TWI465951B - 過流保護電路設計系統和方法 - Google Patents

Description

過流保護電路設計系統和方法

本發明涉及一種過流保護電路設計系統及方法。

各種過流保護電路均由各種不同類型之電子元件組成，例如電阻、電容、比較器、電感等。過流保護電路之工作精準度與可靠度均由各電子元件決定。當氣溫、環境濕度和大氣壓力等條件改變時，各電子元件之參數就會改變，由此使得過流保護電路之最大保護電流隨著環境變化就會改變。

若在某一工作環境下，過流保護電路之最大保護電流之改變超出了允許之誤差範圍，過流保護電路之工作精準度與可靠度就會降低，用戶就需藉由人工查找並選擇電子元件，以將過流保護電路中之某一電子元件更換為參數不同之對應元件，直到過流保護電路之最大保護電流在其允許之誤差範圍內為止，從而使過流保護電路之可靠度提高，上述藉由人工選取電子元件來提高過流保護電路可靠度之方法需花費大量之時間與精力，並且極容易出錯，無法在短時間內完成作業，因此效率較低。

有鑑於此，有必要提供一種過流保護電路設計系統及方法，能夠自動選擇過流保護電路中所需之電子元件，保證過流保護電路之最大保護電流在其允許之誤差範圍內。

一種過流保護電路設計系統，包括一輸入裝置、一資料庫、一中央處理器及一繪圖顯示單元；所述輸入裝置用於向中央處理器輸入外部控制資訊；所述資料庫內存儲有多種不同類型、不同規格之虛擬電子元件，以及該電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差；所述中央處理器包括一記憶體、一運算器及一控制器；所述記憶體內預存一虛擬儀器模組；所述控制器根據外部控制資訊在資料庫內選擇電子元件，並在所述虛擬儀器模組內組成一虛擬過流保護電路；所述運算器根據對過流保護電路產生影響之電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差，分別計算出該電子元件之參數之標準差及均值，由所述標準差及均值產生該電子元件之正態分佈樣本，並根據每個電子元件之正態分佈樣本及該過流保護電路之最大保護電流計算公式計算出最大保護電流之樣本；所述繪圖顯示單元根據所述最大保護電流之樣本顯示最大保護電流之正態分佈圖，並同時顯示預存在記憶體內一預設上限和下限，以判斷最大保護電流之正態分佈圖是否位於上下限範圍內。

一種過流保護電路設計方法，包括以下步驟：

接收一輸入裝置之外部控制資訊；

根據所述外部控制資訊從一資料庫中選擇組成一虛擬過流保護電路所需之虛擬電子元件；

根據對過流保護電路中最大保護電流產生影響之電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差，以分別計算出該電子元件之參數之標準差及均值，由標準差及均值產生該電子元件之正態分佈樣本；

根據所述電子元件之正態分佈樣本及該過流保護電路之最大保護電流計算公式，計算出最大保護電流之樣本；及

根據所述最大保護電流之樣本產生最大保護電流之正態分佈圖，並判斷正態分佈圖是否在一預存之上限和下限之範圍內，若最大保護電流之正態分佈圖位於上下限範圍內，則表示過流保護電路可靠度合格；反之，則表示過流保護電路可靠度不合格。

本發明過流保護電路設計系統及方法根據資料庫中存儲之電子元件資訊，判斷電子元件組成之過流保護電路之最大保護電流是否在允許之誤差範圍內，若不在允許之誤差範圍內則更換為參數不同之對應元件，確保過流保護電路在不同之工作環境中均能正常工作，提高了過流保護電路之工作精準度和可靠度。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案作進一步詳細說明。

如圖1所示，為本發明實施方式提供之一種過流保護電路設計系統100，其包括一輸入裝置10、一資料庫20、一中央處理器30及一繪圖顯示單元40。

所述輸入裝置10可以為一鍵盤或滑鼠等輸入設備，其用於向中央處理器30輸入外部控制資訊。用戶藉由輸入裝置10將組成一虛擬過流保護電路所需之虛擬電子元件之類型及該電子元件之間之連接關係輸入至所述中央處理器30。所述電子元件類型為電阻、電容、比較器及電感等。

所述資料庫20藉由一資料庫連接與中央處理器30進行通信，所述資料庫連接可以為開放式資料庫連接（Open Database Connectivity，ODBC）或者Java資料庫連接（Java Database Connectivity，JDBC）等。所述資料庫20用於儲存虛擬電子元件資訊，所述電子元件資訊包括電子元件類型、電子元件型號、電子元件規格及電子元件之參數在不同環境條件之相對誤差。

所述中央處理器30可以為任意具有數位處理能力之電腦、伺服器、單片機等，其用於根據輸入裝置10所輸入之外部控制資訊對應進行相應之資料處理；該中央處理器30包括一記憶體31、一運算器32及一控制器33。所述記憶體31內預存一虛擬儀器模組；本實施方式中，所述虛擬儀器模組為美國國家儀器(NI)公司開發之Labview。所述控制器33根據輸入裝置10所選擇之虛擬電子元件在虛擬儀器模組內組成所述虛擬過流保護電路。所述運算器32根據對過流保護電路中最大保護電流產生影響之電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差，分別計算出該電子元件之參數之標準差及均值，其中上述電子元件為最大保護電流計算公式中所使用到之電子元件。由所述標準差及均值產生該電子元件之參數之正態分佈樣本，並根據每個電子元件之參數之正態分佈樣本及所述過流保護電路之最大保護電流計算公式計算出最大保護電流之樣本。

所述繪圖顯示單元40用於接收運算器32計算出之過流保護電路之最大保護電流之樣本，作出最大保護電流之正態分佈圖；所述正態分佈圖之橫坐標表示所述最大保護電流之樣本值，縱坐標表示最大保護電流之樣本數量。所述繪圖顯示單元40內同時顯示最大保護電流之預設上限La和下限Lb之範圍，所述上限La為過流保護電路所在電路中最大磁飽和電流，所述下限Lb為過流保護電路所在電路滿負荷運轉時之輸出電流。

用戶藉由分佈圖直觀判斷所述最大保護電流之正態分佈圖是否位於預設上下限La、Lb範圍內，如果最大保護電流之正態分佈圖是位於預設上下限La、Lb範圍內，則表示過流保護電路可靠度合格；反之，則表示過流保護電路可靠度不合格。如果過流保護電路可靠度不合格，用戶藉由輸入裝置10再次選擇電子元件之類型、型號或規格並重新組成一虛擬過流保護電路再進行測試。

下面以圖2所示之一種過流保護電路為例具體說明過流保護電路設計系統和方法之工作過程，所述過流保護電路包括第一、第二、第三電阻R1、R2、R3，第一、第二電容C1、C2，電感L及電壓調節模組U1，其中電感L之內阻為R4，所述電壓調節模組U1內設有第一、第二比較器A1、A2及電流源Iset，該電壓調節模組U1包括PHASE端、ISEN-端、ISEN+端、OCSET端及ISENO端。所述電感L之一端與PHASE端相連接，另一端與電壓採集端Vout相連接。所述第二電容C2之一端與電壓採集端Vout相連接，另一端接地。所述第三電阻R3一端與PHASE端相連接，另一端與ISEN-端相連接。所述第一電容C1之一端與ISEN-端相連接，另一端與ISENO端相連接。所述第二電阻R2與第一電容C1相並聯。所述第一電阻R1連接於OCSET端與ISENO端之間。所述第一比較器A1之正、負向輸入端分別與ISEN-端、OCSET端相連接，輸出端與一觸發端OCD相連接。所述電流源Iset與第一比較器之負向輸入端相連接。所述第二比較器A2之正、負向輸入端分別與ISEN+端、ISEN-端相連接，輸出端與ISENO端相連接。所述過流保護電路之最大保護電流。

用戶藉由輸入裝置10根據組成上述過流保護電路所需之電子元件以及電子元件之間在連接關係在虛擬儀器模組Labview內組成該虛擬過流保護電路。然後從資料庫20中提取出上述決定最大保護電流值之電子元件之參數之誤差範圍，此處設定每個參數之樣本數各為100個。

表1 各元件在不同環境條件下之誤差範圍表

假設R1、R2、R3、R4及Iset之標準差分別為、、、、，不同環境條件下之相對誤差分別為、、、、，根據公式=1300*、=18000*、=18000*、=1.4*、=100*，運算器32分別計算出R1、R2、R3、R4及Iset之標準差分別為=21.97歐姆、=304.2歐姆、=304.2歐姆、=0.0327毫歐、=2.333微安。分別根據R1、R2、R3、R4及Iset之標準差和均值得出每個電子元件之正態分佈樣本。藉由任意提取一組R1、R2、R3、R4及Iset之正態分佈樣本以及過流保護電路之最大保護電流計算公式，計算出最大保護電流Iocp之樣本。所述繪圖顯示單元40根據運算器32所計算得出之最大保護電流Iocp之樣本顯示最大保護電流Iocp之正態分佈圖，並同時顯示預存在記憶體內一上限La和一下限Lb。

如圖3所示，為上述最大保護電流Iocp之正態分佈圖。用戶可以直觀之判斷所述正態分佈圖是否位於預設之上限La和下限Lb之間，若最大保護電流之正態分佈圖位於預設上下限La、Lb範圍內，則表示過流保護電路可靠度合格；反之，則表示過流保護電路可靠度不合格。當過流保護電路可靠度不合格時，用戶重新選擇電子元件之類型、型號或規格重組一過流保護電路，並再進行相同之可靠性測試。

如圖4所示，本發明過流保護電路設計方法之實施方式包括以下步驟：

S201：接收一輸入裝置之外部控制資訊；所述外部控制資訊包括虛擬過流保護電路所需之電子元件、電子元件之間之連接方式；

S202：根據所述外部控制資訊從一資料庫中選擇組成所述虛擬過流保護電路所需虛擬電子元件；所述資料庫用於儲存虛擬電子元件資訊，所述電子元件資訊包括電子元件類型、電子元件型號、電子元件規格及電子元件之有效參數在不同環境條件下之相對誤差；

S203：根據過流保護電路中對最大保護電流產生影響之電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差，以分別計算出該電子元件之參數之標準差及均值，由所述標準差及均值產生該電子元件之正態分佈樣本；

S204：根據所述電子元件之正態分佈樣本及所述過流保護電路之最大保護電流計算公式，計算出過流保護電路之最大保護電流之樣本；及

S205：根據所述最大保護電流之樣本產生最大保護電流之正態分佈圖，並判斷正態分佈圖是否在一預存之上限La和下限Lb之範圍內，若最大保護電流之正態分佈圖位於預設上下限La、Lb範圍內，則表示過流保護電路可靠度合格；反之，則表示過流保護電路可靠度不合格，並重新返回步驟S202；所述正態分佈圖之橫坐標表示所述過流保護電路之最大保護電流，縱坐標表示合格之最大保護電流之樣本數量；所述上限為過流保護電路所在電路中最大磁飽和電流，所述下限為過流保護電路所在電路滿負荷運轉時之輸出電流。

本發明實施方式提供之過流保護電路設計系統及方法根據資料庫中存儲之電子元件資訊，判斷電子元件組成之過流保護電路之最大保護電流是否在允許之誤差範圍內，若不在允許之誤差範圍內則更換為參數不同之對應元件，確保過流保護電路在不同之工作環境中均能正常工作，提高了過流保護電路之工作精準度和可靠度。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧過流保護電路設計系統

10‧‧‧輸入裝置

20‧‧‧資料庫

30‧‧‧中央處理器

31‧‧‧記憶體

32‧‧‧運算器

33‧‧‧控制器

40‧‧‧繪圖顯示單元

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

R4‧‧‧內阻

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

L‧‧‧電感

U1‧‧‧電壓調節模組

A1‧‧‧第一比較器

A2‧‧‧第二比較器

Iset‧‧‧電流源

圖1係本發明實施方式提供之過流保護電路設計系統之架構圖。

圖2係本發明實施方式提供之過流保護電路之電路圖。

圖3係圖2中之過流保護電路之最大保護電流之分佈圖。

圖4係本發明實施方式提供之過流保護電路設計方法之流程圖。

100‧‧‧過流保護電路設計系統

10‧‧‧輸入裝置

20‧‧‧資料庫

30‧‧‧中央處理器

31‧‧‧記憶體

32‧‧‧運算器

33‧‧‧控制器

40‧‧‧繪圖顯示單元

Claims (10)

1. 一種過流保護電路設計系統，包括一輸入裝置、一資料庫、一中央處理器及一繪圖顯示單元；所述輸入裝置用於向中央處理器輸入外部控制資訊；所述資料庫內存儲有多種不同類型、不同規格之虛擬電子元件，以及該電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差；所述中央處理器包括一記憶體、一運算器及一控制器；所述記憶體內預存一虛擬儀器模組；所述控制器根據外部控制資訊在資料庫內選擇電子元件，並在所述虛擬儀器模組內組成一虛擬過流保護電路；所述運算器根據對過流保護電路產生影響之電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差，分別計算出該電子元件之參數之標準差及均值，由所述標準差及均值產生該電子元件之正態分佈樣本，並根據每個電子元件之正態分佈樣本及該過流保護電路之最大保護電流計算公式計算出最大保護電流之樣本；所述繪圖顯示單元根據所述最大保護電流之樣本顯示最大保護電流之正態分佈圖，並同時顯示預存在記憶體內一預設上限和下限，以判斷最大保護電流之正態分佈圖是否位於上下限範圍內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之過流保護電路設計系統，其中：所述輸入裝置為一鍵盤或滑鼠，用戶可藉由輸入裝置將所述過流保護電路所需之電子元件類型及該過流保護電路之最大保護電流計算公式輸入至所述中央處理器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之過流保護電路設計系統，其中：所述虛擬儀器模組為Labview。
4. 如權利要求1所述之過流保護電路設計系統，其中：所述資料庫藉由一資料庫連接與所述中央處理器進行通信，所述資料庫連接為開放式資料庫或者Java資料庫連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之過流保護電路設計系統，其中：所述上限為過流保護電路所在電路中最大磁飽和電流，所述下限為過流保護電路所在電路滿負荷運轉時之輸出電流。
6. 如申請專利範圍第1項所述之過流保護電路設計系統，其中：所述正態分佈圖之橫坐標表示所述最大保護電流之樣本值，縱坐標表示合格之最大保護電流之樣本數量。
7. 一種過流保護電路設計方法，包括以下步驟：
   接收一輸入裝置之外部控制資訊；
   根據所述外部控制資訊從一資料庫中選擇組成一虛擬過流保護電路所需之虛擬電子元件；
   根據對過流保護電路中最大保護電流產生影響之電子元件之參數在不同環境條件下之相對誤差，以分別計算出該電子元件之參數之標準差及均值，由標準差及均值產生該電子元件之正態分佈樣本；
   根據所述電子元件之正態分佈樣本及該過流保護電路之最大保護電流計算公式，計算出最大保護電流之樣本；及
   根據所述最大保護電流之樣本產生最大保護電流之正態分佈圖，並判斷正態分佈圖是否在一預存之上限和下限之範圍內，若最大保護電流之正態分佈圖位於上下限範圍內，則表示過流保護電路可靠度合格；反之，則表示過流保護電路可靠度不合格。
8. 如申請專利範圍第7項所述之過流保護電路設計方法，其中：如果過流保護電路可靠度不合格，則改變所選擇電子元件之類型、型號或規格重新組成一過流保護電路。
9. 如申請專利範圍第7項所述之過流保護電路設計方法，其中：所述上限為過流保護電路所在電路中最大磁飽和電流，所述下限為過流保護電路所在電路滿負荷運轉時之輸出電流。
10. 如申請專利範圍第7項所述之過流保護電路設計方法，其中：所述正態分佈圖之橫坐標表示所述最大保護電流之樣本值，縱坐標表示合格之最大保護電流之樣本數量。