专利名称：提供稳定电压给电装置的微控制单元和保护电装置的系统的制作方法
技术领域：
本发明关于微控制単元和保护电装置的系统，特别是提供稳定电压输出给电装置的微控制単元和保护电装置的系统。
背景技术：
输入突波电流指的是电装置一开启时所受到的最大瞬间输入电流。其产生原因是当电装置接到电源时，由于电装置已关机一段时间，因此电源会以高电流将电装置的所有元件立即充电。通常，此情况持续3至10微秒。输入突波电流的能量藉由从电缆辐射而消散并冲击其他电子元件。输入突波电流在使用中带来电压变化。因此，所有电装置需具有必要的抗EFT (电快速瞬变)或抗EMI (电磁干扰)设计。当然，需要时间来处理且成本不可轻忽。 在电装置的领域，存在上述现象。请參照图1，显示电装置电路10的传统设计。电装置电路10主要由低压DC电源I、微控制单元(MCU) 2、电装置3组成。从DC电源I收到DC功率后，MCU 2提供电压输出给电装置3，以驱动电装置所控制的马达(未显示)。实际上，要求以对抗EFT和EMI的较高性能来设计MCU 2。相较于一般MCU，性能愈高表示价格愈高。所以未广泛使用。为解决此问题，提出许多发明。请參照图2。美国专利7，112，932提出可支持高压应用的互补式金氧半(CMOS)科技的系统单晶片(SOC)。此发明的单晶片系统包括高压电路、包含所有时序控制的完整微控制器系统、中断逻辑、快闪可编程只读存储器(EEPROM)程序存储器、随机存取存储器(RAM)、专用控制功能所需的快闪EEPROM数据存储器和I/O、核心和系统周边总线。此发明的较佳实施例显示驱动H桥组态的DC马达，具有AMR (异向性磁阻)位置侦测和控制。脉宽调变(PWM)施于高压(30至60伏或小于30伏的较低范围)CMOS缓冲器，以管控CMOS-FET或马达H桥的继电器。虽然‘932使用ー个SOC来解决问题，但对低工作电压下的电装置没办法。另ー发明见于美国专利7，586，727。‘727揭露输入突波电流限制电源供应器切换电路。包含连接具有电容器的电负载与直流电源供应器的第一开关、从直流电源供应器供电给电负载时比第一开关先开启的第二开关、与第一开关并联而其输入突波电流限制电阻器与第二开关串联的输入突波电流限制电路、当第一和第二开关都关闭时监视流经ニ极管的第二开关关闭漏流的监视电路。‘727的特性是使用输入突波电流限制电源供应器切换电路。然而，它并非S0C。‘727的工作电压对低压电装置仍算高。最后，请參照图4。美国专利7，855，535显示关于抗涌浪电流设计的又ー发明。电源供应器系统包括可变电压源，提供并递增控制电压以配合传送电晶体。电源供应器系统也包括输入突波电流监视器，监视流经传送电晶体的电流。电源供应器系统进一歩包括电压控制电路，停止控制电压的递增以回应超过预定电流限制的电流。‘535的缺点是系统须一直开启以防止涌浪电流，因此消耗较多功率。依据上述，要提供有以下优点的微控制単元给低压下的电装置1.对抗输入突波电流所造成的EMI和EFT的良好性能；2.低功率消耗；3.低制造成本；4.整合设计。
发明内容
依照本发明的观点，提供稳定电压输出给电装置的微控制単元包含电荷泵调节器，接到外部DC电源，将输出自DC电源的电压升压及调节；和控制器，当DC电源的电流稳定时切到外部DC电源，当电流不稳时切到电荷泵调节器，以输出稳定电压给电装置，以消除输入突波电流对电装置的损坏。电荷泵调节器最好将DC电源的电压加倍。DC电源最好是电池。
微控制单元最好进ー步包括判定电流是否稳定的判定器。判定器最好在测到突波时判定电流不稳。判定最好由软件来进行。输出给电装置的稳定电压最好具有5伏的最大振幅。微控制単元最好是微处理器、单片机、数字信号处理器或现场可编程门阵列的形式。电荷泵调节器最好有反馈控制电路以产生稳定输出电压。电荷泵调节器最好进一歩接到外部电容器。依照本发明另ー观点，保护电装置的系统包含提供直流的DC电源；微控制单元，包括电荷泵调节器，接到DC电源，将输出自DC电源的电压升压及调节；控制器，当DC电源的直流稳定时切到DC电源，当电流不稳时切到电荷泵调节器，以输出稳定电压；电装置，接至徽控制単元，接收输出自微控制単元的稳定电压，藉以消除输入突波电流所造成的损坏。DC电源最好是电池。与现有技术相比，本发明所述的提供稳定电压输出给电装置的微控制単元和保护电装置的系统，提供较佳抗干扰能力。
图I显示第一现有技术的电装置。图2显示第二现有技术的电装置。图3显示第三现有技术的电装置。图4显示第四现有技术的电装置。图5呈现本发明的微控制单元。图6呈现以本发明的微控制单元来实施的电路。附图标记说明1_DC电源；2_微控制单元；3_电装置；10_电装置电路；100_微控制单元；101-电荷泵调节器；1012_反馈控制电路；102-控制器；1022-判定器；110-电路；Ill-DC电源；1022-电装置。
具体实施例方式请參照图5和6。图5显示本发明的微控制单元100。图6呈现以微控制单元100来实施的电路110。微控制单元100是集成电路(1C)。微控制单元100用来提供稳定DC电压给低工作电压下的电装置112。如图5，微控制単元100具有电荷泵调节器101、控制器102、连接在电荷泵调节器101与控制器102之间的开关SW。电荷泵调节器101接收输入电压Vin，输出电压Vout给开关SW。然后，开关SW通过电压Vout到控制器102。在输出到开关SW前，电荷泵调节器101将输入电压Vin升压成输出电压Vout。此实施例中，电荷泵调节器101将DC电源111的电压加倍。当然，电荷泵调节器101的输出电压Vout不限于输入电压Vin的两倍。 另ー电压Vcc也可从DC电源111直接送给控制器102，不经电荷泵调节器101，如图6。使用开关SW，控制器102可选择性接收电压Vout或电压Vcc。此实施例中，当DC电源111的电流稳定时，控制器102从DC电源111接收电压Vcc。当电流不稳时，控制器102从电荷泵调节器101接收电压Vout。
換言之，当DC电源111的电流变不稳，亦即，发生输入突波电流时，开关SW将控制器102接到电荷泵调节器101以具有稳定输入的电压。否则，当DC电源111的电流稳定时，开关SW通常接到DC电源111，以防因电荷泵调节器101的运作而引起的功率损失。实际上，控制器102具有判定器1022以判定DC电源111的电流是否稳定。详言之，测到突波时，判定电流不稳。判定器1022的判定可由软件来进行。表示微控制単元100可调整适用于任何种类的电装置。电荷泵调节器101具有反馈控制电路1012来产生稳定输出电压。电荷泵调节器101甚至可接到电容器Cl以帮助升压和调节，如图6。再者，DC电源111的地电压GND接到控制器102，如图5。DC电源111依据本发明可为电池。最后，控制器102输出稳定电压给电装置112，以消除输入突波电流对电装置的损坏。通常，当电流在短时间内增加正常值的数倍时，电流视为不稳。主要是，在IOms内发生输入突波电流。稳定电压的最大振幅为5伏。实际上，微控制単元100可为微处理器、单片机、数字信号处理器或现场可编程门阵列的形式。虽然图6中，DC电源111和电容器Cl包含于电路110，但当微控制单元100设计成独立电路芯片时,他们可外接到微控制单元100。本发明可用于诸如吸尘器、打豆浆机、空调器、冰箱、洗衣机、其他电器产品等的电装置。本发明提供较佳抗干扰能力。电器产品的开发人员不需处理电磁辐射干扰问题及采取遮蔽措施，因此，节省许多时间。虽然以视为最实用的较佳实施例来说明本发明，但要了解本发明不限于揭露的实施例。相反地，应涵盖申请专利范围的精神和范围内所包含的各种修改和类似结构。
权利要求
1.ー种提供稳定电压输出给电装置的微控制単元，其特征在于，包括 ー电荷泵调节器，接到外部DC电源，将输出自DC电源的电压升压及调节 '及 ー控制器，当DC电源的电流稳定时切到外部DC电源，当电流不稳时切到电荷泵调节器，以输出稳定电压给电装置，以消除输入突波电流对电装置的损坏。
2.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在于，该电荷泵调节器将所述DC电源的电压加倍。
3.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在于，该DC电源是电池。
4.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在干，进ー步包括判定电流是否稳定的判定器。
5.如权利要求4所述的微控制单元，其特征在于，所述判定器在测到突波时判定电流不稳。
6.如权利要求4所述的微控制单元，其特征在于，该判定器由软件来进行判定。
7.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在于，输出给电装置的稳定电压具有5伏的最大振幅。
8.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在于，所述微控制单元是微处理器、单片机、数字信号处理器或现场可编程门阵列。
9.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在干，电荷泵调节器有反馈控制电路以产生稳定输出电压。
10.如权利要求I所述的微控制单元，其特征在干，电荷泵调节器进ー步接到外部电容器。
11.ー种保护电装置的系统，其特征在于，包括提供直流的一 DC电源、微控制単元和电装置，其中 所述微控制単元，包括一电荷泵调节器和ー控制器，其中 所述电荷泵调节器，接到DC电源，将输出自DC电源的电压升压及调节 '及所述控制器，当DC电源的直流稳定时切到DC电源，当电流不稳时切到电荷泵调节器，以输出稳定电压；及 所述电装置，接到所述微控制単元，接收输出自微控制単元的稳定电压，以消除输入突波电流所造成的损坏。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述DC电源是电池。
全文摘要
本发明提供了一种电装置的微控制单元。包含电荷泵调节器，接到外部DC电源，将输出自DC电源的电压升压及调节；和控制器，当DC电源的电流稳定时切到外部DC电源，当电流不稳时切到电荷泵调节器，以输出稳定电压给电装置，藉以消除输入突波电流对电装置的损坏。本发明还提供了一种保护电装置的系统包含提供直流的DC电源；微控制单元，包括电荷泵调节器，接到DC电源，将输出自DC电源的电压升压及调节；控制器，当DC电源的直流稳定时切到DC电源，当电流不稳时切到电荷泵调节器，以输出稳定电压；电装置，接到微控制单元，接收输出自微控制单元的稳定电压，藉以消除输入突波电流所造成的损坏。本发明提供较佳抗干扰能力。
文档编号H02J9/06GK102761168SQ20111010843
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者李彦绪, 李水竹, 谢曙兰, 赵伯寅 申请人:紘康科技股份有限公司