专利名称：保护电路和具有保护电路的外围装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种保护电路，特别是有关于一种使一电子装置的电源提供给一外围装置的电流限定在预定范围内的保护电路。
背景技术：
通常一电子装置在电路加电或热插拔一周边元件时会产生很大启动电流和电压波动，这些现象将影响设备的正常工作，甚至导致整个系统的损害。传统采用分离元件的保护电路具有可靠性低、维护成本高等缺点，为了满足特殊应用的要求，许多系统配置了ESO保护和抗浪涌电流、过流、欠压、过压、以及电流抑制等保护电路，有些保护电路与特殊的工业或产业标准相关，有些则符合特定的标准，如UL、USB、IEEE、CSA或IEC。保护电路主要用于保护设备或作业人员，而一些电源内部具有可调节的限流功能，以避免在加电或热插拔周边元件时损坏设备。电流抑制电路的最低要求是提供浪涌电流限制，防止在大的容性负载加电时整个系统损坏，且限流功能还有助于减少供电电源的大小，并防止在连接器接触时产生电弧。
一般通信所使用的外围装置，如全球移动系统(global system formobile，GSM)卡或通用包无线电服务(general packet radio service，GPRS)卡，因需要较大的功率提供无线传输之用，都会加入许多的大电容供给功率放大器(power amplifier，PA)使用，而这样的外围装置若插入所承载的系统，如个人数字助理(per sonal digital assistant)、笔记本型计算机(notebook)或个人计算机(personal computer)，瞬间这些大电容会造成大电流由系统流向外围装置，而导致系统不稳定或死机现象。
因此为避免上述缺点在这些类似的应用情况发生，于是本发明提供一个反应快、体积小、以及价格便宜的保护电路来解决这样的困扰，并同时防止因外围装置在短路的情况下会造成大电流的危险性发生。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种保护电路，使一电子装置的电源提供给一外围装置的电流限定在预定范围内，以防止外围装置和电子装置连接时，瞬间外围装置的电能储存单元会造成大电流，并同时防止因外围装置在短路的情况下造成大电流而损坏电子装置。
为达到上述目的，本发明提出一种使一电子装置所提供的电源给一外围装置的电流在一预定范围内，其外围装置具有一电能储存单元，而保护电路包括一第一和第二充电路径、以及一电压检测器。
第一和第二充电路径是设置于电能储存单元和电源之间，用以提供电源对电能储存单元不同充电的路径，其中；第一充电路径更具有限定电流大小的功能。电压检测器是用以检测电能储存单元的电压值，且选择性地切换第一和第二充电路径，使电源对电能储存单元充电。
当电能储存单元的电压值低于一阈值电压时，电压检测器切换第一充电路径，使电源通过第一充电路径对电能储存单元充电；当电能储存单元的电压值不低于该阈值电压时，电压检测器则切换第二充电路径，使电源通过第二充电路径对电能储存单元充电。
借此防止外围装置和电子装置在连接时，因接触而产生电弧，导致电能储存单元瞬间造成大电流由电子装置流向外围装置，并同时防止外围装置在短路的情况下会造成大电流的危险性发生，而导致电子装置不稳定或死机。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举若干较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1表示本发明第一实施例保护电路与周边的方块图。
图2表示本发明第二实施例保护电路与周边的电路图。
图3表示本发明第三实施例具有保护电路的外围装置的方块图。
图4表示本发明第四实施例具有保护电路的电子装置的方块图。
符号说明10～电子装置，102～电源，20～保护电路，202～第一充电路径，204～第二充电路径，206～电压检测器，208～第一开关，210～限流装置，212～第二开关，214～偏置电阻，30～电能储存单元，40～外围装置，VDD～电能储存单元的电压值，Vout～电压检测器的输出电压。
具体实施例方式
实施例一图1表示本发明的第一实施例保护电路与周边的方块图。如图1所示，一电子装置10具有一电源102，且一外围装置40具有一电能储存单元30，以及一保护电路20耦接在电子装置10和外围装置40之间。保护电路20包括一第一充电路径202耦接在电源102和电能储存单元30之间、一第二充电路径204耦接在电源102和电能储存单元30之间、以及一电压检测器206耦接电能储存单元30、第一充电路径202、第一充电路径204、以及经由一偏置电阻214耦接至电源102，其中第一充电路径202包括一第一开关208和一限流装置210，而第二充电路径204包括一第二开关212。
本发明所述保护电路的工作原理如下。第一充电路径202和第二充电路径204分别设置于电源102和电能储存单元30之间，而电压检测器206用以检测电能储存单元30的电压值VDD，并将电能储存单元30的电压值VDD和一阈值电压(未标示)作比较，当电能储存单元30的电压值VDD低于阈值电压时，电压检测器206即切换第一充电路径202使第一开关208导通，电源102经由第一开关208向电能储存单元30进行充电，其中；限流装置210使流于第一充电路径202的电流小于预定范围。当电能储存单元30的电压值VDD不低于阈值电压时，电压检测器206即切换第二充电路径204使第二开关212导通，电源102经由第二充电路径204向电能储存单元30进行充电。
如个人数字助理(personal digital assistant)、笔记本型计算机(notebook)或个人计算机(personal computer)在使用全球移动系统(globalsystem for mobile，GSM)卡或通用包无线电服务(general packet radioservice，GPRS)卡时，可能导致当卡插入系统时产生电弧，使卡内的电容瞬间造成大电流由系统流向卡端；所以由本发明检测储能元件的电压值，并依电压值大小而选择性切换不同的充电路径，以保护和稳定系统，另外；更可防止外围装置在短路的情况下会造成大电流，而导致系统不稳定或死机。
实施例二图2表示本发明的第二实施例保护电路与周边的电路图。本实施例的工作原理同上述第一实施例所示，另外；不同处在于使用一模拟开关作为第一开关208、一限流电阻作为限流装置210、一P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)作为第二开关212、以及一电容器作为电能储存单元30。
其中，当电能储存单元30的电压值VDD低于阈值电压时，电压检测器206的输出电压Vout为高电平，此时；模拟开关第一开关208受电压检测器206的输出电压Vout控制而导通，而电流可由模拟开关第一开关208经限流电阻限流装置210向电容器电能储存单元30充电，且电流受限流电阻限流装置210抑制。
当电能储存单元30的电压值VDD不低于阈值电压时，电压检测器206的输出电压Vout为低电平，此时；P型金属氧化物半导体晶体管第二开关212受电压检测器206的输出电压Vout控制而导通，而电流可经由P型金属氧化物半导体晶体管第二开关212向电容器电能储存单元30充电。
实施例三图3表示本发明的第三实施例具有保护电路的外围装置的方块图。本实施例的工作原理同上述第一实施例所示，另外；不同处在于将保护电路20设置于外围装置40中。
实施例四图4表示本发明的第四实施例具有保护电路的电子装置的方块图。本实施例的工作原理同上述第一实施例所示，另外；不同处在于将保护电路20设置于电子装置10中。
虽然本发明已以两个较佳的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的范围以所提出的权利要求限定的范围为准。
权利要求
1.一种保护电路，用于使一电子装置的一电源提供给一外围装置的电流限定在一预定范围内，该外围装置具有一电能储存单元，该保护电路包括一第一充电路径，设置于该电源和电能储存单元之间，该路径具有限定电流大小的功能；一第二充电路径，设置于该电源和电能储存单元之间；一电压检测器，检测该电能储存单元的电压值，选择性地切换该第一路径及该第二路径使该电源对该电能储存单元充电；其中，当该电能储存单元的电压值低于一阈值电压时，该电压检测器切换该第一充电路径，使该电源通过该第一充电路径对该电能储存单元充电；当该电能储存单元的电压值不低于该阈值电压时，该电压检测器将切换该第二充电路径，使该电源通过该第二充电路径对该电能储存单元充电。
2.如权利要求1所述的保护电路，其中该第一路径包含一第一开关；一限流装置；当该电压检测器切换该第一充电路径，该第一开关导通，该第一限流装置使流于该第一充电路径的电流小于该预定范围，当该电压检测器切换该第二充电路径，该第一开关断路。
3.如权利要求2所述的保护电路，该限流装置为一电阻。
4.如权利要求1所述的保护电路，其中该第二充电路径包括一第二开关，当该电压检测器切换该第一充电路径，该第二开关断路，当该电压检测器切换该第一充电路径，该第一开关导通。
5.如权利要求2所述的保护电路，其中，该第一开关是为一模拟开关。
6.如权利要求4所述的保护电路，其中，该第二开关是为一金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)。
7.如权利要求6所述的保护电路，其中，该金属氧化物半导体晶体管是为一P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)。
8.一种具有保护电路的外围装置，耦接至一电子装置中的一电源，用于使该电源流出的电流限定在一预定范围内，该外围装置包括一电能储存单元；一保护电路，包括一第一充电路径，设置于该电源和电能储存单元之间，该路径具有限定电流大小的功能；一第二充电路径，设置于该电源和电能储存单元之间；一电压检测器，检测该电能储存单元的电压值，选择性地切换该第一充电路径及该第二充电路径使该电源对该电能储存单元充电；其中，当该电能储存单元的电压值低于一阈值电压时，该电压检测器切换该第一充电路径，使该电源通过该第一充电路径对该电能储存单元充电；当该电能储存单元的电压值不低于该阈值电压时，该电压检测器将切换该第二充电路径，使该电源通过该第二充电路径对该电能储存单元充电。
9.如权利要求8所述的具有保护电路的外围装置，其中该第一充电路径还包含一第一开关；一限流装置；当该电压检测器切换该第一充电路径，该第一开关导通，该第一限流装置使流于该第一充电路径的电流小于该预定范围，当该电压检测器切换该第二充电路径，该第一开关断路。
10.如权利要求9所述的具有保护电路的外围装置，该限流装置为一电阻。
11.如权利要求8所述的具有保护电路的外围装置，其中该第二充电路径包含一第二开关，当该电压检测器切换该第一充电路径，该第二开关断路，当该电压检测器切换该第一充电路径，该第一开关导通。
12.如权利要求9所述的具有保护电路的外围装置，其中，该第一开关是为一模拟开关。
13.如权利要求11所述的具有保护电路的外围装置，其中，该第二开关是为一金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)。
14.如权利要求13所述的具有保护电路的外围装置，其中，该金属氧化物半导体晶体管是为一P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)。
15.一种具有保护电路的电子装置，耦接一外围装置，用于使流至外围装置的电流限定在一预定范围内，该外围装置具有一电能储存单元，该电子装置包括一电源；一保护电路，包括一第一充电路径，设置于该电源和电能储存单元之间，该路径具有限定电流大小的功能；一第二充电路径，设置于该电源和电能储存单元之间；一电压检测器，检测该电能储存单元的电压值，选择性地切换该第一充电路径及该第二充电路径使该电源对该电能储存单元充电；其中，当该电能储存单元的电压值低于一阈值电压时，该电压检测器切换该第一充电路径，使该电源通过该第一充电路径对该电能储存单元充电；当该电能储存单元的电压值不低于该阈值电压时，该电压检测器将切换该第二充电路径，使该电源通过该第二充电路径对该电能储存单元充电。
16.如权利要求15所述的具有保护电路的电子装置，其中该第一充电路径还包含一第一开关；一限流装置；当该电压检测器切换该第一路径，该第一开关导通，该第一限流装置使流于该第一充电路径的电流小于该预定范围，当该电压检测器切换该第二充电路径，该第一开关断路。
17.如权利要求16所述的具有保护电路的电子装置，该限流装置为一电阻。
18.如权利要求15所述的具有保护电路的电子装置，其中该第二充电路径包含一第二开关，当该电压检测器切换该第一充电路径，该第二开关断路，当该电压检测器切换该第一充电路径，该第一开关导通。
19.如权利要求16所述的具有保护电路的电子装置，其中，该第一开关是为一模拟开关。
20.如权利要求18所述的具有保护电路的电子装置，其中，该第二开关是为一金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)。
21.如权利要求20所述的具有保护电路的电子装置，其中，该金属氧化物半导体晶体管是为一P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)。
全文摘要
一种保护电路，用于使一电子装置的电源提供给一外围装置的电流限定在一预定范围内，该外围装置具有一电能储存单元，而保护电路包括一第一和第二充电路径、以及一电压检测器，当电能储存单元的电压值低于一阈值电压时，电压检测器切换第一充电路径，使电源通过第一充电路径对电能储存单元充电，其中，第一充电路径具有限定电流大小的功能；当电能储存单元的电压值不低于该阈值电压时，电压检测器则切换第二充电路径，使电源通过第二充电路径对电能储存单元充电；借此提供一种具有保护电路的外围装置，以及应用此保护电路的电子装置。
文档编号H02J7/00GK1614851SQ200310118159
公开日2005年5月11日 申请日期2003年11月6日 优先权日2003年11月6日
发明者杨喜文, 王邵郁 申请人:明基电通股份有限公司