专利名称：具有过低电压保护系统的电源供应器及过低电压保护方法
技术领域：
本发明涉及电源供应器技术，具体的讲是一种具有过低电压保护系统的电源供应器及过低电压保护方法，当输入电压过低时，使微处理器先行完成处理程序的电源供应器及方法。
背景技术：
电源供应器是电子装置运行所需电力的重要来源。通过电子装置(如主板)上的微处理器的运行处理信息是现代人非常倚赖的处理方法之一。当输入电压低于保护电压时，电源供应器通常会停止运行以避免毁损。若此时微处理器未能完成处理程序，造成的损失将难以估计。
如图1所示，现有包含有功率因数修正电路的电源供应器的电路示意图。以下将通过图1说明现有包含功率因数修正电路的电源供应器在输入电压过低时如何进行保护。
电源供应器20主要是通过一个过低电压检测电路220监控输入电压VIN(如经过桥式整流后的电源调整电压VRECT)，当输入电压VIN小于保护电压时，产生过低电压保护信号SBO，使待机电路230立即截止功率因数修正电路240、转换电路250及监控器260的工作电源VCC；因此电源供应器20的输出电压VOUT也相应地立即截止，而微处理器10无法在输出电压VOUT截止之前，根据监控器260输出的电源良好信号VPGO先行完成处理程序(如加速完成运算或立即储存信息)。
配合图1，请参考图2，图2所示为现有包含功率因数修正电路的电源供应器的过低电压保护时序图。当过低电压检测电路220产生过低电压保护信号SBO(高准位信号)时，转换电路250的工作电源VCC立即被截止(低准位信号)，转换电路250中的脉波调变信号SPWM不再产生(低准位信号)，导致输出电压VOUT也相对截止(低准位信号)，同时监控器260的工作电源VCC也被截止，所以电源良好信号VPGO也相应截止(低准位信号)。如此一来与电源供应器20耦接的微处理器10无法先行完成处理程序。
配合图1，请参考图3，图3为现有包含功率因数修正电路的电源供应器的过低电压保护方法流程图。首先电源供应器20利用过低电压检测电路220确认输入电压VIN是否小于保护电压(P110)；若输入电压VIN小于保护电压，过低电压检测电路220产生过低电压保护信号SBO(P120)给待机电路230；待机电路230截止功率因数修正电路240、转换电路250、与监控器260的工作电源VCC(P130)。
如上所述，现有包含功率因数修正电路的电源供应器20虽已成为市场的主流，但在输入电压过低时，无法在输出电压VOUT截止输出前提供一延迟时间使与电源供应器耦接的微处理器适时完成处理程序，经常会造成使用者极大损失。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种具有过低电压保护系统的电源供应器及过低电压保护方法为与电源供应器耦接的微处理器提供所需的电压，当电源供应器处于低输入电压供应时，控制一电源良好信号，使微处理器在电源供应器的输出电压截止前，可以先行完成处理程序。
本发明一种具过低电压保护系统的电源供应器，包括一功率因数修正电路，接收输入电压，并对输入电压进行功率因数修正及升压；一总线电容，连接于功率因数修正电路的输出端，根据功率因数修正电路输出的输入电压在总线电容两端形成一总线电压；一转换电路，连接于总线电容，根据总线电压提供一输出电压至微处理器；一监控器，连接于微处理器，检测与总线电压等比例的电压，输出至少一电源良好信号至微处理器；及一过低电压检测电路，连接于功率因数修正电路，当输入电压过低时，停止功率因数修正电路的升压；
其中，当输入电压过低时，功率因数修正电路停止升压，总线电压逐渐衰减，当与总线电压等比例的电压低于监控器设定的一临界信号时，监控器即控制一电源良好信号使微处理器先行完成处理程序。
本发明的一种低电压保护的方法，包括为先判断输入电压是否小于预设的保护电压；当输入电压低于预设的保护电压，则停止电源供应器中的功率因数修正及升压；由于电源供应器中的监控器会检测，并判断等比例的总线电压是否小于一临界信号；若是小于临界信号，则控制电源良好信号，使微处理器先行完成处理程序。
上述说明中，当与总线电压等比例的电压(如输出电压)低于电源供应器中转换电路所设定的一低输出保护电压时，转换电路即停止输出电压到微处理器。
本发明的有益效果在于，当电源供应器处于过低输入电压供应时，通过适时地控制电源良好信号，使微处理器在电源供应器的输出电压截止前先行完成处理程序，防止过低输入电压产生的信息遗漏或毁损的现象而造成使用者极大损失。
图1为现有包含功率因数修正电路的电源供应器的电路示意图；图2为现有包含功率因数修正电路的电源供应器进行过低电压保护的时序图；图3为现有包含功率因数修正电路的电源供应器的过低电压保护方法的流程图；图4为本发明具过低电压保护系统的电源供应器的电路方块示意图；图5为本发明提出的监控器较佳实施电路示意图；图6为本发明进行过低电压保护的时序图；及图7为本发明过低电压保护方法的方法流程图。
图号说明微处理器10电源供应器20过低电压检测电路220
待机电路230功率因数修正电路240转换电路250监控器260 总线电容CB电源转换信号VPGI输入电压VIN总线电压VBUS升压控制信号SPFC脉波调变信号SPWM电源良好信号VPGO过低电压保护信号SBO电源调整电压VREC微处理器10a电源供应器20a过低电压检测电路220a 功率因数修正电路240a 监控器260a转换电路250a 电源调整电压VRECT输出电压VOUT输入电压VIN总线电压VBUS电源良好信号VPGO电源转换信号VPGI总线电容CB过低电压保护信号SBO磁滞比较器332 晶体管334 临界信号VTH具体实施方式
请参考图4，图4所示为本发明具过低电压保护系统的电源供应器的电路方块示意图，电源供应器20a为耦接的一微处理器10a提供所需的电压，当一输入电压VIN过低时，电源供应器提供一延迟时间，使微处理器10a可先行完成处理程序。
电源供应器20a包括一功率因数修正电路240a，接收输入电压VIN(如经过桥式整流后的电源调整电压VRECT)，对输入电压VIN进行功率因数修正及升压。功率因数修正电路240a包括功率因数修正控制器(未标示)与功率因数修正功率电路(未标示)。其中，功率因数修正功率电路对输入电压VIN进行功率因数修正及升压；功率因数修正控制器根据过低电压保护信号SBO控制功率因数修正功率电路截止升压；一总线电容CB连接在功率因数修正电路240a的输出端，接收功率因数修正电路240a输出的输入电压VIN，并在总线电容CB两端形成一总线电压VBUS。
一转换电路250a连接于总线电容CB，根据总线电压VBUS提供一输出电压VOUT至微处理器10a，当输出电压低时，转换电路250a控制电压VOUT输出，由于转换电路250a进行低输出电压的保护是现有技术，因此本实施例中不再详细描述；一监控器260a与微处理器10a耦接，检测与总线电压VBUS等比例的电压(如图4中所示的电源转换信号VPGI)，监控器260a输出一电源良好信号VPGO至微处理器10a，电源良好信号VPGO可控制微处理器10a立即进行预设程序(如加速完成运算或立即储存数据……等)；一过低电压检测电路220a连接于功率因数修正电路240a，当输入电压VIN低于预设的保护电压后，经过一个预设时间，过低电压检测电路220a产生一个过低电压保护信号SBO停止功率因数修正电路240a升压。
其中，当输入电压VIN过低时，功率因数修正电路240a停止升压，总线电压VBUS根据总线电容CB的电容值逐渐衰减，直到总线电压与输入电压VIN相同。因此根据总线电压VBUS可确认输入电压VIN是否稳定。
当电源转换电压VPGI低于监控器260a设定的一临界信号VTH时，监控器260a控制电源良好信号VPGO(如截止电源良好信号VPGO的输出)，使微处理器10a先行完成处理程序。此外当与总线电压VBUS等比例的电压(如输出电压VOUT...等)低于转换电路250a中设定的低输出保护电压VOFF时，转换电路250a即停止输出电压到微处理器10a。
由于低输出保护电压VOFF的设定低于临界信号VTH。如此，当总线电压VBUS逐渐衰减时会先低于监控器260a设定的临界信号VTH，再低于转换电路250a设定的输出保护电压VOFF。因此通过控制截止电源良好信号VPGO(总线电压VBUS低于临界信号VTH时)与输出电压VOUT(总线电压VBUS低于输出保护电压VOFF时)的时间差可准确的控制延迟时间，使微处理器10a可以在电源供应器停止供电前，先行完成处理程序，减少过低电压给使用者造成的极大损失。
请参考图5，为本发明使用的监控器较佳实施电路示意图。监控器260a由比较器与晶体管所组成。举例来说，监控器260a可由磁滞比较器332与晶体管334组成。其中，磁滞比较器332的反相输入端接收电源转换信号VPGI，正相输入端连接临界信号VTH，因此当电源转换信号VPGI小于临界信号VTH时，晶体管334导通，电源良好信号VPGO被截止(低准位信号)。
由于微处理器10a的执行速度影响完成处理程序所需的延迟时间，通过调整电源转换信号VPGI与临界信号VTH的比例来设计延迟时间的长短，可调整微处理器10a所需的延迟时间。电源转换信号VPGI等比例于总线电压，举例来说，电源转换信号VPGI可通过分压器(未标示)撷取正比例于总线电压VBUS的一个电压值来实现，而利用此方式所撷取的电源转换信号VPGI的大小可通过下列公式(1)计算得到VPGI＝R1/(R1+R2)×K×VBUS......(1)其中，R1是连接在接地端与监控器260a间的电阻；R2是连接在电阻R1与监控器260a以及与总线电压VBUS等比例的一个节点之间的电阻；K为一比例系数。
由于电源供应器20a可能与多个微处理器10a耦接，而各个微处理器10a的执行速度可能不同，因此各个微处理器所需的延迟时间也不同，在实际的运用中，监控器260a可由多个迟滞比较器332与晶体管334来实现，并通过不同比例的分压器设定不同的延迟时间，以便在不同的时间控制传送至各微处理器10a的电源良好信号VPGO，满足不同微处理器10a需求。
配合图4，请参考图6，图6为本发明在过低输入电压时的波形示意图。如图6所示，将过低电压检测电路220a产生过低电压保护信号SBO(高准位信号)传送至连接的功率因数修正电路240a，此时功率因数修正电路240a与转换电路250a与监控器260a的工作电源VCC并未被截止(高准位信号)，但过低电压保护信号SBO控制功率因数修正电路240a截止内部的升压控制信号SPFC以停止升压，使得总线电容CB上的总线电压VBUS随着电容值逐渐衰减。
当监控器260a确认与总线电压VBUS等比例的电源转换信号VPGI小于预设的临界信号VTH时，监控器2600a输出电源良好信号VPGO(如切换成低准位信号)至微处理器10a的，使微处理器10a立即完成处理程序。另外当与总线电压VBUS等比例的电压(如输出电压VOUT)低于预设的低输出保护电压VOFF时，输出电压VOUT将根据转换电路250a输出的控制信号SPWM持续调整。
由图6可得知，微处理器10a在电源良好信号VPGO截止的时间T1到输出电压VOUT低于预设的输出保护电压VOFF的时间T2，两者的时间差T2-T1是可供微处理器10a完成处理程序的延迟时间TDL。
配合图4，请参考图7，图7为本发明过低电压保护方法流程示意图。该过低电压保护方法使用在具有功率因数校正电路的电源供应器中，当电源供应器接收的一输入电压过低时，控制与电源供应器耦接的至少一微处理器先行完成处理程序。
包括首先判断电源供应器的输入电压VIN是否小于电源供应器预设的保护电压(S100)；过低电压检测电路220a撷取输入电压VIN，并确认输入电压VIN是否小于预设的保护电压。当输入电压VIN小于保护电压时，经过一个预设时间，过低电压检测电路220a相应产生过低电压保护信号SBO停止功率因数修正及升压，停止对一总线电容CB的升压充电(S102)；当过低电压检测电路220a产生的过低电压保护信号SBO传送到功率因数修正电路240a时，功率因数修正电路240a截止升压，总线电容CB上的总线电压VBUS逐渐衰减。然后，判断输入电压VIN是否过低(S104)；监控器260a通过持续判断与总线电压VBUS等比例的电源转换信号VPGI是否小于预设的临界信号VTH以确认输入电压VIN是否过低。
控制电源良好信号(S105)；当监控器260a确认电源转换信号VPGI小于临界信号VTH，监控器260a控制电源良好信号VPGO使微处理器先行完成处理程序。其中，当设定的临界信号VTH有多个时，监控器260a将依序截止各个电源良好信号VPGO，截止相应耦接的各个微处理器。
在步骤S102后还进一步包含有下列步骤将总线电压VBUS转换为一输出电压VOUT(S110)，转换电路250a持续撷取总线电压VBUS并转换成为输出电压VOUT。判断与总线电压VBUS等比例的输出电压VOUT是否小于一低输出保护电压VOFF(S112)，转换电路250a将持续确认与总线电压VBUS等比例的电压(如输出电压VOUT)是否小于低输出保护电压VOFF；进行过低电压保护(S114)，若转换电路250a判断与总线电压VBUS等比例的电压小于低输出保护电压VOFF，则截止电压的输出，进行低输出电压保护。上述转换电路250a进行低输出电压的保护已是现有技术，因此不再详细描述。
在前述步骤流程中，在步骤S100的判断中，若输入电压VIN不小于保护电压时，过低电压检测电路220a将重新进行判断。在步骤S104的判断中，当监控器260a判断电源转换信号VPGI不小于预设的临界信号VTH时，控制器260a也重复判断。另外步骤S112中，若确认与总线电压VBUS等比例的电压不小于低输出保护电压VOFF时，转换电路250a将持续执行电压转换并判断。
本发明的具有过低电压保护系统的电源供应器及过低电压保护方法，当电源供应器处于过低输入电压供应时，通过适时地控制电源良好信号，使微处理器在电源供应器的输出电压截止前先行完成处理程序，防止过低输入电压产生的信息遗漏或毁损的现象而造成使用者极大损失。
以上内容仅为本发明的一较佳实例，仅用于说明本发明的实施过程，并非用以限定本发明的保护范围。在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，以及本领域的技术人员可以轻易想到的变化和修饰，均应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种具有过低电压保护系统的电源供应器，用以提供至少一微处理器所需的电压，其特征在于，当输入电压过低时，电源供应器控制微处理器先行完成处理程序，电源供应器包括一功率因数修正电路，接收输入电压，并对输入电压进行功率因数修正及升压；一总线电容，连接于功率因数修正电路的输出端，根据功率因数修正电路输出的输入电压在总线电容两端形成一总线电压；一转换电路，连接于总线电容，根据总线电压提供一输出电压至微处理器；一监控器，连接于微处理器，检测与总线电压等比例的电压，输出至少一电源良好信号至微处理器；及一过低电压检测电路，连接于功率因数修正电路，当输入电压过低时，停止功率因数修正电路的升压；其中，当输入电压过低时，功率因数修正电路停止升压，总线电压逐渐衰减，当与总线电压等比例的电压低于监控器设定的一临界信号时，监控器即控制一电源良好信号使微处理器先行完成处理程序。
2.如权利要求1所述的具有过低电压保护系统的电源供应器，其特征在于，当总线电压低于转换电路中设定的一低输出保护电压时，转换电路停止输出电压到微处理器。
3.如权利要求1所述的具有过低电压保护系统的电源供应器，其特征在于，监控器由一比较器与一晶体管连接组成。
4.如权利要求3所述的具有过低电压保护系统的电源供应器，其特征在于，比较器为一磁滞比较器。
5.一种过低电压保护方法，使用在电源供应器中，其特征在于，当电源供应器接收的一输入电压过低时，控制至少一微处理器先行完成处理程序，过低电压保护方法包括判断输入电压是否小于预设的一保护电压；当输入电压低于预设的保护电压时，停止电源供应器中的功率因数修正及升压，停止对一总线电容的升压充电；判断输入电压是否过低；及控制一电源良好信号，使微处理器先行完成处理程序。
6.如权利要求5所述的过低电压保护方法，其特征在于，通过电源供应器的一监控器判断输入电压是否过低。
7.如权利要求5所述的过低电压保护方法，其特征在于，由监控器来控制电源良好信号，使微处理器先行完成处理程序。
8.如权利要求5所述的过低电压保护方法，其特征在于，通过一过低电压检测电路判断输入电压是否小于预设的一保护电压及停止电源供应器中的功率因数修正及升压动。
9.如权利要求5所述的过低电压保护方法，其特征在于，在停止电源供应器中的功率因数修正及升压后，进一步包括下列步骤将总线电容上的电压转换为输出电压；判断输出电压是否小于一低输出保护电压；及截止输出电压。
10.如权利要求9所述的过低电压保护方法，其特征在于，判断输出电压是否小于一低输出保护电压通过电源供应器的一转换电路判断。
全文摘要
一种具有过低电压保护系统的电源供应器及过低电压保护方法，当输入电压过低时，控制与电源供应器耦接的微处理器先行完成处理程序，包括一功率因数修正电路；一总线电容，通过功率因数修正电路接收输入电压，形成一总线电压；一转换电路，根据总线电压提供多个输出电压到微处理器；一监控器，根据等比例的总线电压控制电源良好信号；一过低电压检测电路，当输入电压过低时，停止功率因数修正电路的升压动作。功率因数修正电路停止升压动作时，总线电压会逐渐衰减。当与总线电压等比例的电压低于监控器设定的一临界信号时，监控器即控制电源良好信号，使微处理器可先行完成处理程序。
文档编号H02H3/24GK1897435SQ20051008427
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者石光志 申请人:崇贸科技股份有限公司