TWI764235B - 過壓保護電路 - Google Patents

過壓保護電路

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TWI764235B TW109127497A TW109127497A TWI764235B TW I764235 B TWI764235 B TW I764235B TW 109127497 A TW109127497 A TW 109127497A TW 109127497 A TW109127497 A TW 109127497A TW I764235 B TWI764235 B TW I764235B
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Abstract

一種過壓保護電路用以抑制一電壓突波。該過壓保護電路耦合於一輸入端，用以接收一輸入電壓。該過壓保護電路具有一開關電路、一控制器、以及一比較單元。當該輸入電壓大於一第一電壓時，則強制啟動一放電機制以抑制該電壓突波。當該輸入電壓小於一第二電壓時，則關閉該放電機制以回復正常操作。

Description

過壓保護電路
本發明係關於一種過壓保護電路，特別是關於一種可應用於馬達控制器之過壓保護電路。
第1圖係習知之馬達控制器電源系統之熱插拔等效電路10。電源供應器110提供一供應電壓Vps使得馬達控制器100具有一輸入電壓Vcc。當開關SW於時間T1導通時，線電阻R、線電感L、以及電源電容C會引發震盪而導致輸入電壓Vcc過大。第2圖係對應於第1圖之相關信號之時序圖。如第2圖所示，輸入電壓Vcc於時間T1後會產生一過大之電壓。因此，在無保護電路時，容易造成元件損壞。傳統上可於開關SW與馬達控制器100之間加入一稽納二極體用以箝制電壓突波，但此方法將提高系統製造成本。
有鑑於前述問題，本發明之目的在於提供一種過壓保護電路以抑制一電壓突波。
依據本發明提供該過壓保護電路，其中該過壓保護電路可應用於一單相馬達或一多相馬達。該過壓保護電路耦合於一輸入端，用以接收一輸入電壓。該過壓保護電路具有一開關電路、一控制器、以及一比較單元。當該輸入 電壓大於一第一電壓時，則強制啟動一放電機制以抑制一電壓突波。當該輸入電壓小於一第二電壓時，則關閉該放電機制以回復正常操作。
10:馬達控制器電源系統之熱插拔等效電路
100:馬達控制器
110:電源供應器
Vcc:輸入電壓
20:過壓保護電路
21:周遭電路
SW:開關
R:線電阻
L:線電感
C:電源電容
230:電源供應器
Vps:供應電壓
Ips:電源電流
GND:端點
IN:輸入端
Vin:輸入電壓
Idis:放電電流
200:開關電路
210:控制器
220:比較單元
201:第一電晶體
202:第二電晶體
203:第三電晶體
204:第四電晶體
205:第五電晶體
206:第六電晶體
C1:第一控制信號
C2:第二控制信號
C3:第三控制信號
C4:第四控制信號
C5:第五控制信號
C6:第六控制信號
221:比較器
222:多工器
EN:致能信號
V1:第一信號
V2:第二信號
T1:時間
Voh:第一電壓
Vol:第二電壓
第1圖係係習知之馬達控制器電源系統之熱插拔等效電路。
第2圖係對應於第1圖之相關信號之時序圖。
第3圖係本發明一實施例之過壓保護電路與周遭電路之示意圖。
第4圖係對應於第3圖之相關信號之時序圖。
下文中之說明將使本發明之目的、特徵、與優點更明顯。茲將參考圖式詳細說明依據本發明之較佳實施例。
第3圖係本發明一實施例之過壓保護電路20與周遭電路21之示意圖。周遭電路21具有一電源供應器230與一開關SW，用以提供一供應電壓Vps、一輸入電壓Vin、以及一電源電流Ips。過壓保護電路20耦合於一輸入端IN，用以接收輸入電壓Vin。過壓保護電路20具有一開關電路200、一控制器210、以及一比較單元220。開關電路200具有一第一電晶體201、一第二電晶體202、一第三電晶體203、一第四電晶體204、一第五電晶體205、以及一第六電晶體206。控制器210產生一第一控制信號C1、一第二控制信號C2、一第三控制信號C3、一第四控制信號C4、一第五控制信號C5、以及一第六控制信號C6，用以分別控制第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、第四電晶體204、第五電晶體205、以及第六電晶體206之開關情形。第一電晶體201耦合至輸入端IN與第二電晶體202而第二電晶體202耦合至一端點GND。第三電晶體203耦合至輸入端IN 與第四電晶體204而第四電晶體204耦合至端點GND。第五電晶體205耦合至輸入端IN與第六電晶體206而第六電晶體206耦合至端點GND。第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、第四電晶體204、第五電晶體205、以及第六電晶體206可為一P型金氧半電晶體或一N型金氧半電晶體。於第3圖中，第一電晶體201、第三電晶體203、以及第五電晶體205係以三P型金氧半電晶體為例。第二電晶體202、第四電晶體204、以及第六電晶體206係以三N型金氧半電晶體為例。
比較單元220耦合至輸入端IN且接收一第一信號V1與一第二信號V2，用以產生一致能信號EN至控制器210，其中第一信號V1具有一第一電壓Voh且第二信號V2具有一第二電壓Vol。第一電壓Voh係大於第二電壓Vol。舉例而言，比較單元220可設計成具有一比較器221與一多工器222。比較器221耦合至輸入端IN與多工器222之一輸出端，用以產生致能信號EN。多工器222接收第一信號V1、第二信號V2、以及致能信號EN，用以產生一輸出信號至比較器221。當致能信號EN為一低位準L時，多工器222選擇第一信號V1耦合至比較器221。當致能信號EN為一高位準H時，多工器222選擇第二信號V2耦合至比較器221。
請同時參照第3圖與第4圖，其中第4圖係對應於第3圖之相關信號之時序圖。當開關SW於時間T1導通時，輸入電壓Vin會開始逐漸上升。當輸入電壓Vin大於第一電壓Voh時，則強制啟動一放電機制以抑制一電壓突波。此時致能信號EN為高位準H，用以通知控制器210將流入輸入端IN之放電電流Idis導至端點GND。控制器210可同時或非同時導通第一電晶體201與第二電晶體202，用以產生一放電路徑。控制器210亦可同時或非同時導通第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、以及第四電晶體204，用以產生兩放電路徑。控制器210亦可同時或非同時導通第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、第四電晶體204、第五電晶體205、以及第六電晶體206，用以產生三放電路徑。當輸入電壓Vin小於第二電壓Vol時，則關閉放電機制。此時致能信號EN為低位 準L，用以通知控制器210回復正常操作並關閉對應的放電路徑。如第4圖所示，輸入電壓Vin之波形係於第一電壓Voh與第二電壓Vol之間呈現一鋸齒狀之震盪，因而達到過壓保護之目的。
本發明之過壓保護電路20除了可於一電源熱插拔時抑制輸入電壓Vin之電壓突波，亦可於一馬達減速或轉向時抑制產生之電壓突波。本發明之過壓保護電路20可應用於一單相馬達或一多相馬達。此外，本發明可適用於有電感性的致動器，例如無刷馬達、直流馬達、音圈馬達、或電磁致動器。由於本發明不需增加外部元件(如稽納二極體)，因此可降低系統製造成本。
雖然本發明業已藉由較佳實施例作為例示加以說明，應瞭解者為：本發明不限於此被揭露的實施例。相反地，本發明意欲涵蓋對於熟習此項技藝之人士而言係明顯的各種修改與相似配置。因此，申請專利範圍應根據最廣的詮釋，以包含所有此類修改與相似配置。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
20:過壓保護電路
21:周遭電路
SW:開關
R:線電阻
L:線電感
C:電源電容
230:電源供應器
Vps:供應電壓
Ips:電源電流
GND:端點
IN:輸入端
Vin:輸入電壓
Idis:放電電流
200:開關電路
210:控制器
220:比較單元
201:第一電晶體
202:第二電晶體
203:第三電晶體
204:第四電晶體
205:第五電晶體
206:第六電晶體
C1:第一控制信號
C2:第二控制信號
C3:第三控制信號
C4:第四控制信號
C5:第五控制信號
C6:第六控制信號
221:比較器
222:多工器
EN:致能信號
V1:第一信號
V2:第二信號

Claims (20)

  1. 一種過壓保護電路，該過壓保護電路用以抑制一電壓突波，該過壓保護電路耦合至一輸入端以接收一輸入電壓，該過壓保護電路包含：一開關電路，耦合至該輸入端；一控制器，耦合至該開關電路，用以控制該開關電路；以及一比較單元，耦合至該輸入端且接收一第一信號與一第二信號，其中該比較單元比較該輸入電壓與一第一電壓且比較該輸入電壓與一第二電壓，用以產生一致能信號至該控制器，當該輸入電壓大於該第一電壓時，該控制器使得該開關電路產生一放電路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中該第一信號具有該第一電壓且該第二信號具有該第二電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之過壓保護電路，其中，該比較單元包含：一比較器；以及一多工器，接收該第一信號、該第二信號、以及該致能信號，用以產生一輸出信號至該比較器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之過壓保護電路，其中該比較器耦合至該輸入端，用以產生該致能信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之過壓保護電路，其中當該致能信號為一低位準時，該多工器選擇該第一信號耦合至該比較器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之過壓保護電路，其中當該致能信號為一高位準時，該多工器選擇該第二信號耦合至該比較器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中，該開關電路包含：一第一電晶體，耦合至該輸入端；以及一第二電晶體，耦合至該第一電晶體與一第一端點。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之過壓保護電路，其中該控制器產生一第一控制信號與一第二控制信號，用以分別控制該第一電晶體與該第二電晶體之開關情形。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之過壓保護電路，其中，該開關電路更包含：一第三電晶體，耦合至該輸入端；以及一第四電晶體，耦合至該第三電晶體與該第一端點。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之過壓保護電路，其中該控制器更產生一第三控制信號與一第四控制信號，用以分別控制該第三電晶體與該第四電晶體之開關情形。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之過壓保護電路，其中該開關電路更包含： 一第五電晶體，耦合至該輸入端；以及一第六電晶體，耦合至該第五電晶體與該第一端點。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之過壓保護電路，其中，該控制器更產生一第五控制信號與一第六控制信號，用以分別控制該第五電晶體與該第六電晶體之開關情形。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之過壓保護電路，其中該第一電晶體、該第三電晶體、以及該第五電晶體分別為一P型金氧半電晶體，且該第二電晶體、該第四電晶體、以及該第六電晶體分別為一N型金氧半電晶體。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中當該輸入電壓大於該第一電壓時，則啟動一放電機制以抑制該電壓突波。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之過壓保護電路，其中當該輸入電壓小於該第二電壓時，則關閉該放電機制以回復正常操作。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中該輸入電壓之波形係於該第一電壓與該第二電壓之間呈現一鋸齒狀之震盪。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中該第一電壓係大於該第二電壓。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中該過壓保護電 路於一電源熱插拔時抑制該電壓突波。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中該過壓保護電路於一馬達減速或轉向時抑制該電壓突波。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之過壓保護電路，其中該過壓保護電路係應用於一單相馬達或一多相馬達。
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Citations (4)

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