TWI519024B - 電子裝置之多段式放電電路及其多段式放電方法 - Google Patents
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Description
本案是有關於一種電子裝置之多段式放電電路及其多段式放電方法。
電子裝置可能使用高壓元件(如馬達、繼電器等)。為保持運轉順暢,電子裝置通常設置大電容來穩壓,此大電容耦接至系統電源。然而,當電子裝置關機時,儲存於大電容內部的電荷如果無法在短時間內放電完畢的話,則可能會造成系統誤動作、系統損毀、人員觸電等問題。
故而,現已有多種放電技術被提出。第1圖與第2圖分別顯示習知技術之兩種放電電路之電路圖。
第1圖顯示「常駐電阻式」放電電路。如第1圖所示,此放電電路包括電容C與放電電阻R。電阻R並聯於電容C。電容R的阻值通常會較大,以能承受放電時的大電流。當系統電源VDD關閉後,電容C與電阻R形成放電路徑P1,使得儲存於電容C內的電荷可透過電阻R而放電。不過,此習知技術的缺點在於,放電速度不夠快,以及,當系統正常運作時,電阻R會持
續消耗功率。
第2圖顯示「飛輪二極體式」放電電路。如第2圖所示,此放電電路包括飛輪二極體D。當系統電源VDD作用時,此飛輪二極體D為逆向偏壓,處於不導通狀態。當系統電源VDD關閉後,電容C的電荷造成飛輪二極體D處於順向偏壓,而被導通。所以,電容C與飛輪二極體D形成放電路徑P2,使得儲存於電容C的電荷可透過飛輪二極體D而被放電。但其缺點則是,放電速度不夠。
本案係有關於一種電子裝置之多段式放電電路及其多段式放電方法,其利用多段式放電階段來達到快速放電。
根據本案一實施例,提出一種電子裝置之放電電路包括:一儲能單元;複數開關;以及複數放電路徑,耦接至該儲能單元與該些開關。於該電子裝置之一系統電源關閉時,該些開關之一第一開關使得該些放電路徑之一第一放電路徑導通,以對該儲能單元放電。回應於該儲能單元之一電壓下降至一第一門檻值,該些開關之一第二開關使得該些放電路徑之一第二放電路徑導通,以使得該第一放電路徑與該第二放電路徑同時對該儲能單元放電。
根據本案另一實施例,提出一種電子裝置之放電方法,包括:於該電子裝置之一系統電源關閉時,導通複數放電路徑之一第一放電路徑導通,以對該電子裝置之一儲能單元放電;
回應於該儲能單元之一電壓下降至一第一門檻值,導通該些放電路徑之一第二放電路徑,以使得該第一放電路徑與該第二放電路徑同時對該儲能單元放電。
為了對本案之上述及其他內容有更佳的瞭解,下文特舉實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
C‧‧‧電容
R、R1~R10‧‧‧電阻
VDD‧‧‧系統電源
P1、P2、P31~P33‧‧‧放電路徑
D‧‧‧飛輪二極體
T1~T6‧‧‧開關電晶體
N1~N5‧‧‧節點
S1~S3‧‧‧放電階段
第1圖顯示習知之「常駐電阻式」放電電路之示意圖。
第2圖顯示習知之「飛輪二極體式」放電電路之示意圖。
第3圖顯示根據本案實施例之「多段式放電電路」之示意圖。
第4A圖~第4C圖顯示本案實施例之「多段式放電電路」之多段式放電示意圖。
第5圖顯示本案實施例之放電波形圖。
本說明書的技術用語係參照本技術領域之習慣用語,如本說明書對部分用語有加以說明或定義,該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。對於該領域習見的技術或原理,若不涉及本揭露之技術特徵,將不予贅述。此外,圖示中元件之形狀、尺寸、比例等僅為示意,係供本技術領域具有通常知識者瞭解本揭露之用,非對本揭露之實施範圍加以限制。
本揭露之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下,本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵,或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。
現請參考第3圖,其顯示根據本案實施例之「多段式放電電路」之示意圖。如第3圖所示,根據本案實施例之多段式放電電路包括:穩壓電容C、開關電晶體T1~T6,以及電阻R1~R10。在底下,以開關電晶體T1~T6為PMOS電晶體為例做說明,但當知本案並不受限於此。在本案實施例中,開關電晶體比如以MOS電晶體為例做說明,但當知本案並不受限於此,比如,開關電晶體亦可以BJT(雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor))來實施之。
穩壓電容C耦接於系統電源VDD與接地端之間。開關電晶體T1之汲極耦接至節點N1,其閘極耦接至控制信號CTL,其源極則接地。開關電晶體T1之導通與否受到控制信號CTL的控制。比如,當電子裝置處於正常操作下,控制信號CTL使得開關電晶體T1為導通;而當電子裝置處於關閉(亦即,系統電源VDD為關閉),控制信號CTL使得開關電晶體T1為不導通。
開關電晶體T2之汲極耦接至節點N3,其閘極耦接至節點N2,其源極則接地。開關電晶體T3之汲極耦接至節點N5,其閘極耦接至節點N4,其源極則接地。
開關電晶體T4之汲極耦接至電阻R1,其閘極耦接
至節點N1,其源極則接地。開關電晶體T5之汲極耦接至電阻R2,其閘極耦接至節點N3,其源極則接地。開關電晶體T6之汲極耦接至電阻R3,其閘極耦接至節點N5,其源極則接地。
電阻R1耦接於系統電源VDD與開關電晶體T4之間。於放電時,電阻R1與開關電晶體T4形成一條放電路徑。電阻R2耦接於系統電源VDD與開關電晶體T5之間。於放電時,電阻R2與開關電晶體T5形成另一條放電路徑。電阻R3耦接於系統電源VDD與開關電晶體T6之間。於放電時,電阻R3與開關電晶體T6形成又另一條放電路徑。
電阻R4耦接於系統電源VDD與開關電晶體T1之間。電阻R7耦接於系統電源VDD與開關電晶體T2之間。電阻R10耦接於系統電源VDD與開關電晶體T3之間。電阻R5與R6形成一個電壓分壓器。電阻R5耦接於系統電源VDD與節點N2之間。電阻R6耦接於接地端與節點N2之間。電阻R8與R9形成另一個電壓分壓器。電阻R8耦接於系統電源VDD與節點N4之間。電阻R9耦接於接地端與節點N4之間。
於正常操作(亦即,電子裝置處於通電狀態下),於控制信號CTL的控制下,開關電晶體T1為導通。由於開關電晶體T1為導通,所以,節點N1的電壓非常低,不足以使得開關電晶體T4導通,故而,開關電晶體T4為關閉。透過電阻R5與電阻R6的分壓,使得當系統電源VDD存在時,節點N2的電壓足夠高使得開關電晶體T2為導通。由於開關電晶體T2為導通,所
以,節點N3的電壓非常低,不足以使得開關電晶體T5導通,故而,開關電晶體T5為關閉。
相似地,透過電阻R8與電阻R9的分壓,使得當系統電源VDD存在時,節點N4的電壓足夠高使得開關電晶體T3為導通。由於開關電晶體T3為導通,所以,節點N5的電壓非常低,不足以使得開關電晶體T6導通,故而,開關電晶體T6為關閉。亦即,於系統電源VDD存在時,開關電晶體T1~T3為導通,而開關電晶體T4~T6為關閉。
現將說明本案實施例之「多段式放電電路」如何達成多段式放電。
第4A圖~第4C圖顯示本案實施例之「多段式放電電路」之多段式放電示意圖。
如第4A圖所示,於第一段放電階段,系統電源VDD關閉後,控制信號CTL使得開關電晶體T1為關閉。由於開關電晶體T1為關閉,故而,電阻R4為浮接,使得節點N1的電壓幾乎等於電容C的電壓(由於系統電源VDD剛關閉,此時電容C的電壓幾乎等於系統電源VDD的正常值)。故而,節點N1的電壓足以使得開關電晶體T4為導通,故而,形成放電路徑P31(由電阻R1與電晶體T4所形成)。
接著,由於電容C內的電荷透過放電路徑P31而被放電,使得電容C的電壓逐漸下降。由於電容C的電壓逐漸下降,節點N2的電壓也隨之下降。當節點N2的電壓下降至不足以使得
開關電晶體T2為導通,開關電晶體T2變為關閉,進入第二放電階段。相似地,由於開關電晶體T2為關閉,故而,電阻R7為浮接,使得節點N3的電壓幾乎等於此時電容C的電壓。故而,節點N3的電壓足以使得開關電晶體T5為導通,故而,形成放電路徑P32(由電阻R2與電晶體T5所形成),如第4B圖所示。
相似地,接著,由於電容C內的電荷透過放電路徑P31與P32而被放電,使得電容C的電壓逐漸下降。由於電容C的電壓逐漸下降,節點N4的電壓也隨之下降。當節點N4的電壓下降至不足以使得開關電晶體T3為導通,開關電晶體T3變為關閉,進入第三放電階段。相似地,由於開關電晶體T3為關閉,故而,電阻R10為浮接,使得節點N5的電壓幾乎等於此時電容C的電壓。故而,節點N5的電壓足以使得開關電晶體T6為導通,故而,形成放電路徑P33(由電阻R3與電晶體T6所形成),如第4C圖所示。
至於電阻R1、R2與R3的關係,以電阻值而言,R1>R2>R3;但以體積而言,R1<R2<R3。電阻值關係排成R1>R2>R3的原因在於,於第一放電階段時,電容C的電壓仍高,故而,電阻R1的電阻值要較大,以避免流經開關電晶體T1的電流過大而將開關電晶體T1燒毀。於第三放電階段時,電容C的電壓已降低許多,故而,電阻R3的電阻值可不用太大。至於積體關係排成R1<R2<R3的原因在於,若要快速放電,則電阻的電阻值要足夠小,但功率考量,需使用體積非常大的電阻。
由上述可知,在第一放電階段時,透過放電路徑P31來放電;在第二放電階段時,透過放電路徑P31與P32來放電;在第三放電階段時,透過放電路徑P31、P32與P33來放電。所以,在第二放電階段時,放電路徑的總電阻值為電阻R1與R2的並聯;在第三放電階段時,放電路徑的總電阻值為電阻R1、R2與R3的並聯。所以,從第二階段開始,放電路徑的總電阻值下降,更能達到快速放電。
第5圖顯示本案實施例之放電波形圖。第5圖乃是電容C的電壓波形圖。在第5圖中,S1代表第一放電階段的開始;S2代表第二放電階段的開始;以及S3代表第三放電階段的開始。在此,比如以系統電源VDD為24V為例做說明。
於第一放電階段開始後,電容C的電壓開始下降。當電容C的電容下降至約11V(可稱為第一門檻值)時,開關電晶體T2會被關閉,進而將開關電晶體T5導通,使得第二放電階段開始。如上述,於第二放電階段內,兩條放電路徑P31與P32同時對電容C放電,故而,第二放電階段的放電速度快於第一放電階段的放電速度。
相似地,當電容C的電容下降至約6V(可稱為第二門檻值)時,開關電晶體T3會被關閉,進而將開關電晶體T6導通,使得第三放電階段開始。於第三放電階段開始後,如上述,此時有三條放電路徑P31、P32與P33同時放電,故而,第三階段的放電速度快於第一與第二階段的放電速度。由第5圖可看
出,本案實施例的確能有效快速地將電容C的電荷放電。
此外,雖然上述實施例以3個放電路徑/3個放電階段為例做說明,但當知本案並不受限於此。如果需要的話,放電電路可以包括更多的放電路徑(更多放電階段),以達成更快速放電。於本案另一可能實施例中,放電電路包括2條放電路徑(2個放電階段),此亦在本案精神範圍內。
此外,於本案實施例中,透過調整電阻R1~R3、R5~R6與R8~R9的電阻值,可以調整放電的時間與速度。
由上述可知,本案實施例的放電電路的確能快速放電,以降低殘留電荷所導致的系統誤動作、系統損毀、人員觸電等問題。
綜上所述,雖然本案已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本案之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
C‧‧‧電容
R1~R10‧‧‧電阻
VDD‧‧‧系統電源
T1~T6‧‧‧開關電晶體
N1~N5‧‧‧節點
Claims (9)
- 一種電子裝置之放電電路,包括:一儲能單元;複數開關;以及複數放電路徑,耦接至該儲能單元與該些開關;其中,於該電子裝置之一系統電源關閉時,該些開關之一第一開關使得該些放電路徑之一第一放電路徑導通,以對該儲能單元放電;以及回應於該儲能單元之一電壓下降至一第一門檻值,該些開關之一第二開關使得該些放電路徑之一第二放電路徑導通,以使得該第一放電路徑與該第二放電路徑同時對該儲能單元放電。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置之放電電路,其中:回應於該儲能單元之該電壓從該第一門檻值下降至一第二門檻值,該些開關之一第三開關使得該些放電路徑之一第三放電路徑導通,以使得該第一、該第二與該第三放電路徑同時對該儲能單元放電。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置之放電電路,其中:於該電子裝置之該系統電源運作時,該第一開關與該第二開關為導通。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置之放電電路,其 中:該些開關之該第一開關受控於一控制信號;於該電子裝置之該系統電源關閉時,該控制信號使得該第一開關為關閉。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置之放電電路,更包括:複數電壓分壓電路,耦接至該些開關,用以對該儲能單元進行分壓;其中,於該儲能單元之該電壓下降至該第一門檻值之後,該些電壓分壓電路之一第一電壓分壓電路使得該些開關之該第二開關被關閉,以導通該些放電路徑之該第二放電路徑,以使得該第一放電路徑與該第二放電路徑同時對該儲能單元放電。
- 一種電子裝置之放電方法,包括:於該電子裝置之一系統電源關閉時,導通複數放電路徑之一第一放電路徑,以對該電子裝置之一儲能單元放電;回應於該儲能單元之一電壓下降至一第一門檻值,導通該些放電路徑之一第二放電路徑,以使得該第一放電路徑與該第二放電路徑同時對該儲能單元放電。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置之放電方法,更包括:回應於該儲能單元之該電壓從該第一門檻值下降至一第二門檻值,導通該些放電路徑之一第三放電路徑,以使得該第一、 該第二與該第三放電路徑同時對該儲能單元放電。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置之放電方法,其中:於該電子裝置之該系統電源運作時,該第一開關與該第二開關為導通。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置之放電方法,更包括:於該電子裝置之該系統電源關閉時,關閉該第一開關,以導通該第一放電路徑。
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