓比較電路包含： 一第一電阻，包含： 一第一端，用以接收一參考電壓；及 一第二端； 一第二電阻，包含： 一第一端，用以接收該負電壓；及 一第二端，耦接於該第一電阻之該第二端； 一第三電阻，包含： 一第一端，耦接於該第一電阻之第一端；及 一第二端； 一第四電阻，包含： 一第一端，耦接於該第三電阻之該第二端；及 一第二端，耦接於一接地端；及 一比較器，包含： 一第一輸入端，耦接於該第二電阻之該第二端； 一第二輸入端，耦接於該第四電阻之該第一端；及 一輸出端，耦接於該訊號處理電路，用以輸出該比較訊號至該訊號處理電路。
  3. 如請求項2所述之系統，其中該驅動電路包含： 一第一驅動單元，包含： 一第一端； 一第二端；及 一第三端，耦接於該第二電阻之該第一端；及 一第二驅動單元，包含： 一第一端； 一第二端； 一第三端，耦接於一接地端；及 一第四端，耦接於該訊號處理電路，用以接收該控制訊號； 其中該第一驅動單元之該第一端、該第一驅動單元之該第二端、該第二驅動單元之該第一端及該第二驅動單元之該第二端用以輸出該至少一驅動訊號至該驅動輸出電路。
  4. 如請求項3所述之系統，其中該驅動輸出電路包含： 一第一電晶體，包含： 一第一端，用以接收一高電壓； 一第二端；及 一控制端，耦接於該第一驅動單元之該第一端； 一第二電晶體，包含： 一第一端，耦接於該第一電晶體之該第二端； 一第二端，耦接於該第二電阻之該第一端；及 一控制端，耦接於該第一驅動單元之該第二端； 一第三電晶體，包含： 一第一端，用以接收一高電壓； 一第二端；及 一控制端，耦接於該第二驅動單元之該第一端；及 一第四電晶體，包含： 一第一端，耦接於該第三電晶體之該第二端； 一第二端，耦接於該第二驅動單元之該第三端；及 一控制端，耦接於該第二驅動單元之該第二端； 其中該第二電晶體之該第一端及該第四電晶體之該第一端用以輸出該至少一功率訊號至該功率裝置。
  5. 如請求項4所述之系統，其中該功率裝置包含： 一第五電阻，包含： 一第一端，耦接於該第二電晶體之該第一端；及 一第二端； 一第六電阻，包含： 一第一端，耦接於該第四電晶體之該第一端；及 一第二端； 一第一開關，包含： 一第一端，用以接收一高電壓； 一第二端，耦接於該第二電阻之該第一端，用以輸出該驅動電壓至該線圈模組；及 一控制端，耦接於該第五電阻之該第二端；及 一第二開關，包含： 一第一端，耦接於該第一開關之該第二端； 一第二端，耦接於該第二驅動單元之該第三端；及 一控制端，耦接於該第六電阻之該第二端。
  6. 如請求項5所述之系統，其中該第一開關及該第二開關係為兩N型金屬氧化物半導體場效電晶體。
  7. 一種負電壓保護系統，包含： 一負電壓比較電路，用以偵測一第一負電壓或一第二負電壓，並輸出複數個比較訊號； 一訊號處理電路，耦接於該負電壓比較電路，用以依據該些比較訊號產生複數個控制訊號； 一驅動電路，耦接於該訊號處理電路，用以根據該些控制訊號產生複數個驅動訊號； 一驅動輸出電路，耦接於該驅動電路，用以依據該些驅動訊號產生複數個功率訊號； 一功率裝置，耦接於該驅動輸出電路，用以根據該些功率訊號產生複數個驅動電壓；及 一線圈模組，耦接於該功率裝置，用以根據該些驅動電壓進行運轉； 其中當該線圈模組產生一反電動勢(Back Electromotive Force)時，該線圈模組輸出該第一負電壓或該第二負電壓，若該負電壓比較電路偵測到該第一負電壓或該第二負電壓的強度超過一預定值，該訊號處理電路產生該些控制訊號至該驅動電路，及該驅動電路依據該些控制訊號，控制該驅動輸出電路及該功率裝置以使該第一負電壓或該第二負電壓的強度降低。
  8. 如請求項7所述之系統，其中該負電壓比較電路包含： 一第一電阻，包含： 一第一端，用以接收一參考電壓；及 一第二端； 一第二電阻，包含： 一第一端，耦接於該線圈模組之一第一端，用以接收該第一負電壓；及 一第二端，耦接於該第一電阻之該第二端； 一第三電阻，包含： 一第一端，耦接於該第一電阻之第一端；及 一第二端； 一第四電阻，包含： 一第一端，耦接於該第三電阻之該第二端；及 一第二端，耦接於一接地端； 一第一比較器，包含： 一第一輸入端，耦接於該第二電阻之該第二端； 一第二輸入端，耦接於該第四電阻之該第一端；及 一輸出端，用以輸出一第一比較訊號至該訊號處理電路之一第一輸入端； 一第七電阻，包含： 一第一端，用以接收該參考電壓；及 一第二端； 一第八電阻，包含： 一第一端，耦接於該線圈模組之一第二端，用以接收該第二負電壓；及 一第二端，耦接於該第七電阻之該第二端； 一第九電阻，包含： 一第一端，耦接於該第七電阻之第一端；及 一第二端； 一第十電阻，包含： 一第一端，耦接於該第九電阻之該第二端；及 一第二端，耦接於一接地端；及 一第二比較器，包含： 一第一輸入端，耦接於該第八電阻之該第二端； 一第二輸入端，耦接於該第十電阻之該第一端；及 一輸出端，用以輸出一第二比較訊號至該訊號處理電路之一第二輸入端。
  9. 如請求項8所述之系統，其中該功率裝置包含： 一第五電晶體，包含： 一第一端，用以接收一高電壓； 一第二端，耦接於該第二電阻之該第一端；及 一控制端，耦接於該驅動輸出電路之一第一輸出端； 一第六電晶體，包含： 一第一端，耦接於該第五電晶體之該第二端； 一第二端，耦接於一接地端；及 一控制端，耦接於該驅動輸出電路之一第二輸出端； 一第七電晶體，包含： 一第一端，用以接收該高電壓； 一第二端，耦接於該第八電阻之該第一端；及 一控制端，耦接於該驅動輸出電路之一第三輸出端；及 一第八電晶體，包含： 一第一端，耦接於該第七電晶體之該第二端； 一第二端，耦接於該第六電晶體之該第二端；及 一控制端，耦接於該驅動輸出電路之一第四輸出端； 其中該第六電晶體之該第一端及該第八電晶體之該第一端用以輸出該些驅動電壓至該線圈模組。
  10. 如請求項7所述之系統，其中該功率裝置係為一橋式功率裝置。
TW105101825A 2016-01-21 2016-01-21 負電壓保護系統 TWI571025B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105101825A TWI571025B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 負電壓保護系統
CN201610097717.1A CN106992738B (zh) 2016-01-21 2016-02-23 负电压保护系统
US15/367,151 US9859837B2 (en) 2016-01-21 2016-12-01 Negative voltage protection system for reducing an intensity of negative voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105101825A TWI571025B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 負電壓保護系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI571025B TWI571025B (zh) 2017-02-11
TW201728031A true TW201728031A (zh) 2017-08-01

Family

ID=58608593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105101825A TWI571025B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 負電壓保護系統

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9859837B2 (zh)
CN (1) CN106992738B (zh)
TW (1) TWI571025B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI735290B (zh) * 2020-07-20 2021-08-01 致新科技股份有限公司 過壓保護電路
US11101647B1 (en) 2020-07-20 2021-08-24 Global Mixed-Mode Technology Inc. Overvoltage protection circuit
TWI757090B (zh) * 2021-02-08 2022-03-01 茂達電子股份有限公司 馬達前置驅動器的電壓過載保護系統及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11133770B2 (en) 2019-06-20 2021-09-28 Delta Electronics, Inc. Motor drive system and control method therefor

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075608A (en) * 1974-06-24 1991-12-24 Erdman David M Control system, electronically commutated motor system, draft inducer apparatus and method
NL7706751A (nl) * 1977-06-20 1978-12-22 Philips Nv Motorregelschakeling.
US4402029A (en) * 1979-06-15 1983-08-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Protective circuit for output transformer-less circuit
US4401934A (en) * 1981-08-07 1983-08-30 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Adaptive control system for line-commutated inverters
JP3320486B2 (ja) * 1993-03-05 2002-09-03 パイオニア株式会社 パワーアンプの保護回路
JP3545049B2 (ja) * 1993-06-22 2004-07-21 エスティーマイクロエレクトロニクス，インコーポレイテッド 電源エネルギ障害時の逆起電力整流電圧
JPH098566A (ja) * 1995-06-06 1997-01-10 Sgs Thomson Microelectron Inc 増幅器出力段
AU4230397A (en) * 1996-08-12 1998-03-06 Robert W. Carver High back emf, high pressure subwoofer
US5847910A (en) * 1997-09-10 1998-12-08 Allanson International Inc. Fault protection device in a transformer
US6229273B1 (en) * 1999-02-23 2001-05-08 Lucent Technologies, Inc. Actuator driver circuit
EP1207618B1 (en) * 2000-11-20 2005-10-05 STMicroelectronics S.r.l. Circuit for the speed recovery of a direct current motor and method using said circuit
US6563284B2 (en) * 2000-11-21 2003-05-13 Texas Instruments Incorporated Single wire digital width modulation for fan control with tachometer feedback
US6657844B2 (en) * 2000-12-14 2003-12-02 Pentax Corporation Electromagnetic drive control device
JP3978312B2 (ja) * 2001-02-27 2007-09-19 三菱電機株式会社 サイリスタ用ゲートドライバ
JP4319012B2 (ja) * 2003-11-25 2009-08-26 セイコーインスツル株式会社 過電流保護回路及びボルテージレギュレータ
JP4936698B2 (ja) * 2005-09-22 2012-05-23 株式会社東芝 パワーアンプシステム
JP4769694B2 (ja) * 2006-11-20 2011-09-07 富士通テン株式会社 電圧出力回路，集積回路，および電子機器
JP2009135903A (ja) * 2007-10-16 2009-06-18 Thx Ltd 効率的な電力増幅器
US8189306B2 (en) * 2009-03-13 2012-05-29 Raytheon Company Dynamic grounding system and method
EP2237405B1 (en) * 2009-03-31 2013-02-20 STMicroelectronics Srl Control device for the change of the driving modality of an electromagnetic load
TWI394362B (zh) * 2009-09-11 2013-04-21 Anpec Electronics Corp 驅動直流馬達的方法及其相關電路
US8385036B2 (en) * 2009-10-07 2013-02-26 Intersil Americas Inc. System and method for negative voltage protection
TWI568125B (zh) * 2015-01-14 2017-01-21 富達通科技股份有限公司 感應式電源供應器之供電模組及其電壓測量方法
CN102170719B (zh) * 2011-03-10 2012-11-14 清华大学 具有开关器件反压限制功能的感应加热电源相位跟踪系统
JP5667946B2 (ja) * 2011-08-24 2015-02-12 株式会社東芝 ハイサイドスイッチ回路
US8570697B2 (en) * 2011-09-12 2013-10-29 Honeywell International Inc. Appartus and method for protecting signal and communication lines from very high voltage and transient pulses
CN104145391B (zh) * 2012-02-15 2017-08-08 高通股份有限公司 用于差分输入/输出接口的电涌保护
CN202663095U (zh) * 2012-05-16 2013-01-09 浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司 一种igbt的反压保护电路
US9543858B2 (en) * 2013-07-10 2017-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor device and inverter using same
JP6303410B2 (ja) * 2013-11-07 2018-04-04 富士電機株式会社 電力供給装置
JP6461551B2 (ja) * 2014-10-17 2019-01-30 ローム株式会社 ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI735290B (zh) * 2020-07-20 2021-08-01 致新科技股份有限公司 過壓保護電路
US11101647B1 (en) 2020-07-20 2021-08-24 Global Mixed-Mode Technology Inc. Overvoltage protection circuit
TWI757090B (zh) * 2021-02-08 2022-03-01 茂達電子股份有限公司 馬達前置驅動器的電壓過載保護系統及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106992738A (zh) 2017-07-28
US20170214357A1 (en) 2017-07-27
TWI571025B (zh) 2017-02-11
CN106992738B (zh) 2019-04-30
US9859837B2 (en) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI571025B (zh) 負電壓保護系統
JP5862434B2 (ja) パワートランジスタの駆動回路
US8531851B2 (en) Start-up circuit and method thereof
JP2011109196A (ja) 出力電流検出回路および送信回路
US9024660B2 (en) Driving circuit with zero current shutdown and a driving method thereof
JP6353268B2 (ja) 過電流保護回路及びこれを用いた電源装置
US20110101903A1 (en) Fan control system
JP2019009633A (ja) 半導体装置および電子制御ユニット
JP2016226263A (ja) モータ駆動装置、モータ駆動回路、モータ駆動ｉｃおよびそれを用いた冷却装置、電子機器
JP2018060544A (ja) デジタル信号入力回路
TWI385911B (zh) 風扇控制電路
JP2006115594A (ja) 誤動作防止回路
US8334665B2 (en) Fan control system
US6721893B1 (en) System for suspending operation of a switching regulator circuit in a power supply if the temperature of the switching regulator is too high
US20130265718A1 (en) Heat dissipation circuit and electronic device having the same
US10608426B2 (en) High temperature protection system for adjusting duty cycle by using pulse width modulation signal
TWI381626B (zh) 風扇控制電路
JP2012143030A (ja) 電子回路
TW201929434A (zh) 用於控制開關的裝置、方法及系統
US9695833B2 (en) Rotational speed control system for fan
TWI571044B (zh) 高電壓保護系統
TWI493821B (zh) 具過電流保護機制之運算電路
TWI567533B (zh) 具有散熱控制裝置的伺服器
CN111258364B (zh) 过热保护电路以及具备该过热保护电路的半导体装置
JP5759787B2 (ja) 温度検出回路