CN101764388A - 过电流保护装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过电流保护装置及其方法，其中过电流保护装置包括有一电源开关电路、一过电流判断电路及一时间控制电路。电源开关电路耦接一电源、过电流判断电路及时间控制电路，并且，过电流判断电路还耦接一负载与时间控制电路。过电流判断电路检测流到负载的一负载电流，并且输出一判断结果信号。时间控制电路根据判断结果信号，延迟一第一可调时间后，输出一保护信号至电源开关电路。过电流保护装置及其方法可以借由调整过电流保护点触发的时间，以解决传统过电流误判的情况发生。同时，本发明的过电流保护装置及其方法，还可以在过电流情况消失后，自动恢复电路的工作。

Description

过电流保护装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种过电流保护装置及其方法，尤其涉及一种可以使用在各种电源产品上，以提供过电流保护与自动复电的装置及其方法。

背景技术

为了防止电路发生过电流(over current)现象，因此在电路中常会有过电流保护装置的设计，同时，在目前便携式用电产品的广泛应用下，过电流保护装置的重要性则越显重要。

一般来说，过电流保护装置的功能在于，当电路消耗的负载电流触发到一过电流保护点时，过电流保护装置随即进入保护模式，而切断负载电流流到负载，以确保负载及其他电路元件的安全。

然而，当电路工作中或通电瞬间，突然有瞬间大电流流入时，过电流保护装置会检测到这个瞬间大电流，而发生误判并进入保护模式，以使电路停止工作。根据前述，只要有一瞬间大电流产生，设计有过电流保护装置的电路将会立即停止工作，如此，工作中的电路将会常常发生误动作，而造成电路工作效率的降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种过电流保护装置及其方法，可以在电路发生过电流时，先延迟一段可调时间，再停止电路的工作，以避免过电流误判的情况发生。同时，本发明还可以在电流恢复正常时，自动恢复电路的工作。

本发明优选实施例的过电流保护装置提供一负载的过电流保护，其包括有一电源开关电路、一过电流判断电路及一时间控制电路。其中，电源开关电路耦接一电源。过电流判断电路耦接于电源开关电路与负载，用以一个流到负载的负载电流，并且根据该负载电流输出一判断结果信号。时间控制电路耦接于电源开关电路与过电流检测电路，根据判断结果信号，延迟一第一可调时间，再输出一保护信号至电源开关电路，并且根据判断结果信号，延迟一第二可调时间，再输出一恢复信号至电源开关电路。

同时，本发明优选实施例的过电流保护方法提供一负载的过电流保护，步骤包含有：首先，检测一负载电流；然后，判断出负载电流超过一预设电流；接着，延迟一第一可调时间，再切断负载电流流到负载。接下来，再一次检测负载电流，并且判断出负载电流未超过预设电流。

然后，延迟一第二可调时间，恢复负载电流流到负载。

综上所述，本发明的过电流保护装置及其方法，可以借由调整过电流保护点触发的时间，以解决传统过电流误判的情况发生。同时，本发明的过电流保护装置及其方法，还可以在过电流情况消失后，自动恢复电路的工作。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1为本发明优选实施例的功能方框示意图；

图2为本发明优选实施例的电路示意图；及

图3为本发明优选实施例的测试波形示意图。

并且，上述附图中的附图标记说明如下：

过电流保护装置1

电源开关电路10

过电流判断电路12

时间控制电路14

负载2

电源Vs

负载电流Io

判断结果信号S1

保护信号S2

恢复信号S3

电流检测单元120

比较单元122

第一延迟单元140

第二延迟单元142

电流检测信号Vc

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明优选实施例的功能方框示意图。如图1所示，本发明的过电流保护装置1耦接于电源Vs与一负载2之间，其用来提供过电流保护功能给负载2。过电流保护装置1包括有一电源开关电路10、一过电流判断电路12及一时间控制电路14。其中，电源开关电路10耦接于该电源Vs、过电流判断电路12及时间控制电路14，同时，过电流判断电路12除了耦接电源开关电路10之外，还耦接于负载2与时间控制电路14。

再参考图1。电源开关电路10接收电源Vs，并且根据时间控制电路14送过来的一保护信号S2或一恢复信号S3，而分别动作截止或导通，进而切断或导入该电源Vs到过电流判断电路12。同时，过电流判断电路12耦接在电源开关电路10与负载之间，其用以检测流到负载2的一负载电流Io，并且根据负载电流Io以进行过电流的判断，进而输出一判断结果信号S1给时间控制电路14。

当判断结果信号S1表示为过电流时，时间控制电路14会根据此判断结果信号S1，而延迟一第一可调时间T1，并且经过第一调整时间T1之后，时间控制电路14再输出保护信号S2至电源开关电路10。保护信号S2控制电源开关电路10进入截止状态，进而切断该电源Vs，以达到过电流延迟保护的目的。

另外，当负载电流Io恢复正常时，过电流判断电路12会检测到正常的负载电流Io，负载电流Io经判断后，过电流判断电路12会输出一个表示为正常电流的判断结果信号S1。此时，时间控制电路14根据此判断结果信号S1，而延迟一第二可调时间T2，并且经过第二调整时间T2之后，时间控制电路14再输出恢复信号S3至电源开关电路10。恢复信号S3用以控制电源开关电路10进入导通状态，进而重新导入该电源Vs，以达到自动复电的目的。

配合图1，请参考图2。图2为本发明优选实施例的电路示意图。如图2所示，本发明的过电流保护装置1中的过电流判断电路12包括有一电流检测单元120与一比较单元122。其中，电流检测单元120的第一端Vo1耦接于电源开关电路10，第二端Vo2耦接于负载2。电流检测单元120用以检测流到负载2的负载电流Io，并且根据负载电流Io以输出一电流检测信号Vc给比较单元122。比较单元122比较运算电流检测信号Vc与一设定值Vth(未图示)，并且输出该判断结果信号S1。

再参考图1与图2。本发明的过电流保护装置1中的时间控制电路14包括有一第一延迟单元140与一第二延迟单元142。其中，第一延迟单元140耦接于比较单元122，根据判断结果信号S1以延迟第一可调时间T1。同时，第二延迟单元142耦接于比较单元122，根据判断结果信号S1，以延迟第二可调时间T2。前述的第一延迟单元140与第二延迟单元142在本发明中，利用RC延迟电路作为实施例，然而，此实施例将不影响本发明的实际范围。

再参考图1与图2。本发明的过电流保护装置1的电源开关电路10包括一主要电源开关Q9，利用此主要电源开关Q9切断或导通该电源Vs到负载2。前述的主要电源开关Q9在本发明中，采用一PMOS开关作为实施例，然而，此实施例将不影响本发明的实际范围。

配合图1，参考图2。以下进行本发明的过电流保护装置1的动作的说明。当流到负载2的负载电流Io正常时，主要电源开关Q9导通，负载电流Io流过电流检测单元120中的检测电阻R1、R2，并于检测电阻R1、R2的二端上建立一差动电压ΔV。差动电压ΔV被送入到一运算放大器OPA的二个输入端，运算放大器OPA根据差动电压ΔV而输出一致能信号(未图示)给开关Q1，以控制开关Q1导通。此时，电源Vs透过主要电源开关Q9、电阻R3及开关Q1对电容C3充电，以在电容C3上建立该电流检测信号Vc。

当过电流发生时，电流检测信号Vc超过第一比较器U1的设定值，此时，第一比较器U1将会送出一个低电平(low level)的判断结果信号S1至时间控制电路14。低电平(low level)的判断结果信号S1让时间控制电路14中的开关Q2、Q3进入导通状态，并且，让开关Q4进入截止状态。截止的开关Q4，让第一延迟单元140中的电阻R9与电容C4开始进行充电(charging)动作。经过一RC充电时间后，电容C4上的电压Vc1超过一第二比较器U2的设定值，进而让第二比较器U2送出一低电平的信号S4，以控制开关Q5、开关Q6进入导通状态。

导通的开关Q6让第二延迟单元142中的电阻R12与电容C5开始进行放电(discharging)动作。如此，建立在电容C5上的电压Vc2会低于一第三比较器U3的设定值，进而让第三比较器U3送出一高电平的信号S5，以控制电源开关电路10中的开关Q7、开关Q8及主要电源开关Q9进入截止状态。

再配合图1，参考图2。当负载电流Io恢复正常后，电流检测单元120中的电流检测信号Vc会低于第一比较器U1的设定值，此时，第一比较器U1将会送出一个高电平(high level)的判断结果信号S1至时间控制电路14。高电平(high level)的判断结果信号S 1让时间控制电路14中的开关Q2、Q3进入截止状态，并且，让开关Q4进入导通状态。导通的开关Q4与电阻R8，提供第一延迟单元140中的电容C4快速进行放电(discharging)动作。

电容C4快速放电后，电容C4上的电压Vc1会低于第二比较器U2的设定值，进而让第二比较器U2送出高电平的信号S4，以控制开关Q5、开关Q6进入截止状态。

截止的开关Q6，让第二延迟单元142中的电阻R12与电容C5开始进行充电(charging)动作。经过一RC充电时间后，电容C5上的电压Vc2超过第三比较器U3的设定值，进而让第三比较器U3送出低电平的信号S5，以控制开关Q7、开关Q8及主要电源开关Q9进入导通状态。

配合图2，参考图3。图3为本发明优选实施例的测试波形示意图。在本发明中，当过电流发生在时间t1时，过电流装置1中的主要电源开关Q9持续导通，以继续提供电源Vs给负载2使用，前述的电源Vs包含负载电流Io与输出电压Vo。此时，时间控制电路14中的电容C4开始充电，进而逐渐的在电容C4上建立电压Vc1。经过一段充电时间t1-t2后，电容C4上的电压Vc1超过第二比较器U2的设定值，进而让过电流装置1中的主要电源开关Q9截止，以切断电源Vs到负载2，进而达到过电流保护的目的。

综上所述，本发明可以在电路发生过电流时，先延迟一段可调时间，再停止电路的工作，以避免过电流误判的情况发生。同时，本发明还可以在电流恢复正常时，自动恢复电路的工作。

如此，本发明借由调整过电流保护点触发的延迟时间，可以有效解决传统过电流误判的情况发生。并且，在过电流情况消失后，自动恢复电路的工作，可以提高电路的工作效率。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例，本发明的特征并不局限于此，任何本领域普通技术人员在本发明的领域内，可轻易思及之变化或修饰，皆可涵盖所附本发明的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种过电流保护装置，其特征在于，提供一负载的过电流保护，包括：

一电源开关电路，耦接一电源；

一过电流判断电路，耦接于该电源开关电路与该负载，该过电流判断电路检测一流到该负载的负载电流，并且输出一判断结果信号；及

一时间控制电路，耦接于该电源开关电路与该过电流检测电路，该时间控制电路根据该判断结果信号，延迟一第一可调时间后，输出一保护信号至该电源开关电路。

2.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于，该时间控制电路根据该判断结果信号，延迟一第二可调时间后，输出一恢复信号至该电源开关电路。

3.如权利要求2所述的过电流保护装置，其特征在于，该过电流判断电路包括：

一电流检测单元，耦接于该电源开关电路与该负载，该电流检测单元检测该负载电流，并且输出一电流检测信号；及

一比较单元，耦接于该电流检测单元，比较该电流检测信号与一设定值，并且输出该判断结果信号。

4.如权利要求3所述的过电流保护装置，其特征在于，该时间控制电路包括：

一第一延迟单元，耦接于该比较单元，该第一延迟单元根据该判断结果信号，以延迟该第一可调时间；及

一第二延迟单元，耦接于该比较单元，该第二延迟单元根据该判断结果信号，以延迟该第二可调时间。

5.如权利要求4所述的过电流保护装置，其特征在于，该第一延迟单元或该第二延迟单元为一RC延迟电路。

6.如权利要求4所述的过电流保护装置，其特征在于，该电源开关电路包括一主要电源开关。

7.如权利要求6所述的过电流保护装置，其特征在于，该主要电源开关为一PMOS开关。

8.一种过电流保护方法，提供一负载的过电流保护，其特征在于，包括：

a.检测一负载电流；

b.判断出该负载电流超过一设定值；及

c.延迟一第一可调时间后，切断该负载电流流到该负载。

9.如权利要求8所述的过电流保护方法，其特征在于，在步骤c后，还包括：再一次检测该负载电流，并且判断出该负载电流未超过该设定值的步骤d。

10.如权利要求9所述的过电流保护方法，其特征在于，在步骤d后，还包括：延迟一第二可调时间后，恢复该负载电流流到该负载的步骤e。

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