TWM564285U - 控制電子裝置輸出功率的電路 - Google Patents

Abstract

本創作旨在揭露一種控制電子裝置輸出功率的電路，其係包含一啟動電路、一電壓控制電路以及一功率控制電路，啟動電路提供一啟動電壓於電壓控制電路，經電壓控制電路依據溫度感測變化將啟動電壓分壓成一控制電壓，功率控制電路接收控制電壓產生一電阻值，電阻值隨著控制電壓的改變而對應產生正比例或負比例之數值變化，功率控制電路更與電子裝置耦接，藉由電阻值之變化改變電子裝置之一輸出功率。於此，由於電子裝置本身之輸出功率的電阻設定偏低，因此能夠透過功率控制電路操控輸出功率可大範圍地調節，進而因應使用者之需求進行廣泛調整。

Description

控制電子裝置輸出功率的電路

本創作係有關於一種控制電路，其尤指一種與至少一電子裝置電性連接，以控制該電子裝置的輸出功率之電路結構。

熱敏電阻(Thermistor)為一對熱敏感的傳感型電阻，基本特性為其電阻值會依據不同的溫度表現而產生曲線性變化，一般可區分為具有正溫度係數的熱敏電阻(PTC，Positive Temperature Coefficient)，即熱敏電阻的電阻值會隨著溫度上升而以曲線變化方式增加；或者是具有負溫度係數的熱敏電阻(NTC，Negative Temperature Coefficient)，即熱敏電阻的電阻值會隨著溫度上升而以曲線變化方式減少。

熱敏電阻廣泛結合應用於各式電子元件中，諸如可對環境溫度或/及與之電性連接的電子元件進行感測、控制，抑或作為一過熱保護的保險絲等功用。請參閱第一A圖、第一B圖以及第一C圖，其為習知熱敏電阻應用之示意圖一、示意圖二以及示意圖三，經查傳統用於調節一電子裝置9的輸出功率方式，係於電子裝置9內部所設置之一迴授電路(未圖示)，其設定PIN腳與至少一電阻器7電性連接，該電阻器7再與至少一熱敏電阻8以串聯(如第一A圖所示)、並聯(如第一B圖所示)或串並聯(如第一C圖所示)方式電性連接，爾後透過熱敏電阻8感測不同的溫度變化，產生對應的變化電阻值與電阻器7一起調變電子裝置9之輸出功率。

然而，前段利用熱敏電阻8控制電子裝置9的輸出功率方式，其功率調變範圍會因為電子裝置9之迴授電路本身特性因素，無法與高電阻值之電阻器7、熱敏電阻8結合運用，而大範圍地調整輸出功率，造成習知與電子裝置9電性連接之熱敏電阻8的輸出功率調節範圍太小之缺失，因而無法因應使用者之需求進行大範圍調整。職是之故，本創作人鑑於上揭一般熱敏電阻應用於電子裝置之輸出功率調節有其應用限制，遂針對其所衍生之問題進行改良，茲思及創作改良之意念著手研發解決方案，冀望能開發出一種可因應使用者之操作需求，實施電子裝置之輸出功率的大範圍調節之功效，遂經多時之構思而有本創作之控制電子裝置輸出功率的電路產生，以服務社會大眾以及促進此業之發展。

本創作之目的係提供一種控制電子裝置輸出功率的電路，其係將一啟動電路、一電壓控制電路以及一功率控制電路電性連接，功率控制電路再與電子裝置電性連接，由功率控制電路調節電子裝置之輸出功率，藉此符合使用者之操作需求而可大範圍地調節電子裝置之輸出功率，進而改善習知利用熱敏電阻與電子裝置電性連接之方式，僅能小範圍地調節輸出功率之缺失。

為了達成上述之目的，本創作為一種控制電子裝置輸出功率的電路，其包含:一啟動電路，提供一啟動電壓；一電壓控制電路，電性連接該啟動電路，接收該啟動電壓並且隨溫度感測變化產生一控制電壓；以及一功率控制電路，電性連接該電壓控制電路以及該電子裝置，接收該控制電壓以產生一電阻值，依據該電阻值之變化改變該電子裝置之一輸出功率。

為使 貴審查委員對本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，僅佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後:

經查，習知用於控制一電子裝置之輸出功率的方式，乃採用電性連接一熱敏電阻於調整電子裝置輸出功率之一設定電阻，透過熱敏電阻感測溫度變化產生之電阻值，加上設定電阻之電阻值總和一併對應調節電子裝置之可輸出功率。由於電子裝置本身之特性因素，其結合設定電阻以及熱敏電阻之後能夠調節輸出功率之範圍，具有一定程度上之限制，進而無法因應使用者之需求施行大範圍的輸出功率調整。有鑑於此，本創作人遂針對傳統電子裝置之輸出功率的可調節範圍有限之缺失進行改良，茲由本創作之控制電子裝置輸出功率的電路結構進行改善，而於下列段落進行說明。

請參閱第二圖，其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第一實施例的方塊圖。如圖所示，本創作之控制電子裝置輸出功率的電路1係包含一啟動電路10，提供一啟動電壓100；一電壓控制電路12，電性連接啟動電路10，接收啟動電壓100並且隨溫度感測變化產生一控制電壓120；以及一功率控制電路14，電性連接電壓控制電路12以及電子裝置16，接收控制電壓120以產生一電阻值140，並且依據電阻值140之變化改變電子裝置16之一輸出功率160。

承接前段，啟動電路10為一電源供應器，其依據電壓控制電路12以及功率控制電路14所需之電壓源，而可對應匹配傳輸一直流電壓至電壓控制電路12與功率控制電路14，俾使該些電路依據啟動電路10傳輸之啟動電壓100進行驅動作業。

請一併參閱第三圖，其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第一實施例的電路圖。如圖所示，電壓控制電路12為一電阻分壓電路，其係包含至少一電阻122以及至少一溫度感測元件124，電阻122與溫度感測元件124之電阻值可根據功率控制電路14所需之控制電壓120進行適配，並且可將電阻122與溫度感測元件124採用串聯、並聯，或/及串並聯方式進行電性連接，更可以是複數個電阻122與複數個溫度感測元件124電性連接方式進行使用，並不以此為限；其中，本創作係將一電阻122與一溫度感測元件124採用串聯方式進行說明。

溫度感測元件124為一具有正溫度係數或負溫度係數之熱敏電阻，其主要用以感測電子裝置16本身之溫度、電子裝置16之工作環境溫度，或者是一併包含電子裝置16、工作環境溫度，以及鄰近於電子裝置16並且與電子裝置16一併電性連接之電子元件(未圖示)溫度亦可為之，並不以此為限。經查，溫度感測元件124之工作原理乃依據溫度感測變化而對應產生電阻值變化，故，電壓控制電路12輸出至功率控制電路14之控制電壓120會隨著溫度感測元件124之工作狀態(溫度變化)，使得與電阻122實施電阻分壓產生不同結果，藉此利用傳輸至功率控制電路14之控制電壓120調整電阻值140改變，進而達到控制電子裝置16之輸出功率160大小；其中，本創作之溫度感測元件124係以具有負溫度係數之熱敏電阻進行說明。

功率控制電路14包含至少一金屬氧化物半導體場效電晶體142以及一電阻電路144，電阻電路144包含電阻1440、1442，金屬氧化物半導體場效電晶體142與電阻電路144電性連接，電阻電路144再與電子裝置16之一迴授電路(未圖示)電性連接，該迴授電路乃為電子裝置16本身之一設定PIN腳，用以外接如電阻電路144之電阻1440、1442進行組合運用。於此，電阻電路144可因應電路之設計需求採用串聯、並聯，或者是串並聯方式與金屬氧化物半導體場效電晶體142、電子裝置16連接；其中，本創作之金屬氧化物半導體場效電晶體142為一N通道型的增強型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)。

功率控制電路14接收之控制電壓120用以啟動功率控制電路14之金屬氧化物半導體場效電晶體142閘-源極電壓V _GS，因此控制電壓120本身可作為一導通或關閉功率控制電路14之輸入電壓(即作為一開關使用)。依據金屬氧化物半導體場效電晶體142本身之特性因素，隨著閘-源極電壓V _GS的不同改變，與之對應的汲-源極電阻值R _DS亦會一併產生變化，因此電子裝置16之輸出功率160茲可透過電阻電路144之阻值以及汲-源極電阻值R _DS之總和進行輸出功率160的調節。

本創作之第一實施例的電子裝置輸出功率的電路1係由啟動電路10提供一啟動電壓(直流電壓)100開始，經由電壓控制電路12接收啟動電壓100並且利用電阻分壓方式產生控制電壓120，控制電壓120隨著溫度感測元件124之負溫度熱敏特性，而根據感測所得之溫度變化對應產生不同數值之結果，爾後藉由控制電壓120驅動功率控制電路14，並且改變功率控制電路14之電阻值140以調整電子裝置16之輸出功率160。

詳言之，在一開始的工作階段，電子裝置16或/及工作環境溫度尚未明顯上升，因此輸出功率160此時為保持一預設輸出值。當整個電子裝置輸出功率電路1施行一段時間後，各式電子元件開始釋放工作產生之熱能，溫度感測元件124接收溫度變化後，則開始改變傳輸至功率控制電路14之控制電壓120大小，由於控制電壓120為金屬氧化物半導體場效電晶體142之閘-源極電壓V _GS，故當閘-源極電壓V _GS的數值改變，汲-源極電阻值R _DS亦會一併產生變化，進而結合電阻電路144之阻值總和(電阻值140)改變輸出功率160之大小。

本創作與習知技藝之差異，在於金屬氧化物半導體場效電晶體142之汲-源極電阻值R _DS在導通狀態通常為mΩ~Ω，故在電子裝置16之迴授電路本身與電阻電路144連接之設定值偏低的情形下，汲-源極電阻值R _DS的些微變化即會有明顯改變輸出功率160之效果；其中，增加輸出功率160的可調變範圍由一般的±10%增加到±100%，進而可以限定最低至最高輸出功率160之效用，而符合使用者之操作需求。

另外，請一併參閱第四圖，其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第一實施例的溫度-電流變化曲線圖，本創作之控制電子裝置輸出功率的電路1中係以一LED作為電子裝置16，並且於工作過程中量測環境溫度(ambient temperature)以及LED之電流變化。如圖所示，當環境溫度低於60度時，預設功率控制電路14之金屬氧化物半導體場效電晶體142此時之閘-源極電壓V _GS為大於2.5V，電子裝置(LED)16之電流將保持大約在600mA之間。當環境溫度大於60度時，溫度感測元件124之特性因素將使其電阻值平穩下降，而閘-源極電壓V _GS亦一併下降造成汲-源極電阻值R _DS平穩增加。如此一來，電子裝置(LED)16之電流會隨之減少，並且隨著汲-源極電阻值R _DS持續增加，一直到閘-源極電壓V _GS小於臨界電壓(一般位於1.5V~2.5V區間)關閉功率控制電路14，同時保持電子裝置(LED)16之電流在388mA左右。於此可知，傳統熱敏電阻結合電子裝置之技術，其輸出功率會隨著環境溫度而升高；反觀，本創作之控制電子裝置輸出功率的電路1係會隨著環境溫度升高而降低，環境溫度降低而增加，進而使電子裝置16於一區間內，可調整、設定最低至最高之輸出功率160之效用。

請參閱第五圖與第六圖，其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第二實施例的方塊圖與電路圖。如圖所示，本創作第二實施例之控制電子裝置輸出功率的電路1係包含一啟動電路10，提供一啟動電壓100；一電壓控制電路12，電性連接啟動電路10，接收啟動電壓100並且隨溫度感測變化產生一控制電壓120；一微處理器(Micro controller)13，電性連接電壓控制電路12以及一功率控制電路14，接收控制電壓120進行計算處理，以傳送一符合驅動或關閉功率控制電路14之一處理電壓130；以及功率控制電路14電性連接微處理器13與電子裝置16，接收處理電壓130以產生一電阻值140，並且依據電阻值140之變化改變電子裝置16之一輸出功率160。

進一步而言，本創作之第二實施例與第一實施例之差異，在於第一實施例係直接將控制電壓120傳輸至功率控制電路14使用，而第二實施例則是將控制電壓120先經由微處理器13進行計算處理，微處理器13可依據使用者之需求設定相關參數值，俾使透過微處理器13傳輸至功率控制電路14之處理電壓130更為符合驅動或關閉金屬氧化物半導體場效電晶體142之閘-源極電壓V _GS作動。舉例而言，電壓控制電路12經過電阻分壓產生之控制電壓120若為1V，其藉由微處理器13進行處理後，輸送至功率控制電路14之處理電壓130可以為0.9V，於此即可微調操控功率控制電路14之電阻值140的數值表現，進而更精準地改變電子裝置16之輸出功率160大小。

綜上所述，本創作教示之控制電子裝置輸出功率的電路，係可明顯改變電子裝置之總輸出電阻値，以增加輸出功率可調變的範圍由±10%增加到±100%。同時，輸出功率會依環境溫度升高而降低，環境溫度降低而增加，並且維持於一設定區間內進行變化，而可藉由本創作之控制電子裝置輸出功率的電路自由調整、設定最低至最高之輸出功率之效用。

1‧‧‧電子裝置輸出功率的電路
10‧‧‧啟動電路
100‧‧‧啟動電壓
12‧‧‧電壓控制電路
120‧‧‧控制電壓
122‧‧‧電阻
124‧‧‧溫度感測元件
13‧‧‧微處理器
130‧‧‧處理電壓
14‧‧‧功率控制電路
140‧‧‧電阻值
142‧‧‧金屬氧化物半導體場效電晶體
144‧‧‧電阻電路
1440‧‧‧電阻
1442‧‧‧電阻
16‧‧‧電子裝置
160‧‧‧輸出功率
7‧‧‧電阻器
8‧‧‧熱敏電阻
9‧‧‧電子裝置

第一A圖:其為習知熱敏電阻應用之示意圖一； 第一B圖:其為習知熱敏電阻應用之示意圖二； 第一C圖:其為習知熱敏電阻應用之示意圖三； 第二圖:其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第一實施例的方塊圖； 第三圖:其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第一實施例的電路圖； 第四圖:其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第一實施例的溫度-電流變化曲線圖； 第五圖:其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第二實施例的方塊圖；以及 第六圖:其為本創作之控制電子裝置輸出功率的電路之第二實施例的電路圖。

Claims (9)

1. 一種控制電子裝置輸出功率的電路，其包含: 一啟動電路，提供一啟動電壓； 一電壓控制電路，電性連接該啟動電路，接收該啟動電壓並且隨溫度感測變化產生一控制電壓；以及 一功率控制電路，電性連接該電壓控制電路以及該電子裝置，接收該控制電壓以產生一電阻值，依據該電阻值之變化改變該電子裝置之一輸出功率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該電壓控制電路包含至少一電阻以及至少一溫度感測元件，該電阻與該溫度感測元件將該啟動電壓進行電阻分壓以產生該控制電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該溫度感測元件為正溫度係數或負溫度係數之熱敏電阻。
4. 如申請專利範圍第2項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該溫度感測元件依據溫度感測變化改變該控制電壓大小。
5. 如申請專利範圍第1項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該功率控制電路包含至少一金屬氧化物半導體場效電晶體以及一電阻電路，該電阻電路包含複數電阻，其以串聯、並聯或串並聯方式與該金屬氧化物半導體場效電晶體、該電子裝置電性連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該電阻值為該金屬氧化物半導體場效電晶體之汲-源極電阻值以及該電阻電路之阻值總和，該電阻值依據該控制電壓之變化呈正比例或反比例增加，而改變該輸出功率大小。
7. 如申請專利範圍第5項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該控制電壓為該功率控制電路之閘-源極電壓。
8. 如申請專利範圍第7項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，其中該控制電壓操控該功率控制電路驅動或關閉。
9. 如申請專利範圍第1項所述之控制電子裝置輸出功率的電路，更包含一微處理器，其與該電壓控制電路以及該功率控制電路電性連接，接收該控制電壓進行計算處理，以傳送一符合驅動或關閉該功率控制電路之一處理電壓。