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過載保護裝置及方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN200910139671.5

申請日:

2009.06.24

公開號:

CN101931204B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):H02H 3/08申請日:20090624授權公告日:20150107終止日期:20150624|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02H 3/08申請日:20090624|||公開
IPC分類號: H02H3/08 主分類號: H02H3/08
申請人: 立锜科技股份有限公司
發明人: 唐健夫; 陳曜洲; 林棋樺
地址: 中國臺灣新竹縣竹北市臺元街20號5樓
優先權:
專利代理機構: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227 代理人: 逯長明
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200910139671.5

授權公告號:

|||101931204B||||||

法律狀態公告日:

2016.08.17|||2015.01.07|||2012.07.18|||2010.12.29

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種過載保護裝置,其特征在于包括:一接地端,連接于所述過載保護裝置;一負載端,連接于所述過載保護裝置;一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;一過電流檢測器連接所述開關,檢測通過所述開關的電流,據以決定一過電流信號控制所述開關。本發明的過載保護裝置及方法具有結構簡單、應用范圍廣和尺寸小的優點。

權利要求書

1.一種過載保護裝置,其特征在于包括:一接地端,連接于所述過載保護裝置;一負載端,連接于所述過載保護裝置;一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;一過電流檢測器連接所述開關,檢測通過所述開關的電流,據以決定一過電流信號控制所述開關。2.如權利要求1所述的過載保護裝置,其特征在于,所述開關包括一MOS晶體管。3.如權利要求1所述的過載保護裝置,其特征在于,所述開關包括一BJT晶體管。4.如權利要求1所述的過載保護裝置,其特征在于,更包含一電阻與所述開關并聯于所述負載端及所述接地端之間。5.如權利要求1所述的過載保護裝置,其特征在于,所述過電流檢測器包括:一輸出端提供所述過電流信號;一電阻連接在一電源端及所述輸出端之間;一第二開關連接于所述輸出端及所述接地端之間,受控于所述負載端的電壓以決定所述過電流信號。6.如權利要求1所述的過載保護裝置,其特征在于,所述過電流檢測器包括:一第一電阻及一電容串聯在一電源端及所述接地端之間;一第二電阻及一第二開關串聯在所述電源端及所述接地端之間;一第三開關與所述電容并聯,受控于所述負載端的電壓;一反相器連接在所述電容及所述第二開關之間;一輸出端從所述第二電阻的一端抽出,供應所述過電流信號。7.一種過載保護裝置,其特征在于包括:一接地端,連接于所述過載保護裝置;一負載端,連接于所述過載保護裝置;一電源端,連接于所述過載保護裝置;一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;一過電壓檢測器連接所述開關及所述電源端,檢測所述電源端的電壓,據以決定一過電壓信號控制所述開關。8.如權利要求7所述的過載保護裝置,其特征在于,所述開關包括一MOS晶體管。9.如權利要求7所述的過載保護裝置,其特征在于,所述開關包括一BJT晶體管。10.如權利要求7所述的過載保護裝置,其特征在于,更包含一電阻與所述開關并聯于所述負載端及所述接地端之間。11.一種過載保護電路,其特征在于包括:一接地端,連接于所述過載保護裝置;一負載端,連接于所述過載保護裝置;一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;一過溫度檢測器檢測一負載系統的溫度,據以決定一過溫度信號控制所述開關。12.如權利要求11所述的過載保護裝置,其特征在于,所述開關包括一MOS晶體管。13.如權利要求11所述的過載保護裝置,其特征在于,所述開關包括一BJT晶體管。14.如權利要求11所述的過載保護裝置,其特征在于,更包含一電阻與所述開關并聯于所述負載端及所述接地端之間。15.一種過載保護方法,其特征在于包括下列步驟:(A)檢測通過一負載系統的電流而決定一過電流信號;(B)藉所述過電流信號切換一開關,所述開關連接于所述負載系統與接地端之間。16.如權利要求15所述的過載保護方法,其特征在于,所述步驟A包含檢測所述開關的電壓來決定所述過電流信號。17.如權利要求15所述的過載保護方法,其特征在于,所述步驟B包含在所述開關開路期間使用一電阻在所述負載系統及接地端之間形成一路徑。18.一種過載保護方法,其特征在于包括下列步驟:(A)檢測一負載系統的輸入電壓而決定一過電壓信號;(B)藉所述過電壓信號切換一開關,所述開關連接于所述負載系統與接地端之間。19.如權利要求18所述的過載保護方法,其特征在于,所述步驟B包含在所述開關開路期間使用一電阻在所述負載系統及接地端之間形成一路徑。20.一種過載保護方法,其特征在于包括下列步驟:(A)檢測一負載系統的溫度而決定一過溫度信號;(B)藉所述過電壓信號做切換一開關,所述開關連接于所述負載系統與接地端之間。21.如權利要求20所述的過載保護方法,其特征在于,所述步驟B包含在所述開關開路期間使用一電阻在所述負載系統及接地端之間形成一路徑。

說明書

過載保護裝置及方法

技術領域

本發明涉及一種電路保護裝置,具體地說,是一種過載保護裝置及方法。

背景技術

在電路板上充斥著各種不同的電壓,因此在設計芯片時會根據不同的耐壓而加以設計。在一般使用狀況下,不同工作電壓的電路是彼此斷路的。然而在實際狀況中,可能因為灰塵的累積或是如水或金屬等導電物質掉入,造成不同工作電壓的電路發生接腳短路。在一般無保護裝置的設計架構下,不同工作電壓的電路的接腳短路會導致芯片因為電流過大而功耗過大,溫度因此急升,使芯片燒毀甚至起火,造成安全上的問題。

美國專利號6,829,129將保險絲和交流電源的各路電源串聯,以及金屬氧化物壓敏電阻并聯于各兩路電源之間,當有電路異常時,便會因金屬氧化物壓敏電阻燒斷或保險絲燒斷使電路斷開以保護電路。但是在實際應用上,金屬氧化物壓敏電阻及保險絲有難以估計并且燒不斷的問題存在,并不能完全有效的保護電路。

美國專利號7,274,543在芯片的輸出入接腳上連接一過電壓保護電路,檢測其電壓是否于正確的工作電壓下,據以控制一耐高壓的MOS晶體管去斷開不正常的大電壓的輸入電源。由于每一輸出入接腳都有短路的可能,因此每一輸出入接腳都需要一個過電壓保護電路,占用許多電路空間。

美國專利號7,253,505將一可變電阻層連接于芯片的接地端和接地層之間,當過大的脈沖產生時,其脈沖的能量通過所述可變電阻層,將因所述可變電阻層的特性,使所述脈沖趨于平緩,進而保護芯片免于損壞。由于此技術必須有配合的制程,并非所有芯片皆可實施,而且因為其有一可變電阻層在接地層上,會因電流增加而產生壓降,所以無法應用在電流較大的芯片上。

因此已知的過載保護裝置存在著上述種種不便和問題。

發明內容

本發明的目的,在于提出一種過載保護裝置及方法。

本發明的另一目的,在于提出一種小尺寸的過載保護電路。

為實現上述目的,本發明的技術解決方案是一種過載保護裝置,其特征在于包括:

一接地端,連接于所述過載保護裝置;

一負載端,連接于所述過載保護裝置;

一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;

一過電流檢測器連接所述開關,檢測通過所述開關的電流,據以決定一過電流信號控制所述開關。

本發明的過載保護裝置還可以采用以下的技術措施來進一步實現。

前述的過載保護裝置,其中所述開關包括一MOS晶體管。

前述的過載保護裝置,其中所述開關包括一BJT晶體管。

前述的過載保護裝置,其中更包含一電阻與所述開關并聯于所述負載端及所述接地端之間。

前述的過載保護裝置,其中所述過電流檢測器包括:

一輸出端提供所述過電流信號;

一電阻連接在一電源端及所述輸出端之間;

一第二開關連接于所述輸出端及所述接地端之間,受控于所述負載端的電壓以決定所述過電流信號。

前述的過載保護裝置,其中所述過電流檢測器包括:

一第一電阻及一電容串聯在一電源端及所述接地端之間;

一第二電阻及一第二開關串聯在所述電源端及所述接地端之間;

一第三開關與所述電容并聯,受控于所述負載端的電壓;

一反相器連接在所述電容及所述第二開關之間;

一輸出端從所述第二電阻的一端抽出,供應所述過電流信號。

一種過載保護裝置,其特征在于包括:

一接地端,連接于所述過載保護裝置;

一負載端,連接于所述過載保護裝置;

一電源端,連接于所述過載保護裝置;

一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;

一過電壓檢測器連接所述開關及所述電源端,檢測所述電源端的電壓,據以決定一過電壓信號控制所述開關。

前述的過載保護裝置,其中所述開關包括一MOS晶體管。

前述的過載保護裝置,其中所述開關包括一BJT晶體管。

前述的過載保護裝置,其中更包含一電阻與所述開關并聯于所述負載端及所述接地端之間。

一種過載保護電路,其特征在于包括:

一接地端,連接于所述過載保護裝置;

一負載端,連接于所述過載保護裝置;

一開關連接于所述負載端及所述接地端之間;

一過溫度檢測器檢測一負載系統的溫度,據以決定一過溫度信號控制所述開關。

前述的過載保護裝置,其中所述開關包括一MOS晶體管。

前述的過載保護裝置,其中所述開關包括一BJT晶體管。

前述的過載保護裝置,其中更包含一電阻與所述開關并聯于所述負載端及所述接地端之間。

一種過載保護方法,其特征在于包括下列步驟:

(A)檢測通過一負載系統的電流而決定一過電流信號;

(B)藉所述過電流信號切換一開關,所述開關連接于所述負載系統與接地端之間。

前述的過載保護方法,其中所述步驟A包含檢測所述開關的電壓來決定所述過電流信號。

前述的過載保護方法,其中所述步驟B包含在所述開關開路期間使用一電阻在所述負載系統及接地端之間形成一路徑。

一種過載保護方法,其特征在于包括下列步驟:

(A)檢測一負載系統的輸入電壓而決定一過電壓信號;

(B)藉所述過電壓信號切換一開關,所述開關連接于所述負載系統與接地端之間。

前述的過載保護方法,其中所述步驟B包含在所述開關開路期間使用一電阻在所述負載系統及接地端之間形成一路徑。

一種過載保護方法,其特征在于包括下列步驟:

(A)檢測一負載系統的溫度而決定一過溫度信號;

(B)藉所述過電壓信號做切換一開關,所述開關連接于所述負載系統與接地端之間。

前述的過載保護方法,其中所述步驟B包含在所述開關開路期間使用一電阻在所述負載系統及接地端之間形成一路徑。

采用上述技術方案后,本發明的過載保護裝置及方法具有以下優點:

1.結構簡單。

2.應用范圍廣泛。

3.由于本發明的過載保護裝置及方法是利用接地端來實現,因此毋須像已知技術一樣在每個輸出入接腳上都使用一個保護電路,故其尺寸較小。

附圖說明

圖1為本發明的第一實施例示意圖;

圖2為本發明的第二實施例示意圖;

圖3為本發明的第三實施例示意圖;

圖4為本發明的第四實施例示意圖;

圖5為本發明的第五實施例示意圖;

圖6為本發明的第六實施例示意圖;

圖7為本發明的第七實施例示意圖;

圖8為本發明的第八實施例示意圖;

圖9為本發明的第九實施例示意圖;

圖10為本發明的第十實施例示意圖。

組件符號說明

10、負載系統12、負載系統20、過載保護裝置22、過電流檢測器24、過載保護裝置26、過電流檢測器28、輸出端30、過載保護電路32、過電流檢測器34、輸出端36、反相器38、過載保護電路40、過載保護電路42、過電壓檢測器44、負載端46、負載端48、過載保護裝置50、過載保護裝置52、過載保護裝置54、過溫度檢測器56、負載端58、負載端60、過載保護裝置62、過載保護裝置。

具體實施方式

以下結合實施例及其附圖對本發明作更進一步說明。

現請參閱圖1,圖1為本發明的第一實施例示意圖。如圖所示,所述負載系統10、12為運作于輸入電源LV下的電路系統,過載保護裝置20用來保護負載系統10、12。過載保護裝置20包含開關SW1、SW2以及一過電流檢測器20。開關SW1、SW2分別連接于負載端A_GND、B_GND與接地端GND之間。過電流檢測器22檢測負載端A_GND、B_GND的電壓以判斷通過開關SW1、SW2的電流,據以決定一過電流信號Socp控制開關SW1、SW2。正常運作時,電源端LV提供低工作電壓,過電流檢測器22檢測到流經負載端A_GND、B_GND的電流在其預設的范圍內時,其產生的過電流信號Socp控制開關SW1、SW2為通路。當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,過電流檢測器20檢測到流經負載端A_GND、B_GND的電流超過其預設的范圍,其產生的過電流信號Socp控制開關SW1、SW2為斷路,因而切斷負載系統10、12的接地路徑使其停止運作。

圖2為本發明的第二實施例,其中過載保護裝置24用以保護負載系統10、12。在過載保護裝置24中,MOS晶體管Q1、Q2分別連接于負載端A_GND、B_GND與接地端GND之間,而且各自并聯電阻R1、R2;以及過電流檢測器26包含一輸出端28提供過電流信號Socp控制MOS晶體管Q1、Q2,一電阻R3連接在輸入電源LV及輸出端28之間,以及一MOS晶體管Qc連接在輸出端28及接地端GND之間,受控于負載端A_GND、B_GND的電壓。正常運作時,輸入電源LV提供負載系統10、12低工作電壓,流經負載端A_GND、B_GND的電流小,因此MOS晶體管Q1、Q2造成的壓降較小,負載端A_GND、B_GND的電壓不足以使MOS晶體管Qc導通,所以過電流信號Socp為高準位,使MOS晶體管Q1、Q2為導通狀態。當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,流經負載端A_GND、B_GND的電流變大,MOS晶體管Q1、Q2造成的壓降上升,負載端A_GND、B_GND的電壓升高而使MOS晶體管Qc導通,過電流信號Socp變成低準位,因此MOS晶體管Q1、Q2為截止狀態,負載系統10、12的電流分別經由電阻R1、R2流往接地端GND,形成一個大壓降,讓整個負載系統10、12的電位跟著提升,也增加輸入電源LV和接地端GND之間的電阻值,降低電流量,進而使負載系統10、12的跨壓維持在正常工作電壓范圍下,達到保護效果。

圖3系本發明的第三實施例,其中過載保護裝置30用以保護負載系統10、12。在過載保護電路30中,MOS晶體管Q1、Q2以及電阻R1、R2和圖2的實施例一樣,但是過電流檢測器32包含電阻R3及電容C1串聯在電源端LV和接地端GND之間、MOS晶體管Qc與電容C1并聯、開關SW3及電阻R4連接在電源端LV及接地端GND之間、反相器36連接在電容C1和開關SW3之間、以及輸出端34產生過電流信號Socp控制MOS晶體管Q1、Q2。正常運作時,輸入電源LV提供低工作電壓,流經負載端A_GND、B_GND的電流小,因此MOS晶體管Q1、Q2造成的壓降較小,負載端A_GND、B_GND的電壓不足以使MOS晶體管Qc導通,所以電阻R3上的電流IR3對電容C1充電,因而產生低準位的第一信號S1使開關SW3短路,過電流信號Socp為高準位,控制MOS晶體管Q1、Q2為導通。當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,流經負載端A_GND、B_GND的電流變大,MOS晶體管Q1、Q2造成的壓降上升,負載端A_GND、B_GND的電壓使MOS晶體管Qc導通,電容C1放電而產生高準位的第一信號S1使開關SW3開路,過電流信號Socp為低準位,控制MOS晶體管Q1、Q2為截止,負載系統10、12的電流經由電阻R1、R2流往接地端GND,提高負載端56、58的電壓,因而保護負載系統10、12。

將圖3的MOS晶體管Q1、Q2改為雙極性接面晶體管(BJT)Q3、Q4,成為圖4的實施例,其中的過載保護裝置38的操作方式和圖3的實施例相同。

圖5系本發明的第五實施例,其中過載保護裝置40用以保護負載系統10、12。在過載保護裝置40中,開關SW1、SW2連接于負載端44、46與接地端GND之間,過電壓檢測器42連接電源端LV檢測其電壓,據以決定一過電壓信號Sovp控制開關SW1、SW2。正常運作時,輸入電源LV提供低工作電壓,過電壓檢測器42檢測到電源端LV的電壓在其預設的范圍內時,過電壓信號Sovp控制開關SW1、SW2為通路。當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,過電壓檢測器42檢測到電源端LV的電壓超過其預設的范圍,過電壓信號Sovp控制開關SW1、SW2為斷路,切斷負載系統10、12的接地路徑使其停止運作。

圖6系本發明的第六實施例,其中過載保護裝置48用以保護負載系統10、12。在過載保護裝置48中,MOS晶體管Q1、Q2分別連接于負載端44、46與接地端GND之間,且分別并聯電阻R1、R2,過電壓檢測器42連接電源端LV,提供一過電壓信號Sovp控制MOS晶體管Q1、Q2。過電壓檢測器42檢測到電源端LV的電壓在其預設的范圍內時,過電壓信號Sovp控制MOS晶體管Q1、Q2為導通。當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,過電壓檢測器42檢測到電源端LV的電壓超過其預設的范圍,過電壓信號Sovp使MOS晶體管Q1、Q2為截止狀態,負載系統10、12的電流流往電阻R1、R2,提高負載端56、58的電壓,因而保護負載系統10、12。

將圖6的MOS晶體管Q1、Q2改為雙極性接面晶體管(BJT)Q3、Q4,成為圖7的實施例,其中的過載保護裝置50的操作方式和圖6的實施例相同。

圖8系本發明的第八實施例,其中過載保護裝置52用以保護負載系統10、12。在過載保護裝置52中,開關SW1、SW2分別連接于負載端56、58與接地端GND之間,過溫度檢測器54檢測負載系統10、12的溫度,據以決定一過溫度信號Sotp控制開關SW1、SW2。當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,會產生大電流使負載系統10、12的溫度上升,若過溫度檢測器54檢測到負載系統10、12處于不正常的溫度,便藉過溫度信號Sotp控制開關SW1、SW2為斷路,切斷負載系統10、12的接地路徑,使其停止運作。

圖9系本發明的第九實施例,其中過載保護裝置60用以保護負載系統10、12。在過載保護裝置60中,MOS晶體管Q1、Q2分別連接于負載端44、46與接地端GND之間,且分別并聯電阻R1、R2,過溫度檢測器54檢測負載系統10、12的溫度,據以提供一過溫度信號Sotp給MOS晶體管Q1、Q2的閘極。當負載系統10、12在正常溫度下,過溫度信號Sotp使MOS晶體管Q1、Q2為導通;當輸入電源LV和其它更高電壓的電源發生短路時,負載系統10、12因過載而溫度上升,在溫度上升超過一預設溫度時,過溫度信號S?otp使MOS晶體管Q1、Q2為截止,負載系統10、12的電流便經由電阻R1、R2流往接地端GND,提高負載端56、58的電壓,因而保護負載系統10、12。

將圖9的MOS晶體管Q1、Q2改為雙極性接面晶體管(BJT)Q3、Q4,成為圖10的實施例,其中的過載保護裝置62的操作方式和圖9的實施例相同。

以上實施例僅供說明本發明之用,而非對本發明的限制,有關技術領域的技術人員,在不脫離本發明的精神和范圍的情況下,還可以作出各種變換或變化。因此,所有等同的技術方案也應該屬于本發明的范疇,應由各權利要求限定。

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過載 保護裝置 方法
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