TWI688183B - Surge protection device - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種突波保護裝置,且特別是有關於一種可智能回報損壞狀態的突波保護裝置。 The invention relates to a surge protection device, and in particular to a surge protection device capable of intelligently reporting a damaged state.
在供電系統中,當要提供電源至電路設備的過程中,若遭遇電源異常過壓的情況時,會產生突波過電壓(或過電流)的現象。而當這種突波過電壓被施加至電路設備時,則會造成電路元件的劣化或損壞。 In the power supply system, during the process of supplying power to the circuit equipment, if an abnormal overvoltage of the power supply is encountered, a surge overvoltage (or overcurrent) phenomenon may occur. When such a surge overvoltage is applied to a circuit device, it will cause deterioration or damage of circuit elements.
因此,在習知技術中,常利用突波保護器來對電路設備進行突波過電壓的元件保護。然而,當突波保護器因過高的突波過電壓而被損壞時,使用者並無法即時得知突波保護器是否已損壞而需進行維護,導致在下一次的突波過電壓產生時,突波過電壓會直接衝擊到後端的電路設備且造成損壞,但使用者必須等到電路設備無法正常運作才得知突波保護器的損壞。因此,如何即時監測突波保護器的狀態是一個重要的課題。 Therefore, in the conventional technology, a surge protector is often used to protect the circuit device against surge overvoltage. However, when the surge protector is damaged due to excessive surge overvoltage, the user cannot immediately know whether the surge protector is damaged and needs maintenance, resulting in the next surge overvoltage, Surge overvoltage will directly impact the back-end circuit equipment and cause damage, but the user must wait until the circuit equipment is not functioning properly to know the damage of the surge protector. Therefore, how to monitor the state of the surge protector in real time is an important issue.
本發明提供一種突波保護裝置,其可智能偵測判斷電路的損壞狀態並即時的進行回報。 The invention provides a surge protection device, which can intelligently detect and judge the damage state of a circuit and promptly report back.
本發明的突波保護裝置包括突波保護電路、控制器以及無線模組。突波保護電路具有多個突波保護元件,突波保護電路接收電源,並根據電源對應產生取樣信號。控制器耦接至突波保護電路,控制器比較取樣信號所對應的電源的電壓代表值與第一參考值,以判斷突波保護電路的使用狀態。無線模組耦接至控制器,並對應傳送使用狀態至一遠端伺服器。 The surge protection device of the present invention includes a surge protection circuit, a controller and a wireless module. The surge protection circuit has a plurality of surge protection elements. The surge protection circuit receives power and generates a sampling signal according to the power. The controller is coupled to the surge protection circuit. The controller compares the representative voltage value of the power supply corresponding to the sampled signal with the first reference value to determine the usage state of the surge protection circuit. The wireless module is coupled to the controller and correspondingly transmits the usage status to a remote server.
基於上述,本發明的突波保護裝置可藉由突波保護電路中的多個突波保護元件來對電源進行突波保護操作,並產生與電源相對應的取樣信號,以透過控制器比較取樣信號所對應的電源的電壓代表值與第一參考值的大小來判斷此時突波保護電路的使用狀態,並由無線模組對應將使用狀態傳送至遠端伺服器,以對突波保護電路的使用狀態進行即時監測,達到讓使用者能第一時間得知突波保護電路的目前狀態,進而判斷是否需要進行維護修復之動作。 Based on the above, the surge protection device of the present invention can perform surge protection operation on the power supply by a plurality of surge protection elements in the surge protection circuit, and generate a sampling signal corresponding to the power supply for comparison and sampling through the controller The representative value of the voltage of the power supply corresponding to the signal and the size of the first reference value determine the usage status of the surge protection circuit at this time, and the wireless module correspondingly transmits the usage status to the remote server to protect the surge protection circuit Real-time monitoring of the usage status of the system allows users to know the current status of the surge protection circuit as soon as possible, and then determine whether maintenance and repair actions are required.
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。 In order to make the above-mentioned features and advantages of the present invention more obvious and understandable, the embodiments are specifically described below in conjunction with the accompanying drawings for detailed description as follows.
100、200、300:突波保護裝置 100, 200, 300: Surge protection device
110、210、310:突波保護電路 110, 210, 310: surge protection circuit
120、220、320:控制器 120, 220, 320: controller
130、230、330:無線模組 130, 230, 330: wireless module
211、311:突波吸收電路 211, 311: Surge absorption circuit
212、312:取樣電路 212, 312: Sampling circuit
240、340:電源轉換電路 240, 340: power conversion circuit
250、350:開關電路 250, 350: switch circuit
260、360:指示燈電路 260, 360: indicator circuit
270、370:電壓穩壓器 270, 370: voltage regulator
D3~D14:二極體 D3~D14: Diode
Dsig:損壞信號 Dsig: damaged signal
F1~F2:保險絲元件 F1~F2: fuse element
G:地線電壓 G: ground voltage
GEN:地線端 GEN: ground end
GND:參考接地電壓 GND: Reference ground voltage
L:火線電壓 L: live wire voltage
L1:第一火線電壓 L1: first live wire voltage
LEN:火線端 LEN: FireWire
Lo:輸出火線端 Lo: Output FireWire
N:中性線電壓 N: neutral voltage
N1:第一中性線電壓 N1: the first neutral line voltage
NEN:中性線端 NEN: Neutral terminal
No:輸出中性線端 No: output neutral terminal
Q1:電晶體 Q1: Transistor
R1~R14:電阻 R1~R14: resistance
Rasig:取樣信號/取樣電壓 Rasig: sampling signal/sampling voltage
Rbsig:控制信號 Rbsig: control signal
RL1:電驛開關 RL1: relay switch
RSE:遠端伺服器 RSE: remote server
T1:變壓器 T1: Transformer
VDD、Vcc:電源電壓 VDD, Vcc: power supply voltage
VR1~VR3:突波保護元件 VR1~VR3: Surge protection components
VS:電源 VS: power supply
ZD1~ZD5:稽納二極體 ZD1~ZD5: Inspect diode
圖1繪示本發明一實施例的突波保護裝置的示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of a surge protection device according to an embodiment of the invention.
圖2繪示本發明另一實施例的突波保護裝置的電路方塊示意圖。 2 is a schematic circuit block diagram of a surge protection device according to another embodiment of the invention.
圖3繪示本發明另一實施例的突波保護裝置的電路方塊示意圖。 FIG. 3 is a schematic circuit block diagram of a surge protection device according to another embodiment of the invention.
請參照圖1,圖1繪示本發明一實施例的突波保護裝置的示意圖。突波保護裝置100包括突波保護電路110、控制器120以及無線模組130。突波保護電路110具有多個突波保護元件(例如圖3所示的突波保護元件VR1~VR3),並用以接收電源VS,其中突波保護電路110以多個突波保護元件來對電源VS執行突波保護動作,並依據電源VS來產生取樣信號Rasig。控制器120耦接至突波保護電路110,並且控制器120中預設有第一參考值,其中控制器120可獲得取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓代表值,並比較此電壓代表值與第一參考值的大小,以判斷突波保護電路110的使用狀態,其中電壓代表值為當前取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓值所對應的代表數值。
Please refer to FIG. 1, which is a schematic diagram of a surge protection device according to an embodiment of the invention. The
突波保護電路110的使用狀態包括正常狀態以及損壞狀態,正常狀態是表示突波保護電路110能正常運作的狀態,損壞狀態則例如是被電源VS的突波過電壓損壞而的狀態,然本發明不以此為限。當控制器120判斷突波保護電路110為損壞狀態時,控制器120可產生損壞信號Dsig至無線模組130,並使無線模組
130上傳損壞信號Dsig至遠端伺服器RSE,藉此以即時的回報波保護電路110的使用狀態至遠端伺服器RSE。
The usage state of the
值得一提的是,本實施例的突波保護電路110中的多個突波保護元件可例如是壓敏電阻。控制器120可例如是微控制單元(micro controller unit;MCU)。此外,本實施例的無線模組130則可例如是支援全球行動通信(Global System for Mobile Communication,GSM)系統、個人手持式電話系統(Personal Handy-phone System,PHS)、碼多重擷取(Code Division Multiple Access,CDMA)系統、無線相容認證(Wireless fidelity,Wi-Fi)系統、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMAX)系統或藍芽(Bluetooth)的無線通訊模組,但本發明的可實施方式不以此為限。
It is worth mentioning that the multiple surge protection elements in the
詳細來說明,在本實施例中,突波保護電路110可接收電源VS,並且在電源VS出現突波時,藉由多個突波保護元件來執行突波保護動作以吸收電源VS的突波,以避免突波保護裝置後端的電路設備因突波而損壞。而當電源VS上突波的電壓過大(即突波過電壓大於各突波保護元件的電壓保護規格)時,突波的過大電壓會損壞突波保護元件,進而導致突波保護電路110處於損壞狀態。此時,控制器120將進一步比較取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓代表值與第一參考值來判斷突波保護電路110的狀態。
In detail, in this embodiment, the
進一步來說明,當突波保護電路110接收電源VS之後,
可對電源VS的電壓值(例如是220伏特的交流電壓)執行如過壓保護與取樣操作等步驟,並對應產生取樣電壓Rasig(例如是0~5伏特的直流電壓,然不以此為限)。而控制器120則可將所接收的取樣電壓Rasig轉換為對應的電源VS的電壓代表值。舉例來說,當電源VS的電壓值為255伏特的交流電壓時,則控制器120所接收到的取樣電壓Rasig的電壓值可例如為5伏特的直流電壓,此時控制器120便可依據內建的資料庫(或查找表)來找出此取樣電壓Rasig所相對應的電壓代表值(例如是255Vac),其中電壓代表值為當前取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓值所對應的代表數值,例如,在電源VS的電壓值為200伏特的交流電壓時,此時的電壓代表值為255Vac;而當電源VS的電壓值為100伏特的交流電壓時,則此時的電壓代表值為100Vac,請依此類推。需要注意的是,本發明電壓代表值與電源VS之間轉換方式的設定並不限於上述的轉換方式,上述轉換方式僅作為示範性實施例,然本領域具通常知識者可依據現有的電壓值與數值之間的轉換方式來應用於本發明,本發明對此並不加以限定。
To further explain, after the
接著,控制器120便可將轉換後的電壓代表值(即取樣電壓Rasig所對應的電源VS的電壓值的代表數值)與控制器120中預設的第一參考值(例如是5Vac)進行比較,當控制器120判斷取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓代表值小於第一參考值時,表示此時由突波保護電路110產生的取樣信號Rasig的電壓值相當小(例如為零伏特或趨近於零伏特),則控制器120可判斷此
時突波保護電路110為損壞狀態,並產生損壞信號Dsig至無線模組130,使無線模組130將損壞信號Dsig上傳至遠端伺服器RSE以進行損壞狀態的即時回報,其中損壞信號Dsig用以紀錄突波保護電路110的損壞狀態。
Then, the
此外,值得注意的是,在本發明其他實施例中,突波保護電路110中更具有多個保險絲元件(如圖3所示的保險絲元件F1~F2),其中多個保險絲元件耦接多個突波保護元件。當多個突波保護元件被電源VS的突波損壞而處於損壞狀態(即突波過電壓大於各突波保護元件的電壓保護規格而使各突波保護元件損壞)時,多個保險絲元件可被電源VS的突波過電壓所產生的過電流而被融斷,進而阻斷多個突波保護元件的電流路徑,如此將使得突波保護電路110所產生的取樣信號Rasig的電壓值變得相當小(即電壓為零伏特或趨近於零伏特),其中多個保險絲元件可例如是溫度保險絲。由於被損壞的各突波保護元件的電流路徑被保險絲元件阻斷,如此一來,便可達到防止後端電路設備因突波保護元件的損壞,而直接遭受突波過電壓衝擊之目的。
In addition, it is worth noting that in other embodiments of the present invention, the
基於前述說明不難得知,在本發明的突波保護裝置100中,當突波保護電路110因過大的電源VS的突波的電壓而處於損壞狀態時,控制器120可藉由比較取樣信號Rasig的電壓值所對應的電源VS的電壓代表值與第一參考值的大小來得知突波保護電路110的使用狀態,以偵測突波保護電路110的是否為損壞狀態,並在判斷突波保護電路110為損壞狀態時,使無線模組130上傳
損壞信號Dsig至遠端伺服器RSE進行即時回報,讓使用者能依據損壞信號Dsig而對損壞的突波保護電路110安排更換,以達到讓使用者在第一時間得知突波保護電路的損壞狀態,並進行即時維護修復之目的。
Based on the foregoing description, it is not difficult to know that in the
請參照圖2,圖2繪示本發明另一實施例的突波保護裝置的電路方塊示意圖。與前述實施例不同的地方在於,本實施例的突波保護裝置200包括突波保護電路210、控制器220、無線模組230、電源轉換電路240、開關電路250、指示燈電路260以及電壓穩壓器270。突波保護電路210包括突波吸收電路211以及取樣電路212。突波吸收電路211具有多個突波保護元件,用以接收電源VS的火線電壓L、中性線電壓N以及地線電壓G,以產生第一火線電壓L1以及第一中性線電壓N1,並藉由多個突波保護元件來對電源VS執行突波保護動作,即過電壓保護操作,其中本實施例的電源VS為由市電系統所提供的單相交流電源(在此例如是單相三線式的交流電源)。取樣電路212耦接至突波吸收電路211,並對第一火線電壓L1以及第一中性線電壓N1進行降壓操作及全波整流操作,並據此來取樣以產生取樣信號Rasig。
Please refer to FIG. 2, which is a schematic block diagram of a surge protection device according to another embodiment of the invention. The difference from the previous embodiment is that the surge protection device 200 of this embodiment includes a
控制器220預設有第一參考值,且控制器220可接收取樣信號Rasig,並比較取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓代表值與第一參考值,以判斷突波保護電路210的使用狀態。當取樣信號所對應的電源VS的電壓值大於第一參考值時,控制器220可判斷突波保護電路210為正常狀態,而當取樣信號Rasig所對應
的電源VS的電壓值小於第一參考值時,控制器220則可判斷突波保護電路210為損壞狀態。
The
當控制器220判斷突波保護電路210為損壞狀態時,控制器220產生損壞信號Dsig至無線模組230,並使無線模組230上傳損壞信號Dsig至遠端伺服器RSE,其中無線模組230可例如是將損壞信號Dsig經由網路上傳至遠端伺服器RSE,以對突波保護電路的使用狀態進行監控及回報。需要注意的是,遠端伺服器RSE可例如是雲端儲存器或雲端伺服器,並且網路可例如是區域網路(Local Area Network,LAN)或網際網路(internet),本發明在此並不加以限制。
When the
另一方面,在本實施例中,電源轉換電路240耦接至突波保護電路210,接收火線電壓L以及中性線電壓N,並將火線電壓L以及中性線電壓N轉換為第一電源電壓及第二電源電壓,以提供第一電源電壓至控制器220及無線模組230做為電源使用,並且提供第二電源電壓至開關電路250做為電源使用,其中第一電源電壓小於第二電源電壓。進一步來說明,電源轉換電路240在接收單相交流電源的火線電壓L以及中性線電壓N後,可對火線電壓L及中性線電壓N進行整流以產生為直流電壓的第一電源電壓及第二電源電壓,並提供第一電源電壓至電壓穩壓器270,使電壓穩壓器270對第一電源電壓穩壓,以經由電壓穩壓器270提供第一電源電壓至控制器220以及無線模組230。此外,電源轉換電路240並可提供第二電源電壓至開關電路250。
On the other hand, in this embodiment, the
值得一提的是,本實施例的開關電路250可耦接至控制器220,用以依據突波保護電路210的使用狀態被導通或斷開,而指示燈電路260則耦接至開關電路250,用以指示突波保護電路的使用狀態。舉例來說,當突波保護電路210為正常狀態時,控制器220可產生控制信號Rbsig至開關電路250,開關電路250則依據控制信號Rbsig被導通,以使指示燈電路260執行指示動作。
It is worth mentioning that the
進一步來說明,在本實施例中,取樣電路212可接收來自突波吸收電路211的電源VS的電壓值,並進行降壓操作以及全波整流操作,以對應產生具有較小電壓值的取樣電壓Rasig,而本實施例的控制器220中除了第一參考值(例如是圖1實施例所述的5Vac),更預設有第二參考值(例如是80Vac)、第三參考值(例如是60Vac)、第四參考值(例如是280Vac)以及第五參考值(例如是260Vac),其中第一參考值至第五參考值,由大到小依序為第四參考值、第五參考電壓、值第二參考值、第三參考值以及第一參考值。需要注意的是,為方便說明,本發明在此提供五個參考值以作為示範性實施例,然實際上本發明並未對參考值的數量及大小有加以限制,本領域具通常知識者可依據實際應用情況進行調整。
To further explain, in this embodiment, the
據此,本實施例的突波保護裝置200可由控制器220比較取樣電壓Rasig所對應的電源VS的電壓代表值與多個不同的參考值,進而使突波保護裝置200操作在不同的模式。舉例來說,當取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓代表值小於第三參考值
(例如是60Vac),並且大於第一參考值(例如是5Vac)時,突波保護裝置200可操作在一低壓關閉模式,表示此時突波保護裝置200處於低壓狀態但並非損壞狀態(即取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓值並未低於第一參考值),控制器220可提供具有禁能電壓準位的控制信號Rbsig至開關電路250,以使開關電路250依據控制信號Rbsig被斷開,指示燈電路260則依據被斷開的開關電路250而處於熄滅狀態。
According to this, the surge protection device 200 of this embodiment can be compared with the representative value of the voltage of the power supply VS corresponding to the sampling voltage Rasig by the
而當取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓值大於或等於第二參考值(例如是80Vac)時,突波保護裝置200則可操作在一低壓啟動模式,控制器220便可提供為致能電壓準位的控制信號Rbsig至開關電路250,使開關電路250依據控制信號Rbsig被導通,以使指示燈電路260執行指示動作,並可提供輸出火線電壓至輸出火線端Lo,以及提供輸出中性線電壓至輸出中性線端No。
When the voltage value of the power supply VS corresponding to the sampling signal Rasig is greater than or equal to the second reference value (for example, 80Vac), the surge protection device 200 can operate in a low-voltage startup mode, and the
此外,當取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓值大於或等於第四參考值(例如是280Vac)時,突波保護裝置200操作在一過壓關閉模式,表示此時突波保護電路210接收到的電源VS的電壓值過高,控制器220便可提供具有禁能電壓準位的控制信號Rbsig至開關電路250,以使開關電路250依據控制信號Rbsig被斷開,指示燈電路260則可依據被斷開的開關電路250而處於熄滅狀態。而當取樣信號Rasig所對應的電源VS的電壓值,從大於第五參考值(例如是260Vac)降低至第五參考值時,突波保護
裝置200操作在一過壓回復模式,控制器220便可提供具有致能電壓準位的控制信號Rbsig至開關電路250,使開關電路250依據控制信號Rbsig被導通,以使指示燈電路260執行指示動作,並可提供輸出火線電壓至輸出火線端Lo,以及提供輸出中性線電壓至輸出中性線端No。
In addition, when the voltage value of the power supply VS corresponding to the sampling signal Rasig is greater than or equal to the fourth reference value (for example, 280Vac), the surge protection device 200 operates in an overvoltage shutdown mode, indicating that the
如此一來,本實施例的突波保護裝置200便能藉由比較5個不同的參考值與此時取樣電壓Rasig所對應的電源VS的電壓代表值,藉此判斷目前的突波保護電路210的使用狀態(即為正常狀態或為損壞狀態),並可依據取樣電壓Rasig所對應的電源VS的電壓代表值大小調整突波保護裝置200在突波保護電路210為正常狀態時的操作模式,以實現在過電壓或低電壓情況下,對後端電路設備進行保護之目的。
In this way, the surge protection device 200 of this embodiment can determine the current
請參照圖3,圖3繪示本發明另一實施例的突波保護裝置的電路方塊示意圖。在本實施例中,突波保護裝置300包括突波保護電路310、控制器320、無線模組330、電源轉換電路340、開關電路350、指示燈電路360以及電壓穩壓器370。突波保護電路310中包括突波吸收電路311以及取樣電路312,並用以接收電源VS中的火線電壓L、中性線電壓N以及地線電壓G,亦即在本實施例中電源VS為由市電系統所提供的單相交流電源。詳細來說明,突波吸收電路311包括火線端LEN、中性線端NEN、地線端GEN、突波保護元件VR1~VR3以及保險絲元件F1~F2。火線端LEN用以接收火線電壓L,中性線端NEN用以接收中性線電壓N,
地線端GEN則用以接收地線電壓G。
Please refer to FIG. 3, which is a schematic diagram of a circuit block of a surge protection device according to another embodiment of the invention. In this embodiment, the
保險絲元件F1的第一端耦接至火線端LEN,保險絲元件F1的第二端耦接至突波保護元件VR1的第一端。突波保護元件VR1耦接在保險絲元件F1的第二端與中性線端NEN之間。突波保護元件VR2耦接在保險絲元件F1的第二端與地線端GEN之間。保險絲元件F2的第一端耦接至中性線端NEN,保險絲元件F2的第二端則耦接至至突波保護元件VR3的第一端。突波保護元件VR3耦接在保險絲元件F2的第二端與地線端GEN之間。此外,突波吸收電路311會經由保險絲元件F1提供第一火線電壓L1至取樣電路312,並且經由保險絲元件F2提供第一中性線電壓N1至取樣電路312。
The first end of the fuse element F1 is coupled to the live terminal LEN, and the second end of the fuse element F1 is coupled to the first end of the surge protection element VR1. The surge protection element VR1 is coupled between the second end of the fuse element F1 and the neutral terminal NEN. The surge protection element VR2 is coupled between the second end of the fuse element F1 and the ground terminal GEN. The first end of the fuse element F2 is coupled to the neutral terminal NEN, and the second end of the fuse element F2 is coupled to the first end of the surge protection element VR3. The surge protection element VR3 is coupled between the second end of the fuse element F2 and the ground terminal GEN. In addition, the
具體來說明,本實施例的突波吸收電路311可藉由突波保護元件VR1~VR3來對電源VS執行突波保護動作,亦即本實施例的突波保護元件VR1~VR3可並聯於市電系統所提供的單相交流電源的火線電壓L、中性線電壓N以及地線電壓G上,並用以抑制單相交流電源的突波(例如是市電系統的異常過壓情況產生的突波或市電系統的電力線在遭受雷擊時所感應產生的過電壓突波),其中突波保護元件VR1~VR3可例如是壓敏電阻,然本發明並不以此為限。
Specifically, the
此外,值得一提的是,本實施例藉由將突波保護元件VR1、VR2共同串聯保險絲元件F1,以及將突波保護元件VR1串聯保險絲元件F2,以在突波保護元件VR1、VR2異常時(例如是 突波電壓過高而使突波保護元件VR1、VR2損壞時),使保險絲元件F1因過大的電流的高溫而被融斷,以阻斷突波保護元件VR1、VR2的電流路徑。同樣地,在突波保護元件VR3異常時(例如是突波電壓過高而使突波保護元件VR3損壞時),使保險絲元件F2因過大的電流的高溫而被融斷,以阻斷突波保護元件VR3的電流路徑。如此一來,本發明的突波吸收電路便可藉由保險絲元件F1、F2被融斷而阻斷突波保護元件VR1~VR3的電流路徑,進而達到保護突波保護裝置以及後端電路設備避免被突波直接衝擊而損壞之目的。 In addition, it is worth mentioning that in this embodiment, the surge protection elements VR1 and VR2 are connected in series with the fuse element F1, and the surge protection element VR1 is connected in series with the fuse element F2, so that when the surge protection elements VR1 and VR2 are abnormal (For example is When the surge voltage is too high to damage the surge protection elements VR1 and VR2), the fuse element F1 is melted due to the high temperature of the excessive current to block the current path of the surge protection elements VR1 and VR2. Similarly, when the surge protection element VR3 is abnormal (for example, when the surge voltage is too high to damage the surge protection element VR3), the fuse element F2 is melted due to the high temperature of the excessive current to block the surge The current path of the protection element VR3. In this way, the surge absorption circuit of the present invention can block the current path of the surge protection elements VR1~VR3 by fusing the fuse elements F1, F2, thereby protecting the surge protection device and the back-end circuit equipment from being avoided The purpose of being damaged by a direct shock.
另一方面,取樣電路312包括變壓器T1、二極體D3~D7、電容器C1~C2、電阻R1~R5以及稽納二極體ZD1。變壓器T1的一次側的第一端及第二端分別接收第一火線電壓L1以及第一中性線電壓N1,變壓器T1的二次側的第一端耦接至二極體D3的陽極以及二極體D4的陰極,變壓器T1的二次側的第二端則同時耦接至二極體D5的陽極以及二極體D6的陰極。二極體D3的陰極耦接二極體D5的陰極。二極體D4的陽極同時耦接至二極體D6的陽極以及參考接地電壓GND。電阻R1的第一端耦接至二極體D3的陰極,電阻R1的第二端則耦接至參考接地電壓GND。
On the other hand, the
此外,二極體D7的陽極耦接至二極體D5的陰極,二極體D7的陰極同時耦接電容器C1的第一端、電阻R2的第一端以及電阻R3的第一端。電容器C1的第二端則耦接至參考接地電壓GND。電阻R2的第二端則同樣耦接至參考接地電壓GND。電阻
R4的第一端同時耦接至控制器320、電容器C2的第一端以及電阻R3的第二端,電阻R4的第二端耦接至電阻R5的第一端。電阻R5的第二端耦接至參考接地電壓GND。電容器C2的第一端耦接至稽納二極體ZD1的陰極,電容器C2的第二端則耦接至參考接地電壓GND。稽納二極體ZD1的陽極耦接至參考接地電壓GND。
In addition, the anode of the diode D7 is coupled to the cathode of the diode D5, and the cathode of the diode D7 is simultaneously coupled to the first end of the capacitor C1, the first end of the resistor R2, and the first end of the resistor R3. The second terminal of the capacitor C1 is coupled to the reference ground voltage GND. The second terminal of the resistor R2 is also coupled to the reference ground voltage GND. resistance
The first end of R4 is simultaneously coupled to the
如此一來,本實施例的取樣電路312可藉由變壓器T1的一次側與二次側進行隔離,並且以變壓器T1一次側與二次側的圈數比,對第一火線電壓L1以及第一中性線電壓N1進行降壓,以在變壓器T1的二次測產生交流電壓,並透過由二極體D3~D7、電阻R1~R2以及電容器C1所形成的橋式全波整流電路,將第一火線電壓L1以及第一中性線電壓N1整流為直流電壓,並以電阻R3~R5來對該直流電壓進行分壓,以產生取樣信號Rasig。
In this way, the
此外,控制器320接收電源電壓Vcc、取樣信號Rasig以及參考接地電壓GND,並用以產生控制信號Rbsig以及損壞信號Dsig。無線模組接收電源電壓Vcc以及參考接地電壓GND,並接收損壞信號Dsig以上傳至遠端伺服器RSE。電源轉換電路340包括電阻R6~R9、稽納二極體ZD2~ZD5、二極體D8~D11、電容器C3~C5以及電壓穩壓器370。電容器C3的第一端接收來自火線端LEN的火線電壓L,並且耦接至電阻R6的第一端,電容器C3的第二端同時耦接至二極體D8的陽極以及二極體D9的陰極。電阻R6的第二端耦接至電阻R7的第一端。電阻R7的第二端耦接至電阻R8的第一端。電阻R8的第二端耦接至電容器C3的第二端。
二極體D8的陰極耦接二極體D10的陰極。二極體D9的陽極同時耦接至二極體D11的陽極以及參考接地電壓GND。二極體D10的陽極接收來自中性線端NEN的中性線電壓N,並且耦接至二極體D11的陰極。
In addition, the
電容器C4的第一端同時耦接至二極體D8的陰極以及電阻R9的第一端,電容器C4的第二端耦接至參考接地電壓GND。電容器C5的第一端同時耦接電阻R9的第二端以及稽納二極體ZD2的陰極,電容器C5的第二端耦接至參考接地電壓GND。稽納二極體ZD2的陰極耦接至電壓穩壓器370的第一端以及開關電路350,稽納二極體ZD2的陽極耦接至稽納二極體ZD3的陰極。稽納二極體ZD3的陽極耦接至稽納二極體ZD4的陰極。稽納二極體ZD4的陽極耦接至稽納二極體ZD5的陰極。稽納二極體ZD5的陽極耦接至參考接地電壓GND。電壓穩壓器370的第一端耦接至電容器C5的第一端,電壓穩壓器370的第二端耦接至參考接地電壓GND,而電壓穩壓器370的第三端則耦接至控制器320及無線模組330,以提供電源電壓Vcc。
The first end of the capacitor C4 is simultaneously coupled to the cathode of the diode D8 and the first end of the resistor R9, and the second end of the capacitor C4 is coupled to the reference ground voltage GND. The first terminal of the capacitor C5 is simultaneously coupled to the second terminal of the resistor R9 and the cathode of the diode ZD2. The second terminal of the capacitor C5 is coupled to the reference ground voltage GND. The cathode of the Zener diode ZD2 is coupled to the first end of the
需要注意的是,在本實施例中,電壓穩壓器370是設置在電源轉換電路340中,換句話說,本發明的電壓穩壓器370可以是設置在電源轉換電路340中,也可以是與電源轉換電路340分開設置(例如是圖2的電壓穩壓器270),本發明對此並不加以限制。
It should be noted that in this embodiment, the
詳細來說明,本實施例的電源轉換電路340可接收來自
火線端LEN以及中性線端NEN的火線電壓L以及中性線電壓N,並透過電容器C3耦合以經由二極體D8~D11形成的橋式全波整流電路,將火線電壓L以及中性線電壓N整流為直流電壓,並透過電容器C4~C5以及電阻R6來減少直流電壓的電壓紋波,以及藉由稽納二極體ZD2~ZD4串聯耦接所形成的穩壓器,以產生電源電壓VDD,並提供至開關電路350。另一方面,電源轉換電路340並可提供電源電壓VDD至電壓穩壓器370,以使電壓穩壓器370將電源電壓VDD降壓來產生電源電壓Vcc,並提供電源電壓Vcc至控制器320以及無線模組330。
In detail, the
此外,開關電路350包括電阻R10~R11、電容器C6、二極體D12、電晶體Q1以及電驛開關(Relay)RL1。電阻R10的第一端接收來自控制器320的控制信號Rbsig,電阻R10的第二端耦接至電阻R11的第一端、電容器C6的第一端以及電晶體Q1的控制端。電阻R11的第二端耦接至參考接地電壓GND。電容器C6的第二端耦接至參考接地電壓GND。電晶體Q1的第一端耦接至二極體D12的陽極,電晶體Q1的第二端耦接至參考接地電壓GND。二極體D12的陽極耦接至電驛開關RL1的第一側的第二端,二極體D12的陰極耦接至電驛開關RL1的第一側的第一端以及電源轉換電路340。電驛開關RL1的第一側的第一端接收電源電壓VDD,電驛開關RL1的第二側的第一端耦接至指示燈電路360,電驛開關RL1的第二側的第二端則接收來自火線端LEN的火線電壓L。附帶一提,本實施例的電晶體Q1可例如是由金屬氧
化半導體場效應電晶體(MOSFET)或雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)來實施,為簡化說明,本發明在此以雙極性接面電晶體作為示範性實施例進行說明,然本領域具通常知識者可依據實際應用情況進行調整,本發明在此並不加以限制。
In addition, the
詳細來說明,當控制器320依據取樣信號Rasig判斷突波保護電路310的狀態(例如是正常狀態或損壞狀態)後,可產生控制信號至開關電路350,而開關電路350接收到來自控制器320的控制信號Rbsig後,可經由電阻R10以及R11進行分壓,以提供驅動電壓至電晶體Q1的控制端,進而使電晶體Q1被導通,將電驛開關RL1第一側的第二端的電壓拉低至參考接地電壓GND,使電驛開關RL1的第一側能接收電源電壓VDD,並依據電源電壓VDD而使電驛開關RL1第二側導通,以使火線電壓L能被提供至輸出火線端Lo以作為輸出火線電壓。
In detail, after the
指示燈電路360包括二極體D13~D14、發光二極體LED1以及電阻R12~R14。二極體D13的陽極接收來自中性線端NEN的中性線電壓N,二極體D13的陰極耦接至電阻R12的第一端與發光二極體LED1的陽極。電阻R12的第二端耦接至電阻R13的第一端。電阻R13的第二端耦接至電阻R14的第一端。電阻R14的第二端耦接至二極體D14的陰極。二極體D14的陽極耦接至輸出火線端Lo。發光二極體LED1的陰極耦接至輸出中性線端No。具體而言,本實施例的指示燈電路360可依據開關電路350的是否導通來提供火線電壓L至輸出火線端Lo,以產生輸出火線電壓來
導通發光二極體LED1,以使指示燈電路360發光以指示當前突波保護裝置300為正常狀態。
The
需要注意的是,本實施例的突波保護裝置300判斷突波保護電路310是否損壞的方式、當突波保護電路310為正常狀態時的多種操作模式以及當突波保護電路310為損壞狀態時無線模組330進行回報的方式,與前述圖1、圖2實施例相類似,本領域具通常知識者可依據前述圖1、圖2實施例的描述來完成本發明圖3實施例的突波保護裝置300,故在此不重複贅述。
It should be noted that the
綜上所述,本發明的突波保護裝置可以突波保護電路中的多個突波保護元件來針對電源進行突波保護操作,且突波保護電路可產生與電源相對應的取樣信號,以藉由控制器來比較取樣信號所對應的電源的電壓代表值與第一參考值的大小,以判斷此時突波保護電路的使用狀態,並且控制器在判斷突波保護電路為損壞狀態時能產生損壞信號,使無線模組將損壞信號即時上傳至遠端伺服器,以將突波保護電路的損壞狀態進行回報,藉此達到讓使用者在第一時間得知突波保護電路的損壞狀態,並能對突波保護裝置進行即時維護修復之動作。 In summary, the surge protection device of the present invention can perform a surge protection operation on a power supply by a plurality of surge protection elements in the surge protection circuit, and the surge protection circuit can generate a sampling signal corresponding to the power supply to The controller compares the representative value of the voltage of the power supply corresponding to the sampled signal with the size of the first reference value to determine the usage state of the surge protection circuit at this time, and the controller can determine when the surge protection circuit is damaged Generate a damage signal to enable the wireless module to upload the damage signal to the remote server in real time to report the damage status of the surge protection circuit, so as to let the user know the damage status of the surge protection circuit in the first time , And can perform immediate maintenance and repair actions on the surge protection device.
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。 Although the present invention has been disclosed as above with examples, it is not intended to limit the present invention. Any person with ordinary knowledge in the technical field can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. The scope of protection of the present invention shall be subject to the scope defined in the appended patent application.
100:突波保護裝置 100: Surge protection device
110:突波保護電路 110: Surge protection circuit
120:控制器 120: controller
130:無線模組 130: wireless module
Dsig:損壞信號 Dsig: damaged signal
Rasig:取樣信號 Rasig: sampled signal
RSE:遠端伺服器 RSE: remote server
VS:電源 VS: power supply
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