[發明專利]電流過載保護裝置及其方法

在審

• 申請號: 202010180114.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN113410816A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 郭一統;蕭清鵬;王振中
• 申請（專利權）人: 天揚精密科技股份有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明提供一種電流過載保護裝置及其方法。前述的裝置包括電流量測器以及控制模塊；電流量測器用于量測一電流路徑上的一電流值；控制模塊與電流量測器電性連接，并儲存有電流門檻數據，電流門檻數據包括多個分別對應一斷路門檻值的時間區間，復數個時間區間所對應的時間愈早，其對應的斷路門檻值愈大，而控制模塊用于接受并匯集一指定時間長度內的電流信號以計算電流路徑的一電流值，并判斷該電流值是否大于或等于該斷路門檻值，若是，則執行過載保護步驟以對一負載進行電流過載保護。

技術領域

本發明涉及一種電流過載保護裝置及其方法，尤其是關于一種電流過載門檻隨時間漸減的電流過載保護裝置及其方法。

背景技術

在各種用電回路中，常見因為電源供應不穩、元件異常、負載調到過大、錯誤連接電源等等原因，導致電子裝置接受超出其負荷的電流，有可能導致電路上或電子裝置(下稱負載)的故障或毀損。因此，過電流保護機制，或稱過載保護機制，普遍存在電路設計中。

現有已知有利用斷路器(Circuit Breaker)來對于由外而來的突流進行過電流保護。而前述元件的電流過載門檻是固定的，一旦通過的電流大于預設的過載門檻，斷路保護器即斷電或斷開關，防止負載因高電流而受損。然而，若負載為電動機或是鎢絲燈泡，正常啟動會有突起高額電流，為防止斷路器錯誤地因啟動時的高額電流而斷路影響正常使用，已知常見做法是選用數倍于負載的額定電流的斷路器為過電流保護，但此做法允許高于負載的額定電流通過負載，電流仍有可能會對負載造成傷害，故并非理想的設計。

而在過電流與過載保護機制中，溫度量測器為一常被使用的偵測元件，尤其是負溫度系數型(NTC)溫度量測器，一般會選擇裝設在電路負載上，以偵測負載是否過熱，一旦過熱，即藉由回饋而控制電路開關，以自動調降或是關閉電路的負載電流。現有技術中，有在超過一定溫度的過熱時，發出警告、進行電流量調整、或是關閉電源者，亦有依據負載的溫度上升斜率，來判斷負載是否正常運作而調整負載電流者。

然而，由于負載受電流加熱需時，利用溫度進行過電流量測需時較久，反應較慢，同時高電流會使導線溫度持續提高，在保護啟動，電路斷路前，流經導線的電流雖不夠大到使熔斷器斷開，但電流已足以使導線表面的絕緣包覆材劣化或燒毀，危及使用者的安全。

同理，也有已知物理性的熔斷器，利用過載電流通過時的熱能加熱電路，并利用電流熱破壞斷電的開關，遇見此類負載如鎢絲燈泡，馬達，雖沒有啟動電流斷電誤關閉問題，但因靠溫度物理特性斷電，斷電時間反應較長不靈敏，亦有前述的問題。

為因應導線包覆材劣化的問題，已知有先前技術提出一種同時包括熔斷器及電子式電流保護器的系統。系統設計了一個二維的電流-時間圖，并設定有正常電流門檻曲線、熔斷器的電流門檻曲線以及導線包裝熔解的電流門檻曲線等門檻曲線；并利用前述各曲線將電流-時間圖區分為多個區域以在導線包覆材劣化前，以電子式電流保護器切斷電路以保護導線的外絕緣層。惟其計算時需要將電流值及時間值分別與多條門檻曲線進行重復比對，導致比對時對運算資源的要求極高，需采用運資能力較高的數據處理器，致使其成本隨之而明顯提升，不利于產品推廣。

另一方面，為減輕處理器的運算能力要求，亦已見有設于電子式電流過載保護裝置，將斷路門檻值的比對流程在數據處理器外，以硬件電路方式進行前處理，藉此減輕處理器對運算能力的需求。前述的系統以一電流量測器量測電流值，并分別將電流值傳送予第一電路、第二電路和處理器。第一電路對應負載啟動狀態時的較高電流門檻；第二電路對應負載正常運行狀態時的較低電流門檻；第一電路和第二電路會分別和電流值進行比對并分別對處理器輸出對應的第一信號及第二信號；另一方面，處理器會根據電流值來判斷負載是在啟動狀態或是在正常運行狀態，據而對應地從第一信號或第二信號中選擇接受比對結果的其中一者，進而根據比對結果決定是否對電路進行斷路以保護負載。由于處理器只進行負責工作狀態的判斷，并不參與運算及比對，故可最低化對處理器的運算能力要求。但此設計中，每個比對用的電路只會對應一個電流的斷路門檻值，而當斷路門檻值有許多個的時候，其電路設計將變得極為復雜，成本亦會隨之提高。