CN109286179A - 低相位突波保护器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低相位突波保护器，包括电压转换器、低相位延迟检测器以及输出控制开关。电压转换器接收交流输入电压，并转换交流输入电压以产生直流输入电压。低相位延迟检测器接收直流输入电压以作为电源电压，检测交流输入电压是否达稳定状态以启动相位检测机制，并在相位检测机制被启动后，检测交流输入电压的相位以产生启动信号。输出控制开关接收交流输入电压，并依据启动信号以决定是否传输交流输入电压以作为输出电压。

Description

低相位突波保护器

技术领域

本发明涉及一种低相位突波保护器，尤其涉及一种延迟启动式的低相位突波保护器。

背景技术

在交流电源的供电系统中，以路灯的自动供电系统为例，当要提供交流电源至路灯的动作中，每次开关控制电源供给的开关，都会产生突波电流的现象。当这种突波电流被施加至电路设备时，都有可能造成电路元件的劣化或损坏。尤其，若开关被导通的时间点，恰好等于交流电压位于高相位的时间点时，所产生的突波电流的电流值将会甚高，严重影响电路设备的妥善率。

在现有技术领域中，常利用突波保护器来进行突波电流的保护元件。然而，现有的突波保护器仅能提供有限能量的保护动作。对于上述类形的突波电流，现有的突波保护器并无法有效的保护电路元件。

发明内容

本发明提供一种低相位突波保护器，可降低开关导通时所可能产生瞬间大电流的现象。

本发明的低相位突波保护器包括电压转换器、低相位延迟检测器以及输出控制开关。电压转换器接收交流输入电压，并转换交流输入电压以产生直流输入电压。低相位延迟检测器耦接电压转换器，接收直流输入电压以作为电源电压，检测交流输入电压是否达稳定状态以启动相位检测机制，并在相位检测机制被启动后，检测交流输入电压的相位以产生启动信号。输出控制开关耦接低相位延迟检测器，接收交流输入电压，并依据启动信号以决定是否传输交流输入电压以作为输出电压。

在本发明的一实施例中，上述的相位检测器包括稳定电压检测器、相位检测器以及过压保护电路。稳定电压检测器接收交流输入电压，依据比较交流输入电压的电压峰值与第一参考电压以决定是否启动相位检测机制。相位检测器耦接稳定电压检测器，当相位检测机制被启动后，相位检测器依据比较交流输入电压的电压值以及第二参考电压以产生启动信号。过压保护电路耦接相位检测器，接收交流输入电压，依据比较交流输入电压的电压峰值与第三参考电压以产生过电压保护信号。过电压保护信号用以决定是否启动过电压保护动作

在本发明的一实施例中，当上述的交流输入电压的电压峰值大于第一参考电压时，稳定电压检测器启动相位检测机制。

在本发明的一实施例中，当上述的相位检测机制被启动后，且当交流输入电压的电压值小于第二参考电压时，相位检测器致能启动信号，并使输出控制开关被导通。

在本发明的一实施例中，上述的稳定电压检测器包括电压调整器以及比较器。电压调整器针对交流输入电压进行低通滤波动作以获得代表交流输入电压的电压峰值的调整后输入电压。比较器耦接电压调整器，接收调整后输入电压以及第一参考电压，并依据比较调整后输入电压以及第一参考电压以产生判断信号。

在本发明的一实施例中，上述的稳定电压检测器还包括辅助电路。稳定电压检测器接收判断信号，并依据判断信号以产生辅助信号。

在本发明的一实施例中，上述的比较器包括运算放大器以及回授电阻。运算放大器的正输入端接收调整后输入电压，运算放大器的负输入端接收第一参考电压，运算放大器的输出端产生判断信号。回授电阻耦接在运算放大器的正输入端以及运算放大器的输出端间。其中，运算放大器接收直流输入电压以作为电源电压。

在本发明的一实施例中，上述的稳定电压检测器还包括稳压电路。稳压电路耦接至运算放大器的负输入端，并依据直流输入电压以产生第一参考电压。

在本发明的一实施例中，上述的稳压电路包括电容、电阻以及稽纳二极管。电容耦接在运算放大器的负输入端以及参考接地端间。电阻的一端接收直流输入电压，另一端耦接至运算放大器的负输入端。稽纳二极管的阴极端耦接至运算放大器的负输入端，其阳极端耦接至参考接地端。

在本发明的一实施例中，上述的辅助电路包括第一电阻、第一晶体管、第二电阻以及第二晶体管。第一电阻的第一端接收判断信号。第一晶体管的控制端耦接至第一电阻的第二端。第二电阻的第一端接收直流输入电压，其第二端耦接至第一晶体管的第一端。第二晶体管的第一端产生辅助信号，其控制端耦接至第一晶体管的第一端，第二晶体管的第二端与第一晶体管的第二端共同耦接至参考接地端。

在本发明的一实施例中，上述的过压保护电路包括分压电路、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及晶体管。分压电路针对交流输入电压进行分压。运算放大器使分压电路的输出与第三参考电压进行比较。第一电阻串接在运算放大器的输出端与正输入端间。第二电阻耦接至运算放大器的输出端。第三电阻串接在第二电阻与参考接地端间。晶体管的控制端耦接至第二电阻与第三电阻的耦接端，其第一端产生过电压保护信号，其第二端耦接至参考接地端。

在本发明的一实施例中，上述的相位检测器包括第一分压电路、第二分压电路以及运算放大器。第一分压电路接收判断信号、辅助信号以及过电压保护信号，并依据分压所述判断信号、依据所述辅助信号或依据所述过电压保护信号以产生所述第二参考电压。第二分压电路接收交流输入电压，并针对交流输入电压进行分压以产生分压输入电压。运算放大器的正输入端接收第二参考电压，其负输入端接收分压输入电压，运算放大器并比较第二参考电压是否大于分压输入电压，以在其输出端产生启动信号。

在本发明的一实施例中，上述的相位检测器还包括二极管以及电阻。二极管的阳极耦接至运算放大器的输出端，其阴极耦接至运算放大器的正输入端。电阻与二极管串联耦接在运算放大器的输出端与运算放大器的正输入端间。

在本发明的一实施例中，低相位突波保护器还包括开关驱动电路。开关驱动电路耦接在低相位延迟检测器与输出控制开关间，依据启动信号以产生驱动信号，并提供驱动信号以使输出控制开关被导通或被断开。

本发明的一实施例中，上述的开关驱动电路包括第一电阻、第二电阻、晶体管、电容以及二极管。第一电阻的一端接收启动信号。第二电阻耦接在第一电阻的第二端与参考电接端间。晶体管的控制端耦接至第一电阻的第二端，其第一端耦接至参考接地端。电容耦接在晶体管的控制端与参考接地端间。二极管的阴极接收直流输入电压，其阳极耦接至晶体管的第二端。其中，二极管的阴极与阳极间提供驱动信号。

在本发明的一实施例中，上述的低相位延迟检测器还接收供电命令，并依据供电命令以启动相位检测机制。

在本发明的一实施例中，低相位突波保护器还包括突波保护装置。突波保护装置耦接在电压转换器以及输出控制开关接收交流输入电压的路径间，针对交流输入电压执行突波保护动作。

在本发明的一实施例中，上述的突波保护装置为压敏电阻。

在本发明的一实施例中，低相位突波保护器还包括电压输出指示装置。电压输出指示装置耦接至输出控制开关产生输出电压的端点，用以指示输出电压有无被产生。

在本发明的一实施例中，上述的电压输出指示装置为一指示灯。

在本发明的一实施例中，上述的输出控制开关为一固态开关。

在本发明的一实施例中，上述的低相位延迟检测器在相位检测机制被启动后，依据检测交流输入电压的相位是否小于20⁰以产生启动信号，并在交流输入电压的相位小于20⁰时通过启动信号使输出控制开关被导通。

基于上述，本发明在交流输入电源后，通过检测交流输入电源的相位，并在交流输入电源为低相位的时间点导通输出控制开关，并藉以通过输出控制开关以供应交流输入电源至电子装置中。如此一来，电子装置不会因瞬间接收到高电压值的交流输入电源而产生瞬间大电流的现象，有效防止电子装置因瞬间大电流而导致损坏的可能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1显示本发明一实施例的低相位突波保护器的示意图；

图2显示本发明一实施例的低相位延迟检测器的实施方式的示意图；

图3、图4以及图5分别显示的稳定电压检测器、过电压保护电路以及相位检测器的实施方式的示意图；

图6显示本发明实施例的开关驱动电路的示意图；

图7显示本发明另一实施例的低相位突波保护器的示意图；

图8显示本发明实施例的低相位突波保护器的工作波形图。

附图标号说明：

100、600：低相位突波保护器；

110、610：电压转换器；

120、620：低相位延迟检测器；

130、630：输出控制开关；

640：突波保护装置；

650：电压输出指示装置；

670：开关驱动电路；

VIAC：交流输入电压；

EN：启动信号；

VIDC：直流输入电压；

VOAC：输出电压；

210：稳定电压检测器；

220：相位检测器；

230：过电压保护电路；

OVP：过电压保护信号；

VR1：第一参考电压；

VR2：第二参考电压；

VR3：第三参考电压；

PDS：判断信号；

310：电压调整器；

320：比较器；

330、430：稳压电路；

311：整流器；

312：滤波器；

TR1～TR3：晶体管；

AUX1：辅助信号；

T1：变压器；

VA：电压；

R1～R11、R51～R52、R31、R32、R41～R45：电阻；

C1～C3、C41、C51：电容；

VT：调整后输入电压；

GND：参考接地端；

OP1、OP2、OP41：运算放大器；

ZD1、ZD2：稽纳二极管；

D1、D51：二极管；

DVIN：分压输入电压；

410、420、401：分压电路；；

TR1：晶体管；

DRV：驱动信号；

500：开关驱动电路；

TA1：时间点；

IAC：电流；

BE：端点。

具体实施方式

在此请参照图1，图1显示本发明一实施例的低相位突波保护器的示意图。低相位突波保护器100包括电压转换器110、低相位延迟检测器120以及输出控制开关130。电压转换器110接收交流输入电压VIAC。电压转换器110转换交流输入电压VIAC以产生直流输入电压VIDC。其中，电压转换器110为交流转直流电压转换器。举例来说明，电压转换器110可以为全波整流器(例如桥式整流器)或是半波整流器。

低相位延迟检测器120耦接至电压转换器110。低相位延迟检测器120接收交流输入电压VIAC，并接收电压转换器110所产生的直流输入电压VIDC。低相位延迟检测器120检测交流输入电压VIAC是否达稳定状态以启动相位检测机制。并且，在当相位检测机制被启动的条件下，低相位延迟检测器120并依据检测交流输入电压VIAC的相位以产生启动信号EN。

具体来说明，低相位延迟检测器120可比较交流输入电压VIAC的电压峰值与一第一参考电压的电压值。在当交流输入电压VIAC的电压峰值大于第一参考电压的电压值时，表示交流输入电压VIAC已上升至稳定状态，并足以供电给所连接的电子装置已作为工作电源。相对的，若当交流输入电压VIAC的电压峰值不大于第一参考电压的电压值时，则表示交流输入电压VIAC还未进行稳定状态，不足以供电至电子装置以作为其工作电源。

进一步来说明，在当低相位延迟检测器120判断出交流输入电压VIAC已达稳定状态后，低相位延迟检测器120可启动相位检测机制，并通过相位检测机制来产生启动信号EN。其中，在相位检测机制被启动的条件下，低相位延迟检测器120可检测输入电压VIAC的相位，并在输入电压VIAC的相位角低于一预设相位角时使启动信号EN被致能。

在本实施例中，启动信号EN可以是一个逻辑信号，并且，在当启动信号EN未被致能时，启动信号EN可以为第一逻辑电平。相对的，在当启动信号EN被致能时，启动信号EN则可以为第二逻辑电平，其中，第一逻辑电平与第二逻辑电平互补。

在另一方面，低相位延迟检测器120接收电压转换器110所产生的直流输入电压VIDC以作为工作电源。如此一来，低相位延迟检测器120可以不需要额外的电源供应器(例如安装电池)来提供工作电源，就可以有效的进行动作。

输出控制开关130则接收交流输入电压VIAC，并耦接至低相位延迟检测器120以接收启动信号EN。在当启动信号EN为被致能的状态时，输出控制开关130被导通，并使交流输入电压VIAC通过，并提供输出电压VOAC。相对的，若当启动信号EN非为被致能的状态时，输出控制开关130则被断开，传送交流输入电压VIAC以成为输出电压VOAC的路径被断开。因此，不提供交流输入电压VIAC至电子装置上。

另外，上述的第一参考电压的电压值是一个预设的电压值。可以依据交流输入电压VIAC的供电电网的规格来加以设定。简单来说，若供电电网所供给的交流输入电压VIAC的最大电压峰值为220V时，第一参考电压的电压值可以设定为220V与一个适当的比例(例如60％)的乘积。当然，若供电电网所供给的交流输入电压VIAC的最大电压峰值为110V时，第一参考电压的电压值则可以设定为110V与一个适当的比例(例如60％)的乘积。

而关于上述的预设相位角的设定，设计者可以依据实际操作状态下，当输出控制开关130被导通时所产生的突波电流的大小来进行调整。当然，预设相位角越接近于零度，突波电流的大小可以越低。

在本实施例中，输出控制开关130可以是一个固态开关(例如固态继电器)，并在当启动信号EN被致能时，依据被致能的启动信号EN来产生磁场，并吸引输出控制开关130两端点间的导电结构，以使输出控制开关130的两个端点相互导通，并使交流输入电压VIAC成为输出电压VOAC以供应至后级的电子装置。

附带一提，本发明实施例中，低相位延迟检测器120可接收一供电命令，并依据供电命令来启动相位检测机制。并且，低相位延迟检测器120并在交流输入电压VIAC的电压值稳定后，通过检测交流输入电压VIAC的相位来决定导通输出控制开关130的时间点，有效降低供电瞬间所产生的瞬间电流。

以下请参照图2，图2显示本发明一实施例的低相位延迟检测器的实施方式的示意图。低相位延迟检测器120接收电压转换器110所产生的直流输入电压VIDC以作为工作电源，并且，低相位延迟检测器120包括稳定电压检测器210、相位检测器220以及过电压保护电路230。稳定电压检测器210耦接相位检测器220。稳定电压检测器210接收交流输入电压VIAC，并依据比较交流输入电压VIAC的电压峰值与第一参考电压VR1以决定是否启动相位检测机制。具体来说明，当稳定电压检测器210判断出交流输入电压VIAC的电压峰值大于第一参考电压VR1，可判定交流输入电压VIAC已达稳定状态。稳定电压检测器210可产生指示启动相位检测机制的判断信号PDS。相对的，当稳定电压检测器210判断出交流输入电压VIAC的电压峰值不大于第一参考电压VR1，可判定交流输入电压VIAC未达稳定状态。稳定电压检测器210可产生指示不启动相位检测机制的判断信号PDS。

过电压保护电路230耦接相位检测器220，接收交流输入电压VIAC，并使交流输入电压VIAC的电压峰值与第三参考电压VR3进行比较。在当交流输入电压VIAC的电压峰值过高时(大于第三参考电压VR3)时，启动过电压保护功能。在过电压保护功能被启动时，过电压保护电路230产生过电压指示信号OVP。通过过电压指示信号OVP，过电压保护电路230可使相位检测器220所产生的启动信号EN被禁能，并对应切断输出控制开关130。

相位检测器220接收判断信号PDS以及过电压指示信号OVP。相位检测器220在判断信号PDS指示启动相位检测机制的条件下，相位检测器220比较交流输入VIAC电压的电压值以及第二参考电压VR2的电压值以产生启动信号EN。具体来说明，相位检测器220比较交流输入VIAC电压的电压值以及第二参考电压VR2的电压值，并在当交流输入VIAC电压的电压值小于第二参考电压VR2时，可判定交流输入VIAC电压发生低相位的时间点，并在这个时间点致能启动信号EN。并通过被致能的启动信号EN，来使输出控制开关130被导通，并顺利的供应输出电压VOAC。在另一方面，相位检测器220并在接收用以指示过电压保护功能被启动的过电压指示信号OVP时，强制使所产生的启动信号EN为被禁能的状态，以使输出控制开关130被断开。

关于稳定电压检测器210、相位检测器220以及过电压保护电路230的实施细节，则请分别参照图3、图4以及图5分别显示的稳定电压检测器、过电压保护电路以及相位检测器的实施方式的示意图。在图3中，稳定电压检测器210包括电压调整器310以及比较器320。电压调整器310包括变压器T1、整流器311以及滤波器312。交流输入电压VIAC经过变压器T1、整流器311以及滤波器312依序执行的变压、整流以及滤波动作以产生调整后输入电压VT。其中，变压器T1可用以调低交流输入电压VIAC的电压值。整流器311可以为桥式整流器，滤波器312可以为由电阻R1、R2以及电容C1所构成的低通滤波器。在滤波器312中，电阻R1的一端接收整流器311产生的电压VA，电阻R1的另一端产生调整后输入电压VT。电阻R2以及电容C1则并联耦接在产生调整后输入电压VT的端点以及参考接地端GND间。

调整后输入电压VT被传送至比较器320。比较器320包括运算放大器OP1以及回授电阻R4。回授电阻R4串接在运算放大器OP1的正输入端以及输出端间，回授电阻R4作为迟滞区间电压点调整，并用以设定关机的电压点。此外，运算放大器OP1的正输入端接收调整后输入电压VT，运算放大器OP1的负输入端接收第一参考电压VR1，运算放大器OP1的输出端产生判断信号PDS。在本实施方式中，运算放大器OP1接收直流输入电压VIDC以作为电源电压。另外，第一参考电压VR1由稳压电路330所产生。

稳压电路330包括电阻R3、电容C2以及稽纳二极管(Zener diode)ZD1。电阻R3的一端接收直流输入电压VIDC，电阻R3的另一端耦接至电容C2的第一端以及稽纳二极管ZD1的阴极端。电容C2的第二端以及稽纳二极管ZD1的阳极端共同耦接至参考接地端GND。在当直流输入电压VIDC的电压值大于稽纳二极管ZD1的崩溃电压时，稽纳二极管ZD1的阴极端与其阳极端(耦接至参考接地端GND)间的电压差可等于其崩溃电压的电压值，也因此，稽纳二极管ZD1可在其阴极端提供稳定的第一参考电压VR1。

由上述的说明可以得知，在图3的实施方式中，当交流输入电压VIAC的电压峰值上升至足够高的稳定状态的电压值时，依据交流输入电压VIAC的电压峰值所产生的调整后输入电压VT可大于第一参考电压VR1，并使运算放大器OP1产生具有相对高电压的判断信号PDS。相对的，当交流输入电压VIAC的电压峰值未上升至足够高的稳定状态的电压值时，依据交流输入电压VIAC的电压峰值所产生的调整后输入电压VT无法大于第一参考电压VR1，据此，运算放大器OP1产生具有相对低电压的判断信号PDS。

此外，稳定电压检测器210另包括晶体管TR1、TR2以及电阻R31、R32所构成的辅助电路。其中，晶体管TR1的控制端通过电阻R31接收判断信号PDS，晶体管TR1的第一端则通过电阻R32接收直流输入电压VIDC。晶体管TR2的控制端耦接至晶体管TR1的第一端，晶体管TR2的第一端产生辅助信号AUX1，而晶体管TR1、TR2的第二端共同耦接至参考接地端GND。上述的辅助电路用以检测判断信号PDS的电压状态。其中，在当调整后输入电压VT无法大于第一参考电压VR1时，判断信号PDS具有相对低的电压值，此时晶体管TR1对应被断开，而晶体管TR2则对应被导通。如此一来，辅助电路可产生具有相对低电压的辅助信号AUX1。辅助信号AUX1用以传送至相位检测器220，而其相关的功能则在下述的相位检测器220的动作细节中有详细的说明。

在图4中，过电压保护电路230包括分压电路401、运算放大器OP41、电阻R43-R45以及晶体管TR3。分压电路401包括串连耦接的电阻R41、R42，以及与电阻R42并联的电容C41。分压电路401接收交流输入电压VIAC，并针对交流输入电压VIAC进行整流及分压动作。分压电路401的输出耦接至运算放大器OP41的正输入端。运算放大器OP41的负输入端接收第三参考信号VR3，运算放大器OP41通过比较分压电路401的输出与第三参考信号VR3，以产生信号以驱动晶体管TR3，并藉以产生过电压保护信号OVP。在本实施方式中，当过电压保护信号OVP等于参考接地电压时，表示过电压保护动作被启动。

在图5中，相位检测器220包括分压电路410、420、运算放大器OP2、二极管D1以及电阻R11。分压电路410具有串连耦接的电阻R5及R6，电阻R5及R6相互耦接于端点BE，其中，端点BE同时耦接至过电压保护电路230产生过电压保护信号OVP的端点，以及稳定电压检测器210产生辅助信号AUX1的端点。分压电路410接收判断信号PDS，并对判断信号PDS进行分压，并产生第二参考电压VR2。分压电路420包括多个电阻R7～R10，并接收交流输入电压VIAC以及直流输入电压VIDC。分压电路420基于直流输入电压VIDC，并针对交流输入电压VIAC进行分压以产生分压输入电压DVIN。其中，分压输入电压DVIN的电压值可大于参考接地端GND上的接地电压的电压值。

运算放大器OP2的正输入端接收第二参考电压VR2，而运算放大器OP2的负输入端接收分压输入电压DVIN。运算放大器OP2并依据比较第二参考电压VR2以及分压输入电压DVIN来产生启动信号EN。此外，电阻R11与二极管D1串联耦接在运算放大器OP2的输出端与运算放大器OP2的正输入端间。其中，二极管D1顺向偏压于运算放大器OP2的输出端与运算放大器OP2的正输入端间。

进一步来说明，当具有相对高电压的判断信号PDS被产生时，相位检测机制被启动。分压电路410针对判断信号PDS进行分压并产生第二参考电压VR2。同时，分压电压420针对交流输入电压VIAC进行分压，并产生分压输入电压DVIN。运算放大器OP2通过比较分压输入电压DVIN与第二参考电压VR2的电压大小关系，并可得知，当分压输入电压DVIN小于第二参考电压VR2的时间点，交流输入电压VIAC为低相位的状态。如此一来，运算放大器OP2可对应产生被致能的启动信号EN。相对的，当分压输入电压DVIN不小于第二参考电压VR2的时间点，交流输入电压VIAC为高相位的状态。如此一来，运算放大器OP2可对应产生被禁能的启动信号EN。其中，致能的启动信号EN可使输出控制开关130导通并产生输出电压VOAC，禁能的启动信号EN则可使输出控制开关130断开，并阻断输出电压VOAC的产生。在此请注意，在启动信号EN被致能的情况下，通过二极管D1以及电阻R11形成的回路，第二参考电压VR2可维持在一个相对高的电压值中，此时，在交流输入电压VIAC电压值的正常变化下，运算放大器OP2都可以维持产生致能的启动信号EN，并持续使输出控制开关130导通并产生输出电压VOAC。

值得一提的，当具有相对低电压的判断信号PDS被产生时，相位检测机制被关闭。此时，分压电路410针对判断信号PDS进行分压而产生第二参考电压VR2的电压值将会很低，并且，端点BE同时可接收到具有低电压电平的辅助信号AUX1，可有效打破二极管D1以及电阻R11所形成的电压拉高回路，并有效拉低第二参考电压VR2的电压值。因此，分压输入电压DVIN的电压值将大于第二参考电压VR2的电压值，运算放大器OP2则产生禁能的启动信号EN。

在另一方面，当过电压保护动作被启动时，过电压保护信号OVP也可通过端点BE以打破二极管D1以及电阻R11所形成的电压拉高回路，并拉低第二参考电压VR2的电压值。并可使分压输入电压DVIN的电压值将大于第二参考电压VR2的电压值，使运算放大器OP2则产生禁能的启动信号EN，以切断输出控制开关130，并阻断输出电压VOAC的产生。

附带一提，在本实施例中，相位检测器220还包括稳压电路430。稳压电路430耦接至运算放大器OP2的负输入端，并包括稽纳二极管ZD2以及电容C3。其中，稳压电路430用以稳定运算放大器OP2的负输入端上的电压值，并使运算放大器OP2的负输入端上的电压值不致大于稽纳二极管ZD2的崩溃电压。

以下请参照图6，图6显示本发明实施例的开关驱动电路的示意图。开关驱动电路500串接在低相位延迟检测器120与输出控制开关130间。开关驱动电路500接收启动信号EN，并依据启动信号EN产生驱动信号DRV。驱动信号DRV被提供至输出控制开关130，并使输出控制开关130导通或断开。

在本实施方式中，开关驱动电路500包括由电阻R51、R52、电容C51、晶体管TR1以及二极管D51所构成的放大器所建构。电阻R51的一端接收启动信号EN。电阻R52耦接在电阻R51的第二端与参考电接端GND间。晶体管TR1的控制端耦接至电阻R51的第二端，晶体管TR1的第一端耦接至参考接地端GND。电容C51耦接在晶体管TR1的控制端与参考接地端GND间。二极管D51的阴极接收直流输入电压VIDC，其阳极耦接至晶体管TR1的第二端。其中，二极管D51的阴极与阳极间提供驱动信号DRV。在当启动信号EN为致能的状态时，开关驱动电路500对应产生的驱动信号DRV可驱使输出控制开关130被导通，并使交流输入电压VIAC被传送以作为输出电压VOAC。相对的，在当启动信号EN为禁能的状态时，开关驱动电路500对应产生的驱动信号DRV可驱使输出控制开关130被断开，阻断交流输入电压VIAC的传出路径。

以下请参照图7，图7显示本发明另一实施例的低相位突波保护器的示意图。低相位突波保护器600包括电压转换器610、低相位延迟检测器620、输出控制开关630、突波保护装置640、电压输出指示装置650以及开关驱动电路670。与前述实施例不相同的，本发明在低相位突波保护器600的前端设置突波保护装置640，并执行针对交流输入电压VIAC所产生突波电流进行保护动作。在本实施例中，突波保护装置640可以是压敏电阻。

另外，本实施例中，另在产生输出电压VOAC的端点上设置电压输出指示装置650。电压输出指示装置650用以接收输出电压VOAC，并在输出电压VOAC被产生时，电压输出指示装置650可清楚指示输出电压VOAC以顺利被产出。在本发明实施例中，电压输出指示装置650可以为指示灯(例如发光二极管)。通过电压输出指示装置650，工程人员可以得知，系统有无产生输出电压VOAC至电子装置，并作为系统维修时的一个信息。

另外，开关驱动电路670耦接在输出控制开关630以及低相位延迟检测器620间，依据低相位延迟检测器620所产生的启动信号EN以产生驱动信号DRV，并提供驱动信号DRV以使输出控制开关630被导通或被断开。

以下请参照图8，图8显示本发明实施例的低相位突波保护器的工作波形图。其中，输出电压VOAC在时间点TA1被产生，且在时间点TA1，交流输入电压为低相位状态(例如小于20°)。在此条件下，输出控制开关导通时(在时间点TA1)所产生的电流IAC的电流值大小可以有效的得到控制，不致对电子元件产生破坏。

综上所述，本发明在交流输入电压稳定后，通过检测交流输入电压的相位，并在交流输入电压处于相对低相对的时间点，导通输出控制开关以产生输出电压。如此一来，输出电压提供的瞬间所可能产生的突波电流的能量可以有效的被减低，降低电子元件因而生损坏的机率。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (22)

1.一种低相位突波保护器，其特征在于，包括：

电压转换器，接收交流输入电压，并转换所述交流输入电压以产生直流输入电压；

低相位延迟检测器，耦接所述电压转换器，接收所述直流输入电压以作为电源电压，检测所述交流输入电压是否达稳定状态以启动相位检测机制，并在所述相位检测机制被启动后，检测所述交流输入电压的相位以产生启动信号；以及

输出控制开关，耦接所述低相位延迟检测器，接收所述交流输入电压，并依据所述启动信号以决定是否传输所述交流输入电压以作为输出电压。

2.根据权利要求1所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述相位检测器包括：

稳定电压检测器，接收所述交流输入电压，依据比较所述交流输入电压的电压峰值与第一参考电压以决定是否启动所述相位检测机制；以及

相位检测器，耦接所述稳定电压检测器，当所述相位检测机制被启动后，所述相位检测器依据比较所述交流输入电压的电压值以及第二参考电压以产生所述启动信号；以及

过压保护电路，耦接所述相位检测器，接收所述交流输入电压，依据比较所述交流输入电压的电压峰值与第三参考电压以产生过电压保护信号，所述过电压保护信号用以决定是否启动过电压保护动作。

3.根据权利要求2所述的低相位突波保护器，其特征在于，当所述交流输入电压的电压峰值大于所述第一参考电压时，所述稳定电压检测器启动所述相位检测机制。

4.根据权利要求2所述的低相位突波保护器，其特征在于，当所述相位检测机制被启动后，且当所述交流输入电压的电压值小于所述第二参考电压时，所述相位检测器致能所述启动信号，并使所述输出控制开关被导通。

5.根据权利要求2所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述稳定电压检测器包括：

电压调整器，针对所述交流输入电压进行变压、整流及滤波动作以获得代表所述交流输入电压的电压峰值的调整后输入电压；以及

比较器，耦接所述电压调整器，接收所述调整后输入电压以及所述第一参考电压，并依据比较所述调整后输入电压以及所述第一参考电压以产生判断信号。

6.根据权利要求5所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述稳定电压检测器还包括：

辅助电路，接收所述判断信号，并依据所述判断信号以产生辅助信号。

7.根据权利要求6所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述比较器包括：

运算放大器，其正输入端接收所述调整后输入电压，所述运算放大器的负输入端接收所述第一参考电压，所述运算放大器的输出端产生所述判断信号；以及

回授电阻，耦接在所述运算放大器的正输入端以及所述运算放大器的输出端间，

其中，所述运算放大器接收所述直流输入电压以作为电源电压。

8.根据权利要求7所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述稳定电压检测器还包括：

稳压电路，耦接至所述运算放大器的负输入端，并依据所述直流输入电压以产生所述第一参考电压。

9.根据权利要求8所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述稳压电路包括：

电容，耦接在所述运算放大器的负输入端以及参考接地端间；

电阻，一端接收所述直流输入电压，另一端耦接至所述运算放大器的负输入端；以及

稽纳二极管，其阴极端耦接至所述运算放大器的负输入端，其阳极端耦接至所述参考接地端。

10.根据权利要求6所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述辅助电路包括：

第一电阻，其第一端接收所述判断信号；

第一晶体管，控制端耦接至所述第一电阻的第二端；

第二电阻，其第一端接收所述直流输入电压，其第二端耦接至所述第一晶体管的第一端；以及

第二晶体管，其第一端产生所述辅助信号，其控制端耦接至所述第一晶体管的第一端，所述第二晶体管的第二端与所述第一晶体管的第二端共同耦接至参考接地端。

11.根据权利要求6所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述过压保护电路包括：

分压电路，针对所述交流输入电压进行分压；

运算放大器，使所述分压电路的输出与所述第三参考电压进行比较；

第一电阻，串接在所述运算放大器的输出端与正输入端间；

第二电阻，耦接至所述运算放大器的输出端；

第三电阻，串接在所述第二电阻与参考接地端间；以及

晶体管，其控制端耦接至所述第二电阻与所述第三电阻的耦接端，其第一端产生所述过电压保护信号，其第二端耦接至所述参考接地端。

12.根据权利要求6所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述相位检测器包括：

第一分压电路，接收所述判断信号、所述辅助信号以及所述过电压保护信号，并依据分压所述判断信号、依据所述辅助信号或依据所述过电压保护信号以产生所述第二参考电压；

第二分压电路，接收所述交流输入电压，并针对所述交流输入电压进行分压以产生一分压输入电压；以及

运算放大器，其正输入端接收所述第二参考电压，其负输入端接收所述分压输入电压，所述运算放大器比较所述第二参考电压是否大于所述分压输入电压以在其输出端产生所述启动信号。

13.根据权利要求12所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述相位检测器还包括：

二极管，其阳极耦接至所述运算放大器的输出端，其阴极耦接至所述运算放大器的正输入端；以及

电阻，与所述二极管串联耦接在所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的正输入端间。

14.根据权利要求12所述的低相位突波保护器，其特征在于，还包括：

开关驱动电路，耦接在所述低相位延迟检测器与所述输出控制开关间，依据所述启动信号以产生驱动信号，并提供所述驱动信号以使所述输出控制开关被导通或被断开。

15.根据权利要求14所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述开关驱动电路包括：

第一电阻，一端接收所述启动信号；

第二电阻，耦接在所述第一电阻的第二端与参考电接端间；

晶体管，其控制端耦接至所述第一电阻的第二端，其第一端耦接至所述参考接地端；

电容，耦接在所述晶体管的控制端与所述参考接地端间；以及

二极管，其阴极接收所述直流输入电压，其阳极耦接至所述晶体管的第二端，

其中，所述二极管的阴极与阳极间提供所述驱动信号。

16.根据权利要求1所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述低相位延迟检测器还接收供电命令，并依据所述供电命令以启动所述相位检测机制。

17.根据权利要求1所述的低相位突波保护器，其特征在于，还包括：

突波保护装置，耦接在所述电压转换器以及所述输出控制开关接收所述交流输入电压的路径间，针对所述交流输入电压执行突波保护动作。

18.根据权利要求17所述的低相位突波保护器其特征在于，所述突波保护装置为压敏电阻。

19.根据权利要求1所述的低相位突波保护器，其特征在于，还包括：

电压输出指示装置，耦接至所述输出控制开关产生所述输出电压的端点，用以指示所述输出电压有无被产生。

20.根据权利要求19所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述电压输出指示装置为指示灯。

21.根据权利要求1所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述输出控制开关为固态开关。

22.根据权利要求1所述的低相位突波保护器，其特征在于，所述低相位延迟检测器在所述相位检测机制被启动后，依据检测所述交流输入电压的相位是否小于20°以产生所述启动信号，并在所述交流输入电压的相位小于20°时通过所述启动信号使所述输出控制开关被导通。