專利名稱：提供穩(wěn)定電壓給電裝置的微控制單元和保護(hù)電裝置的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于微控制単元和保護(hù)電裝置的系統(tǒng)，特別是提供穩(wěn)定電壓輸出給電裝置的微控制単元和保護(hù)電裝置的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
輸入突波電流指的是電裝置一開啟時(shí)所受到的最大瞬間輸入電流。其產(chǎn)生原因是當(dāng)電裝置接到電源時(shí)，由于電裝置已關(guān)機(jī)一段時(shí)間，因此電源會(huì)以高電流將電裝置的所有元件立即充電。通常，此情況持續(xù)3至10微秒。輸入突波電流的能量藉由從電纜輻射而消散并沖擊其他電子元件。輸入突波電流在使用中帶來(lái)電壓變化。因此，所有電裝置需具有必要的抗EFT (電快速瞬變)或抗EMI (電磁干擾)設(shè)計(jì)。當(dāng)然，需要時(shí)間來(lái)處理且成本不可輕忽。 在電裝置的領(lǐng)域，存在上述現(xiàn)象。請(qǐng)參照?qǐng)D1，顯示電裝置電路10的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。電裝置電路10主要由低壓DC電源I、微控制單元(MCU) 2、電裝置3組成。從DC電源I收到DC功率后，MCU 2提供電壓輸出給電裝置3，以驅(qū)動(dòng)電裝置所控制的馬達(dá)(未顯示)。實(shí)際上，要求以對(duì)抗EFT和EMI的較高性能來(lái)設(shè)計(jì)MCU 2。相較于一般MCU，性能愈高表示價(jià)格愈高。所以未廣泛使用。為解決此問題，提出許多發(fā)明。請(qǐng)參照?qǐng)D2。美國(guó)專利7，112，932提出可支持高壓應(yīng)用的互補(bǔ)式金氧半(CMOS)科技的系統(tǒng)單晶片(SOC)。此發(fā)明的單晶片系統(tǒng)包括高壓電路、包含所有時(shí)序控制的完整微控制器系統(tǒng)、中斷邏輯、快閃可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)程序存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、專用控制功能所需的快閃EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O、核心和系統(tǒng)周邊總線。此發(fā)明的較佳實(shí)施例顯示驅(qū)動(dòng)H橋組態(tài)的DC馬達(dá)，具有AMR (異向性磁阻)位置偵測(cè)和控制。脈寬調(diào)變(PWM)施于高壓(30至60伏或小于30伏的較低范圍)CMOS緩沖器，以管控CMOS-FET或馬達(dá)H橋的繼電器。雖然‘932使用ー個(gè)SOC來(lái)解決問題，但對(duì)低工作電壓下的電裝置沒辦法。另ー發(fā)明見于美國(guó)專利7，586，727?！?27揭露輸入突波電流限制電源供應(yīng)器切換電路。包含連接具有電容器的電負(fù)載與直流電源供應(yīng)器的第一開關(guān)、從直流電源供應(yīng)器供電給電負(fù)載時(shí)比第一開關(guān)先開啟的第二開關(guān)、與第一開關(guān)并聯(lián)而其輸入突波電流限制電阻器與第二開關(guān)串聯(lián)的輸入突波電流限制電路、當(dāng)?shù)谝缓偷诙_關(guān)都關(guān)閉時(shí)監(jiān)視流經(jīng)ニ極管的第二開關(guān)關(guān)閉漏流的監(jiān)視電路?！?27的特性是使用輸入突波電流限制電源供應(yīng)器切換電路。然而，它并非S0C?！?27的工作電壓對(duì)低壓電裝置仍算高。最后，請(qǐng)參照?qǐng)D4。美國(guó)專利7，855，535顯示關(guān)于抗涌浪電流設(shè)計(jì)的又ー發(fā)明。電源供應(yīng)器系統(tǒng)包括可變電壓源，提供并遞增控制電壓以配合傳送電晶體。電源供應(yīng)器系統(tǒng)也包括輸入突波電流監(jiān)視器，監(jiān)視流經(jīng)傳送電晶體的電流。電源供應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)一歩包括電壓控制電路，停止控制電壓的遞增以回應(yīng)超過預(yù)定電流限制的電流?！?35的缺點(diǎn)是系統(tǒng)須一直開啟以防止涌浪電流，因此消耗較多功率。依據(jù)上述，要提供有以下優(yōu)點(diǎn)的微控制単元給低壓下的電裝置1.對(duì)抗輸入突波電流所造成的EMI和EFT的良好性能；2.低功率消耗；3.低制造成本；4.整合設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的觀點(diǎn)，提供穩(wěn)定電壓輸出給電裝置的微控制単元包含電荷泵調(diào)節(jié)器，接到外部DC電源，將輸出自DC電源的電壓升壓及調(diào)節(jié)；和控制器，當(dāng)DC電源的電流穩(wěn)定時(shí)切到外部DC電源，當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)切到電荷泵調(diào)節(jié)器，以輸出穩(wěn)定電壓給電裝置，以消除輸入突波電流對(duì)電裝置的損壞。電荷泵調(diào)節(jié)器最好將DC電源的電壓加倍。DC電源最好是電池。

微控制單元最好進(jìn)ー步包括判定電流是否穩(wěn)定的判定器。判定器最好在測(cè)到突波時(shí)判定電流不穩(wěn)。判定最好由軟件來(lái)進(jìn)行。輸出給電裝置的穩(wěn)定電壓最好具有5伏的最大振幅。微控制単元最好是微處理器、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的形式。電荷泵調(diào)節(jié)器最好有反饋控制電路以產(chǎn)生穩(wěn)定輸出電壓。電荷泵調(diào)節(jié)器最好進(jìn)一歩接到外部電容器。依照本發(fā)明另ー觀點(diǎn)，保護(hù)電裝置的系統(tǒng)包含提供直流的DC電源；微控制單元，包括電荷泵調(diào)節(jié)器，接到DC電源，將輸出自DC電源的電壓升壓及調(diào)節(jié)；控制器，當(dāng)DC電源的直流穩(wěn)定時(shí)切到DC電源，當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)切到電荷泵調(diào)節(jié)器，以輸出穩(wěn)定電壓；電裝置，接至徽控制単元，接收輸出自微控制単元的穩(wěn)定電壓，藉以消除輸入突波電流所造成的損壞。DC電源最好是電池。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的提供穩(wěn)定電壓輸出給電裝置的微控制単元和保護(hù)電裝置的系統(tǒng)，提供較佳抗干擾能力。


圖I顯示第一現(xiàn)有技術(shù)的電裝置。圖2顯示第二現(xiàn)有技術(shù)的電裝置。圖3顯示第三現(xiàn)有技術(shù)的電裝置。圖4顯示第四現(xiàn)有技術(shù)的電裝置。圖5呈現(xiàn)本發(fā)明的微控制單元。圖6呈現(xiàn)以本發(fā)明的微控制單元來(lái)實(shí)施的電路。附圖標(biāo)記說明1_DC電源；2_微控制單元；3_電裝置；10_電裝置電路；100_微控制單元；101-電荷泵調(diào)節(jié)器；1012_反饋控制電路；102-控制器；1022-判定器；110-電路；Ill-DC電源；1022-電裝置。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D5和6。圖5顯示本發(fā)明的微控制單元100。圖6呈現(xiàn)以微控制單元100來(lái)實(shí)施的電路110。微控制單元100是集成電路(1C)。微控制單元100用來(lái)提供穩(wěn)定DC電壓給低工作電壓下的電裝置112。如圖5，微控制単元100具有電荷泵調(diào)節(jié)器101、控制器102、連接在電荷泵調(diào)節(jié)器101與控制器102之間的開關(guān)SW。電荷泵調(diào)節(jié)器101接收輸入電壓Vin，輸出電壓Vout給開關(guān)SW。然后，開關(guān)SW通過電壓Vout到控制器102。在輸出到開關(guān)SW前，電荷泵調(diào)節(jié)器101將輸入電壓Vin升壓成輸出電壓Vout。此實(shí)施例中，電荷泵調(diào)節(jié)器101將DC電源111的電壓加倍。當(dāng)然，電荷泵調(diào)節(jié)器101的輸出電壓Vout不限于輸入電壓Vin的兩倍。 另ー電壓Vcc也可從DC電源111直接送給控制器102，不經(jīng)電荷泵調(diào)節(jié)器101，如圖6。使用開關(guān)SW，控制器102可選擇性接收電壓Vout或電壓Vcc。此實(shí)施例中，當(dāng)DC電源111的電流穩(wěn)定時(shí)，控制器102從DC電源111接收電壓Vcc。當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)，控制器102從電荷泵調(diào)節(jié)器101接收電壓Vout。
換言之，當(dāng)DC電源111的電流變不穩(wěn)，亦即，發(fā)生輸入突波電流時(shí)，開關(guān)SW將控制器102接到電荷泵調(diào)節(jié)器101以具有穩(wěn)定輸入的電壓。否則，當(dāng)DC電源111的電流穩(wěn)定時(shí)，開關(guān)SW通常接到DC電源111，以防因電荷泵調(diào)節(jié)器101的運(yùn)作而引起的功率損失。實(shí)際上，控制器102具有判定器1022以判定DC電源111的電流是否穩(wěn)定。詳言之，測(cè)到突波時(shí)，判定電流不穩(wěn)。判定器1022的判定可由軟件來(lái)進(jìn)行。表示微控制単元100可調(diào)整適用于任何種類的電裝置。電荷泵調(diào)節(jié)器101具有反饋控制電路1012來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定輸出電壓。電荷泵調(diào)節(jié)器101甚至可接到電容器Cl以幫助升壓和調(diào)節(jié)，如圖6。再者，DC電源111的地電壓GND接到控制器102，如圖5。DC電源111依據(jù)本發(fā)明可為電池。最后，控制器102輸出穩(wěn)定電壓給電裝置112，以消除輸入突波電流對(duì)電裝置的損壞。通常，當(dāng)電流在短時(shí)間內(nèi)增加正常值的數(shù)倍時(shí)，電流視為不穩(wěn)。主要是，在IOms內(nèi)發(fā)生輸入突波電流。穩(wěn)定電壓的最大振幅為5伏。實(shí)際上，微控制単元100可為微處理器、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的形式。雖然圖6中，DC電源111和電容器Cl包含于電路110，但當(dāng)微控制單元100設(shè)計(jì)成獨(dú)立電路芯片時(shí),他們可外接到微控制單元100。本發(fā)明可用于諸如吸塵器、打豆?jié){機(jī)、空調(diào)器、冰箱、洗衣機(jī)、其他電器產(chǎn)品等的電裝置。本發(fā)明提供較佳抗干擾能力。電器產(chǎn)品的開發(fā)人員不需處理電磁輻射干擾問題及采取遮蔽措施，因此，節(jié)省許多時(shí)間。雖然以視為最實(shí)用的較佳實(shí)施例來(lái)說明本發(fā)明，但要了解本發(fā)明不限于揭露的實(shí)施例。相反地，應(yīng)涵蓋申請(qǐng)專利范圍的精神和范圍內(nèi)所包含的各種修改和類似結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.ー種提供穩(wěn)定電壓輸出給電裝置的微控制単元，其特征在于，包括 ー電荷泵調(diào)節(jié)器，接到外部DC電源，將輸出自DC電源的電壓升壓及調(diào)節(jié) '及 ー控制器，當(dāng)DC電源的電流穩(wěn)定時(shí)切到外部DC電源，當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)切到電荷泵調(diào)節(jié)器，以輸出穩(wěn)定電壓給電裝置，以消除輸入突波電流對(duì)電裝置的損壞。
2.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在于，該電荷泵調(diào)節(jié)器將所述DC電源的電壓加倍。
3.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在于，該DC電源是電池。
4.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在干，進(jìn)ー步包括判定電流是否穩(wěn)定的判定器。
5.如權(quán)利要求4所述的微控制單元，其特征在于，所述判定器在測(cè)到突波時(shí)判定電流不穩(wěn)。
6.如權(quán)利要求4所述的微控制單元，其特征在于，該判定器由軟件來(lái)進(jìn)行判定。
7.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在于，輸出給電裝置的穩(wěn)定電壓具有5伏的最大振幅。
8.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在于，所述微控制單元是微處理器、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。
9.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在干，電荷泵調(diào)節(jié)器有反饋控制電路以產(chǎn)生穩(wěn)定輸出電壓。
10.如權(quán)利要求I所述的微控制單元，其特征在干，電荷泵調(diào)節(jié)器進(jìn)ー步接到外部電容器。
11.ー種保護(hù)電裝置的系統(tǒng)，其特征在于，包括提供直流的一 DC電源、微控制単元和電裝置，其中 所述微控制単元，包括一電荷泵調(diào)節(jié)器和ー控制器，其中 所述電荷泵調(diào)節(jié)器，接到DC電源，將輸出自DC電源的電壓升壓及調(diào)節(jié) '及所述控制器，當(dāng)DC電源的直流穩(wěn)定時(shí)切到DC電源，當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)切到電荷泵調(diào)節(jié)器，以輸出穩(wěn)定電壓；及 所述電裝置，接到所述微控制単元，接收輸出自微控制単元的穩(wěn)定電壓，以消除輸入突波電流所造成的損壞。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DC電源是電池。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電裝置的微控制單元。包含電荷泵調(diào)節(jié)器，接到外部DC電源，將輸出自DC電源的電壓升壓及調(diào)節(jié)；和控制器，當(dāng)DC電源的電流穩(wěn)定時(shí)切到外部DC電源，當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)切到電荷泵調(diào)節(jié)器，以輸出穩(wěn)定電壓給電裝置，藉以消除輸入突波電流對(duì)電裝置的損壞。本發(fā)明還提供了一種保護(hù)電裝置的系統(tǒng)包含提供直流的DC電源；微控制單元，包括電荷泵調(diào)節(jié)器，接到DC電源，將輸出自DC電源的電壓升壓及調(diào)節(jié)；控制器，當(dāng)DC電源的直流穩(wěn)定時(shí)切到DC電源，當(dāng)電流不穩(wěn)時(shí)切到電荷泵調(diào)節(jié)器，以輸出穩(wěn)定電壓；電裝置，接到微控制單元，接收輸出自微控制單元的穩(wěn)定電壓，藉以消除輸入突波電流所造成的損壞。本發(fā)明提供較佳抗干擾能力。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102761168SQ20111010843
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者李彥緒, 李水竹, 謝曙蘭, 趙伯寅 申請(qǐng)人:紘康科技股份有限公司