TWI610506B - 用於停止升壓器的控制電路與使用其的電子設備 - Google Patents

Abstract

本發明實施例提供一種用於停止升壓器的控制電路與使用其的電子設備，所述電子設備包括控制電路、升壓器與電子裝置，其中控制電路電性連接升壓器與電池，以及升壓器電性連接電池與電子裝置。升壓器用來將電池的電池電壓進行升壓處理，以產生輸出電壓給電子裝置與控制電路。於電池電壓未大於第一電壓、電池電壓未大於第一電壓的次數到達預設次數或輸出電壓未於預定時間內到達第二電壓時，控制電路用以停止升壓器的運作。

Description

用於停止升壓器的控制電路與使用其的電子設備

本發明是有關於一種控制電路，且特別是一種用於停止升壓器的控制電路與使用其的電子設備。

電子設備的運作需要電力源來供應電力。電力源的其中一種為電池，針對電池特性，當電池的電池電壓變成低電壓時，若電池持續輸出電流給電子設備，則在一段時間後，電池會發生漏液的狀況。

請參照第1圖，第1圖是一種傳統的電子設備之功能方塊圖。傳統的電子設備1包括電池11、電子裝置12與電壓偵測器13，其中電池11電性連接電子裝置12與電壓偵測器13，以及電壓偵測器13電性連接電子裝置12。電池11作為電子設備1的電力源，並提供電池電壓Vbatt給電子裝置12。電壓偵測器13用來偵測電池電壓Vbatt，並且在偵測到電池電壓Vbatt低於特定低電壓時，停止電子裝置12的運作，以避免電子裝置12繼續地向電池11抽取電流。如此，可以避免電池11會發生漏液的狀況。舉例來說，電池11例如為3號或4號電池，其最大電壓是1.5伏特。當電壓偵測器13偵測到電池11的電池電壓Vbatt下降而低於0.8伏特時，電壓偵測器13即停止電子裝置12的運作(亦即禁能升壓器)。

另外，部分的電子設備之電子裝置的操作電壓可能大於電池的最大電壓，因此，此種電子設備還會具有升壓器，以藉此將電池電壓轉換為較高 的電壓。請參照第2圖，第2圖是另一種傳統的電子設備之功能方塊圖。於第2圖中，傳統的電子設備2包括電池21、升壓器22、電子裝置23與電壓偵測器24，其中電池21電性連接升壓器22，升壓器22電性連接電子裝置23與電壓偵測器24，以及電壓偵測器24電性連接電子裝置23。電池21作為電子設備2的電力源，並提供電池電壓Vbatt給升壓器22。升壓器22用以轉換電池電壓Vbatt，以產生輸出電壓Vout，其中輸出電壓Vout大於電池電壓Vbatt。電壓偵測器24用來偵測輸出電壓Vout，並且在偵測到輸出電壓Vout低於特定電壓時，停止電子裝置23的運作。

於第2圖中，在偵測到電池電壓Vbatt低於特定電壓時，雖然電子裝置23的運作已被停止，但升壓器22並未停止運作。因此，在電池電壓Vbatt過小導致升壓器22並無法使得將輸出電壓Vout上升到高於特定電壓時，電池21的電流會被升壓器22一直地抽取，而導致電池21會有漏液的情況。舉例來說，電池21例如為3號或4號電池，其最大電壓是1.5伏特，升壓器22可將電池電壓Vbatt進行升壓，並產生最大電壓為3伏特的輸出電壓Vout，而電子裝置23的操作電壓為3伏特。當電壓偵測器24偵測到輸出電壓Vout低於1.8伏特時，電壓偵測器24即停止電子裝置23的運作，但如同前面所述，升壓器22並未停止運作，故電池21會有漏液的情況。

本發明實施例提供一種用於停止升壓器的控制電路，其中升壓器電性連接電池與電子裝置。控制電路包括第一電壓偵測器、計數器、第二電壓偵測器、計時判斷單元與邏輯單元，其中第一電壓偵測器電性連接電池，計數器電性連接第一電壓偵測器，第二電壓偵測器電性連接升壓器，計時判斷單元電性連接第二電壓偵測器，以及邏輯單元電性耦接第一電壓偵測器、 計數器與計時判斷單元。第一電壓偵測器用於偵測電池的電池電壓是否未大於第一電壓。計數器用於計數電池電壓未大於第一電壓的次數。第二電壓偵測器用於偵測升壓器的輸出電壓是否到達第二電壓，其中第二電壓大於第一電壓。計時判斷單元用於判斷輸出電壓是否於預定時間內到達第二電壓。於電池電壓未大於第一電壓、上述次數等於預設次數或輸出電壓未於預定時間內到達第二電壓時，邏輯單元停止升壓器的運作。

本發明實施例還提供一種電子設備，電子設備包括上述控制電路、升壓器與電子裝置。

據此，相較於先前技術，本發明實施例的控制電路可以防止電子裝置停止運作時，升壓器可能持續地對電池電壓過低之電池持續抽取電流的情況。因此，本發明能夠避免電池漏液的情況，從而增加使用者的安全性(電池漏出的液體可能具有腐蝕性或毒性)。

1~3‧‧‧電子設備

11、21、31‧‧‧電池

12、23、33‧‧‧電子裝置

13、24‧‧‧電壓偵測器

22、32‧‧‧升壓器

34‧‧‧控制電路

341‧‧‧第一電壓偵測器

3411‧‧‧第一參考電壓產生器

3412、3432‧‧‧比較器

342‧‧‧計數器

3421‧‧‧負緣觸發計數器

343‧‧‧第二電壓偵測器

3431‧‧‧第二參考電壓產生器

344‧‧‧計時判斷單元

3441‧‧‧計時器

345‧‧‧邏輯單元

3451‧‧‧邏輯電路

51~56‧‧‧步驟

B_En‧‧‧升壓器致能信號

C_V‧‧‧次數

Ex_Trigger‧‧‧外部的觸發信號

T_Out‧‧‧溢位信號

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

Vbatt‧‧‧電池電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

第1圖是一種傳統的電子設備之功能方塊圖。

第2圖是另一種傳統的電子設備之功能方塊圖。

第3圖是本發明實施例之電子設備的功能方塊圖。

第4圖是本發明實施例之控制電路的細部功能方塊圖。

第5圖是本發明實施例之用於停止升壓器的控制方法之流程圖。

第6圖是本發明實施例之停止升壓器之運作之一種情況的波形圖。

第7圖是本發明實施例之停止升壓器之運作之另一種情況的波形圖。

第8圖是本發明實施例之停止升壓器之運作之又一種情況的波形圖。

為了避免電子裝置在停止運作時，升壓器仍然地對電池抽取電流，導致電池會有漏液的情況，本發明實施例提供一種用於停止升壓器的控制電路與使用其的電子設備。電子設備包括控制電路、升壓器與電子裝置，其中控制電路電性連接升壓器與電池，以及升壓器電性連接電池與電子裝置。升壓器用來將電池的電池電壓進行升壓處理，以產生輸出電壓給電子裝置與控制電路。於電池電壓未大於第一電壓、電池電壓未大於第一電壓的次數到達預設次數或輸出電壓未於預定時間內到達第二電壓時，控制電路用以停止升壓器的運作。於本發明實施例中，控制電路更依據外部的觸發信號來判斷是否停止升壓器的運作。

以下將配合圖式與文字詳細地介紹本發明實施例之用於停止升壓器的控制電路與使用其的電子設備。應當注意的是，下述實施例並非用以限制本發明，且相同的元件符號代表相同或近似的元件或步驟。

首先，請參照第3圖，第3圖是本發明實施例之電子設備的功能方塊圖。電子設備3包括電池31、升壓器32、電子裝置33與控制電路34，其中控制電路34電性連接電池31與升壓器32，以及升壓器32電性連接電池31與電子裝置33。電池31作為電子設備3的電力源，並提供電池電壓Vbatt給升壓器32。電池31可以是內建於電子設備3的電池，也可以是外部的電池，例如3號或4號電池，其本身可以不是電子設備3的一部分，且類型也非用以限定本發明。

升壓器32在未被禁能(正常啟動)時，可以對電池電壓Vbatt進行升壓處理，以產生輸出電壓Vout給電子裝置33與控制電路34，其中輸出電壓Vout大於電池電壓Vbatt。當輸出電壓Vout上升到電子裝置33的操作電壓時，電子裝置33可以開始運作。電子裝置33的類型並非用以限制本發明，其例如是作為玩具之電子設備的電子裝置。另外，控制電路34更可以電性連接電子裝置33，其在輸出電壓Vout未上升至第二電壓時，會禁能電子裝置33，以減少電能的消耗。

控制電路34可以偵測電池電壓Vbatt是否未大於第一電壓V1，若電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1，則控制電路34會傳送邏輯低準位的升壓器致能信號B_En給升壓器32，以停止升壓器32的運作。若電池電壓Vbatt大於第一電壓V1，則控制電路34會再進一步地判斷電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1的次數C_V是否到達預定次數。若電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1的次數C_V到達預定次數，則控制電路34會傳送邏輯低準位的升壓器致能信號B_En給升壓器32，以停止升壓器32的運作。若電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1的次數C_V未到達預定次數，則控制電路34進一步地判斷輸出電壓Vout是否於預定時間內上升至第二電壓V2。若輸出電壓Vout並沒有在預定時間內上升至第二電壓V2，則控制電路34會傳送邏輯低準位的升壓器致能信號B_En給升壓器32，以停止升壓器32的運作。另外，控制電路34更依據外部的觸發信號Ex_Trigger來判斷是否停止升壓器32的運作，換言之，在控制電路34未收到外部的觸發信號Ex_Trigger前，並不會讓升壓器32啟動運作。

另外，於上述實施例中，電池31例如為3號或4號電池，其最大電壓是1.5伏特，升壓器32可將電池電壓Vbatt進行升壓，並產生最大電壓為3伏特的輸出電壓Vout，而電子裝置33的操作電壓為3伏特。較佳地，第一電壓V1可以 是電池31之最大電壓的0.5~0.6倍，例如0.8伏特，而第二電壓V2可以是電子裝置33之操作電壓的0.5~0.6倍，例如1.8伏特。

一般來說，電池31的電池電壓Vbatt在一開始例如為1.5伏特，其大於0.8伏特的第一電壓V1，故在控制電路34收到外部的觸發信號Ex_Trigger後，升壓器32的輸出電壓Vout會在預定時間內上升至1.8伏特的第二電壓V2，接著又上升至3伏特，以使電子裝置33可以正常運作。在電池31使用一段時間後，其電池電壓Vbatt會開始降低，當電池電壓Vbatt小於0.8伏特的第一電壓V1時，控制電路34會停止升壓器32的運作。接著，電池電壓Vbatt會再次上升而大於0.8伏特，以使得升壓器32再次運作。由上可知，電池31在長時間的使用下，其電池電壓Vbatt會有好幾次地下降而低於第一電壓V1。

若電池電壓Vbatt由大於第一電壓V1下降至低於第一電壓V1的次數C_V到達預定次數，例如為N次，則控制電路34停止升壓器32的運作，其中N為大於等於2的整數，且可以依據需求而調整。另外，雖然電池電壓Vbatt由大於第一電壓V1下降至低於第一電壓V1的次數C_V未到達預定次數，但若電池電壓Vbatt仍過低，則升壓器32的輸出電壓Vout將不會於特定時間內上升到1.8伏特的第二電壓V2，故此時，控制電路34會停止升壓器32的運作，以避免電池31的電流不當地被升壓器32抽取，導致電池31有漏液的情況。

簡單地說，只要「電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1」、「電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1的次數C_V未到達預定次數」與「輸出電壓Vout未於預定時間內到達第二電壓V2」的其中一種情況發生，則控制電路34會使得升壓器32停止運作。如此，在電池電壓Vbatt過低時，本發明實施例的控制電路34不會再繼續地讓升壓器32繼續運作，以避免電池31的電流持續地被升壓器32抽 取，導致電池31會有漏液的問題。特別地，於電子設備3作為玩具用途，且電池31為3號或4號電池時，因為電池31不會有漏液的問題，故對孩童來說，電子設備3具有較佳的安全性。

接著，進一步地說明控制電路34的組成。控制電路34包括第一電壓偵測器341、計數器342、第二電壓偵測器343、計時判斷單元344與邏輯單元345，其中第一電壓偵測器341電性連接電池31與計數器342，第二電壓偵測器343電性連接升壓器32與計時判斷單元344，以及邏輯單元345電性連接第一電壓偵測器341、計數器342與計時判斷單元344。第一電壓偵測器341用以偵測電池電壓Vbatt是否未大於第一電壓V1。計數器342用於計數電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1的次數C_V。第二電壓偵測器343用以偵測輸出電壓Vout是否上升至第二電壓V2。

計時判斷單元344用以判斷輸出電壓Vout是否是未在預定時間內上升至第二電壓V2。舉例來說，計時判斷單元344可以計時輸出電壓Vout上升至第二電壓V2的時間，若輸出電壓Vout未在預定時間內上升至第二電壓V2，則計時判斷單元344輸出溢位信號T_Out。於電池電壓Vbatt未大於第一第壓V1、次數C_V未到達預定次數或輸出電壓Vout未於預定時間內到達第二電壓V2時，邏輯單元345會輸出邏輯低準位的升壓器致能信號B_En給升壓器32，以停止升壓器32的運作。

請接著參照第4圖，第4圖是本發明實施例之控制電路的細部功能方塊圖。在此請注意，第4圖中之各元件的實現方式僅是用於說明，其並非用以限制本發明。於此實施例中，第一電壓偵測器341包括第一參考電壓產生器3411與比較器3412，其中比較器3412的正輸入端與負輸入端分別接收電池電壓Vbatt 與第一參考電壓產生器3411產生的第一電壓V1。因此，當電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1時，比較器3412會輸出邏輯高準位信號。基於第一電壓偵測器341的實現方式，計數器342包括負緣觸發計數器3421，以計數電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1的次數C_V。當然，若將比較器3412的正輸入端與負輸入端改為分別接收第一電壓V1與電池電壓Vbatt，則負緣觸發計數器3421得改為正緣觸發計數器。

第二電壓偵測器343包括第二參考電壓產生器3431與比較器3432，其中比較器3432的正輸入端與負輸入端分別接收輸出電壓Vout與第二參考電壓產生器3431產生的第二電壓V2。因此，當輸出電壓Vout大於第二電壓V2時，比較器3432會輸出邏輯低準位信號。計時判斷單元344包括計時器3441，計時器3441的重置(reset)端電性連接比較器3432的輸出端，且在收到比較器3432輸出的邏輯低準位信號時，會停止計時。計時器3441的最大計時時間可以是預定時間，因此，若計時器3441計時到預定時間時，仍未收到比較器3432輸出的邏輯低準位信號，則計時器3441會輸出溢位信號T_Out，以表示輸出電壓Vout未於預定時間內到達第二電壓V2。

邏輯單元345包括具有多個邏輯閘的邏輯電路3451。邏輯電路3451會接收外部的觸發信號Ex_Trigger、比較器3412的輸出信號、次數C_V與溢位信號T_Out，並透過其多個邏輯閘的運算來決定輸出的升壓器致能信號B_En為邏輯高準位或邏輯低準位。換言之，透過多個邏輯閘的組合，邏輯電路3451會在未收到外部的觸發信號Ex_Trigger、比較器3412的輸出信號為邏輯高準位、次數C_V達到預定次數或收到溢位信號T_Out時，輸出邏輯低準位的升壓器致能信號B_En。

接著，請參照第5圖，第5圖是本發明實施例之用於停止升壓器的控制方法之流程圖。本發明實施例提供的用於停止升壓器的控制方法係執行於上述電子設備的控制電路中，但本發明並不限制於此。首先，在步驟51中，控制電路判斷是否收到外部的觸發信號。若未收到外部的觸發信號，則接著執行步驟56，否則，則執行步驟52。在步驟52中，控制電路判斷電池電壓是否大於第一電壓。若電池電壓未大於第一電壓，則接著執行步驟56，否則，則執行步驟53。

在步驟53中，控制電路判斷電池電壓從大於第一電壓到小於第一電壓的次數是否小於預定次數。若電池電壓從大於第一電壓到小於第一電壓的次數到達預定次數，則接著執行步驟56，否則，則執行步驟54。在步驟54中，控制電路判斷升壓器的輸出電壓是否未於預定時間內到達第二電壓。若升壓器的輸出電壓未於預定時間內到達第二電壓，則接著執行步驟56，否則，則執行步驟55。在步驟55中，控制電路不會停止升壓器的運作，故升壓器是正常地被啟動。在步驟56中，控制電路停止升壓器的運作，以避免升壓器向電池抽取電流，造成電池漏液的情況。

接著，請參照第6圖，第6圖是本發明實施例之停止升壓器之運作之一種情況的波形圖。如前面所述，雖然控制電路已經收到了外部的觸發信號Ex_Trigger，告知其升壓器可以被允許運作，但因為電池電壓Vbatt未大於第一電壓V1，故升壓器不會被啟動而停止運作(升壓器致能信號B_En為邏輯低準位)，此時輸出電壓Vout不會被提升。

接著，請參照第7圖，第7圖是本發明實施例之停止升壓器之運作之另一種情況的波形圖。如前面所述，控制電路在收到了外部的觸發信號 Ex_Trigger後，且電池電壓Vbatt大於第一電壓V1時，升壓器會正常運作(升壓器致能信號B_En為邏輯高準位)。由於電池在長時間的使用下，其電池電壓Vbatt會有好幾次地下降而低於第一電壓V1，故在電池電壓Vbatt由大於第一電壓V1下降至低於第一電壓V1的次數C_V到達N次的預定次數時，升壓器不會被啟動而停止運作(升壓器致能信號B_En為邏輯低準位)，此時輸出電壓Vout不會被提升。

接著，請參照第8圖，第8圖是本發明實施例之停止升壓器之運作之又一種情況的波形圖。如前面所述，控制電路在收到了外部的觸發信號Ex_Trigger後，電池電壓Vbatt大於第一電壓V1與次數C_V未到達預定次數時，升壓器會正常運作(升壓器致能信號B_En為邏輯高準位)。然而，電池電壓Vbatt仍是過低，導致升壓器無法將輸出電壓於特定時間內提升到第二電壓V2(溢位信號T_Out為邏輯高準位)，故升壓器不會被啟動而停止運作(升壓器致能信號B_En為邏輯低準位)，此時輸出電壓Vout不會被提升。

根據以上所述，本發明實施例提供的控制電路可以在電池電壓低於第一電壓、電池電壓低於第一電壓的次數到達預定次數或升壓器的輸出電壓無法在預定時間內到達第二電壓時，停止升壓器的運作。如此，電池電壓過低時，升壓器將不再對電池抽取電流，故不會導致電池會有漏液的情況。據此，使用所述控制電路的電子設備若作為玩具用途，將不會有孩童誤食或誤觸電池漏液的問題，亦即使用所述控制電路的電子設備具有較佳的安全性。

上述實施例的內容係本發明的眾多實施方式的至少其中之一，本發明所屬技術領域具有通常知識者在閱讀上述內容後，自當可以理解本發明的發明核心概念，並且視其需求對上述實施例進行修改。換言之，上述實施例的 內容並非用以限制本發明，且本發明所保護的範圍以下述發明申請專利範圍的文字來界定。

3‧‧‧電子設備

31‧‧‧電池

32‧‧‧升壓器

33‧‧‧電子裝置

34‧‧‧控制電路

341‧‧‧第一電壓偵測器

342‧‧‧計數器

343‧‧‧第二電壓偵測器

344‧‧‧計時判斷單元

345‧‧‧邏輯單元

Claims (6)

1. 一種用於停止升壓器的控制電路，其中該升壓器電性連接一電池與一電子裝置，且包含：一第一電壓偵測器，電性連接該電池，用於偵測該電池的一電池電壓是否未大於一第一電壓；一計數器，電性連接該第一電壓偵測器，用於計數該電池電壓未大於該第一電壓的一次數；一第二電壓偵測器，電性連接該升壓器，用於偵測該升壓器的一輸出電壓是否到達一第二電壓，其中該第二電壓大於該第一電壓；一計時判斷單元，電性連接該第二電壓偵測器，用於判斷該輸出電壓是否於一預定時間內到達該第二電壓；以及一邏輯單元，電性耦接該第一電壓偵測器、該計數器與該計時判斷單元，於該電池電壓未大於該第一電壓、該次數等於一預設次數或該輸出電壓未於該預定時間內到達該第二電壓時，停止該升壓器的運作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於停止升壓器的控制電路，其中於該電池電壓未大於該第一電壓時，該升壓器停止運作，且該電池電壓上升，於該電池電壓大於該第一電壓後，該升壓器再次運作。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於停止升壓器的控制電路，其中該邏輯單元更依據是否接收到一觸發信號來決定是否停止該升壓器的運作。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於停止升壓器的控制電路，其中該計時判斷單元包含一計時器，其中該計時器電性連接該第二電壓偵測器，該計時器的一最大計時時間為該預定時間；該計時器用於計時該輸出電壓到達該第二電壓的一時間，若該輸出電壓未於該預定時間內到達該第二電壓，則該計時器輸出一溢位信號，以表示該輸出電壓未於該預定時間內到達該第二電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於停止升壓器的控制電路，其中該第一電壓為該電池之一最大電壓的0.5~0.6倍，以及該第二電壓為該電子裝置之一操作電壓的0.5~0.6倍。
6. 一種電子設備，包含：如申請專利範圍第1~5項其中之一的用於停止升壓器的控制電路；該升壓器；以及該電子裝置。