TWI429160B

TWI429160B - 保護電路及其保護方法

Info

Publication number: TWI429160B
Application number: TW99145953A
Authority: TW
Inventors: Xiao-Ming Duan; Ronald Chang
Original assignee: Hanergy Technologies Inc
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2014-03-01
Also published as: US9042068B2; CN102545181B; CN102545181A; TW201228172A; US20120162841A1

Description

保護電路及其保護方法

本發明是關於保護電路，特別是關於短路保護電路或過電流保護電路。

短路保護電路或過電流保護電路一般分成兩種型態，一種使用限流電路來進行保護，另一種偵測元件的溫度以對電路採取保護的措施。偵測元件的溫度以對電路採取保護的措施有缺點，當溫度上升很快的時候則保護的措施來不及反應而容易使元件燒毀，無法達到保護的功效。傳統使用限流電路來保護則會對正常的電流脈衝採取限流，造成電路誤動作的情況發生。

請參閱第一圖(a)，其為習知單位增益放大電路的示意圖。該習知單位增益放大電路10包含一單位增益放大器11、一信號源12、及一負載電路13。該信號源12產生電壓Vin1，且電壓Vin1輸入該單位增益放大器11的正輸入端in1+，該單位增益放大器11的輸出端out1與該單位增益放大器11的負輸入端in1-連接，該負載電路13與該輸出端out1連接。

請參閱第一圖(b)，其為習知單位增益放大電路10的波形的示意圖。在輸出端out1的電壓Vout1及電流Iout1分別產生向上脈衝PL1與向下脈衝PL2的變化，且分別維持期間T1與期間T2，或是分別產生向下脈衝PL3與向上脈衝PL4的變化，且分別維持期間T3與期間T4。

若是期間T1、期間T2、期間T3、及期間T4都很短的時候，並不會燒毀習知單位增益放大電路10或該負載電路13中的元件，因此若用傳統的限流電路作限流則會造成習知單位增益放大電路10的誤動作。

請參閱第一圖(c)，其為習知切換式電源電路20的示意圖。該切換式電源電路20包含一信號源21、一PWM控制器23、一電感L1、一電晶體X1、一二極體D1、及一負載電路22。在第一圖(c)中，二極體D1與負載電路22連接處的電壓Vout2也可能會有如同電壓Vout1的脈衝出現，當二極體D1順偏時，從二極體D1流出的電流也可能會有如同電流Iout1的脈衝出現，但是若脈衝所維持的期間很短，並不會燒毀習知切換式電源電路20或負載電路22中的元件。

請參閱第一圖(d)，其為習知輸出級電路與負載電路30的示意圖。習知輸出級電路與負載電路30包含輸出級電路31及負載電路30。輸出級電路31輸出電流Iout3及電壓Vout3，且與負載電路32連接。輸出級電路31包含在第一圖(a)中的電壓源12、單位增益放大器11，或是包含在第一圖(c)中的電壓源21、PWM控制器23、電感L1、電晶體X1、二極體D1。當電流Iout3或電壓Vout3的脈衝維持的期間過久，則可能會燒毀輸出級電路與負載電路30中的某些元件，但是若脈衝持續的時間很短，用傳統的限流電路又會造成輸出級電路與負載電路30的誤動作，因此必須有一種保護電路以及保護電路的方法，使得在電路正常狀態下不會有誤動作，且在電路異常時能即時限流或關斷電流以免元件燒毀而達到保護電路的功效。

有鑑於上述先前技術的缺失，一種保護電路被提出，該保護電路包含一輸出級電路及一回授單元。該輸出級電路產生一第一電流。該回授單元在該第一電流大於或等於一額定電流的第一狀態中且該第一狀態維持一第一期間的情況下，該回授單元控制該輸出級電路以限制該第一電流，而在該第一電流大於或等於一限制電流的第二狀態中且該第二狀態維持一第二期間的情況下，該回授單元控制該輸出級電路以關斷該第一電流。

依據上述構想，一種保護電路被提出，該保護電路包含：一控制單元，控制單元因應該保護電路的一電性參數的一第一情況與一第二情況分別對該電性參數施以第一控制及第二控制。

依據上述構想，一種保護電路的操作方法被提出，其包含下列步驟：根據一第一電壓而輸出一第二電壓，該第一電壓控制一第一電流。當該第二電壓大於一參考電壓時輸出一第一信號，其中該第一信號具有一工作期間。當該工作期間大於或等於一第一期間時，輸出一第二信號，以限制該第一電流。當該工作期間大於或等於一第二期間時，輸出一第三信號，以關斷該第一電流。

依據上述構想，一種保護一電路之方法被提出，其包含：偵測該電路之一電性參數，其中該電性參數具一第一情況與一第二情況。偵測該電性參數處於何一情況。當該電性參數處於該第一情況，對該電性參數施以第一限制，而當該電性參數處於該第二情況，對該電性參數施以第二限制。

依據本案所提的保護電路以及保護電路的方法，可使電路在正常狀態下不會有誤動作，且在電路異常時能即時限流或關斷電流以免元件燒毀而達到保護電路的功效。

請參酌本發明的附圖來閱讀下面的詳細說明，其中本發明的附圖是以舉例說明的方式，來介紹本發明各種不同的實施例，並供瞭解如何實現本發明。本發明實施例提供了充足的內容，以供本領域的技術人員來實施本發明所揭示的實施例，或實施依本發明所揭示的內容所衍生的實施例。須注意的是，該些實施例彼此間並不互斥，且部分實施例可與其他一個或多個實施例作適當結合，以形成新的實施例，亦即本發明的實施並不局限於以下所揭示的實施例。

請參閱第二圖(a)，其為本案第一較佳實施例保護電路40的示意圖。該保護電路40包含一輸出級電路41及一回授單元42。請參閱第二圖(b)，其為本案第一較佳實施例的波形圖。在第二圖(b)中，橫座標代表時間，單位為微秒，第一電流I1的縱座標以安培為單位，其餘的縱座標代表電壓，以伏特為單位。請同時參考第二圖(a)與第二圖(b)，該輸出級電路41產生一第一電流I1，該回授單元41在該第一電流I1大於或等於一額定電流Ir的第一狀態中且該第一狀態維持一第一期間Td1的情況下，該回授單元42控制該輸出級電路41以限制該第一電流I1。而在該第一電流I1大於或等於一限制電流It的第二狀態中且該第二狀態維持一第二期間Td2的情況下，該回授單元42控制該輸出級電路41以關斷該第一電流I1。從第二圖(b) 中可知該第二期間Td2大於該第一期間Td1，而該限制電流It小於該額定電流Ir。以本案第一較佳實施例而言，該額定電流Ir較佳地為10安培，該限制電流It較佳地為1安培，該第一期間Td1較佳地為100微秒，該第二期間Td2較佳地為3毫秒。

在第二圖(a)中，該輸出級電路41包括一第一N型電晶體M2及一第一P型電晶體M1，該第一N型電晶體M2的汲極與該第一P型電晶體M1的汲極連接，該第一N型電晶體M2閘級接收一第一電壓V1以調整從其汲極輸出的該第一電流I1。

在第二圖(a)中，該回授單元包含一電流感測單元421、一運算放大單元422、一第一計時單元423、一限流單元424、一第二計時單元425、及一斷流單元426。該電流感測單元421包含一第二N型電晶體M3及一電阻器R1，該第二N型電晶體M3的汲極與該第一N型電晶體M2的汲極連接，該第二N型電晶體M3的閘極接收該第一電壓V1，該電流感測單元421響應該第一電壓V1而輸出一第二電壓V2。該運算放大單元422具有一第一輸入端in2+、一第二輸入端in2-、及一第一輸出端out2，該第一輸入端in2+及該第二輸入端in2-分別接收該第二電壓V2與一第一參考電壓Vref1，該運算放大單元422響應該第二電壓V2與該第一參考電壓Vref1從該第一輸出端out2輸出一第一信號S1，其中該第一信號S1包含該第二電壓V2減去該第一參考電壓Vref1所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，運算放大單元422所輸出的第一信號S1為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元422所輸出的第一信號S1為負飽和信號。該回授單元42包含檢測單元42A，該檢測單元42A包含電流感測單元421及運算放大單元422。

在第二圖(a)中，亦可針對電壓Vout4做限制或關斷，只需將第二N型電晶體M3及該電阻器R1省略，而將第一N型電晶體M2的汲極與該第一輸入端in2+連接。

請同時參閱第二圖(a)與第二圖(b)，該第一計時單元423接收該第一信號S1，該第一信號S1具有一工作期間Td3，當該工作期間Td3大於或等於該第一期間Td1時，該第一計時單元423輸出一第二信號S2。該限流單元424包含一放大器4241、一第三N型電晶體M4、及一第四N型電晶體M5，該限流單元424響應該第二信號S2，以拉低該第一電壓V1而限制該第一電流I1。

該第二計時單元425接收該第一信號S1，當該工作期間Td3大於或等於一第二期間Td2時，該第二計時單元425輸出一第三信號S3。該斷流單元426包含一第五N型電晶體M6，該第五N型電晶體M6的閘極與該第二計時單元425的輸出端連接以接收該第三信號S3，該斷流單元426響應該第三信號S3，以拉低該第一電壓V1而關斷該第一電流I1，以保護該第一N型電晶體M2。

在第二圖(a)中，該電阻器R1具有一第一端點P1及一第二端點P2，該第二端點P2接地，該第一端點P1與該第二N型電晶體M3的汲極連接，從該第二N型電晶體M3的源極輸出的一第二電流I2流經該電阻器R1以使該電阻器R1具有該第二電壓V2的電壓降。

該放大器4241具有一正輸入端in3+、一負輸入端in3-、及一第二輸出端out3，該正輸入端in3+與該第三N型電晶體M4的汲極連接，該負輸入端in3-接收一第二參考電壓Vref2，該第二輸出端out3與該第三N型電晶體M4的閘極連接。

該保護電路40更包含一輸入級電路43，其具有一第三輸出端out4及一第四輸出端out5，該輸入級電路43分別接收一電壓Vin1+及一電壓Vin1-，其中該第三輸出端out4與該第一P型電晶體M1的閘極連接，該第四輸出端out5與該第五N型電晶體M6的汲極、該正輸入端in3+、該第三N型電晶體M4的汲極、及該第一N型電晶體M2的閘極連接。

在限流電路424中，該第三N型電晶體M4的源極與該第四N型電晶體M5的汲極連接，該第四N型電晶體M5的閘極與該第一計時單元423的輸出端連接以接收該第二信號S2。

當該第四N型電晶體M5未導通時，該放大器4241及第三N型電晶體M4不會產生鉗位該第一電壓V1的功能，當該第四N型電晶體M5導通且該第一電壓V1大於該第二參考電壓Vref2時該第三N型電晶體M4會導通，而使該第一電壓V1被拉降至接近該第二參考電壓Vre2時不再降低，該第三N型電晶體M4則維持微弱導通的狀態，因此該限流單元424能夠拉低該第一電壓V1而限制該第一電流I1。

請參閱第三圖(a)，其為本案第二較佳實施例保護電路50的示意圖。該保護電路50包含一輸出級電路51及一回授單元 52。請參閱第三圖(b)，其為本案第二較佳實施例的波形圖。橫座標代表時間，單位為微秒，第一電流I3的縱座標以安培為單位，其餘的縱座標代表電壓，以伏特為單位。請同時參考第二圖(a)與第二圖(b)，該輸出級電路51產生一第一電流I3，該回授單元51在該第一電流I3大於或等於一額定電流Ir的第一狀態中且該第一狀態維持一第一期間Td4的情況下，該回授單元52控制該輸出級電路51以限制該第一電流I3。而在該第一電流I3大於或等於一限制電流It的第二狀態中且該第二狀態維持一第二期間Td5的情況下，該回授單元52控制該輸出級電路51以關斷該第一電流I3。從第二圖(b)中可知該第二期間Td5大於該第一期間Td4，而該限制電流It小於該額定電流Ir。以本案第二較佳實施例而言，該額定電流Ir較佳地為10安培，該限制電流It較佳地為1安培，該第一期間Td4較佳地為100微秒，該第二期間Td5較佳地為3毫秒。

在第三圖(a)中，該輸出級電路51包括一第一N型電晶體Q1及一第一P型電晶體Q2，該第一N型電晶體Q1的汲極與該第一P型電晶體Q2的汲極連接，該第一P型電晶體Q2的閘級接收一第一電壓V3以調整從其汲極輸出的一第一電流I3。

在第三圖(a)中，該回授單元52包含一電流感測單元521、一運算放大單元522、一第一計時單元523、一限流單元524、一第二計時單元525、一斷流單元526、一第一反相器INV1、及一第二反相器INV2。該電流感測單元521包含一第二P形電晶體Q3及一電阻器R2，該第二P型電晶體Q3的汲極與該第一P型電晶體Q2的汲極連接，該第二P型電晶體Q3的閘極接收該第一電壓V3，該電流感測單元521響應該第一電壓V3而輸出一第二電壓V4。該運算放大單元522具有一第一輸入端in4+、一第二輸入端in4-、及一第一輸出端out6，該第一輸入端in4+及該第二輸入端in4-分別接收該第二電壓V4與一第一參考電壓Vref3，該運算放大單元響應該第二電壓V4與該第一參考電壓Vref3從該第一輸出端out6輸出一第一信號S4，其中該第一信號S4包含該第一參考電壓Vref3減去該第二電壓V4所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，運算放大單元522所輸出的第一信號S4為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元522所輸出的第一信號S4為負飽和信號。該回授單元52更包含一檢測單元52A，該檢測單元52A包含該電流感測單元521及該運算放大單元522。

在第三圖(a)中，亦可針對電壓Vout5做限制或關斷，只需將第二P形電晶體Q3及該電阻器R2省略，而將第一P型電晶體Q2的汲極與該第二輸入端in4-連接。

請同時參閱第三圖(a)與第三圖(b)，該第一計時單元523接收該第一信號S4，該第一信號S4具有一工作期間Td6，當該工作期間Td6大於或等於該第一期間Td4時，該第一計時單元523輸出一第二信號S5。該第一反相器INV1響應該第二信號S5而產生該第二信號的反相信號。該限流單元524包含一放大器5241、一第三P型電晶體Q4、及一第四P型電晶體Q5，該限流單元524響應該第二信號的反相信號，以拉高該第一電壓V3而限制該第一電流I3。

該第二計時單元525接收該第一信號S4，當該工作期間Td6大於或等於一第二期間Td5時，該第二計時單元525輸出一第三信號S6。該第二反相器INV2響應該第三信號S6而產生該第三信號的反相信號。該斷流單元526包含一第五P型電晶體Q6，該斷流單元526響應該第三信號的反相信號，以拉高該第一電壓V3而關斷該第一電流I3，以使該第一P型電晶體Q2受到保護。

在第三圖(a)中，該電阻器R2具有一第一端點P3及一第二端點P4，該第二端點P4接電源，該第一端點P3與該第二P型電晶體Q3的源極連接，一第二電流流經該電阻器R2，以使該第二電壓V4等於該電源的電壓VDD減去該電阻器R2的電壓降。

該放大器5241具有一正輸入端in5+、一負輸入端in5-、及一第二輸出端out7，該負輸入端in5-與該第三P型電晶體Q4的汲極連接，該正輸入端in5+接收一第二參考電壓Vref4，該第二輸出端out7與該第三P型電晶體Q4的閘極連接。

該保護電路50更包含一輸入級電路53，其具有一第三輸出端out8及一第四輸出端out9，該輸入級電路53分別接收一電壓Vin2+及一電壓Vin2-，其中該第三輸出端out8與該第一N型電晶體Q1的閘極連接，該第四輸出端out9與該第五P型電晶體Q6的汲極、該負輸入端in5-、該第三P型電晶體Q4的汲極、及該第一P型電晶體Q2的閘極連接。

在限流電路524中，該第三N型電晶體Q4的源極與該第四N型電晶體Q5的汲極連接，該第四N型電晶體Q5的閘極與該第一反相器INV1的輸出端連接以接收該第二信號的反相信號。當該第四N型電晶體Q5未導通時，該放大器5241及第三N型電晶體Q4不會產生鉗位該第一電壓V3的功能，當該第四N型電晶體Q5導通且該第一電壓V3小於該第二參考電壓Vref4時該第三N型電晶體Q4會導通，而使該第一電壓V3被拉升至接近該第二參考電壓Vre4時不再升高，該第三N型電晶體Q4則維持微弱導通的狀態，因此該限流單元524能夠拉高該第一電壓V3而限制該第一電流I3。

請參閱第三圖(c)，其為本案第一計時單元423,523或該第二計時單元425,525的電路圖。本案第一計時單元423,523或該第二計時單元425,525包含除頻器Divider、反及閘NAND1、及閘AND1、及閘AND2、以及反相器INV3。在第三圖(c)中，除頻器Divider包含一第一D型正反器D-FF1、一第二D型正反器D-FF2、...、及一第nD型正反器D-FFn共n個D型正反器，其中每一個D型正反器的輸出端與輸入端D連接，且輸出端與脈波輸入端兩兩互相串接形成該除頻器Divider，每一個D型正反器的重設端與該反及閘NAND1的輸出端連接，該除頻器Divider的輸出端out10與該反及閘NAND1的輸入端in6連接，該反及閘NAND1的輸入端in7與該反相器INV3的輸出端連接，該及閘AND1的輸入端in8與及閘AND2的輸出端連接，及閘AND2的輸入端in10與反及閘NAND1的輸入端in6連接，及閘AND2的輸入端in11與該反相器INV3的輸入端連接，及閘AND2的輸入端in11與反相器INV3接收輸入信號input，該輸入信號input包含第一信號S1,S4。該及閘AND1的輸入端in9接收時脈信號CLK。

請參閱第三圖(d)，其為本案第一計時單元423,523或該第二計時單元425,525的波形圖。在第三圖(d)中，輸入信號input、輸出信號output、以及時脈信號CLK的橫軸代表時間，縱軸代表電壓。在第三圖(c)中的電路主要為了示範當輸入信號input為邏輯1的期間維持大於或等於2^n-1 個時脈週期時，該輸出信號output轉變成邏輯1以作用於該限流單元424,524或斷流單元426,526。當輸入信號input為邏輯0且輸出信號output為邏輯0時，除頻器Divider中的每一個D型正反器都被重設為邏輯0。當輸入信號input從邏輯0轉成邏輯1且輸出信號output仍為邏輯0時，則該除頻器Divider開始運作。若該輸出信號output尚未轉成邏輯1且該輸入信號input從邏輯1轉成邏輯0，則除頻器Divider中的每個D型正反器都會被重設為邏輯0。若該輸入信號input為邏輯1且維持大於或等於2^n-1 個時脈週期時，該輸出信號output則會從邏輯0轉成邏輯1，以作用於該限流單元424,524或斷流單元426,526。藉此可以防止保護電路40,50誤動作的發生。

在第二圖(a)及第三圖(a)中，在設計上第一計時單元423,523中的D型正反器的個數設計少於第二計時單元425,525中的D型正反器的個數，以使第一計時單元423,523在接收第一信號S1,S4經過第一週期Td1,Td4後輸出邏輯1的第二信號S2,S5，且使第二計時單元425,525在接收第一信號S1,S4經過第二週期Td2,Td5後輸出邏輯1的第三信號S3,S6，其中該第一週期Td1,Td4小於該第二週期Td2,Td5。

請參閱第四圖(a)，其為本案第三較佳實施例保護電路的示意圖。在本案第一較佳實施例及本案第二較佳實施例中，分別對輸出級的第二N型電晶體M2及第二P型電晶體Q2的閘級電壓作控制，以分別防止第一電流I1及第一電流I3燒毀保護電路中的元件。在本案第三較佳實施例中可將第一較佳實施例及第二較佳實施例中的元件作組合，其可同時防止第一電流I1及第一電流I3燒毀保護電路中的元件。該保護電路60包含一控制單元62，其因應該保護電路60的一電性參數的一第一情況與一第二情況分別對該電性參數施以第一控制及第二控制。

請參閱第四圖(b)，其為本案第三較佳實施例的波形圖。橫座標代表時間，單位為微秒，第一電流I5,I6的縱座標以安培為單位，其餘的縱座標代表電壓，以伏特為單位。在第四圖(b)中，若將該第二N型電晶體M3及該電阻器R1省略，直接將該第一N型電晶體M2的汲極與該第一輸入端in2+連接，則可針對電壓Vout6做限制與關斷。

該電性參數為電壓Vout6或第一電流I1,I3,I5,I6。該第一控制為限制，該第二控制為關斷。該第一情況為該第一電流I1,I3,I5,I6大於或等於一額定電流Ir的第一狀態且該第一狀態維持一第一期間Td1,Td4,Td7的情況。該第二情況為該第一電流I1,I3,I5,I6大於或等於一限制電流It的第二狀態且該第二狀態維持一第二期間Td2,Td5,Td8的狀況，其中該第二期間Td2,Td5,Td8大於該第一期間Td1,Td4,Td7，該限制電流It小於該額定電流Ir。

在第四圖(a)中，該保護電路60更包含一輸出級電路61，該輸出級電路61包括一第一N型電晶體M2及一第一P型電晶體Q2，該第一N型電晶體M2的汲極與該第一P型電晶體Q2的汲極連接，該第一N型電晶體M2的閘級接收一第一電壓V5以調整從其汲極輸出的該第一電流I5，該第一P型電晶體Q2的閘級接收一第二電壓V7以調整從其汲極輸出的該第二電流I6。

該控制單元62包含一電流感測單元621、一第一運算放大單元422、一第二運算放大單元522、一或閘622、一第一計時單元423、一限流單元623、一第二計時單元425、及一斷流單元624。該電流感測單元621包含第二N型電晶體M3、第二P形電晶體Q3、第一電阻器R1、及第二電阻器R2，該第二N型電晶體M3的汲極與該第一N型電晶體M2的汲極連接，該第二N型電晶體M2的閘極接收該第一電壓V5，該電流感測單元621響應該第一電壓V5而輸出一第三電壓V6，該第二P型電晶體Q3的汲極與該第一P型電晶體Q2的汲極連接，該第二P型電晶體Q3的閘極接收該第二電壓V7，該電流感測單元621響應該第二電壓V7而輸出一第四電壓V8。

該第一運算放大單元422具有一第一輸入端in2+、一第二輸入端in2-、及一第一輸出端out2，該第一輸入端in2+及該第二輸入端in2-分別接收該第三電壓V6與第一參考電壓Vref1，該第一運算放大單元422響應該第三電壓V6與該第一參考電壓Vref1從該第一輸出端out2輸出一第一信號S7，其中該第一信號S7包含該第三電壓V6減去該第一參考電壓Vref1所形成的一第一差值信號，且當第一差值信號為正時，運算放大單元422所輸出的第一信號S7為正飽和信號，當第一差值信號為負時，運算放大單元422所輸出的第一信號S7為負飽和信號。

該第二運算放大單元522，具有一第三輸入端in4-、一第四輸入端in4+、及一第二輸出端out6，該第三輸入端in4-及該第四輸入端in4+分別接收該第四電壓V8與第二參考電壓Vref3，該第二運算放大單元522響應該第四電壓V8與該第二參考電壓Vref3從該第二輸出端out6輸出一第二信號S8，其中該第二信號S8包含該第二參考電壓Vref3減去該第四電壓V8所形成的一第二差值信號，且當第二差值信號為正時，運算放大單元522所輸出的第二信號S8為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元522所輸出的第二信號S8為負飽和信號。該或閘622響應該第一信號S7與該第二信號S8而輸出一第三信號S9。

請同時參閱第四圖(a)與第四圖(b)。該第一計時單元423接收該第三信號S9，該第三信號S9具有一工作期間Td9，當該工作期間Td9大於或等於該第一期間Td7時，該第一計時單元423輸出一第四信號S10。

該限流單元623包含該限流單元424及該限流單元524。該限流單元623包含第一放大器4241、第二放大器5241、第三N型電晶體M4、第三P型電晶體Q4、第四N型電晶體M5、第四P型電晶體Q5、及第一反相器INV1，該限流單元623響應該第四信號S10，以拉低pull low該第一電壓V5而限制該第一電流I5，該限流單元623響應該第四信號的反相信號以拉高pull high該第二電壓V7而限制該第二電流I6。該第二計時單元425接收該第三信號S9，當該工作期間Td9大於或等於一第二期間時Td8，該第二計時單元425輸出一第五信號S11。

該斷流單元624包含第五N型電晶體M6、第五P型電晶體Q6、及第二反相器INV2，該第五N型電晶體M6的閘極與該第二計時單元425的輸出端連接以接收該第五信號S11，該斷流單元624響應該第五信號S11，以拉低該第一電壓V5而關斷該第一電流I5，以使該第一N型電晶體M2受到保護，該斷流單元624響應該第五信號的反相信號，以拉高該第二電壓V7而關斷該第二電流I6，以使該第一P型電晶體Q2受到保護。

該第一電阻器R1具有第一端點P1及第二端點P2，該第二端點P2接地，該第一端點P1與該第二N型電晶體M3的汲極連接，從該第二N型電晶體M3的源極輸出的一第三電流I7流經該第一電阻器R1以使該第一電阻器R1具有該第三電壓V6的電壓降。

該第二電阻器R2具有第三端點P3及第四端點P4，該第四端點P4接電源，該第三端點P3與該第二P型電晶體Q3的源極連接，該第四電流I8流經該第二電阻器R2，以使該第四電壓V8等於該電源的電壓VDD減去該第二電阻器R2的電壓降。

該第一放大器4241具有第一正輸入端in3+、第一負輸入端in3-、及第一輸出端out3，該第一正輸入端in3+與該第三N 型電晶體M4的汲極連接，該第一負輸入端in3-接收第三參考電壓Vref2，該第一輸出端out3與該第三N型電晶體M4的閘極連接。

該第二放大器5241具有第二正輸入端in5+、第二負輸入端in5-、及第二輸出端out7，該第二負輸入端in5-與該第三P型電晶體M4的汲極連接，該第二正輸入端in5+接收第四參考電壓Vref4，該第二輸出端out7與該第三P型電晶體Q4的閘極連接。

該第三N型電晶體M4的源極與該第四N型電晶體M5的汲極連接。該第三P型電晶體Q4的源極與該第四P型電晶體Q5的汲極連接。該第四N型電晶體M5的閘極與該第一計時單元423的輸出端連接以接收該第四信號S10。該第四P型電晶體的閘極與該第一反相器INV1的輸出端連接以接收該第四信號的反相信號。該第五N型電晶體M6的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第五信號S11。該第五P型電晶體M6的閘極與該第二反相器INV2的輸出端連接以接收該第五信號的反相信號。

請參閱第五圖(a)，其為本案保護電路的操作方法的流程圖，包含：步驟S501，根據一第一電壓而輸出一第二電壓，該第一電壓控制一第一電流。步驟S502，當該第二電壓大於一參考電壓時輸出一第一信號，其中該第一信號具有一工作期間。步驟S503，當該工作期間大於或等於一第一期間時，輸出一第二信號，以限制該第一電流。步驟S504，當該工作期間大於或等於一第二期間時，輸出一第三信號，以關斷該第一電流。

請參閱第五圖(b)，其為本案保護電路的方法的流程圖，包含：步驟S601，偵測該電路之一電性參數，其中該電性參數具一第一情況與一第二情況。步驟S602，偵測該電性參數處於何一情況。步驟S603，當該電性參數處於該第一情況，對該電性參數施以第一限制，而當該電性參數處於該第二情況，對該電性參數施以第二限制。

在本案的任一實施例中，一種保護電路被提出，該保護電路包含：一輸出級電路及一回授單元。該輸出級電路，產生一第一電流。該回授單元在該第一電流大於或等於一額定電流的第一狀態中且該第一狀態維持一第一期間的情況下，該回授單元控制該輸出級電路以限制該第一電流，而在該第一電流大於或等於一限制電流的第二狀態中且該第二狀態維持一第二期間的情況下，該回授單元控制該輸出級電路以關斷該第一電流。

根據本案的實施例中的任一實施例，其中該第二期間大於該第一期間，而該限制電流小於該額定電流。該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一N型電晶體閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的該第一電流。該回授單元包含一電流感測單元、一運算放大單元、一第一計時單元、一限流單元、一第二計時單元、及一斷流單元。該電流感測單元包含一第二N型電晶體及一電阻器，該第二N型電晶體的汲極與該第一N型電晶體的汲極連接，該第二N型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓。該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第二電壓減去該第一參考電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，運算放大單元所輸出的第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元所輸出的第一信號為負飽和信號。該第一計時單元接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號。該限流單元包含一放大器、一第三N型電晶體、及一第四N型電晶體，該限流單元響應該第二信號，以拉低該第一電壓而限制該第一電流。該第二計時單元接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號。該斷流單元包含一第五N型電晶體，該第五N型電晶體的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第三信號，該斷流單元響應該第三信號，以拉低該第一電壓而關斷該第一電流，以保護該第一N型電晶體。該回授單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元。該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接地，該第一端點與該第二N型電晶體的汲極連接，從該第二N型電晶體的源極輸出的一第二電流流經該電阻器以使該電阻器具有該第二電壓的電壓降。該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該正輸入端與該第三N型電晶體的汲極連接，該負輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三N型電晶體的閘極連接。該第三N型電晶體的源極與該第四N型電晶體的汲極連接。該第四N型電晶體的閘極與該第一計時單元的輸出端連接以接收該第二信號。該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一P型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五N型電晶體的汲極、該正輸入端、該第三N型電晶體的汲極、及該第一N型電晶體的閘極連接。

根據本案的實施例中的任一實施例，其中該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一P型電晶體的閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的一第一電流；該輸出級電路更包含一切換式電源的輸出級電路或一運算放大器的輸出級電路。該回授單元包含一電流感測單元、一運算放大單元、一第一計時單元、一限流單元、一第二計時單元、及一斷流單元。該電流感測單元包含一第二P形電晶體及一電阻器，該第二P型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第二P型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓。該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第一參考電壓減去該第二電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，運算放大單元所輸出的第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元所輸出的第一信號為負飽和信號。該第一計時單元接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號。該第一反相器響應該第二信號而產生該第二信號的反相信號。該限流單元包含一放大器、一第三P型電晶體、及一第四P型電晶體，該限流單元響應該第二信號的反相信號，以拉高pull high該第一電壓而限制該第一電流。該第二計時單元，接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號。該第二反相器響應該第三信號而產生該第三信號的反相信號。該斷流單元包含一第五P型電晶體，該斷流單元響應該第三信號的反相信號，以拉高該第一電壓而關斷該第一電流，以使該第一P型電晶體受到保護。該回授單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元。該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接電源，該第一端點與該第二P型電晶體的源極連接，一第二電流流經該電阻器，以使該第二電壓等於該電源的電壓減去該電阻器的電壓降。該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該負輸入端與該第三P型電晶體的汲極連接，該正輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三P型電晶體的閘極連接。該第三P型電晶體的源極與該第四P型電晶體的汲極連接。該第四P型電晶體的閘極與該第一反相器的輸出端連接以接收該第二信號的反相信號。該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一N型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五P型電晶體的汲極、該負輸入端、該第三P型電晶體的汲極、及該第一P型電晶體的閘極連接。

在本案的任一實施例中，一種保護電路被提出，該保護電路包含一控制單元，該控制單元因應該保護電路的一電性參數的一第一情況與一第二情況分別對該電性參數施以第一控制及第二控制。

根據本案實施例中的任一實施例，其中該電性參數為電壓或電流。該第一控制為限制，該第二控制為關斷。該第一情況為該第一電流大於或等於一額定電流的第一狀態且該第一狀態維持一第一期間的情況。該第二情況為該第一電流大於或等於一限制電流的第二狀態且該第二狀態維持一第二期間的狀況，其中該第二期間大於該第一期間，該限制電流小於該額定電流。該保護電路更包含一輸出級電路，該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一N型電晶體閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的一第一電流。該控制單元包含一電流感測單元、一運算放大單元、一第一計時單元、一限流單元、一第二計時單元、及一斷流單元。該電流感測單元包含一第二N型電晶體及一電阻器，該第二N型電晶體的汲極與該第一N型電晶體的汲極連接，該第二N型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓。該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第二電壓減去該第一參考電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，運算放大單元所輸出的第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元所輸出的第一信號為負飽和信號。該第一計時單元接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號。該限流單元包含一放大器、一第三N型電晶體、及一第四N型電晶體，該限流單元響應該第二信號，以拉低該第一電壓而限制該第一電流。該第二計時單元接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號。該斷流單元包含一第五N型電晶體，該第五N型電晶體的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第三信號，該斷流單元響應該第三信號，以拉低該第一電壓而關斷該第一電流，以保護該第一N型電晶體。該控制單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元。該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接地，該第一端點與該第二N型電晶體的汲極連接，從該第二N型電晶體的源極輸出的一第二電流流經該電阻器以使該電阻器具有該第二電壓的電壓降。該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該正輸入端與該第三N型電晶體的汲極連接，該負輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三N型電晶體的閘極連接。該第三N型電晶體的源極與該第四N型電晶體的汲極連接。該第四N型電晶體的閘極與該第一計時單元的輸出端連接以接收該第二信號。該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一P型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五N型電晶體的汲極、該正輸入端、該第三N型電晶體的汲極、及該第一N型電晶體的閘極連接。

根據本案實施例中的任一實施例，其中該電性參數為電壓或電流。該第一控制為限制，該第二控制為關斷。該第一狀態為該第一電流大於或等於一額定電流且維持一第一期間的狀態。該第二狀態為該第一電流大於或等於一額定電流且維持一第二期間的狀態，其中該第二期間大於該第一期間。該保護電路更包含一輸出級電路，該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一P型電晶體閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的一第一電流。該控制單元包含一電流感測單元、一運算放大單元、一第一計時單元、一第一反相器、一限流單元、一第二計時單元、一第二反相器、及一斷流單元。該電流感測單元包含一第二P形電晶體及一電阻器，該第二P型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第二P型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓。該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第一參考電壓減去該第二電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，運算放大單元所輸出的第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元所輸出的第一信號為負飽和信號。該第一計時單元接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號。該第一反相器響應該第二信號而產生該第二信號的反相信號。該限流單元包含一放大器、一第三P型電晶體、及一第四P型電晶體，該限流單元響應該第二信號的反相信號，以拉高pull high該第一電壓而限制該第一電流。該第二計時單元接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號。該第二反相器響應該第三信號而產生該第三信號的反相信號。該斷流單元包含一第五P型電晶體，該斷流單元響應該第三信號的反相信號，以拉高該第一電壓而關斷該第一電流，以使該第一P型電晶體受到保護。該控制單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元。該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接電源，該第一端點與該第二P型電晶體的源極連接，一第二電流流經該電阻器，以使該第二電壓等於該電源的電壓減去該電阻器的電壓降。該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該負輸入端與該第三P型電晶體的汲極連接，該正輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三P型電晶體的閘極連接。該第三P型電晶體的源極與該第四P型電晶體的汲極連接。該第四P型電晶體的閘極與該第一反相器的輸出端連接以接收該第二信號的反相信號。該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一N型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五P型電晶體的汲極、該負輸入端、該第三P型電晶體的汲極、及該第一P型電晶體的閘極連接。

在本案的任一實施例中，一種保護電路的操作方法被提出，其包含下列步驟：根據一第一電壓而輸出一第二電壓，該第一電壓控制一第一電流。當該第二電壓大於一參考電壓時輸出一第一信號，其中該第一信號具有一工作期間。當該工作期間大於或等於一第一期間時，輸出一第二信號，以限制該第一電流。當該工作期間大於或等於一第二期間時，輸出一第三信號，以關斷該第一電流。

根據本案實施例中的任一實施例，其中更包含下列步驟：響應該第一電壓而輸出一第二電流。響應該第二電流而輸出該第二電壓。

在本案的任一實施例中，一種保護一電路之方法被提出，其包含：偵測該電路之一電性參數，其中該電性參數具一第一情況與一第二情況。偵測該電性參數處於何一情況。當該電性參數處於該第一情況，對該電性參數施以第一限制，而當該電性參數處於該第二情況，對該電性參數施以第二限制。

根據本案實施例中的任一實施例，其中該電性參數包含電壓或電流，該第二限制為關斷該電性參數。

本發明的說明與實施例已揭露於上，然其非用來限制本發明，凡習知此技藝者，在不脫離本本發明的精神與範圍之下，當可做各種更動與修飾，其仍應屬在本發明專利的涵蓋範圍之內。

40,50,60‧‧‧保護電路

41,51,61‧‧‧輸出級電路

42,52‧‧‧回授單元

43,53,63‧‧‧輸入級電路

M1,Q2‧‧‧第一P型電晶體

M2,Q1‧‧‧第一N型電晶體

421,521,621‧‧‧電流感測單元

M3‧‧‧第二N型電晶體

R1,R2‧‧‧電阻器

422,522‧‧‧運算放大單元

423,523‧‧‧第一計時單元

425,525‧‧‧第二計時單元

424,524,623‧‧‧限流單元

426,526,624‧‧‧斷流單元

4241,5241‧‧‧放大器

M4‧‧‧第三N型電晶體

M5‧‧‧第四N型電晶體

M6‧‧‧第五N型電晶體

Q3‧‧‧第二P型電晶體

Q4‧‧‧第三P型電晶體

Q5‧‧‧第四P型電晶體

D-FF1‧‧‧第一D型正反器

D-FF2‧‧‧第二D型正反器

D-FFn‧‧‧第nD型正反器

Divider‧‧‧除頻器

NAND1‧‧‧反及閘

AND1,AND2‧‧‧及閘

INV1‧‧‧第一反相器

INV2‧‧‧第二反相器

INV3‧‧‧反相器

62‧‧‧控制單元

622‧‧‧或閘

X1‧‧‧電晶體

第一圖(a)：習知單位增益放大電路的示意圖；第一圖(b)：習知單位增益放大電路的波形的示意圖；第一圖(c)：習知切換式電源電路的示意圖；第一圖(d)：習知輸出級電路與負載電路的示意圖；第二圖(a)：本案第一較佳實施例保護電路的示意圖；第二圖(b)：本案第一較佳實施例的波形圖；第三圖(a)：本案第二較佳實施例保護電路的示意圖；第三圖(b)：本案第二較佳實施例的波形圖；第三圖(c)：本案第一計時單元或該第二計時單元的電路圖；第三圖(d)：本案第一計時單元或該第二計時單元的波形圖；第四圖(a)：本案第三較佳實施例保護電路的示意圖；第四圖(b)：本案第三較佳實施例的波形圖；第五圖(a)：本案保護電路的操作方法的流程圖；及第五圖(b)：本案保護電路的方法的流程圖。

40‧‧‧保護電路

41‧‧‧輸出級電路

42‧‧‧回授單元

43‧‧‧輸入極電路

M1‧‧‧第一P型電晶體

M2‧‧‧第一N型電晶體

421‧‧‧電流感測單元

M3‧‧‧第二N型電晶體

R1‧‧‧電阻器

422‧‧‧運算放大單元

423‧‧‧第一計時單元

425‧‧‧第二計時單元

424‧‧‧限流單元

426‧‧‧斷流單元

4241‧‧‧放大器

M4‧‧‧第三N型電晶體

M5‧‧‧第四N型電晶體

M6‧‧‧第五N型電晶體

Claims

一種保護電路，包含：一輸出級電路，產生一第一電流；一回授單元，在該第一電流大於或等於一額定電流的第一狀態中且該第一狀態維持一第一期間的情況下，該回授單元控制該輸出級電路以限制該第一電流，而在該第一電流大於或等於一限制電流的第二狀態中且該第二狀態維持一第二期間的情況下，該回授單元控制該輸出級電路以關斷該第一電流。
如申請專利範圍第1項所述的保護電路，其中：該第二期間大於該第一期間，而該限制電流小於該額定電流；該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一N型電晶體閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的該第一電流；該輸出級電路更包含一切換式電源的輸出級電路或一運算放大器的輸出級電路；該回授單元包含：一電流感測單元，包含一第二N型電晶體及一電阻器，該第二N型電晶體的汲極與該第一N型電晶體的汲極連接，該第二N型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓；一運算放大單元，該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第二電壓減去該第一參考電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為負飽和信號；一第一計時單元，接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號；一限流單元，包含一放大器、一第三N型電晶體、及一第四N型電晶體，該限流單元響應該第二信號，以拉低該第一電壓而限制該第一電流；一第二計時單元，接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號；及一斷流單元，包含一第五N型電晶體，該第五N型電晶體的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第三信號，該斷流單元響應該第三信號，以拉低該第一電壓而關斷該第一電流，以保護該第一N型電晶體；該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接地，該第一端點與該第二N型電晶體的汲極連接，從該第二N型電晶體的源極輸出的一第二電流流經該電阻器以使該電阻器具有該第二電壓的電壓降；該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該正輸入端與該第三N型電晶體的汲極連接，該負輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三N型電晶體的閘極連接；該第三N型電晶體的源極與該第四N型電晶體的汲極連接；該第四N型電晶體的閘極與該第一計時單元的輸出端連接以接收該第二信號；以及該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一P型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五N型電晶體的汲極、該正輸入端、該第三N型電晶體的汲極、及該第一N型電晶體的閘極連接。
如申請專利範圍第1項所述的保護電路，其中：該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一P型電晶體的閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的一第一電流；該輸出級電路更包含一切換式電源的輸出級電路或一運算放大器的輸出級電路；該回授單元包含：一電流感測單元，包含一第二P形電晶體及一電阻器，該第二P型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第二P型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓；一運算放大單元，該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第一參考電壓減去該第二電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為負飽和信號；一第一計時單元，接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號；一第一反相器，響應該第二信號而產生該第二信號的反相信號；一限流單元，包含一放大器、一第三P型電晶體、及一第四P型電晶體，該限流單元響應該第二信號的反相信號，以拉高pull high該第一電壓而限制該第一電流；一第二計時單元，接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號；一第二反相器，響應該第三信號而產生該第三信號的反相信號；及一斷流單元，包含一第五P型電晶體，該斷流單元響應該第三信號的反相信號，以拉高該第一電壓而關斷該第一電流，以使該第一P型電晶體受到保護；該回授單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元；該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接電源，該第一端點與該第二P型電晶體的源極連接，一第二電流流經該電阻器，以使該第二電壓等於該電源的電壓減去該電阻器的電壓降；該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該負輸入端與該第三P型電晶體的汲極連接，該正輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三P型電晶體的閘極連接；該第三P型電晶體的源極與該第四P型電晶體的汲極連接；該第四P型電晶體的閘極與該第一反相器的輸出端連接以接收該第二信號的反相信號；以及該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一N型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五P型電晶體的汲極、該負輸入端、該第三P型電晶體的汲極、及該第一P型電晶體的閘極連接。
一種保護電路，包含：一控制單元，因應該保護電路的一第一電流的一第一情況與一第二情況分別對該第一電流施以一第一控制及一第二控制，其中：該第一情況為該第一電流大於或等於一額定電流的一第一狀態且該第一狀態維持一第一期間的情況，而該第一控制為限制該第一電流；以及該第二情況為該第一電流大於或等於一限制電流的一第二狀態且該第二狀態維持一第二期間的情況，而該第二控制為關斷該第一電流。
如申請專利範圍第4項所述的保護電路，其中：該第二期間大於該第一期間，該限制電流小於該額定電流；該保護電路更包含一輸出級電路，該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一N型電晶體閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的一第一電流；該保護電路更包含一切換式電源的輸出級電路或一運算放大器的輸出級電路；該控制單元包含：一電流感測單元，包含一第二N型電晶體及一電阻器，該第二N型電晶體的汲極與該第一N型電晶體的汲極連接，該第二N型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓；一運算放大單元，該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第二電壓減去該第一參考電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為負飽和信號；一第一計時單元，接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號；一限流單元，包含一放大器、一第三N型電晶體、及一第四N型電晶體，該限流單元響應該第二信號，以拉低該第一電壓而限制該第一電流；一第二計時單元，接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號；及一斷流單元，包含一第五N型電晶體，該第五N型電晶體的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第三信號，該斷流單元響應該第三信號，以拉低該第一電壓而關斷該第一電流，以保護該第一N型電晶體；該控制單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元；該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接地，該第一端點與該第二N型電晶體的汲極連接，從該第二N型電晶體的源極輸出的一第二電流流經該電阻器以使該電阻器具有該第二電壓的電壓降；該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該正輸入端與該第三N型電晶體的汲極連接，該負輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三N型電晶體的閘極連接；該第三N型電晶體的源極與該第四N型電晶體的汲極連接；該第四N型電晶體的閘極與該第一計時單元的輸出端連接以接收該第二信號；以及該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一P型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五N型電晶體的汲極、該正輸入端、該第三N型電晶體的汲極、及該第一N型電晶體的閘極連接。
如申請專利範圍第4項所述的保護電路，其中：該第二期間大於該第一期間；該保護電路更包含一輸出級電路，該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一P型電晶體閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的一第一電流；該保護電路更包含一切換式電源的保護電路或一運算放大器的保護電路；該控制單元包含：一電流感測單元，包含一第二P形電晶體及一電阻器，該第二P型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第二P型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第二電壓；一運算放大單元，該運算放大單元具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第二電壓與一第一參考電壓，該運算放大單元響應該第二電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第一參考電壓減去該第二電壓所形成的差值信號，且當其差值信號為正時，該運算放大單元所輸出的第一信號為正飽和信號，當其差值信號為負時，運算放大單元所輸出的第一信號為負飽和信號；一第一計時單元，接收該第一信號，該第一信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第二信號；一第一反相器，響應該第二信號而產生該第二信號的反相信號；一限流單元，包含一放大器、一第三P型電晶體、及一第四P型電晶體，該限流單元響應該第二信號的反相信號，以拉高pull high該第一電壓而限制該第一電流；一第二計時單元，接收該第一信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第三信號；一第二反相器，響應該第三信號而產生該第三信號的反相信號；及一斷流單元，包含一第五P型電晶體，該斷流單元響應該第三信號的反相信號，以拉高該第一電壓而關斷該第一電流，以使該第一P型電晶體受到保護；該控制單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元；該電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接電源，該第一端點與該第二P型電晶體的源極連接，一第二電流流經該電阻器，以使該第二電壓等於該電源的電壓減去該電阻器的電壓降；該放大器具有一正輸入端、一負輸入端、及一第二輸出端，該負輸入端與該第三P型電晶體的汲極連接，該正輸入端接收一第二參考電壓，該第二輸出端與該第三P型電晶體的閘極連接；該第三P型電晶體的源極與該第四P型電晶體的汲極連接；該第四P型電晶體的閘極與該第一反相器的輸出端連接以接收該第二信號的反相信號；以及該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一N型電晶體的閘極連接，該第四輸出端與該第五P型電晶體的汲極、該負輸入端、該第三P型電晶體的汲極、及該第一P型電晶體的閘極連接。
如申請專利範圍第4項所述的保護電路，其中：該第二期間大於該第一期間，該限制電流小於該額定電流；該保護電路更包含一輸出級電路，該輸出級電路包括一第一N型電晶體及一第一P型電晶體，該第一N型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第一N型電晶體的閘級接收一第一電壓以調整從其汲極輸出的該第一電流，該第一P型電晶體閘級接收一第二電壓以調整從其汲極輸出的該第二電流；該輸出級電路包含一切換式電源的輸出級電路或一運算放大器的輸出級電路；該控制單元包含：一電流感測單元，包含一第二N型電晶體、一第二P形電晶體、一第一電阻器、及一第二電阻器，該第二N型電晶體的汲極與該第一N型電晶體的汲極連接，該第二N型電晶體的閘極接收該第一電壓，該電流感測單元響應該第一電壓而輸出一第三電壓，該第二P型電晶體的汲極與該第一P型電晶體的汲極連接，該第二P型電晶體的閘極接收該第二電壓，該電流感測單元響應該第二電壓而輸出一第四電壓；一第一運算放大單元，具有一第一輸入端、一第二輸入端、及一第一輸出端，該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第三電壓與一第一參考電壓，該第一運算放大單元響應該第三電壓與該第一參考電壓從該第一輸出端輸出一第一信號，其中該第一信號包含該第三電壓減去該第一參考電壓所形成的一第一差值信號，且當該第一差值信號為正時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為正飽和信號，當該第一差值信號為負時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為負飽和信號；一第二運算放大單元，具有一第三輸入端、一第四輸入端、及一第二輸出端，該第三輸入端及該第四輸入端分別接收該第四電壓與一第二參考電壓，該第二運算放大單元響應該第四電壓與該第二參考電壓從該第二輸出端輸出一第二信號，其中該第二信號包含該第二參考電壓減去該第四電壓所形成的一第二差值信號，且當該第二差值信號為正時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為正飽和信號，當該第二差值信號為負時，該運算放大單元所輸出的該第一信號為負飽和信號；一或閘，響應該第一信號與該第二信號而輸出一第三信號；一第一計時單元，接收該第三信號，該第三信號具有一工作期間，當該工作期間大於或等於該第一期間時，該第一計時單元輸出一第四信號；一限流單元，包含一第一放大器、一第二放大器、一第三N型電晶體、一第三P型電晶體、一第四N型電晶體、一第四P型電晶體、及一第一反相器，該限流單元響應該第四信號，以拉低pull low該第一電壓而限制該第一電流，該限流單元響應該第四信號的反相信號，以拉高pull high該第二電壓而限制該第二電流；一第二計時單元，接收該第三信號，當該工作期間大於或等於一第二期間時，該第二計時單元輸出一第五信號；及一斷流單元，包含一第五N型電晶體、一第五P型電晶體、及一第二反相器，該第五N型電晶體的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第五信號，該斷流單元響應該第五信號，以拉低該第一電壓而關斷該第一電流，以使該第一N型電晶體受到保護，該斷流單元響應該第五信號的反相信號，以拉高該第二電壓而關斷該第二電流，以使該第一P型電晶體受到保護；該控制單元更包含一檢測單元，該檢測單元包含該電流感測單元及該運算放大單元；該第一電阻器具有一第一端點及一第二端點，該第二端點接地，該第一端點與該第二N型電晶體的汲極連接，從該第二 N型電晶體的源極輸出的一第三電流流經該第一電阻器以使該第一電阻器具有該第三電壓的電壓降；該第二電阻器具有一第三端點及一第四端點，該第四端點接電源，該第三端點與該第二P型電晶體的源極連接，從該第二P型電晶體的源極輸出的一第四電流流經該第二電阻器，以使該第四電壓等於該電源的電壓減去該第二電阻器的電壓降；該第一放大器具有一第一正輸入端、一第一負輸入端、及一第一輸出端，該第一正輸入端與該第三N型電晶體的汲極連接，該第一負輸入端接收一第三參考電壓，該第一輸出端與該第三N型電晶體的閘極連接；該第二放大器具有一第二正輸入端、一第二負輸入端、及一第二輸出端，該第二負輸入端與該第三P型電晶體的汲極連接，該第二正輸入端接收一第四參考電壓，該第二輸出端與該第三P型電晶體的閘極連接；該第三N型電晶體的源極與該第四N型電晶體的汲極連接；該第三P型電晶體的源極與該第四P型電晶體的汲極連接；該第四N型電晶體的閘極與該第一計時單元的輸出端連接以接收該第四信號；該第四P型電晶體的閘極與該第一反相器的輸出端連接以接收該第四信號的反相信號；該第五N型電晶體的閘極與該第二計時單元的輸出端連接以接收該第五信號；該第五P型電晶體的閘極與該第二反相器的輸出端連接以接收該第五信號的反相信號；以及該保護電路更包含一輸入級電路，其具有一第三輸出端及一第四輸出端，其中該第三輸出端與該第一P型電晶體的閘極連接、該第三P型電晶體的汲極、該第五P型電晶體的汲極、及該第二負輸入端連接，該第四輸出端與該第一N型電晶體的閘極、該第三N型電晶體的汲極、該第五N型電晶體的汲極、及該第一正輸入端連接。
一種保護電路的操作方法，包含下列步驟：根據一第一電壓而輸出一第二電壓，該第一電壓控制一第一電流；當該第二電壓大於一參考電壓時輸出一第一信號，其中該第一信號具有一工作期間；當該第一電流大於或等於一額定電流且該工作期間大於或等於一第一期間時，輸出一第二信號，以限制該第一電流；及當該第一電流大於或等於一限制電流且該工作期間大於或等於一第二期間時，輸出一第三信號，以關斷該第一電流。
如申請專利範圍第8項所述的方法，更包含下列步驟：響應該第一電壓而輸出一第二電流；及響應該第二電流而輸出該第二電壓。
一種保護一電路之方法，包含：偵測該電路之一電流，其中該電流具一第一情況與一第二情況，該第一情況為該第一電流大於或等於一額定電流的一第一狀態且該第一狀態維持一第一期間的情況，而該第二情況為該第一電流大於或等於一限制電流的一第二狀態且該第二狀態維持一第二期間的情況；偵測該電流處於何一情況；當該電流處於該第一情況時，限制該電流；以及當該電流處於該第二情況時，關斷該電流。