专利名称：具导通门槛非主动元件组的供电装置用端部件及该装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种供电装置用端部件，特别是一种具导通门槛非主动元件组的供 电装置用端部件及该装置。
背景技术：
当今许多电器用品均使用数字化的电路元件，使其内部所耗用的电能为较低压的 直流电；但从发电场所传输而来的电能为较高压的交流电，因此，由室内插座到电器用品 间，必须经过变压转换。为因应各种电器产品所需的不同电压，有人推出如图1所示、可调整输出电压的 电源供应器12。该电源供应器12藉由连接在输出导线上的拨动开关14，改变开关14内电 阻器的电阻值，选择切换输出至输出端13的电能的电压值。此种结构虽可替消费者整合不 必要的变压转换器，惟在历经长时间使用后，开关14中的拨杆15将因长期拨动而日趋松 弛，使发生误触的机率逐渐提高，产生输出不稳定情形。且电源供应器12供电输出时仍可 由开关14切换改变输出电压，一旦误触切换，可能损坏用电产品，导致不安全风险更形严 重。另方面，为求降低成本及缩小电器用品体积，许多可携式电器用品制造厂仅在专 属的变压转换器中设计安全回路，并要求消费者不得使用专属变压转换器以外其他转换 器。依照目前市面常见的笔记型电脑，其所能承受的电压变化往往仅限制在理想电压值的 上下百分之五。亦即，若供应电能的电压超过此范围，将使笔记型电脑内部电路受损。一旦未携带原厂配件，或原厂配备的专属变压转换器遗失，必须另购新转换器时， 就得从市面琳琅满目的商品中选购适当者，对于不熟悉本领域技术的消费者无疑构成相当 困扰。另方面，为求降低成本，流通于市面的变压转换器未必设计有监控输出电压的电路， 更不能于输出电压错误时自动示警；尤其部分产品制造品质不稳定，即使设有监控电路，仍 可能发生问题，使得输出给电器用品的电能电压骤变，迫使消费者面对未可知的使用风险。因此，申请人递交了 ZL200810094152. 7号发明专利申请，如图2所示，利用一个小 巧的端部件2作为保护元件，装设于手机91的充电埠处，当用电装置需充电时，即可藉由端 部件2连接至变压转换器3的输出埠，使得室内插座8经由插头32将交流电输入变压本体 30，并经过变压转换，由端部件2过滤监控输出埠的输出电压，阻断不理想的过高或过低电 压，只容许理想的直流电能传输至手机91供充电使用。然而，上述申请案的端部件中，主要采用主动元件作为控制装置，使得无论是可充 电状态或电压不理想的不可充电状态，端部件内部都会持续耗电，一方面不符合环保潮流， 另方面持续发热也可能导致额外问题。因此，若能提供一种供消费者选用，且相较于可携式电器用品整体价格低廉甚多、 体积甚小的简易安全输出配件，确保由任何变压转换器输出的电能在传输给该电器用品 时，不仅必然符合其规格、必然稳定，以确保电器用品的使用安全，且进一步在不容许充电 的状态不必耗费额外电能，甚至更进一步由变压转换器自行变更输出电压直到符合预期，将成为保障消费者选择权益的最佳解决方案。
发明内容本发明的一个目的在于提供一种安全性极高，输出电压非符合预期无法供电的供 电装置用端部件。本发明另一目的，在于提供一种结构简单、体积小，不致损及可携式电器用品精 巧、便利的供电装置用端部件。本发明又一目的，在于提供一种监控电路是以非主动元件构成，不致耗费无谓电 能而符合环保的供电装置用端部件。本发明再一目的，在于提供一种可持续监控输出电压/电流，并在危险时即刻阻 断供电，以确保电器用品不受损坏的供电装置用端部件。本发明的又另一目的，在于提供一种安全性极高而不致损坏电器用品且具有安全 输出端部件的供电装置。本发明的又再一目的，在于提供一种当端部件不容许变压转换器本体输出电能通 过时，变压转换器本体可自行变换输出，直到符合端部件需求，从而确保使用者的便利与安 全的供电装置。因此，本发明揭示一种供电装置用端部件，该供电装置包括输出电能的变压本体， 该端部件是供电气连接至受该变压本体致能的用电装置，该端部件包括一组具有高准位 导线及低准位导线、以承接该输出电能的导线组；一组具有预定电压范围的非主动元件组； 及当该输出电能的电压值符合该预定电压范围时，受该非主动元件组活化、而容许来自该 导线组的电能被传输至该用电装置的开关单元。又，本发明所揭示的一种具有端部件的供电装置，是供致能一个用电装置，该供电 装置包括包括输出埠的变压本体；供组装至该用电装置的端部件，包括一组具有高准位 导线及低准位导线、以承接该输出电能的导线组；一组具有预定电压范围的非主动元件组； 及当该输出电能的电压值符合该预定电压范围时，受该非主动元件组活化的开关单元。综上所述，本案所揭示的发明，可以使任何消费者依照电器用品的电压与电流规 格，自行选择符合该规格的端部件作为安全配件，并将此配件插接于电器用品输入电源位 置，或是变压转换器、电池等供电装置的电源输出埠的位置。每次供电时，若来自供电装置 的电压不符合预期，不仅无法导通供电至该电器用品，从而确保每次供电的品质；更因端部 件中所采用为非主动元件，避免不导通状况下的无谓耗电。尤其，此种端部件的电路简易，造价不高、体积小，并不会破坏电器用品的携带便 利性。故当消费者非常珍视某些电器用品时，自可选购保障该用品规格的安全输出装置，从 而无顾虑地搭配任何质量不同的供电装置，而无须操心各供电装置本身的稳定性。
图1是常见可调整输出电压的电源供应器的立体示意图，调整电压的拨杆暴露于 外；图2是常见的端部件作用示意图；将端部件安装于电子产品以待充电图3是第一实施例的电路示意 图5是第三实施例的端部件电路示意 图6是第四实施例的端部件电路示意 图9是第六实施例的方块 图11是第八实施例的示意图。
[主要元件符号说明]
12…电源供应器13…输出端14…拨动开关
15…拨杆2…端部件2l、2l”…导线组
211、211”…高准位导线213、213”…低准位导线
23…非主动元件组23 1…齐纳二极管
25、25”…开关单元25l、251”…集成电路元件
253．．．继电器255、257、255”．．．NPN晶体管
255’、257’．．．场效晶体管2550、2550”．．．基极
2571…集电极27l、273、271”…导线
3…变压转换器30…变压本体
32．．．插斗301’．．．电池8插座
9…用电装置9l…手机92…电脑
301…输入埠302…变压单元303…输出埠
304…控制单元305…讯号反馈端 306…时脉产生器
307…选择控制单元 215…反馈导线27…感测器[具体实施方式
]
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。为便于说明起见，本案实施例的说明将沿用图2所示，供电装置例释为变压转换器3，而用电装置则例释为手机9l。当然，如熟悉本领域者所能轻易理解，此处的变压转换器，亦可改以可外接的充电电池替代，用电装置则可改为笔记型电脑、个人数位处理装置(PDA)、或任何其他类似产品。
如图3所示，本实施例所揭示的端部件2具有一组导线组2l、一组非主动元件组23以及一个开关单元25。该导线组2l包括至少一根用以承接由外部所提供的电能的承接高准位导线211，及一根作为接地用的低准位导线213；该非主动元件组23则包括电容器、在本例中例释为齐纳二极管231的至少一个二极管、以及作为负载件233的电阻；而本例中的开关单元25包括集成电路元件251，当所承接的电压电能值符合该预定电压范围时(例如16．5伏特的电源)，受该非主动元件组23活化、而容许来自该导线组2l的电能经导线271、273被传输至该用电装置、以及一组NPN型的晶体管255，该晶体管255的基极2550是导接至齐纳二极管231 t亏该负载件233之间。
当来自变压本体(图未示)的电能经由导线组21输入端部件2，透过介于高准位 导线211与低准位导线213间的电容器，将输入电能中的高频部分导通至接地；其余直流成 分则输入至该非主动元件组23。其中，本例中是选取例如崩溃电压为16. 5伏特的齐纳二极 管231，并以输出端电气连接至高准位导线211、输入端则电气连接至该低准位导线213而 逆向设置。因此，当来自高准位导线211的电压Vcc不足预定的16. 5伏特时，齐纳二极管231 将阻挡电流直接导通至接地的低准位导线213，致使衔接低准位导线213的齐纳二极管231 输入端、负载件233、以及晶体管255基极2550均与接地点电位相等，晶体管255集电极与 发射极因而断路，使得后续的晶体管257的基极电位为Vcc，晶体管257的集电极与发射极 导通后，将使其集电极2571电位降低至一低电位，而使集成电路元件251第4脚位输入为 低准位讯号，元件251从而阻绝电流由高准位导线211传输至导线271。若输入电能电压大于16. 5伏特，则逆向设置的齐纳二极管231将会崩溃而导通， 此时晶体管255基极2550达高准位，晶体管255集电极与发射极因而导通，使其集电极电 性连接至接地，电位降为低准位，亦使得晶体管257的基极降至低准位，其集电极2571与发 射极断路，集电极2571电位向Vcc接近，使得集成电路元件251的第4脚位输入高准位讯 号，使开关单元形成通路，将输入电能由高准位导线211经导线271输出至用电装置(图未 示)。藉由此种控制结构，将可阻挡过低而不符合预期的电压输入用电装置，尤其非主动元 件组23在未导通时，并不消耗电能，符合环保潮流。相反地，若要保护用电装置不受过高的电压袭击，可轻易选择一个例如第4脚位 输入低准位讯号才导通、输入高准位讯号则断路的集成电路开关，取代本例中的集成电路 元件251，即可达成上述目的。当然，熟悉本技术领域者，在需要例如19伏特直流输入电能 时，亦可选择一组电压不高于19. 5伏特才导通的回路与一组电压不低于18. 5伏特才导通 的回路相串联，以由高压与低压双向门槛限制，确保输入电能的准确。当然，非主动元件的构造亦可如图4所示，将NPN型的晶体管255、257改为场效应 晶体管255’、257’ ；或如图5所示，将集成电路元件251改为继电器253，均可达成相同的效 果。此外，上述输入电压低于预定安全门槛才能导通的设计，亦可如图6所示，当Vcc的电 压过高而导致齐纳二极管231崩溃时，晶体管255的基极2550变为高准位，晶体管255的 集电极与发射极间因而导通，继电器253连接至晶体管255集电极脚位处变为低准位，则继 电器253内线圈中产生磁场，使高准位导线211脱离导线271而断路，藉以阻断过高电压通 过。本案中所谓非主动元件，并非局限于例如齐纳二极管，由于发光二极管在跨越两 端的电压未达预定门槛(例如2. 4伏)时，不容许任何电流通过，必须等两端电位差达2. 4 伏特，才开始有些许微小电流流经，故本案第五实施例如图7所示，是由三个顺向连接高准 位导线211”及低准位导线213”的发光二极管231”取代前述实施例中的齐纳二极管。当 导线组21”中的高准位导线211”传来例如9伏特的电压时，将有电流流经负载件233”，晶 体管255”的基极2550”因此变为高准位，使其集电极与发射极导通，包括在开关单元25” 中的集成电路元件251”第4脚电位因而为低准位，开关从而阻断。相反地，当Vcc低于例如7. 2伏特，则没有电流流过发光二极管231”，基极2550” 为低准位，集电极与发射极间断路，集电极电位接近Vcc，使得集成电路元件251”第4脚为
7高准位，高准位导线211”传来的电能从而被传输至导线271”。而以上揭示本发明所设计的 非主动元件，在未导通状态下不需耗电能，即使导通，也仅消耗些微电能，一方面节约耗电 而符合环保要求，并且在供电装置主要为充电电池时，进一步延长可供电时间，增长用电装 置的续航时间。为供使用者便利，如图8所示，本实施例变压本体30包括输入埠301、变压单元 302、输出埠303、控制单元304、讯号反馈端305、时脉产生器306、及一组选择控制单元307。 其中，输入电能由输入埠301进入变压单元302，并经转换后由输出埠303输出至本发明的 端部件，在本例中，请一并参照图9所示，端部件的导线组21除上述实施例的高准位导线 211与低准位导线213外，更包括一根反馈导线215，例如当用电装置是采用19伏特电压的 用电装置9，且选择控制单元307中包括多个电阻值彼此相异的电阻器，藉由不同电阻器导 接至变压单元302中的放大器反相输入端，与放大器反相输入端另一侧的电阻器产生不同 比值，从而改变输出埠所输出电压。故当一开始时，变压单元302可能从原先设定的最低输出电压(例如12伏特)开 始输出，当端部件的非主动元件组23与开关单元25作用后，阻断该电能传输至用电装置9， 则位于开关单元25下游的感测器27将无法提供任何讯号至反馈导线215，连接反馈导线 215的反馈端305因此不会收到讯号，经过例如三秒钟后，控制单元304将依照时脉产生器 306的计算，改变选择控制单元307中所导通的回路，从而改变放大器非反相输入端两侧的 电阻值比例，输出电压因而改变至例如15伏特的次一预定值。同样地，由于15伏特不符合端部件中非主动元件组23的预先设定，端部件仍然未 供电给用电装置9，再过三秒钟后，变压本体3的控制单元304再次驱动选择控制单元307 改变回路，使得输出电压跳至例如19伏特，此时，端部件将容许电能被传输至用电装置9， 并由感测器27经反馈导线215回传一个表示电能已经正常输出的讯号至反馈端305，从而 命令控制单元304终止选择控制单元307的时序性变化，将输出电压保持在此理想数值。因此，使用者仅需在用电装置的电能输入位置搭配好适当的端部件，依照本发明 所揭示的变压本体将会在输出电压不符预期时，自行改变输出，直到电压正确为止，提供使 用者极大的方便性与安全性。当然，端部件并非局限于设置在用电装置侧，亦可改设置于变压本体侧，且如图10 所示，用电装置可为电脑92，变压本体亦可如图11所示，为1充电电池301’，均无碍于本发 明的实施。且上述变压本体的内部回路结构、或端部件回馈的回路设计，因是本发明的次要 技术特征，并非本发明的主要技术特征，故仅列举一例，至于采用例如PWM或其他类似控制 方式切换输出电压，只要是利用端部件的回馈控制而使变压本体内时序性变换输出电压至 理想数值，均仍在本发明的范围之内。藉此，不仅可降低输出错误的风险，提高使用安全性、 高度保障电器用品并延长使用寿命，尤其具有无需使用者操作的绝佳智能功效。以上所述仅为本发明的实施例而已，不能以此限定本发明的实施范围。即，凡依本 发明权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆应涵盖于本发明专利 的范围内。
权利要求
一种具导通门槛非主动元件组的供电装置用端部件，该供电装置包括输出电能的变压本体，该端部件是供电气连接至受该变压本体致能的用电装置，该端部件包括一组具有高准位导线及低准位导线、以承接该输出电能的导线组；一组具有预定导通电压门槛的非主动元件组；及一个当该输出电能的电压值符合该预定电压范围时，受该非主动元件组活化、而容许来自该导线组的电能被传输至该用电装置的开关单元。
2.如权利要求1所述的端部件，其特征在于，其中该非主动元件组包括至少一个二极管。
3.如权利要求2所述的端部件，其特征在于，其中该至少一个二极管是具有一个输入 端及一个输出端、且该输出端是电气连接至该高准位导线、输入端是电气连接至该低准位 导线而逆向设置的齐纳二极管，且该非主动元件组更包括至少一个与该齐纳二极管串接、 并介于该高准位导线及该低准位导线间的负载件。
4.如权利要求2所述的端部件，其特征在于，其中该非主动元件组的至少一个二极管 包括至少一个具有一个输入端及一个输出端、且该输入端是电气连接至该高准位导线、输 出端是电气连接至该低准位导线而顺向设置的二极管，且该非主动元件组更包括一个与该 二极管串接、并介于该高准位导线及该低准位导线间的负载件。
5.如权利要求4所述的端部件，其中该至少一个二极管是多个彼此串接的发光二极管。
6.如权利要求3、4或5所述的端部件，其特征在于，更包括至少一个以其基极导接至该 二极管与该负载件间的晶体管。
7.如权利要求1、2、3、4或5所述的端部件，其特征在于，其中该开关单元包括一个集成 电路元件。
8.如权利要求1、2、3、4或5所述的端部件，其中该开关单元包括一个继电器。
9.如权利要求1、2、3、4或5所述的端部件，其特征在于，其中当该开关单元受该非主动 元件组活化/未受该非主动元件组活化时，将分别提供一个彼此可区别的回馈讯号予该变 压本体，藉此提供一个指示该变压本体维持/改变该输出电能的电压。
10.一种具有端部件的供电装置，具有端部件的供电装置，是供致能一个用电装置，该 供电装置包括包括输出埠的变压本体； 供组装至该用电装置的端部件，包括一组具有高准位导线及低准位导线、以承接该输出电能的导线组； 一组具有预定导通电压门槛的非主动元件组；及一个当该输出电能的电压值符合该预定电压范围时，受该非主动元件组活化、而容许 来自该导线组的电能被传输至该用电装置的开关单元。
11.如权利要求10所述的供电装置，其特征在于，其中该变压本体是一个变压转换器。
12.如权利要求11所述的供电装置，其特征在于，其中该变压本体包括一组变压单元；及一组电气连接该变压单元及该导线组，并具有一组供产生时脉讯号的时脉产生器，致 当该导线组未传回一个导通讯号前，受该时脉讯号驱动而时序性地改变至该变压单元的电讯号的选择控制单元。
13.如权利要求10所述的供电装置，其中该变压本体包括至少一个电池。
全文摘要
本发明是提供一种电性连结于供电装置以及电子产品之间的端部件。其具有导线组、非主动元件组以及开关控制单元，可监控供电装置的输出，确保供电符合该电子产品的所需；且非主动元件组构造简单，于筛选输出电压的过程中，不需消耗额外的电能，充分达到环保节能且安全的功效。
文档编号H02M1/10GK101964585SQ20091015825
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者王冠群 申请人:克立欧电子有限公司