(57)【要約】【課題】本発明は、回路が簡単で、且つ過電圧保護機能を有する過電圧保護回路及びこの過電圧保護回路を備える電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る過電圧保護回路は、スイッチモジュール及び過電圧保護モジュールを備える。前記過電圧保護モジュールは、前記スイッチモジュールを制御して電源モジュールと負荷との電気的な接続を確立する或いは切断するために用いられ、且つ過電圧保護ユニット及び制御ユニットを含む。前記スイッチモジュールは、第一制御信号に基づいて、電源モジュールと負荷との間の電気的な接続を確立し、且つ第二制御信号に基づいて、前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を切断する。【選択図】図２
2013208053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチモジュール及び過電圧保護モジュールを備える過電圧保護回路であって、
前記過電圧保護モジュールは、前記スイッチモジュールを制御して電源モジュールと負荷との電気的な接続を確立する、或いは切断するために用いられ、且つ過電圧保護ユニット及び制御ユニットを含み、
前記過電圧保護ユニット及び前記制御ユニットは、何れも前記電源モジュールが出力した給電電圧を受信し、
前記過電圧保護ユニットは、第一予定値を有し、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護信号を出力し、前記制御ユニットは前記第一予定値より小さい第二予定値を有し、
前記制御ユニットは、前記過電圧保護信号を受信した時に第一制御信号を出力し、前記過電圧保護信号を受信せず、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第二予定値より大きい場合、第二制御信号を出力し、
前記スイッチモジュールは、前記第一制御信号に基づいて、前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を確立し、且つ前記第二制御信号に基づいて前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を切断することを特徴とする過電圧保護回路。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記過電圧保護信号を受信せず、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第二予定値より小さい場合、第一制御信号をさらに出力することを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護回路。
【請求項３】
前記過電圧保護ユニットは、ダイオード及び第一三極トランジスタを備え、前記ダイオードの陰極は、前記電源モジュールに電気的に接続され、前記ダイオードの陽極は、前記第一三極トランジスタのベース電極に電気的に接続され、前記第一三極トランジスタのコレクタ電極は、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記第一三極トランジスタのエミッタ電極は、接地されることを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護回路。
【請求項４】
前記制御ユニットは、第一抵抗、第二抵抗及び第二三極トランジスタを備え、前記第一抵抗及び前記第二抵抗は、前記電源モジュールとアースとの間に直列接続され、前記第二三極トランジスタのベース電極は、前記第一抵抗と前記第二抵抗との間に接続され、且つ第一三極トランジスタのコレクタ電極に電気的に接続され、第二三極トランジスタのコレクタ電極は、前記スイッチモジュールに電気的に接続され、第二三極トランジスタのエミッタ電極は、接地されることを特徴とする請求項３に記載の過電圧保護回路。
【請求項５】
前記スイッチモジュールは、ＭＯＳトランジスタ及び保護抵抗を備え、前記ＭＯＳトランジスタのグリッド電極は、前記第二三極トランジスタのコレクタ電極に電気的に接続され、前記ＭＯＳトランジスタのソース電極は、前記電源モジュールに電気的に接続され、前記ＭＯＳトランジスタのドレイン電極は、前記負荷に電気的に接続され、
前記保護抵抗は、前記ＭＯＳトランジスタのグリッド電極と前記ＭＯＳトランジスタのソース電極との間に接続されることを特徴とする請求項４に記載の過電圧保護回路。
【請求項６】
前記過電圧保護信号は、低レベルの電気信号であり、前記第一制御信号は、高レベルの電気信号であり、前記第二制御信号は、低レベルの電気信号であることを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護回路。
【請求項７】
電源モジュールと、スイッチモジュールと、過電圧保護モジュールと、負荷と、を備える電子機器であって、
前記過電圧保護モジュールは、前記電源モジュールが出力した給電電圧に基づいて前記スイッチモジュールを制御して、前記電源モジュールと前記負荷との電気的な接続を確立する、或いは切断し、且つ過電圧保護ユニット及び制御ユニットを含み、
前記過電圧保護ユニット及び前記制御ユニットは、何れも前記電源モジュールが出力した給電電圧を受信し、
前記過電圧保護ユニットは、第一予定値を有し、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護信号を出力し、前記制御ユニットは前記第一予定値より小さい第二予定値を有し、
前記制御ユニットは、前記過電圧保護信号を受信した場合、第一制御信号を出力し、前記過電圧保護信号を受信せず、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第二予定値より大きい場合、第二制御信号を出力し、
前記スイッチモジュールは、前記第一制御信号に基づいて、前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を確立し、且つ前記第二制御信号に基づいて前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を切断することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記過電圧保護信号を受信せず、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第二予定値より小さい場合、第一制御信号をさらに出力することを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電圧保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器は、車載充電器により給電されることが可能である。具体的には、車載充電器は、車内のエンジンを介して電子機器に動作電圧を提供する。しかし、車が突然起動したり、或いは加速したりした場合、エンジンの回転速度も変化するため、前記動作電圧も急激に上昇する。これにより、電子機器の内部部品が焼損される問題が度々発生する。
【０００３】
上記の問題を解決するために、通常車載充電器と電子機器との間に制御ユニット及び過電圧保護チップを設ける。前記過電圧保護チップは、車載充電器及び制御ユニットにそれぞれ電気的に接続され、かつ検出ピンを備える。前記過電圧保護チップは、この検出ピンにより検出された給電電圧と予定電圧値とを比較した結果に基づいて、スイッチユニットの導通及び遮断を制御する。検出ピンが給電電圧が予定電圧値より大きいことを検出すると、前記過電圧保護チップは、スイッチユニットを遮断させ、かつ車載充電器と電子機器との電気的な接続を切断する。この際、車載充電器は、電子機器に対して給電を停止する。これにより、過電圧が、電子機器の内部の電子部品を焼損することを防止することができる。しかし、従来の過電圧保護チップは、集積回路であり、該集積回路の設計は複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、回路が簡単で、且つ過電圧保護機能を有する過電圧保護回路及びこの過電圧保護回路を備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る過電圧保護回路は、スイッチモジュール及び過電圧保護モジュールを備える。前記過電圧保護モジュールは、前記スイッチモジュールを制御して、電源モジュールと負荷との電気的な接続を確立する或いは切断するために用いられ、且つ過電圧保護ユニット及び制御ユニットを含む。前記過電圧保護ユニット及び前記制御ユニットは、何れも前記電源モジュールが出力した給電電圧を受信し、前記過電圧保護ユニットは、第一予定値を有し、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護信号を出力し、前記制御ユニットは前記第一予定値より小さい第二予定値を有し、前記制御ユニットは、前記過電圧保護信号を受信した場合、第一制御信号を出力し、前記過電圧保護信号を受信せず、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第二予定値より大きい場合、第二制御信号を出力し、前記スイッチモジュールは、前記第一制御信号に基づいて、前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を確立し、且つ前記第二制御信号に基づいて前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を切断する。
【０００６】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、電源モジュールと、スイッチモジュールと、過電圧保護モジュールと、負荷と、を備える。前記過電圧保護モジュールは、前記電源モジュールが出力した給電電圧に基づいて、前記スイッチモジュールを制御して、前記電源モジュールと前記負荷との電気的な接続を確立する或いは切断し、且つ過電圧保護ユニット及び制御ユニットを含む。前記過電圧保護ユニット及び前記制御ユニットは、何れも前記電源モジュールが出力した給電電圧を受信し、前記過電圧保護ユニットは、第一予定値を有し、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護信号を出力し、前記制御ユニットは前記第一予定値より小さい第二予定値を有し、前記制御ユニットは、前記過電圧保護信号を受信した場合、第一制御信号を出力し、前記過電圧保護信号を受信せず、且つ前記電源モジュールが出力した給電電圧が前記第二予定値より大きい場合、第二制御信号を出力し、前記スイッチモジュールは、前記第一制御信号に基づいて、前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を確立し、且つ前記第二制御信号に基づいて、前記電源モジュールと前記負荷との間の電気的な接続を切断する。
【発明の効果】
【０００７】
従来の技術とは異なり、本発明は、従来技術において使用される過電圧保護チップの代替として、電子機器に制御ユニット及び過電圧保護を設ける。過電圧保護ユニット及び制御ユニットは、共に簡単な比較回路であり、回路の設計が過電圧保護チップ（集積回路）より簡単である。また、電源モジュールの給電電圧が前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護ユニットは、過電圧保護信号を出力し、制御ユニットは、この過電圧保護信号に基づいて、スイッチモジュールを制御して、フィルターモジュールと負荷（電子機器）との間の電源供給を切断する。これにより、本発明は、負荷の内部の電子部品の損傷を防止すると共に、電子機器の生産コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る電子機器の機能モジュールを示す図である。
【図２】図１に表される電子機器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る電子機器１００は、電源モジュール１０と、フィルターモジュール２０と、過電圧保護モジュール３０と、スイッチモジュール４０と、負荷５０と、を備える。本実施形態において、電子機器１００は、車載用ＤＶＤプレーヤー、車載用テレビ及び車載用冷蔵庫等の車載用電子機器であっても良い。なお、他の実施形態において、電子機器１００は、携帯電話機、デジタルカメラ及びパソコン等の携帯式電子装置であっても良い。これらの携帯式電子装置は、車載充電器（つまり、電源モジュール１０）を介して充電されるため、この場合、電子機器１００は、電源モジュール１０を備えなくて良い。
【００１０】
電源モジュール１０は、給電電圧を出力するために用いられる。本実施形態において、電源モジュール１０は、自動車のエンジンである。
【００１１】
フィルターモジュール２０は、電源モジュール１０が出力した給電電圧に対してフィルターし、且つフィルターされた後の給電電圧を、過電圧保護モジュール３０及びスイッチモジュール４０に供給する。
【００１２】
過電圧保護モジュール３０は、フィルターモジュール２０とスイッチモジュール４０との間に接続されて、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧に基づいて、スイッチモジュール４０に第一制御信号或いは第二制御信号を出力する。過電圧保護モジュール３０は、過電圧保護ユニット３１及び制御ユニット３２を備える。
【００１３】
過電圧保護ユニット３１は、第一予定値を有する。過電圧保護ユニット３１は、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧が、前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護信号を出力する。また、制御ユニット３１は、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧が、前記第一予定値より小さいか或いは前記第一予定値に等しい時に、過電圧保護ユニット３１が過電圧保護信号を出力することを停止する。本実施形態において、前記第一予定値は、１２Ｖであり、前記過電圧保護信号は低レベルの電気信号である。
【００１４】
制御ユニット３２は、前記第一予定値より小さい第二予定値を有する。制御ユニット３２は、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧と過電圧保護信号とに基づいて、第一制御信号或いは第二制御信号を出力する。過電圧保護信号を受信した場合、制御ユニット３２は、第一制御信号を出力する。過電圧保護信号を受信しない場合、制御ユニット３２は、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧と前記第二予定値とを比較し、且つ比較した結果に基づいて、第一制御信号或いは第二制御信号を出力する。具体的には、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧が、前記第二予定値より大きければ、制御ユニット３２は、第二制御信号を出力する。フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧が、前記第二予定値より小さければ、制御ユニット３２は、第一制御信号を出力する。本実施形態において、前記第二予定値は、０．７Ｖであり、前記第一制御信号は、高レベルの電気信号であり、前記第二制御信号は、低レベルの電気信号である。
【００１５】
スイッチモジュール４０は、前記第一制御信号を受信した場合、フィルターモジュール２０と負荷５０との間の電気的な接続を確立し、前記第二制御信号を受信した場合、フィルターモジュール２０と負荷５０との間の電気的な接続を切断する。
【００１６】
負荷５０は、フィルターモジュール２０によりフィルターされた後の給電電圧を受信して、動作する。
【００１７】
図２は、本発明の電子機器の回路の構造を示すものである。図２に示すように、電源モジュール１０は、電圧源Ｖ１を備える。フィルターモジュール２０は、可変抵抗Ｒ及びフィルターコンデンサーＣを備える。可変抵抗Ｒの一端は、電圧源Ｖ１に電気的に接続され、可変抵抗Ｒの他端は接地される。フィルターコンデンサーＣは、可変抵抗Ｒの両端に並列接続されている。
【００１８】
過電圧保護ユニット３１は、第一分圧抵抗Ｒａ、ダイオードＤ１及び第一三極トランジスタＱ１を備える。ダイオードＤ１の陰極は、第一分圧抵抗Ｒａを介して電圧源Ｖ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１の陽極は、第一三極トランジスタＱ１のベース電極に電気的に接続される。第一三極トランジスタＱ１のコレクタ電極は、制御ユニット３２に電気的に接続され、第一三極トランジスタＱ１のエミッタ電極は接地される。本実施形態において、第一三極トランジスタＱ１は、ＮＰＮ型の三極トランジスタであり、前記第一予定値は、ダイオードＤ１の逆降伏電圧である。
【００１９】
制御ユニット３２は、第一抵抗Ｒ１と、第二抵抗Ｒ２と、第二分圧抵抗Ｒｂと、第三分圧抵抗Ｒｃと、第一ノードＮ１と、第二三極トランジスタＱ２と、を備える。第一抵抗Ｒ１の一端は、電圧源Ｖ１に電気的に接続され、第一抵抗Ｒ１の他端は、第一ノードＮ１を介して第二抵抗Ｒ２と共に接地される。第二三極トランジスタＱ２のベース電極は、第二分圧抵抗Ｒｂ及び第一ノードＮ１を介して、第一三極トランジスタＱ１のコレクタ電極に電気的に接続される。第二三極トランジスタＱ２のコレクタ電極は、第三分圧抵抗Ｒｃを介してスイッチモジュール４０に電気的に接続される。第二三極トランジスタＱ２のエミッタ電極は、接地される。第二分圧抵抗Ｒｂは、第二三極トランジスタＱ２のベース電極の電圧を微調整するために用いられる。本実施形態において、第二三極トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型の三極トランジスタであり、前記第二予定値は、第二三極トランジスタＱ２を導通させることができる電圧（つまり、オン電圧）である。
【００２０】
スイッチモジュール４０は、ＭＯＳ（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタＱ３と、第二ノードＮ２と、制御抵抗Ｒ３と、を備える。ＭＯＳトランジスタＱ３のグリッド電極は、第二ノードＮ２及び第三分圧抵抗Ｒｃを介して、第二三極トランジスタＱ２のコレクタ電極に電気的に接続される。ＭＯＳトランジスタＱ３のソース電極は、制御抵抗Ｒ３を介して、電圧源Ｖ１に電気的に接続される。ＭＯＳトランジスタＱ３のドレイン電極は、負荷５０に電気的に接続される。本実施形態において、ＭＯＳトランジスタＱ３は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタである。
【００２１】
電圧源Ｖ１が出力する電圧が、第一予定値より小さいか或いは第一予定値に等しく、且つ第二予定値より大きい場合、ダイオードＤ１は遮断される。この際、第一三極トランジスタＱ１において、ベース電極とエミッタ電極との間の電圧差は、０．７Ｖより小さいため、第一三極トランジスタＱ１は遮断される。第一ノードＮ１の電圧は、第二抵抗Ｒ２から分割して得た電圧であり、且つ０．７Ｖより大きい。第二三極トランジスタＱ２において、ベース電極とエミッタ電極との間の電圧差は０．７Ｖより大きいため、第二三極トランジスタＱ２は導通される。第二ノードＮ２の電圧は、第三分圧抵抗Ｒｃから分割して得た電圧である。この際、ＭＯＳトランジスタＱ３のグリッド電極とソース電極との間の電圧差は零より小さく、ＭＯＳトランジスタＱ３は導通される。電圧源Ｖ１は、フィルターコンデンサーＣを介して、負荷５０にフィルター電圧を供給する。
【００２２】
電圧源Ｖ１が出力する電圧が第一予定値より大きい場合、ダイオードＤ１は逆降伏され、第一三極トランジスタＱ１のベース電極は第一抵抗Ｒ１を介して電圧源Ｖ１に電気的に接続される。第一三極トランジスタＱ１のベース電極とエミッタ電極との間の電圧差は０．７Ｖより大きいため、第一三極トランジスタＱ１は導通される。これに従い、第一ノードＮ１の電圧は零まで下がる。この際、第二三極トランジスタＱ２のベース電極とエミッタ電極との間の電圧差は０．７Ｖより小さいため、第二三極トランジスタＱ２は遮断される。第二ノードＮ２の電圧は、電圧源Ｖ１の電圧に等しい。この際、ＭＯＳトランジスタＱ３のグリッド電極とソース電極との間の電圧差は零より大きく、ＭＯＳトランジスタＱ３は遮断される。電圧源Ｖ１は、負荷５０に対するフィルター電圧の供給を停止する。
【００２３】
上記の実施形態から分かるように、本発明は、従来技術において使用される過電圧保護チップの代替として、電子機器１００に制御ユニット３１及び過電圧保護を設ける。過電圧保護ユニット３１及び制御ユニット３２は、共に簡単な比較回路であり、回路の設計が過電圧保護チップ（集積回路）より簡単である。また、電源モジュール１０の給電電圧が前記第一予定値より大きい場合、過電圧保護ユニット３１は、過電圧保護信号を出力し、制御ユニット３２は、この過電圧保護信号に基づいて、スイッチモジュール４０を制御して、フィルターモジュール２０と負荷５０（電子機器）との間の電源供給を切断する。これにより、本発明は、負荷５０の内部の電子部品の損傷を防止すると共に、電子機器１００の生産コストを低減することができる。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００２５】
１０      電源モジュール
２０      フィルターモジュール
３０      過電圧保護モジュール
３１      過電圧保護ユニット
３２      制御ユニット
４０      スイッチモジュール
５０      負荷
１００    電子機器
Ｖ１      電圧源
Ｃ        フィルターコンデンサー
Ｒ        可変抵抗
Ｒａ      第一分圧抵抗
Ｒｂ      第二分圧抵抗
Ｒｃ      第三分圧抵抗
Ｄ１      ダイオード
Ｑ１      第一三極トランジスタ
Ｑ２      第二三極トランジスタ
Ｑ３      ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１      第一抵抗
Ｒ２      第二抵抗
Ｒ３      制御抵抗
Ｎ１      第一ノード
Ｎ２      第二ノード
【図１】
2013208053.tif 000003
【図２】
2013208053.tif 000004