TWI361538B - Hot plug electronic device with high using safety and over-thermal protection device thereof - Google Patents

Description

13615384 , PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種熱插拔電子裝置，且特別是有關

於一種具有高使用安全性的熱插拔電子裝置及其過熱保護 裝置。 【先前技術】 由於快閃記憶體（flash memory )具有資料非揮發性、 省電、體積小，以及無機械結構等特性，所以近年來已成 為最熱門的儲存裝置之一。也亦因如此，各家廠商也趁勢 推出許多關於快閃記憶體的電子產品，而其中又以攜帶方 便的USB快閃記憶體隨身碟（pen drive)最具成果。一般 而言，由於現今USB快閃記憶體隨身碟具有熱插拔（h〇t

Plug)之功能，所以其高使用便利性的特性才能引領其成 為市場需求的主流。 然而，使用現今u S B快閃記憶體隨身碟很有可能發生 的實際狀況就是’ # USB快閃記憶體隨身碟與個人電腦 (PC)間進行插拔時，由於插拔的瞬間可能會造成㈣ 快閃記憶體隨身碟的電源擾動（pG術damping)過高或 低電壓訊號趁機於此時寬入至咖快閃記憶體 k身碟内，所以聰㈣記憶體隨身碟内電放電 ^兄^ Ϊ護元件就很有可能會於此時_，而此損毁的 It况不疋開路就是短路。 # 靜電放電保護元件的損毁㈣__，此 夺USB快閃記憶體隨身碟便會很容易受到靜電干擾而導 5 V ：r* 、 1361538 PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 致其整體觀。糾，若靜電放電傾元㈣損毁狀況 短路時，此時USB快閃記憶體隨身碟的電源（一般為 會直接導入至接地電位（ground p〇tential levd)，以至於 若長時間將USB快閃記憶體隨身碟插入至個人電腦時，很 有了能會造成USB快閃記憶體隨身碟過熱而燒毁其機^ 外殼體，再者更有可能會燙傷欲從個人電腦拔出此燒毁之 USB快閃兄憶體隨身碟的使用者，如此將會導致快 閃記憶體隨身碟的使用安全性大大地降低。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是提供一種過熱保護裝 置，其可以在熱插拔電子裝置之靜電放電保護元件損毁 時，阻止熱插拔電子裝置之機構外殼體發生燒毀之情形。 本發明的另一目的就是提供一種熱插拔電子裝置，其 藉由將本發明所提供的過熱保護裝置運用於其中，藉以來 大大地提升其使用安全性。 基於上述及其所欲達成之目的，本發明提供一種過熱 保護裝置，其適於一熱插拔電子裝置，且包括溫度感測器 與閂鎖單元。其中，溫度感測器内設有一預設溫度，用以 感測熱插拔電子裝置的當下溫度，並且當熱插拔電子裝置 的當下溫度未超過所述預設溫度時，輸出一正常訊號，反 之則輸出一過熱訊號。閂鎖單元耦接溫度感測器，用以接 收所述正常/過熱訊號與一初始訊號，JL據以來控制熱插拔 電子裝置之電壓調節器為正常供電至熱插拔電子裝置之運 作電路，或為停止供電至所述運作電路。 1361538 PSPD-2008-0001 27141tw£doc/d 端，而第二反相器之輸出端轉接第〜

反=之輸，第-反相器之輪出：:：反 之輸出端則^輸出閃鎖過後的供電狀態訊號反L 於上述實施例中，所述第一電晶體為觀〇 所述第二電晶體為pM〇s 電日日體 PMOS功率電晶體。 心日體’而所述功率電晶體為

拔電3 所賴插拔電子裝置包括卿熱插 置電子裝置與ραΕ熱插拔電子裝 本發贿供—魏齡魏置，其主妓在熱插拔電 子裝置之靜電放電賴元件（ESD)發生贿時，將孰插 拔電子裝置之㈣調節ϋ供應至其㈣ _ 閉，如此即可致使熱插拔電子裝置的電源不會直 =也電位猎以阻止熱插拔電子裝置之機構外殼體發生燒 毀之情形。再者，由於本發明所提供的熱插拔電子^置内

具有本發明所提出的過熱保護裝置，所以其使用 會大大地提升。 ▲為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉本發明之幾個實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下。 【實施方式】 本發明所欲達成的技術功效是為了要阻止熱插拔電子 裝置之機構外殼體發生燒毁而傷及使用者，以及提升熱插 拔電子裝置的使用安全性。而以下之内容將針對本案之技 丄361538 PSPD-2008-0001 2714ltwf.doc/d 術特徵與所欲達成之技術功效做一詳加描述 ，藉以提供給 本發明相關領域之技術人員參詳。 • 圖1綠不為本發明一實施例之熱插拔電子裝置100的 •外觀不意圖。圖2繪示為本發明一實施例之熱插拔電子裝 置100的系統方塊圖。於此先值得一提的是，為了要方便 »兑明本發明所欲闡述的精神’本實施例之熱插拔電子裝置 會先以USB熱插拔電子裝置（例如USB快閃記憶體 • 奴身碟）為例來做說明，然此例舉並不能限制本發明所欲 保護的範疇，容以下再做一詳加解釋。 首先，請先參照圖1 , XJSB熱插拔電子裝置1〇〇包括 有4個接腳與一外部主機（例如個人電腦，未繪示）連結， 而所述4個接腳包含有一個電源接腳Vusb、一個接地接腳 GND，以及兩個資料傳輪接腳D +與D—。其中，USB熱 插拔電子裝置1〇〇會各別透過電源接腳Vusb與接地接腳 GND來接收個人電腦之電源供應器（）所供 應的5V系統電壓與接地電位（〇v)，而USB熱插拔電子 裝置100則會各別透過資料傳輸接腳D +與D—而與個人 電腦進行交流。然而，此等技術已屬本發明領域具有通常 知識者所熟識，故在此並不再加以贅述之。 接著，請先參照圖2，USB熱插拔電子裝置100除了 包括上述4個接腳vUSB、GND、D+、D—外，其更包括 運作電路201、電壓調節器203，以及過熱保護裝置2〇5。 其中，運作電路201會透過資料傳輸接腳D +與D—而與 外部主機（例如個人電腦，但並不限制於此）進行交流。 10 1361538 ‘ PSPD-2008-0001 27141twfdoc/d 電壓調節器203會耦接至運作 203會各別透過電源接腳v 此電壓調節器 系統電壓與0V接地，H再m^GND先接收5V 3.3V後而供應給運作電路^再將此5V錢電壓調節成 過熱保護裝置2〇5輕接電壓

熱插拔電子裝置_的當T、、M L t用以感測USB : 為㊉供電至運作電路20卜或為停止供電至 而為了要能讓本發明領域之技術人員能夠更力t >月楚地了解本發日_欲_的精神，町内容將搭 1 於==2(Π、電壓調節器2〇3，以及過熱保護裝置 = = = 來做—詳加描述給本發明領域之技 立圖h會不為本發明一實施例之運作電路2〇1的電路示 意圖。請合併參照目i〜圖3，運作電路2〇1 &括有運· 路内部電路301與4個靜電放電保護元件（esd『 303a〜3〇3d。其中，運作電路内部電路3〇1會透過資料傳輸 接腳D+與D-而與外部主機（例如個人電腦）進行交流。 靜電放電保護元件303a~303d則用以對付靜電破壞或靜電 放電。然而，運作電路内部電路3〇1與靜電放電保護元^ 303a〜303d的運作關係及作用實屬本發明領域具有通常知 識者所熟識，故在此亦不再贅述之。 圖4繪示為本發明一實施例之電壓調節器2〇3的電路 圖。請合併參照圖1〜圖4，電壓調節器203會各別透過電 源接腳VUSB與接地接腳GND接收5V系統電壓與接地電 11 PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d ^且包括運算放大器姻、開關_、功率電晶體4〇5 (本 貝施例為PMOS功率電晶體）、第—電阻幻，以及第二 電阻R2。其中，運算放大器401之反相輪入端（—）用以 接收=參考㈣Vbg’例如由參考電壓產生器（_恤， 未繪不）所提供。 開關403之一端耦接系統電壓（亦即5V系統電壓） 與功率電晶體405之源極（source)，而開關4〇3之另一 端則耦接運算放大器401之輸出端與功率電晶體4〇5之閘 極（gate )。功率電晶體之没極（drain)輕接第一電阻R1 之一端，而第一電阻R1之另一端則耦接至運算放大器4〇1 之非反相輸入端（+ )與第二電阻R2之一端。第二電阻 R2之另一端則輕接至接地電位。 圖5繪示為本發明一實施例之過熱保護裝置2〇5的電 路圖。請合併參照圖丨〜圖5 ’過熱保護裝置2〇5同樣會各 別透過電源接腳VUSB與接地接腳GND接收5V系統電壓 與接地電位，且包括溫度感測器501與閂鎖單元503。其 中’溫度感測器501内設有一預設溫度（本實施例假設為 160°C，但此預設溫度可視實際設計需求來改變之），用以 感測USB熱插拔電子裝置1〇〇的當下溫度，並且當USB 熱插拔電子裝置100的當下溫度未超過所述預設溫度時， 輸出正常訊號N，反之則輸出過熱訊號Η。 於此先值得一提的是，由於電壓調節器203會將其所 接收的5V系統電壓調節為3.3V後供應給運作電路201使 用，故而可推知的是，電壓調節器203之功率電晶體405 1361538 PSPD-2008-0001 27141 twf.doc/d 會是此USB熱插拔電子裝置loo中具有最高溫度的元件。 因此’為了要是讓過熱保護裝置205的功效達到最好，本 只施例會將溫度感測器5〇 1設計在最靠近功率電晶體4仍 的地方。

閂鎖單元503耦接溫度感測器501 ’用以接收所述正 常訊號N或過熱訊號Η ’以及初始訊號p〇R (例如電源開 啟重置訊號，power-on reset signal)，並據以來控制電壓 調節器203為正常供電至運作電路201，或為停止供電至 運作電路201。

於本實施例中，閂鎖單元503包括輸入電路5〇3a與閃 鎖電路503b。其中，輸入電路503a耦接溫度感測器5〇\， 用以接收所述正常訊號N或過熱訊號η以及初始訊號 POR，並據以輸出一供電狀態訊號SS。閂鎖電路π%麵 接輸入電路503a，用以閃鎖輸入電路5〇3a所輸出的供電 狀態訊號ss，並據以輸出來控制電壓調節器2〇3内之開關 403導通與否，藉以來決定電壓調節器2〇3為正常供^至 運作電路201 ’或為停止供電至運作電路2〇1。 、 另外，輸入電路503a包括第一電晶體T1 (於本實施 例為NMOS電晶體）與第二電晶體乜（於本實施二 mos電晶體）。其中’第-電晶體Τ1《閘極用以接收 初始訊號POR，而第一電晶體Τ1之源極則耦接至 位（0V)。第二電晶體Τ2之閑極用以接收溫度感測^5〇1 所輸出的正常訊號Ν或過熱訊號Η，第二電晶體Τ2之源 極耦接至系統電源（亦即5V系統電壓），）^第二電晶^ 13 1361538 PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d T2之汲極則耦接至第一電晶體T1之汲極，並用以輸出所 述供電狀態訊號SS。 再者，閃鎖電路503b包括第一反相器IN卜第二反相 器IN2，以及第三反相器IN3。其中，第一反相器IN1之 輸入端耦接第二電晶體T2之汲極與第二反相器IN2之輸 出端，第一反相器INI之輸出端則耦接第二反相器IN2與 第三反相器IN3之輸入端，而第三反相器IN3之輸出端則 用以輸出閂鎖過後的供電狀態訊號SS，。 請合併參照圖1〜圖5，於此先假設運作電路201之靜 電放電保護元件303a〜303d皆是在良好的狀態下（亦即無 損毀）’故當USB熱插拔電子裝置1〇〇插入至個人電腦 (PC)時，由於初始訊號P〇R會先由高電壓準位轉為低 電壓準位，所以輸入電路5〇3a之第一電晶體T1會在初始 訊號POR處在高電壓準位時導通；另外，由於溫度感測器 501此時所感測到的USB熱插拔電子裝置1〇〇之當下溫度 必定不會超過其内設的預設溫度（亦即160。〇，所以溫 度感測器501此時便會輸出一個高電壓準位的正常訊號 N，以使得輪入電路5〇3a之第二電晶體T2處在截止的狀 態。也亦因如此，輪入電路5〇3a就會輸出一個低電壓準位 的供電狀態訊號SS給閂鎖電路5〇3b。 接著’問鎖電路5〇3b會將其所接收的低電壓準位之供 ，狀態訊號SS進行卩_，鎖，並且糾鎖過後的供電狀態訊 號SS’輸出至電壓調節1 203，藉以致使電壓調節器2〇3 之開關403會維持在截止的狀態。而在此條件下，電壓調 1361538 PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 節器203便會正常供應電源（亦即3 3v)給運作電路2〇i， 藉以使得運作電路201可以透過資料傳輪接腳d +與D — 而與個人電腦進行交流。 〃 然而，當USB熱插拔電子裝置1〇〇在插拔的過程中， 或者在運作的過程中導致運作電路2〇1之靜電放電保護元 件303a〜303d損毁（於此假設為短路）時，此時由於運作 電路201之電源（亦即3.3V)會直接導入至接地電位 (0V)，因此歷經一段時間後，溫度感測器5〇1所感測到 的功率電晶體403之溫度必定會超過其内設的預設溫度 (亦即160 C )，所以溫度感測器501此時便會輸出一個 低電壓準位的過熱訊號H’以使得輸入電路5〇3a之第二電 曰曰體T2處在導通的狀態。也亦因如此，輸入電路5〇知就 會輸出一個高電壓準位的供電狀態訊號ss給閂鎖電路 503b。 接著’閂鎖電路503b會將其所接收的高電壓準位之供 電狀態訊號SS進行問鎖，並且將問鎖過後的供電狀態訊 號SS’輸出至電壓調節器203，藉以致使電壓調節器203 之開關403會維持在導通的狀態。而在此條件下，電壓調 節器203便會停止供應電源（亦即3 3V)給運作電路2〇卜 如此運作電路201之電源便不會直接導入至接地電位，所 以USB熱插拔電子裝置1〇〇之機構外殼體就比較不會發生 燒毁的情況。 於此更值付一提的是，由於初始訊號p〇R僅在USB 熱插拔電子裝置100插入至個人電腦的初期才會是高電壓 15 1361538 · PSPD-2008-0001 2714 Itwf.doc/d 準位，所以一旦電壓調節器2〇3之開關4〇3處在導通之狀 態後，閂鎖電路503b所接收的供電狀態訊號沾之狀態就 • 不會改變（亦即維持在尚電壓準位的狀態），以至於電壓 調節器203之開關403才會維持在導通的狀態，而致使電 壓調節器203不會恢復到供電給運作電路2〇1使用的狀 癌’除非是使用者將USB熱插拔電子裝置1〇〇重新插拔於 個人電腦後才會恢復。 ' # 基於上述所揭示的内容可知，就算是USB熱插拔電子 裝置100之靜電放電保護元件303a〜303d發生短路，本實 施例之USB熱插拔電子裝置1〇〇也不會發生過熱而燒毀其 機構外殼體的情形，如此即可有效地解決先前技術所述之 傷及使用者的情況。 然而，依據本發明的精神，並不侷限於上述實施例的 實施方式。更清楚來說，只要是具有電源接腳、接地接腳 以及資料傳輸接腳的任一類型之熱插拔電子裝置，例如 SATA熱插拔電子裝置與？(：冚熱插拔電子裝置，本實施例 • 之過熱保護裝置205皆可應用於其中來阻止其燒毁的情 形’而此等皆屬本發明所欲保護的範疇。 綜上所述’本發明所提出的過熱保護裝置，其主要是 在熱插拔電子裝置之靜電放電保護元件（ESD)發生短路 時’將熱插拔電子裝置之電壓調節器供應至其内部運作電 路的電源關閉，如此即可致使熱插拔電子裝置的電源不會 直接導入至接地電位，藉以阻止熱插拔電子裝置之機構外 殼體發生燒毁之情形。再者’由於本發明所提供的熱插拔 16 < S ) 1361538 · PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 電子裝置内具有本發明所提出的過熱保護裝置，所以其使 用女全性將會大大地提升，而不會傷及使用者的情形產生。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，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。 【圖式簡單說明】

圖1繪示為本發明一實施例之熱插拔電子裝置 示意圖。 、 圖 圖2繪示為本發明一熱插拔電子裝置的系統方塊圖。 圖3繪示為本發明一實施例之運作電路的電路;主 圖4繪示為本發明一實施例之電壓調節器的電路圖。 3圖5繪示為本發明一實施例之過熱保護裝薏的&路 【主要元件符號說明】 1〇〇 :熱插拔電子裝置 VuSB :電源接腳 GND :接地接腳 D+、D—:資料傳輸接腳 201 :運作電路 2〇3 :電壓調節器 205 .過熱保護裝置 301 .運作電路内部電路 17 1361538 PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 303a〜303d:靜電放電保護元件（ESD) 401 :運算放大器 . 403 :開關 405 :功率電晶體 • R1 :第一電阻 R2 :第二電阻 VBG :參考電壓 φ 501:溫度感測器 503 :閂鎖單元 503a :輸入電路 503b :閃鎖電路 N:正常訊號 Η:過熱訊號 POR :初始訊號 Τ1 :第一電晶體 Τ2 :第二電晶體 • ΙΝ1:第一反相器 ΙΝ2 :第二反相器 ΙΝ3 :第三反相器 SS :供電狀態訊號 • SS’ ：閃鎖過後的供電狀態訊號 > ir-« 、 18

Claims (1)

1361538 PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 十、申請專利範圍： 1. 一種過熱保護裝置，適於一熱插拔電子裝置，該過 熱保護裝置包括： -溫度感測H，内設—預設溫度，用喊測該熱插拔 2裝置的—當下溫度，並且當該當下溫度未超過該預設 >皿料，輸t-正*訊號，反之赌出—触訊號；以及 -⑽早7G，_該溫度感測器1以接收該正常/ ，熱=與i始訊號，並據以來控_齡拔電子裝置 電，=㈣為正常供電至該熱插拔電子裂置之一運作 電路，或為停止供電至該運作電路。 2. 如㈣專利範圍第i項所述之 該問鎖單元包括： 過^路’ _該溫度感測器，用以接收該正常/ =熱《與該純訊號，並據以輪出—供錄態訊號；以 卿，該輸人電路’用叫鎖該供電狀態 作ί路==则壓調節器為正常供電至該運 電路或為停止供電至該運作電路。 該輸範圍第2項所述之過熱保護裝置’其中 接地電位 以及 、-第-電晶體’其中該第一電晶體之閘極 初始訊號，而該第—電晶體之源極則麵接^ 接收“ 一第一電晶體，其中該第二 電晶體之閘極用以接收該 1361538 . PSPD-2008-0001 27141twf.doc/d 正常/過熱訊5虎’該弟二電晶體之源極輕接至一系統電壓， 而該第二電晶體之汲極則耦接至該第一電晶體之汲極，並 用以輸出該供電狀態訊號。 4. 如申請專利範圍第3項所述之過熱保護裝置，其中 該閂鎖電路包括： 一第一反相器，其中該第一反相器之輸入端耦接該第 二電晶體之汲極； 一第二反相态，其中該第二反相器之輸入端轉接該第 一反相器之輸出端’而該第二反相器之輸出端耦接該第二 電晶體之汲極；以及 一第三反相器，其中該第三反相器之輸入端耦接該第 一反相器之輸出端，而該第三反相器之輸出端則用以輪出 閂鎖過後的該供電狀態訊號。 5. 如申請專利範圍第3項所述之過熱保護裝置，其中 該第一電晶體為一 NMOS電晶體，而該第二電晶體為一 PMOS電晶體。 6. 如申請專利範圍第1項所述之過熱保護裝置，其中 該熱插拔電子裝置包括一 USB熱插拔電子裝置、一 SATA 熱插拔電子裝置與一 PCIE熱插拔電子裝置至少其一。 一種具有尚使用安全性的熱插拔電子裝置，包括： 一運作電路，用以與一外部主機進行交流； -電壓調節H ’輕接該運作電路，用以供電給該運作 電路；以及 -過熱保護裝置’祕該電壓調節器，用以感測該熱 20 j1 1361538 , PSPD-2008-0001 27141twf.d〇c/d 用以輸出該供電狀態訊號。 13. 如申請專利範圍第12項所述之具有高使用安全性 的熱插拔電子裝置，其中該閂鎖電路包括： 一第一反相器，其中該第一反相器之輸入端耦接該第 一電晶體之没極； 一第二反相器，其中該第二反相器之輸入端耦接該第 一反相器之輸出端，而該第二反相器之輸出端耦接該第二 電晶體之沒極；以及 一第三反相器，其中該第三反相器之輸入端耦接該第 反相器之輸出端，而該第三反相器之輸出端則用以輸出 閂鎖過後的該供電狀態訊號，以決定該開關導通與否。 14. 如申請專利範圍第12項所述之具有高使用安全性 的熱插拔電子裝置，其中該第一電晶體為一NMOS電晶 體’而該第二電晶體為一 PMOS電晶體。 15. 如申請專利範圍第7項所述之具有高使用安全性 的熱插拔電子裝置，其中該熱插拔電子裝置包括一 USB熱 電子裝置、—SATA熱插拔電子裝置與_ pciE熱插 拔電子裴置至少其一。 ’、 23