TWI393316B - Power supply short circuit protection device - Google Patents

Description

電源供應器之短路保護裝置

本發明係有關於一種保護裝置，其係尤指一種電源供應器之短路保護裝置。

按，不論在電腦或其他電器內部，通常都設有電源保護的電路，用來偵測系統電源的穩定與否，並於系統電源發生異常時，及時啟動保護機制，或關掉電源，或發出警示訊號，以使系統在電源產生異常時，能將損害降到最低程度。對於高階電子產品而言，例如電腦、電源保護的機制更是不可獲缺。

電源保護的標的通常有針對系統的電壓、電源或是負載等來進行。例如針對電壓，使用者可藉由偵測系統電源電壓的過高(Over Voltage)或過低(Under Voltage)，同理，若針對電流則可偵測過電流(Over Current)，而若針對負載則可偵測其過載(Over Loading)來確保系統運作於一安全的環境中。

在電腦系統領域中，通常係利用偵測系統電源電壓的過高(Over Voltage)或過低(Under Voltage)，來保護系統，而為了確保系統之高可靠度，在進行電壓過高或過低的偵測時，並不是只單純考慮電壓的大小，而是採取回授的概念，同時偵測一電源品質輸入訊號(Power Good Input signal，PGI signal)，來判斷系統電源的好壞。

請參閱第一圖，係為習知技術之電源供應器的短路保護裝置。如圖所 示，電源供應器包含一整流/濾波電路10’、一脈波寬度調整電路11’、一整流電路12’、一輸出電感14’與一輸出電容16’。整流/濾波電路10’係接收一交流輸入訊號而整流並濾波該交流輸入訊號，以供應電壓至一變壓器18’，脈波寬度調整電路11’係依據電源供應器之輸出狀態而控制變壓器18’導通/截止，整流電路12’耦接電源供應器之變壓器18’的二次側，輸出電感14’之一端耦接整流電路12’，輸出電容16’之一端耦接輸出電感14’之另一端，以輸出電源供應器之輸出電壓，輸出電容16’之另一端耦接於接地端。習知技術之一保護電路20’係耦接整流電路12’，以偵測電源供應器之輸入電壓的電位大小，當系統開機時，保護電路20’的低電壓保護不能先啟動，否則，系統之輸出電源還沒有上來，就先被保護電路20’判定為低電壓而產生誤動作，因此必須先等電源供應器的電源正常供應一段時間後，啟動保護電路20’的低電壓保護功能，才不會產生誤動作。而電源供應器正常與否，通常可藉由一電源品質輸入(Power Good Input，PGI)訊號來得知。若系統電源正常，電源品質輸入訊號則會上來，此時保護電路20’即可因應電源品質輸入訊號，來啟動其內的低電壓保護功能，如此則可免除上述誤動作的發生。

然而，請一併參閱第二圖，係為習知技術之短路保護裝置的時序圖。如圖所示，由於一般電源品質輸入訊號為電源供應器之整流電路12’與輸出電感14’之間的訊號，在保護電路20’中，用於判斷是否進行低電壓保護或過電流保護的功能，也就是當電源品質輸入訊號啟動時，保護電路20’對電源供應器之輸出電壓進行監控；反之，當電源品質輸入訊號沒有被啟動時，保護電路20’則不對輸出電壓進行監控(如第二圖所示)，也因為如此，在變壓器18’之二次側的整流電路12’的輸出或是整流電路12’中的飛輪二極體D2發生短路現象時，電源品質輸入訊號無法即時啟動保護電路20’而使電源供應器損壞。

因此，如何針對上述問題而提出一種新穎電源供應器之短路保護裝置，其可避免電源品質輸入訊號無法即時啟動保護電路20’而使電源供應器損壞的缺點。

本發明之目的之一，在於提供一種電源供應器之短路保護電路，其藉由一偵測電路設置於電源供應器之一預備電源之一變壓器，使在電源供應器之一整流電路發生短路時，一電源品質輸入訊號仍可啟動保護電路進行保護。

本發明之目的之一，在於提供一種電源供應器之短路保護電路，其藉由一開機訊號與電源品質輸入訊號，而避免系統不開機時就發生啟動保護的誤動作現象。

本發明之電源供應器之短路保護裝置包含一保護電路。保護電路設置於電源供應器之一預備電源之一變壓器，以擷取預備電源之變壓器之一電源品質輸入訊號，並接收一開機訊號，保護電路依據電源品質輸入訊號與開機訊號，以保護電源供應器。如此，在電源供應器之一整流電路發生短路時，電源品質輸入訊號仍可啟動保護電路進行保護。

習知技術：

12’‧‧‧整流電路

14’‧‧‧電感

16’‧‧‧輸出電容

18’‧‧‧變壓器

20’‧‧‧保護電路

本發明：

10‧‧‧短路保護裝置

14‧‧‧保護電路

140‧‧‧選擇單元

142‧‧‧控制單元

144‧‧‧低電壓偵測電路

146‧‧‧及閘

148‧‧‧延遲單元

149‧‧‧防彈跳電路

16‧‧‧整流電路

160‧‧‧第三二極體

162‧‧‧第四二極體

164‧‧‧第三輸出電容

20‧‧‧電源供應器

22‧‧‧整流/濾波電路

24‧‧‧脈波寬度調整模組

240‧‧‧主脈波寬度調整電路

242‧‧‧副脈波寬度調整電路

26‧‧‧主要電源

260‧‧‧第一變壓器

263‧‧‧第一整流電路

2620‧‧‧第一二極體

2622‧‧‧第二二極體

264‧‧‧電感

266‧‧‧第一輸出電容

28‧‧‧預備電源

280‧‧‧第二變壓器

282‧‧‧第二整流電路

284‧‧‧第二輸出電容

第一圖係為習知技術之電源供應器的短路保護裝置；第二圖係為習知技術之短路保護裝置的時序圖；第三圖係為本發明之一較佳實施例之電源供應器的短路保護裝置的電路圖；第四圖係為本發明之一較佳實施例之保護電路的方塊圖；以及第五圖係為本發明之一較佳實施例之短路保護裝置的時序圖。

茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步 之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：請參閱第三圖，係為本發明之一較佳實施例之電源供應器的短路保護裝置的電路圖。如圖所示，本發明之短路保護裝置10係應用於電源供應器20，電源供應器20包含一整流/濾波電路22、一脈波寬度調變模組24、一主要電源26與一預備電源28。整流/濾波電路22接收一交流輸入訊號，而整流/濾波該交流輸入訊號，以供應電壓至主要電源26與預備電源28。脈波寬度調變模組包含一主脈波寬度調變電路240與一副脈波寬度調變電路242。主脈波寬度調變電路240與副脈波寬度調變電路242係分別依據電源供應器20之輸出狀態，而控制主要電源26與預備電源28導通/截止。上述之主要電源26包含一第一變壓器260、一第一整流電路262、一輸出電感264與一第一輸出電容266。第一變壓器260係耦接脈波寬度調整模組24，而產生一第一輸入訊號，第一整流電路262接收並整流第一輸入訊號而輸出該第一輸入訊號，輸出電感264之一端耦接第一整流電路262，第一輸出電容266之一端耦接輸出電感264之另一端，第一輸出電容266之另一端耦接接地端，以接收第一輸入訊號而產生一第一輸出訊號，並輸出該第一輸出訊號。其中，第一整流電路262包含一第一二極體2620與一第二二極體2622。第一二極體2620之一端耦接第一變壓器260，第二二極體2622之一端耦接第一二極體2620之另一端，第二二極體2622之另一端耦接於接地端。

同理，預備電源28包含一第二變壓器280、一第二整流電路282、一第二輸出電容284與短路保護裝置10。第二變壓器280係耦接脈波寬度調整模組24，而產生一第二輸入訊號，第二整流電路282接收並整流第二輸入訊號而輸出該第二輸入訊號，第二輸出電容284之一端耦接第二整流電路282，第二輸出電容284之另一端耦接於接地端，以接收第二輸入訊號而產生一第二輸出訊號，並輸出該第二輸出訊號。

承上所述，本發明之短路保護裝置10包含一保護電路14。保護電路14 係設置於電源供應器20之預備電源28之第二變壓器280，保護電路14係擷取預備電源28之第二變壓器280之一電源品質輸入訊號(Power Good Input，PGI)，並接收一開機訊號，保護電路14依據電源品質輸入訊號與開機訊號，以保護電源供應器20。即由於預備電源28在電源供應器20接收交流輸入訊號時，預備電源28即會開始運作，所以，當保護電路14設置於預備電源28時，在電源供應器20接收交流輸入訊號時，保護電路14即會開始擷取電源供應器20之預備電源28的電源品質輸入訊號。如此，在電源供應器20之主要電源26的第一整流電路262之輸出、第一整流電路262之第二二極體2622或是預備電源28之第二整流電路282發生短路時，保護電路14仍可透過預備電源28的輔助繞組而擷取電源品質輸入訊號，以依據電源品質輸入訊號而啟動，進而進行保護。

此外，由於保護電路14依據電源品質輸入訊號與開機訊號，以保護電源供應器20，即保護電路14透過開機訊號，而於系統關機時，保護電路14則不啟動，當系統開機時，保護電路14即可依據電源品質輸入訊號而對電源供應器20進行保護，如此，本發明可藉由開機訊號而避免系統不開機時就發生啟動保護的誤動作現象。

請復參閱第三圖，本發明之電源供應器的短路保護裝置更包括一整流電路16。整流電路16係設置於預備電源28之第二變壓器280，以產生電源品質輸入訊號。其中，整流電路16包括一第三二極體160。第三二極體160之一端耦接於第二變壓器280之一輔助繞組，以進行整流並產生電源品質輸入訊號。此外，整流電路16更包含一第四二極體162與一第三輸出電容164。第四二極體162之一端耦接第三二極體160，第四二極體162之另一端耦接於接地端，第三輸出電容164耦接整流電路，以輸出電源品質輸入訊號，即第三輸出電容164之一端耦接第三二極體160與第四二極體162，而第三輸出電容164之另一端耦接於接地端，以輸出電源品質輸入訊號。其中，第 四二極體162為一飛輪二極體。

請參閱第四圖，係為本發明之一較佳實施例之保護電路的方塊圖。如圖所示，本發明之保護電路14包含一選擇單元140、一控制單元142、一低電壓偵測電路144與一及閘146。選擇單元140依據開機訊號，而選擇輸出電源品質輸入訊號或一低準位訊號，控制單元142接收電源品質輸入訊號或低準位訊號，並依據電源品質輸入訊號，而產生一控制訊號，即當系統開機時，則會產生開機訊號，選擇單元140接收到開機訊號時，則選擇輸出電源品質輸入訊號至控制單元142，控制單元142再依據電源品質輸入訊號而產生控制訊號；當系統關機時，則不會產生開機訊號，此時，選擇單元140則輸出低準位訊號至控制單元142，控制單元142則對應低準位訊號而輸出控制訊號，以控制保護電路14不對電源供應器進行保護，如此，本發明藉由開機訊號產生與否，而避免系統不開機時就發生啟動保護的誤動作現象。

低電壓偵測電路144接收並偵測電源供應器20之一輸出電壓，產生一低電壓偵測訊號，及閘146接收低電壓偵測訊號與控制訊號，而產生保護訊號，以截止電源供應器20，即及閘146同時接收到低電壓偵測訊號與控制訊號為高準位訊號時，則輸出保護訊號，以對電源供應器20進行保護，也就是說，當低電壓偵測電路144偵測到電源供應器20之輸出電壓過低，並且系統正處於開機狀態時，保護電路14則輸出保護訊號，以對電源供應器20進行保護。

此外，保護電路14更包含一延遲單元148與一防彈跳電路149。延遲單元148耦接低電壓偵測電路144，並延遲低電壓偵測訊號，以確保低電壓偵測電路144所偵測之電源供應器20之輸出電壓確實處於低電壓的狀態，而非短暫位於低電壓的狀態。再者，防彈跳電路149耦接選擇單元140，並接收開機訊號，而輸出開機訊號至選擇單元140，以確保系統是處於開機狀態。 其中，選擇單元140為一多工器。

請一併參閱第五圖，係為本發明之一較佳實施例之短路保護裝置的時序圖。如圖所示，當電源供應器20耦接一電源時，即電源供應器20接收交流輸入訊號時，本發明之短路保護裝置的保護電路14則開始對電源供應器20進行擷取，當電源供應器20之輸出電壓截止時，本發明之電源品質輸入訊號仍可透過預備電源28而啟動保護電路14進行保護。

綜上所述，本發明之電源供應器之短路保護裝置藉由一保護電路設置於電源供應器之一預備電源之一變壓器，以擷取預備電源之變壓器之一電源品質輸入訊號，並接收一開機訊號，保護電路依據電源品質輸入訊號與開機訊號，以保護電源供應器。如此，在電源供應器之一整流電路發生短路時，電源品質輸入訊號仍可啟動保護電路進行保護。

本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧短路保護裝置

14‧‧‧保護電路

140‧‧‧選擇單元

142‧‧‧控制單元

144‧‧‧低電壓偵測電路

146‧‧‧及閘

148‧‧‧延遲單元

149‧‧‧防彈跳電路

16‧‧‧整流電路

160‧‧‧第三二極體

162‧‧‧第四二極體

164‧‧‧第三輸出電容

20‧‧‧電源供應器

22‧‧‧整流/濾波電路

24‧‧‧脈波寬度調整模組

240‧‧‧主脈波寬度調整電路

242‧‧‧副脈波寬度調整電路

26‧‧‧主要電源

260‧‧‧第一變壓器

262‧‧‧第一整流電路

2620‧‧‧第一二極體

2622‧‧‧第二二極體

264‧‧‧電感

266‧‧‧第一輸出電容

28‧‧‧預備電源

280‧‧‧第二變壓器

282‧‧‧第二整流電路

284‧‧‧第二輸出電容

Claims (12)

1. 一種電源供應器之短路保護裝置，其包含：一保護電路，設置於該電源供應器之一預備電源之一變壓器，該保護電路係擷取該預備電源之該變壓器之一電源品質輸入訊號，並接收一開機訊號，該保護電路依據該電源品質輸入訊號與該開機訊號，以保護該電源供應器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之短路保護裝置，其更包含：一整流電路，設置於該預備電源之該變壓器，以產生該電源品質輸入訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之短路保護裝置，其更包含：一輸出電容，耦接該整流電路，以輸出該電源品質輸入訊號。
4. 如申請專利範圍第2項所述之短路保護裝置，其中該整流電路包含：一第一二極體，其一端耦接於該變壓器之一輔助繞組。
5. 如申請專利範圍第4項所述之短路保護裝置，其中該整流電路更包含：一第二二極體，其一端耦接該第一二極體，該第二二極體之另一端耦接一接地端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之短路保護裝置，其中該第二二極體為一飛輪二極體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之短路保護裝置，其中該保護電路包含：一選擇單元，依據該開機訊號，而選擇輸出該電源品質輸入訊號或一低準位訊號；一控制單元，接收該電源品質輸入訊號或該低準位訊號，並依據該電源品質輸入訊號，而產生一控制訊號； 一低電壓偵測電路，接收並偵測該電源供應器之一輸出電壓，產生一低電壓偵測訊號；以及一及閘，接收該低電壓偵測訊號與該控制訊號，而產生一保護訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之短路保護裝置，其中該保護電路更包含：一延遲單元，耦接該低電壓偵測電路，並延遲該低電壓偵測訊號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之短路保護裝置，其中該保護電路更包含：一防彈跳電路，耦接該選擇單元，並接收該開機訊號，而輸出該開機訊號至該選擇單元。
10. 如申請專利範圍第7項所述之短路保護裝置，其中該選擇單元為一多工器。
11. 如申請專利範圍第1項所述之短路保護裝置，其中該保護電路係設置於該預備電源之該變壓器之一輔助繞組。
12. 如申請專利範圍第1項所述之短路保護裝置，其中該保護電路係依據該電源品質輸入訊號與該開機訊號，產生一保護訊號，以截止該電源供應器。