专利名称：电力异常保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力异常保护电路，特别是指用于监测一 电源供应器的输入电力，并在输入电力异常时决定关闭该电源供应 器时序的保护电路。
背景技术：
众所周知，电源供应器接收交流电力并转换为稳定的直流电力 供计算机稳定运作，但一般用户难免会遇到停电或跳电的情况，因
此现今的电源供应器都会考虑到电压异常保护的功能；家用交流电 力的异常状况主要分为两类，其中一类为电压骤降(Dropout),电 压由正常值瞬间大幅下降，其持续时间可能为短暂的一瞬间的电压 过低或电压持续过低，从而无法使用，通常是电力设备损毁或是用 电端附近突然有一4交大负载启动而使电压骤降(如大容量马达突然 启动)，另一类电压异常状况为电压低落(Brownout),电压较緩慢 的下降至正常电压以下，〗吏电器的^r出随之下降至关闭(如电灯逐 渐变暗的熄灭)，在以上两种电压异常状态下，电源供应器都必须 产生相应的延迟及关闭时序才能保护计算机与该电源供应器本身， 而传统的实用新型如中国台湾专利7>告第501830号的"改良的交 换式电源供应器"，该实用新型中具有异常电压的判断能力，该先 前专利设定一过低压的延迟时间(该专利中设定4秒)，当过低压 状况发生不超过4秒时，该延迟单元为了保持该电源供应器正常的 动作而加长一功因才交正单元的开关元件Qll的导通时间，使该功因 校正电路输出端的一电容C53的电压得以保持不变，达到维持输出
的效果，但加长该开关元件的导通周期将使该开关元件Qll过热损 毁，因此往往过低压状况发生时恐怕未达到4秒即造成电3各损毁， 难以达到保护作用，另外，该先前专利因为未考虑到短时间的电压 骤降状况，由于电压骤降发生较快，使该先前专利来不及反应而使 输出产生电压弹跳现象，如此情况下将损害工作中的计算才几；因此 先前专利处理电压艰《降(Dropout)与电压^f氐落(Brownout)现象 的机制仍有未臻完善之处，仍待进一步改良。
实用新型内容
.统
保护才几制，本实用新型的首要目的在于，提出一种保护电路以避免 电压艰《降(Drop out)与电压^f氐落(Brown out)的王见象发生时对该 电源供应器或计算机造成损坏。
本实用新型涉及一种电力异常〗呆护电路，用于控制一电源供应 器在电压异常时的关闭时序，该电源供应器包括一整流单元、 一功 因才交正单元、 一变压器、 一主电力1#出单元以及一常备电力4#出单 元，且还包括一功因4交正控制单元、 一脉宽调变单元、 一常备电力 控制单元以及该电力异常保护电路，该电力异常保护电路包括一电 力监测单元、 一压降^修正单元、 一电压骤降监测单元、 一延迟单元 以及一覆盖延迟单元，利用监测该电源供应器的输入电力平均值而 判断是否发生电压低落(Brownout)现象，另夕卜，监测该功因校正 单元中的一输出电容的电压判断是否发生电压骤降(Drop out)现 象，该压降修正单元在发生电压低落时令该功因4交正控制单元产生 ^修正电压输出的信号，并产生延迟时间令该电源供应器维持工作， 并且由于电压输出向下^f奮正，4吏功因4交正单元的开关元件的工作周 期缩短，令通过的电流下降而降4氐导通损失，此外电压下降可降4氐 该开关元件的切换损失，保护该开关元件不至损毁，另外，在电压 骤降时由该电压骤降监测单元直4妻关闭该功因4交正控制单元与该
月永宽调变单元，并延迟关闭该常备电力控制单元，又为卩呆护计算枳^ 不因过快重新开启而损毁组件，该覆盖延迟单元将确保在一定时间 内该功因才交正控制单元不会启动，使输入电压异常可在确保组件不 受损坏的情况下依不同的情况来维持工作或关闭，达到保护电路组 件与计算机的功能。
图1是该电源供应器的电路图，
图2是本实用新型的第一实施例的模块图， 图3是电压骤降的时序波形图， 图4是电压低落的时序波形图， 图5是本实用新型的第二实施例的模块图。
具体实施方式
有关本实用新型的详细说明及4支术内容，现就配合附图i兌明如
下
请参照图1，本实用新型是一种电力异常保护电路7,用于控 制一电源供应器在电压异常时的关闭时序，该电源供应器包括一整 流单元l、 一功因4交正单元2、 一变压器3、 一主电力l餘出单元4以 及一常备电力输出单元5,交流电力输入该整流单元1后将其整流 转换为一输入电力Vac，该l命入电力Vac经过功因才交正单元2调整 电压与电流的相位后经该变压器3将电力传送至该主电力输出单元 4与常备电力输出单元5，其中该功因4交正单元2中具有一输出电 容21，用于维持该功因校正单元2的输出电压；而该功因校正单元2、主电力输出单元4与常备电力输出单元5分别受控于该功因才交 正控制单元61、脉宽调变单元62与常备电力控制单元63,该功因 校正控制单元61、脉宽调变单元62、常备电力控制单元63可整合 为一集成电路6或以一般电路实施，而本实用新型的电力异常保护 电路7也可一体化地整合于该集成电路6中，该电力异常保护电路 7包括一电力监测单元71、 一压降《奮正单元72、 一电压骤降监测单 元73、 一延迟单元74与一覆盖延迟单元75;该电力监测单元71 用于接收该输入电力Vac并通过连接一电容器C3取得一输入电力 平均值Vav，并且在该输入电力平均值Vav下降时并^f氐于一过^f氐压 判断值时输出一电压下降信号至该压降^修正单元72，该压降^修正单 元72在正常启动时输出一平均电压正常信号至该功因才交正控制单 元61的致能输入端ENA1且与该电力监测单元71连接，在接收该 电压下降信号时产生一参考电压信号并送至该功因校正控制单元 61，并产生一第一延迟时间Tl,并且在该第一延迟时间Tl内保持 各单元持续工作，若持续接收该电压下降信号超过该第一延迟时间 Tl后则停止输出该平均电压正常信号令该功因校正控制单元61关 闭；该电压骤降监测单元73用于取得该输出电容21的电压并i殳定 一截止电压值，乂人而判断该输出电容21的电压是否小于该截止电 压值，当该输出电容21的电压大于该截止电压值时输出一输入电 压正常信号至该延迟单元74、该覆盖延迟单元75以及该3永宽调变 单元62的致能输入端ENA2,使该脉宽调变单元62正常工作，且 该延迟单元74与覆盖延迟单元75分别〗寻该IIT入电压正常信号传送 至该常备电力控制单元63的致能输入端ENA3与该功因4交正控制 单元61的致能输入端ENA1令其正常工作，其中该常备电力控制 单元63用于输出一常备电力输出单元5的控制信号(如图3与图4 中的STBY波形)，另外，该输入电压正常信号与该平均电压正常 信号需同时^T入该功因4交正控制单元61才可^f吏该功因4交正控制单 元61工作，可—见为在该功因校正控制单元61的致能输入端ENA1 前端设置一与门(AND GATE),以接收该输入电压正常信号与该
平均电压正常信号，若该输出电容21的电压小于该截止电压值， 则该电压艰《降监测单元73 4亭止该豸命入电压正常〗言号，4吏该"永宽调 变单元62立即4亭止工作，而该延迟单元74令该常备电力4空制单元 63经过一第二延迟时间T2后关闭，该覆盖延迟单元75则令该功因 才交正控制单元61立即关闭且在一第三延迟时间T3内不纟寻启动，其 中该第二延迟时间T2小于该第三延迟时间T3，形成该电源供应器 在电压低落与电压骤降时的关闭保护时序。
请参照图2，该图所示为本实用新型的第一实施例，该电力监 测单元71包4舌一緩冲单元711与一过4氐压4企测单元712,另外该压 降修正单元72包括一数字计数器721与一数字/模拟转换器722, 该緩沖单元711取得该输入电力Vac，并且该緩冲单元711的输出 端通过一外接的电容器C3产生该输入电力平均值Vav,该过低压 才企测单元712 i殳定有一过^氐压判断^f直，利用该4lr入电力平均值Vav 与该过低压判断值比较，当该输入电力平均值Vav低于该过低压判 断值时输出该电压下降信号至该数字计数器，该数字计数器721具 有在正常启动时输出一平均电压正常信号的一输出端，并且具有四 个输出位BO、 Bl、 B2、 B3的二进制计数功能，当接收到该电压下 降信号时该^t字计lt器721 4艮据第一频率信号clkl的频率开始向上 计数，使四个输出位B0、 Bl、 B2、 B3根据二进制向上计数而依序 输出，较高位的输出位B1、 B2、 B3连接该数字/模拟转换器722， 该数字/模拟转换器722接收该输出位B1、 B2、 B3的信号后将其 转换为模拟的参考电压信号送至该功因校正控制单元61,令该功因 校正控制单元61可调整该输出电容21的电压，借此降低输出以免 功因才交正单元2的开关元件SW1负载过重烧毁，其中该凄t字计凝: 器721的最低位的输出位BO接地以避免过度敏感，当该输出位B0、 Bl、 B2、 B3皆输出高电位时代表该数字计数器721已计数至上限， 此时该数字计数器721停止输出该平均电压正常信号令该功因冲交正 控制单元61关闭，该杀餘出位B0、 Bl、 B2、 B3由零计:数到上限所
需的时间即形成一第一延迟时间Tl;若该凄t位计凄t器721正向上计 数时该过低压4企测单元712停止输出该电压下降信号，则该凄t字计 数器721则根据第二频率信号clk2的频率倒数归零，其中该第二频 率信号clk2的频率高于该第一频率信号clkl的频率，〗吏该:数字计 数器721归零的速度高于向上计数的速度，令该功因校正控制单元 61以较快速度恢复该功因校正单元2正常输出的电压；该电压骤降 监测单元73与该功因校正控制单元61连接，并通过该功因校正控 制单元61检测该输出电容21的电压，并设定一截止电压值以判断 该输出电容21的电压是否小于该截止电压值，当该输出电容21的 电压大于该截止电压4直时1命出一1#入电压正常4言号至一延迟单元 74、 一覆盖延迟单元75以及该力永宽调变单元62， 1吏该脉宽调变单 元62正常工作，且该延迟单元74与覆盖延迟单元75分别将该输 入电压正常信号传送至该常备电力控制单元63与该功因4交正控制 单元61令其正常工作，若该输出电容21的电压小于该截止电压值 则该电压艰《降监测单元73 4f止该l俞入电压正常4言号，^使该月永宽调 变单元62停止工作，而该延迟单元74令该常备电力控制单元63 经过该第二延迟时间T2后关闭，该覆盖延迟单元75则令该功因校 正控制单元61立即关闭且在该第三延迟时间T3内不得启动，形成 该电源供应器在电压低落与电压骤降时的关闭保护时序。
请同时参照图2与图3,图3是本实用新型在电压骤降时的时 序波形图，其中B+代表该输出电容21的电压，当输入电力Vac在 Ta时段发生短暂的电压低落时，该数字计数器721开始计数并且由 该数字/模拟转换器722产生该参考电压令该功因校正控制单元61 调整该输出电容21的电压，且该数字计数器721向上计数的速度 是由该第一频率信号clkl的频率决定，该输入电力Vac恢复后，该 数字计数器721倒数归零的速度以第二频率信号clk2的频率决定； 当Tb时l殳电压突然大幅下降，该^T出电容21的电压^氐于该电压驶《 降监测单元73 i殳定的截止电压^直(如图中的时序A点)则判定为
电压骤降，此时该电压骤降监测单元73停止输出该输入电压正常 信号令该力永宽调变单元62立即4亭止，而该延迟单元74令该常备电 力控制单元63延后一第二延迟时间T2后关闭(如图中的时序B 点)，该覆盖延迟单元75则产生一遮蔽的功能令该功因4交正控制单 元61在该第三延迟时间T3内不得启动，令该集成电3各6需经过该 第三延迟时间T3后才可重新启动。
请参照图2与图4，图4是本实用新型在电压低落时的时序波 形图，当输入电压平均值Vav低过该过低压检测单元712设定的过 低压判断值Vu时，该数字计数器721开始向上计数，并该数字/ 模拟转换器722持续修正参考电压值令该功因校正控制单元61调 降该输出电容21的电压，直到经过该第一延迟时间Tl后该凄t字计 数器721已达到上限，使该数字计^t器721停止输出该平均电压正 常信号令该功因^^正控制单元61立即关闭(如图中的时序C点)， 该功因校正控制单元61关闭后该功因校正单元2也停止动作，使 该车餘出电容21的电压下滑，经过一维持时间Th后该llT出电容21 的电压下降至该电压骤降监测单元73 i殳定的截止电压4直(如图中 的时序D点)，而后再经该第二延迟时间T2后关闭该常备电力控制 单元63 (如图中的时序E点)；因此本实用新型可产生足够的緩沖 时间等待偏低的电压回升且不损伤组件，又可于緩沖时间后依序关 闭各单元，并用于控制该功因4交正控制单元61在该第三延迟时间 T3内不得启动，以免该电源供应器过快的启闭令计算机系统产生错 误。
请参照图5 ，本实用新型的压降々，正单元72可利用 一斜波产生 器723及一电压低落检测单元724形成，其中该斜波产生器723包 4舌一第一电流源、 一第二电流源以及一积分电容Ct，该电压下降4言 号同时连4妄至该第 一 电流源与第二电流源且控制该第 一 电流源与 该第二电流源的启闭，另外该第二电流源旁连4妄一非门(NOT
GATE)使该第一电流源与该第二电流源的启动时序4昔开，该积分 电容Ct连4妄于该第一电流源与第二电流源之间，该第一电流源启 动时可令该积分电容Ct充电，而该第二电流源启动时可令该积分 电容Ct;改电，通过该积分电容Ct的充方文电形成杀+波状的参考电压 信号，该电压低落检测单元724在正常启动时输出该平均电压正常 信号，并设定一低压监测值，当该过低压检测单元712输出该电压 下降信号令该第一电流源工作时，该积分电容Ct充电形成一斜波 状的参考电压信号，该参考电压信号爬升到达该^氐压监测值之间形 成一第一延迟时间Tl，该参考电压信号爬升到达该^f氐压监测值时该 电压低落才企测单元724停止输出该平均电压正常信号，使该功因才交 正控制单元61关闭，而该电压下降信号消失后该第一电流源关闭 而该第二电流源启动，该第二电流源令该积分电容Ct方文电〗吏该斜
波状的参考电压信号下滑归零，且该第二电流源的ilr出大于该第一
电流源的输出，因此令该积分电容Ct放电的速度较充电的速度快， 〃使得该功因4交正控制单元61以较快速度恢复该功因4交正单元2正
常專lr出的电压。
以上所述^f又为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型。在上述实施例中，本实用新型可以有各种更改和变4匕。 凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电力异常保护电路，用于控制电源供应器在电压异常时的关闭时序，所述电源供应器接收输入电力后经过整流单元(1)、功因校正单元(2)，通过变压器(3)将电力传送至主电力输出单元(4)以及常备电力输出单元(5)，其中所述功因校正单元(2)具有输出电容(21)，以维持所述功因校正单元(2)的输出电压，而所述电源供应器还包括功因校正控制单元(61)、脉宽调变单元(62)、常备电力控制单元(63)以及电力异常保护电路(7)，所述功因校正控制单元(61)控制所述功因校正单元(2)的工作，所述脉宽调变单元(62)与所述常备电力控制单元(63)分别控制所述主电力输出单元(4)以及常备电力输出单元(5)，其特征在于，所述电力异常保护电路(7)包括电力监测单元(71)，用于接收所述输入电力并取得输入电力平均值，并在所述输入电力平均值下降时输出电压下降信号；压降修正单元(72)，用于在输入电力平均值正常时输出平均电压正常信号至所述功因校正控制单元(61)且与所述电力监测单元(71)连接，在所述输入电压平均值下降时接收所述电压下降信号而产生参考电压信号并送至所述功因校正控制单元(61)，并且在持续接收所述电压下降信号经过第一延迟时间后停止输出所述平均电压正常信号令所述功因校正控制单元(61)关闭；电压骤降监测单元(73)，用于取得所述输出电容(21)的电压并设定截止电压值，从而判断所述输出电容(21)的电压是否小于所述截止电压值，当所述输出电容(21)的电压大于所述截止电压值时输出输入电压正常信号至延迟单元(74)、覆盖延迟单元(75)以及所述脉宽调变单元(62)，使所述脉宽调变单元(62)正常工作，且所述延迟单元(74)与覆盖延迟单元(75)分别将所述输入电压正常信号传送至所述常备电力控制单元(63)与所述功因校正控制单元(61)，进而使其正常工作，若所述输出电容(21)的电压小于所述截止电压值则所述电压骤降监测单元(73)停止所述输入电压正常信号，使所述脉宽调变单元(62)停止工作，而所述延迟单元(74)令所述常备电力控制单元(63)经过第二延迟时间后关闭，所述覆盖延迟单元(75)则令所述功因校正控制单元(61)立即关闭且在第三延迟时间内不得启动，形成所述电源供应器在电压低落与电压骤降时的关闭保护时序。
2. 根据权利要求1所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 第二延迟时间小于所述第三延迟时间。
3. 根据权利要求1所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 电力监测单元(71)包括緩冲单元(711)以及过低压检测单 元(712)，所述緩冲单元(711)用于接收所述输入电力并产 生所述输入电力平均值，所述过^f氐压4企测单元(712)用于在 所述输入电力平均值下降时输出电压下降信号。
4. 根据权利要求3所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 过低压检测单元(712)设定有过低压判断值，利用所述输入 电力平均值与所述过低压判断值比较，在所述输入电力平均值 低于所述过低压判断值时输出所述电压下降信号。
5. 根据权利要求1所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 压降修正单元(72)包括数字计数器(721 )以及数字/模拟转 换器(722)，所述数字计数器(721)正常启动时发出高准位的电压作为所述平均电压正常信号，所述数字计数器(721) 接收到所述电压下降信号即开始计数，并将计数值传送至所述 数字/模拟转换器(722)并转换为所述参考电压信号，当所述 数字计数器(721)已计数达到上限时则停止输出所述平均电 压正常信号，而所述电压下降信号消失后则所述数字计数器 (721 )反向倒数至归零。
6. 根据权利要求5所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 数字计数器(721)计数的速度由第一频率信号的频率决定， 而反向倒数归零的速度是由第二频率信号的频率决定。
7. 根据权利要求6所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 第二频率信号的频率高于所述第 一频率信号。
8. 根据权利要求1所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 压降修正单元(72)包括斜波产生器(723 )以及电压低落检 测单元(724),所述斜波产生器(723 )收到所述电压下降信 号后产生斜波作为所述参考电压信号，而所述电压低落检测单 元(724)在正常启动时^T出所述平均电压正常信号，并i殳定 低压监测值，当所述斜波状的参考电压信号爬升至所述^f氐压监 测值时所述电压低落检测单元(724)停止输出所述平均电压 正常信号，而所述电压下降信号消失后则所述斜波产生器(723 )令所述斜波下滑。
9. 根据权利要求8所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 斜波产生器(723 )包括第一电流源、第二电流源以及积分电 容，所述电压下降信号同时连接所述第 一电流源与第二电流源 且控制所述第一电流源与所述第二电流源的启闭，此外，所述 第二电流源连接非门并使所述第 一 电流源与所述第二电流源 的启动时序错开，所述积分电容连接于所述第一电流源与第二 电流源之间，所述第 一 电流源启动时所述积分电容开始充电， 而所述第二电流源启动时所述积分电容》文电，通过所述积分电 容的充放电形成斜波状的参考电压信号。
10.根据权利要求9所述的电力异常保护电路，其特征在于，所述 第二电流源的输出大于所述第一电流源的输出。
专利摘要本实用新型涉及一种电力异常保护电路，其包括一电力监测单元、一压降修正单元、一电压骤降监测单元、一延迟单元以及一覆盖延迟单元，该电力异常保护电路利用监测该电源供应器的输入电力平均值而判断是否发生电压低落(Brown out)现象，另外，监测该电源供应器的功因校正单元中的一输出电容的电压判断是否发生电压骤降(Drop out)现象，并且在电力异常时使该电源供应器的各单元得以依延迟的时间依序而关闭，达到保护电路组件与计算机的功能。
文档编号H02H7/122GK201061129SQ20072015182
公开日2008年5月14日 申请日期2007年6月12日 优先权日2007年6月12日
发明者林国藩 申请人:全汉企业股份有限公司