TWI662759B - 突波防護電路及具有突波防護電路的電子裝置 - Google Patents

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Abstract

突波防護電路及具有此突波防護電路的電子裝置。電子裝置包括裝置主體以及突波防護電路。裝置主體耦接信號路徑。突波防護電路用以做為信號路徑的突波宣洩路徑，以對裝置主體進行保護。突波防護電路包括第一放電電路以及第二放電電路。第一放電電路耦接在信號路徑與接地端之間。第一放電電路反應於信號路徑上的瞬態突波電壓而被導通，以將瞬態突波電壓宣洩為第一突波電壓。第二放電電路與第一放電電路並聯連接。當第一突波電壓與接地端之間的電壓差大於或等於臨界電壓時，第二放電電路被導通以宣洩第一突波電壓。

Description

突波防護電路及具有突波防護電路的電子裝置
本發明是有關於一種保護電路，且特別是有關於一種突波防護電路及具有此突波防護電路的電子裝置。
突波電壓可透過輸電線路或者接地路徑影響產品本身(例如電腦或電話等等)，其影響的程度和範圍依入侵路徑及能量大小而有不同，其中以突波電壓直接注入產品內部之傷害最大。只要電子裝置與外部信號纜線連接，電子裝置就有可能因為纜線上的暫態突波電壓，而有遭受損害的風險。這種突波電壓的起因有很多種，雷擊(lightening)即為突波電壓的來源之一。因此，目前發展出許多技術以避免電子裝置遭受潛在的突波電壓損害。
舉例來說，可在電子裝置的輸入路徑上設置突波保護電路，以宣洩輸入路徑上的突波電壓。然而現行的突波保護電路在宣洩突波高壓之後，輸入路徑仍然存有過高的殘留電壓，此過高的殘留電壓仍有可能會對電子裝置的內部電路造成損害。
有鑑於此，本發明提供一種突波防護電路及具有突波防護電路的電子裝置，可宣洩電子裝置的信號路徑上的突波電壓，且可有效降低殘留在信號路徑上的電壓。
本發明的電子裝置包括裝置主體以及突波防護電路。裝置主體耦接信號路徑。突波防護電路用以做為信號路徑的突波宣洩路徑，以對裝置主體進行保護。本發明的突波防護電路包括第一放電電路以及第二放電電路。第一放電電路耦接在信號路徑與接地端之間。第一放電電路反應於信號路徑上的瞬態突波電壓而被導通，以將瞬態突波電壓宣洩為第一突波電壓。第二放電電路與第一放電電路並聯連接。當第一突波電壓與接地端之間的電壓差大於或等於臨界電壓時，第二放電電路被導通以宣洩第一突波電壓。
在本發明的一實施例中，上述的第一放電電路為氣體放電管。
在本發明的一實施例中，上述的第二放電電路為變阻器或瞬間電壓抑制器二極體，且上述的臨界電壓為變阻器或瞬間電壓抑制器二極體的崩潰電壓。
在本發明的一實施例中，在瞬態突波電壓宣洩為第一突波電壓之後，第一放電電路為高阻抗狀態。
在本發明的一實施例中，在瞬態突波電壓宣洩為第一突波電壓之前，第二放電電路為高阻抗狀態。
基於上述，本發明實施例所提出的突波防護電路及具有此突波防護電路的電子裝置，可宣洩電子裝置的信號路徑上的瞬態突波電壓，且可有效降低殘留在信號路徑上的電壓，故可避免裝置主體因殘留在信號路徑上的電壓過高而損壞。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使本發明內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件，係代表相同或類似部件。
以下請參照圖1，圖1是依照本發明一實施例所繪示的電子裝置的電路方塊示意圖。在本發明的一實施例中，電子裝置100可例如是個人電腦(personal computer)、電源供應器(power supplier)或纜線數據機(cable modem)等等，但本發明並不以此為限。電子裝置100可包括裝置主體120以及突波防護電路140。裝置主體120包括用以執行電子裝置100之主要功能的電路。裝置主體120耦接信號路徑SCH。在本發明的一實施例中，信號路徑SCH可用以與外部裝置進行電源傳輸或資料傳輸，但本發明不限於此。
突波防護電路140耦接信號路徑SCH，用以做為信號路徑SCH的突波宣洩路徑，以對裝置主體120進行保護。突波防護電路140可包括第一放電電路141以及第二放電電路142，但本發明不限於此。
第一放電電路141耦接在信號路徑SCH與接地端GND之間。第一放電電路141可反應於信號路徑上SCH上的瞬態突波電壓Vsur而被導通，以將信號路徑上SCH上的瞬態突波電壓Vsur宣洩為第一突波電壓，以避免裝置主體120因瞬態突波電壓Vsur的高壓而損壞，其中瞬態突波電壓Vsur可例如是數千伏特的突波電壓。
第二放電電路142與第一放電電路141並聯連接。當上述第一突波電壓與接地端GND之間的電壓差大於或等於臨界電壓Vth時，第二放電電路142可被導通以宣洩信號路徑上SCH上的第一突波電壓，如此一來，可有效降低殘留在信號路徑SCH上的電壓，以達到保護裝置主體120的目的。
在本發明的一實施例中，第一放電電路141可例如是可承載較大電流且反應於瞬態突波而導通速度較快的放電電路(亦即第一放電電路141的反應速度較快)，而第二放電電路142可例如是可承載較小電流且反應於瞬態突波而導通速度較慢的放電電路(亦即第二放電電路142的反應速度較慢)。更進一步來說，當信號路徑SCH未出現瞬態突波電壓Vsur時，第一放電電路141及第二放電電路142皆為高阻抗狀態。當信號路徑SCH上出現瞬態突波電壓Vsur時，由於第一放電電路141的反應速度相較於第二放電電路142的反應速度快，因此第一放電電路141可先被導通(亦即為低阻抗狀態)以做為信號路徑SCH與接地端GND之間的放電路徑，從而將瞬態突波電壓Vsur宣洩為第一突波電壓，其中在瞬態突波電壓Vsur宣洩為第一突波電壓之前，第二放電電路142仍保持在高阻抗狀態，以避免第二放電電路142無法承受過大的放電電流而被燒毀。另一方面，在瞬態突波電壓Vsur宣洩為第一突波電壓之後，第一放電電路141轉換為高阻抗狀態。此時，若上述第一突波電壓與接地端GND之間的電壓差大於或等於臨界電壓Vth，則第二放電電路142可被導通(亦即為低阻抗狀態)以做為信號路徑SCH與接地端GND之間的放電路徑。直到信號路徑SCH上的電壓與接地端GND之間的電壓差小於臨界電壓Vth時，第二放電電路142將回復至高阻抗狀態。藉由第一放電電路141及第二放電電路142的運作，可降低殘留在信號路徑SCH上的電壓。
在本發明的一實施例中，第一放電電路141可為氣體放電管(gas tube)，但本發明並不限於此。
在本發明的一實施例中，第二放電電路142可為變阻器(varistor)，且臨界電壓Vth為變阻器的崩潰電壓(breakdown voltage)，但本發明並不限於此。
在本發明的一實施例中，第二放電電路142可為瞬間電壓抑制器二極體(Transient voltage suppression diode，TVS diode)，且臨界電壓Vth為瞬間電壓抑制器二極體的崩潰電壓，但本發明並不限於此。
以下請合併參照圖1、圖2A及圖2B，圖2A是依照本發明一實施例所繪示的第一突波電壓的波形示意圖，而圖2B是圖2A的第一突波電壓經第二放電電路142宣洩後殘留在信號路徑SCH上的電壓波形示意圖，其中橫軸為時間，縱軸為電壓，且施加在信號路徑SCH上的瞬態突波電壓Vsur為一正突波電壓。由此可知，圖2B所示殘留在信號路徑SCH上的電壓波形的峰至峰(peak-to-peak)電壓Vpp2小於圖2A的第一突波電壓波形的峰至峰電壓Vpp1，故第二放電電路142可有效降低殘留在信號路徑SCH上的電壓。
以下請合併參照圖1、圖3A及圖3B，圖3A是依照本發明另一實施例所繪示的第一突波電壓的波形示意圖，而圖3B是圖3A的第一突波電壓經第二放電電路142宣洩後殘留在信號路徑SCH上的電壓波形示意圖，其中橫軸為時間，縱軸為電壓，且施加在信號路徑SCH上的瞬態突波電壓Vsur為一負突波電壓。由此可知，圖3B所示殘留在信號路徑SCH上的電壓波形的峰至峰電壓Vpp4小於圖3A的第一突波電壓波形的峰至峰電壓Vpp3，故第二放電電路142可有效降低殘留在信號路徑SCH上的電壓。
綜上所述，本發明實施例所提出的突波防護電路及具有此突波防護電路的電子裝置，可宣洩電子裝置的信號路徑上的瞬態突波電壓，且可有效降低殘留在信號路徑上的電壓。如此一來，可避免裝置主體因殘留在信號路徑上的電壓過高而損壞。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電子裝置
120‧‧‧裝置主體
140‧‧‧突波防護電路
141‧‧‧第一放電電路
142‧‧‧第二放電電路
GND‧‧‧接地端
SCH‧‧‧信號路徑
Vsur‧‧‧瞬態突波電壓
Vth‧‧‧臨界電壓
Vpp1、Vpp2、Vpp3、Vpp4‧‧‧峰至峰電壓
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。 圖1是依照本發明一實施例所繪示的電子裝置的電路方塊示意圖。 圖2A是依照本發明一實施例所繪示的第一突波電壓的波形示意圖。 圖2B是圖2A的第一突波電壓經第二放電電路宣洩後殘留在信號路徑上的電壓波形示意圖。 圖3A是依照本發明另一實施例所繪示的第一突波電壓的波形示意圖。 圖3B是圖3A的第一突波電壓經第二放電電路宣洩後殘留在信號路徑上的電壓波形示意圖。

Claims (10)

  1. 一種突波防護電路，用以做為一信號路徑的一突波宣洩路徑，包括： 一第一放電電路，耦接在該信號路徑與一接地端之間，其中該第一放電電路反應於該信號路徑上的一瞬態突波電壓而被導通，以將該瞬態突波電壓宣洩為一第一突波電壓；以及 一第二放電電路，與該第一放電電路並聯連接，當該第一突波電壓與該接地端之間的一電壓差大於或等於一臨界電壓時，該第二放電電路導通以宣洩該第一突波電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的突波防護電路，其中該第一放電電路為一氣體放電管。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的突波防護電路，其中該第二放電電路為一變阻器或一瞬間電壓抑制器二極體，且該臨界電壓為該變阻器或該瞬間電壓抑制器二極體的一崩潰電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的突波防護電路，其中在該瞬態突波電壓宣洩為該第一突波電壓之後，該第一放電電路為一高阻抗狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的突波防護電路，其中在該瞬態突波電壓宣洩為該第一突波電壓之前，該第二放電電路為一高阻抗狀態。
  6. 一種電子裝置，包括： 一裝置主體，耦接一信號路徑；以及 一突波防護電路，用以做為該信號路徑的一突波宣洩路徑，以對該裝置主體進行保護，該突波防護電路包括： 一第一放電電路，耦接在該信號路徑與一接地端之間，其中該第一放電電路反應於該信號路徑上的一瞬態突波電壓而被導通，以將該瞬態突波電壓宣洩為一第一突波電壓；以及 一第二放電電路，與該第一放電電路並聯連接，當該第一突波電壓與該接地端之間的一電壓差大於或等於一臨界電壓時，該第二放電電路導通以宣洩該第一突波電壓。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中該第一放電電路為一氣體放電管。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中該第二放電電路為一變阻器或一瞬間電壓抑制器二極體，且該臨界電壓為該變阻器或該瞬間電壓抑制器二極體的一崩潰電壓。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中在該瞬態突波電壓宣洩為該第一突波電壓之後，該第一放電電路為一高阻抗狀態。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中在該瞬態突波電壓宣洩為該第一突波電壓之前，該第二放電電路為一高阻抗狀態。
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