TWI354423B - Under voltage protection device - Google Patents

Description

1354423 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ' 、本發明係關於一種欠電壓保護裝置，特別關於一種 -· 可決定風扇正常運作或關閉之欠電壓保護裝置。 【先前技術】 ： 電子系統通常都裝設有至少一風扇作為散熱之 _用’以維持該電子系統之正常操作，該風扇之動力來源 可由該電子系統直接或是由一外部之電壓源間接而提 供，若該電壓源所產生之電壓不穩，例如當電壓過低 時，將有電流上升而產生電流過載（〇vercurrent)現象， 可能會造成該風扇之内部元件損壞。以往通常採用一類 比式控制晶片，以進行欠電壓（under她㈣侈測，但 是類比式控制晶片價格昂貴，而導致成本過高。 因此，本發明乃提供一種欠電壓保護裝置，以改善 上述之問題。 【發明内容】 有鐘於上述問題’本發明之目的為提供-種風扇之 人電壓保濩裝置’當一輸入電壓過低時，關閉該風扇， 以達到欠電壓時保護風扇内部元件之功效，並可取代類 比式控制晶片以降低成本。 緣疋為達上述目的，依據本發明之一種欠電壓保 濩裝置，其係接收—外部之輸人電壓，並且與—風扇相 5 1354423 配合，該欠電壓保M & m t 動單元。其令，括一 檢測單元以及-啟 ^電壓檢測單元接收該輸 啟動單元與該電壓檢n —一 ^ # ^ '、早70及5亥風扇電連接，並依據該 兩X動該風扇’當該輸入電壓低於-參考電塵 時，該電壓檢測單元關閉該啟動單元。 二達述目的，依據本發明之一種欠電壓保護裝 置，其係接收-外部之輸入電壓，並且與一風扇相配 合’該欠電壓保護裝置包括—啟動單元以及一電壓檢測 單兀。其中該啟動單元電連接該風扇，且該啟動單元且 有-第-開關元件以及一第二開關元件，該第一開關元 件接收該輸人電壓，及該第二開關元件之—端電連接該 第一開關元件。以及該電壓檢測單元電連接該啟動 元，該電壓檢測單元具有-比較器。該比較器具有一第 一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端接 收該輸入電壓，該第二輸入端接收—參考電壓，該輸出 電連接έ亥第二開關元件’當該輸入電壓低於該參考電 壓時，S亥第一開關元件以及該第—開關元件關閉。 承上所述，因依攄本發明之一種欠電壓保護裝置係 利用δ亥電壓檢測早元以檢測έ亥輪入電壓是否過低，且在^ 該輸入電壓過低時’關閉該啟動單元，以防止該輸入電 壓偏低’而使電流過載且造成該風扇内部元件損壞，並 可取代類比式控制晶片以降低成本。 【實施方式】 1354423 以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之 一種欠電壓保護裝置。 請參閱圖1以及圖2所示，分別為本發明較 例之欠電壓保護裝置之方塊圖以及電路示意圖。 如圖1所示，本實施例之一種欠電壓保護裝置i， 八係接收一外部系統2所提供之一輸入電壓91，並且 與-風扇3相配合。在此’該輸入電壓91用以提供電

使後續電路作動。該欠電壓保護裝置丨包括一啟動 單元11以及一電壓檢測單元12。 如圖2所示，該啟動單元 h、複數電阻器Rl〜R2、一第一開關元件^、一第二 開關元件q2、一第二二極體D2、—積納二極體仏、一 Π?實。f:’該第一開關元件〜以及第二開關元 :Q2可貫施為一電晶體或其他具有開關功 件0 、在夕上該等第-二極體D1為並聯連接，且其一端 電連接至該外部系統2以接收該輸 ：

Diodes^ > ^體1可為蕭特基二極體（Schottky & 一二極體D〗用以防止逆向 該電阻端電連接於 一另一端。 觸电迓按於这專第一二極體〇丨之 在此’該第—開關元件Q1係為 該第二開關元件0技达V1仍電日日體’ 係為一 NMOS電晶體，兮裳 元件h之-源極s電連接，第 /。玄第-開關 〇冤連接該第一二極體以之該另一 7 1354423 端，该第一開關元件Q1之一 j:及極d電連接該風扇3 該第一開關元件Q2之一沒極D電連接該電阻器|^之 另一端。 另外，該第二二極體D2之一端電連接該第二開關 元件Q2之該沒極D以及一另一端電連接該第一開關元 件Q!之一閘極G。該積納二極體A之一端電連接該第 一開關元件Q丨之該源極S以及一另一端電連接該第一 二極體D2之該另一端。該電容器Ci之一端電連接該第 一開關元件（^之該源極S，該電阻器I之一端電連接 該電容器（：】之一另一端，該電阻器&之一另一端接地。 本貫施例之啟動單元 h之該端接收來自該外部系統2之該輸入電壓91 , 得該電容器^開始充電，直到當該電容器。之電壓值 達到該第-開關元件Ql之啟始電壓時，該第一 件Ql開啟，即可使該風扇3開始作動。此外 例中，乃藉由該電容器Cl與該電阻器&之充電電路： ，得流經該風扇3之電流以較為緩慢的速率增加 達到軟啟動（SOft-start)之功效。 本實施例之該電壓檢測單亓 91，廿日揿/則早兀12係接收該輸入電壓 並且在4輸入電壓91低於—參考電壓 閉該啟動單元11，使得#ip ref時’關 風扇3停止作動以達到欠雷懕 保護之功效。其甲，該電壓 ― Λ电壓檢测早兀12具有一雷 尺3、一積納二極體d4、_屮鉍 电阻态 太音浐如 較态Ui以及一分壓單元121。

本實施例之該電阻g R 阻盗R3之一端電連接—外部電壓 丄JM423

Vcc，該積納二極體比之一端電連接該電阻器&之一 另-端，在此’利用該積納二極體〜之定電磨特性， 產生該參考電！ vref’該參考電塵Vref之嶋，可依 據需求而定，在此不加以限定。 該分壓單元121具有二電阻器R4〜r5，該電阻器 I之一端接收該輸入電壓9卜且該電阻器心之一端電 連接該電阻器I之一另一端，且該電阻器心之一另一 端接地，形成—分壓電路，以產生—分壓後之該輸入電 壓Π’由於該輸入電壓91可能為-較大電壓，經過該 刀壓單το 121後，可獲得較低電壓值之該輸入電壓 91 ，以利後續作動，其中該輸入電壓9丨，的大小，可依 據需求而調整該電阻器h〜R5之比值。 山遠比較U丨具有一第一輸入端inputi、一第二輸入 端叫卟與一輸出端outPut。其中，該第一輸入端inputl 為一正相輸入端電連接該電阻器&之該另一端，以接 收該分壓後之該輸人電壓91，，該第二輸人端一^為 反相輸入編，其係電連接該積納二極體之該端以 接收該參考電壓vref，以及該輸出端output藉由一電阻 器R6電連接至該第二開關元件Q2之一閘極G，以控制 該第二開關元件q2開啟或關閉。 本實施例之欠電壓保護裝置丨作動方式如下，當該 電壓檢測單元12接收到該分壓後之該輸入電壓91， 後，先藉由該比較器Ui將該分壓後之該輸入電壓91， 與泫參考電壓Vref進行比較，當該分壓後之該輸入電壓 9 1354423 91’高於該參考電壓丨“時，該輸出端 電壓值’使該第二第晶體QJ啟，即可再觸發 開關兀件Q丨開啟，並使得該風扇3得以開始作動。 ^反之，當該分壓後之該輸入電壓91，低於該參考電 壓Vref時，該輸出端0utput輸出一負電壓值（在本實施 例中’該第m件q2為NM0S電晶體，因此該負 電壓值視為一關閉信號，使該第二開關元件Q2關閉）， 此時該第：電晶體Q2_，而無法觸發該第一開關元 件Qi，該第一開關元件Ql關閉，因此該風扇3無法作 動’即可達到欠電壓保護之功效。 另外，另一實施例中，該比較器A之第一輸入端 inp^亦可直接電連接該外部系統2,以接收該輸入電 壓91，進行後續比較動作，其比較動作如同上述，在 此不加以資述。 承上所述，因依據本發明之一種欠電壓保護裝置， 其係利用該電壓檢測單元以檢測該輸入電壓是否過 低，且在該輸入電壓過低時，關閉該啟動單元，以防止 該輸入電壓偏低，使電流過載而造成該風扇内部元件損 壞。與習知技術相比較’本發明之欠電壓保護裝置只需 要簡單的比較器、電晶體即可達成欠電壓保護之功效， 因此可取代類比式控制晶片以降低成本。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫 離本發明之精神與範疇’而對其進行之等效修改或變 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。 1354423 【圖式簡單說明】 圖1為本發明較佳實施例之欠電壓保護裝置之方塊圖； 以及 圖2為本發明較佳實施例之欠電壓保護裝置之電路圖。

【元件符號說明】 1 欠電壓保護裝置 11 啟動單元 12 電壓檢測單元 2 外部系統 3 風扇 Ri〜 R6 電阻器 Qi 第 一開關元件 Q2 第二開關元件 Di 第 一二極體 d2 第二二極體 D3、 d4 積納二極體 Ci 電容器 S 源極 D 汲極 G 閘極 Ui 比較器 inpul h 第一輸入端 input】第二輸入端 output 輸出端 91 輸入電壓 Vref 參考電壓 VCC 外部電壓 121 分壓單元 91， 輸入電壓 11

Claims (1)

1354423 1叫年6月16 十、申請專利範圍： 一種欠電壓保護裝置，其係接收一外部之輸入電壓， 並且與一風扇相配合，該欠電壓保護裝置包括. 電壓^測單元，其係接收該輸入電壓；以及 -啟動單元’其係與該電壓檢測單元及該風扇電連 接，並依據該輸入電壓啟動該風扇，該啟動單元包

一第一開關元件，其一端接收該輸入電壓； -第二開關元件，其一端電連接該第一開關元件 一電容器，其一端電連接該第一開關元件；及 -電阻器(R2)，其一端電連接該電容器的另—端 其另一端接地，以達到軟啟動效用； § 3玄輸入電麗低於.___ 閉該啟動單元的該 件0 參考電壓時，該電壓檢測單元關 第一開關元件與該第二開關元

2.如申請專利範圍第i項所述之欠電 該電壓檢測單元且古—楚—认 衣1具宁 L 帛輸入端、一第二輸入端與 ‘出而，该第一輸入端接收該輸入電壓，該 ^端接收該參考電m輸人電壓低於 : 時，該輸出端輸出一關閉信號至該啟動單元考电聲3· ^ U利範圍第2項所述之欠電該電壓檢測單元為一比較器。 …其中 如申請專利範 該輸出端藉由 圍第3項所述之欠電壓保護裴置，装中 一電阻器⑺6)電連接至該啟動單元^ 12 丄 100年6月丨6日補充修正_替換頁 «月專利範圍第1項所述之欠電壓保護裝置，i中 =啟動單元更包含至少一第一二極體，其一端接收該 • 輸入電壓，且一另-端電連接該第一開關元件。 ^ ^專利知圍第5項所述之欠電壓保護裝置，其中 該第-開關兀件以及該第二開關元件分別為一電晶 體》亥第-開關7〇件之一源極電連接該第一二極體之 該另一端，言亥第二開關元件之一没極經由—電阻器 • ^)電連接該第一二極體之該另一端，該第一開關元 件之一汲極電連接該風扇。 士申明專利|巳圍第6項所述之欠電壓保護裝置，其中 •:亥第-開關元件為- PM0S電晶體，該第二開關元件 - 為一 NM0S電晶體。 士申明專利範圍第1項所述之欠電壓保護裝置，其中 該電壓檢測單元包括： ' 一分壓單元，其係接收該輸入電壓，且產生一分壓後 • 之輸入電壓；以及 比車乂裔’其係具有一第一輸入端、一第二輸入端與 :輸^出端，該第一輸入端接收該分壓後之輸入電 壓。亥第一輸入端接收該參考電壓，該輸出端經由 一電阻器（R6)電連接該苐二開關元件。 女申明專利範圍第8項所述之欠電愿保護裝置，盆中 ^分壓單元具有一第一電阻器以及一第二電阻 帥5)’該第一電阻器（R4)之一端接收該輸入電壓， 且另—端電連接該第一輸入端，該第二電阻器⑽ 13 -之：:連_-電〜 10.如申請專利範圍第 Φ v 貝所述之欠電愿俘缚护罟，：g： 甲该m董裝置其 一電阻器（r3)，其一端雷、皇姑一 -積納二極體，並 邛電壓； —端，·以及〃电連接該電阻器⑻）之一另 一比較器，且有一坌一认 輪出端，咳第一鈐“端、一第二輸入端與一 以 輸入端接收該輸入電壓，該第二 :―1而電？接該積納二極體之該端，該輸出端經 n 士由β阻雄6)電連接該第二開關元件。 所述之欠電—其 至少-第-二極體，#一端接收該輸入電壓； -電阻器(R。，其一端電連接該第一二極體之一另 ;端，該第一開關元件以及該第二開關元件分別 t電晶體’該第m件之—源極電連接該 第一極體之該另一端，該第二開關元件之一汲 極電連接該電阻器（Rl)之該另一端； -第二二極體，其一端電連接該第二開關元件之該 汲極，且一另一端電連接該第—開關元件之一問 極；以及 -積納二極體’其一端電連接該第一開關元件之該 源極，且一另一端電連接該第二二極體之該另二 14 1354423 山 100年6月丨6曰補充修正-替換頁 ^ ’該電容器之一端電連接該第一開關元件之該 源極，其中當該輸入電壓低於該參考電壓時，該 第一開關7L件與該第二開關元件關閉。 12 · i申°月專利範圍帛11項所述之欠電壓保護裝置，其 °亥电虔檢測單it包括—比較器，其係具有一第一 、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端 上忒輸入電壓，該第二輸入端接收該參考電壓，

:輸出端經由一電阻器(R6)電連接該第 之一閘極。 丁 :種欠電壓保護裝置，其係接收—外部之輸入電 2並且與一風扇相配合，該欠電壓保護裝置包括： 啟動單元，其係電連接該風扇，該啟動單元包括： 第一開關7L件，其一端接收該輸入電壓； 二第二開關元件，其一端電連接該第一開關元件; 一電容器，其一端電連接該第一開關元件；及 电阻器（R2)，其一端電連接該電容器的另一 端，其一另一端接地，以達到軟啟動效用；以 —電壓檢測單元’其係電連接該啟動單元，該電壓 檢測單元具有： -$較器’其係具有一第一輸入端、一第二輸入 鳊與j輸出端’該第一輸入端接收該輸入電 壓，4第二輸入端接收一參考電壓，該輸出端 經由一電阻器（R6)電連接該第二開關元件； 15 甘 100年6月16曰補充修正_麵頁 其中g該輸入電壓低於該參考電壓時，該啟動單元 的該第二開關元件以及第一開關元件關閉。早 k如申請專利範圍帛13項所述之欠電壓保護裝置，苴 中該啟動單元更包含至少一第一二極體，其—端接 15 入電壓，且一另一端電連接該第-開關元件。 •申凊專利範圍第14項所述之欠電壓保護裝置，其 中5亥第-開關元件以及該第二開關元件分別為 二體’該第—開關元件之—源極電連接該第二二極 ，之該另-端’該第二開關元件之—汲極經 連接該第一二極體之該另-端，該第-關7L件之一汲極電連接該風扇。 16 圍第15項所述之欠電壓保護裝置，其 一端端電連接該第—二極體之該另 源極，；】：：之:端電連接該第-開關元件之該 。茨啟動早兀更具有： 1:器(Rl)，其-端電連接該第-二極體之該另 ::，;體另其一端電連接該第二開關元件之該 極；^ 一另一端電連接該第1關元件之-間 :二:體另其:連接該第-開關元件之該 且3一k電連接該第二二極體之該另一 源極：電容器之一端電連接該第-開關元件之該 16 1354423 100年6月16日補充修正_替換頁 17. 如申睛專利範圍第丨3項所述之欠電壓保護裝置，其 中該電壓檢測單元更具有一分壓單元，其係接收該 輸入電壓，且產生一分壓後之輸入電壓，該比較器 之S亥第一輸入端接收該分壓後之輸入電壓。 18. 如申請專利範圍第17項所述之欠電壓保護裝置，其 中5亥分壓單元具有一第一電阻器（R4)以及一第二電 阻器，該第一電阻器（r4)之一端接收該輸入^ 壓，且一另一端電連接該第一輸入端，該第二電陡 裔作5)之一端電連接該第一電阻器（R4)之該另、 端，且一另一端接地。 19_如申凊專利範圍第13項所述之欠電壓保護裝置，其 中该第一輸入端為該比較器之一正相輸入端，該第 二輸入端為該比較器之一反相輸入端。 2〇.如申請專利範圍第13項所述之欠電壓保護裝置，其 中該第一開關元件為一 PM0S電晶體，該第二開關 元件為一 NMOS電晶體。 17 1354423 式 圖 ，丨V修正替換頁

画一 12 一一

1354423 Η 正 \Λ .ic. / 'V 谚 ctr ^ί 月 4千 fc 式 圖 凾2