專利名稱：直流電源保護裝置及其運作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電源保護裝置，特別涉及一種具有支持寬范圍電壓 及大電流的電源輸入的直流電源保護裝置及其運作方法。
背景技術(shù)：
由于科技的快速發(fā)展，使得電子產(chǎn)品的種類數(shù)量越來越多，而大部分的 電子產(chǎn)品都是需要通過直流電源的供應(yīng)來實現(xiàn)運作，并且電源供應(yīng)的穩(wěn)定度 更是足以影響整個電子產(chǎn)品正常運作的重要因素。因此，在有關(guān)電源保護的 設(shè)計方面，就一直都是各家廠商在開發(fā)設(shè)計的過程中所會加以注重的地方， 以避免因電源異常的問題，而損壞電子產(chǎn)品。
一般而言，在直流電源系統(tǒng)中，其供電給負載的方式為正、負電依既定 線路來進行供電，但若正、負電的極性產(chǎn)生錯置的情形，就可能會損壞負載。 對此，在直流電源輸入的電源保護方面，可如圖1所示為公知技術(shù)的一直流
電源保護電路的電路圖。其中，負載9的正、負極分別是連接于輸入電源
Vin的正、負極，并且設(shè)計有二極管D1來連接于負載9及輸入電源Vin的正
極之間，以利用二極管D1在輸入極性為順向時導(dǎo)通而在輸入極性為逆向時
不導(dǎo)通的特性來達到逆向極性的電源輸入的保護效果。如此一來，在逆向極
性的電源產(chǎn)生(正、負極錯置)時，二極管D1便不導(dǎo)通使電路形成開路的狀態(tài)， 藉以保護負載9不會被損毀。
請再參考圖2，為公知技術(shù)的另一直流電源保護電路的電路圖。如圖所 示，其除了如圖1所示的電路結(jié)構(gòu)之外，更增加了另一個二極管D2及保險 絲F的設(shè)計。如此一來，當輸入極性為順向時，二極管D1導(dǎo)通而另一個二 極管D2不導(dǎo)通，于是負載9可正常運作；而當輸入極性為逆向時，二極管 Dl不導(dǎo)通而另一個二極管D2導(dǎo)通，使得逆向電流會流經(jīng)保險絲F至輸入電 源Vin的正極，然后燒斷保險絲F來達到逆向極性的電源保護的效果。但是 此方式每產(chǎn)生一次逆向極性的電源就會燒斷保險絲F，于是便必須再進行更換保險絲F，因而造成使用上的不便并且不具經(jīng)濟效益。
另外，以二極管的規(guī)格來看，如圖1及圖2的公知技術(shù)所使用的二極管， 都具有較高的順向?qū)妷?Vf)，其無法承受所輸入的較大順向?qū)娏?If)， 并且以二極管的功率損耗來講(P4fXVf)，流經(jīng)二極管電流越大則功率耗損就 越大，而產(chǎn)生的熱能也就越高，如果加上散熱不良則容易因過熱而燒毀二極 管，所以上述公知技術(shù)的電路不適用于大電流的直流電源輸入。
于是，為了改善此情形，另有公知技術(shù)利用P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管(以下簡稱PMOS晶體管)來取代二極管作為開關(guān)電路。其中以 PMOS晶體管的源極來連接輸入電源的正極；而以PMOS晶體管的柵極來連 接輸入電源的負極，藉此以作為開關(guān)切換的保護動作。而由于PMOS晶體管 的導(dǎo)通電阻(RDS(on))極低，因此適用于大電流的直流電源輸入。
但是，在PMOS晶體管的逆向極性的電源保護方面，因為PMOS晶體 管的柵極導(dǎo)通電壓(VGS)通常被限制在最大電壓25伏特以下(依不同額定耐 壓值而定)，并且PMOS晶體管的柵極會有輸入的結(jié)電容特性(Ciss)，此特性 會產(chǎn)生充電時伺的電壓斜率因而產(chǎn)生延遲時間，使開關(guān)電路無法即時關(guān)閉。 而也就因為開關(guān)電路無法進行即時關(guān)閉的動作，因此在接收逆向極性的較大 電壓的輸入時，便容易造成開關(guān)電路甚至是負載的燒毀。另一方面，在順向 極性的電源保護方面，當輸入的電壓為順向且處于低壓時，在PMOS晶體管 柵極的電壓就會受到影響，也就是實際提供給柵極的電壓越低時，PMOS晶 體管的導(dǎo)通電阻RDS(on)就會越高，進而影響PMOS晶體管的導(dǎo)通特性，增 加功率損耗；而當輸入的電壓為順向且處于高壓(超過PMOS晶體管的額定 耐壓值)時，又會受到其柵極導(dǎo)通電壓的限制而使PMOS晶體管無法正常運 作或直接損毀。所以使用PMOS晶體管的電源保護系統(tǒng)的設(shè)計是無法達到支 持寬范圍直流電壓的輸入。
因此，公知在電源保護電路上因電壓及電流的限制而存在著無法同時具 有接收寬范圍電壓和較大電流的輸入的問題，讓應(yīng)用所述電源保護電路的產(chǎn) 品，其所能運作的功能會受到限制，例如工業(yè)電腦的工作電壓往往位于9 60 伏特寬范圍電壓之間，對此便無法形成有效的電源保護的措施。

發(fā)明內(nèi)容
5有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，在同樣通過P型金屬氧化
物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(PMOS晶體管)來作為保護作用的開關(guān)電路之下，通
過硬件電路的設(shè)計及改良，以在順向電壓及逆向電壓的部分分別設(shè)計有不同
的控制電路來加以控制，使得輸入電壓可以不受到PMOS晶體管的柵極導(dǎo)通 電壓(VGS)的限制，而依PMOS晶體管的漏極與源極之間的電壓(VDS)的額 定電壓來設(shè)計。藉此，讓電源保護電路得以在大電流的運作下支持寬范圍電 壓的輸入，以維持正常運作來產(chǎn)生電源保護的作用。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明所提出的一個方案，提供一種直流電源 保護裝置，其包括開關(guān)單元、逆向電壓箝位電路、逆向電壓控制單元及順 向電壓控制單元。其中，開關(guān)單元串接于電源輸入端的正極與負載的正極之 間，用以開關(guān)電源輸入端所提供的供應(yīng)電源。而逆向電壓箝位電路并接于電 源輸入端的負極，并且在電源輸入端產(chǎn)生逆向輸入電壓時，用以將逆向輸入 電壓箝制在額定操作電壓內(nèi)。接著，逆向電壓控制單元連接于逆向電壓箝位 電路，用以確認所述逆向輸入電壓，并且加以產(chǎn)生驅(qū)動信號以關(guān)閉開關(guān)單元。 最后，順向電壓控制單元并接于電源輸入端的正極，而在電源輸入端產(chǎn)生順 向輸入電壓時，用以產(chǎn)生符合于所述額定操作電壓的范圍內(nèi)的控制電壓，藉 以開啟所述開關(guān)單元進行輸出所述供應(yīng)電源。
如上所述的直流電源保護裝置，其中所述額定操作電壓依據(jù)所述開關(guān)單 元的開關(guān)端的規(guī)格，而設(shè)計于所述逆向電壓箝位電路及所述順向電壓控制單 元之中。
如上所述的直流電源保護裝置，其中所述的開關(guān)單元為P型金屬氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，而所述開關(guān)端為所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶 體管的柵極。
如上所述的直流電源保護裝置，其中所述的逆向電壓控制單元進一步包 含逆電壓檢測電路，接收并確認所述逆向輸入電壓后，輸出檢測信號；及 開關(guān)驅(qū)動電路，連接所述逆電壓檢測電路，用以接收所述檢測信號來轉(zhuǎn)換為 所述驅(qū)動信號，以加速關(guān)閉所述開關(guān)單元。
如上所述的直流電源保護裝置，其中所述的開關(guān)驅(qū)動電路進一步包含 開關(guān)晶體管，用以產(chǎn)生所述驅(qū)動信號來關(guān)閉所述開關(guān)單元；及電壓跟隨器， 接收所述檢測信號，并將所述檢測信號轉(zhuǎn)換為用以驅(qū)動所述開關(guān)晶體管的放
6大驅(qū)動電流，以使所述開關(guān)晶體管快速導(dǎo)通而加速關(guān)閉所述開關(guān)單元。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明所提出的另一個方案，提供一種直流電 源保護裝置的運作方法，其中所述直流電源保護裝置接收電源輸入端所提供 的供應(yīng)電源，并通過所述直流電源保護裝置所包含的開關(guān)單元來開關(guān)所述供 應(yīng)電源給負載，而所述運作方法的步驟包括首先，取得輸入電壓，并確認 所述輸入電壓的電壓極性。若確認所述輸入電壓為逆向輸入電壓時，則將所 述逆向輸入電壓箝制于額定操作電壓內(nèi)，并產(chǎn)生驅(qū)動信號以關(guān)閉所述開關(guān)單 元，而若確認所述輸入電壓為順向輸入電壓時，則產(chǎn)生控制電壓以進行開啟 所述開關(guān)單元而將所述供應(yīng)電源輸出給所述負載，藉此，通過重復(fù)上述步驟， 以完成所述直流電源保護裝置的運作。
如上所述的直流電源保護裝置的運作方法，其中當確認所述輸入電壓為 所述逆向輸入電壓時，進一步進行判斷步驟，以判斷所述逆向輸入電壓是否 高于所述額定操作電壓。
如上所述的直流電源保護裝置的運作方法，其中若判斷所述逆向輸入電 壓高于所述額定操作電壓時，則將所述逆向輸入電壓箝制于所述額定操作電 壓內(nèi)；而若判斷所述逆向輸入電壓低于或等于所述額定操作電壓時，則直接 產(chǎn)生所述驅(qū)動信號以關(guān)閉所述開關(guān)單元。
如上所述的直流電源保護裝置的運作方法，其中當確認所述輸入電壓為 所述順向輸入電壓時，進一步進行判斷步驟，以判斷所述順向輸入電壓是否 高于所述額定操作電壓。
如上所述的直流電源保護裝置的運作方法，其中若判斷所述順向輸入電 壓高于所述額定操作電壓時，則先將所述順向輸入電壓調(diào)節(jié)于所述額定操作
電壓內(nèi)，以形成所述控制電壓來開啟所述開關(guān)單元；而若判斷所述順向輸入 電壓低于或等于所述額定操作電壓時，則直接形成所述控制電壓以開啟所述 開關(guān)單元。
于是，本發(fā)明的直流電源保護裝置可產(chǎn)生的功效在于，其不僅可在大電 流運作的系統(tǒng)中達到電源保護的效果，更可同時支持順向電壓或逆向電壓在 較寬范圍電壓的輸入時，還能正常運作以進行電源保護。
以上的概述與接下來的詳細說明及附圖，均是為了能進一步說明本發(fā)明 為實現(xiàn)預(yù)定目的所采取的方式、手段及功效。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點，將在后續(xù)的說明及附圖中加以闡述。


圖1為公知技術(shù)的直流電源保護電路的電路圖2為公知技術(shù)的另一個直流電源保護電路的電路圖3為本發(fā)明直流電源保護裝置的實施例電路方塊圖4A為本發(fā)明的逆向電壓箝位電路的等效電路示意圖4B為本發(fā)明的逆向電壓箝位電路的輸出電壓狀態(tài)波形圖5為本發(fā)明的逆向電壓控制單元的等效電路示意圖；及
圖6為本發(fā)明直流電源保護裝置的運作方法的實施例流程圖。
并且，上述附圖中的各附圖標記說明如下 [公知技術(shù)]
9負載
Dl，D2二極管
F保險絲
Vin輸入電源
1直流電源保護裝置
11開關(guān)單元
12逆向電壓箝位電路
13逆向電壓控制單元
131逆電壓檢測電路
132開關(guān)驅(qū)動電路
14順向電壓控制單元
2電源輸入端
3負載
Dl，D2二極管
Qi晶體管
R電阻Ul 電壓跟隨器 Vs 電壓源
具體實施例方式
本發(fā)明是在硬件電路上進行設(shè)計改良，以在電源輸入的順向電壓及逆向 電壓部分分別設(shè)計有不同的控制電路來加以控制，使得輸入電壓可以不會受 到開關(guān)單元的限制，而讓電源保護裝置得以在大電流的運作下支持寬范圍電 壓的輸入，以使直流電源保護裝置維持正常運作來產(chǎn)生保護的作用。
請參考圖3，為本發(fā)明直流電源保護裝置的實施例電路方塊圖。如圖所 示，本實施例提供一種直流電源保護裝置1，其主要是設(shè)計應(yīng)用于電源輸入 端2及負載3之間，用以檢測電源輸入端2所產(chǎn)生的供應(yīng)電源而通過開關(guān)切 換來提供給負載3使用，以達到保護的作用。
本實施例的直流電源保護裝置1包括開關(guān)單元11、逆向電壓箝位電路 12、逆向電壓控制單元13及順向電壓控制單元14。其中，開關(guān)單元11在實 際設(shè)計上主要是以P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(P-MOSFET，以下簡 稱PMOS)來設(shè)計而成，其串接在電源輸入端2的正極與負載3的正極之間， 用以作為開關(guān)電源輸入端2所提供的供應(yīng)電源之用。
而逆向電壓箝位電路12則是并接于電源輸入端2的負極，在電源輸入 端2產(chǎn)生的供應(yīng)電源為逆向輸入電壓時，用以將所述逆向輸入電壓箝制在額 定操作電壓內(nèi)。其中，所述額定操作電壓是依據(jù)所述開關(guān)單元11的開關(guān)端 的規(guī)格而設(shè)計于逆向電壓箝位電路12之中，而所述開關(guān)端在實際設(shè)計上即 是所述PMOS的柵極。
請同時再參考圖4A及圖4B，為本發(fā)明的逆向電壓箝位電路的等效電路 示意圖及其輸出電壓狀態(tài)波形圖。其中如圖4A所示，逆向電壓箝位電路12 的等效電路可例如是包含二極管Dl、電阻R及電壓源^所形成的等效偏壓 電路，而此等效偏壓電路會箝制超過電壓源Vs的電壓以上的電壓，也就是說 超過電壓源Vs的電壓以上的電壓會被截止，而若是低于或等于電壓源Vs的 電壓則會被導(dǎo)通，并且再經(jīng)由二極管D1來輸出給逆向電壓控制單元13。而 上述的箝制原理可由圖4B來進一步說明，假設(shè)電壓源K的電壓為Vl(也就 是所謂設(shè)定的額定操作電壓)，而供應(yīng)電源所產(chǎn)生的逆向輸入電壓為V2，當輸入的電壓V2是超過V1的電平時，則通過等效偏壓電路來將V2進行電位 截止以箝位在V1的電平。藉此，使超過電壓源Vs的電壓的此區(qū)段輸入電壓 還是能夠維持在電壓源Vs的電壓Vl的電平進行輸出。
于是，前述所提及的額定操作電壓是依據(jù)PMOS的柵極的規(guī)格(柵極導(dǎo) 通電壓VGS)來設(shè)計，在實際的逆向電壓箝位電路12中，便是利用設(shè)計不同 電壓源Vs的電壓來形成所用以箝制的額定操作電壓，以符合PMOS的柵極 導(dǎo)通電壓VGS的規(guī)格。換句話說，電壓源Vs的電壓是可依據(jù)PMOS的柵極 導(dǎo)通電壓VGS的需求來進行變更設(shè)計，以達到箝位于柵極導(dǎo)通電壓VGS規(guī) 格之內(nèi)的作用。藉此，不管供應(yīng)電源所形成的逆向輸入電壓是多大的電壓均 可被箝制于額定操作電壓的范圍內(nèi)，而不會損毀開關(guān)單元11而影響保護裝 置1的運作。
接著，本實施例的直流電源保護裝置1中的逆向電壓控制單元13是連 接于逆向電壓箝位電路12與開關(guān)單元11之間，并且逆向電壓控制單元13 進一步包含逆電壓檢測電路131及開關(guān)驅(qū)動電路132。而逆向電壓控制單 元13通過其中的逆電壓檢測電路131來接收所述逆向輸入電壓，并在確認 所述逆向輸入電壓之后進行輸出檢測信號。而開關(guān)驅(qū)動電路132則是連接逆 電壓檢測電路131，以接收所述檢測信號來轉(zhuǎn)換產(chǎn)生驅(qū)動信號，以加速關(guān)閉 所述開關(guān)單元11 。
而關(guān)于逆向電壓控制單元13的詳細結(jié)構(gòu)，可再同時參考圖5，為本發(fā)明 的逆向電壓控制單元的等效電路示意圖。如圖5所示，其中逆向電壓控制單 元13通過逆電壓檢測電路131來接收逆向電壓箝位電路12所箝位后的逆向 輸入電壓，并在確認為逆向輸入電壓后，產(chǎn)生檢測信號給開關(guān)驅(qū)動電路132。 其中，逆電壓檢測電路131是單純?yōu)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員所能了解的檢測電路及 其運作原理，在此就不加以贅述。而開關(guān)驅(qū)動電路132則可例如是包含電壓 跟隨器Ul、晶體管Ql及二極管D2的等效電路，利用其中電壓跟隨器Ul 來接收逆電壓檢測電路131所產(chǎn)生的檢測信號，并將所述檢測信號轉(zhuǎn)換為用 以驅(qū)動所述晶體管Ql的放大驅(qū)動電流，以使所述晶體管Ql得以快速導(dǎo)通 而產(chǎn)生所述驅(qū)動信號，并且也使二極管D2導(dǎo)通而加速關(guān)閉所述開關(guān)單元11。
而由于本實施例中的開關(guān)單元11是例如以PMOS的設(shè)計來實現(xiàn)，而本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可了解在PMOS中會具有柵極結(jié)電容(Ciss)(圖未示)，用來形
10成充電時間的電壓斜率，而使PMOS的關(guān)閉時間產(chǎn)生延遲。而為了避免因關(guān) 閉時間過長而損壞到PMOS或負載3，本實施例中則是通過電壓跟隨器Ul 讓晶體管Ql能夠快速導(dǎo)通而加速對PMOS的柵極結(jié)電容的充電，進而減少 PMOS的柵極結(jié)電容充電所形成的延遲時間。讓PMOS在逆向輸入電壓形成 時能夠快速關(guān)閉而產(chǎn)生逆向保護的效果。此外，本創(chuàng)作的開關(guān)驅(qū)動電路132 的設(shè)計具有極低的導(dǎo)通阻抗的特性，減少晶體管Q1的內(nèi)阻與PMOS的柵極 結(jié)電容所構(gòu)成的電容電阻(RC)充電時間，以可再進一步降低PMOS關(guān)閉時的 延遲時間。
最后，在圖3中，本實施例的直流電源保護裝置1的順向電壓控制單元 14是并接于電源輸入端2的正極，在所述電源輸入端2產(chǎn)生的供應(yīng)電源為順 向輸入電壓時，用以調(diào)節(jié)產(chǎn)生控制電壓來開啟開關(guān)單元ll，以進行輸出供應(yīng) 電源給負載3使用。而順向電壓控制單元14中同樣也是依據(jù)PMOS的柵極 導(dǎo)通電壓VGS的規(guī)格來進行設(shè)計，以使所調(diào)節(jié)輸出的控制電壓能夠符合額 定操作電壓，也就是只要通過順向電壓控制單元14便能自動調(diào)節(jié)至額定操 作電壓的范圍內(nèi)，以正常地對開關(guān)單元11進行控制，讓順向輸入電壓的供 應(yīng)電源能夠順利提供給負載3使用。
于是，由上述的說明可以明確得知在本實施例中，由于是使用PMOS來 作為開關(guān)單元11的設(shè)計，使得直流電源保護裝置1得以應(yīng)用于較大電流。 此外，通過逆向電壓箝制電路12、逆向電壓控制單元13以及順向電壓控制 單元14的設(shè)計，使得所接收的供應(yīng)電源不管在順向或逆向的情況下，其支 持的輸入電壓大小均不會受限于PMOS的柵極導(dǎo)通電壓VGS的限制(25伏特 以下)，而可依PMOS的漏極與源極之間的電壓規(guī)格VDS(電壓范圍可較大)。 藉此以達到在支持寬范圍的電壓輸入的條件下，同樣能進行電源保護的目 的。
而為了進一步說明本發(fā)明的實際運作情形，最后請參考圖6，為本發(fā)明 直流電源保護裝置的運作方法的實施例流程圖。本實施例所提供的直流電源 保護裝置1的運作方法，其中直流電源保護裝置1主要是用以接收電源輸入 端2所提供的供應(yīng)電源，并通過其中所包含開關(guān)單元11來開關(guān)所述供應(yīng)電 源給負載3使用。而如圖6所示，所述運作方法的步驟包括首先，在直流 電源保護裝置1接收到所述供應(yīng)電源之后，進行取得輸入電壓(S601)。接著，進行確認所述輸入電壓的電壓極性(S603)，以確認供應(yīng)電源是形成順向輸入 電壓或是逆向輸入電壓。
而若步驟(S603)的確認結(jié)果為逆向輸入電壓時，則進行判斷步驟以判斷 所述逆向輸入電壓是否高于額定操作電壓(S605)。而由于額定操作電壓的設(shè) 定是會符合開關(guān)單元11的開關(guān)端(PMOS的柵極)的柵極導(dǎo)通電壓VGS的規(guī) 格，因此若步驟(S605)的判斷結(jié)果為是，則表示逆向輸入電壓已高于PMOS 的柵極的柵極導(dǎo)通電壓VGS，因此隨即進行箝制所述逆向輸入電壓于額定操 作電壓內(nèi)(S607)，并且緊接著進行確認所述箝制后的逆向輸入電壓以產(chǎn)生驅(qū) 動信號來快速關(guān)閉開關(guān)單元11(S609)，以避免損毀開關(guān)單元11或負載3。而 若步驟(S605)的判斷結(jié)果為否的情形時，則表示所接收的逆向輸入電壓是低 于或等于PMOS的柵極的柵極導(dǎo)通電壓VGS，因此便直接進行步驟(S609)， 以在確認為逆向輸入電壓之后產(chǎn)生驅(qū)動信號來關(guān)閉開關(guān)單元ll。藉此，通過 即時地關(guān)閉開關(guān)單元11來防止逆向輸入電壓損毀負載3，而達到保護的作用。
而若步驟(S603)的確認結(jié)果為順向輸入電壓時，則進一步進行另一判斷 步驟以判斷順向輸入電壓是否高于額定操作電壓(S611)。若判斷結(jié)果為是， 則表示順向輸入電壓已高于PMOS的柵極的柵極導(dǎo)通電壓VGS，因而可能 無法順利開啟PMOS所代表的開關(guān)單元11，或者可能造成開關(guān)單元11的損 毀，因此便自動進行調(diào)節(jié)所述順向輸入電壓于額定操作電壓內(nèi)以形成控制電 壓(S613)，進而通過所述控制電壓來開啟開關(guān)單元ll，以輸出供應(yīng)電源給負 載3使用(S615)。反之，若步驟(S611)的判斷結(jié)果為否，則表示順向輸入電 壓是低于或等于PMOS的柵極的柵極導(dǎo)通電壓VGS，因此直接可進行步驟 (S615)，以所述順向輸入電壓來形成控制電壓，以開啟開關(guān)單元ll而輸出供 應(yīng)電源給負載3。
最后，在步驟(S609)或(S615)之后，則重復(fù)執(zhí)行步驟(S601)以繼續(xù)接收供 應(yīng)電源及其后的步驟，以完成直流電源保護裝置1的運作。并且本實施例的 運作方法即是用以在接收到逆向輸入電壓時，進行關(guān)閉開關(guān)單元11以停止 對負載3的供電，直到異?；蚬收吓懦邮盏巾樝蜉斎腚妷簳r，才開啟開 關(guān)單元11以對負載3供電。藉此，使直流電源保護裝置1得以支持寬范圍 電壓的輸入，而對負載3進行電源保護措施。
綜上所述，本發(fā)明除了利用PMOS來作為保護作用的開關(guān)單元的設(shè)計之外，更通過硬件電路的設(shè)計及改良，以在順向電壓及逆向電壓的部分分別設(shè)
計有不同的控制電路來加以控制，使得輸入電壓可以不受到PMOS的柵極導(dǎo) 通電壓(VGS)的限制，而依PMOS的漏極與源極之間的電壓(VDS)的額定電 壓來設(shè)計。藉此，讓直流電源保護裝置得以在大電流的運作下支持較寬范圍 的電壓輸入，以維持正常運作來產(chǎn)生電源保護的作用。
但是，以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例的詳細說明及附圖而已，并 非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的所有范圍應(yīng)以下述的權(quán)利要求為準，任何本領(lǐng) 域技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)可輕易考慮到的變化或修飾均可涵蓋在以下 本發(fā)明所界定的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種直流電源保護裝置，其特征在于，包括開關(guān)單元，串接于電源輸入端的正極與負載的正極之間，用以開關(guān)所述電源輸入端所提供的供應(yīng)電源；逆向電壓箝位電路，并接于所述電源輸入端的負極，而在所述電源輸入端產(chǎn)生逆向輸入電壓時，用以將所述逆向輸入電壓箝制在額定操作電壓內(nèi)；逆向電壓控制單元，連接于所述逆向電壓箝位電路，用以確認所述逆向輸入電壓，并且產(chǎn)生驅(qū)動信號以關(guān)閉所述開關(guān)單元；及順向電壓控制單元，并接于所述電源輸入端的正極，在所述電源輸入端產(chǎn)生順向輸入電壓時，用以產(chǎn)生控制電壓來開啟所述開關(guān)單元進行輸出所述供應(yīng)電源。
2、 如權(quán)利要求1所述的直流電源保護裝置，其特征在于，所述額定操 作電壓依據(jù)所述開關(guān)單元的開關(guān)端的規(guī)格，而設(shè)計于所述逆向電壓箝位電路 及所述順向電壓控制單元之中。
3、 如權(quán)利要求2所述的直流電源保護裝置，其特征在于，所述的開關(guān) 單元為P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，而所述開關(guān)端為所述P型金屬 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極。
4、 如權(quán)利要求1所述的直流電源保護裝置，其特征在于，所述的逆向 電壓控制單元進一步包含逆電壓檢測電路，接收并確認所述逆向輸入電壓后，輸出檢測信號；及 開關(guān)驅(qū)動電路，連接所述逆電壓檢測電路，用以接收所述檢測信號來轉(zhuǎn) 換為所述驅(qū)動信號，以加速關(guān)閉所述開關(guān)單元。
5、 如權(quán)利要求4所述的直流電源保護裝置，其特征在于，所述的開關(guān) 驅(qū)動電路進一步包含開關(guān)晶體管，用以產(chǎn)生所述驅(qū)動信號來關(guān)閉所述開關(guān)單元；及 電壓跟隨器，接收所述檢測信號，并將所述檢測信號轉(zhuǎn)換為用以驅(qū)動所述開關(guān)晶體管的放大驅(qū)動電流，以使所述開關(guān)晶體管快速導(dǎo)通而加速關(guān)閉所述開關(guān)單元。
6、 一種直流電源保護裝置的運作方法，其特征在于，所述直流電源保 護裝置接收電源輸入端所提供的供應(yīng)電源，并通過其中包含的開關(guān)單元來開關(guān)所述供應(yīng)電源給負載，而所述運作方法的步驟包括 取得輸入電壓，并確認所述輸入電壓的電壓極性；若所述輸入電壓為逆向輸入電壓時，則將所述逆向輸入電壓箝制于額定 操作電壓內(nèi)，并產(chǎn)生驅(qū)動信號以關(guān)閉所述開關(guān)單元；及若所述輸入電壓為順向輸入電壓時，則產(chǎn)生控制電壓以開啟所述開關(guān)單 元而將所述供應(yīng)電源輸出給所述負載；藉此，通過重復(fù)上述步驟，以完成所述直流電源保護裝置的運作。
7、 如權(quán)利要求6所述的直流電源保護裝置的運作方法，其特征在于， 當確認所述輸入電壓為所述逆向輸入電壓時，進一步進行判斷步驟，以判斷 所述逆向輸入電壓是否高于所述額定操作電壓。
8、 如權(quán)利要求7所述的直流電源保護裝置的運作方法，其特征在于， 若判斷所述逆向輸入電壓高于所述額定操作電壓時，則將所述逆向輸入電壓 箝制于所述額定操作電壓內(nèi)；而若判斷所述逆向輸入電壓低于或等于所述額 定操作電壓時，則直接產(chǎn)生所述驅(qū)動信號以關(guān)閉所述開關(guān)單元。
9、 如權(quán)利要求6所述的直流電源保護裝置的運作方法，其特征在于， 當確認所述輸入電壓為所述順向輸入電壓時，進一步進行判斷步驟，以判斷 所述順向輸入電壓是否高于所述額定操作電壓。
10、 如權(quán)利要求9所述的直流電源保護裝置的運作方法，其特征在于， 若判斷所述順向輸入電壓高于所述額定操作電壓時，則先將所述順向輸入電 壓調(diào)節(jié)于所述額定操作電壓內(nèi)，以形成所述控制電壓來開啟所述開關(guān)單元； 而若判斷所述順向輸入電壓低于或等于所述額定操作電壓時，則直接形成所 述控制電壓以開啟所述開關(guān)單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流電源保護裝置及其運作方法，所述直流電源保護裝置包括開關(guān)單元，串接于電源輸入端的正極與負載的正極之間，用以開關(guān)電源輸入端所提供的供應(yīng)電源；逆向電壓箝位電路，并接于電源輸入端的負極，在電源輸入端產(chǎn)生逆向輸入電壓時，用以將逆向輸入電壓箝制在額定操作電壓內(nèi)，并且通過逆向電壓控制單元來產(chǎn)生驅(qū)動信號以關(guān)閉開關(guān)單元；順向電壓控制單元，并接于電源輸入端的正極，在電源輸入端產(chǎn)生順向輸入電壓時，用以產(chǎn)生控制電壓以開啟開關(guān)單元進行輸出供應(yīng)電源。藉此，讓保護裝置得以支持寬范圍電壓的輸入，并維持正常運作來形成電源保護的作用。
文檔編號H02H3/18GK101499640SQ200810008648
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者吳境峰, 游經(jīng)東 申請人:研華股份有限公司