专利名称：汽车充电器及其突波保护装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一种充电器与其突波保护装置，特别是一种汽车充电器与汽车 充电器的突波保护装置。
背景技术：
汽车充电器为汽车中的电源插座，用以提供行动电话、卫星导航或其它可携 式电子装置之电力来源或用以充电。因此，汽车充电器须符合相关的车用安全 规范，例如承受一定程度的突波电压，使突波电压不会影响后端电路的正常 运作等相关需求。
请参照图1，该图所示为习知技术中汽车充电器的突波保护装置之示意图。 如图1所示，习知技术的突波保护装置包含二极管A10与突波抑制器 (transient voltage suppressor, TVS)A20。
习知技术中针对正向突波，采用突波抑制器A20达到抑制正向突波的功用。 另一方面，针对逆向突波(surge)的解决方法，以二极管AIO的反向电压值来决 定。也就是说，为了防止逆向突波的回流，二极管A10之耐压必须选用大于逆 向突波的电压规格，以阻止逆向突波电压所造成之伤害。如此的作法虽可解决 逆向突波所造成的问题，但相对产生另一个负面问题，亦即当逆向突波愈大二 极管A10之耐压需愈高，相对的其二极管A10之正向电压(Vf)值将愈大。
当二极管A10之正向电压值增大，将造成二极管A10的功率损失(power loss) 增加，进而产生温升的问题。二极管A10于汽车充电器的有限空间内产生温升 的问题，必须藉助散热器(heat sink)方能解决。如此，除了导致汽车充电器的 设计空间须增大之外，还须额外增加散热器的成本支出，且造成汽车充电器的 效率降低。
举例说明，依据JAS0 D001 B2的车用规范所规定，逆向突波为260伏特， 如须有效阻挡该逆向突波之电压，二极管A10必须选用反向电压值为300伏特， 而其正向电压为1. 5伏特。假设，流经二极管A10的电流为1安培，则落在二 极管A10上之功率损失便为1.5瓦特，此时即须藉由配置散热器方能解决温升 的问题。
因此，如何解决习知技术之汽车充电器的突波保护装置所衍生的问题，为 一亟待解决的议题。
发明内容
有鉴于此本发明提出一种汽车充电器及其突波保护装置。利用本发明所提出
3的突波保护装置，可选用反向电压值较低的二极管，使其正向电压随之降低。 如此，二极管上将产生较低的功率损失，而不会引起温升的问题。因此，汽车 充电器将不须额外增加空间来配置散热器，更可节省散热器之成本花费。
本发明提出一种突波保护装置，耦接于汽车电源与汽车充电器之间，该突波 保护装置包含一二极管，具有阳极与阴极，阳极耦接汽车电源，阴极耦接汽 车充电器； 一限流电阻， 一端耦接二极管之阳极； 一第一突波抑制器，串联限 流电阻，且与限流电阻并联于汽车电源与汽车充电器之间，第一突波抑制器之 逆向导通电压小于二极管之逆向导通电压。
本发明亦提出一种突波保护装置，耦接于汽车电源与汽车充电器之间，该突 波保护装置包含一二极管，具有阳极与阴极，阳极耦接汽车电源，阴极耦接 汽车充电器； 一限流电阻， 一端耦接二极管之阳极； 一第一突波抑制器，串联 限流电阻，且与限流电阻并联于汽车电源与汽车充电器之间，第一突波抑制器 之逆向导通电压小于二极管之逆向导通电压；第二突波抑制器， 一端耦接二极 管之阴极，且第二突波抑制器并联于汽车电源与汽车充电器之间。
本发明亦提出一种汽车充电器，接收来自汽车电源之输入电压，并输出一输 出电压，该汽车充电器包含 一充电连接器；一二极管，具有阳极与阴极，阳 极接收输入电压，阴极耦接充电连接器； 一限流电阻， 一端耦接二极管之阳极； 一第一突波抑制器，串联限流电阻，且与限流电阻并联于汽车电源与充电连接 器之间，第一突波抑制器之逆向导通电压小于二极管之逆向导通电压。
本发明之汽车充电器无须额外增加空间来配置散热器，更可节省散热器之成
本花费o
有关本发明的较佳实施例及其功效，兹配合图式说明如后。
图1为习知技术中汽车充电器的突波保护装置之示意图； 图2为汽车充电器的突波保护装置之第一实施例示意图； 图3为汽车充电器的突波保护装置之第二实施例示意图4为汽车充电器之一实施例示意图。
具体实施例方式
请参照图2，该图所示为汽车充电器的突波保护装置之第一实施例示意图。 本发明所提出的汽车充电器的突波保护装置，耦接于汽车电源与汽车充电器之 间，第一实施之突波保护装置包含二极管IO、限流电阻20、第一突波抑制器 30。
二极管10具有阳极12与阴极14，阳极12耦接汽车电源1，阴极耦接汽车 充电器2。其中，汽车充电器2包含直流对直流(DC-DC)转换器(图中未示)。电子元件中，二极管是一种具有两个电极的装置，也就是具有阳极(anode) 和阴极(cathode)两个端子，而大部分二极管的使用上为应用其整流的功能。所 谓整流功能，便是电流只能往单一方向流动，也就是说，电流可以从阳极流向 阴极(称为顺向偏压)，不能从阴极流向阳极(称为逆向偏压)，而呈现电流的单 向性，此种作用即称之为整流作用。简单的说，二极管只允许电流由单一方向 通过，而反向时阻断。因此，本发明将二极管10耦接于汽车电源1与汽车充电 器2之间，可让汽车电源1的顺向电流顺利的流通二极管10后，传送至汽车充 电器2，以提供外部欲充电或须供予电源的电子产品使用。相对的，当汽车电源 l端出现逆向突波(reverse surge)时，便可藉由二极管10用以阻断汽车电源1 所产生的逆向突波回流，防止汽车端的内部元件遭受损害。
为了有效降低二极管10的反向耐压(于此，反向耐压又可称之为峰值反向工 作电压(VR丽)或逆向导通电压等)，进而减少功率损失(power loss)。因此，本 发明增加限流电阻20与第一突波抑制器(transient voltage suppressor, TVS)30。
限流电阻20 —端耦接二极管10之阳极12。而第一突波抑制器30与限流电 阻20互相串联，两者串连后一同并联于汽车电源1与汽车充电器2之间。于此， 先简介突波抑制器(TVS)， TVS是一种十分有效的保护元件，而其特性类似齐纳 二极管(Zener Diode)，但与传统的齐纳二极管相较之下，TVS的P/N结面积更 大，而该结构上的改进使TVS具有更强的高压承受能力，同时也降低了电压截 止率，因而对于突波抑制以保护电路安全具有更好的效果。TVS最显着的特点之 一便是反应迅速，能使瞬时脉冲在还没有对线路或元件造成损伤之前，就被有 效的抑制。另外TVS具有更低的漏电流，可于处理高速率传导回路的突波冲击 时，有更理想的性能表现。
本发明所提出之第一突波抑制器30的逆向导通电压小于二极管10的逆向导 通电压。如此，可选用反向耐压较低之二极管10，同样可保护二极管10而不致 被逆向突波所击穿。此时，当逆向突波于汽车电源1端出现时，由于第一突波 抑制器30的逆向导通电压小于二极管10的逆向导通电压，所以第一突波抑制 器30将先行导通，并流经限流电阻20，透过限流电阻20之作用而降低逆向突 波之电流值，最后返回汽车电源l端。当逆向突波经由第一突波抑制器30与限 流电阻20后，所流回汽车电源l端的电流值，己属于安全的电流值，而不致伤 害汽车内部的元件。
于此，二极管10之逆向导通电压可采用仅略大于第一突波抑制器30之逆向 导通电压即可。由于二极管10之正向电压正比于二极管10之逆向导通电压， 且二极管10之功率损失同时正比于二极管之正向电压。也就是说，由于本发明 采用第一突波抑制器30与限流电阻20的配合，使得二极管10的选用上，可采 用较低的逆向导通电压，而由于二极管10之逆向导通电压降低，使得正向电压
5随之降低，进而使功率损失亦降低。如此，突波保护装置的温度自然下降，而 不须额外加装散热器来解决温升的问题，因而省下配置散热器的空间，同时节 省散热器的成本支出，更可提升汽车充电器的效率。
举例说明，如先前技术所提及，依据JAS0 D001 B2的车用规范所规定，逆 向突波为260伏特，如未采用本发明所提出之突波保护装置，二极管10必须选 用反向电压值为300伏特，而其正向电压为1.5伏特。假设，流经二极管10的 电流为1安培，则落在二极管10上之功率损失便为1. 5瓦特，此时便须藉由配 置散热器方能解决温升的问题。于此，藉由本发明所提出之突波保护装置，假 设第一突波抑制器30之逆向导通电压采用56伏特(可选用型号为P6KE56CA，但 不以此为限)。也就是说，当逆向突波电压超过56伏特时，第一突波抑制器30 即导通，使突波流经限流电阻20而返回电源端，因此逆向突波会流经第一突波 抑制器30与限流电阻20，而降低逆向突波之电流值，因而达到保护之功效。于 此例中，二极管10仅须选用逆向导通电压为60伏特，而其正向电压为0.55伏 特，以相同的条件假设流经二极管10的电流为1安培，则位于二极管10上之 功率损失为0.55瓦特，仅约为习知技术所产生的功率损失之三分之一，因而不 需额外装置散热器，可节省成本的支出。
请参照图3为汽车充电器的突波保护装置之第二实施例示意图。于第二实施 例中，更包含第二突波抑制器40。
第二突波抑制器40 —端耦接二极管10之阴极14，且第二突波抑制器40并 联于汽车电源1与汽车充电器2之间。于此，第二突波抑制器40可用以抑制汽 车电源l所产生之正向突波。第二突波抑制器40功能类似齐纳二极管，因此可 藉由第二突波抑制器40将正向突波箝制(clamp)在一个固定值，再输出至汽车 充电器2。
举例说明，假设第二突波抑制器40设定为40伏特。依据JASO D001A1的车 用规范所规定，当汽车电源1产生大电压的正向突波为70伏特，此时若无第二 突波抑制器40的帮助，将使得70伏特的正向突波直接流向汽车充电器2，如此 将造成汽车充电器2与外部连接电子产品的毁坏。但若具有第二突波抑制器40， 可将70伏特的正向突波电压箝制在40伏特后，再输出至汽车充电器2，而达到 抑制正向突波，以保护汽车充电器2与外部连接电子产品的功能。
由图3所示可知，第二突波抑制器40可为单向，而第一突波抑制器30可为 双向。单向的第二突波抑制器40可用以抑制正向突波，避免正向突波对汽车充 电器2与外部充电的电子产品之伤害。另一方面，双向的第一突波抑制器30， 除了具有如上述可抑制逆向突波的功能之外，并同时具有抑制正向突波的功能。 也就是说，将第一突波抑制器30设计为双向，除了可抑制逆向突波之外，更可 兼顾分担第二突波抑制器40于抑制正向突波的负担。
请参照图4，该图所示为汽车充电器之一实施例示意图。在特定的实施例中，上述之突波保护装置亦可配置于汽车充电器之实体范围中，而一体整合为一具 有突波保护功能之汽车充电器。
汽车充电器3—端接收输入电压Vin，而输入电压Vin由汽车电源1所提供。 另一端为充电连接器50，用以连接外部装置进行充电，其中外部装置可为行 动电话、PDA、卫星导航装置等；充电连接器50之输出端51可输出一输出电压。
由于本实施例与上述之实施例技术雷同，因此相同之处不再赘述，仅简单描 述其连结关系。汽车充电器3包含二极管10具有阳极12与阴极14，阳极12 接收输入电压，阴极14耦接充电连接器50。限流电阻20 —端耦接二极管10之 阳极12。 一第一突波抑制器30串联限流电阻20，且与限流电阻20并联于汽车 电源1与充电连接器50之间。于此，第一突波抑制器30之逆向导通电压小于 二极管10之逆向导通电压。第二突波抑制器40 —端耦接二极管10之阴极14， 且第二突波抑制器40并联于汽车电源1与充电连接器50之间。
虽然本发明的技术内容己经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发 明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神所作些许之更动与润饰，皆应 涵盖于本发明的范畴内，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者 为准。
权利要求
1.一种汽车充电器的突波保护装置，耦接于一汽车电源与一汽车充电器之间，该突波保护装置包含一二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极耦接该汽车电源，该阴极耦接该汽车充电器；一限流电阻，一端耦接该二极管之该阳极；及一第一突波抑制器，串联该限流电阻，且与该限流电阻并联于该汽车电源与该汽车充电器之间，该第一突波抑制器之逆向导通电压小于该二极管之逆向导通电压。
2. 如权利要求1所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，该汽车电< 源所产生之一逆向突波流经该第一突波抑制器与该限流电阻，而降低该逆向突波之电流值。
3. 如权利要求1所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，该二极管之逆向导通电压仅略大于该第一突波抑制器之逆向导通电压。
4. 如权利要求3所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，该二极管之正向电压正比于该二极管之逆向导通电压，且该二极管之功率损失正比于该二极管之正向电压。
5. 如权利要求1所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，其中该第一突波抑制器为双向。
6. 如权利要求1所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，更包含 >一第二突波抑制器， 一端耦接该二极管之该阴极，且该第二突波抑制器并联于该汽车电源与该汽车充电器之间。
7. 如权利要求6所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，该第二突波抑制器将该汽车电源所产生之一正向突波抑制于一固定值。
8. 如权利要求6所述之汽车充电器的突波保护装置，其特征是，该第二突波抑制器为单向。
全文摘要
一种突波保护装置，耦接于汽车电源与汽车充电器之输出电压端之间，该突波保护装置包含一二极管，具有阳极与阴极，阳极耦接汽车电源，阴极耦接汽车充电器；一限流电阻，一端耦接二极管之阳极；一第一突波抑制器，串联限流电阻，且与限流电阻并联于汽车电源与汽车充电器之间，第一突波抑制器之逆向导通电压需小于二极管之逆向导通电压。本发明可令汽车充电器无须额外增加空间来配置散热器，更可节省散热器之成本花费。
文档编号H02H9/04GK101685962SQ200810198828
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者熊大嵩 申请人:佛山市顺德区汉达精密电子科技有限公司