TW202123613A - Overvoltage protection circuit and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係關於過電壓保護技術,特別是一種可於突波電壓出現時能快速關閉掉過壓保護開關的過電壓保護電路及其方法。The invention relates to an over-voltage protection technology, in particular to an over-voltage protection circuit and a method thereof that can quickly turn off an over-voltage protection switch when a surge voltage occurs.
近年來,C型通用序列匯流排(USB Type-C)連接埠因能提供超高速的資料傳輸速率,且具有體積上更輕薄短小且插接口成對稱而可正反面插接等優點而廣泛地應用於各電子設備上。In recent years, C-type universal serial bus (USB Type-C) ports have been widely used because they can provide ultra-high-speed data transmission rates, and have the advantages of being lighter, thinner, shorter, and symmetrical, and can be plugged in front and back. Applied to various electronic devices.
然而,因C型通用序列匯流排連接埠中各接腳之間的間距非常小,容易因進液或灰塵等異物或使用上插拔不當而引起接腳之間的短路。例如,C型通用序列匯流排連接埠中的匯流排電源接腳最高可支持到20伏特的電壓,但緊鄰於匯流排電源接腳的配置通道接腳僅用以支持約5伏特的電壓。因此,一但匯流排電源接腳短路到配置通道接腳時,便可能造成耦接於配置通道接腳的系統電路因過電壓而出現嚴重損傷。However, because the spacing between the pins in the C-type universal serial bus port is very small, it is easy to cause short circuits between the pins due to foreign objects such as liquid or dust or improper use of plugging and unplugging. For example, the bus power pin in the C-type universal serial bus port can support a voltage of up to 20 volts, but the configuration channel pin next to the bus power pin is only used to support a voltage of about 5 volts. Therefore, once the bus power pin is short-circuited to the configuration channel pin, the system circuit coupled to the configuration channel pin may be severely damaged due to overvoltage.
一般而言,常見的過電壓保護機制主要是藉由關閉過電壓保護開關來達到過電壓保護。然而,當關閉過電壓保護開關所需的時間越長時,系統電路所受到的損傷將更多。因此,如何可更快速關閉掉過電壓保護開關在過電壓保護的技術中是相當重要的。Generally speaking, the common over-voltage protection mechanism mainly achieves over-voltage protection by turning off the over-voltage protection switch. However, the longer it takes to turn off the over-voltage protection switch, the more damage to the system circuit will be. Therefore, how to turn off the overvoltage protection switch more quickly is very important in the overvoltage protection technology.
本發明之一實施例揭露一種過電壓保護電路。過電壓保護電路包含第一連接腳、第二連接腳、過壓保護開關、耦合元件、洩放模組以及偵測模組。過壓保護開關之第一端耦接於第一連接腳。過壓保護開關之第二端耦接於第二連接腳。並且,過壓保護開關用以控制第一連接腳與第二連接腳之間的電性連結。耦合元件耦接於過壓保護開關之第一端與過壓保護開關之控制端之間。於過壓保護開關之第一端上出現突波電壓時,耦合元件用以耦合突波電壓至過壓保護開關之控制端。洩放模組耦接過壓保護開關之控制端與接地端之間。並且,洩放模組用以控制過壓保護開關之控制端與接地端之間的電性連結。偵測模組用以於偵測到過壓保護開關之控制端出現突波電壓時致能洩放模組,以導通過壓保護開關之控制端與接地端之間的電性連結。An embodiment of the present invention discloses an overvoltage protection circuit. The overvoltage protection circuit includes a first connection pin, a second connection pin, an overvoltage protection switch, a coupling element, a discharge module, and a detection module. The first end of the overvoltage protection switch is coupled to the first connection pin. The second end of the overvoltage protection switch is coupled to the second connecting pin. In addition, the overvoltage protection switch is used to control the electrical connection between the first connecting pin and the second connecting pin. The coupling element is coupled between the first terminal of the overvoltage protection switch and the control terminal of the overvoltage protection switch. When a surge voltage appears on the first terminal of the overvoltage protection switch, the coupling element is used to couple the surge voltage to the control terminal of the overvoltage protection switch. The relief module is coupled between the control terminal and the ground terminal of the overvoltage protection switch. In addition, the bleeder module is used to control the electrical connection between the control terminal and the ground terminal of the overvoltage protection switch. The detection module is used to enable the bleeder module when a surge voltage is detected at the control terminal of the overvoltage protection switch, so as to conduct the electrical connection between the control terminal of the overvoltage protection switch and the ground terminal.
本發明之一實施例揭露一種過電壓保護方法。過電壓保護方法包含:利用耦合元件將出現於過壓保護開關之第一端的突波電壓耦合至過壓保護開關之控制端,其中過壓保護開關之第一端耦接於一第一連接腳,過壓保護開關之第二端耦接於第二連接腳,且過壓保護開關用以控制第一連接腳與第二連接腳之間的電性連結;利用偵測模組偵測過壓保護開關之控制端是否出現突波電壓;以及於偵測到過壓保護開關之控制端出現突波電壓時,利用偵測模組致能耦接於過壓保護開關之控制端與接地端之間的洩放模組,以導通過壓保護開關之控制端與接地端之間的電性連結。An embodiment of the present invention discloses an overvoltage protection method. The overvoltage protection method includes: coupling the surge voltage appearing at the first terminal of the overvoltage protection switch to the control terminal of the overvoltage protection switch by using a coupling element, wherein the first terminal of the overvoltage protection switch is coupled to a first connection The second end of the overvoltage protection switch is coupled to the second connection pin, and the overvoltage protection switch is used to control the electrical connection between the first connection pin and the second connection pin; it has been detected by the detection module Whether there is a surge voltage on the control terminal of the overvoltage protection switch; and when a surge voltage is detected on the control terminal of the overvoltage protection switch, use the detection module to enable coupling to the control terminal and the ground terminal of the overvoltage protection switch The bleeder module between the two leads through the electrical connection between the control terminal and the ground terminal of the voltage protection switch.
為使本發明之實施例之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文配合所附圖式,作詳細說明如下。In order to make the above-mentioned objects, features and advantages of the embodiments of the present invention more obvious and understandable, the following detailed descriptions will be made in conjunction with the accompanying drawings.
必須了解的是,使用於本說明書中的「包含」、「包括」等詞,是用以表示存在特定的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件以及/或組件,但並不排除可加上更多的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件、組件,或以上的任意組合。It must be understood that the words "include", "include" and other words used in this manual are used to indicate the existence of specific technical features, values, method steps, operations, elements, and/or components, but they do not exclude Add more technical features, values, method steps, job processing, components, components, or any combination of the above.
「第一」、「第二」等詞是用來修飾元件,並非用來表示之間優先順序或先行關係,而僅用來區別具有相同名字的元件。Words such as "first" and "second" are used to modify elements, not to indicate the order of priority or antecedent relationship between them, but only to distinguish elements with the same name.
第1圖為過電壓保護電路連接於傳輸埠和系統電路300間之一實施例的概要示意圖。請參閱第1圖,過電壓保護電路100通常可設置於傳輸埠200和系統電路300之間。並且,過電壓保護電路100可用以於突波電壓Vs出現(例如有短路發生)於傳輸埠200時,斷開系統電路300和傳輸埠200之間的連結路徑,以避免突波電壓Vs通過連結路徑去損傷到系統電路300。FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of an overvoltage protection circuit connected between the transmission port and the
第2圖第1圖中為過電壓保護電路之一實施例的概要示意圖。請參閱第2圖,過電壓保護電路100可包含二連接腳(以下分別稱之為第一連接腳111與第二連接腳112)、過壓保護開關120、耦合元件130、洩放模組140以及偵測模組150。Figure 2 Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of an overvoltage protection circuit. Please refer to Figure 2, the over-voltage
過電壓保護電路100的第一連接腳111可透過連接線210連接至傳輸埠200,且過電壓保護電路100的第二連接腳112可透過連接線310連接至系統電路300。在一些實施態樣中,過電壓保護電路100可以為利用積體電路製程技術所製成的晶片,且第一連接腳111與第二連接腳112皆為晶片的接腳(pin)。此外,連接線210與連接線310可為印刷電路板(PCB)上的印刷電路線。但本發明並非以此為限。The
過壓保護開關120具有第一端、第二端與控制端。過壓保護開關120的第一端耦接於第一連接腳111。過壓保護開關120的第二端耦接於第二連接腳112。並且,過壓保護開關120的控制端耦接至洩放模組140。於此,過壓保護開關120用以控制第一連接腳111與第二連接腳112之間的電性連結。在正常情況下,例如過壓保護開關120之第一端沒有突波電壓Vs出現時,過壓保護開關120會被致能(或導通),以建立第一連接腳111與第二連接腳112之間的電性連結。反之,在異常情況下,例如過壓保護開關120之第一端出現突波電壓Vs時,過壓保護開關120會被禁能,以斷開第一連接腳111與第二連接腳112之間的電性連結。The
在一些實施例中,過壓保護開關120可以電晶體,例如金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET,可簡稱金氧半場效電晶體)、雙極性電晶體(bipolar transistor)等來實現。在一些實施態樣中,過壓保護開關120可為N型金氧半場效電晶體,但本發明並非以此為限。以下,會以過壓保護開關120為N型金氧半場效電晶體為例來進行說明,但本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能理解如何利用其他類型電晶體來替換操作。In some embodiments, the
耦合元件130耦接於過壓保護開關120的第一端以及過壓保護開關120的控制端之間。於此,耦合元件130可用以提供從過壓保護開關120之第一端耦合至過壓保護開關120之控制端的訊號耦合路徑。舉例而言,當有突波電壓Vs出現於過壓保護開關120的第一端時,耦合元件130可將突波電壓Vs耦合至過壓保護開關120的控制端,以致使過壓保護開關120之控制端的電位可因突波電壓Vs之耦合而瞬間升高。The
在一些實施例中,耦合元件130可利用電容來實現。在一些實施態樣中,耦合元件130可為過壓保護開關120本身的寄生電容。如此一來,過電壓保護電路100並無需額外設置電容元件,而得以降低成本。In some embodiments, the
洩放模組140具有第一端、第二端與控制端。洩放模組140的第一端耦接至過壓保護開關120的控制端。洩放模組140的第二端耦接至接地端GND。並且,洩放模組140的控制端耦接至偵測模組150。其中,接地端GND用以接收接地電壓。在一些實施態樣中,接地電壓可為0伏特(V)。The
於此,洩放模組140受控於偵測模組150,並且可根據偵測模組150的控制來控制過壓保護開關120之控制端與接地端GND之間的電性連結與否。Here, the
在一些實施例中,洩放模組140可以電晶體,例如金屬氧化物半導體場效電晶體、雙極性電晶體等來實現。在一些實施態樣中,洩放模組140可為N型金氧半場效電晶體,但本發明並非以此為限,並且本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能理解如何利用其他類型電晶體來替換操作。In some embodiments, the
偵測模組150耦接於過壓保護開關120的控制端,並且可用以偵測過壓保護開關120的控制端。當偵測模組150偵測到過壓保護開關120的控制端有出現突波電壓Vs時,偵測模組150便可透過致能洩放模組140來導通(或建立)過壓保護開關120之控制端與接地端GND之間的電性連結,使得疊積於過壓保護開關120之控制端的電荷可透過洩放模組140快速洩放至接地端GND。並且,過壓保護開關120亦可因為其控制端的電荷已透過洩放模組140快速宣洩掉而更快速被禁能(或關閉)。The
如此一來,藉由偵測模組150的快速反應,關閉過壓保護開關120所需的時間可被大幅縮短,並降低了系統電路300受到突波電壓Vs的損傷程度。並且,快速關閉過壓保護開關120亦保護到了過壓保護開關120本身,以避免過壓保護開關120出現崩潰(breakdown)現象。此外,有了本案任一實施例之過電壓保護電路100的設置,印刷電路板上便無需再額外設置暫態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor,TVS)於第一連接腳111,而可有效節省成本。In this way, with the rapid response of the
在一些實施例中,本發明任一實施例之過電壓保護電路100因偵測模組150的快速反應,關閉過壓保護開關120所需的時間可遠小於50奈秒(ns)。因此,本發明任一實施例之過電壓保護電路100有助於通過國際電工委員會的IEC 61000-4-2的規範。In some embodiments, due to the rapid response of the
在一實施例中,偵測模組150可包含壓降元件151與偵測開關152。偵測開關152具有第一端、第二端與控制端。偵測開關152的第一端耦接於洩放模組140的控制端。偵測開關152的第二端耦接於過壓保護開關120的控制端。並且,壓降元件151耦接於偵測開關152的控制端與偵測開關152的第二端之間。於此,偵測開關152用以偵測過壓保護開關120的控制端,並且可根據壓降元件151上的壓降差是否大於一導通閥值來判斷過壓保護開關120的控制端是否出現突波電壓Vs。In one embodiment, the
在一些實施例中,偵測開關152可以電晶體,例如金屬氧化物半導體場效電晶體、雙極性電晶體等來實現。在一些實施態樣中,偵測開關152可為P型金氧半場效電晶體,但本發明並非以此為限,並且本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能理解如何利用其他類型電晶體來替換操作。以下,以偵測開關152為P型金氧半場效電晶體為例進行說明。In some embodiments, the
在正常情況下,例如過壓保護開關120之第一端沒有突波電壓Vs出現時,偵測開關152之控制端的電位與其第二端的電位相差不多(即壓降元件151上出現的壓降差很小)。此時,偵測開關152將被禁能(或關閉),且洩放模組140亦被禁能。此外,在一實施例中,偵測模組150可更包含保護元件153。保護元件153耦接於洩放模組140的控制端與接地端GND之間。保護元件153可常態地建立洩放模組140之控制端至接地端GND之間的連結路徑,以致使洩放模組140可因其控制端常態的接收到接地電壓而被禁能。因此,在正常情況下,偵測模組150與洩放模組140並不會影響到過壓保護開關120的操作。Under normal conditions, for example, when there is no surge voltage Vs at the first terminal of the
反之,在異常情況,例如過壓保護開關120之第一端出現突波電壓Vs時,突波電壓Vs會透過耦合元件130耦合至過壓保護開關120的控制端,致使過壓保護開關120之控制端的電位以及偵測開關152之第二端的電位瞬間升高。此時,偵測開關152之第二端的電位與其控制端的電位將相差很大(可稱為源極-閘極壓差,並常以VSG
表示,且此時壓降元件151上的壓降差即為所述的源極-閘極壓差),使得偵測開關152的源極-閘極壓差會大於偵測開關152的導通閥值,進而使得偵測開關152導通。於此,偵測開關152在導通後,偵測開關152之第二端的電位以及洩放模組140之控制端的電位會被拉升,使得洩放模組140可因此導通,並使得疊積於過壓保護開關120之控制端的電荷可透過洩放模組140快速洩放至接地端GND,以藉此快速關閉掉過壓保護開關120。Conversely, in an abnormal situation, for example, when a surge voltage Vs appears at the first terminal of the
此外,經由偵測開關152堆疊至洩放模組140之控制端的電荷可經由保護元件153常態建立的連結路徑宣洩至接地端,以防止洩放模組140出現閘極氧化層受損。In addition, the charge stacked to the control terminal of the
在一些實施例中,保護元件153可以電晶體,例如金屬氧化物半導體場效電晶體、雙極性電晶體等或電阻來實現。在一些實施態樣中,保護元件153可為N型金氧半場效電晶體。此時,保護元件153具有第一端、第二端與控制端。其中,保護元件153的第一端耦接至偵測開關152的第一端以及洩放模組140的控制端。保護元件153的第二端耦接至接地端GND。並且,保護元件153的控制端可耦接至一電源端VDD,以接收電源電壓。於此,電源電壓用以導通保護元件153,且電源電壓之電位高於接地電壓之電位。In some embodiments, the
需注意的是,本發明並非以此為限,並且本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能理解如何利用其他類型電晶體或合適的替換元件來替換保護元件153。It should be noted that the present invention is not limited to this, and those skilled in the art to which the present invention pertains should be able to understand how to replace the
在一實施例中,過電壓保護電路100可更包含控制模組160。控制模組160可用以偵測過壓保護開關120之第一端上是否出現突波電壓Vs,並且可根據偵測結果控制過壓保護開關120。於此,當控制模組160於過壓保護開關120之第一端並未偵測到突波電壓Vs時,控制模組160會導通過壓保護開關120,以致使系統電路300可經由過電壓保護電路100電性連接至傳輸埠200。而當控制模組160於過壓保護開關120之第一端偵測到突波電壓Vs時,控制模組160則會禁能過壓保護開關120,以斷開系統電路300與傳輸埠200之間的電性連結。In an embodiment, the
在一實施例中,控制模組160可包含分壓器161、比較器162以及控制單元163。分壓器161耦接於過壓保護開關120之第一端,並且分壓器161用以根據過壓保護開關120之第一端上的端電壓產生分壓電壓Vd。在一些實施態樣中,分壓器161可以電阻式分壓器、電容式分壓器或其他合適類型的分壓器來實現。In an embodiment, the
比較器162耦接於分壓器161。比較器162可用以比較分壓電壓Vd與參考電壓Vref,並且根據比較結果產生具有相應電位的控制訊號Vc給控制單元163。於此,當比較器162之比較結果為分壓電壓Vd小於參考電壓Vref時,比較器162會輸出具有第一電位的控制訊號Vc給控制單元163。而當比較器162之比較結果為分壓電壓Vd大於或等於參考電壓Vref時,比較器162則會輸出具有第二電位的控制訊號Vc給控制單元163。其中,第一電位不同於第二電位。在一些實施態樣中,第一電位可和電源電壓之電位相等,且第二電位可和接地電壓之電位相等,但本發明並非以此為限。The
控制單元163用以根據比較器162之控制訊號Vc控制過壓保護開關120的致能或禁能。於此,當控制訊號Vc具有第一電位時,控制單元163會致能過壓保護開關120。而當控制訊號Vc具有第二電位時,控制單元163會禁能過壓保護開關120。The
在一些實施中,為了避免消耗過多電流或影響到整體電路效能,比較器162所輸出的控制訊號Vc對控制單元163的推動力通常較小。基於此,控制模組160可更包含驅動器164。驅動器164耦接於比較器162和控制單元163之間,並用以提升控制訊號Vc的推動力。如此一來,控制訊號Vc傳送至控制單元163的時間可被縮短,進而可加速控制單元163對過電壓保護開關120的控制,例如縮短過電壓保護開關120的關閉時間(於輸出控制訊號Vc具有第二電位時),但因為了縮短關閉時間,以致於160模組所需的電流相對提升。In some implementations, in order to avoid consuming too much current or affecting the overall circuit performance, the control signal Vc output by the
在一實施例中,控制單元163可包含充電幫浦1631以及控制邏輯1632。控制邏輯1632耦接於驅動器164之輸出端,且充電幫浦1631耦接於控制邏輯1632與過壓保護開關120的控制端之間。控制邏輯1632用以控制充電幫浦1631。於此,當控制邏輯1632所收到的控制訊號Vc具有第一電位時,控制邏輯1632會致使充電幫浦1631輸出致能電壓至過壓保護開關120的控制端,以致能過壓保護開關120。而當控制邏輯1632所收到的控制訊號Vc是具有第二電位時,控制邏輯1632會致使充電幫浦1631輸出禁能電壓至過壓保護開關120的控制端,以禁能過壓保護開關120。In an embodiment, the
需注意的是,相較於控制模組160,偵測模組150的反應速度是更快的,因此當有突波電壓Vs出現於過壓保護開關120之第一端時,偵測模組150會先動作(即致能洩放模組140以致使疊積於過壓保護開關120之控制端的電荷透過洩放模組140洩放至接地端GND,同時關閉掉過壓保護開關120),之後控制模組160才會動作(即透過充電幫浦1631輸出禁能電壓至過壓保護開關120的控制端)。It should be noted that the response speed of the
在一些實施例中,過電壓保護電路100可更包含靜電防護元件170。靜電防護元件170耦接於過壓保護開關120的第一端。於此,靜電防護元件170可提供靜電防護能力,以加強過電壓保護電路100的保護能力。In some embodiments, the
在一些實施例中,當連接埠200為C型通用序列匯流排連接埠時,過電壓保護電路100的第一連接腳111通常可連接至C型通用序列匯流排連接埠的配置通道腳(一般常以符號CC來表示),但本發明並非以此為限。In some embodiments, when the
第3圖與第4圖為過電壓保護方法之一實施例的流程示意圖。請參閱第2圖至第4圖,過電壓保護電路100可執行本發明任一實施例之過壓保護方法。在過壓保護方法之一實施例中,過電壓保護電路100可透過耦合元件130使得出現在過壓保護開關120之第一端的突波電壓Vs可耦合至過壓保護開關120的控制端(步驟S10)。並且,過電壓保護電路100可利用偵測模組150偵測過壓保護開關120之控制端是否出現突波電壓Vs(步驟S20)。FIG. 3 and FIG. 4 are schematic flowcharts of an embodiment of an overvoltage protection method. Please refer to FIGS. 2 to 4, the
在步驟S20之一實施例中,過電壓保護電路100可利用偵測模組150中的偵測開關152去根據壓降元件151上的壓降差是否大於導通閥值來判斷過壓保護開關120的控制端是否出現突波電壓Vs。並且,於壓降元件151上的壓降差大於導通閥值時,偵測開關152可判定過壓保護開關120之控制端出現突波電壓Vs。In an embodiment of step S20, the
於利用偵測模組150偵測到過壓保護開關120之控制端出現突波電壓Vs時,過電壓保護電路100可再利用偵測模組150致能洩放模組140,以導通過壓保護開關120之控制端與接地端GND之間的電性連結(步驟S30)。如此,疊積於過壓保護開關120之控制端的電荷可透過洩放模組140快速洩放至接地端GND,並藉此快速開閉掉過壓保護開關120。而經由偵測開關152堆疊至洩放模組140之控制端的電荷則可經由保護元件153常態建立的連結路徑宣洩至接地端,以防止洩放模組140出現閘極氧化層受損。When the
在過壓保護方法之一實施例中,過電壓保護電路100更可利用控制模組160偵測過壓保護開關120的第一端是否出現突波電壓Vs(步驟S40)。其中,於未偵測到過壓保護開關120之第一端出現突波電壓Vs時,過電壓保護電路100可利用控制模組160導通過壓保護開關120(步驟S50)。並且,於偵測到過壓保護開關120之第一端出現突波電壓Vs時,過電壓保護電路100則可利用控制模組160禁能過壓保護開關120(步驟S60)。In an embodiment of the overvoltage protection method, the
在步驟S40之一實施例中,過電壓保護電路100可先利用控制模組160中的分壓器161根據過壓保護開關120之第一端的端電壓產生分壓電壓Vd後,再利用控制模組160中的比較器162根據分壓電壓Vd與參考電壓Vref判斷過壓保護開關120的第一端是否出現突波電壓Vs。其中,當分壓電壓Vd小於參考電壓Vref時,比較器162可判定過壓保護開關120的第一端未出現突波電壓Vs。並且,當分壓電壓Vd大於或等於參考電壓Vref時,比較器162則可判定過壓保護開關120的第一端出現突波電壓Vs。In an embodiment of step S40, the
在步驟S50之一實施例中,過電壓保護電路100可利用比較器162在分壓電壓Vd小於參考電壓Vref時輸出具有第一電位的控制訊號Vc,之後過電壓保護電路100再利用控制模組160中的控制單元163根據具有第一電位的控制訊號Vc導通過壓保護開關120。在一些實施例中,控制單元163是透過控制邏輯1632根據具有第一電位的控制訊號Vc致使充電幫浦1631輸出致能電壓到過壓保護開關120的控制端,以導通過壓保護開關120。In an embodiment of step S50, the
在步驟S60之一實施例中,過電壓保護電路100可利用比較器162在分壓電壓Vd大於或等於參考電壓Vref時輸出具有第二電位的控制訊號Vc,之後過電壓保護電路100再利用控制模組160中的控制單元163根據具有第二電位的控制訊號Vc禁能過壓保護開關120。在一些實施例中,控制單元163是透過控制邏輯1632根據具有第二電位的控制訊號Vc致使充電幫浦1631輸出禁能電壓到過壓保護開關120的控制端,以禁能過壓保護開關120。In an embodiment of step S60, the
在一些實施例中,為了避免消耗過多電流或影響到整體電路效能,控制模組160中的比較器162所輸出的控制訊號Vc對控制單元163的推動力通常較小,而致使控制模組160會出現延遲效應。因此,當有突波電壓Vs出現於過壓保護開關120之第一端時,由於偵測模組150之反應速度較控制模組160更快,故步驟S10至步驟S30之執行通常早於步驟S40至步驟S60的執行。In some embodiments, in order to avoid consuming too much current or affecting the overall circuit performance, the control signal Vc output by the
綜上所述,本發明之實施例提供一種過電壓保護電路及其方法,其透過耦合元件將突波電壓耦合至過壓保護開關的控制端,以藉此快速驅使偵測模組去致能洩放模組,進而使得疊積於過壓保護開關之控制端的電荷可透過洩放模組快速洩放掉且同時能快速關閉掉過壓保護開關,以避免損傷到後級的系統電路。並且,此亦保護到了過壓保護開關本身,以避免過壓保護開關出現崩潰現象。此外,採用本發明實施例之過電壓保護電路及其方法的話,印刷電路板上便無需再額外設置暫態電壓抑制器,而可有效節省成本。再者,本發明實施例之過電壓保護電路及其方法因具有極其快速的關閉(過壓保護開關)機制,而更有助於通過國際電工委員會的IEC 61000-4-2的規範。In summary, the embodiments of the present invention provide an overvoltage protection circuit and method thereof, which couple the surge voltage to the control terminal of the overvoltage protection switch through a coupling element, so as to quickly drive the detection module to deactivate The discharge module enables the charge accumulated on the control terminal of the overvoltage protection switch to be quickly discharged through the discharge module, and at the same time, the overvoltage protection switch can be quickly turned off to avoid damage to the subsequent system circuits. Moreover, this also protects the over-voltage protection switch itself to avoid the over-voltage protection switch from collapsing. In addition, if the overvoltage protection circuit and the method of the embodiment of the present invention are used, there is no need to additionally provide a transient voltage suppressor on the printed circuit board, which can effectively save costs. Furthermore, the over-voltage protection circuit and method of the embodiments of the present invention have an extremely fast shutdown (over-voltage protection switch) mechanism, which is more conducive to passing the IEC 61000-4-2 specification of the International Electrotechnical Commission.
本發明之實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明的範圍,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明實施例之精神和範圍內,當可做些許的更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。The embodiments of the present invention are disclosed as above, but they are not intended to limit the scope of the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the embodiments of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention shall be subject to those defined by the attached patent application scope.
100:過電壓保護電路 111:第一連接腳 112:第二連接腳 120:過壓保護開關 130:耦合元件 140:洩放模組 150:偵測模組 151:壓降元件 152:偵測開關 153:保護元件 160:控制模組 161:分壓器 162:比較器 163:控制單元 1631:充電幫浦 1632:控制邏輯 164:驅動器 170:靜電防護元件 200:傳輸埠 210:連接線 300:系統電路 310:連接線 GND:接地端 Vc:控制訊號 VDD:電源端 Vd:分壓電壓 Vref:參考電壓 Vs:突波電壓 S10-S60:步驟100: Overvoltage protection circuit 111: first connecting pin 112: second connecting leg 120: Overvoltage protection switch 130: coupling element 140: Relief module 150: Detection module 151: Pressure drop element 152: Detection switch 153: Protection element 160: control module 161: Voltage divider 162: Comparator 163: control unit 1631: Charging pump 1632: control logic 164: Drive 170: Electrostatic protection components 200: Transmission port 210: connection line 300: system circuit 310: connection line GND: ground terminal Vc: control signal VDD: power supply terminal Vd: divided voltage Vref: Reference voltage Vs: surge voltage S10-S60: steps
第1圖為過電壓保護電路連接於傳輸埠和系統電路間之一實施例的概要示意圖。 第2圖第1圖中為過電壓保護電路之一實施例的概要示意圖。 第3圖與第4圖為過電壓保護方法之一實施例的流程示意圖。Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of an overvoltage protection circuit connected between the transmission port and the system circuit. Figure 2 Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of an overvoltage protection circuit. FIG. 3 and FIG. 4 are schematic flowcharts of an embodiment of an overvoltage protection method.
無no
100:過電壓保護電路100: Overvoltage protection circuit
111:第一連接腳111: first connecting pin
112:第二連接腳112: second connecting leg
120:過壓保護開關120: Overvoltage protection switch
130:耦合元件130: coupling element
140:洩放模組140: Relief module
150:偵測模組150: Detection module
151:壓降元件151: Pressure drop element
152:偵測開關152: Detection switch
153:保護元件153: Protection element
160:控制模組160: control module
161:分壓器161: Voltage divider
162:比較器162: Comparator
163:控制單元163: control unit
1631:充電幫浦1631: Charging pump
1632:控制邏輯1632: control logic
164:驅動器164: Drive
170:靜電防護元件170: Electrostatic protection components
GND:接地端GND: ground terminal
Vc:控制訊號Vc: control signal
VDD:電源端VDD: power supply terminal
Vd:分壓電壓Vd: divided voltage
Vref:參考電壓Vref: Reference voltage
Vs:突波電壓Vs: surge voltage
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