电流侦测短路保护电路的制作方法

1.本发明实施例关于一种电流侦测保护装置结合于电流侦测短路保护电路。


背景技术：

2.近年来，越来越多的电子装置间的数据传输与电源供应采用c型通用串行总线(usb type-c)端口。usb type c端口除了传输接口单一，也支持双向插拔，因此可以防止插错方向，更可以提供大电流充电，也适用于影像画面的输出。
3.由于大电流的输出已经成为未来趋势，usb type c端口的汇流排电源接脚的电流侦测路径相对重要，若汇流排电源接脚所流过的电流过大可能造成开关电路及其连接的元件严重损伤，除静电放电(esd)保护之外，usb type c端口需有过电流保护装置，以对过电流进行侦测。因此，过电流保护装置是相当重要的元件。然而，在电子应用领域中，过电流保护装置可能发生短路状态，造成过大电流损坏电子元件，假若有侦测电路能随时侦测保护此状态不发生，这将使过电流保护装置更为安全可靠。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种电流侦测短路保护电路，借以有效地侦测电流侦测元件是否发生短路的现象，以增加使用上的安全性。
5.本发明实施例提供一种电流侦测短路保护电路，包括开关单元、电流感测单元、侦测单元与短路侦测模块。开关单元具有第一端、第二端与控制端。开关单元的第一端接收第一电压，开关单元的控制端接收控制信号。电流感测单元具有第一端与第二端。电流感测单元的第一端耦接开关单元的第二端。电流感测单元的第二端接收第二电压。侦测单元耦接电流感测单元的第一端、电流感测单元的第二端，接收第二电压与电流感测单元的第一端提供的第三电压，并依据第二电压与第三电压，产生侦测信号。短路侦测模块耦接开关单元的第一端、电流感测单元的第二端与侦测单元。短路侦测模块接收第一电压、第二电压与侦测信号，并依据第一电压、第二电压与侦测信号，以产生短路侦测信号。
6.本发明实施例所揭露的电流侦测短路保护电路，通过侦测单元侦测并依据电流感测单元的第二端的第二电压与电流感测单元的第三端的第三电压，产生侦测信号。短路侦测模块接收开关单元的第一端的第一电压、电流感测单元的第二端的第二电压与侦测单元的侦测信号，并依据第一电压、第二电压与侦测信号，以产生短路侦测信号。如此一来，可以有效地侦测电流感测单元是否发生短路或不正常的现象，以增加使用上的安全性。
附图说明
7.图1为依据本发明的一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。
8.图2为依据本发明的另一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。
9.图3为依据本发明的另一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。
10.图4为依据本发明的另一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。
具体实施方式
11.在以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的元件或组件。
12.图1为依据本发明的一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。请参考图1，电流侦测短路保护电路100包括开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130与短路侦测模块140。
13.开关单元110具有第一端111、第二端112与控制端113。开关单元110的第一端111可以接收第一电压v1。开关单元110的控制端113可以接收控制信号cs，并且开关单元110可依据控制信号cs的信号准位而据以导通或断开。在本实施例中，开关单元110可以是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,mosfet)或双极性晶体管(bipolar transistor)等，但本发明实施范例不限于此。在一些实施范例中，开关单元110也可以是由两个晶体管传接而成。
14.电流感测单元120具有第一端121与第二端122。电流感测单元120的第一端121耦接开关单元110的第二端112。电流感测单元120的第二端122接收第二电压v2。
15.在一些实施例中，第一电压v1例如为系统电路的系统电压(例如vin)，且第二电压v2例如为传输端口的汇流排电压(例如vbus)。另外，电流感测单元120通常是精密电阻，用于感测第一电压v1至第二电压v2的电流。但本发明实施范例不限于此。在一些实施范例中，第一电压v1例如为传输端口(例如汇流排电源接脚)的汇流排电压(例如vbus)，且第二电压v2例如为系统电路的系统电压(例如vin)。另外，电流感测单元120可以用于感测第二电压v2至第一电压v1的电流。
16.侦测单元130耦接电流感测单元120的第一端121、电流感测单元120的第二端122。侦测单元130接收第二电压v2与电流感测单元120的第一端121提供的第三电压v3，并依据第二电压v2与第三电压v3所产生的电压差信号，产生侦测信号ds。
17.短路侦测模块140耦接开关单元110的第一端111、电流感测单元120的第二端122与侦测单元130。短路侦测模块140接收第一电压v1、第二电压v2与侦测单元130所产生的侦测信号ds，并依据第一电压v1与第二电压v2所产生电压差信号，以及搭配侦测单元130所产生的侦测信号ds，以产生短路侦测信号sds。
18.进一步来说，短路侦测模块140可以包括比较电路141。比较电路141可以依据侦测信号ds的信号状态，决定是否启动对第一电压v1与第二电压v2进行比较的操作，以产生短路侦测信号sds。举例来说，当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差为预设电压差或高于预设电压差时，比较电路141不会启动对第一电压v1与第二电压v2进行比较的操作。当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差低于预设电压差时，表示电流感测单元120可能发生短路或有不正常的情况，则比较电路141会启动对第一电压v1与第二电压v2进行比较的操作。
19.举例来说，比较电路141可以对第一电压v1与第二电压v2进行比较，以计算出第一电压v1与第二电压v2之间的电压差(例如|v1-v2|)，并确认上述电压差是否为预设电压差，以产生短路侦测信号sds。在本实施范例中，上述预设电压差例如为对应开关单元110的电压差与电流感测单元120的电压差总和，并搭配侦测单元130所产生的侦测信号ds，但本发明实施范例不限于此。用户可视其需求调整上述预设电压差的数值，都可达到相同的效果。
20.当比较电路141确认上述电压差低于预设电压差时，并且表示侦测单元130所产生
的侦测信号ds为低逻辑准位，表示电流感测单元120未发生短路或正常，比较电路141例如产生低逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120未发生短路现象。
21.当比较电路141确认上述电压差等于或高于预设电压差时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为高逻辑准位，表示电流感测单元120发生短路或不正常，比较电路141例如产生高逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120已发生短路现象，并可发出警报信号，以便告知用户电流感测单元120发生短路，进而对电流感测单元120进行后续更换或维护等操作。因此，可以有效地侦测电流感测单元120(电路元件)是否发生短路或不正常的现象，以增加使用上的安全性。
22.图2为依据本发明的另一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。请参考图2，电流侦测短路保护电路200包括开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130与短路侦测模块240。在本实施例中，开关单元110、电流感测单元120和侦测单元130与图1的开关单元110、电流感测单元120和侦测单元130相同或相似，可参考图1的实施例的说明，故在此不再赘述。
23.短路侦测模块240耦接开关单元110的第一端111与电流感测单元120的第二端122。短路侦测模块240接收第一电压v1与第二电压v2，并依据第一电压v1与第二电压v2所产生的电压差信号，以及搭配侦测单元130所产生的侦测信号ds，以产生短路侦测信号sds。
24.进一步来说，短路侦测模块240可以包括类比数位转换电路241。类比数位转换电路241可以依据侦测信号ds的信号状态，决定是否启动对第一电压v1与第二电压v2进行转换及比较的操作，以产生短路侦测信号sds。举例来说，当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差为预设电压差或高于预设电压差时，类比数位转换电路241不会启动对第一电压v1与第二电压v2进行转换及比较的操作。当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差低于预设电压差时，表示电流感测单元120可能发生短路或有不正常的情况，则类比数位转换电路241会启动对第一电压v1与第二电压v2进行转换及比较的操作。进一步来说，类比数位转换电路241可以依据侦测信号ds将第一电压v1与第二电压v2进行类比数位转换，并比较第一电压v1与第二电压v2之间的电压差比例，以产生短路侦测信号sds。
25.举例来说，当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差低于预设电压差时，类比数位转换电路241可以对第一电压v1与第二电压v2进行类比数位转换，以将第一电压v1与第二电压v2分别转换成电压比例且计算出第一电压v1与第二电压v2之间的电压差比例，并确认此电压差比例是否为预设电压差比例，以产生短路侦测信号sds。
26.当类比数位转换电路241确认上述电压差比例低于预设电压差比例时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为低逻辑准位，表示电流感测单元120未发生短路或正常，类比数位转换电路241例如产生低逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120未发生短路现象。
27.当类比数位转换电路241确认上述电压差比例等于或高于预设电压差比例时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为高逻辑准位，表示电流感测单元120发生短路或不正常，类比数位转换电路241例如产生高逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120已发生短路现象，并可发出警报信号，以便告知用户电流感
测单元120发生短路，进而对电流感测单元120进行后续更换或维护等操作。因此，可以有效地侦测电流感测单元120(电路元件)是否发生短路或不正常的现象，以增加使用上的安全性。
28.图3为依据本发明的另一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。请参考图3，电流侦测短路保护电路300包括开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130与短路侦测模块140。在本实施例中，开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130和短路侦测模块140与图1的开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130和短路侦测模块140相同或相似，可参考图1的实施例的说明，故在此不再赘述。
29.在本实施例中，短路侦测模块140(比较电路141)接收第一电压v1、第二电压v2与侦测信号ds外，短路侦测模块140(比较电路141)更耦接电流感测单元120的第一端121，以接收第三电压v3。并且，短路侦测模块140(比较电路141)可以依据第一电压v1、第二电压v2、第三电压v3与侦测信号ds，以产生短路侦测信号sds。进一步来说，短路侦测模块140(比较电路141)可以依据侦测信号ds的信号状态，决定是否启动对第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行比较的操作以产生短路侦测信号sds。
30.举例来说，当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差为预设电压差或高于预设电压差时，短路侦测模块140(比较电路141)不会启动对第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行比较的操作。当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差低于预设电压差时，表示电流感测单元120可能发生短路或有不正常的情况，则短路侦测模块140(比较电路141)会启动对第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行比较的操作。进一步来说，短路侦测模块140(比较电路141)可以比较第一电压v1和第二电压v2之间的第一电压差以及第二电压v2和第三电压v3之间的第二电压差，以产生短路侦测信号sds。
31.举例来说，短路侦测模块140(比较电路141)可以对第一电压v1和第二电压v2以及第二电压v2和第三电压v3进行比较，以计算出第一电压v1和第二电压v2之间的第一电压差(例如|v1-v2|)以及第二电压v2和第三电压v3的第二电压差(例如|v2-v3|)，并确认上述第一电压差与上述第二电压差是否为预设电压差，以产生短路侦测信号sds。
32.当短路侦测模块140(比较电路141)确认上述第一电压差与第二电压差为预设电压差时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为低逻辑准位，表示电流感测单元120未发生短路或正常，短路侦测模块140(比较电路141)例如产生低逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120未发生短路现象。
33.当短路侦测模块140(比较电路141)确认上述第一电压差与第二电压差等于或高于预设电压差时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为高逻辑准位，表示电流感测单元120发生短路或不正常，短路侦测模块140(比较电路141)例如产生高逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120已发生短路现象，并可发出警报信号，以便告知用户电流感测单元120发生短路，进而对电流感测单元120进行后续更换或维护等操作。因此，可以有效地侦测电流感测单元120(电路元件)是否发生短路或不正常的现象，以增加使用上的安全性。
34.图4为依据本发明的另一实施例的电流侦测短路保护电路的示意图。请参考图4，电流侦测短路保护电路400包括开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130与短路侦测模块240。在本实施例中，开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130和短路侦测模块240
与图2的开关单元110、电流感测单元120、侦测单元130和短路侦测模块240相同或相似，可参考图2的实施例的说明，故在此不再赘述。
35.在本实施例中，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)接收第一电压v1、第二电压v2与侦测信号ds外，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)更耦接电流感测单元120的第一端121，以接收第三电压v3。并且，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)可以依据第一电压v1、第二电压v2、第三电压v3与侦测信号ds，以产生短路侦测信号sds。进一步来说，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)可以依据侦测信号ds的信号状态，决定是否启动对第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行转换及比较的操作，以产生短路侦测信号sds。
36.举例来说，当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差为预设电压差或高于预设电压差时，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)不会启动对第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行转换及比较的操作。当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差低于预设电压差时，表示电流感测单元120可能发生短路或有不正常的情况，则短路侦测模块240(类比数位转换电路241)会启动对第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行转换及比较的操作。进一步来说，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)可以依据侦测信号ds将第一电压v1、第二电压v2与第三电压v3进行类比数位转换，并比较第一电压v1与第二电压v2之间的第一电压差比例以及第二电压v2与第三电压v3之间的第二电压差比例，以产生短路侦测信号sds。
37.举例来说，当侦测信号ds中的第二电压v2与第三电压v3之间的电压差低于预设电压差时，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)可以对第一电压v1、第二电压v2和第三电压v3进行类比数位转换，以将第一电压v1、第二电压v2和第三电压v3分别转换成电压比例且计算出第一电压v1和第二电压v2之间的第一电压差比例以及第二电压v2和第三电压v3之间的第二电压差比例，并确认上述第一电压差比例与上述第二电压比例差是否为预设电压差比例，以产生短路侦测信号sds。
38.当短路侦测模块240(类比数位转换电路241)确认上述第一电压差比例与上述第二电压比例差为预设电压差比例时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为低逻辑准位，表示电流感测单元120未发生短路或正常，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)例如产生低逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120未发生短路现象。
39.当短路侦测模块240(类比数位转换电路241)确认上述第一电压差比例与第二电压差比例等于或高于预设电压差比例时，并且侦测单元130所产生的侦测信号ds为高逻辑准位，表示电流感测单元120发生短路或不正常，短路侦测模块240(类比数位转换电路241)例如产生高逻辑准位的短路侦测信号sds至系统电路，使得系统电路可以得知电流感测单元120已发生短路现象，并可发出警报信号，以便告知用户电流感测单元120发生短路，进而对电流感测单元120进行后续更换或维护等操作。因此，可以有效地侦测电流感测单元120(电路元件)是否发生短路或不正常的现象，以增加使用上的安全性。
40.综上所述，本发明实施例所揭露的电流侦测短路保护电路，通过侦测单元侦测并依据电流感测单元的第二端的第二电压与电流感测单元的第三端的第三电压，产生侦测信号短路侦测模块接收开关单元的第一端的第一电压、电流感测单元的第二端的第二电压与
侦测单元的侦测信号，并依据第一电压、第二电压与侦测信号，以产生短路侦测信号。另外，本发明实施例的短路侦测模块还可以接收第三电压，且短路侦测模块更可以依据第一电压、第二电压、第三电压与侦测信号，以产生短路侦测信号。因此，可以有效地侦测电流感测单元(电路元件)是否发生短路或不正常的现象，且可对过电流进行侦测，以增加使用上的安全性。
41.本发明虽以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
42.【符号说明】
43.100,200,300,400:电流侦测短路保护电路
44.110:开关单元
45.111,121:第一端
46.112,122:第二端
47.113:控制端
48.120:电流感测单元
49.130:侦测单元
50.140,240:短路侦测模块
51.141:比较电路
52.241:类比数位转换电路
53.v1:第一电压
54.v2:第二电压
55.v3:第三电压
56.sds:短路侦测信号
57.ds:侦测信号
58.cs:控制信号。