CN102457051B - 暂态电流抑制装置 - Google Patents

Abstract

一种暂态电流抑制装置，其应用于一风扇，暂态电流抑制装置包含一滤波电路、一延迟导通电路及一强制放电电路。滤波电路依据一第一电源讯号以输出一第一电压讯号及一第一电流讯号；延迟导通电路与滤波电路电性连接，延迟导通电路依据一第二电源讯号，并经一延迟时间后提供一第一放电路径予第一电流讯号，且延迟导通电路输出一第二电流讯号；强制放电电路与延迟导通电路及滤波电路电性连接，强制放电电路依据第一电压讯号，以提供一第二放电路径予第二电流讯号。因此，本发明的暂态电流抑制装置可于每次通电时有效且迅速抑制暂态电流。

Description

暂态电流抑制装置

技术领域

本发明涉及一种抑制装置，特别是涉及一种暂态电流抑制装置。

背景技术

电路系统于一瞬间变化状态转换成一稳定状态的所需的时间称为暂态时距(Transient interval)，在此暂态时距内的电压或电流称为暂态电压(Transient voltage)或暂态电流(Transient current)。当直流电源电压连接至电容时，电容瞬间视为短路，该电容没有内阻或是具有较小的内阻，使得容易产生较大的瞬间暂态电流，若暂态电流流至接地端，且该接地端与电源电路的接地端相连接，其容易影响电源电路的系统状态，甚至损毁内部的电子元件。

因此为降低暂态电流的影响，请参照图1所示，其为现有的暂态电流抑制装置的示意图。暂态电流抑制装置1具有一滤波电路11、一延迟导通电路12及一控制电路13。滤波电路11具有一电容C及一二极管D。延迟导通电路12具有一第一电阻C1、一第一电容R1及一第一晶体管Q1。

当第一次切换电源开关或负载热插拔时，滤波电路11接收一第一电源讯号V1，第一电源讯号V1流经二极管D，并对电容C进行充电，此时电容C形同短路，并产生一第一电流讯号I1。延迟导通电路12接收一第二电源讯号V2，并于一延迟时间内，对第一电容C1进行充电，当充满电之后，第一电容C1将进行放电并导通第一晶体管Q1，以形成一第一放电路径。使得第一电流讯号I1流经第一放电路径至接地端。

上述的暂态电流抑制装置1可避免第一次开关所产生的暂态电流回冲至电源电路。然而，若于短时间内执行第二次电源开关动作或执行数次开关动作时，由于第一电容C1尚储存有电荷，因此于第二次执行开关动作的第一瞬间时，第一晶体管Q1将会导通，使得第一电流讯号I1将立即流至接地端，并回冲至提供第一电源讯号V1及第二电源讯号V2的电源电路的接地端。

请参考图2所示，其为图1的第一电流讯号I1的电流波形图。其中，暂态电流的峰值大约为720mA，而稳态电流大约为200mA，暂态电流为稳态电流的3至4倍。因此，若暂态电流回冲至电源电路，其将影响电源电路的状态，甚至损毁内部的电子元件，如此一来，将可能导致电源电路端故障，若电源电路端为使用者系统，亦可能使整个系统停摆而造成莫大的损失。

藉此，如何提供一种简易的电路设计以降低暂态电流，且可应用于热插拔或短时间开/关的暂态电流抑制装置，实属当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可应用于热插拔或短时间电源开/关，且可迅速抑制暂态电流的暂态电流抑制装置。

为实现上述目的，本发明提供一种暂态电流抑制装置，其是应用于一风扇，暂态电流抑制装置包含一滤波电路、一延迟导通电路及一强制放电电路。滤波电路依据一第一电源讯号以输出一第一电压讯号及一第一电流讯号；延迟导通电路与滤波电路电性连接，延迟导通电路依据一第二电源讯号，并经一延迟时间后提供一第一放电路径予第一电流讯号，且延迟导通电路输出一第二电流讯号；强制放电电路与延迟导通电路及滤波电路电性连接，依据第一电压讯号，以提供一第二放电路径予第二电流讯号。

于本发明的一实施例中，延迟导通电路具有一第一电容、一第一电阻及一第一晶体管，第一电阻的一端及第一电容的一端与第一晶体管的栅极端电性连接。

于本发明的一实施例中，强制放电电路具有一第二电容及一第二晶体管，第二电容的一端与第二晶体管的栅极端电性连接。

于本发明的一实施例中，强制放电电路还具有一第二电阻，第二电阻的一端与第二晶体管的栅极端电性连接。

为实现上述目的，本发明提供一种暂态电流抑制方法，其与一应用于一风扇的暂态电流抑制装置配合应用，其中该暂态电流抑制装置包含一滤波电路、一延迟导通电路及一强制放电电路，抑制方法包含下列步骤：由滤波电路依据一第一电源讯号，以输出一第一电压讯号及一第一电流讯号；由强制放电电路依据第一电压讯号，以提供一第二放电路径予该第二电流讯号；由延迟导通电路输出一第二电流讯号；以及由延迟导通电路依据一第二电源讯号，并经一延迟时间后提供一第一放电路径予第一电流讯号。

于本发明的一实施例中，于延迟时间内，还包含以下步骤：由延迟导通电路依据第二电源讯号，以对延迟导通电路的一第一电容进行充电；由第一电容进行放电并导通一第一晶体管，以提供第一放电路径予第一电流讯号。

于本发明的一实施例中，还包含由强制放电电路依据第一电压讯号导通一第二晶体管，并提供第二放电路径予第二电流讯号。

承上所述，因依据本发明的一种暂态电流抑制装置，是由强制放电电路提供一第二放电路径，使得于第一电容尚未放完电的情况下，延迟导通电路可依据第二电源讯号及第一电容放电的电流而输出第二电流讯号，并将第二电流讯号经由第二放电路径流至接地端。因此，本发明的暂态电流抑制装置使得一风扇于多次切换开关之下，可迅速抑制暂态电流，且亦可应用于热插拔或短时间电源开/关的情况下。

附图说明

图1为现有的暂态电流抑制装置的示意图；

图2为现有的暂态电流的波形图；

图3为本发明的暂态电流抑制装置的示意图；

图4为本发明的暂态电流抑制装置的电路图；以及

图5为本发明的暂态电流的波形图。

附图符号说明

1、2：暂态电流抑制装置

11、21：滤波电路

12、22：延迟导通电路

13、24：控制电路

23：强制放电电路

C：电容

C 1：第一电容

C2：第二电容

D：二极管

I1、I11：第一电流讯号

I12：第二电流讯号

Q1：第一晶体管

Q2：第二晶体管

R1：第一电阻

R2：第二电阻

V1、V11：第一电源讯号

V2、V12：第二电源讯号

V3、V13：第一电压讯号

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例。

请参照图3所示，图3为本发明较佳实施例的暂态电流抑制装置的一示意图。暂态电流抑制装置2是应用于一风扇，暂态电流抑制装置2包含电源电路(图未显示)、一滤波电路21、一延迟导通电路22、一强制放电电路23及一控制电路24。

电源电路与滤波电路21及延迟导通电路22电性连接，并输出一第一电源讯号V11及一第二电源讯号V12分别至滤波电路21及延迟导通电路22。其中，第一电源讯号V11及第二电源讯号V12可由一电源电路提供，或可由二电源电路分别提供。另外，由于第二电源讯号V12非为主电源，因此，本实施例的第一电源讯号V11大于第二电源讯号V12。

滤波电路21依据第一电源讯号V11以输出一第一电压讯号V13及一第一电流讯号I11。

延迟导通电路22与滤波电路21电性连接，延迟导通电路22依据第二电源讯号V12，并经过一延迟时间后，提供一第一放电路径予第一电流讯号I11，且延迟导通电路22输出一第二电流讯号I12。

强制放电电路23与滤波电路21及延迟导通电路22电性连接，强制放电电路23依据第一电压讯号V13以提供一第二放电路径予第二电流讯号I12。

控制电路24与滤波电路21电性连接，并接收第一电压讯号V13及第二电源讯号V12。

请参照图4所示，其为本发明的风扇转速控制装置的一电路图。以下，详述本发明的暂态电流抑制装置2的滤波电路21、延迟导通电路22及强制放电电路23的架构及作动。另外，图4所示的态样为辅助说明，并非用以限制本发明。

滤波电路21具有一电容C及一二极管D，电容C的一端及二极管D的一端与控制电路24及强制放电电路23电性连接，而电容C的另一端与延迟导通电路22电性连接。滤波电路21接收第一电源讯号V11，经过二极管D滤波之后产生一第一电压讯号V13。第一电压讯号V13对电容C进行充电，此时电容C形同短路，并产生一第一电流讯号I11。本实施例的第一电流讯号I11具有一暂态电流。

延迟导通电路22具有一第一电容C1、一第一电阻R1及一第一晶体管Q1。第一电阻R1的一端及第一电容C1的一端与第一晶体管Q1的栅极端电性连接，第一电阻R1的另一端接收第二电源讯号V12，而第一电容C1的另一端及第一晶体管Q1其中一端连接至接地端。其中，第一晶体管Q1可为一P型晶体管或一N型晶体管，于此是以一N型晶体管为例。延迟导通电路22接收第二电源讯号V12，经过第一电阻R1限流后，对第一电容C1进行充电，而当第一电容C1充满之后，将放电并导通第一晶体管Q1，以产生一第一放电路径并提供予第一电流讯号I11，使得第一电流讯号I11能流经第一放电路径。

强制放电电路23具有一第二电容C2、一第二电阻R2及一第二晶体管Q2。第二电容C2的一端及第二电阻R2的一端与第二晶体管Q2的栅极端电性连接，第二电容C2的另一端接收第一电压讯号V13，而第二电阻R2的另一端及第二晶体管Q2其中的一端连接至接地端。强制放电电路23接收第一电压讯号V13，以对第二电容C2进行充电，并导通第二晶体管Q2，以产生一第二放电路径并提供予第二电流讯号I12，使得第二电流讯号I12能流经第二放电路径。另外，本实施例的第二电阻R2可依据电路设计的不同，而决定是否设置第二电阻R2。

本发明还揭示一种暂态电流抑制装置的抑制方法是与一应用于一风扇的暂态电流抑制装置配合运用。抑制方法包含下列步骤：由滤波电路依据一第一电源讯号，以输出一第一电压讯号及一第一电流讯号；由强制放电电路依据第一电压讯号，以提供第二放电路径；由延迟导通电路输出一第二电流讯号，并流经第二放电路径；以及由延迟导通电路依据一第二电源讯号，并经一延迟时间后提供一第一放电路径予第一电流讯号。以下叙述，请同时参照图4所示，详述本发明的暂态电流抑制装置2的抑制方法。

于执行第一次切换电源开关时或负载热插拔时，由一电源电路提供一第一电源讯号V11及一第二电源讯号V12并分别输送至滤波电路21及延迟导通电路。

由滤波电路21依据一第一电源讯号V11，经过二极管D滤波后输出一第一电压讯号V13至强制放电电路23及控制电路24，接续第一电压讯号V13对电容C进行充电，并输出一第一电流讯号I11。

由强制放电电路23依据第一电压讯号V13，对第第二电容C2进行充电，此时第二电容C3为短路，且第一电压讯号V13导通第二晶体管Q2，进而形成一第二放电路径。

另外，由延迟导通电路22依据一第二电源讯号V12，于一段延迟时间内，第二电源讯号V12对第一电容C1充电，当第一电容C1充满电之后，由第一电容C1进行放电并导通第一晶体管Q1，以形成一第一放电路径，使得第一电流讯号I11可流经第一晶体管Q1至接地端。

因此，当第二电源讯号V12对第一电容C1进行充电时，其中部分的第二电源讯号V12转换成一第二电流讯号I12，流经第二放电路径至接地端。而第一电容C1放电的电流可转换成第二电流讯号I12，并流经第二放电路径至接地端。

最后，当滤波电路21的电容C充满之后，则电容C将形成断路，并放电至控制电路24。另外，当第二电容C2充满电之后，将对第二电阻R2及第二晶体管Q2进行放电。

于执行第二次切换开关或负载热插拔或执行数次地电源开关的动作时，电源电路亦提供第一电源讯号V11及第二电源讯号V12至滤波电路21及控制电路22。

滤波电路21依据第一电源讯号V11以输出一第一电压讯号V13及一第一电流讯号I11。强制放电电路23依据一第一电压讯号V13，第二电容C2暂态短路，并导通第二晶体管Q2以形成一第二放电路径。

延迟导通电路22于一延迟时间内，延迟导通电路22依据第二电源讯号V12对第一电容C1进行充电，部份的第二电源讯号V12可转换为第二电流讯号I12，并流经第二放电路径。当第一电容C1充满电之后，第一电容C1将进行放电并导通第一晶体管Q1，然而部份放电的电流亦可产生为第二电流讯号I12，并经第二放电路径流至接地端，亦即第二电流讯号I12经第二晶体管Q2流至接地端。

若执行第一次及第二次切换电源开关的时间间隔较短时，且若第一电容C1尚储存有电荷，本实施例的暂态电流抑制装置2将大部份输入的第二电源讯号V12转换成第二电流讯号I12，且经由第二放电路径流至接地端。以避免于第二次执行电源开关的第一瞬间时，第二电源讯号V12导通第一晶体管Q1，使得第一电流讯号I11的暂态电流立即流至接地端。

另外，由于本实施例的第二电源讯号V12非为主电源，仅作为导通第一晶体管Q1之用，因此，延迟导通电路22输出的第二电流讯号I12的电流会比第一电流讯号I11小，使得第二电流讯号I12即使经第二放电路径流至接地端，且回冲至电源电路接地端时，对电源电路的影响也不会太大。

请参考图5所示，其为图4的第二电流讯号I11的暂态电流的一波形图。其中，本发明的第二电流讯号I11的暂态电流峰值大约为392mA，与图2现有的的暂态电流相较之下，本发明的暂态电流抑制装置明显能有效抑制暂态电流，且可抑制将近50％的暂态电流，亦不影响稳态的情况。

综上所述，因依据本发明的一种暂态电流抑制装置，是由强制放电电路提供一第二放电路径，使得于第一电容尚未放完电的情况下，延迟导通电路可依据第二电源讯号及第一电容放电的电流而输出第二电流讯号，并将第二电流讯号经由第二放电路径流至接地端。因此，本发明的暂态电流抑制装置使得一风扇于多次切换开关之下，可迅速抑制暂态电流，且亦可应用于热插拔或短时间电源开/关的情况下。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的权利要求中。

Claims (10)

1.一种暂态电流抑制装置，应用于一风扇，包含：

一滤波电路，依据一第一电源讯号以输出一第一电压讯号及一第一电流讯号；

一延迟导通电路，与该滤波电路电性连接，该延迟导通电路依据一第二电源讯号，并经一延迟时间后提供一第一放电路径予该第一电流讯号，且该延迟导通电路输出一第二电流讯号；以及

一强制放电电路，与该延迟导通电路及该滤波电路电性连接；

其中该强制放电电路具有一电容及一晶体管，该电容的一端与该晶体管的栅极端电性连接，并且该电容的另一端与该滤波电路电性连接，

其中该强制放电电路的电容根据从该滤波电路输出的第一电压讯号充电并且该强制放电电路的电容短路，并且该强制放电电路的该晶体管由第一电压讯号导通以形成第二放电路径予该第二电流讯号。

2.如权利要求1所述的暂态电流抑制装置，还包含：

一电源电路，提供该第一电源讯号和/或该第二电源讯号。

3.如权利要求1所述的暂态电流抑制装置，其中该滤波电路具有一电容，该电容的一端与该延迟导通电路电性连接，而该电容的另一端输出该第一电压讯号。

4.如权利要求1所述的暂态电流抑制装置，其中该延迟导通电路具有一第一电容、一第一电阻及一第一晶体管，该第一电阻的一端及该第一电容的一端与该第一晶体管的栅极端电性连接。

5.如权利要求4所述的暂态电流抑制装置，其中该第一晶体管为一P型晶体管或一N型晶体管。

6.如权利要求1所述的暂态电流抑制装置，其中该强制放电电路还具有一电阻，该电阻的一端与该强制放电电路的该晶体管的栅极端电性连接。

7.如权利要求1所述的暂态电流抑制装置，还包含：

一控制电路，与该滤波电路电性连接，并接收该第一电压讯号。

8.一种暂态电流抑制方法，与一应用于一风扇的暂态电流抑制装置配合应用，其中该暂态电流抑制装置包含一滤波电路、一延迟导通电路及一强制放电电路，其中该强制放电电路具有一电容及一晶体管，该电容的一端与该晶体管的栅极端电性连接，并且该电容的另一端与该滤波电路电性连接，该抑制方法包含下列步骤：

由该滤波电路依据一第一电源讯号，以输出一第一电压讯号及一第一电流讯号；

根据从该滤波电路输出的第一电压讯号为该强制放电电路的电容充电，其中该强制放电电路的电容此时短路；

由第一电压讯号导通该强制放电电路的该晶体管以形成第二放电路径；

由该强制放电电路依据该第一电压讯号，以提供一第二放电路径；

由该延迟导通电路输出一第二电流讯号，并流经该第二放电路径；以及

由该延迟导通电路依据一第二电源讯号，并经一延迟时间后提供一第一放电路径予该第一电流讯号。

9.如权利要求8所述的抑制方法，其中该延迟导通电路具有一第一电容、一第一电阻及一第一晶体管，该第一电容的一端及该第一电阻的一端与该第一晶体管电性连接。

10.如权利要求9所述的抑制方法，其中于该延迟时间内，还包含以下步骤：

由该延迟导通电路依据该第二电源讯号，以对该延迟导通电路的该第一电容进行充电；以及

由该第一电容进行放电并导通该第一晶体管，以提供该第一放电路径予该第一电流讯号。