TWI362152B - Over-voltage protection circuit and method thereof - Google Patents

Description

1362152 九、發明說明： - 【發明所屬之技術領域】 本發明係為一種保護電路；特別是關於一種防止過高壓損壞之保護 . 電路。 【先前技術】 請參閱第1圖，係為一習知過高壓保護電路1，用以保護一高功 率電源轉換電路，過高壓保護電路1包含一電壓偵測模組U〇以 • 及一中繼線路134,其中中繼線路134包含一開關116以及與開關 116並聯的突波（inrush)電阻117;高功率電源轉換電路包含一 功率校正模組1U、一直流轉直流（DC/DC)模組112及一輔助電 源113。功率校正模組1U、DC/DC模組112及辅助電源113俱為 此項技術領域者所熟知，在此不加贅述。電壓偵測模組n〇用以 伯測交流輸入（alternating current ’以下簡稱AC )端114及115 之電壓’當電壓過大時，電壓偵測模組110只是單純的將開關116 _ 開啟（〇Pen)，可是AC之高壓還是會經過突波電阻117及整流橋 118持續進入電路，當AC電壓高到某個程度，通常會將防雷元件、 功率晶體及電容等元件擊穿，造成電路損壞。 針對上述缺點’習知之改進方式如第2圖所示，係為一習知過 问壓保護電路2 ’與過高壓保護電路1之不同在於中繼線路234 中的突波電阻117上串聯一個輔助開關22〇再和原本的開關116 並聯’當AC過高壓時’電壓偵測模組110將輔助開關220和開 關116快速依序開啟（〇Pen)，此時AC電壓無法進入電路，另外， 大谷里（bulk)電容119用以提供能量給輔助電源^3 ’俾使辅助 1362152 電源113提供電源至電壓偵測模組110,電壓偵測模組110也同時 偵測大容量電容119上之電壓，等到大容量電容119上電壓下降 到某個設定恢復值時，電壓偵測模組110將輔助開關220和開關 116依序關閉（close)，使AC電壓又可通過輔助開關220和開關 116進入電路。如果AC電壓持續很高，電壓偵測模組110便又將 輔助開關220和開關116快速依序開啟，此時AC電壓無法進入電 路，大容量電容119再提供能量給輔助電源113，大容量電容119 開始放電，所以當AC電壓持續高壓時，輔助開關220和開關116 會開啟，經過大容量電容119放電一段時間後再關閉，而復偵測 到高壓時又立即開啟，經過一段時間後再關閉，辅助開關220和 開關116便會依前述狀態周而復始工作。 對輔助開關220和開關116而言，有可能長期在開啟與關閉之 工作過程中，造成接點積碳，關閉後無法再次開啟，而造成整個 電路失效，AC高壓便會持續進入電路，破壞電路。且此電路並不 能主動持續偵測AC電壓，必須等到輔助開關220和開關116關閉 時，AC電壓再次進入電路時，電壓偵測模組110才可繼續判斷 AC電壓是否過壓。 综上所述，如何在輔助開關220和開關116開啟時，電壓偵測 模組110仍可持續偵測及判斷AC電壓是否過壓，用以降低輔助開 關220和開關116之開啟與關閉之工作頻率，以避免輔助開關220 和開關116失效，並使大容量電容之電壓可穩定在一合理安全之 電壓值，進而達到保護整體電路之目的，即成為此領域之產業亟 需努力的目標。 6 1362.152 【發明内容】 - 本發明之一目的在於提供一種保護電路，用以保護一高功率電 ' 源轉換電路，並接收一交流輸入，此保護電路包含一中繼電路、 • 一電壓偵測模組及一能量補充電路。此中繼電路耦合至高功率電 源轉換電路，用以中繼該交流輸入至高功率電源轉換電路；此電 壓偵測模組耦合至中繼電路並接收交流輸入，用以連續偵測反應 交流輸入之一電壓值，當電壓值大於或等於一第一參考值時，產 ^ 生一過電壓訊號，中繼電路因應過電壓訊號開啟（open) ’以中止 交流輸入進入高功率電源轉換電路；以及該能量補充電路耦合至 該中繼電路與該電壓偵測模組，用以因應該交流輸入，提供一電 源至該電壓偵測模組，俾使該電壓偵測模組運作。 本發明之另一目的在於提供一種保護電路，用以保護一高功率 電源轉換電路，並接收一交流輸入，高功率電源轉換電路包含一 整流電路，保護電路包含一中繼電路、一電壓偵測模組及一能量 φ 補充電路。中繼電路耦合至整流電路之一輸出，用以中繼交流輸 入至高功率電源轉換電路；電壓偵測模組耦合至高功率電源轉換 •電路並接收交流輸入，用以連續偵測反應交流輸入之一電壓值， 當電壓值大於或等於一第一參考值時，產生一過電壓訊號，中繼 電路因應過電壓訊號開啟，以中止交流輸入進入高功率電源轉換 電路；以及該能量補充電路耦合至該中繼電路與該電壓偵測模. 組，用以因應該交流輸入，提供一電源至該電壓偵測模組，俾使 該電壓偵測模组運作。 本發明之保護電路係用以保護一高功率電源轉換電路，其藉由 7 1362152 一電壓偵測模組連續偵測並判斷交流輸入之電壓是否過大，如交 流輸入之電壓過大，保護電路將開啟中繼電路，以中止過高壓之 交流輸入進入高功率電源轉換電路，避免高功率電源轉換電路因 輸入過高壓之交流輸入而損壞，另外，由於電壓偵測模組係連續 偵測並判斷交流輸入之電壓，可有效降低電路中開關開啟與關閉 之工作頻率，藉此，可有效解決習知技術之缺點。 在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具有通常 知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實 施態樣。 【實施方式】 以下將透過實施例來解釋本發明内容，本發明係關於一保護電 路，用以保護一高功率電源轉換電路，本發明藉由一電壓偵測模 組連續偵測並判斷交流輸入之電壓是否過大，如交流輸入之電壓 過大，保護電路將開啟中繼電路，以中止過高壓之交流輸入進入 高功率電源轉換電路，避免過高壓之交流輸入損壞高功率電源轉 換電路，另外，由於電壓偵測模組係連續偵測並判斷交流輸入之 電壓，所以本發明可有效降低電路中開關元件之工作頻率及保護 高功率電源轉換電路。然而，本發明的實施例並非用以限制本發 明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實 施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以 限制本發明。須說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接 相關之元件已省略而未繪示；且圖式中各元件間之尺寸關係謹為 求容易暸解，非用以限制實際比例。 1362152 本發明之一第一較佳實施例如第3圖所示，係為一保護'電路3， • 以保護一高功率電源轉換電路，保護電路3包含一中繼電路30、 一電壓偵測模組31及一能量補充電路32。中繼電路30耦合至高 功率電源轉換電路，並接收一交流輸入，用以中繼交流輸入至高 * 功率電源轉換電路；電壓偵測模組31耦合至中繼電路30前端以 及高功率電源轉換電路之輸入端，並接收交流輸入，用以連續偵 測交流輸入之一電壓值，當電壓值大於或等於一第一參考值時， ^ 產生一過電壓訊號，中繼電路30因應過電壓訊號開啟（open)， 以中止交流輸入進入高功率電源轉換電路，防止過高壓之交流輸 入損壞高功率電源轉換電路中之元件。能量補充電路32耦合至中 繼電路30與電壓偵測模31，用以因應交流輸入，提供一電源至輔 助電源產生模組322以供電給電壓偵測模組31，俾使電壓偵測模 組31運作。 另外，電壓偵測模組31更用以於中繼電路30開啟時，連續偵 測反應交流輸入之電壓值，並於電壓值小於第二參考值時，產生 • 一恢復訊號，中繼電路30因應恢復訊號重新關閉（close)，以中 繼交流輸入至高功率電源轉換電路。 ' 為了可以使電壓偵測模組31持續偵測交流輸入之電壓，大容量 電容323將提供能量給輔助電源產生模組322,使輔助電源產生模 組322提供輔助電源至電壓偵測模組31，並令其可以正常運作。 當交流輸入之電壓低於第二參考值時，其可透過第一開關元件303 或第二開關元件304提供能量至大容量電容323，對大容量電容 323充電；且當中繼電路開啟時，其可透過能量補充電路對大容量 1362152 電容323充電。 詳言之，保護電路3係經由交流輸入端33與34接收交流輸入； 中繼電路30包含一第一阻抗元件302、一第一開關元件303及一 第二開關元件304 ;能量補充電路32包含一第一開關管310、一 開關管311、一第二阻抗元件312、以及一電壓端313。中繼電路 30係由交流輸入端33與34接受交流輸入；第一開關元件303與 第一阻抗元件302呈串聯連接，第二開關元件304分別連接至第 一開關303及第一阻抗元件302,以與第一開關元件303及第一阻 抗元件302呈並聯連接，第二開關元件304與第一阻抗元件302 耦合至電壓偵測模組31。 具體來說，電壓偵測模組31係分別透過第一開關管310之正端 耦合至第一阻抗元件302、第二開關元件304以及交流輸入端34， 以及透過第二開關管314耦合至交流輸入端33，以偵測交流輸入 之電壓，在本實施例中，第一開關管310係為一二極體，在其他 實施例中，第一開關管310可為其他具有導通電壓之電晶體，例 如金氧半場效電晶體。此外，當中繼電路30因應過電壓訊號開啟 時，第一開關管310耦合至開關管311及第二阻抗元件312以將 交流輸入提供至電壓端313，使大容量電容323可透過電壓端313 充電，適以提供能量至辅助電源產生模組322,而輔助電源產生模 組322藉由大容量電容323所提供之能量，適以提供電源至電壓 偵測模組31，使其正常運作。詳言之，當選擇一適當之電阻值予 第二阻抗元件312時，提供給大容量電容323充電能量將等於輔 助電源產生模組消耗的能量，如此一來反應於大容量電容323上 1362152 之電壓'就會逐漸下降並且穩定在一合理安全之電壓值。此穩定的 電壓值主要由三個項目決定：（1)趨於穩定時的交流電壓值；（2)輔 * 助電源產生模組322消耗的功率大小；以及（3)第二阻抗元件312 之阻值。當正常工作時，功率校正模組輸出一電壓至電壓端313， ' 舉例而言，為400V。若提供一電容值足夠大之大容量電容323， 則電壓端313上之電壓可視為一直流電壓，可以得出關係式如下 (忽略開關管311與橋式整流二極體導通壓降）： _ · Ybus φ PoxRl = Vbus-[― jl - + Vbus-(-^-)] (1) 其中

Vm:輸入交流電壓的峰值；

Po:輔助電源產生模組消耗的功率大小； R1:第二阻抗元件312之阻值；

Vbus:大容量電容323上之電壓（即電壓端313之電壓）。 舉例來說，假設第一參考值為320伏特之交流電壓，當交流輸 • 入之電壓值大於或等於320伏特，電壓偵測模組31即產生過電壓 訊號，使第一開關元件303及第二開關元件304依序開啟，此時 ' 假設辅助電源產生模組322約有3瓦的消耗，第二阻抗元件312 之阻值為2.5K歐姆，大容量電容323上之電壓最後會穩定在310 伏特，遠小於交流電壓峰值32〇ViV。因此中繼電路開啟後，當輔 助電源產生模組消耗的功率確定時，在選擇了第二阻抗元件312 後，大容量電容323上之電壓就反映了輸入交流電壓值。所以亦 可藉由偵測大容量電容323上之電壓值，並於此電源之電壓值小 1362152 ；第—參考值時’產生恢復訊號。需說明的是，上述開關元件 之開啟或關閉之順序與其導通電麈有關，並非用來限制本發明， 於其他實施態樣中’可视實際情況作調整。在本實施例中’開關· s 311、第一開關管31〇及一第二開關管314各可為一二極體，在- 八他實施例中’各開關管亦可為呈順向連接電晶體或其他具有順 -向功能之元件。 承上所述’電壓偵測模組31可在交流輸入進入第一阻抗元件 第二開關元件3 0 4前偵測交流輸入之電壓，當電壓偵測模組 31偵測到交流輸入之電壓值大於或等於一第一參考值時，電壓偵 測模組31即產生過電壓訊號至中繼電路30，令第一開關元件303 及第一開關元件3〇4依序開啟，以使中繼電路3〇因應過電壓訊號 开’中止交流輸入進入高功率電源轉換電路，防止過高壓之交 . 流輸入破壞高功率電源轉換電路中之電子元件。 虽電壓偵測模組31偵測到交流輸入之電壓值小於第二參考值 時電壓偵測模組31即產生恢復訊號至中繼電路30,令第一開關 元件303及第二開關元件3〇4依序關閉，使中繼電路3〇關閉，以 ^ 中繼父流輸入至高功率電源轉換電路，此外，恢復訊號除了可以 藉由電壓貞測模組3Η貞測到交流輸人之電壓值小於—第二參考值 產生之外，在本實施例中，電壓偵測模組31更用以於中繼電路3〇 1啟時偵測大容量電容323上之電壓值，並於此電源之電堡值 小於一第二參考值時，產生恢復訊號中繼電路3〇因應恢復訊說 重新關閉，以中繼交流輸入至該高功率電源轉換電路。另外，第3 圖中之功率校正模組32〇及DC/DC模組321此技術領域者所熟 12 1362152

I 知’在此不再贊述。 、 - 藉由上述配置，本發明之保護電路可在交流輸入進入開關元件 前，連續偵測其電壓，以防止過高壓之交流輸入破壞高功率電源 轉換電路中之電子元件，另一方面，開關元件之開啟與關閉並不 影響保護電路對交流輸人電壓之偵測，換句話說，保護電路可主 動且連續偵測交流輸入之電壓，以減少開關元件之工作頻率，延 長開關元件之使用壽命，降低保護電路失效的機會。 Φ 本發明之一第二較佳實施例如第4圖所示，係為一保護電路4， 用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路4與上述實施例之保 護電路3相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者不同 部分。 ' 在本實施例中’能量補充電路32僅包含串聯的開關管311以及 •第二阻抗元件312,其中開關管311之正端耦合至第一阻抗元件 302及第二開_件3〇4’且開關管311與第二阻抗元件312争聯 並耦合至電壓端313，在忽略開關管311之導通降壓的情況下，保 籲護電路4具冑與前述保護電路3相同之保護功能。 本發明之一第二較佳實施例如第5圖所示，係為一保護電路5, 用以保護-高功率電源轉換電路，保護電路5與上述實施例之保 •護電路4相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者不同 部分。在保護電路5中，開關管31〇之正端餘合至至中繼電路 30後端之電谷（即容性阻抗）3〇5，當電壓偵測模組3ι偵測到交 *輸入之電壓值大於或等於第—參考值時中繼電路％因應過電 壓訊號開啟中止父流輸入進入高功率電源轉換電路，此時電壓 13 1362152 偵測模組31，無法再繼續偵測到交流電壓信號，但仍可經由能量 補充電路32的路徑通過電壓端313對大容量電容323充電，使大 容量電容323上之電壓穩定在一合理安全之電壓值，電壓偵測模 組31再藉由大容量電容323最後之穩定電壓來判斷交流輸入之電 壓（其關係式如前述）。其中電壓端313可以為整流電路50後電容 323前的任何一電源正端，例如電容323正端或者位於功率校正模 組320之前之電容324正端。在其它實施例中，電壓端313亦可 以為類似的調整。此電路佈局所產生之相對應功能與保護電路4 相同，其為此技術領域者可輕易理解，在此不加贅述。 本發明之一第四較佳實施例如第6圖所示，係為一保護電路6, 用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路6與上述實施例之保 護電路5相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者不同 部分。 為了減少保護電路6中之電子元件的使用，電壓偵測模組31可 耦合至整流電路60後面，與前述實施例之保護電路相比下，保護 電路6可至少節省第一開關管310及第二開關管314,此電路佈局 所產生之相對應功能與保護電路5相同，其為此技術領域者可輕 易理解，在此不加贅述。 本發明之一第五較佳實施例如第7及8圖所示，係為保護電路7 及8，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路7及8與上述實 施例之保護電路4相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述 二者不同部分。 在保護電路7裡，能量補充電路32包含開關管311及第二阻抗 I362-152 兀件31'2,開關管311與第二阻抗元件312呈串聯連接，且中繼電 路30分別連接至開關管311及第二阻抗元件312，以與開關管 及第二阻抗元件312呈並聯連接。在保護電路8裡，開關管311 與第二阻抗元件312呈串聯連接，且第一開關元件3〇3分別連接 至開關管311及第二阻抗元件312,以呈並聯連接。本實施例之電 路佈局所產生之相對應功能與保護電路4相同，其減技術領域 者可輕易理解’在此不加贅述。 φ 本發明之-第六較佳實施例如第9圖所示，料保護電路9,用 以保護—高功率電源轉換電路，保護電路9與上述實施例之保護 電路7大致相同，在本實施例中，開關管3U)糕合至電容3〇5，其 所產生之相對應功能與保護電路7相同，其為此技術領域者可輕 易理解，在此不加贅述。 本發明之一第七較佳實施例如第10圖所示，係為保護電路10， 用以保護-高功率電源轉換電路，保護電路1G與上述實施例之保

護電路7㈣處在此省略不再贅述，在下文卜將描述 部分。 U 為了減少保護電路1〇中夕番工一 中之電子7〇件的使用，在保護電路 ， :壓娜…輕合至整流電路6〇後面，與前 護電路7相比下，保護電路1Q可至少節省第—開關管 呆 開關管3…此電路佈局所產生之相對應功能與保護電路7相第^ 其為此技術領域者可輕易理解，在此不加賢述。 本發明之一第八較佳實施例 路Η及U，用以保護—、车=及12圖所示，係為保護電 同功率電源轉換電路，保護電路Μ。 15 1362152 分別與上述實施例之保護電路7及8大致相同，不同處在於開關 管311之正端及負端與第二阻抗元件312之接法相反，保護電路 11及12之電路佈局所產生之相對應功能與保護電路7及8相同， 其為此技術領域者可輕易理解，在此不加贅述。 本發明之一第九較佳實施例如第13圖所示，係為保護電路13， 用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路13與保護電路3相同 處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者不同部分。 高功率電源轉換電路包含一整流電路60，保護電路13之中繼 電路30耦合至整流電路60之一輸出，用以令繼交流輸入至高 功率電源轉換電路，此外，電壓偵測模組31耦合至高功率電源轉 換電路並接收交流輸入，用以連續偵測交流輸入之一電壓值，當 電壓值大於或等於一第一參考值時，產生一過電壓訊號，中繼電 路30因應過電壓訊號開啟（open)’以中止交流輸入進入高功率 電源轉換電路，上述元件間連接方式可以利用第一開關管310及 第二開關管314與整流電路60形成電流路徑，直接用以判斷交流 電壓，也可以利用電壓端313最後的穩定電壓值來判斷當時的交 流輸入之電壓，與上述電路最大的不同點是，此時交流電壓會透 過第一開關管310及第二開關管314與整流電路60之正負半周形 成回路，並可以獲得關係式如下（忽略開關管311與第一開關管 310及第二開關管314與整流電路60之導通壓降）： • ybus、 τ, I-T7L- arcsin(-),

Pox R\ = 2- Vbus- [—Jl - (-)2 + Vbus-(-^---)] (2) π \ Vm π 2 此電路佈局所產生之相對應功能與保護電路3相同，其為此技 術領域者可輕易理解，在此不加贅述。 1362.152 本發明之一第十較佳實施例如第14圖所示，係為保護電各μ， 用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路14與上一實施例之保 護電路13相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者不同 部分。 在本實施例中，能量補充電路32包含開關管311與第二阻抗元 件312，其中開關官311與第二阻抗元件312呈串聯連接，開關管 311之正端耦合至至第一阻抗元件3〇2及第二開關元件3〇4，第二 φ 阻抗元件312之一端耦合至電壓端313,此電路佈局所產生之相對 應功能與保護電路14相同，其為此技術領域者可輕易理解，在此 不加贊述。 本發明之一第十一較佳實施例如第15圖所示，係為保護電路 15，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路15與前述實施例 之保護電路13相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者 不同部分。在保護電路15中，能量補充電路32包含開關管311、 310、314與第二阻抗元件312，其中開關管311與第二阻抗元件 ® 312呈串聯連接，並耦合至整流電路6〇及中繼電路3〇之後此電 路佈局所產生之相對應功能與前述實施例之保護電路13相同，其 為此技術領域者可輕易理解，在此不加贅述。 本發明之一第十二較佳實施例如第16圖所示係為保護電路 16 ’用以保護-高功率電源轉換電路，保護電路16與前述實施例 之保護電路14相同處在此省略不再贅述，在下文中將描述二者 不同部分。能量補充電路32包含呈串聯連接的開關管311與第二 阻抗元件312 ’開關官311之正端搞合至第一阻抗元件3〇2及第二 17 1362152 開關元件304，第二阻抗元件312之一端耦合至第一開關元件 303，使開關管311及第二阻抗元件312與第一阻抗元件302及第 一開關元件303並聯，此電路佈局所產生之相對應功能與前述實 施例之保護電路14相同，其為此技術領域者可輕易理解，在此不 加贅述。 本發明之一第十三較佳實施例如第17圖所示，係為保護電路 17，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路17與前述實施例 之保護電路14相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者 不同部分。在保護電路17中，為了減少電子元件的使用，電壓偵 測模組31可耦合至整流電路60及中繼電路30之間，利用整流電 路60後面之電壓來判斷交流輸入之電壓，本實施例之保護電路17 與前述實施例之保護電路14相較之下，可至少節省第一開關管 310及第二開關管314，且本實施例之電路佈局所產生之相對應功 能與前述實施例之保護電路14相同，其為此技術領域者可輕易理 解，在此不加贅述。 本發明之一第十四較佳實施例如第18圖所示，係為保護電路 18，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路18與前述實施例 之保護電路Π相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者 不同部分。在保護電路18中，電壓偵測模組31耦合至第二開關 元件304之後端，當第二開關元件304關閉時，電壓偵測模組31 可直接偵測交流輸入之電壓，當第二開關元件304開啟時，電壓 偵測模組31可藉由電壓端313最後之穩定電壓來偵測交流輸入之 電壓，本實施例之電路佈局所產生之相對應功能與前述實施例之 1362.152 保護電路'14相同，其為此技術領域者可輕易理解，在此不加贅述。 本發明之一第十五較佳實施例如第19圖所示，係為一保護電路 19，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路19與前述實施例 之保護電路16相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者 ' 不同部分。中繼電路係耦合至整流電路60之後，交流輸入會經過 整流電路60正負半周形成回路，所以在保護電路19可以將開關 管311去除，以節省電子元件，只要第二阻抗元件312選取較大 φ 的數值，則所產生之相對應功能與前述實施例之保護電路16相 同。此外，請參閱第20圖，係為一保護電路20,其第二阻抗元件 312可直接與第一開關元件303並聯，並產生之相對應功能與保護 電路19相同，上述之保護電路19及20可為此技術領域者可輕易 理解，在此不加贅述。 • 本發明之一第十六較佳實施例如第21圖所示，係為一保護電路 21，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路21與前述實施例 之保護電路3相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者 • 不同部分。在保護電路21中，中繼電路30可設置於交流輸入之 中性（neutral )端，其所產生之相對應功能與前述實施例之保護 ' 電路3相同，且中繼電路30也可設置於交流輸入之線（line)端， 可為此技術領域者可輕易理解，在此不加贅述。 本發明之一第十七較佳實施例如第22及23圖所示，係為保護 電路22及23，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路22及 23與前述實施例之保護電路4相同處在此省略不再贅述，在下文 中，將描述二者不同部分。在保護電路22中，第一阻抗元件302 1362152 及第一開關元件303係呈獻串聯連接，並與第二阻抗元件312並 聯。接下來’請參閱第23圖’在保護電路23中，當第一阻抗元 件 302 為一正溫度係數（positive temperature coefficient)元件時， 第一開關元件303可被移除。當電壓偵測模組偵測到交流輸入電 壓過高時’開關元件304開啟，此時經由能量補充迴路32對電容 323.充電。其中能量補充迴路32包含開關管3U，阻抗元件312、 302。由於第一阻抗元件302為正溫度係數元件，當對電容323充 電的電流流經開關管311以及第一阻抗元件302時；將使第一阻 抗元件302發熱從而令第一阻抗元件302的阻抗變大，此時第二 阻抗元件312也參與對電容323充電，直至第一阻抗元件302的 阻抗相較於第二阻抗元件312的阻抗而言明顯為大時，改由開關 管311以及第二阻抗元件312對電容323充電。上述保護電路23 及24所產生之相對應功能與前述實施例之保護電路4相同，此 外’在第 3 ' 7、9、10、11、13、14、15、16、17、18、19、21 圖中’當第一阻抗元件302為一正溫度係數（positive temperature coefficient)元件時，第一開關元件303可被省略，亦能達成前述 目的’正溫度係數元件之特性為此技術領域者可輕易理解，在此 不加贅述。 本發明之一第十八較佳實施例如第24圖所示，係為一保護電路 24，用以保護一高功率電源轉換電路，保護電路24與前述實施例 之保護電路23相同處在此省略不再贅述，在下文中，將描述二者 不同部分。在保護電路24中，第一阻抗元件302為一正溫度係數 元件且與開關元件304並聯，所產生之相對應功能與前述實施例 1362152 之保護電路23相同，其可為此技術領域者可輕易理解，在此不加 贅述。 須特別說明的是，上述各實施例中之第二阻抗元件312皆可以 主動元件來取代，以保護電路3為例，在第二阻抗元件312被金 氧半場效電晶體 35 ( Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)取代後，即成為第25圖係為本發明之第十九實施例之 保護電路25，其餘實施例之保護電路皆可依此類推，在此不加贅 述。 本發明之一第二十較佳實施例如第26A及26B圖所示，係為一 過高壓保護方法之流程圖，此過高壓保護方法用於一過高壓保護 電路，以保護一高功率電源轉換電路，該過高壓保護電路包含一 中繼電路、一電壓偵測模組以及一能量補充電路。首先，執行步 驟401’通過一中繼電路，中繼一交流輸入至該高功率電源轉換電 路，執行步驟402，通過一電壓偵測模組，連續偵測反映該交流輸 入之一電壓值，執行步驟403，通過該電壓偵測模組，判斷交流輸 入之電壓值是否大於或等於一第一參考值；如否，則持續判斷交 流輸入之電壓值是否大於或等於該第一參考值；如是，則執行步 驟404,產生一過電壓訊號。 接下來，執行步驟405，因應過電壓訊號，開啟中繼電路，以中 止交流輸入進入高功率電源轉換電路。執行步驟406，因應交流輸 入’通過一能量補充電路提供一電源至電壓偵測模組，俾使電壓 谓測模組運作。執行步驟407 ’通過該電壓偵測模組，判斷交流輸 入之電壓值是否復小於一第二參考值；如否，則持續判斷交流輸 21 1362152 入之電壓值是否復小於該第二參考值；如是，則執行步驟408，通 過該電壓偵測模組，產生一恢復訊號，最後，執行步驟409，因應 恢復訊號，重新關閉中繼電路，以中繼交流輸入至高功率電源轉 換電路。 除了第26A及26B圖所描繪之步驟外，第二十較佳實施例亦能 執行上述所有實施例之所有操作及功能。所屬技術領域具有通常 知識者可直接暸解第二十較佳實施例如何基於上述實施例以執行 此等操作及功能，故不贅述。 上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明 之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可 輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本 發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係為一習知過高壓保護電路之電路圖； 第2圖係為另一習知過高壓保護電路之電路圖； 第3圖係為本發明之第一較佳實施例之電路圖； 第4圖係為本發明之第二較佳實施例之電路圖； 第5圖係為本發明之第三較佳實施例之電路圖； 第6圖係為本發明之第四較佳實施例之電路圖； 第7圖係為本發明之第五較佳實施例之電路圖； 第8圖係為本發明之第五較佳實施例之另一電路圖； 第9圖係為本發明之第六較佳實施例之電路圖； 第10圖係為本發明、之第七較佳實施例之電路圖； 1362.152 第11圖'係為本發明之第八較佳實施例之電路圖； 第12圖係為本發明之第八較佳實施例之另一電路圖； 第13圖係為本發明之第九較佳實施例之電路圖； 第14圖係為本發明之第十較佳實施例之電路圖； 第15圖係為本發明之第十一較佳實施例之電路圖； 第16圖係為本發明之第十二較佳實施例之電路圖； 第17圖係為本發明之第十三較佳實施例之電路圖； 第18圖係為本發明之第十四較佳實施例之電路圖； 第19圖係為本發明之第十五較佳實施例之電路圖； 第20圖係為本發明之第十五較佳實施例之另一電路圖； 第21圖係為本發明之第十六較佳實施例之電路圖； 第22圖係為本發明之第十七較佳實施例之電路圖； 第23圖係為本發明之第十七較佳實施例之另一電路圖； 第24圖係為本發明之第十八較佳實施例之電路圖； 第25圖係為本發明之第十九較佳實施例之電路圖； 第26A圖係為本發明之第二十較佳實施例之部分流程圖；以及 第26B圖係為本發明之第二十較佳實施例之部分流程圖。 114 :交流輸入端 115 :交流輸入端 116 :開關 117 :流入電阻 118 :整流電路 【主要元件符號說明】 1 :過高壓保護電路 110 :電壓偵測模組 111 :功率校正模組 112 : DC/DC 模組 113 :輔助電源 23 1362152 119 :大容量電容 323 :大容量1 134 :中繼線路 60 :整流電路 2:過高壓保護電路 4:保護電路 220 :輔助開關 5 :保護電路 234 :中繼線路 6 :保護.電路 3 :保護電路 7 :保護電路 30 :中繼電路 8:保護電路 31 :電壓偵測模組 9:保護電路 32 :能量補充電路 10 :保護電路 33 :交流輸入端 11 :保護電路 34 :交流輸入端 12 :保護電路 35 :金氧半場效電晶體 13 :保護電路 302 :第一阻抗元件 14 :保護電路 303 :第一開關元件 15 :保護電路 304 :第二開關元件 16 :保護電路 310 :第一開關管 17 :保護電路 311 :開關管 18 :保護電路 312 :第二阻抗元件 19 :保護電路 313 :電壓端 20 :保護電路 314:第二開關管 21 :保護電路 320 :功率校正模組 22 :保護電路 321:DC/DC 模組 23 :保護電路 322 :輔助電源產生模組 24 :保護電路

24 1362.152 25 :保護電路 50 :整流電路

25

Claims (1)

1362152 _ 第097100963號專利申請案 申請專利範圍替換本(無劃線版本，100年8月） 十、申請專利範圍： 1. 一種過高壓保護電路，用以保護一高功率電源轉換電路，並 接收一交流輸入，該過高壓保護電路包含： 一中繼電路，耦合至該高功率電源轉換電路，用以中繼 該交流輸入至該高功率電源轉換電路，該高功率電源轉換電 路包含一功率校正模組、一直流轉直流模組及一辅助電源產 生模組； 一電壓偵測模組，耦合至該中繼電路，用以連續偵測反 映該交流輸入之一電壓值，當該電壓值大於或等於一第一參 考值時，產生一過電壓訊號，該中繼電路因應該過電壓訊號 開啟（open )，以中止該交流輸入進入該高功率電源轉換電 路；以及 一能量補充電路，耦合至該中繼電路與該電壓偵測模 組，用以因應該交流輸入，提供一電源至該電壓偵測模組， 俾使該電壓偵測模組運作。 2. 如請求項1所述之過高壓保護電路，其中該電壓偵測模組用 以於該中繼電路開啟時，持續偵測反映該交流輸入之該電壓 值，並於該電壓值復小於一第二參考值時，產生一恢復訊號， 該中繼電路因應該恢復訊號重新關閉（close)，以中繼該交 流輸入至該高功率電源轉換電路。 3. 如請求項1所述之過高壓保護電路，其中該中繼電路包含： 一第一開關元件； 一第二開關元件；以及 26 1362152 一第一阻抗元件； 其中，該第一開關元件與該第一阻抗元件呈串聯連接， 該第二開關元件分別連接至該第一開關及該第一阻抗元件， 以與該第一開關元件及該第一阻抗元件呈並聯連接，該第二 ' 開關元件與該第一阻抗元件耦合至該電壓偵測模組，該第一 開關元件及該第二開關元件因應該過電壓訊號分別開啟，以 中止該交流輸入進入該高功率電源轉換電路。 ^ 4. 如請求項1所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 電路更包含一整流電路以及一容性阻抗，該整流電路透過該 中繼電路連接至該交流輸入端，該容性阻抗連接至該整流電 路之一輸出端。 5. 如請求項4所述之過高壓保護電路，其中該電壓偵測模組通 -過一開關元件連接至該交流輸入端與該中繼電路間。 6. 如請求項4所述之過高壓保護電路，其中該電壓偵測模組通 過一開關元件連接至該中繼電路與該整流電路間。 # 7. 如請求項5所述之過高壓保護電路，其中該開關元件為一二 極體。 ' 8. 如請求項6所述之過高壓保護電路，其中該開關元件為一二 極體。 9. 如請求項1所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 電路更包含一整流電路，該中繼電路更耦合於該整流電路之 一輸出端，以透過該整流電路接收該交流輸入，並中繼該交 流輸入至該高功率電源轉換電路。 27 1362152 10. 如請求項9所述之過高壓保護電路，該電壓偵測模組通過一 開關元件連接至該整流電路與該中繼電路間。 11. 如請求項9所述之過高壓保護電路，該電壓偵測模組通過一 開關元件連接至該交流輸入端與該整流電路間。 12. 如請求項10所述之過高壓保護電路，其中該開關元件為一二 極體。 13. 如請求項11所述之過高壓保護電路，其中該開關元件為一二 極體。 14. 如請求項1所述之過高壓保護電路，其中該中繼電路更包含 一第一輸入端，該第一輸入端接收該交流輸入，該能量補充 電路包含一第二輸入端，該第二輸入端連接至該交流輸入端 與該第一輸入端之間。 15. 如請求項14所述之過高壓保護電路，該中繼電路更包含一第 一輸出端，該能量補充電路包含一第二輸出端，該第二輸出 端連接至該第一輸出端。 16. 如請求項14所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 # 電路更包含一整流電路，該整流電路透過該中繼電路連接至 該交流輸入端，該中繼電路更包含一第一輸出端，該能量補 充電路包含一第二輸出端，該第二輸出端連接至該第一輸出 端與該整流電路間。 17. 如請求項14所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 電路更包含一整流電路以及一容性阻抗，該整流電路透過該 中繼電路連接至該交流輸入端，該容性阻抗連接至該整流電 28 1362152 路之一輸出端，該中繼電路更包含一第一輸出端，該能量^ 充電路包含一第二輸出端，該第二輸出端連接至該整流電路 與該容性阻抗間。 18. 如請求項14所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 電路更包含一整流電路以及一容性阻抗，該中繼電路更耦合 於該整流電路與該容性阻抗之間，該中繼電路更包含一第一 輸出端，該能量補充電路包含一第二輸出端，該第二輸出端 連接至該第一輸出端。 19. 如請求項14所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 電路更包含一整流電路以及一容性阻抗，該中繼電路更耦合 於該整流電路與該容性阻抗之間，該能量補充電路包含一第 二輸出端，該第二輸出端連接至該容性阻抗。 20. 如請求項14所述之過高壓保護電路，其中該高功率電源轉換 電路更包含一整流電路以及一容性阻抗，該中繼電路更耦合 於該整流電路與該容性阻抗之間，該中繼電路更包含一第一 輸出端，該能量補充電路包含一第二輸出端，該第二輸出端 連接至該第一輸出端與該容性阻抗間。 21. 如請求項14所述之過高壓保護電路，其中該能量補充電路包 含一開關管。 22. 如請求項21所述之過高壓保護電路，其中該能量補充電路更 包含一阻抗元件與該開關管串聯。 23. 如請求項21所述之過高壓保護電路，其中該開關管為一二極 29 1362152 24. 如請求項21所述之過高壓保護電路，其中該開關管為一金氧 半場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) ° 25. 如請求項1所述之過高壓保護電路，其中該能量補充電路更 於該中繼電路開啟時，用以因應該交流輸入，提供該電源至 該電壓偵測模組，俾使該電壓偵測模組運作。 26. —種過高壓保護方法，用於一過高壓保護電路，以保護一高 功率電源轉換電路，該過高壓保護電路包含一中繼電路、一 φ 電壓偵測模組及一能量補充電路，該過高壓保護方法包含下 列步驟： 通過該中繼電路，中繼一交流輸入至該高功率電源轉換 電路； 通過該電壓偵測模組連續偵測反映該交流輸入之一電壓 值； 於該電壓值大於或等於一第一參考值時，通過該電壓偵 測模組，產生一過電壓訊號； β 因應該過電壓訊號，開啟該中繼電路，以中止該交流輸 入進入該高功率電源轉換電路；以及 因應該交流輸入，通過該能量補充電路提供一電源至該 電壓偵測模組。 27. 如請求項26所述之過高壓保護方法，更包含下列步驟： 於該電壓值復小於一第二參考值時，通過該電壓偵測模 組產生一恢復訊號；以及 30 1362.152 因應該恢復訊號，關閉該中繼電路，以重新中繼該交流 輸入至該高功率電源轉換電路。

31 1362152 七、指定代表圖： ' (一) 本案指定代表圖為：第（3 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 3 :保護電路 310 :第一開關管 30 :中繼電路 311 :開關管 31 :電壓偵測模組 312 :第二阻抗元件 32 :能量補充電路 313 :電壓端 33 :交流輸入端 314 :第二開關管 34 :交流輸入端 320 :功率校正模組 302 :第一阻抗元件 321 : DC/DC 模組 303 :第一開關元件 322 :辅助電源產生模組 304 :第二開關元件 323 :大容量電容