TWI613874B - 隔離型電容跳脫系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種隔離型電容跳脫系統，用以解決習知裝置過電跳脫狀態未及時測知的問題。該系統包含一跳脫迴路，具有一整流器、一熱敏電阻器、一切換單元、一限流元件及一蓄電模組，該熱敏電阻器電連接於該整流器的一直流埠與該切換單元的一常閉端之間，該限流元件電連接於該切換單元的一常開端與該整流器的該直流埠之間，該蓄電模組電連接於該切換單元的一共接端與該整流器的該直流埠之間；及一測電迴路，具有一比壓模組及一控制器，該比壓模組電連接於該蓄電模組與該控制器之間，該比壓模組依據該蓄電模組之二端的電壓差產生一比壓值，該控制器判斷該比壓值是否小於一少量門檻值，若判斷為是，輸出一少量信號，若判斷為否，再判斷該比壓值是否小於一低壓門檻值，若判斷為是，輸出一低壓信號，若判斷為否，禁止輸出該少量信號及該低壓信號。藉此，可確實解決上述問題。

Description

隔離型電容跳脫系統

本發明係關於一種過電跳脫裝置；特別是關於一種可防止電流過大及測報電力狀態的隔離型電容跳脫系統。

按，習知配電箱內通常會設置各式電力跳脫裝置，可於電流大於一安全上限時跳脫而斷電，以防止過大電流(如：短路瞬間大電流等)造成危害。

舉例而言，習知電力跳脫裝置通常搭配一特定規格的保險絲，當電流過大即燒斷保險絲，使習知電力跳脫裝置的導電路徑形成〝斷路〞，用以中斷電流，以免習知電力跳脫裝置遭到燬損。

惟，習知電力跳脫裝置僅利用保險絲作為過電斷路保護機制，且未能及時測報電力儲存狀態，一旦遇電流過大且未能及時自動跳脫或以人工協助跳脫，則易導致電器毀損或釀成重大災損。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其安全實用性。

本發明係提供一種隔離型電容跳脫系統，可依工作溫度調節電流，並即時測報電力狀態，以防止電器受損。

本發明揭示一種隔離型電容跳脫系統，可包含：一跳脫迴路，具有一整流器、一熱敏電阻器、一切換單元、一限流元件及一蓄電模組，該熱敏電阻器電連接於該整流器的一直流埠與該切換單元的一常閉端 之間，該限流元件電連接於該切換單元的一常開端與該整流器的該直流埠之間，該蓄電模組電連接於該切換單元的一共接端與該整流器的該直流埠之間；及一測電迴路，具有一比壓模組及一控制器，該比壓模組電連接於該蓄電模組與該控制器之間，該比壓模組依據該蓄電模組之二端的電壓差產生一比壓值，該控制器判斷該比壓值是否小於一少量門檻值，若判斷為是，輸出一少量信號，若判斷為否，再判斷該比壓值是否小於一低壓門檻值，若判斷為是，輸出一低壓信號，若判斷為否，禁止輸出該少量信號及該低壓信號。

所述少量門檻值可為一商用交流電源之電壓均方根值的70%之值；所述低壓門檻值可為該商用交流電源之電壓均方根值的80%之值；所述控制器可具有一少量指示端，該測電迴路可具有一少量指示器，該少量指示器電連接該控制器之少量指示端，該少量指示端可用以輸出該少量信號至該少量指示器；所述控制器可具有一少量繼電端，該測電迴路可具有一少量切換器，該少量切換器電連接該控制器之少量繼電端，該少量繼電端用以輸出該少量信號至該少量切換器；所述少量切換器可具有一少量開關迴路及一少量繼電迴路，該少量開關迴路電連接於該少量繼電迴路與該控制器的少量繼電端之間；所述控制器可具有一低壓指示端，該測電迴路可具有一低壓指示器，該低壓指示器電連接該控制器之低壓指示端，該低壓指示端可用以輸出該低壓信號至該低壓指示器；所述控制器可具有一低壓繼電端，該測電迴路可具有一低壓切換器，該低壓切換器電連接該控制器之低壓繼電端，該低壓繼電端可用以輸出該低壓信號至該低壓切換器；所述低壓切換器可具有一低壓開關迴路及一低壓繼電迴路，該低壓開關迴路電連接於該低壓繼電迴路與該控制器的低壓繼電端之間。

所述控制器可具有二通訊連接端，該二通訊連接端電連接一通訊迴路；所述控制器具有一重置按鈕端，該重置按鈕端電連接一重置切 換迴路；所述控制器可具有一測試按鈕端，該測試按鈕端電連接一測試軟體輸入迴路；所述控制器可具有一繼電測試端，該繼電測試端可經由一開關迴路及一繼電迴路電連接至該整流器的一交流埠；所述電容跳脫迴路具有一輸出埠及一運作指示器，該輸出埠、該運作指示器與該蓄電模組相互並聯連接；所述蓄電模組可包含數個電容器，該數個電容器相互並聯連接。

上揭隔離型電容跳脫系統可測報電力狀態，及利用熱電電阻器及保護元件協同防止電流過大傷害用電設備，相較於習知電力跳脫裝置，本發明可避免瞬時大電流傳遞至用電設備，確保該用電設備供電不中斷，可以達成「即時測報電力狀態」、「穩定供電」、「防止過流」及「保護設備」等功效。

1‧‧‧跳脫迴路

11‧‧‧整流器

111‧‧‧直流埠

112‧‧‧交流埠

12‧‧‧熱敏電阻器

13‧‧‧切換單元

131‧‧‧常閉端

132‧‧‧常開端

133‧‧‧共接端

14‧‧‧限流元件

15‧‧‧蓄電模組

15a,15b‧‧‧蓄電模組之二端

151‧‧‧電容器

16‧‧‧輸出埠

2‧‧‧測電迴路

21‧‧‧比壓模組

22‧‧‧控制器

221‧‧‧少量指示端

222‧‧‧少量繼電端

223‧‧‧低壓指示端

224‧‧‧低壓繼電端

225,226‧‧‧通訊連接端

227‧‧‧重置按鈕端

228‧‧‧測試按鈕端

229‧‧‧繼電測試端

23‧‧‧少量指示器

24‧‧‧少量切換器

241‧‧‧少量開關迴路

242‧‧‧少量繼電迴路

25‧‧‧低壓指示器

26‧‧‧低壓切換器

261‧‧‧低壓開關迴路

262‧‧‧低壓繼電迴路

27‧‧‧通訊迴路

28‧‧‧重置切換迴路

29‧‧‧測試軟體輸入迴路

A‧‧‧開關迴路

B‧‧‧繼電迴路

第1圖：係本發明隔離型電容跳脫系統實施例之跳脫迴路示意圖。

第2圖：係本發明隔離型電容跳脫系統實施例之測電迴路示意圖。

為讓本發明的上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之方向性用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

請參閱第1及2圖所示，其係本發明隔離型電容跳脫系統實施例之跳脫迴路及測電迴路示意圖。其中，該隔離型電容跳脫系統可包含一跳脫迴路1及一測電迴路2，該跳脫迴路1可用於儲存電力，並於電力狀態激增時切斷供電路徑，該測電迴路2電連接該跳脫迴路1，用以測報 電力狀態。以下舉例說明該隔離型電容跳脫系統的實施態樣，惟不以此為限。

舉例而言，如第1圖所示，該跳脫迴路1可為具有過電保護功能之電迴路，該跳脫迴路1可具有一整流器11、一熱敏電阻器12、一切換單元13、一限流元件14及一蓄電模組15，該熱敏電阻器12可電連接於該整流器11的一直流埠111與該切換單元13的一常閉端131之間，該限流元件14可電連接於該切換單元13的一常開端132與該整流器11的該直流埠111之間，該蓄電模組15可電連接於該切換單元13的一共接端133與該整流器11的該直流埠111之間。

在此例中，該整流器11可為一橋式整流器，如：由四個二極體組成的全橋式整流器等，該整流器11可具有上述直流埠111及一交流埠112，用以將交流電力轉換為直流電力；該熱敏電阻器12可為負溫度係數(NTC)的熱敏電阻器，如：該熱敏電阻器12之電阻值可依R *E/I公式計算，其中E、I分別為該熱敏電阻器12的電壓值、電流值，若該整流器11輸出至該熱敏電阻器12的電流過大，則該熱敏電阻器12可因過熱而呈現類似斷開的狀態(如高電阻態)，可確保其餘電子元件因過大電流而損毀。

在此例中，該切換單元13可為具過熱跳脫功能的二對一切換開關等，例如：該切換單元13可具有一常閉端131、一常開端132及一共接端133，該常閉端131可電連接該熱敏電阻器12，該常開端132可電連接該限流元件14，該共接端133可電連接該蓄電模組15，該切換單元13之常閉端131與共接端133可常時連接。

在此例中，該限流元件14可為習知電阻器，可用以限制由該切換單元13輸出的電流；該蓄電模組15可含習知電容性元件，如：該蓄電模組15可包含數個電容器151，該數個電容器151可相互並聯，該數 個電容器151可為數個電容值相同或不同的電容器，用於暫存來自該整流器11的直流電力。

在此例中，該跳脫迴路1還可具有一輸出埠16及一運作指示器(圖未繪示，如綠燈指示器等)，該輸出埠16、該運作指示器與該蓄電模組15可相互並聯連接，以便經由該輸出埠16供電至一用電設備(如工業設備等)，以便由該運作指示器顯示該蓄電模組15的運作狀態，惟不以此為限。又，該切換單元13與該輸出埠16之間可電連接一保護元件(圖未繪示)，如：保險絲等，用以避免來自該切換單元13或蓄電模組15的電流過大，並防止該輸出埠16連接的用電設備損壞，惟不以此為限。

請再參閱第2圖所示，該測電迴路2可為具有電力狀態量測功能之電迴路，該測電迴路2可具有一比壓模組21及一控制器22，該比壓模組21可電連接於該蓄電模組15與該控制器22之間，該比壓模組21可依據該蓄電模組15之二端15a、15b的電壓差產生一比壓值，如：該比壓模組21可利用運算放大器、電阻器及二極體組成一運算放大迴路(如第2圖所示)，惟不以此為限。

在此例中，如第2圖所示，該控制器22可為至少具有訊號產生、邏輯判斷及資料儲存功能之電子元件，如：微控制器(MCU)或數位訊號處理器(DSP)等，該控制器22可執行一控制邏輯(如：軟體程式或硬體電路等)，該控制器22可判斷該比壓值是否小於一少量門檻值(如：一商用交流電源之電壓均方根值的70%之值)，若判斷為「是」，該控制器22可輸出一少量信號，若判斷為「否」，該控制器22可再判斷該比壓值是否小於一低壓門檻值(如：該低壓門檻值為該商用交流電源之電壓均方根值的80%之值)，若判斷為「是」，該控制器22可輸出一低壓信號，若判斷為「否」，該控制器22可禁止輸出該少量信號及該低壓信號。

在此例中，如第2圖所示，該控制器22可具有一少量指示 端221，該測電迴路2具有一少量指示器23(如黃燈指示器閃爍等)，該少量指示器23可電連接該控制器22之少量指示端221，該少量指示端221可輸出該少量信號至該少量指示器23，用以指示該蓄電模組15的電量過少，供使用者進行相關處置之依據。另，該控制器22還可具有一少量繼電端222，該測電迴路2可具有一少量切換器24，該少量切換器24可電連接該控制器22之少量繼電端222，如：該少量切換器24可具有一少量開關迴路241及一少量繼電迴路242，該少量開關迴路241可電連接於該少量繼電迴路242與該控制器22的少量繼電端222之間，使該少量繼電端222可用以輸出該少量信號至該少量切換器24。

在此例中，如第2圖所示，該控制器22還可具有一低壓指示端223，該測電迴路2還可具有一低壓指示器25(如紅燈指示器亮燈等)，該低壓指示器25可電連接該控制器22之低壓指示端223，該低壓指示端223可輸出該低壓信號至該低壓指示器25，用以指示該蓄電模組15的電壓過低，供使用者進行相關處置之依據。另，該控制器22還可具有一低壓繼電端224，該測電迴路2還可具有一低壓切換器26，該低壓切換器26可電連接該控制器22之低壓繼電端224，如：該低壓切換器26可具有一低壓開關迴路261及一低壓繼電迴路262，該低壓開關迴路261可電連接於該低壓繼電迴路262與該控制器22的低壓繼電端224之間，使該低壓繼電端224可用以輸出該低壓信號至該低壓切換器26。其中，上述不同功能之指示器可整合為一顯示器之不同訊息，惟不以此為限。

此外，如第2圖所示，該控制器22還可具有二通訊連接端225、226，該二通訊連接端225、226可電連接一通訊迴路27，如：相容於通用非同步收發傳輸(UART)、RS-485等規格之功能迴路，可利用〝特殊功能積體電路(ASIC)〞、〝555積體電路〞、〝運算放大器〞及週邊電路建構而成，惟不以此為限。另，該控制器22還可具有一重置按鈕端227，該 重置按鈕端227可電連接一重置切換迴路28，供使用者重置(reset)該控制器22之運作；該控制器22還可具有一測試按鈕端228，該測試按鈕端228可電連接一測試軟體輸入迴路29，供使用者輸入該控制器22之測試軟體，例如：利用按鈕測試停電功能，可按下該測試軟體輸入迴路29之按鈕模擬市電停電，將斷路器一次側輸入之市電電壓斷開，由該蓄電模組15之電容器151實際對負載放電，於5秒內必須在有效工作電壓內(如：於二次側之電容電壓需達84V以上)，該電容電壓若未達84V以上，則令該少量指示器23(如黃燈指示器)持續閃爍，待使用者由該重置切換迴路28按下復歸按鈕，該少量指示器23方能停止閃爍，並由該控制器22回復正常功能，惟不以此為限；該控制器22還可具有一繼電測試端229，該繼電測試端229經由一開關迴路A及一繼電迴路B電連接至該整流器11的交流埠112(如第1及2圖所示)。

請再參閱第1及2圖所示，本發明上述實施例使用時，可輸入交流電力(如：100~120VAC)至該整流器11的交流埠112，該整流器11可經由該熱敏電阻器12(如：10Ω)、切換單元13之常閉端131、共接端133輸出直流電力至該蓄電模組15，該直流電力可儲存於該蓄電模組15或輸出至該輸出埠16，用於供電至一用電設備。

請再參閱第1及2圖所示，該測電迴路2之比壓模組21可依據該蓄電模組15之二端15a、15b的電壓差產生該比壓值，若該控制器22判斷該比壓值是否小於該少量門檻值，若判斷為「是」，該控制器22可輸出該少量信號，若判斷為「否」，該控制器22可再判斷該比壓值是否小於一低壓門檻值，若判斷為「是」，該控制器22可輸出該低壓信號，經由該少量信號及該低壓信號，可進一步驅動不同指示燈，以便相關人員作為監控電力之依據。其中，若該整流器11輸出至該熱敏電阻器12的直流電流過大，如：10*120/I,I 16.9A，該熱敏電阻器12的電流大於16.9A， 則該熱敏電阻器12會因過熱而斷開，用以隔離保護其餘電子元件。此時，該切換單元13之共接端133與常開端132可相連接，該蓄電模組15可持續供電至該輸出埠16連接的用電設備。

藉此，本發明上述實施例可測報電力狀態，及利用熱電電阻器及保護元件協同防止電流過大傷害用電設備，相較於習知電力跳脫裝置，本發明可避免瞬時大電流傳遞至用電設備，確保該用電設備供電不中斷，可以達成「即時測報電力狀態」、「穩定供電」、「防止過流」及「保護設備」等功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明的精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明的保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧跳脫迴路

2‧‧‧測電迴路

21‧‧‧比壓模組

22‧‧‧控制器

221‧‧‧少量指示端

222‧‧‧少量繼電端

223‧‧‧低壓指示端

224‧‧‧低壓繼電端

225,226‧‧‧通訊連接端

227‧‧‧重置按鈕端

228‧‧‧測試按鈕端

229‧‧‧繼電測試端

23‧‧‧少量指示器

24‧‧‧少量切換器

241‧‧‧少量開關迴路

242‧‧‧少量繼電迴路

25‧‧‧低壓指示器

26‧‧‧低壓切換器

261‧‧‧低壓開關迴路

262‧‧‧低壓繼電迴路

27‧‧‧通訊迴路

28‧‧‧重置切換迴路

29‧‧‧測試軟體輸入迴路

A‧‧‧開關迴路

B‧‧‧繼電迴路

Claims (15)

1. 一種隔離型電容跳脫系統，包含：一跳脫迴路，具有一整流器、一熱敏電阻器、一切換單元、一限流元件及一蓄電模組，該熱敏電阻器電連接於該整流器的一直流埠與該切換單元的一常閉端之間，該限流元件電連接於該切換單元的一常開端與該整流器的該直流埠之間，該蓄電模組電連接於該切換單元的一共接端與該整流器的該直流埠之間；及一測電迴路，具有一比壓模組及一控制器，該比壓模組電連接於該蓄電模組與該控制器之間，該比壓模組依據該蓄電模組之二端的電壓差產生一比壓值，該控制器判斷該比壓值是否小於一少量門檻值，若判斷為是，輸出一少量信號，若判斷為否，再判斷該比壓值是否小於一低壓門檻值，若判斷為是，輸出一低壓信號，若判斷為否，禁止輸出該少量信號及該低壓信號。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該少量門檻值為一商用交流電源之電壓均方根值的70%之值。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該低壓門檻值為該商用交流電源之電壓均方根值的80%之值。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一少量指示端，該測電迴路具有一少量指示器，該少量指示器電連接該控制器之少量指示端，該少量指示端用以輸出該少量信號至該少量指示器。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一少量繼電端，該測電迴路具有一少量切換器，該少量切換器電連接該控制器之少量繼電端，該少量繼電端用以輸出該少量信號至該少量切換器。
6. 根據申請專利範圍第5項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該少量切換器具有一少量開關迴路及一少量繼電迴路，該少量開關迴路電連接於該少量繼電迴路與該控制器的少量繼電端之間。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一低壓指示端，該測電迴路具有一低壓指示器，該低壓指示器電連接該控制器之低壓指示端，該低壓指示端用以輸出該低壓信號至該低壓指示器。
8. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一低壓繼電端，該測電迴路具有一低壓切換器，該低壓切換器電連接該控制器之低壓繼電端，該低壓繼電端用以輸出該低壓信號至該低壓切換器。
9. 根據申請專利範圍第8項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該低壓切換器具有一低壓開關迴路及一低壓繼電迴路，該低壓開關迴路電連接於該低壓繼電迴路與該控制器的低壓繼電端之間。
10. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有二通訊連接端，該二通訊連接端電連接一通訊迴路。
11. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一重置按鈕端，該重置按鈕端電連接一重置切換迴路。
12. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一測試按鈕端，該測試按鈕端電連接一測試軟體輸入迴路。
13. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該控制器具有一繼電測試端，該繼電測試端經由一開關迴路及一繼電迴路電連接至該整流器的一交流埠。
14. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該跳脫迴路具有一輸出埠及一運作指示器，該輸出埠、該運作指示器與該蓄電模組 相互並聯連接。
15. 根據申請專利範圍第1項所述的隔離型電容跳脫系統，其中該蓄電模組包含數個電容器，該數個電容器相互並聯連接。