TWI547052B

TWI547052B - 電源分配器與故障檢測方法

Info

Publication number: TWI547052B
Application number: TW104141026A
Authority: TW
Inventors: 詹智強; 李依潔
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2016-08-21
Also published as: US10579085B2; US20170160761A1; JP2017106881A; JP6319751B2; TW201722014A

Description

電源分配器與故障檢測方法

本案係關於一種電源分配器，特別是關於一種採用高壓直流供電的電源分配器。

近來，隨著環保節能意識提高，越來越多電源應用採用高壓直流供電以提高電源轉換效率和降低冷卻系統成本。

然而，由於高壓直流供電系統的電壓範圍屬於安規定義中的危險電壓，若對地絕緣不良容易產生漏電，導致使用者接觸裝置機殼時發生意外。

因此，如何提高電源裝置採用高壓直流供電系統時的安全性，降低使用者的觸電風險，實為本技術領域之重要課題。

為了解決上述問題，本案的一態樣為一種電源分配器。電源分配器包含輸入端子、絕緣偵測電路以及處理電路。輸入端子電性連接至正極電源線與負極電源線，接收高壓直流電壓。絕緣偵測電路偵測正極電源線或負極電源線與接地端之間的絕緣阻抗值。處理電路根據絕緣阻抗值發出警示訊號。

在本案部份實施例中，電源分配器更包含至少一輸出支路。輸出支路包含：輸出端子以及漏電流偵測單元。輸出端子輸出高壓直流電壓。漏電流偵測單元偵測輸出支路上的電流，並據以輸出電流偵測訊號。處理電路更根據電流偵測訊號發出相應的警示訊號。

在本案部份實施例中，輸出支路更包含輸出開關。輸出開關根據相應的警示訊號選擇性地關斷，使得相應的輸出端子停止輸出高壓直流電壓。

在本案部份實施例中，處理電路更根據警示訊號輸出控制訊號至相應的輸出開關，以選擇性地關斷輸出開關。

在本案部份實施例中，漏電流偵測單元更偵測相應的輸出端子上流出的第一電流以及流入的第二電流，並根據第一電流以及第二電流輸出電流偵測訊號。

在本案部份實施例中，絕緣偵測電路更輸出相應絕緣阻抗值之第一電壓訊號和第二電壓訊號。處理電路更根據第一電壓訊號和第二電壓訊號進行運算，判斷絕緣阻抗值。

在本案部份實施例中，絕緣偵測電路包含第一開關單元、第二開關單元、第一電阻、第二電阻、第一電壓偵測單元以及第二電壓偵測單元。第一電阻透過第一開關單元電性連接於正極電源線與接地端之間。第二電阻透過第二開關單元電性連接於接地端與負極電源線之間。第一電壓偵測單元量測第一電阻兩端的跨壓並據以輸出第一電壓訊號。第二電壓偵測單元量測第二電阻兩端的跨壓並據以輸出第二電壓訊號。

在本案部份實施例中，處理電路更控制第一開關單元與第二開關單元的開啟與關閉，並根據第一開關單元開啟第二開關單元關閉時所量測到的第一電壓訊號和第二電壓訊號、第一開關單元關閉第二開關單元開啟時所量測到的第一電壓訊號和第二電壓訊號計算絕緣阻抗值。

在本案部份實施例中，第一開關單元包含彼此串聯的第一開關與第三電阻，第二開關單元包含彼此串聯的第二開關與第四電阻。

本案的另一態樣為一種電源分配器。電源分配器包含輸入端子、至少一輸出支路以及處理電路。輸入端子接收高壓直流電壓，其中輸入端子包含電性連接至正極電源線的正極端，以及電性連接至負極電源線的負極端。輸出支路包含輸出端子以及漏電流偵測單元。輸出端子輸出高壓直流電壓。漏電流偵測單元偵測輸出支路上的電流，並據以輸出電流偵測訊號。處理電路根據電流偵測訊號發出相應的警示訊號。

在本案部份實施例中，電源分配器更包含絕緣偵測電路。絕緣偵測電路電性連接於正極電源線與負極電源線，偵測正極電源線或負極電源線與接地端之間的絕緣阻抗值。處理電路電性連接於絕緣偵測電路以及漏電流偵測單元，在絕緣阻抗值低於安全值時，根據電流偵測訊號發出相應的警示訊號。

在本案部份實施例中，絕緣偵測電路更輸出相應絕緣阻抗值之第一電壓訊號和第二電壓訊號，處理電路更根據第一電壓訊號和第二電壓訊號進行運算，判斷絕緣阻抗值。

本案的又一態樣為一種故障檢測方法。故障檢測方法包含：藉由絕緣偵測電路偵測電性連接至輸入端子之正極電源線或負極電源線與接地端之間的絕緣阻抗值；根據絕緣阻抗值判斷電源分配器是否發生接地故障；以及當接地故障發生時，藉由處理電路發出警示訊號。

在部份實施例中，故障檢測方法更包含：藉由漏電流偵測單元偵測輸出支路上的電流，並據以輸出電流偵測訊號；藉由處理電路根據電流偵測訊號判斷輸出支路是否漏電；以及當輸出支路漏電時，藉由處理電路發出相應的警示訊號。

在部份實施例中，故障檢測方法更包含：當輸出支路漏電時，藉由處理電路輸出相應的控制訊號關斷輸出支路之輸出開關，使得輸出支路之輸出端子停止供電。

在部份實施例中，偵測絕緣阻抗值的步驟包含：藉由絕緣偵測電路輸出相應於絕緣阻抗值之第一電壓訊號和第二電壓訊號；以及藉由處理電路根據第一電壓訊號和第二電壓訊號判斷絕緣阻抗值。

在部份實施例中，偵測絕緣阻抗值的步驟包含：藉由處理電路控制絕緣偵測電路之第一開關單元導通；藉由絕緣偵測電路輸出第一開關單元導通時之第一電壓訊號和第二電壓訊號；藉由處理電路控制絕緣偵測電路之第二開關單元導通；以及藉由絕緣偵測電路輸出第二開關單元導通時之第一電壓訊號和第二電壓訊號。

綜上所述，本案透過在電源分配器中設置絕緣偵測電路和漏電流偵測單元偵測電源分配器的漏電情況，並透過處理電路發出相應的警示訊號，可避免使用者在不知情的情況下接觸漏電的電源分配器機殼發生意外，提高了直流高壓電源分配器的安全性。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本揭示內容的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

請參考第1圖。第1圖為根據本案一實施例所繪示的電源分配器(Power Distribution Unit，PDU)100的示意圖。在第1圖所示的實施例中，電源分配器100包含輸入端子110、輸出支路130、150、絕緣偵測電路120以及處理電路140。在部份實施例中，電源分配器100為高壓直流(High Voltage Direct Current，HVDC)電源分配器，可用以自輸入端子110接收高壓直流電壓VIN，並將高壓直流電壓VIN分配到輸出支路130、150，以對後端線路和裝置供電。在部份實施例中，高壓直流供電的高壓直流電壓VIN可為260V～400V的高壓直流電壓，例如大致為380V的高壓直流電壓。

絕緣偵測電路120電性連接於輸入端子110，用以偵測電源分配器100的絕緣阻抗值，並輸出相應於絕緣阻抗值之電壓訊號VS至處理電路140。

處理電路140電性連接於絕緣偵測電路120，用以根據絕緣阻抗值發出警示訊號。換言之，處理電路140可判斷電源分配器100的絕緣狀態，並在接地故障等等異常狀況發生而導致絕緣阻抗值異常時，輸出警示訊號通知使用者和維護人員。具體來說，在部份實施例中，處理電路140係接收由絕緣偵測電路120輸出的電壓訊號VS，並根據電壓訊號VS判斷電源分配器100的絕緣阻抗值是否發生異常。

在部份實施例中，輸出支路130、150分別包含漏電流偵測單元132、152以及輸出端子134、154。漏電流偵測單元132、152電性連接於處理電路140，分別用以偵測輸出支路130、150上的電流，並據以輸出電流偵測訊號LD1、LD2至處理電路140。輸出端子134、154用以輸出高壓直流電壓VIN，以分別對不同的後端線路或裝置供電。

藉此，處理電路140便可根據電流偵測訊號LD1、LD2發出相應的警示訊號。具體來說，當處理電路140根據電壓訊號VS判斷電源分配器100發生漏電時，可進一步根據電流偵測訊號LD1、LD2判斷漏電現象發生於輸出支路130或是輸出支路150，以提供相應的警示訊號。

如此一來，當故障導致電源分配器100發生漏電現象時，使用者可即時掌握資訊，以便安全地進行電源分配器100的操作及維護。舉例來說，處理電路140輸出的警示訊號可相應搭配音源模組、發光模組或顯示模組等等進行控制，以聲、光等方式警告現場使用者和維護人員，以避免使用者在缺少防護的條件下接觸電源分配器100。

此外，應用在包含電源量測模組和通訊模組的智慧型電源分配器100時，處理電路140輸出的警示訊號更可將故障資訊透過通訊模組通知遠端使用者，或將電源量測模組蒐集電源分配器100上的電源資訊，透過通訊模組將異常記錄回報至遠端使用者進行故障分析。在部份實施例中，處理電路140更可根據故障等級選擇由遠端使用者手動輸出指令或由處理電路140自動輸出指令，停止電源分配器100中相應輸出支路的操作，以避免漏電造成進一步的危害。

在以下段落中，絕緣偵測電路120、漏電流偵測單元132、152的具體操作方式將搭配相應圖式中所繪示的實施例進行說明。

請參考第2圖。第2圖為根據本案一實施例所繪示的電源分配器100的示意圖。在第2圖所繪示的實施例中，電源分配器100包含輸出支路130、150、170、190。值得注意的是，在本實施例中輸出支路的數量僅為釋例之用，並非用以限制本案。本領域具通常知識者可根據實際需求在電源分配器100中設置一個或多個輸出支路。

如第2圖所繪示，輸入端子110包含正極端112與負極端114。正極端112與負極端114分別透過絕緣偵測電路電性連接至正極電源線VBUS+與負極電源線VBUS-。舉例來說，在部份實施例中，正極電源線VBUS+的電壓值可為+190V，負極電源線VBUS-的電壓值可為-190V。

輸出支路130、150、170、190每一者各自包含漏電流偵測單元132～192與輸出端子134～194。輸出端子134～194的第一端電性連接至正極電源線VBUS+，第一端電性連接至負極電源線VBUS-，使得彼此並聯的輸出端子134～194可各自輸出高壓直流電壓VIN，以對不同的後端電路或裝置供電。

在本實施例中，漏電流偵測單元132～192可偵測相應的輸出端子134～194上流出的第一電流I1以及流入的第二電流I2，並根據第一電流I1以及第二電流I2輸出電流偵測訊號LD1～LD4。

具體來說，在部份實施例中，漏電流偵測單元132～192可由應用霍爾效應之各種電流感測元件實作。為方便說明起見，以下段落將以輸出支路130為例進行說明。

在供電正常的情況下，輸出支路130上沒有產生漏電流，此時自正極電源線VBUS+經由輸出端子134流出的電流I1，與自輸出端子134流向負極電源線VBUS-的電流I2大小相等，方向相反。當電流I1、I2流過漏電流偵測單元132時，漏電流偵測單元132輸出的電流偵測訊號LD1為零。

相對地，當輸出支路130發生接地故障時，電流I1、I2大小不相等，此時漏電流偵測單元132中便有差流流過，使得漏電流偵測單元132根據差流大小(即：漏電流大小)，輸出不為零的電流偵測訊號LD1。

因此，處理電路140根據電流偵測訊號LD1～LD4，便可判斷輸出支路130～190何者發生接地故障以及漏電嚴重程度，並輸出相應的警示訊號。舉例來說，當電流偵測訊號LD1大於一第一預設值時，處理電路140可發出第一警示訊號以提醒使用者確認問題來源以排除故障，當電流偵測訊號LD1大於一第二預設值時，處理電路140可發出第二警示訊號以警告使用者漏電等級嚴重，應斷電後再執行系統維修。

請一併參考第3圖。第3圖為根據本案一實施例所繪示的絕緣偵測電路120的示意圖。第3圖所繪示的絕緣偵測電路120可應用於第1圖或第2圖中所繪示的電源分配器100當中。為方便說明，以下段落將搭配第2圖所示實施例說明絕緣偵測電路120的具體操作，但本案並不以此為限。

如第2圖所示，絕緣偵測電路120電性連接於處理電路140、正極電源線VBUS+以及負極電源線VBUS-。絕緣偵測電路120輸出相應電源分配器100的絕緣阻抗值之電壓訊號VS1、VS2，而處理電路140相應地接收電壓訊號VS1、VS2，並根據電壓訊號VS1、VS2判斷絕緣阻抗值。

如第3圖所示，在部份實施例中，絕緣偵測電路120包含開關單元122、124，電阻R1、R2，以及電壓偵測單元126、128。在結構上，電阻R1透過開關單元122電性連接於正極電源線VBUS+與接地端GND之間，電阻R2透過開關單元124電性連接於接地端GND與負極電源線VBUS-之間。

電壓偵測單元126電性連接於電阻R1的兩端，用以量測電阻R1兩端的跨壓VR1，並據以輸出電壓訊號VS1。電壓偵測單元128電性連接於電阻R2的兩端，用以量測電阻R2兩端的跨壓VR2，並據以輸出電壓訊號VS2。

具體來說，在本實施例中，絕緣偵測電路120用以配合處理電路140的操作測量正極電源線VBUS+與接地端GND之間的絕緣阻抗值R+，或是負極電源線VBUS-與接地端GND之間的絕緣阻抗值R-。當絕緣阻抗值R+、R-發生變化時，流經電阻R1、R2的電流也會隨之改變，進而改變電阻R1、R2兩端的跨壓VR1、VR2。換言之，電壓偵測單元126、128輸出的電壓訊號VS1、VS2的大小會相應於絕緣阻抗值R+、R-的大小。

處理電路140可輸出相應的訊號控制開關單元122與開關單元124的啟閉。當開關單元122導通且開關單元124關斷時，絕緣偵測電路120中的電壓偵測單元126、128便輸出此時量測到的電壓訊號VS1和電壓訊號VS2至處理電路140。接著，相似地，當開關單元124導通，開關單元122關斷時，絕緣偵測電路120中的電壓偵測單元126、128便輸出此時量測到的電壓訊號VS1和電壓訊號VS2至處理電路140。

如第3圖所繪示，在部份實施例中，開關單元122包含彼此串聯的開關SW1與電阻RX1。開關單元124包含彼此串聯的開關SW2與電阻RX2。處理電路140可根據相應於跨壓VR1、VR2的電壓訊號VS1、VS2計算絕緣阻抗值R+、R-。具體來說，在部分實施例中，電壓訊號VS1、VS2與絕緣阻抗值R+、R-之間的換算與電阻RX1與電阻R1的比例關係及電阻RX2與電阻R2的比例關係相關，處理電路140可據以進行計算。

如此一來，透過切換開關SW1、SW2的啟閉，處理電路140便可根據開關SW1及開關SW2分別導通兩個不同組合的狀態下電壓訊號VS1、VS2的變化計算絕緣阻抗值R+、R-的大小，進而判斷電源分配器100是否發生漏電或其他異常情況。

在部份實施例中，處理電路140可先根據電壓訊號VS1、VS2判斷是否漏電，再根據電流偵測訊號LD1~LD4判斷多個輸出支路中何者發生漏電。舉例來說，處理電路140可在計算所得之絕緣阻抗值R+、R-低於一安全值時，根據電流偵測訊號LD1~LD4判斷漏電位置與漏電程度，並據此輸出不同的警示訊號。

請根據第4圖。第4圖為根據本案另一實施例所繪示的電源分配器100的示意圖。第4圖中所繪示的電源分配器100為一智慧型電源分配器(Smart PDU)。和第2圖中所繪示的電源分配器100相比，在本實施例中，輸出支路130～190更各自包含相應的輸出開關Q1～Q4。

輸出開關Q1～Q4分別電性連接於相應的輸出端子134～194和正極電源線VBUS+之間，但本案並不以此為限。在部份實施例中，輸出開關Q1～Q4亦可分別電性連接於相應的輸出端子134～194和負極電源線VBUS-之間。

輸出開關Q1～Q4用以根據相應的警示訊號選擇性地關斷，使得相應的輸出端子134～194停止高壓直流電壓VIN。具體來說，處理電路140可根據警示訊號分別輸出控制訊號以控制輸出開關Q1～Q4的導通或關斷。如此一來，當處理電路140根據電流偵測訊號LD1～LD4判斷輸出支路130～190中某一路發生漏電情形時，便可選擇性地關斷其中的輸出開關Q1～Q4，以避免漏電情形惡化，並維持電源分配器100中其他輸出支路的正常操作。

值得注意的是，如先前段落所述，在智慧型的電源分配器100中，處理電路140輸出控制訊號關斷相應的輸出開關Q1～Q4，使得相應的輸出端子134～194停止輸出高壓直流電壓VIN的操作可由遠端使用者透過通訊模組輸出指令控制處理電路140，或由處理電路140根據電流偵測訊號LD1～LD4自動輸出指令等不同方式實現。在部份實施例中，處理電路140更可根據漏電等級的不同，設定由遠端使用者手動操作進行斷電，或是切換至自動操作進行斷電保護。

請參考第5圖。第5圖為根據本案一實施例所繪示的故障檢測方法500之流程圖。在部份實施例中，故障檢測方法500可用於電源分配器100。故障檢測方法500包含步驟S510～S530，具體說明如下所述。為方便及清楚說明起見，下述故障檢測方法500是配合第1圖～第4圖所示實施例進行說明，但不以此為限，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可對作各種更動與潤飾。

首先，在步驟S510中，藉由絕緣偵測電路120偵測電性連接至輸入端子110之正極電源線VBUS+或負極電源線VBUS-與接地端GND之間的絕緣阻抗值R+、R-。

接著，在步驟S520中，根據絕緣阻抗值R+、R-判斷電源分配器100是否發生接地故障。

最後，在步驟S530中，當接地故障發生時，藉由處理電路140發出警示訊號。

在部份實施例中，故障檢測方法500包含步驟S540～S560。當接地故障發生時，故障檢測方法500可進一步執行步驟S540～S560。

首先，在步驟S540中，藉由漏電流偵測單元132～192偵測輸出支路130～190上的電流，並據以輸出電流偵測訊號LD1～LD4。接著，在步驟S550中，藉由處理電路140根據電流偵測訊號LD1～LD4判斷輸出支路130～190是否漏電。最後，在步驟S560中，當輸出支路130～190中任一者漏電時，藉由處理電路140發出相應的警示訊號。

在部份實施例中，故障檢測方法500更包含步驟S570。在步驟S570中，當輸出支路130～190中任一者漏電時，藉由處理電路140輸出相應的控制訊號關斷漏電的輸出支路130～190相應之輸出開關（即：輸出開關Q1～Q4中之一者），使得相應於漏電的輸出支路130～190的輸出端子（即：輸出端子134～194中之一者）停止供電。

舉例來說，在部分實施例中，當輸出支路130漏電時，處理電路140可輸出控制訊號關斷輸出支路130相應的輸出開關Q1，使得相應於輸出支路130的輸出端子134停止供電。

此外，在部分實施例中，當輸出支路130～190中任一者漏電時，處理電路140亦可輸出控制訊號同時關斷所有的輸出支路130～190的輸出開關Q1～Q4，使得輸出端子134～194同時停止供電。

值得注意的是，在部份實施例中，偵測絕緣阻抗值R+、R-的步驟包含：藉由絕緣偵測電路120輸出相應於絕緣阻抗值R+、R-之電壓訊號VS1和電壓訊號VS2，以及藉由處理電路140根據電壓訊號VS1和電壓訊號VS2判斷絕緣阻抗值R+、R-。

在部份實施例中，偵測絕緣阻抗值R+、R-的步驟更包含：藉由處理電路140控制絕緣偵測電路120之開關單元122導通；藉由絕緣偵測電路120輸出開關單元122導通時之電壓訊號VS1和電壓訊號VS2；藉由處理電路140控制絕緣偵測電路120之開關單元124導通；以及藉由絕緣偵測電路120輸出開關單元124導通時之電壓訊號VS1和電壓訊號VS2。

本案透過以上步驟，便能檢測電源分配器100中是否發生漏電，並輸出警示訊號或進行相應控制，以降低漏電所造成的危害。

所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解此方法500如何基於上述多個不同實施例中的電源分配器100以執行該等操作及功能，故不再此贅述。

於上述之內容中，包含示例性的步驟。然而此些步驟並不必需依序執行。在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

此外，在上述實施例中，處理電路140可由微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、複雜型可編程邏輯元件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）、現場可程式化閘陣列（Field-programmable gate array，FPGA）等方式實作。電壓偵測單元126、128以及漏電流偵測單元132～192可由各種電壓與電流感測元件實作。輸出開關Q1～Q4和開關SW1、SW2，以及電阻R1、R2、RX1、RX2等，可由各種適當的電力電子元件實作。

綜上所述，本案透過應用上述實施例，透過在電源分配器中設置絕緣偵測電路和漏電流偵測單元偵測電源分配器的漏電情況，並透過處理電路發出相應的警示訊號，可避免使用者在不知情的情況下接觸漏電的電源分配器機殼發生意外，提高了直流高壓電源分配器的安全性。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電源分配器 110‧‧‧輸入端子 120‧‧‧絕緣偵測電路 122、124‧‧‧開關單元 126、128‧‧‧電壓偵測單元 130、150、170、190‧‧‧輸出支路 132、152、172、192‧‧‧漏電流偵測單元 134、154、174、194‧‧‧輸出端子 140‧‧‧處理電路 500‧‧‧方法 GND‧‧‧接地端 I1、I2‧‧‧電流 LD1～LD4‧‧‧電流偵測訊號 Q1～Q4‧‧‧輸出開關 R1、R2、RX1、RX2‧‧‧電阻 R+、R-‧‧‧絕緣阻抗值 S510～S570‧‧‧步驟 SW1、SW2‧‧‧開關 VBUS+‧‧‧正極電源線 VBUS-‧‧‧負極電源線 VIN‧‧‧高壓直流電壓 VR1、VR2‧‧‧跨壓 VS、VS1、VS2‧‧‧電壓訊號

第1圖為根據本案一實施例所繪示的電源分配器的示意圖。第2圖為根據本案一實施例所繪示的電源分配器的示意圖。第3圖為根據本案一實施例所繪示的絕緣偵測電路的示意圖。第4圖為根據本案另一實施例所繪示的電源分配器的示意圖。第5圖為根據本案一實施例所繪示的故障檢測方法之流程圖。

100‧‧‧電源分配器

110‧‧‧輸入端子

120‧‧‧絕緣偵測電路

130、150‧‧‧輸出支路

132、152‧‧‧漏電流偵測單元

134、154‧‧‧輸出端子

140‧‧‧處理電路

LD1、LD2‧‧‧電流偵測訊號

VIN‧‧‧高壓直流電壓

VS‧‧‧電壓訊號

Claims

一種電源分配器，包含：一輸入端子，電性連接至一正極電源線與一負極電源線，接收一高壓直流電壓；至少一輸出支路，該至少一輸出支路包含一輸出端子，輸出該高壓直流電壓；一絕緣偵測電路，包含：一第一電阻，電性連接於該正極電源線與該接地端之間；以及一第二電阻，電性連接於該接地端與該負極電源線之間，其中該絕緣偵測電路分別量測該第一電阻兩端的跨壓並據以輸出一第一電壓訊號，以及該第二電阻兩端的跨壓並據以輸出一第二電壓訊號；以及一處理電路，該處理電路根據該第一電壓訊號和該第二電壓訊號計算該正極電源線或該負極電源線與一接地端之間的一絕緣阻抗值，並根據該絕緣阻抗值發出一警示訊號。
如第1項所述的電源分配器，其中該至少一輸出支路更包含：一漏電流偵測單元，偵測該輸出支路上的電流，並據以輸出一電流偵測訊號；其中該處理電路根據該電流偵測訊號發出相應的該警示訊號。
如第2項所述的電源分配器，其中該至少一輸出支路更包含：一輸出開關，根據相應的該警示訊號選擇性地關斷，使得相應的該輸出端子停止輸出該高壓直流電壓。
如第3項所述的電源分配器，其中該處理電路更根據該警示訊號輸出一控制訊號至相應的該輸出開關，以選擇性地關斷該輸出開關。
如第2項所述的電源分配器，其中該漏電流偵測單元偵測相應的輸出端子上流出的一第一電流以及流入的一第二電流，並根據該第一電流以及該第二電流輸出該電流偵測訊號。
如第1項所述的電源分配器，其中該絕緣偵測電路更包含：一第一開關單元，其中該第一電阻透過該第一開關單元電性連接於該正極電源線與該接地端之間；一第二開關單元，其中該第二電阻透過該第二開關單元電性連接於該接地端與該負極電源線之間；一第一電壓偵測單元，量測該第一電阻兩端的跨壓並據以輸出該第一電壓訊號；以及一第二電壓偵測單元，量測該第二電阻兩端的跨壓並據以輸出該第二電壓訊號。
如第6項所述的電源分配器，其中該處理電路更控制該第一開關單元與該第二開關單元的開啟與關閉，並根據該第一開關單元導通該第二開關單元不導通時、及該第一開關單元不導通該第二開關單元導通時所量測到的該第一電壓訊號和該第二電壓訊號之值計算該絕緣阻抗值。
如第6項所述的電源分配器，其中該第一開關單元包含彼此串聯的一第一開關與一第三電阻，該第二開關單元包含彼此串聯的一第二開關與一第四電阻。
一種電源分配器，包含：一輸入端子，接收一高壓直流電壓，該輸入端子包含：一正極端，電性連接至一正極電源線；以及一負極端，電性連接至一負極電源線；至少一輸出支路，該至少一輸出支路包含：一輸出端子，輸出該高壓直流電壓；以及一漏電流偵測單元，偵測該輸出支路上的電流，並據以輸出一電流偵測訊號；一絕緣偵測電路，電性連接於該正極電源線與該負極電源線，分別量測一第一電阻兩端的跨壓並據以輸出一第一電壓訊號，以及一第二電阻兩端的跨壓並據以輸出一第二電壓訊號；以及一處理電路，根據該第一電壓訊號以及該第二電壓訊號計算該正極電源線或該負極電源線與一接地端之間的一絕緣阻抗值，並根據該電流偵測訊號發出相應的一警示訊號。
如第9項所述的電源分配器，其中該至少一輸出支路更包含：一輸出開關，根據相應的該警示訊號選擇性地關斷，使得相應的該輸出端子停止輸出該高壓直流電壓。
如第10項所述的電源分配器，其中該處理電路更根據該警示訊號輸出一控制訊號至相應的輸出開關，以選擇性地關斷該輸出開關。
如第9項所述的電源分配器，其中該漏電流偵測單元更偵測相應的輸出端子上流出的一第一電流以及流入的一第二電流，並根據該第一電流以及該第二電流輸出該電流偵測訊號。
如第9項所述的電源分配器，其中該處理電路電性連接於該絕緣偵測電路以及該漏電流偵測單元，該處理電路更在該絕緣阻抗值低於一安全值時，根據該電流偵測訊號發出相應的警示訊號。
一種用於一電源分配器的故障檢測方法，其中該電源分配器包含一輸入端子、一絕緣偵測電路以及一處理電路，該故障檢測方法包含：藉由該絕緣偵測電路偵測電性連接至該輸入端子之一正極電源線或一負極電源線與一接地端之間的一絕緣阻抗值；根據該絕緣阻抗值判斷該電源分配器是否發生接地故障；以及當接地故障發生時，藉由該處理電路發出一警示訊號；其中偵測該絕緣阻抗值的步驟包含：藉由該絕緣偵測電路量測一第一電阻兩端的跨壓以輸出一第一電壓訊號；藉由該絕緣偵測電路量測一第二電阻兩端的跨壓以輸出一第二電壓訊號；以及藉由該處理電路根據該第一電壓訊號和該第二電壓訊號計算該絕緣阻抗值。
如第14項所述的故障檢測方法，其中該電源分配器更包含至少一輸出支路，該故障檢測方法更包含：藉由一漏電流偵測單元偵測該輸出支路上的電流，並據以輸出一電流偵測訊號；藉由該處理電路根據該電流偵測訊號判斷該輸出支路是否漏電；以及當該輸出支路漏電時，藉由該處理電路發出相應的警示訊號。
如第14項所述的故障檢測方法，更包含：當該輸出支路漏電時，藉由該處理電路輸出相應的控制訊號關斷該輸出支路之一輸出開關，使得該輸出支路之一輸出端子停止供電。
如第14項所述的故障檢測方法，其中偵測該絕緣阻抗值的步驟更包含：藉由該處理電路控制該絕緣偵測電路之一第一開關單元導通；藉由該絕緣偵測電路輸出該第一開關單元導通時之該第一電壓訊號和該第二電壓訊號；藉由該處理電路控制該絕緣偵測電路之一第二開關單元導通；以及藉由該絕緣偵測電路輸出該第二開關單元導通時之該第一電壓訊號和該第二電壓訊號。