CN103050964A - 逆向电压保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种逆向电压保护装置，其包含一输入端、一输出端及一控制端。该逆向电压保护装置以该输入端及输出端串联连接于一直流电源及一风扇电路之间，或串联连接于该风扇电路及一接地点之间。当该逆向电压保护装置连接于该直流电源及风扇电路之间，其包含一PMOSFET分别以漏极、源极与栅极依序连接该输入端、输出端及控制端，且该控制端连接一低准位电压；当该逆向电压保护装置连接于该风扇电路及接地点之间，其包含一NMOSFET分别以源极、漏极与栅极依序连接该输入端、输出端及控制端，且该控制端连接一高准位电压。相较于以二极管构成的现有逆向电压保护装置可具有低导通电压、低回路耗损及低零件温升的特性。
Description
技术领域
本发明关于一种电压保护装置，尤其是用于电性连接在一直流电源及一风扇电路之间，以防止逆向电压由该直流电源进入并破坏该风扇电路的一种逆向电压保护装置。
背景技术
请参照图1所示，其为一种现有的逆向电压保护装置的电路示意图。该逆向电压保护装置7供串联连接于一直流电源8及一风扇电路9之间，且具有一输入端71连接于该直流电源8，并具有一输出端72连接于该风扇电路9；此外，该直流电源8具有一正电压端81及一负电压端82，该正电压端81连接该输入端71，而该负电压端82则接地。详言之，该逆向电压保护装置7由一二极管所构成，其中该二极管的阳极构成该逆向电压保护装置7的输入端71，而该二极管的阴极则构成该逆向电压保护装置7的输出端72。借助具有上述连接方式的逆向电压保护装置7，当该直流电源8的正电压端81所输出的电压使该输入端71的电压高于该输出端72的电压，且该输入端71与该输出端72之间的电压差大于该二极管的开启电压〔junction potential barrier〕时，该直流电源8所输出的电力即可通过该逆向电压保护装置7输入该风扇电路8；反之，若该直流电源8的正电压端81所输出的电压无法使该输入端71与该输出端72的电压差大于该二极管的开启电压，则该直流电源8的电力便会遭到该逆向电压保护装置7阻挡，无法传送至该风扇电路9。
然而，在正常运作的情况下，由于上述现有的逆向电压保护装置7由二极管所构成，而一般二极管〔例如萧特基二极管、快速二极管或飞轮二极管〕的开启电压约为0.5至0.6V，且欲导通该二极管的导通电压〔即该输入端71与该输出端72之间的电压差〕至少需高于该开启电压，因此导致该直流电源8需要提供较高的导通电压，才能以通过该逆向电压保护装置7正常驱动该风扇电路9。此外，由于存在该开启电压，该直流电源8的正电压端81每输出1A的电流通过该逆向电压保护装置7至该风扇电路9，便会在该逆向电压保护装置7额外消耗约0.5至0.6W的电功率，因而导致高回路耗损。
基于上述原因，有必要进一步改良上述现有逆向电压保护装置，以期能够具有低导通电压及低回路耗损的功效。
发明内容
本发明主要目的提供一种逆向电压保护装置，包含一PMOS或一NMOS，以便具有低导通电压、低回路耗损及低零件温升的功效。
本发明提供的一种逆向电压保护装置，其包含：一个输入端，连接一个直流电源；一个输出端，连接一个风扇电路；及，一个控制端，连接一个低准位电压；其中另具有一个p沟道金氧半场效晶体管，该p沟道金氧半场效晶体管的漏极连接该输入端，该p沟道金氧半场效晶体管的源极连接该输出端，且该p沟道金氧半场效晶体管的栅极连接该控制端。
前述低准位电压与该直流电源的电压差大于或等于一个低限电压值，该低限电压值为该p沟道金氧半场效晶体管的临界电压与该p沟道金氧半场效晶体管的寄生二极管的开启电压的总和。
本发明提供的另一种逆向电压保护装置，其包含：一个输入端，通过一个风扇电路连接至一个直流电源；一个输出端，连接一个接地点；及，一个控制端，连接一个高准位电压；其中另具有一个n沟道金氧半场效晶体管，该n沟道金氧半场效晶体管的源极连接该输入端，该n沟道金氧半场效晶体管的漏极连接该输出端，且该n沟道金氧半场效晶体管的栅极连接该控制端。
前述高准位电压与该接地点的电压差大于或等于一个低限电压值，该低限电压值为该n沟道金氧半场效晶体管的临界电压与该n沟道金氧半场效晶体管的寄生二极管的开启电压的总和。
本发明的有益效果在于：借助连接于该直流电源及该风扇电路之间的PMOS所构成的逆向电压保护装置，或连接于该风扇电路及该接地点之间的NMOS所构成的逆向电压保护装置，本发明的逆向电压保护装置可利用该PMOS或NMOS的寄生二极管在电压刚输入时判断该电压是否为正电压，且在该PMOS形成p载子沟道或NMOS形成n载子沟道之后，即以该沟道做为电流传输路径，故相较于以二极管构成的现有逆向电压保护装置可具有低导通电压、低回路耗损及低零件温升的特性。
附图说明
图1：现有逆向电压保护装置的电路示意图。
图2：本发明逆向电压保护装置的第一实施例的电路示意图。
图3：本发明逆向电压保护装置的第二实施例的电路示意图。
【主要组件符号说明】
〔本发明〕
1逆向电压保护装置 11输入端
12输出端 13控制端
2逆向电压保护装置 21输入端
22输出端 23控制端
8直流电源 81正电压端
82负电压端
9风扇电路 91电力输入端
92接地端
d1寄生二极管 d2寄生二极管
〔现有技术〕
7逆向电压保护装置 71输入端
72输出端
具体实施方式
为让本发明的上述及其它目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
请参照图2所示，其绘示本发明逆向电压保护装置的第一实施例的电路示意图，其中本实施例的逆向电压保护装置1包含一p沟道金氧半场效晶体管〔PMOSFET，以下简称PMOS〕，较佳仅由该PMOS所构成，且该逆向电压保护装置1串联连接于一直流电源8及一风扇电路9之间。
请再参照图2所示，该逆向电压保护装置1具有一输入端11、一输出端12及一控制端13。该输入端11供连接该直流电源8的正电压端81；该输出端12供连接该风扇电路9的电力输入端91；该控制端13则供连接至一低准位电压，其中该低准位电压的电压准位低于该直流电源8的正电压端81在正常供电情况下的电压准位。详言之，当该逆向电压保护装置1为一PMOS时，该输入端11连接该PMOS的漏极〔drain〕，该输出端12连接该PMOS的源极〔source〕，而该控制端13则连接该PMOS的栅极〔gate〕，其中该正电压端81与该低准位电压的电压差大于或等于一低限电压值，该低限电压值为该PMOS的临界电压〔thresholdvoltage〕与该PMOS的寄生二极管〔body diode〕d1开启电压的总和；也即，该PMOS的源极供连接该风扇电路9的电力输入端91，而该PMOS的漏极则供连接该直流电源8的正电压端81。
在进行运作时，当该直流电源8的正电压端81刚开始供电至该逆向电压保护装置1，该正电压端81的电力将通过该寄生二极管d1传送至该风扇电路9的电力输入端91，且使该电力输入端91在此瞬间的电压值为该正电压端81的电压值扣除该寄生二极管d1的开启电压，因此该电力输入端91与该低准位电压的电压差大于或等于该PMOS的临界电压〔即该PMOS的源极与栅极的电压差大于或等于该临界电压〕，故可在该PMOS的漏极及源极之间形成一p载子沟道，使该输入端11及输出端12之间通过该p载子沟道呈导通状态。随后，一旦该p载子沟道形成，由于该输入端11及输出端12之间近于短路而具有远小于该寄生二极管d1的阻抗，故该正电压端81的电力便经由该p载子沟道传送至该风扇电路9。其中，由于该逆向电压保护装置1仅在刚开始供电时需要由该正电压端81提供大于或等于该低限电压值的电压，在形成该p载子沟道之后只需要保持与该低准位电压之间具有大于或等于该临界电压的电压差即可，因此该逆向电压保护装置1具有低导通电压的特性。此外，由于在形成该p载子沟道之后，该输入端11及输出端12之间的导通电阻值仅约为0.018欧姆，因此在该正电压端81输出1A的电流通过该逆向电压保护装置1至该风扇电路9时，仅会在该逆向电压保护装置1消耗约0.018W的电功率，故也具有低回路耗损。另，由于该逆向电压保护装置1本身仅具有极低的电功率消耗，因此更具有低零件温升的特性。
反之，在刚开始供电时，若该直流电源8的正电压端81运作异常，或者若使用者不慎反接该直流电源8而将该负电压端82连接至该输入端11，导致该输入端11的电压低于该低限电压值且无法导通该寄生二极管d1，因而使该逆向电压保护装置1的输出端12电压及控制端13电压的电压差〔即该PMOS的源极与栅极的电压差〕小于该PMOS的临界电压。因此，该输入端11及输出端12之间不呈导通状态，即可避免逆向电流通过该风扇电路9，达到逆向电压保护的目的。
请参照图3所示，其绘示本发明逆向电压保护装置的第二实施例的电路示意图，其中本实施例的逆向电压保护装置2包含一n沟道金氧半场效晶体管〔NMOSFET，以下简称NMOS〕，较佳仅由该NMOS所构成，且该逆向电压保护装置2串联连接于一风扇电路9及一接地点之间。
详言之，该逆向电压保护装置2具有一输入端21、一输出端22及一控制端23。该输入端21供连接该风扇电路9的接地端92；该输出端22供连接该接地点；而该控制端23则供连接至一高准位电压，其中该高准位电压的电压准位高于该接地点的电压准位。此外，当该逆向电压保护装置2为一NMOS时，该输入端21连接该NMOS的源极，该输出端22连接该NMOS的漏极，而该控制端23则连接该NMOS的栅极，其中该高准位电压与该接地点的电压差大于或等于另一低限电压值，此另一低限电压值为该NMOS的临界电压与该NMOS的寄生二极管d2开启电压的总和；也即，该NMOS的源极供连接该风扇电路9的接地端92，而该NMOS的漏极则供连接该接地点。
在进行运作时，当该直流电源8的正电压端81刚开始通过该风扇电路9供电至该逆向电压保护装置2，该正电压端81的电力将通过该寄生二极管d2传送至该接地点而形成一回路，且使该接地端92在此瞬间的电压值仅为该寄生二极管d2的开启电压，因此该低准位电压与该接地端92的电压差大于或等于该NMOS的临界电压〔即该NMOS的源极与栅极的电压差大于或等于该临界电压〕，故可在该NMOS的漏极及源极之间形成一n载子沟道，使该输入端21及输出端22之间通过该n载子沟道呈导通状态。随后，一旦该n载子沟道形成，由于该输入端21及输出端22之间近于短路而具有远小于该寄生二极管d2的阻抗，故该正电压端81的电力便可依序经由该风扇电路9及该逆向电压保护装置2的n载子沟道传送至该接地点。同理，由该NMOS所构成的逆向电压保护装置2也可具有低导通电压、低回路耗损及低零件温升的特性。
反之，在刚开始供电时，若该直流电源8的正电压端81运作异常，或者若使用者不慎反接该直流电源8而将该负电压端82连接至该风扇电路9的电力输入端91，导致该输入端21的电压低于该低限电压值且无法导通该寄生二极管d2，因而使该逆向电压保护装置2的输入端21电压及控制端23电压的电压差〔即该NMOS的源极与栅极的电压差〕小于该NMOS的临界电压。因此，该输入端21及输出端22之间不呈导通状态，即可避免逆向电流通过该风扇电路9，达到逆向电压保护的目的。
综上所述，借助连接于该直流电源8及该风扇电路9之间的PMOS所构成的逆向电压保护装置1，或连接于该风扇电路9及该接地点之间的NMOS所构成的逆向电压保护装置2，本发明的逆向电压保护装置可利用该PMOS或NMOS的寄生二极管d1、d2在电压刚输入时判断该电压是否为正电压，且在该PMOS形成p载子沟道或NMOS形成n载子沟道之后，即以该沟道做为电流传输路径，故相较于以二极管构成的现有逆向电压保护装置可具有低导通电压、低回路耗损及低零件温升的特性。
Claims (4)
1.一种逆向电压保护装置，其特征在于，其包含：
一个输入端，连接一个直流电源；
一个输出端，连接一个风扇电路；及
一个控制端，连接一个低准位电压；
其中另具有一个p沟道金氧半场效晶体管，该p沟道金氧半场效晶体管的漏极连接该输入端，该p沟道金氧半场效晶体管的源极连接该输出端，且该p沟道金氧半场效晶体管的栅极连接该控制端。
2.如权利要求1所述的逆向电压保护装置，其特征在于，该低准位电压与该直流电源的电压差大于或等于一个低限电压值，该低限电压值为该p沟道金氧半场效晶体管的临界电压与该p沟道金氧半场效晶体管的寄生二极管的开启电压的总和。
3.一种逆向电压保护装置，其特征在于，其包含：
一个输入端，通过一个风扇电路连接至一个直流电源；
一个输出端，连接一个接地点；及
一个控制端，连接一个高准位电压；
其中另具有一个n沟道金氧半场效晶体管，该n沟道金氧半场效晶体管的源极连接该输入端，该n沟道金氧半场效晶体管的漏极连接该输出端，且该n沟道金氧半场效晶体管的栅极连接该控制端。
4.如权利要求3所述的逆向电压保护装置，其特征在于，该高准位电压与该接地点的电压差大于或等于一个低限电压值，该低限电压值为该n沟道金氧半场效晶体管的临界电压与该n沟道金氧半场效晶体管的寄生二极管的开启电压的总和。
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