TWI712255B

TWI712255B - 串聯式供電系統

Info

Publication number: TWI712255B
Application number: TW108120684A
Authority: TW
Inventors: 蔡至鑫; 金胤軒
Original assignee: 英屬維京群島商鯨鏈先進股份有限公司
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-01
Also published as: TW202046617A

Abstract

本發明提供一種串聯式供電系統，其包含：一第一直流電源供應器；一第二直流電源供應器；串聯連接至該第一直流電源供應器的多個待供電電路，每一個該待供電電路的一第一電源係由該第一直流電源供應器所供應，每一個該待供電電路的一第二電源係由該第二直流電源供應器所供應；以及一保護電路，分別包含連接至該第一直流電源供應器的一第一端與連接至該第二直流電源供應器的一第二端，其中當一或多個該待供電電路之間的電壓差值過大時，該保護電路用於保護該多個待供電電路免於燒毀。

Description

串聯式供電系統

本申請係關於電源供電技術領域，特別係關於串聯式供電電路的供電保護。

目前市場上的主流電子裝置或系統的設計，都是將待供電電路與電源電路進行並聯。特別是在有多個待供電電路的情況下，利用同一電源進行並聯，可以在不影響其他待供電電路的情況下，個別啟閉某一個待供電電路。

例如，一般室內的照明燈具都是並聯電路。假定有三個待供電的燈具並聯到市電的同一供電迴路時，可以個別啟閉某一燈具，而不會影響到其他兩個燈具。然而，若是在同一供電迴路當中再加上耗電流巨大的電器用品，如電烤箱和吹風機。則當並聯的電烤箱與吹風機同時開啟時，該供電迴路上的電流量可能超出電線的負荷。

如果將多個待供電電路進行串聯，並且升高電源的電壓差時，就可以減少電線負荷的電流量。然而，當這些待供電電路的某一個無預警關閉時，則其他待供電電路的電源的電壓差就會升高，導致其他待供電電路的電路燒毀。

然而，在某一些應用當中，必須同時應用到非常多個待供電電路。例如人工智慧應用領域需要非常多個運算晶片，虛擬貨幣的挖礦機也需要非常多個運算晶片。如果能夠安排讓多個待供電電路串聯在一起時，而不會在某一待供電電路突然失效時，導致串聯電路上其他元器件的燒毀或失效，是市場上非常迫切需要解決的技術問題。

根據本發明一實施例，提供一種串聯式供電系統。該串聯式供電系統包含：一第一直流電源供應器；一第二直流電源供應器；串聯連接至該第一直流電源供應器的多個待供電電路，每一個該待供電電路的一第一電源係由該第一直流電源供應器所供應，每一個該待供電電路的一第二電源係由該第二直流電源供應器所供應；以及一保護電路，分別包含連接至該第一直流電源供應器的一第一端與連接至該第二直流電源供應器的一第二端，其中當一或多個該待供電電路之間的電壓差值過大時，該保護電路用於保護該多個待供電電路免於燒毀。

在上述實施例中，為了提供電流更穩定、電壓更精準的第二電源，該串聯式供電系統更包含相對應於該多個待供電電路的多個電源供應器，以便分別供應該多個待供電電路的該第二電源，其中該第二直流電源供應器供應電源給該多個電源供應器。

在上述實施例中，為了避免保護電路在平時消耗過多電能，該串聯式供電系統更包含一第一偵測電路以偵測該第一直流電源供應器的輸出，當該第一偵測電路偵測到該第一直流電源供應器的輸出異常時，輸出一第一偵測信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護該多個待供電電路免於燒毀。在上述實施例中，該保護電路更包含：連接到該第一偵測電路的一第一電子開關元件，其中當接收到該第一偵測信號時，該第一電子開關元件接通該保護電路。

在上述實施例中，為了避免保護電路在平時消耗過多電能，該串聯式供電系統更包含一第二偵測電路以偵測該第二直流電源供應器的輸出，當該第二偵測電路偵測到該第二直流電源供應器的輸出異常時，輸出一第二偵測信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護其餘的該電源供應器免於燒毀。在上述實施例中，該保護電路更包含：連接到該第二偵測電路的一第二電子開關元件，其中當接收到該第二偵測信號時，該第二電子開關元件接通該保護電路。

在上述實施例中，為了免保護電路在平時消耗過多電能，該串聯式供電系統更包含一第三偵測電路以偵測該多個待供電電路其中之第X個該待供電電路的該第一電源與第Y個該待供電電路的該第二電源之間的電壓差值，當該第三偵測電路偵測到該電壓差值超過一臨界值時，該第三偵測電路輸出一第三偵測信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護該多個待供電電路免於燒毀，其中X與Y均為正整數。

在上述實施例中，為了免保護電路在平時消耗過多電能，該串聯式供電系統更包含一邏輯電路，具有多個輸入端與一個輸出端，該輸出端連接到該保護電路；以及多個第四偵測電路，其中每一個該第四偵測電路用於偵測該多個待供電電路之一或多個該待供電電路的該第一電源與該第二電源之間的電壓差值，當每一個該第四偵測電路偵測到該電壓差值超過一臨界值時，輸出一第四偵測信號到該邏輯電路的該多個輸入端的其中之一，其中當該邏輯電路的多個該輸入端的其中之一接收到該第四偵測信號時，該邏輯電路輸出信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護該多個待供電電路免於燒毀。

在本發明的一實施例中，提供一種串聯式供電系統，包含：串聯連接至一第一直流電源供應器的多個待供電電路，每一個該待供電電路的一第一電源係由該第一直流電源供應器所供應，每一個該待供電電路的一第二電源係由一第二直流電源供應器所供應；以及一保護電路，分別包含一第一端與連接至一第二端，其中該第一端連接到第X個該待供電電路的該第一電源，該第二端連接到第Y個該待供電電路的該第二電源，當該第一端與該第二端之間的電壓差值過大時，該保護電路用於保護該多個待供電電路免於燒毀，其中X與Y為正整數。

在上述實施例中，為了提供電流更穩定、電壓更精準的第二電源，其中該多個待供電電路的該第二電源分別來自於相對應於該多個待供電電路的多個電源供應器，其中該第二直流電源供應器供應電源給該多個電源供應器。

在上述實施例中，為了提供每一個該待供電電路具有不同電壓值的不同電源鏈路，其中該第一電源的正常電壓值與該第二電源的正常電壓值不同。

在上述實施例中，為了減省第二電源的線路複雜度與線路寬度，其中每一個該待供電電路的該第二電源為彼此串聯連接至該第二直流電源供應器。

總上所述，本申請所提供的串聯式供電系統，具有保護電路，可以在串聯的待供電電路之一突然失效時，對其餘的待供電電路提供保護，以避免其餘的待供電電路燒毀。

100‧‧‧串聯式供電系統

110‧‧‧第一直流電源供應器

112、112-1~N‧‧‧待供電電路

120‧‧‧第二直流電源供應器

122、122-1~N‧‧‧電源供應器

200‧‧‧串聯式供電系統

230‧‧‧保護電路

231‧‧‧第一端

232‧‧‧第二端

234‧‧‧電阻

236、236-1~X‧‧‧阻尼二極體

400‧‧‧串聯式供電系統

410‧‧‧第一直流電源供應器

430‧‧‧保護電路

431‧‧‧開關埠

432‧‧‧電子開關元件

600‧‧‧串聯式供電系統

620‧‧‧第二直流電源供應器

630‧‧‧保護電路

631‧‧‧開關埠、第二開關埠

634‧‧‧第二電阻

636‧‧‧第二阻尼二極體

800‧‧‧串聯式供電系統

810、810-1、810-2‧‧‧偵測電路

900‧‧‧串聯式供電系統

910‧‧‧邏輯電路

1000‧‧‧串聯式供電系統

圖1A為根據本發明一實施例的串聯式供電系統100的一方塊示意圖。

圖1B為根據本發明一實施例的串聯式供電系統100的一方塊示意圖。

圖2A為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統200的一示意圖。

圖2B為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統200的一示意圖。

圖2C為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統200的一示意圖。

圖3A為根據本發明實施例的保護電路230的一電路示意圖。

圖3B為根據本發明另一實施例的保護電路230的一電路示意圖。

圖4A為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統400的一示意圖。

圖4B為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統400的一示意圖。

圖4C為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統400的一示意圖。

圖5A為根據本發明一實施例的一保護電路430的一電路示意圖。

圖5B為根據本發明另一實施例的一保護電路430的一電路示意圖。

圖6A為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統600的一示意圖。

圖6B為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統600的一示意圖。

圖7為根據本發明實施例的保護電路630的一電路示意圖。

圖8A為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。

圖8B為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。

圖8C為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。

圖8D為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。

圖8E為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。

圖9A為本發明一實施例的一串聯式供電系統900的一示意圖。

圖9B其為本發明一實施例的一串聯式供電系統900的一示意圖。

圖9C其為本發明一實施例的一串聯式供電系統900的一示意圖。

圖10A為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。

圖10B為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。

圖10C為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。

圖10D為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。

本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明亦可以廣泛地運用在其他的實施例施行。本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為提供更清楚的描述及使熟悉該項技藝者能理解本發明的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸而繪圖，某些尺寸與其他相關尺度的比例會被突顯而顯得誇張，且不相關的細節部分亦未完全繪出，以求圖示的簡潔。此外，本發明的各流程圖所示的各個步驟當中，可以插入其他與本發明無關的其他步驟。除非有因果依存關係，本發明也不限定各個步驟的執行順序。

請參考圖1A所示，其為根據本發明一實施例的串聯式供電系統100的一方塊示意圖。該串聯式供電系統100可以實作在一塊或多塊電路板上。在某些範例當中，該串聯式供電系統100可以是虛擬貨幣系統的礦機系統、人工智慧的計算機系統、或是使用大量相同型式電路的計算機系統。

該串聯式供電系統100包含一第一直流電源供應器110與一第二直流電源供應器120。該第一直流電源供應器110可以包含降壓變換器 (buck converter)，其為用於降低電壓的直流-直流轉換器，其輸出端的電壓會比輸入端的電壓要低，但其輸出電流會大於輸入電流。類似地，該第二直流電源供應器120也可以包含降壓變換器。舉例來說，該第一直流電源供應器110的輸入端電壓可以是電腦系統常見的48V、24V、12V或5V，但輸出端電壓可以降為積體電路裝置常見的5V、3.3V、1.5V、0.9V或0.7V等規格。類似地，該第二直流電源供應器120也可以具有上述規格的其中之一。

在一實施例中，該串聯式供電系統100包含多個串聯在一起的待供電電路112。如圖1A~1B所示，總共有N個待供電電路112-1~N，其中N為大於一的正整數。如上所述，這些待供電電路112可以是用於算術與邏輯運算的晶片，例如人工智慧應用領域的計算晶片、虛擬貨幣的挖礦晶片等。舉例來說，這些待供電電路112可以包含通用的算術與邏輯運算單元，也可以包含通用的算術與邏輯運算單元陣列。除了通用的算術與邏輯運算單元以外，待供電電路112也可以包含適用於特定應用場景的運算電路。除此之外，待供電電路112包含輸出入用的介面，以便輸入運算電路或運算單元所需要的資料，並且輸出運算後得到的結果。

在一實施例中，每一個待供電電路112可以是一顆獨立封裝的積體電路。在另一實施例中，每一個待供電電路112可以是單獨一顆晶片，多個待供電電路112可以藉由載板(interposer)或基板(substrate)被封裝在一顆封裝體當中。在更一實施例中，每一個待供電電路112可以是一顆晶片上的一塊獨立區域。多個待供電電路112可以藉由晶片內部的繞線結合在一起。本發明並不限定待多個供電電路112是否在同一片電路板上，也不限定多個供電電路112是否在同一封裝體當中，更不限定多個供電電路112是否在同一晶片當中。

在本發明的一實施例當中，每一個待供電電路112的形態都是相同的。舉例來說，每一個待供電電路112可以是相同型號的積體電路。在相同的運作模式下，每一個待供電電路112所消耗的功率是相當的。換言之，在圖1A所示的實施例當中，待供電電路112-1的輸入端電壓與輸出端電壓的壓差，幾乎等於其他待供電電路112-i的輸入端電壓與輸出端電壓的壓差，其中i為2至N的正整數。然而，本發明並不限定所有的待供電電路112具有相同的運作模式，也不限定所有的待供電電路112在運作時都具有相當的消耗功率。

待供電電路112內部具有兩個或以上的電源鏈路。舉例來說，待供電電路112內部的算術與邏輯運算單元使用0.9V的電源鏈路。待供電電路112內部的輸出單元使用的是3.3V的電源鏈路，使用較高的電壓以便推動輸出信號。在某些範例當中，待供電電路112可以包含兩種輸出入介面，各自需要不同的電壓。因此，待供電電路112就需要具有三個電源鏈路。

一般來說，待供電電路112內部的算術與邏輯運算單元使用較低電壓的電源鏈路，以便節省電能。但待供電電路112的輸出入介面則使用較高電壓的電源鏈路，以便提高噪訊比與減低通信錯誤率。但本發明並不限定輸出入介面的電源鏈路一定要使用較高電壓差的電源鏈路。

在圖1A所示的實施例當中，第二直流電源供應器120供應電源給多個電源供應器122。每一個電源供應器122相應於一個該待供電電路112。舉例來說，電源供應器122-i相應於待供電電路112-i，其中i為2至N的正整數。就某一個待供電電路112而言，其內部的算術與邏輯運算單元使用0.9V 的電源鏈路來自於前一個待供電電路112之輸出端與後一個待供電電路112之輸入端的電壓差。而其內部的輸出單元使用的3.3V的電源鏈路，來自於相應的電源供應器112與後一個待供電電路112輸入端的電壓差。就第一個待供電電路112-1而言，其內部的算術與邏輯運算單元使用0.9V的電源鏈路來自於第一直流電源供應器110之輸出端與第二個待供電電路112-2之輸入端的電壓差。而其內部的輸出單元使用的3.3V的電源鏈路，來自於相應的電源供應器112-1與第二個待供電電路112-2輸入端的電壓差。

在一實施例中，該電源供應器122可以包含線性直流穩壓器與/或低壓差穩壓器(LDO,low dropout regulator)。本發明並不限定電源供應器122所包含的穩壓器型態。

在圖1A所示的實施例當中，當某一或多個待供電電路112突然失效或無預警關閉之後，會造成其他的待供電電路112所分配的電壓差變大，可能會導致待供電電路112燒毀。除此之外，該失效或關閉的待供電電路112相應的電源供應器122仍然持續供應電源。也有可能會造成該失效或關閉的待供電電路112之前的待供電電路112遭到逆向的電壓衝擊而燒毀。為了避免上述的問題發生，本申請提出了解決方案。

請參考圖1B所示，其為根據本發明一實施例的串聯式供電系統100的一方塊示意圖。圖1B所示的實施例與圖1A所示實施例的不同點在於，第二電源供應器120可以直接供應給每一個待供電電路112。換言之，待供電電路112可以具有串聯部分的電路，也可以具有並聯部分的電路。當代供電電路112的串聯部分的電路發生失效，導致電壓差過大的情況，也是本申請所提供之解決方案可以避免的狀況。

請參考圖2A所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統200的一示意圖。串聯式供電系統200與圖1A所示的串聯式供電系統100的不同之處，在於多了一個保護電路230。該保護電路230包含了一第一端231與一第二端232，分別用於連接該第一直流電源供應器110之輸出端與該第二直流電源供應器120的輸出端。其中，該第二直流電源供應器120之輸出端電壓通常大於該第一直流電源供應器110之輸出端電壓。

請參考圖2B所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統200的一示意圖。串聯式供電系統200與圖1B所示的串聯式供電系統100的不同之處，在於多了一個保護電路230。該保護電路230包含了一第一端231與一第二端232，分別用於連接該第一直流電源供應器110之輸出端與該第二直流電源供應器120的輸出端。

請參考圖2C所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統200的一示意圖。和圖2B所示的實施例相比，第一個待供電電路112-1由該第二直流電源供應器120接收了第二電源之後，其輸出端連接到第二個待供電電路112-2的第二電源。第三個待供電電路112-3由該第二個待供電電路112-2的第二電源輸出端接入第二電源。依此類推，直到最後一個待供電電路112-N的第二電源輸出端與第一電源輸出端共地，接回該該第二直流電源供應器120。

在圖2C所示的實施例當中，每一個待供電電路112有兩個電源鏈路。在該串聯式供電系統200當中，具有左右兩個串聯的電源鏈路，分別由第一直流電源供應器110與第二直流電源供應器120進行供電。當其中一個待供電電路112的兩個電源鏈路當中的一個突然失效，導致電壓差過大時，則保護電路230會發生作用。

雖然圖2A~2C的實施例所示的待供電電路112只有兩個電源鏈路，但本領域的普通技術人員可以理解到，每個待供電電路112可以有多於兩個以上的電源鏈路。每一個電源鏈路所使用的電壓值可以相同，也可以不同。

請參考圖3A所示，其為根據本發明一實施例的保護電路230的一電路示意圖。該保護電路230更包含連接至該第一端231的一阻尼二極體236，以及連接到該阻尼二極體236與該第二端232的一電阻234。該阻尼二極體236的陽極連接到該電阻234，該阻尼二極體236的陰極連接到該第一端231。電阻234的阻值的設定相應於該第一端231與該第二端232的電壓差。

當圖2A與圖2B所示的該串聯式供電系統200的某一或多個待供電電路112突然失效或無預警關閉時，該第一直流電源供應器110的輸出電路所升高的電壓差會經由該阻尼二極體236吸收，使得其他的待供電電路112的電壓波動較為穩定，而不至於因為瞬間的電壓變化而燒毀。

請參考圖3B所示，其為根據本發明另一實施例的保護電路230的一電路示意圖。與圖3A所示的實施例相比，圖3B所示的保護電路230具有複數個串聯的阻尼二極體236。第一個阻尼二極體236的陽極連接到該電阻234，最後一個阻尼二極體236的陰極連接到該第一端231，而阻尼二極體236的陽極連接到前一個阻尼二極體的陰極。當單一個阻尼二極體236的係數不足以滿足需求時，可以串聯多個阻尼二極體236。

在圖3A的一種變化當中，阻尼二極體236與電阻234的連接順序可以對調。在圖3B的一種變化當中，多個阻尼二極體236-1~236-X與電阻 234的連接順序可以對調。在圖3A的一種變化當中，保護電路230可以只包含一個或多個阻尼二極體236。在圖3A的一種變化當中，保護電路230可以只包含一個或多個電阻234。本發明並不限定保護電路230所包含的電阻或二極體的形式與個數，也不限定保護電路230所組成的元器件，只需要保護電路230可以保護待供電電路112能夠免於電壓差過大而燒毀，這樣的保護電路230即符合本申請的發明精神。

圖3A與3B所示的保護電路230雖然可以保護待供電電路112，但是保護電路230本身的電阻234會持續消耗電力。為了改善這個問題，可以採用圖4A、圖4B或圖6A、6B所示的實施例。利用開關電路來決定是否要開啟保護電路。

請參考圖4A所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統400的一示意圖。與圖2A所示的串聯式供電系統200相比，圖4A的保護電路430不同於保護電路230，圖4A的第一直流電源供應器410也不同於第一直流電源供應器110。

第一直流電源供應器410包含一個偵測電路與相應的輸出。在一實施例當中，該偵測電路用於偵測第一直流電源供應器410所輸出的功率是否有瞬間減少的情況。當所輸出的功率瞬間減少時，則表示某一或多個待供電電路112突然失效或無預警關閉。在另一實施例當中，該偵測電路可以用於偵測該第一直流電源供應器410所輸出的電壓與/或電流是否有異常的情況。當偵測到上述的情況時，該第一直流電源供應器410會有一個輸出信號連接到保護電路430的一個開關埠431。當該開關埠431收到表示功率瞬間減少的輸出信號時，將會開啟保護電路430，以預防其他的待供電電路 112隨之燒毀。

本申請並不限定該偵測電路是否用於偵測電壓、電流、功率值是否異常。只要該偵測電路可以偵測到上述三種值的至少一種或其任意組合為異常，即開啟保護電路430。

在一實施例當中，該偵測電路與其相應的輸出信號線路可以與第一直流電源供應器410整合在同一個積體電路當中。在另一個實施例當中，該偵測電路與其相應的輸出信號線路可以實作在第一直流電源供應器410的積體電路之外。舉例來說，該偵測電路與其相應的輸出信號線路可以是市面上常見的功率監控積體電路，用於偵測該第一直流電源供應器410的輸出功率。在其他的實施例當中，還可以使用電源控制積體電路，內含可程式化的嵌入式處理器，來達到上述的功能。本申請並不限定該偵測電路是否與電源供應電路是否要實作在一起，只需要有一個偵測電路可以啟閉該保護電路430。

請參考圖4B所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統400的一示意圖。與圖2B所示的串聯式供電系統200相比，圖4B的保護電路430不同於保護電路230，圖4B的第一直流電源供應器410也不同於第一直流電源供應器110。其不同之處已經於圖4A的部分提過，在此不再贅敘。

請參考圖4C所示，其為其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統400的一示意圖。與圖2C所示的串聯式供電系統200相比，圖4C的保護電路430不同於保護電路230，圖4C的第一直流電源供應器410也不同於第一直流電源供應器110。其不同之處已經於圖4A的部分提過，在此不再贅敘。

請參考圖5A與5B所示，其為根據本發明一實施例的一保護電路430的電路示意圖。圖5A所示的該保護電路430為圖3A所示保護電路230的一變化型。在圖5B所示的另一實施例中，該保護電路430也可以衍生為圖3B所示保護電路230的一變化型。

除了該保護電路230既有的元器件之外，該保護電路430包含一開關埠431以接受來自於該偵測信號，以及一電子開關元件432，分別用於連接該第二端232、該電阻234與該開關埠431。當該開關埠431接受該偵測信號之後，則該電子開關元件432即接通該第二端232與該電阻234，使得該保護電路430可以保護待供電電路112。而在平常的狀態下，電阻234並不會消耗電力。

本領域的普通技術人員可以理解到，圖5A與5B所示的實施例僅為一示範。在其他可能的變化當中，電子開關元件432可以連接到該第一端231、該阻尼二極體236、該電阻234與該第二端232當中的任何位置。該電子開關元件432可以是各式電晶體(transistor)或其組合的電子開關，可以適應各種開關埠431所收的輸入信號。舉例來說，該輸入信號可以是上緣啟動、下緣啟動、高位啟動或低位啟動等等。該電子開關元件432可以根據該輸入信號的種類進行設計與變化。

該電子開關元件432可以是圖5A所示的N型金屬氧化物半導體場效電晶體(NMOS)，但也可以是其他種類的電晶體或電子開關。在圖5B所示的實施例當中，該電子開關元件432是以抽象化的方框來繪製，用於表示該電子開關元件432可以是其他種類的元器件或其組合。在圖3A與3B的說明當中，也提到保護電路230的各式變化。圖5A與5B的實施例也同樣適用於上述的變化，該電子開關元件432可以連接到上述第一端231與該第二端232當中的任何位置。

在圖1A、2與4A的實施例當中，也有可能出現電源供應器122突然失效或無預警關閉的情況，同樣會造成其他電源供應器122燒毀的問題。因此，可以套用上述的思路來解決類似的問題。

請參考圖6A所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統600的一示意圖。與圖4A所示的串聯式供電系統400相比，圖6A的保護電路630不同於保護電路430，圖6A的第二直流電源供應器620也不同於第二直流電源供應器420。

第二直流電源供應器620包含另一個偵測電路與相應的輸出。在一實施例當中，該偵測電路用於偵測第二直流電源供應器610所輸出的功率是否有瞬間減少的情況。當所輸出的功率瞬間減少時，則表示某一或多個電源供應器122突然失效或無預警關閉。在另一實施例當中，該偵測電路可以用於偵測該第一直流電源供應器410所輸出的電壓與/或電流是否有異常的情況。當偵測到上述的情況時，該第二直流電源供應器620會有一個輸出信號連接到保護電路630的一個開關埠631。當該開關埠631收到表示功率瞬間減少的輸出信號時，將會開啟保護電路630，以預防其他的電源供應器122隨之燒毀。

類似於第一直流電源供應器410的範例，在一實施例當中，該偵測電路與其相應的輸出信號線路可以與第二直流電源供應器620整合在同一個積體電路當中。在另一個實施例當中，該偵測電路與其相應的輸出信號線路可以實作在第二直流電源供應器620的積體電路之外。舉例來說，該偵測電路與其相應的輸出信號線路可以是市面上常見的功率監控積體電路，用於偵測該第二直流電源供應器620的輸出功率。在其他的實施例當中，還可以使用電源控制積體電路，內含可程式化的嵌入式處理器，來達到上述的功能。本申請並不限定該偵測電路是否與電源供應電路是否要實作在一起，只需要有一個偵測電路可以啟閉該保護電路630。

請參考圖6B所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統600的一示意圖。與圖4C所示的串聯式供電系統400相比，圖6B的保護電路630不同於保護電路430，圖6B的第二直流電源供應器620也不同於第二直流電源供應器420。其餘的部分，圖6B均和圖6A所示實施例的部分相同。

請參考圖7所示，其為根據本發明一實施例的一保護電路630的一電路示意圖。該保護電路630為圖5A所示保護電路430的一變化型。在另一實施例中，該保護電路630也可以衍生為圖5B所示保護電路430的一變化型。

比起保護電路430，圖7所示的保護電路630包含兩條並聯的保護電路，分別接到該第一端231與該第二端232。左側的保護電路如圖5A所示的實施例一般，在此不再贅述。右側的保護電路與左側的保護電路剛好相反，用於保護電源供應器122免於燒毀。

一第二電子開關元件632分別連接第二開關埠631、該第一端231與一第二電阻634。該第二開關埠631連接到該第二直流電源供應器620的輸出信號。該保護電路630更包含一第二阻尼二極體636，其陰極接到該第二端232，其陽極接到該第二電阻634。當該第二開關埠631接受該偵測信號之後，則該第二電子開關元件632即接通該第一端231與該第二電阻634，使得該保護電路630可以保護電源供應器122。而在平常的狀態下，電阻634並不會消耗電力。

本領域的普通技術人員可以理解到，圖7所示的實施例僅為一示範。在其他可能的變化當中，第二電子開關元件632可以連接到該第一端231、該第二電阻634、該第二阻尼二極體636與該第二端232當中的任何位置。該第二電子開關元件632可以是各式電晶體(transistor)或其組合的電子開關，可以適應各種開關埠631所收的輸入信號。舉例來說，該輸入信號可以是上緣啟動、下緣啟動、高位啟動或低位啟動等等。該第二電子開關元件632可以根據該輸入信號的種類進行設計與變化。

由於待供電電路112與電源供應器122的阻抗值不同，因此在圖7當中，電阻234與第二電阻634的阻抗值可以不同。類似於圖5B所示的實施例，保護電路630左右並聯的保護電路當中，可以分別包含多個阻尼二極體。關於圖7所示的保護電路630，可以適用於圖3A、3B、5A與5B所示之保護電路230與430的各種變化。

請參考圖8A所示，其為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。和圖4A所示的串聯式供電系統400相比較，該串聯式供電系統800包含一偵測電路810，用於偵測第一個該待供電電路112-1的兩個輸入端的電壓差。當兩個輸入端的電壓差大於一定值時，則該偵測電路810則會輸出信號到該保護電路430的開關埠431。當該開關埠431收到表示電壓差過大的輸出信號時，將會開啟保護電路430，以預防待供電電路112-1隨之燒毀。本領域的普通技術人員可以理解到該偵測電路810可以包含常見的比較器或是比較器的等效電路，用於偵測待供電電路112-1的兩個輸入端的電壓差。

請參考圖8B所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。和圖4B所示的串聯式供電系統400相比較，該串聯式供電系統800包含上述的偵測電路810，用於偵測第一個該待供電電路112-1的兩個輸入端的電壓差。

請參考圖8C所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。與圖8A所示的實施例相比，該偵測電路810所連接的兩個輸入端並非來自於同一個待供電電路112-1的兩個輸入端的電壓差。該偵測電路810的兩個輸入端可以是來自於某一個待供電電路112的第一電源端以及另一個待供電電路112的第二電源端。當兩個輸入端的電壓差大於一定值時，則該偵測電路810則會輸出信號到該保護電路430的開關埠431。當該開關埠431收到表示電壓差過大的輸出信號時，將會開啟保護電路430，以預防這一串的待供電電路112-1隨之燒毀。此種連接方式可以適用於圖8B的實施例當中。

請參考圖8D所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。與圖8C所示的實施例相比，該偵測電路810所連接的兩個輸入端可以是該串待供電電路112當中的其中一個待供電電路 112-2的第一電源端以及另一個待供電電路112-3的第二電源端。換言之，本申請並不限定該偵測電路810必須要連接該串待供電電路112當中的第一個待供電電路112-1。此種連接方式同樣可以適用於圖8B的實施例當中。

請參考圖8E所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統800的一示意圖。其為圖4C所示實施例的一變化型，其所包含的偵測電路810之說明，可以參考圖8A所示。除此之外，本領域的普通技術人員可以理解到圖4C所示的實施例，也都可以套用圖8B~8D所示的實施例的變化。

請參考圖9A所示，其為本發明一實施例的一串聯式供電系統900的一示意圖。與圖8A~D圖所示的實施例相比，圖9A所示的實施例包含兩個偵測電路810-1與810-2。第一個偵測電路810-1的兩個輸入端分別為第一個待供電電路112-1的兩個電源輸入端。第二個偵測電路810-2的兩個輸入端分別為第二個待供電電路112-2的兩個電源輸入端。這兩個偵測電路810-1與810-2的輸出分別接入到一邏輯電路910當中。該邏輯電路910可以輸出一個信號到該保護電路430的開關埠431。當這兩個偵測電路810-1與810-2的至少其中之一偵測到異常的狀況時，該邏輯電路910所輸出的信號將透過該開關埠431開啟該保護電路430。

雖然在圖9A所示的實施例當中，只繪出兩個偵測電路810。但本領域的普通技術人員可以理解到，可以依照圖8A~D的各種實施例與各種變化來增加偵測電路810的數量，以及調整偵測電路810的聯接方式。而每一個偵測電路810的輸出都連接到該邏輯電路910，該邏輯電路910可以包含各種等效的邏輯閘與其結合電路。在一實施例當中，該邏輯電路910至少包含一反及閘(NAND)或者是等效於該反及閘的邏輯電路。當該邏輯電路910的多個輸入端的其中之一接收到異常情況的信號時，該邏輯電路910所輸出的信號將透過該開關埠431開啟該保護電路430，以便使得保護電路430保護串聯的多個待供電電路112。只有當多個輸入端的全部輸入端都沒有接收到異常情況信號時，該邏輯電路910所輸出的信號將透過該開關埠431關閉該保護電路430，以便使得保護電路430無須耗電來保護串聯的多個待供電電路112。

請參考圖9B所示，其為本發明一實施例的一串聯式供電系統900的一示意圖。與圖9A所示的實施例相比，圖9B的串聯式供電系統900同樣包含多個偵測電路810與一個邏輯電路910。其餘的部分和圖4B所示的實施例是相似的。

請參考圖9C所示，其為本發明一實施例的一串聯式供電系統900的一示意圖。與圖9A所示的實施例相比，圖9C的串聯式供電系統900同樣包含多個偵測電路810與一個邏輯電路910。其餘的部分和圖4C所示的實施例是相似的。

在上述的實施例當中，保護電路230、430與630都是連接於兩個電源供應器之間。但保護電路230可以用於保護一或多個串聯的待供電電路112，亦即連接至欲保護的一或多個串聯的待供電電路112。

請參考圖10A所示，其為根據本發明一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。與圖1A所示的實施例相比，圖10A所示的實施例包含一個保護電路230。其第一端231連接到該待供電電路112的第一電源輸入端，其第二端232連接到同一個該待供電電路112的第二電源輸入端。當第一端231與該第二端232的電壓差超過一定值時，該保護電路230即啟動保護。

請參考圖10B所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。與圖1B所示的實施例相比，圖10B所示的實施例包含一個保護電路230。其第一端231連接到該待供電電路112的第一電源輸入端，其第二端232連接到同一個該待供電電路112的第二電源輸入端。當第一端231與該第二端232的電壓差超過一定值時，該保護電路230即啟動保護。

請參考圖10C所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。與圖10A所示的實施例相比，該保護電路230的第一端231連接到第一個該待供電電路112-1的第一電源輸入端，其第二端232連接到第三個該待供電電路112-3的第二電源輸入端。當第一端231與該第二端232的電壓差超過一定值時，該保護電路230即啟動保護第一個到第三個待供電電路112。換言之，本申請的保護電路230可以用於保護多個串聯的待供電電路112。

請參考圖10D所示，其為根據本發明另一實施例的一串聯式供電系統1000的一示意圖。與圖10C所示的實施例相比，多個待供電電路112的第二電源輸入端是直接連接到第二電源供應器120。

如圖4A、4B、8A~8D、9A與9B所示的實施例相同，圖10A~D所示的各種實施例可以增加一個偵測電路810，並且將保護電路230改用為保護電路430。當具有多個偵測電路810時，還可以在這些偵測電路810與該保護電路430的開關埠431之間，增加一個邏輯電路910。當該邏輯電路910的多個輸入端的其中之一接收到異常情況的信號時，該邏輯電路910所輸出的信號將透過該開關埠431開啟該保護電路430，以便使得保護電路430保護串聯的多個待供電電路112。只有當多個輸入端的全部輸入端都沒有接收到異常情況信號時，該邏輯電路910所輸出的信號將透過該開關埠431關閉該保護電路430，以便使得保護電路430無須耗電來保護串聯的多個待供電電路112。

110:第一直流電源供應器

112、112-1~N:待供電電路

120:第二直流電源供應器

122、122-1~N:電源供應器

200:串聯式供電系統

230:保護電路

231:第一端

232:第二端

Claims

一種串聯式供電系統，包含：一第一直流電源供應器；一第二直流電源供應器；串聯連接至該第一直流電源供應器的多個待供電電路，每一個該待供電電路的一第一電源係由該第一直流電源供應器所供應，每一個該待供電電路的一第二電源係由該第二直流電源供應器所供應；以及一保護電路，分別包含連接至該第一直流電源供應器的一第一端與連接至該第二直流電源供應器的一第二端，其中當一或多個該待供電電路之間的電壓差值過大時，該保護電路用於保護該多個待供電電路免於燒毀。
如申請專利範圍第1項的串聯式供電系統，更包含相對應於該多個待供電電路的多個電源供應器，以便分別供應該多個待供電電路的該第二電源，其中該第二直流電源供應器供應電源給該多個電源供應器。
如申請專利範圍第1項的串聯式供電系統，更包含一第一偵測電路以偵測該第一直流電源供應器的輸出，當該第一偵測電路偵測到該第一直流電源供應器的輸出異常時，輸出一第一偵測信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護該多個待供電電路免於燒毀。
如申請專利範圍第3項的串聯式供電系統，其中該保護電路更包含：連接到該第一偵測電路的一第一電子開關元件，其中當接收到該第一偵測信號時，該第一電子開關元件接通該保護電路。
如申請專利範圍第2項的串聯式供電系統，更包含一第二偵測電路以偵測該第二直流電源供應器的輸出，當該第二偵測電路偵測到該第二直流電源供應器的輸出異常時，輸出一第二偵測信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護其餘的該電源供應器免於燒毀。
如申請專利範圍第5項的串聯式供電系統，其中該保護電路更包含：連接到該第二偵測電路的一第二電子開關元件，其中當接收到該第二偵測信號時，該第二電子開關元件接通該保護電路。
如申請專利範圍第1項的串聯式供電系統，更包含一第三偵測電路以偵測該多個待供電電路其中之第X個該待供電電路的該第一電源與第Y個該待供電電路的該第二電源之間的電壓差值，當該第三偵測電路偵測到該電壓差值超過一臨界值時，該第三偵測電路輸出一第三偵測信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護該多個待供電電路免於燒毀，其中X與Y均為正整數。
如申請專利範圍第1項的串聯式供電系統，更包含：一邏輯電路，具有多個輸入端與一個輸出端，該輸出端連接到該保護電路；以及多個第四偵測電路，其中每一個該第四偵測電路用於偵測該多個待供電電路之一或多個該待供電電路的該第一電源與該第二電源之間的電壓差值，當每一個該第四偵測電路偵測到該電壓差值超過一臨界值時，輸出一第四偵測信號到該邏輯電路的該多個輸入端的其中之一，其中當該邏輯電路的多個該輸入端的其中之一接收到該第四偵測信號時，該邏輯電路輸出信號到該保護電路，用於接通該保護電路以保護該多個待供電電路免於燒毀。
一種串聯式供電系統，包含：串聯連接至一第一直流電源供應器的多個待供電電路，每一個該待供電電路的一第一電源係由該第一直流電源供應器所供應，每一個該待供電電路的一第二電源係由一第二直流電源供應器所供應；以及一保護電路，分別包含一第一端與一第二端，其中該第一端連接到第X個該待供電電路的該第一電源，該第二端連接到第Y個該待供電電路的該第二電源，當該第一端與該第二端之間的電壓差值過大時，該保護電路用於保護該多個待供電電路免於燒毀，其中X與Y為正整數。
如申請專利範圍第9項的串聯式供電系統，其中該多個待供電電路的該第二電源分別來自於相對應於該多個待供電電路的多個電源供應器，其中該第二直流電源供應器供應電源給該多個電源供應器。
如申請專利範圍第1項至第10項其中之一的串聯式供電系統，其中該第一電源的正常電壓值與該第二電源的正常電壓值不同。
如申請專利範圍第1項至第10項其中之一的串聯式供電系統，其中每一個該待供電電路的該第二電源為彼此串聯連接至該第二直流電源供應器。