TWM461278U - 載具之電源控制模組 - Google Patents

Description

載具之電源控制模組

本創作係為一種載具之電源控制模組，特別適用在例如車輛等載具的電源迴路上，使該等載具能夠對LED燈具或其他負載穩定地供應源電，以防止載具上的負載因電壓過大或過小而損壞或誤動作。

眾所週知，一般汽車、機車或飛航器具等載具上的電力負載元件，例如大燈、頭燈、方向燈甚至是線性馬達、感測器、功率放大器等等，如果在電源的供應上不穩定，就非常容易造成損壞。特別是像燈具類的負載，一旦電源供應不穩定，就會很容易表現出燈光明暗不定、異常閃爍，甚至減損使用壽命而加速損毀；尤其是現今正處於車輛燈具逐漸由LED取代傳統燈泡的世代交替過程，上述LED燈具的各種使用異常狀況更是層出不窮，許多廠商因此而投注大量維修成本，進而降低以LED取代傳統燈泡的研發意願。

實務上，LED因具有低耗電量、使用壽命長以及高亮度的諸多優點，在車輛上取代傳統燈泡來作為照明器具已成為必然的趨勢，若因為電源電路設計上的不完善，進而造成廠商採用意願降低或替換率成長緩慢，實屬可惜；有鑑於此，本案創作人乃藉其多年從事相關技術領域之實務經驗加以研究，以期能克服載具在電源控制上的缺失。

在相關的先前技術中，一般燈具電源控制電路大多設置有抗突波的保護機制，其原理通常是在電源與負載之間設置一保護元件，當載具因發動或啟動電源的瞬間而產生高電壓時，藉由該保護元件吸收高壓電，或以切斷電源電路的方式來防止電力負載元件承受過大的電壓，進而 防止高壓突波對負載元件造成傷害；例如TW I349404「抗突波高壓保護電路」，即提供了一種藉由保護開關，來達成上述效果的技術。

上述TW I349404「抗突波高壓保護電路」在理論上固然能解決高壓突波對負載元件(燈具)所造成的破壞，然而實務上，載具上的燈具除了高壓突波的問題以外，由於LED燈具與傳統燈泡最大的差異是LED燈具通常是由許多陣列的LED單體(或LED晶片陣列)所組成，與傳統單一燈泡的供電模式有著極大的不同，以至於抗高壓突波的技術僅能克服許多問題中的一小部分，無法徹底解決實務上所遇到的各種狀況。

例如，陣列的LED單體其中一小部分損壞，而且工作電壓未超過前述保護開關所設定的高壓值時，其正常供電的電壓對於其他尚未損壞的LED單體仍屬過高，雖不致於瞬間破壞，但仍然會很快地造成該等其他LED的損壞。又如車輛在夜間行駛開啟大燈，而當使用者啟動方向燈或駐車燈閃爍時，由於方向燈或駐車燈閃爍使得總負載以不同強弱間歇性耗電，往往會使得大燈也隨著方向燈的閃爍而微微明暗閃爍變化。又如車輛行駛在下雨或潮溼環境而造成開關、電源線、連接器或焊接點不正常導通時，將會讓電源電路誤動作而產生弱電對負載供電，造成燈具在未啟動的情形下仍然微微發光。

以上種種狀況都是目前載具上的燈具或其他負載所經常遇到的狀況，尤其是在燈具上，因燈具明暗閃爍特別容易觀察的到，除了對該燈具的使用壽命有所影響以外，往往會因此讓使用者或消費者對車輛品質產生質疑，顯然仍有相當大的改良空間。

本創作之目的在於提供一種載具之電源控制模組，可在輸入電源大於最大設定電壓值，或小於最小設定電壓值時將迴路斷開，以防止突波或弱電對負載造成損害；當輸入電源正常時，則可依據負載所需的功率予以適配，以限電流、定電壓或定電流方式調整其輸出電源功率，使載具上的負載能夠穩定地正常工作。

為達成上述目的，本創作載具之電源控制模組主要係由一連 接於電源供應端的電源控制單元、一連接於負載端的輸出功率適配單元，以及一設置在電源控制單元與輸出功率適配單元之間的電源開關所組成；其中，該電源控制單元進一步包括一設定有最小啟動電壓值的的啟動電壓偵測電路、以及一設定有最大啟動電壓值的過壓偵測電路；當電源供應端的輸入電壓小於啟動電壓偵測電路所設定的最小啟動電壓值，或電源供應端的輸入電壓大於過壓偵測電路所設定的最大啟動電壓值時，該電源開關為不導通狀態而不供電至功率適配單元；當電源供應端的輸入電壓大於啟動電壓偵測電路所設定的最小啟動電壓值且小於過壓偵測電路所設定的最大啟動電壓值時，該電源開關為開通狀態，並通過輸出功率適配單元依負載需求供應電源至負載端，以供負載端正常運作。

藉由上述組成，本創作所能達成之功效如下：

1.在輸入電壓大於最大啟動電壓值時為迴路斷開狀態，因此可以防止高電壓突波通過而對負載造成損壞，具有保護及延長負載元件使用壽命之功效，尤其是負載元件為LED車燈時，可以克服LED車燈容易被高壓突波衝擊而損壞的問題。

2.在輸入電壓小於最小啟動電壓值時為不導通狀態，因此可以防止低電壓供電造成迴路異常動作，進一步避免負載誤動作而造成不必要的耗電，尤其是負載元件為LED車燈時，可以避免車燈誤動作而微亮或閃爍，並且可以延長載具的電瓶蓄電能力以及使用壽命。

3.在輸入電壓大於最小啟動電壓值且小於最大啟動電壓值時，該電源開關為開通狀態，並通過輸出功率適配單元依負載需求供應電源至負載端，使載具上的負載能夠穩定地正常工作，尤其是負載為LED車燈時，不會因為部分燈具間歇性開關切換而造成其他車燈隨之閃爍，具有穩定光源之功效。

實施時，所述之負載端為LED車燈，該LED車燈包括有一電路板以及複數個焊接在該電路板上的LED單體。

電源控制單元集成在一積體電路(IC)上，並與輸出功率適配單元共同設置在該電路板，俾利於LED車燈模組化生產取代傳統車燈。

實施時，所述之輸出功率適配單元依負載端需求可為限電流 電路、定電流電路或定電壓電路其中之一或組合。

實施時，電源控制模組具有一外殼，該外殼外部配置有輸入電源連接器及輸出電源連接器，且所述之電源控制單元及輸出功率適配單元容置於該外殼內，以利於安裝。

實施時，所述之電源開關與輸出功率適配單元之間設有一弱電保護元件，用以吸收/阻隔電源控制單元因電路潮溼而異常導通之弱電。

實施時，所述之負載端為LED車燈，所述之電源供應端與電源控制單元之間設置有一電源偵測電路，該電源偵測電路可利用升壓方式或以若干電容、電阻連接於LED車燈而構成一迴路，用以在電源供應端初始作動時偵測訊號並供電/過電給LED車燈短暫發光，以偵測電源供給或LED車燈是否正常。

以下依據本創作之技術手段，列舉出適於本創作之實施方式，並配合圖式說明如後：

10‧‧‧電源控制單元

11‧‧‧啟動電壓偵測電路

12‧‧‧過壓偵測電路

20‧‧‧輸出功率適配單元

30‧‧‧電源開關

40‧‧‧電源供應端

50‧‧‧負載端

51‧‧‧電路板

52‧‧‧LED單體

60‧‧‧外殼

61‧‧‧輸入電源連接器

62‧‧‧輸出電源連接器

70‧‧‧弱電保護元件

80‧‧‧電源偵測電路

D1、D2‧‧‧齊納二極體

Q1、Q2‧‧‧電晶體

第一圖為本創作之系統配置示意圖。

第二圖為本創作之實施例電路圖。

第三圖為本創作建置於LED燈具之示意圖。

第四圖為本創作設置於一外殼之外觀示意圖。

第五圖為本創作之第二實施例電路圖。

第六圖為本創作之第三實施例電路圖。

如第一圖所示，本創作載具之電源控制模組主要係由一電源控制單元10、一輸出功率適配單元20，以及一設置在電源控制單元10與輸出功率適配單元20之間的電源開關30所組成，且電源控制單元10連接於電源供應端40，輸出功率適配單元20連接於負載端50，使電源供應端40所提供之電源需通過電源控制單元10、輸出功率適配單元20以及電源 開關30方能供應給負載端50運作。

上述電源控制單元10進一步包括一設定有最小啟動電壓值的啟動電壓偵測電路11、一設定有最大啟動電壓值的過壓偵測電路12，且啟動電壓偵測電路11及過壓偵測電路12電氣連接於該上述電源開關30；圖示中，過壓偵測電路12係通過啟動電壓偵測電路11電氣連接於該上述電源開關30。

藉由上述組成，當電源供應端40所輸入電源的電壓小於電源控制單元10中的啟動電壓偵測電路11所設定的最小啟動電壓值時，該啟動電壓偵測電路11令電源開關30為斷路狀態，使電源供應端40所輸入的電源無法通過電源開關30及輸出功率適配單元20供電至負載端50，則負載端50即無法運作，藉此可以避免車燈誤動作而微亮或閃爍，並且可以延長載具的電瓶蓄電能力以及使用壽命。

同樣的，當電源供應端40所輸入電源的電壓大於電源控制單元10中的過壓偵測電路12所設定的最大啟動電壓值時，該過壓偵測電路12令電源開關30為斷路狀態，同樣使電源供應端40所輸入的電源無法通過電源開關30及輸出功率適配單元20供電至負載端50，則負載端50即無法運作，藉此可以防止高電壓突波通過而對負載端造成損壞，具有保護及延長負載元件使用壽命之功效。

反之，當電源供應端40輸入電源的電壓大於啟動電壓偵測電路11所設定的最小啟動電壓值，並且小於過壓偵測電路12所設定的最大啟動電壓值時，該電源開關30即為開通狀態，使電源供應端40所輸入的電源可以依序通過電源控制單元10、電源開關30及輸出功率適配單元20供電至負載端50，使負載端50得以正常運作。

如第二圖本創作的實施例電路圖所示，上述啟動電壓偵測電路11與過壓偵測電路12分別設有一齊納二極體D1、D2以及一電晶體Q1、Q2；該齊納二極體D1可以設定最小工作電壓值，進而令電晶體Q1在工作電壓值超過齊納二極體D1時導通，也就是令啟動電壓偵測電路11導通；同時，齊納二極體D1可以設定最大工作電壓值，令電晶體Q2在工作電壓值超過齊納二極體D2時導通；此外，上述電源開關30設定在電晶體Q1 導通，且電晶體Q2不導通的情形下為開通狀態，在此設定下，即可以讓輸入電源之電壓大於最小啟動電壓值(齊納二極體D1)且小於最大啟動電壓值(齊納二極體D2)時，令電源開關30為開通狀態，並通過輸出功率適配單元20依負載需求供應電源至負載端50。

圖示中，所述之負載端50為使用在車輛上的LED車燈，當車輛因啟動或開關切換而使電源產生高壓突波大於前述之最大啟動電壓值(齊納二極體D2)時，使電晶體Q2導通，進而讓電源開關30斷開，因此可以克服LED車燈容易被高壓突波衝擊而損壞的問題。

同時，輸入電源之電壓小於最小啟動電壓值時(齊納二極體D1)，使電晶體Q1不導通，亦可以讓讓電源開關30為迴路斷開狀態，因此可以防止低電壓供電造成迴路異常動作，進一步避免負載誤動作而造成不必要的耗電，尤其是負載元件為LED車燈時，可以避免車燈誤動作而微亮或閃爍，並且可以延長載具的電瓶蓄電能力以及使用壽命。

此外，在輸入電源大於最小啟動電壓值(齊納二極體D1)且小於最大啟動電壓值(齊納二極體D2)時，該電源開關30為開通狀態，並通過輸出功率適配單元20依負載需求供應電源至負載端50，使載具上的負載端50能夠穩定地正常工作，尤其是負載端50為LED車燈時，不會因為部分燈具間歇性開關切換而造成其他車燈隨之閃爍，具有穩定光源之功效。

如第三圖所示，前述負載端50為一LED車燈，實施時該LED車燈包括有至少一電路板51以及複數個焊接在電路板51上的LED單體52；所述之電路板51可以配合需求，以傳統電路板、鋁基板或軟性電路板而為之。除此之外，為了縮小體積，前述之電源控制單元10可以集成在一積體電路(IC)上，並與輸出功率適配單元20共同設置在該電路板51，俾利LED車燈模組化生產，用以取代傳統車燈。至於前述之輸出功率適配單元20實施時，則可以依負載需求而以限電流電路、定電流電路或定電壓電路的其中之一或組合而為之；此乃一般電子電路，當為從事此項技術者所熟知，在此不另贅述。

如第四圖所示，為了方便安裝，本創作電源控制模組實施時 可以一外殼60方式實施，該外殼60外部配置有一連接於電源供應端的輸入電源連接器61，以及一連接於前述負載端的輸出電源連接器62，且所述之電源控制單元及輸出功率適配單元容置於該外殼內(未顯示)，以利於安裝。

如第五圖所示，實施時，所述之電源開關30與輸出功率適配單元20之間，可增設一弱電保護元件70，用以吸收/阻隔電源控制單元10因電路潮溼而異常導通之弱電；圖示中，該弱電保護元件70係為一電阻。

如第六圖所示，實施時，所述之負載端50為LED車燈，所述之電源供應端40與電源控制單元10之間設置有一電源偵測電路80，該電源偵測電路80可利用升壓方式或以若干電容、電阻連接於LED車燈而構成一迴路，用以在電源供應端初始作動時偵測訊號並供電/過電給LED車燈短暫發光，以偵測電源供給或LED車燈是否正常；圖示中係以一電阻連接於負載端50(LED車燈)構成迴路為例，即能達成上述目的。

以上之實施說明及圖式所示，僅係舉例說明本創作之較佳實施例者，並非以此侷限本創作之權利範圍；舉凡與本創作之原理及特徵近似或相雷同者，均應屬本創作之創設目的及申請專利範圍之內，謹此聲明。

10‧‧‧電源控制單元

11‧‧‧啟動電壓偵測電路

12‧‧‧過壓偵測電路

20‧‧‧輸出功率適配單元

30‧‧‧電源開關

40‧‧‧電源供應端

50‧‧‧負載端

Claims (8)

1. 一種載具之電源控制模組，主要係由一連接於電源供應端的電源控制單元、一連接於負載端的輸出功率適配單元，以及一設置在電源控制單元與輸出功率適配單元之間的電源開關所組成；其中，該電源控制單元進一步包括一設定有最小啟動電壓值的啟動電壓偵測電路、以及一設定有最大啟動電壓值的過壓偵測電路，使電源供應端的輸入電壓小於所述最小啟動電壓值或大於最大啟動電壓值狀態下，該電源開關為不導通狀態而不供電至功率適配單元；而電源供應端的輸入電壓大於所述最小啟動電壓值並且小於所述最大啟動電壓值狀態下，令該電源開關為開通狀態，以通過輸出功率適配單元依負載需求供應電源至負載端。
2. 如申請專利範圍第1項所述載具之電源控制模組，其中，啟動電壓偵測電路與過壓偵測電路分別設有一齊納二極體以及一電晶體；該啟動電壓偵測電路之齊納二極體設定有最小工作電壓值，令對應的電晶體在工作電壓值超過該齊納二極體最小工作電壓值時導通；該過壓偵測電路的齊納二極體設定有最大工作電壓值，令其對應的電晶體在工作電壓值超過齊納二極體所設定的最大工作電壓值時導通；所述之電源開關設定在過壓偵測電路的電晶體導通，且啟動電壓偵測電路的電晶體不導通的狀態下為開通。
3. 如申請專利範圍第1項所述載具之電源控制模組，其中，所述之負載端為LED車燈，該LED車燈包括有一電路板以及複數個焊接在該電路板上的LED單體。
4. 如申請專利範圍第3項所述載具之電源控制模組，其中，電源控制單元集成在一積體電路上，並與輸出功率適配單元共同設置在該LED車燈之電路板上。
5. 如申請專利範圍第1項所述載具之電源控制模組，其中，所述之輸出功率適配單元為限電流電路、定電流電路或定電壓電路其中之一或組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述載具之電源控制模組，其進一步具有一外殼，該外殼外部配置有輸入電源連接器及輸出電源連接器，且所述之電 源控制單元及輸出功率適配單元容置於該外殼內。
7. 如申請專利範圍第1項所述載具之電源控制模組，其中，所述之電源開關與輸出功率適配單元之間設有一弱電保護元件，用以吸收/阻隔電源控制單元異常導通之弱電。
8. 如申請專利範圍第1項所述載具之電源控制模組，其中，所述之負載端為LED車燈，所述之電源供應端與電源控制單元之間設置有一電源偵測電路，該電源偵測電路用以在電源供應端初始作動時偵測訊號並供電/過電給LED車燈短暫發光。