TWI657255B - 電壓偵測電路 - Google Patents

Abstract

一種電壓偵測電路包含整流電路、分壓電路以及比較電路。整流電路用以對複數個交流相電壓進行整流以分別輸出複數個整流電壓。分壓電路用以對複數個整流電壓分別進行分壓，以輸出複數個取樣電壓。比較電路用以將複數個取樣電壓分別與參考電壓比較，以提供相應的複數個欠相偵測電壓。當交流相電壓不平衡時，欠相偵測電壓於高準位與低準位之間切換。

Description

電壓偵測電路

本揭示內容係關於一種電壓偵測電路，且特別係關於一種三相或多相電壓之偵測電路。

三相變頻器經常應用在各種三相電力系統中，以搭配三相負載與三相電源使用。然而，當三相電源當中任一相欠相，導致三相不平衡故障發生時，若三相變頻器持續運轉，容易因電路誤動作導致內部零件毀損。因此，三相系統中需對三相電源是否發生欠相或不平衡故障等異常情況進行監控偵測，並於故障發生時跳脫，以保護設備安全。

本揭示內容的一態樣為一種電壓偵測電路。電壓偵測電路包含整流電路、分壓電路以及比較電路。整流電路用以對複數個交流相電壓進行整流以分別輸出複數個整流電壓。分壓電路用以對整流電壓分別進行分壓，以輸出複數個取樣電壓。比較電路用以將取樣電壓分別與參考電壓比較，以提供欠相偵測電壓。當交流相電壓不平衡時，欠相偵測電壓於高準位與低準位之間切換。

本揭示內容的另一態樣為一種電壓偵測電路。電壓偵測電路包含第一整流電路、第二整流電路、分壓電路以及比較電路。第一整流電路用以對第一相電壓與第二相電壓進行整流並疊加以輸出第一整流電壓。第二整流電路用以對第二相電壓與第三相電壓進行整流並疊加以輸出第二整流電壓。分壓電路用以分別對第一整流電壓與第二整流電壓分別進行分壓，以相應輸出第一取樣電壓與第二取樣電壓。比較電路用以將第一取樣電壓與第二取樣電壓分別與參考電壓比較，以相應提供第一欠相偵測電壓與第二欠相偵測電壓。第一欠相偵測電壓與第二欠相偵測電壓的波形隨著第一相電壓、第二相電壓、或第三相電壓是否供電而變化。

綜上所述，本揭示內容中的電壓偵測電路可根據所偵測的複數個相電壓取得一個或多個欠相偵測電壓，並根據欠相偵測電壓的電壓位準、波形變化及/或相位差異判斷交流相電壓是否處於正常供電的狀態，並於交流相電壓任一相欠相或三相不平衡的程度超過上限值時啟動保護機制，使得變頻器或其他接收三相電力的電子設備及時跳脫，避免不平衡的電力供應對電子設備的內部元件造成損壞。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本揭示內容的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

請參考第1圖。第1圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電壓偵測電路100搭配變頻電路200的示意圖。如第1圖所示，在部分實施例中，電壓偵測電路100可搭配變頻電路200進行操作。變頻電路200用以將三相輸入電源所提供的三相交流電力進行變頻。舉例來說，變頻電路200可分別將交流相電壓Va、Vb、Vc透過相應的橋臂中的整流元件D1~D6整流為電容Cbus上的直流電訊號，再透過切換直流轉交流側的各組橋臂中的開關元件S1~S6的導通或關斷將直流電訊號轉為交流電訊號的輸出電壓Voa、Vob、Voc。藉此，變頻電路200便可調整輸出電壓Voa、Vob、Voc的頻率。

當輸入變頻電路200的交流相電壓Va、Vb、Vc任一相發生三相不平衡或甚至是欠相等異常情況時，若變頻電路200維持原本操作，可能會導致變頻電路200當中的整流元件、電容Cbus或是其他內部元件損毀。因此，於系統運作時電壓偵測電路100可電性耦接於變頻電路200的輸入側，並用以偵測交流相電壓Va、Vb、Vc是否不平衡，並於欠相或不平衡等輸入異常的情況時啟動保護機制，使得變頻電路200跳脫。在其他部分實施例中，電壓偵測電路100亦可應用於其他三相或多相的電力系統中，以保護接收三相或多相電力的電子裝置。

為便於說明起見，請參考第2圖。第2圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電壓偵測電路100的示意圖。如第2圖所示，在部分實施例中電壓偵測電路100包含整流電路110、分壓電路130、比較電路150、隔離電路170以及數位訊號處理器190。

在結構上，整流電路110的複數個輸入端111、113、115分別電性耦接於變頻電路200的輸入側的三相線路上，以分別接收交流相電壓Va、Vb、Vc。如此一來，整流電路110便可對相應的交流相電壓Va、Vb、Vc進行整流以分別輸出整流電壓V1a、V1b、V1c。

具體來說，如第1圖所示，在部分實施例中，整流電路110可包含二極體單元Da、Db、Dc。在結構上，二極體單元Da、Db、Dc的陽極端分別耦接於相應的輸入端111、113、115。二極體單元Da用以對交流相電壓Va~Vc中的相電壓Va進行半波整流，以輸出整流電壓V1a~V1c中相應之整流電壓V1a。

相似地，二極體單元Db、Dc分別用以對交流相電壓Va~Vc中的相電壓Vb、Vc進行半波整流，以輸出整流電壓V1a~V1c中相應之整流電壓V1b、V1c。值得注意的是，雖然在圖中係以二極體單元Da、Db、Dc實現半波整流為例，但本案並不以此為限。本領域具通常知識者亦可透過其他器件對交流相電壓Va、Vb、Vc進行整流，以實現整流電路110。

在結構上，分壓電路130的輸入端131、133、135分別電性耦接於整流電路110的輸出側以接收整流電路110相應輸出的整流電壓V1a、V1b、V1c。詳細來說，分壓電路130用以對整流電壓V1a、V1b、V1c分別進行分壓，以相應輸出取樣電壓V2a、V2b、V2c。

具體來說，在部分實施例中，由於交流相電壓Va、Vb、Vc具有較高的電壓位準(如：480VAC)，因此可透過分壓電路130對整流電壓V1a、V1b、V1c進行分壓，以取得具有較低的電壓位準之取樣電壓V2a、V2b、V2c供後級電路進行比較與偵測。

舉例來說，如第2圖所示，分壓電路130包含複數個分壓單元132、134、136。分壓單元132、134、136任一者包含彼此串聯的電阻器R1a、R1b、R1c與電阻器R2a、R2b、R2c。

在結構上，電阻器R1a的第一端電性耦接於二極體單元Da的陰極端。電阻器R2a的第一端電性耦接於電阻器R1a的第二端，電阻器R2a的第二端電性耦接於接地端GND。

相似地，電阻器R1b、R1c的第一端分別電性耦接於相應二極體單元Db、Dc的陰極端。電阻器R2b、R2c的第一端分別電性耦接於相應電阻器R1b、R1c的第二端，電阻器R2b、R2c的第二端電性耦接於接地端GND。如此一來，透過調整電阻器R1a、R1b、R1c與電阻器R2a、R2b、R2c之間的阻值，便可調整電壓取樣的倍率(如：約1/200倍)。在部分實施例中，電阻器R1a、R1b、R1c具有相同的阻值，電阻器R2a、R2b、R2c具有相同的阻值。在其他部分實施例，電阻器R1a與電阻器R2a的比值約等於電阻器R1b與電阻器R2b以及電阻器R1c與電阻器R2c的比值。

如此一來，便可分別自分壓電路130的節點N1、N2、N3上取得經電阻器R1a、R1b、R1c與電阻器R2a、R2b、R2c分壓取樣所得之取樣電壓V2a、V2b、V2c。

在部分實施例中，比較電路150電性耦接於分壓電路130的節點N1、N2、N3，並用以將自節點N1、N2、N3所取得的取樣電壓V2a、V2b、V2c分別與一參考電壓Vref比較，以提供欠相偵測電壓Vf。在部分實施例中，參考電壓Vref可透過彼此串聯的電阻R3a、R3b、R3c以及電阻R4a、R4b、R4c對供電電壓VDD1進行分壓取得，但本案並不以此為限。在各個實施例中，依據實際需求，參考電壓Vref可為定電位(如：1V)的直流訊號，或與取樣電壓V2a、V2b、V2c波形相似的半波整流訊號，以偵測欠相或電壓不平衡的異常狀態。

如第2圖所示，在部分實施例中，比較電路150包含比較放大器OPa、OPb、OPc。比較放大器OPa、OPb、OPc的第一輸入端(如：負輸入端)分別電性耦接於分壓電路130，用以接收取樣電壓V2a~V2c中相應之一者。比較放大器OPa、OPb、OPc的第二輸入端(如：正輸入端)用以接收參考電壓Vref。比較放大器OPa、OPb、OPc的輸出端彼此電性耦接，用以輸出並提供欠相偵測電壓Vf。

具體來說，比較放大器OPa的第一輸入端電性耦接於電阻器R1a的第二端以接收取樣電壓V2a~V2c中之取樣電壓V2a。

相似地，比較放大器OPb、OPc的第一輸入端分別電性耦接於相應電阻器R1b、R1c的第二端以接收取樣電壓V2a~V2c中之相應取樣電壓V2b、V2c。

如此一來，當取樣電壓V2a~V2c任一者大於參考電壓Vref時，相應的比較放大器OPa、OPb、OPc會將輸出端的欠相偵測電壓Vf拉低至一低準位。

在三相交流相電壓Va、Vb、Vc平衡運轉，各相電壓振幅相同，且相位相差120度的條件下，在完整周期內比較放大器OPa、OPb、OPc會輪流將欠相偵測電壓Vf拉低至低準位。另一方面，在當交流相電壓Va、Vb、Vc任一者不平衡，例如其中一相電壓Va欠相時，相應的取樣電壓V2a會維持在低準位。如此一來，當相應於交流相電壓Vb、Vc的取樣電壓V2b、V2c皆小於參考電壓Vref的期間，比較電路150便會提供具有高準位(如：1V)的欠相偵測電壓Vf。換言之，當交流相電壓Va、Vb、Vc不平衡時，在一個完整周期內，欠相偵測電壓Vf將於高準位與低準位之間切換。

如此一來，電壓偵測電路100便可根據欠相偵測電壓Vf是否於高準位與低準位之間切換，判斷相應交流相電壓Va、Vb、Vc的狀態，並於交流相電壓Va、Vb、Vc任一相欠相時即時啟動保護機制。

在部分實施例中，電壓偵測電路100可透過隔離電路170與數位訊號處理器190實現上述保護機制。如第2圖所示，在結構上，隔離電路170電性耦接於比較電路150與數位訊號處理器190之間。在部分實施例中，隔離電路170可由光耦合器(Photo coupler)實現，但並非用以限制本案。

具體來說，隔離電路170的第一側電性耦接於比較放大器OPa、OPb、OPc的輸出端以接收欠相偵測電壓Vf，並透過電阻R5耦接至高壓側的供電電壓VDD1(如：約15V)。隔離電路170的第二側透過電阻R6耦接至低壓側的供電電壓VDD2(如：約5V)，並用以提供相應於欠相偵測電壓Vf之控制訊號LOSS至數位訊號處理器190。數位訊號處理器190電性耦接於隔離電路170的第二側以接收控制訊號LOSS。如此一來，數位訊號處理器190便可根據控制訊號LOSS判斷交流相電壓Va、Vb、Vc是否不平衡。

值得注意的是，第2圖中所繪示的僅為本揭示內容其中一種實施方式，並非用以限制本案。舉例來說，在其他不須進行訊號隔離的應用中，數位訊號處理器190亦可直接接收欠相偵測電壓Vf，以判斷交流相電壓Va、Vb、Vc是否不平衡。

換言之，在各個實施例中，不論是直接接收欠相偵測電壓Vf，或是接收經隔離電路170或其他訊號處理電路轉換後所得相應於欠相偵測電壓Vf的控制訊號LOSS，數位訊號處理器190皆可根據欠相偵測電壓Vf的電壓準位判斷交流相電壓Va、Vb、Vc是否不平衡，以於交流相電壓Va、Vb、Vc任一相欠相時啟動保護機制。

請參考第3A圖與第3B圖。第3A圖與第3B圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示，於不同輸入電壓條件下電壓偵測電路100的訊號波形圖。

如第3A圖所示，當交流相電壓Va、Vb、Vc平衡運轉，各相電壓振幅相同，且相位相差120度時，經半波整流並分壓取樣後的取樣電壓V2a、V2b、V2c亦為彼此相位相差120度的半波整流訊號。由於在完整周期的任一時間點中，取樣電壓V2a、V2b、V2c其中至少有一者大於參考電壓Vref，因此欠相偵測電壓Vf始終維持在低準位(如：約0V)。

相應地，當欠相偵測電壓Vf為低準位時，光耦合器第二側內部的開關元件維持關斷，使得控制訊號LOSS維持在相應於低壓側的供電電壓VDD2的高準位(如：約5V)。

如第3B圖所示，當交流相電壓Va欠相，導致三相不平衡時，經半波整流並分壓取樣後的取樣電壓V2a維持在低準位。取樣電壓V2b、V2c則仍為相位相差120度的半波整流訊號。當取樣電壓V2b、V2c任一者大於參考電壓Vref時，欠相偵測電壓Vf處於低準位(如：約0V)。相對地，當取樣電壓V2b、V2c皆小於參考電壓Vref時，欠相偵測電壓Vf處於高準位。

相應地，當欠相偵測電壓Vf處於高準位時，電流流經光耦合器內部的發光元件，使得光耦合器內部的開關元件相應導通，將控制訊號LOSS拉低至低準位(如：約0V)。

如此一來，數位訊號處理器190便可根據控制訊號LOSS的波形，判斷交流相電壓Va、Vb、Vc是否三相平衡。雖然上述實施例中乃是以三相電力系統作為示例，但電壓偵測電路100亦可應用於其他多相電力系統當中，以多個比較放大器比較各相的取樣電壓與參考電壓，並將各個比較放大器的輸出端彼此耦接輸出欠相偵測電壓Vf，以判斷各相電壓是否平衡。

請參考第4圖，第4圖為根據本揭示內容其他部分實施例所繪示的電壓偵測電路100a的示意圖。於第4圖中，與第2圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解，且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明，若非與第4圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者，於此不再贅述。

和第2圖中所繪示的電壓偵測電路100相比，在第4圖所示實施例中部分元件配置為相同或相似，電壓偵測電路100a可包含兩組整流電路110m、110n、分壓電路130、比較電路150、兩組隔離電路170m、170n以及數位訊號處理器190。

如圖中所示，整流電路110m用以對相電壓Va與相電壓Vb進行整流並疊加以輸出整流電壓V1m。相似地，整流電路110n用以對相電壓Vb與相電壓Vc進行整流並疊加以輸出整流電壓V1n。

分壓電路130用以對整流電壓V1m與整流電壓V1n分別進行分壓，以相應輸出取樣電壓V2m與取樣電壓V2n。

比較電路150用以將取樣電壓V2m與取樣電壓V2n分別與參考電壓Vref比較，以相應提供欠相偵測電壓Vf1與欠相偵測電壓Vf2，其中欠相偵測電壓Vf1與欠相偵測電壓Vf2的波形隨著交流相電壓Va、Vb、Vc是否供電而變化。

具體來說，整流電路110m包含二極體單元Dm1、Dm2。二極體單元Dm1、Dm2的陽極端分別電性耦接於相應的相電壓Va與相電壓Vb，二極體單元Dm1、Dm2的陰極端彼此電性耦接。藉此，二極體單元Dm1、Dm2便可分別用以對相應的相電壓Va與相電壓Vb進行半波整流，並輸出疊加後的整流電壓V1m至分壓電路130中的分壓單元132。

分壓單元132包含彼此串聯的電阻器R1m與電阻器R2m。在結構上，電阻器R1m的第一端電性耦接於二極體單元Dm1、Dm2的陰極端。電阻器R2m的第一端電性耦接於電阻器R1m的第二端，電阻器R2m的第二端電性耦接於接地端GND。藉此，分壓單元132便可對整流電壓V1m分壓取樣並輸出取樣電壓V2m。

相似地，整流電路110n包含二極體單元Dn1、Dn2。二極體單元Dn1、Dn2的陽極端分別電性耦接於相應的相電壓Vb與相電壓Vc，二極體單元Dn1、Dn2的陰極端彼此電性耦接。藉此，二極體單元Dn1、Dn2便可分別用以對相應的相電壓Vb與相電壓Vc進行半波整流，並輸出疊加後的整流電壓V1n至分壓電路130中的分壓單元134。

相似地，分壓單元134包含彼此串聯的電阻器R1n與電阻器R2n。在結構上，電阻器R1n的第一端電性耦接於二極體單元Dn1、Dn2的陰極端。電阻器R2n的第一端電性耦接於電阻器R1n的第二端，電阻器R2n的第二端電性耦接於接地端GND。藉此，分壓單元134便可對整流電壓V1n分壓取樣並輸出取樣電壓V2n。

在本實施例中，比較電路150包含比較放大器OPm、OPn。比較放大器OPm、OPn的第一輸入端分別電性耦接於相應的分壓單元132的電阻器R1m的第二端以及分壓單元134的電阻器R1n的第二端，以分別接收取樣電壓V2m、V2n。比較放大器OPm、OPn的第二輸入端用以接收參考電壓Vref。比較放大器OPm、OPn的輸出端分別用以提供並輸出相應的欠相偵測電壓Vf1、Vf2。與先前實施例相似，參考電壓Vref可為定電位的直流訊號或半波整流訊號。

隔離電路170m電性耦接於比較電路150與數位訊號處理器190之間。具體來說，隔離電路170m的第一側電性耦接於比較放大器OPm的輸出端以接收欠相偵測電壓Vf1，並透過電阻R5m耦接至高壓側的供電電壓VDD1(如：約15V)。隔離電路170m的第二側透過電阻R6m耦接至低壓側的供電電壓VDD2(如：約5V)，並用以提供相應於欠相偵測電壓Vf1之控制訊號LOSS1至數位訊號處理器190。

相似地，隔離電路170n電性耦接於比較電路150與數位訊號處理器190之間。具體來說，隔離電路170n的第一側電性耦接於比較放大器OPn的輸出端以接收欠相偵測電壓Vf2，並透過電阻R5n耦接至高壓側的供電電壓VDD1(如：約15V)。隔離電路170n的第二側透過電阻R6n耦接至低壓側的供電電壓VDD2(如：約5V)，並用以提供相應於欠相偵測電壓Vf2之控制訊號LOSS2至數位訊號處理器190。

如此一來，電性耦接於隔離電路170m、170n的第二側的數位訊號處理器190便可用以根據控制訊號LOSS1、LOSS2的相位總和判斷相電壓Va、Vb、Vc是否供電。

換言之，數位訊號處理器190可根據欠相偵測電壓Vf1、Vf2判斷相電壓Va、Vb、Vc之間是否不平衡，以於相電壓Va、Vb、Vc任一者欠相時啟動保護機制。此外，由於不同相電壓Va、Vb、Vc發生欠相時，欠相偵測電壓Vf1、Vf2的波形變化並不相同，因此可進一步根據欠相偵測電壓Vf1、Vf2精準判斷相電壓Va、Vb、Vc其中各相單獨的供電狀態。

請參考第5A圖~第5D圖。第5A圖~第5D圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示，於不同輸入電壓條件下電壓偵測電路100a的訊號波形圖。

如第5A圖所示，當交流相電壓Va、Vb、Vc平衡運轉，各相電壓振幅相同，且相位相差120度時，在整流後的整流電壓V1m、V1n皆處於低準位的時段，取樣電壓V2m小於參考電壓Vref，使得比較放大器OPm相應輸出高準位的欠相偵測電壓Vf1。其餘時段取樣電壓V2m大於參考電壓Vref，使得比較放大器OPm相應輸出低準位的欠相偵測電壓Vf1。

相似地，在整流後的交流相電壓Vb、Vc皆處於低準位的時段，取樣電壓V2n小於參考電壓Vref，使得比較放 大器OPn相應輸出高準位的欠相偵測電壓Vf2。其餘時段取樣電壓V2n大於參考電壓Vref，使得比較放大器OPm相應輸出低準位的欠相偵測電壓Vf2。

如第5B圖所示，當交流相電壓Va欠相時，取樣電壓V2n形成單相全波整流，欠相偵測電壓Vf2的波形頻率將會倍增。且在整流後的交流相電壓Vb處於低準位的時段，取樣電壓V2m皆會小於參考電壓Vref，使得比較放大器OPm相應輸出高準位的欠相偵測電壓Vf1。因此，欠相偵測電壓Vf1的責任週期提高。

相似地，如第5C圖所示，當交流相電壓Vc欠相時，取樣電壓V2m形成單相全波整流，欠相偵測電壓Vf1的波形頻率將會倍增，欠相偵測電壓Vf2的責任週期提高。如第5D圖所示，當交流相電壓Vb欠相時，欠相偵測電壓Vf1、欠相偵測電壓Vf2兩者的責任週期皆提高。

由於控制訊號LOSS1、LOSS2分別與欠相偵測電壓Vf1、欠相偵測電壓Vf2波形相反，因此，在三相平衡供電時，控制訊號LOSS1、LOSS2兩者皆具有較高的責任週期。當交流相電壓Va欠相時，控制訊號LOSS1的責任週期降低。當交流相電壓Vc欠相時，控制訊號LOSS2的責任週期降低。當交流相電壓Vb欠相時，控制訊號LOSS1、LOSS2兩者的責任週期同時降低。

如此一來，透過偵測控制訊號LOSS1、LOSS2之電壓準位的變化，數位訊號處理器190便可根據控制訊號LOSS1、LOSS2的相位，個別判斷交流相電壓Va、Vb、Vc 任一者是否正常供電。

請參考第6圖。第6圖為根據本揭示內容其他部分實施例所繪示的電壓偵測電路100b的示意圖。於第6圖中，與第2圖、第4圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解，且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明，若非與第2圖、第4圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者，於此不再贅述。

和第2圖、第4圖中所繪示的電壓偵測電路100、100a相比部分元件配置為相同或相似，在第6圖所示實施例中，電壓偵測電路100b的整流電路110中的二極體單元Da、Db、Dc的陽極端可分別接收相應的交流相電壓Va、Vb、Vc，以對相應的交流相電壓Va、Vb、Vc進行半波整流。二極體單元Da、Db、Dc的陰極端彼此電性耦接，以將經過半波整流後的電壓訊號疊加，輸出整流電壓V1。

分壓電路130包含一組分壓單元132。分壓單元132包含彼此串聯的電阻器R1與電阻器R2。在結構上，電阻器R1的第一端電性耦接於二極體單元Da、Db、Dc的陰極端。電阻器R2的第一端電性耦接於電阻器R1的第二端，電阻器R2的第二端電性耦接於接地端GND。藉此，分壓單元132便可對整流電壓V1分壓取樣並輸出取樣電壓V2。

藉此，比較電路150便可將取樣電壓V2與參考電壓Vref進行比較，並透過隔離電路170以及數位訊號處理器190偵測三相電壓是否平衡，其具體操作與先前實施例相似，故於此不再贅述。

上述各實施例中的各個元件可以由各種類型的數位或類比電路實現，亦可分別由不同的積體電路晶片實現。各個元件亦可整合至單一的控制晶片。各個控制電路亦可由各種處理器或其他積體電路晶片實現。上述僅為例示，本揭示內容並不以此為限。

綜上所述，在本揭示內容的各個實施例中，電壓偵測電路可根據所偵測的複數個相電壓取得一個或多個欠相偵測電壓，並根據欠相偵測電壓的電壓位準、波形變化及/或相位差異判斷交流相電壓是否處於正常供電的狀態，並於交流相電壓任一相欠相或三相不平衡的程度超過一上限值時啟動保護機制，使得變頻器或其他接收三相電力的電子設備跳脫，避免不平衡的電力供應對電子設備的內部元件造成損壞。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100a、100b‧‧‧電壓偵測電路

110、110m、110n‧‧‧整流電路

111、113、115‧‧‧輸入端

130‧‧‧分壓電路

131、133、135‧‧‧輸入端

132、134、136‧‧‧分壓單元

150‧‧‧比較電路

170、170m、170n‧‧‧隔離電路

190‧‧‧數位訊號處理器

200‧‧‧變頻電路

Va、Vb、Vc‧‧‧相電壓

Voa、Vob、Voc‧‧‧輸出電壓

D1~D6‧‧‧整流元件

S1~S6‧‧‧開關元件

Cbus‧‧‧電容

Da、Db、Dc、Dm1、Dm2、Dn1、Dn2‧‧‧二極體單元

R1~R6、R1a~R4a、R1b~R4b、R1c~R4c、R1m~R6m、R1n~R6n‧‧‧電阻器

OPa、OPb、OPc、OPm、OPn‧‧‧比較放大器

V1、V1a、V1b、V1c‧‧‧整流電壓

V2、V2a、V2b、V2c‧‧‧取樣電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Vf、Vf1、Vf2‧‧‧欠相偵測電壓

VDD1、VDD2‧‧‧供電電壓

LOSS、LOSS1、LOSS2‧‧‧控制訊號

N1、N2、N3‧‧‧節點

GND‧‧‧接地端

第1圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電壓偵測電路搭配變頻電路的示意圖。 第2圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電壓偵測電路的示意圖。 第3A圖與第3B圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示，於不同輸入電壓條件下電壓偵測電路的訊號波形圖。 第4圖為根據本揭示內容其他部分實施例所繪示的電壓偵測電路的示意圖。 第5A圖~第5D圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示，於不同輸入電壓條件下電壓偵測電路的訊號波形圖。 第6圖為根據本揭示內容其他部分實施例所繪示的電壓偵測電路的示意圖。

Claims (20)

1. 一種電壓偵測電路，包含： 一整流電路，用以對複數個交流相電壓進行整流以分別輸出複數個整流電壓； 一分壓電路，用以對該些整流電壓分別進行分壓，以輸出複數個取樣電壓；以及 一比較電路，用以將該些取樣電壓分別與一參考電壓比較，以提供一欠相偵測電壓； 其中當該些交流相電壓不平衡時，該欠相偵測電壓於一高準位與一低準位之間切換。
2. 如請求項1所述的電壓偵測電路，其中該比較電路包含複數個比較放大器，該些比較放大器任一者包含： 一第一輸入端，電性耦接於該分壓電路，用以接收該些取樣電壓中相應之一者； 一第二輸入端，用以接收該參考電壓；以及 一輸出端，用以提供該欠相偵測電壓，其中該些比較放大器的該些輸出端彼此電性耦接。
3. 如請求項1所述的電壓偵測電路，更包含： 一數位訊號處理器，用以根據該欠相偵測電壓的電壓準位判斷該些交流相電壓是否不平衡。
4. 如請求項3所述的電壓偵測電路，更包含： 一隔離電路，電性耦接於該比較電路與該數位訊號處理器之間，該隔離電路的一第一側用以接收該欠相偵測電壓，該隔離電路的一第二側用以提供相應於該欠相偵測電壓之一控制訊號至該數位訊號處理器； 其中該數位訊號處理器更用以根據該控制訊號判斷該些交流相電壓是否不平衡。
5. 如請求項1所述的電壓偵測電路，其中該分壓電路包含複數個分壓單元，該些分壓單元任一者包含彼此串聯的一第一電阻器與一第二電阻器。
6. 如請求項1所述的電壓偵測電路，其中該參考電壓為一定電位的直流訊號或一半波整流訊號。
7. 如請求項1所述的電壓偵測電路，其中該整流電路包含： 一第一二極體單元，用以對該些交流相電壓中之一第一相電壓進行半波整流，以輸出該些整流電壓中相應之一第一整流電壓； 一第二二極體單元，用以對該些交流相電壓中之一第二相電壓進行半波整流，以輸出該些整流電壓中相應之一第二整流電壓；以及 一第三二極體單元，用以對該些交流相電壓中之一第三相電壓進行半波整流，以輸出該些整流電壓中相應之一第三整流電壓。
8. 如請求項7所述的電壓偵測電路，其中該分壓電路包含： 一第一電阻器，該第一電阻器的一第一端電性耦接於該第一二極體單元的一陰極端； 一第二電阻器，該第二電阻器的一第一端電性耦接於該第一電阻器的一第二端，該第二電阻器的一第二端電性耦接於一接地端； 一第三電阻器，該第三電阻器的一第一端電性耦接於該第二二極體單元的一陰極端； 一第四電阻器，該第四電阻器的一第一端電性耦接於該第三電阻器的一第二端，該第四電阻器的一第二端電性耦接於該接地端； 一第五電阻器，該第五電阻器的一第一端電性耦接於該第三二極體單元的一陰極端；以及 一第六電阻器，該第六電阻器的一第一端電性耦接於該第五電阻器的一第二端，該第六電阻器的一第二端電性耦接於該接地端。
9. 如請求項8所述的電壓偵測電路，其中該比較電路包含： 一第一比較放大器，該第一比較放大器的一第一輸入端電性耦接於該第一電阻器的該第二端以接收該些取樣電壓中之一第一取樣電壓，該第一比較放大器的一第二輸入端用以接收該參考電壓； 一第二比較放大器，該第二比較放大器的一第一輸入端電性耦接於該第三電阻器的該第二端以接收該些取樣電壓中之一第二取樣電壓，該第二比較放大器的一第二輸入端用以接收該參考電壓；以及 一第三比較放大器，該第三比較放大器的一第一輸入端電性耦接於該第五電阻器的該第二端以接收該些取樣電壓中之一第三取樣電壓，該第三比較放大器的一第二輸入端用以接收該參考電壓； 其中該第一比較放大器、該第二比較放大器以及該第三比較放大器的該些輸出端彼此電性耦接，以輸出該欠相偵測電壓。
10. 如請求項9所述的電壓偵測電路，更包含： 一隔離電路，該隔離電路的一第一側電性耦接於該第一比較放大器、該第二比較放大器以及該第三比較放大器的該些輸出端以接收該欠相偵測電壓，該隔離電路的一第二側用以提供相應於該欠相偵測電壓之一控制訊號；以及 一數位訊號處理器，電性耦接於該隔離電路的該第二側，用以根據該控制訊號判斷該些交流相電壓是否不平衡。
11. 一種電壓偵測電路，包含： 一第一整流電路，用以對一第一相電壓與一第二相電壓進行整流並疊加以輸出一第一整流電壓； 一第二整流電路，用以對該第二相電壓與一第三相電壓進行整流並疊加以輸出一第二整流電壓； 一分壓電路，用以分別對該第一整流電壓與該第二整流電壓分別進行分壓，以相應輸出一第一取樣電壓與一第二取樣電壓；以及 一比較電路，用以將該第一取樣電壓與該第二取樣電壓分別與一參考電壓比較，以相應提供一第一欠相偵測電壓與一第二欠相偵測電壓； 其中該第一欠相偵測電壓與該第二欠相偵測電壓的波形隨著該第一相電壓、該第二相電壓、或該第三相電壓是否供電而變化。
12. 如請求項11所述的電壓偵測電路，其中該比較電路包含： 一第一比較放大器，包含： 一第一輸入端，電性耦接於該分壓電路，用以接收該第一取樣電壓； 一第二輸入端，用以接收該參考電壓；以及 一輸出端，用以提供該第一欠相偵測電壓；以及 一第二比較放大器，包含： 一第一輸入端，電性耦接於該分壓電路，用以接收該第二取樣電壓； 一第二輸入端，用以接收該參考電壓；以及 一輸出端，用以提供該第二欠相偵測電壓。
13. 如請求項11所述的電壓偵測電路，更包含： 一數位訊號處理器，用以根據該第一欠相偵測電壓與該第二欠相偵測電壓判斷該第一相電壓、該第二相電壓、及該第三相電壓之間是否不平衡。
14. 如請求項13所述的電壓偵測電路，更包含： 一第一隔離電路，電性耦接於該比較電路與該數位訊號處理器之間，該第一隔離電路的一第一側用以接收該第一欠相偵測電壓，該第一隔離電路的一第二側用以提供相應於該第一欠相偵測電壓之一第一控制訊號至該數位訊號處理器；以及 一第二隔離電路，電性耦接於該比較電路與該數位訊號處理器之間，該第二隔離電路的一第一側用以接收該第二欠相偵測電壓，該第二隔離電路的一第二側用以提供相應於該第二欠相偵測電壓之一第二控制訊號至該數位訊號處理器； 其中該數位訊號處理器更用以根據該第一控制訊號與該第二控制訊號的相位判斷該第一相電壓、該第二相電壓、或該第三相電壓是否供電。
15. 如請求項11所述的電壓偵測電路，其中該分壓電路包含： 一第一分壓單元，包含彼此串聯的一第一電阻器與一第二電阻器；以及 一第二分壓單元，包含彼此串聯的一第三電阻器與一第四電阻器。
16. 如請求項11所述的電壓偵測電路，其中該參考電壓為一定電位的直流訊號或一半波整流訊號。
17. 如請求項11所述的電壓偵測電路，其中該第一整流電路包含： 一第一二極體單元，用以對該第一相電壓進行半波整流；以及 一第二二極體單元，用以對該第二相電壓進行半波整流，其中該第一二極體單元的一陰極端與該第二二極體單元的一陰極端彼此電性耦接；以及 其中該第二整流電路包含： 一第三二極體單元，用以對該第二相電壓進行半波整流，其中該第二二極體單元的一陽極端與該第三二極體單元的一陽極端彼此電性耦接；以及 一第四二極體單元，用以對該第三相電壓進行半波整流，其中該第三二極體單元的一陰極端與該第四二極體單元的一陰極端彼此電性耦接。
18. 如請求項17所述的電壓偵測電路，其中該分壓電路包含： 一第一電阻器，該第一電阻器的一第一端電性耦接於該第一二極體單元的該陰極端； 一第二電阻器，該第二電阻器的一第一端電性耦接於該第一電阻器的一第二端，該第二電阻器的一第二端電性耦接於一接地端； 一第三電阻器，該第三電阻器的一第一端電性耦接於該第三二極體單元的該陰極端；以及 一第四電阻器，該第四電阻器的一第一端電性耦接於該第三電阻器的一第二端，該第四電阻器的一第二端電性耦接於該接地端。
19. 如請求項18所述的電壓偵測電路，其中該比較電路包含： 一第一比較放大器，該第一比較放大器的一第一輸入端電性耦接於該第一電阻器的該第二端，該第一比較放大器的一第二輸入端用以接收該參考電壓，該第一比較放大器的一輸出端用以輸出該第一欠相偵測電壓；以及 一第二比較放大器，該第二比較放大器的一第一輸入端電性耦接於該第三電阻器的該第二端，該第二比較放大器的一第二輸入端用以接收該參考電壓，該第二比較放大器的一輸出端用以輸出該第二欠相偵測電壓。
20. 如請求項19所述的電壓偵測電路，更包含： 一第一隔離電路，該第一隔離電路的一第一側電性耦接於該第一比較放大器的該輸出端以接收該第一欠相偵測電壓，該第一隔離電路的一第二側用以提供相應於該第一欠相偵測電壓之一第一控制訊號； 一第二隔離電路，該第二隔離電路的一第一側電性耦接於該第二比較放大器的該輸出端以接收該第二欠相偵測電壓，該第二隔離電路的一第二側用以提供相應於該第二欠相偵測電壓之一第二控制訊號；以及 一數位訊號處理器，分別電性耦接於該第一隔離電路的該第二側與該第二隔離電路的該第二側，用以根據相應之該第一控制訊號與該第二控制訊號的相位判斷該第一相電壓、該第二相電壓、或該第三相電壓是否供電。