TWI566492B - 電源供應器之過電流保護晶片及其設定方法 - Google Patents

Description

電源供應器之過電流保護晶片及其設定方法

本發明係相關於一種電源供應器之過電流保護晶片及其設定方法，尤指一種可根據設定資料自動設定之電源供應器之過電流保護晶片及其設定方法。

電源供應器係用來供應電源給電子裝置，為了避免電子裝置之負載過大而超過電源供應器之安全負載範圍，電源供應器通常會設置一過電流保護電路，用來偵測負載電流，並於負載電流高於負載上限時輸出一過電流保護訊號，以通知電源供應器進行相對應之保護措施，例如關機。

請參考第1圖，第1圖為習知電源供應器之過電流保護電路100的示意圖。如第1圖所示，過電流保護電路100包含一第一電阻R1，一第二電阻R2，一可變電阻VR，及一過電流保護晶片110。第一電阻R1之第一端係用以耦接至電壓輸入端Vcs，第一電阻R1之第二端係用以耦接至一負載120。第二電阻R2之第一端係用以耦接至電壓輸入端Vcs，第二電阻R2之第二端係耦接至可變電阻VR之第一端。過電流保護晶片110包含一比較器112及一固定電流源Iref。比較器112之第一輸入端係耦接至第一電阻R1之第二端，比較器112之第二輸入端係耦接至可變電阻VR之第二端，比較器112之 輸出端係用以於第二輸入端之電壓高於第一輸入端之電壓時輸出一過電流保護訊號。

依據上述配置，在電源供應器之過電流保護設定狀態中，設定平台會提供一預定負載120，使通過第一電阻R1之電流I1為負載上限，工作人員再逐漸調整可變電阻VR之電阻值，直到比較器112輸出一過電流保護訊號為止，此時比較器112之第二輸入端之電壓即可作為電源供應器於工作狀態中之基準訊號，以判斷負載電流是否高於負載上限。

然而，習知電源供應器之過電流保護設定方法需要以人工方式逐漸調整可變電阻VR之電阻值，不僅不精確也缺乏效率。

本發明提供一種電源供應器之過電流保護晶片，其包含一第一接腳，用以接收一負載電流偵測訊號；一第二接腳，用以接收一基準訊號；一第三接腳，用以於一設定狀態中從一控制器接收一組設定資料，該組設定資料包含複數個設定值；一比較器，其第一輸入端耦接至該第一接腳，第二輸入端耦接至該第二接腳，該比較器係用以比較該負載電流偵測訊號之電壓位準及該基準訊號之電壓位準以於其輸出端輸出一比較訊號；一第四接腳，耦接至該輸出端，用以於該設定狀態中傳送該比較訊號至該控制器；一基準訊號調整單元，耦接於該第二輸入端，用以根據該組設定資料之複數個設定值 調整該基準訊號之電壓位準；及一記憶單元，耦接於該基準訊號調整單元，用以於該設定狀態中該比較器輸出之該比較訊號轉態時，儲存該組設定資料中之一相對應之設定值，並根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該基準訊號調整單元。

本發明另提供一種電源供應器之過電流保護電路，其包含一第一電阻，其第一端用以耦接至一電壓輸入端，第二端用以耦接至一負載；一第二電阻，其第一端用以耦接至該電壓輸入端；一比較器，其第一輸入端耦接至該第一電阻之第二端，第二輸入端耦接至該第二電阻之第二端，該比較器係用以比較該第一輸入端之電壓及該第二輸入端之電壓以於其輸出端輸出一比較訊號；一電流調整單元，耦接於該第二輸入端，用以根據一組設定資料調整通過該第二電阻之電流大小，該組設定資料包含複數個設定值；及一記憶單元，耦接於該電流調整單元，用以於一設定狀態中該比較器輸出之該比較訊號轉態時，儲存該組設定資料中之一相對應之設定值，並根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該電流調整單元。

本發明另提供一種電源供應器之過電流保護設定方法，其包含提供一過電流保護晶片，該過電流保護晶片用以比較一負載電流偵測訊號之電壓位準及一基準訊號之電壓位準，以輸出一比較訊號；於一設定狀態中設定該負載電流偵測訊號之電壓位準；一控制器於該設定狀態中傳送一組設定資料至該過電流保護晶片，該組設定資料包含複數個設定值；該過電流保護晶片根據該組設定資料之複數個 設定值調整該基準訊號之電壓位準；當該過電流保護晶片於該設定狀態中輸出之該比較訊號轉態時，該控制器控制該過電流保護晶片儲存該組設定資料中之一相對應之設定值；及該過電流保護晶片根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該電流調整單元。

請同時參考第2圖及第3圖，第2圖為本發明電源供應器之過電流保護電路200的示意圖，第3圖為本發明電源供應器之過電流保護晶片210於設定狀態中的示意圖。如圖所示，本發明過電流保護電路200包含一第一電阻R1，一第二電阻R2，及一過電流保護晶片210。第一電阻R1(電流偵測電阻)之第一端係用以耦接至電壓輸入端Vcs，第一電阻R1之第二端用以耦接至一負載120。第二電阻R2之第一端係用以耦接至電壓輸入端Vcs。過電流保護晶片210包含一第一接腳P1，一第二接腳P2，一第三接腳P3，一第四接腳P4，一比較器212，一基準訊號調整單元214，一記憶單元216，及一解碼器218。第一接腳P1係用以接收一負載電流偵測訊號，亦即第一電阻之第二端之電壓訊號V1。由於負載電流I1會流經第一電阻R1，因此第一電阻R1之第一端及第二端之間之電壓降會正比於負載電流I1之大小，所以第一電阻R1之第二端之電壓訊號V1可作為負載電流偵測訊號。第二接腳P2係用以接收一基準訊號，亦即第二電阻之第二端之電壓訊號V2。基準訊號之大小係由基準訊號調整單元214所決定。第三接腳P3及第四接腳P4係用以於設定狀態中耦接至控制器220，以根據控制器220傳來之一組設定資料設定基 準訊號V2。比較器212之第一輸入端係耦接至第一接腳P1，比較器212之第二輸入端係耦接至第二接腳P2，比較器212係用以比較負載電流偵測訊號V1之電壓位準及基準訊號V2之電壓位準以於其輸出端輸出一比較訊號Vs。在本實施例中，當負載電流偵測訊號V1之電壓位準低於基準訊號V2之電壓位準時，比較訊號Vs係從低電壓位準升到高電壓位準，亦即於輸出端輸出一過電流保護訊號，以通知電源供應器300進行相對應之保護措施，例如關機或其他操作等。

基準訊號調整單元214係耦接於第二輸入端，在本實施例中，基準訊號調整單元214係為一電流調整單元，其包含複數個電流源Ir1-Irn，及複數個開關SW。複數個開關SW係分別耦接至複數個電流源Ir1-Irn及接地端之間，用以根據開關控制訊號Vc1-VCn進行開啟與關閉，以控制流經第二電阻R2之電流I2之大小，亦即控制基準訊號V2之電壓位準。記憶單元216係耦接於基準訊號調整單元214，記憶單元216可於設定狀態中儲存一設定值，並於工作狀態中根據儲存之設定值控制基準訊號調整單元214。解碼器218係用以根據接收到之設定值輸出複數個開關控制訊號Vc1-VCn至複數個開關SW，以控制複數個開關SW之開啟與關閉。

舉例來說，在本發明電源供應器300之過電流保護設定狀態中，設定平台會提供一預定負載120，使通過第一電阻R1之電流I1為負載上限，而設定平台之控制器220會耦接至過電流保護晶片210 之第三接腳P3及第四接腳P4。在本發明實施例中，第三接腳P3係一開啟關閉輸入接腳，其業界名稱為PSONB接腳，用以接收電源供應器300之開啟關閉訊號；第四接腳P4係一電源正常輸出接腳，其業界名稱為PGO接腳，用以輸出代表電源正常之指示訊號。控制器220會經由第三接腳P3傳送一組設定資料至解碼器218。設定資料包含複數個設定值，每個設定值可被解碼器218解碼為複數個開關控制訊號Vc1-VCn，以控制複數個開關SW之開啟與關閉，並進而控制流經第二電阻R2之電流I2之大小(亦即控制基準訊號V2之電壓位準)。基準訊號調整單元214根據複數個設定值逐漸調整基準訊號V2之電壓位準，直到比較器212輸出之比較訊號Vs轉態時(例如從低電壓位準升到高電壓位準，或從高電壓位準降到低電壓位準)，此時代表基準訊號V2之電壓位準等於或相當接近負載上限時之電壓位準，則控制器220可經由第四接腳P4得知比較訊號Vs之轉態時機，並將相對應之設定值寫入並儲存於記憶單元216中。而記憶單元216即可於工作狀態中根據儲存之設定值控制基準訊號調整單元214。

依據上述配置，本發明於設定狀態中可利用控制器220自動地設定基準訊號V2之電壓位準，使基準訊號V2之電壓位準能精確地設定在所需之負載上限。

另外，如第4圖所示，電流保護晶片410可另包含一第三電阻R3耦接於第二接腳P2及第二輸入端之間。電流保護晶片410可另 包含一識別碼219用以於設定狀態中和控制器之識別碼比對，當控制器及過電流保護晶片410之識別碼符合時，過電流保護晶片410才會接收控制器傳來之設定資料，否則過電流保護晶片410不會根據控制器傳來之設定資料進行設定動作。

請參考第5圖，第5圖為本發明電源供應器之過電流保護設定方法的流程圖500。本發明電源供應器之過電流保護設定方法的流程如下列步驟：步驟510：提供一過電流保護晶片，該過電流保護晶片用以比較一負載電流偵測訊號之電壓位準及一基準訊號之電壓位準，以輸出一比較訊號；步驟520：於一設定狀態中設定該負載電流偵測訊號之電壓位準；步驟530：一控制器於該設定狀態中傳送一組設定資料至該過電流保護晶片，該組設定資料包含複數個設定值；步驟540：該過電流保護晶片根據該組設定資料之複數個設定值調整該基準訊號之電壓位準；步驟550：當該過電流保護晶片於該設定狀態中輸出之該比較訊號轉態時，該控制器控制該過電流保護晶片儲存該組設定資料中之一相對應之設定值；及步驟560：該過電流保護晶片根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該電流調整單元。

相較於先前技術，本發明過電流保護晶片可於設定狀態中利用控 制器自動地設定基準訊號之電壓位準，使基準訊號之電壓位準能精確地被設定在所需之負載上限。因此本發明電源供應器之過電流保護設定方法不需要以人工方式進行設定，不僅能節省時間，也提高設定時之準確性及效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100,200,400‧‧‧過電流保護電路

110,210,410‧‧‧過電流保護晶片

120‧‧‧負載

112,212‧‧‧比較器

214‧‧‧基準訊號調整單元

216‧‧‧記憶單元

218‧‧‧解碼器

219‧‧‧識別碼

220‧‧‧控制器

300‧‧‧電源供應器

P1,P2,P3,P4‧‧‧接腳

I1,I2‧‧‧電流

Iref,Ir1-Irn‧‧‧電流源

R1,R2,R3‧‧‧電阻

VR‧‧‧可變電阻

Vcs‧‧‧電壓輸入端

V1‧‧‧負載電流偵測訊號

V2‧‧‧基準訊號

Vs‧‧‧比較訊號

Vc1-Vcn‧‧‧開關控制訊號

SW‧‧‧開關

500‧‧‧流程圖

510至560‧‧‧步驟

第1圖為習知電源供應器之過電流保護電路的示意圖。

第2圖為本發明電源供應器之過電流保護電路的示意圖。

第3圖為本發明電源供應器之過電流保護晶片於設定狀態中的示意圖。

第4圖為本發明電源供應器之過電流保護電路之另一實施例的示意圖。

第5圖為本發明電源供應器之過電流保護設定方法的流程圖。

200‧‧‧過電流保護電路

210‧‧‧過電流保護晶片

120‧‧‧負載

212‧‧‧比較器

214‧‧‧基準訊號調整單元

216‧‧‧記憶單元

218‧‧‧解碼器

P1,P2,P3,P4‧‧‧接腳

I1,I2‧‧‧電流

Ir1-Irn‧‧‧電流源

R1,R2‧‧‧電阻

Vcs‧‧‧電壓輸入端

V1‧‧‧負載電流偵測訊號

V2‧‧‧基準訊號

Vs‧‧‧比較訊號

Vc1-Vcn‧‧‧開關控制訊號

SW‧‧‧開關

Claims (11)

1. 一種電源供應器之過電流保護晶片，包含：一第一接腳，用以接收一負載電流偵測訊號；一第二接腳，用以接收一基準訊號；一第三接腳，用以於一設定狀態中從一外部控制器接收一組設定資料，該組設定資料包含複數個設定值；一比較器，其第一輸入端耦接至該第一接腳，第二輸入端耦接至該第二接腳，該比較器係用以比較該負載電流偵測訊號之電壓位準及該基準訊號之電壓位準以於其輸出端輸出一比較訊號；一第四接腳，耦接至該輸出端，用以於該設定狀態中傳送該比較訊號至該外部控制器；一基準訊號調整單元，耦接於該第二輸入端，用以根據該外部控制器傳送之該組設定資料之複數個設定值調整該基準訊號之電壓位準；及一記憶單元，耦接於該基準訊號調整單元，用以於該設定狀態中該比較器輸出之該比較訊號轉態時，儲存該組設定資料中之一相對應之設定值，並根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該基準訊號調整單元。
2. 如請求項1所述之過電流保護晶片，其中該基準訊號調整單元係為一電流調整單元，其包含：複數個電流源；及 複數個開關，分別耦接至該複數個電流源及接地端之間，用以根據該複數個設定值進行開啟與關閉。
3. 如請求項2所述之過電流保護晶片，其中該電流調整單元另包含一解碼器，用以根據該複數個設定值輸出複數個開關控制訊號至該複數個開關。
4. 如請求項1所述之過電流保護晶片，另包含一電阻耦接於該第二接腳及該第二輸入端之間。
5. 如請求項1所述之過電流保護晶片，其中該第三接腳係一開啟關閉輸入接腳，該第四接腳係一電源正常輸出接腳。
6. 一種電源供應器之過電流保護電路，包含：一第一電阻，其第一端用以耦接至一電壓輸入端，第二端用以耦接至一負載；一第二電阻，其第一端用以耦接至該電壓輸入端；一比較器，其第一輸入端耦接至該第一電阻之第二端，第二輸入端耦接至該第二電阻之第二端，該比較器係用以比較該第一輸入端之電壓及該第二輸入端之電壓以於其輸出端輸出一比較訊號；一電流調整單元，耦接於該第二輸入端，用以根據一外部控制器傳送之一組設定資料調整通過該第二電阻之電流大 小，該組設定資料包含複數個設定值；及一記憶單元，耦接於該電流調整單元，用以於一設定狀態中該比較器輸出之該比較訊號轉態時，儲存該組設定資料中之一相對應之設定值，並根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該電流調整單元。
7. 如請求項6所述之過電流保護電路，其中該比較器、該電流調整單元及該記憶單元係整合於一晶片中。
8. 如請求項7所述之過電流保護電路，其中該晶片中另包含一第三電阻耦接於該第二電阻及該第二輸入端之間。
9. 如請求項6所述之過電流保護電路，其中該電流調整單元包含：複數個電流源；及複數個開關，分別耦接至該複數個電流源及接地端之間，用以根據該複數個設定值進行開啟與關閉。
10. 如請求項9所述之過電流保護電路，其中該電流調整單元另包含一解碼器，用以根據該複數個設定值輸出複數個開關控制訊號至該複數個開關。
11. 一種電源供應器之過電流保護設定方法，包含：提供一過電流保護晶片，該過電流保護晶片用以比較一負載 電流偵測訊號之電壓位準及一基準訊號之電壓位準，以輸出一比較訊號；於一設定狀態中設定該負載電流偵測訊號之電壓位準；一外部控制器於該設定狀態中傳送一組設定資料至該過電流保護晶片，該組設定資料包含複數個設定值；該過電流保護晶片根據該外部控制器傳送之該組設定資料之複數個設定值調整該基準訊號之電壓位準；當該過電流保護晶片於該設定狀態中輸出之該比較訊號轉態時，該外部控制器控制該過電流保護晶片儲存該組設定資料中之一相對應之設定值；及該過電流保護晶片根據該相對應設定值於一工作狀態中控制該電流調整單元。