本发明有关于一种驱动保护电路，特别是有关于一种输出一错误信号给外部负载的驱动保护电路及操作电路。
背景技术：
在一般的电子装置中，通常具有一驱动电路，用以提供驱动信号给后端的负载。负载根据驱动信号而动作。然而，当驱动信号受到干扰而处于不正确的电平时，负载可能因异常的驱动信号而误动作，或是因而损坏。
技术实现要素：
本发明提供一种驱动保护电路，其通过一输入输出接脚耦接一负载，并包括一信号产生电路、一输入输出电路、一计数电路、一检测电路以及一控制电路。信号产生电路用以产生一驱动信号。输入输出电路根据一使能信号，传送驱动信号至输入输出接脚。当使能信号为一预设电平时，计数电路调整一计数值。检测电路耦接输入输出接脚，并检测输入输出接脚的电压电平，用以产生一检测信号。控制电路耦接计数电路及检测电路。当计数值等于一预设值时，控制电路判断检测信号的电平是否与驱动信号的电平相同。当检测信号的电平与驱动信号的电平不同时，控制电路发出一错误信号，用以关闭负载的电源。
本发明另提供一种操作电路，包括：一电源供应电路、一晶体管、一输入输出接脚以及一驱动保护电路。电源供应电路，用以提供一操作电压。晶体管接收操作电压。输入输出接脚耦接晶体管的栅极。驱动保护电路耦接输入输出接脚，并包括一信号产生电路、一输入输出电路、一计数电路、一检测电路以及一控制电路。信号产生电路用以产生一驱动信号。输入输出电路根据一使能信号，传送驱动信号至输入输出接脚。当使能信号为一预设电平时，计数电路调整一计数值。检测电路耦接输入输出接脚，并检测输入输出接脚的电压电平，用以产生一检测信号。控制电路耦接计数电路及检测电路。当计数值等于一预设值时，控制电路判断检测信号的电平是否与驱动信号的电平相同。当检测信号的电平与驱动信号的电平不同时，控制电路发出一错误信号，用以关闭电源供应电路。
附图说明
图1为本发明的操作电路的示意图；
图2a为本发明的驱动保护电路的一可能实施例；
图2b为本发明的驱动保护电路的另一实施例；
图2c为本发明的驱动保护电路的另一实施例；
图3为本发明的处理电路的一可能示意图；
图4为本发明的驱动信号、输入输出接脚的电压电平与错误信号的关系示意图；
图5为本发明的控制方法的一可能流程示意图。
附图标号
100：操作电路；110：驱动保护电路；
120：负载；111、112：输入输出接脚；
sd：驱动信号；sfl：错误信号；
121：电源供应电路；122：微处理单元；
123：晶体管；124：操作电路；
vcc：输入电压；vdd：操作电压；
210：信号产生电路；220：处理电路；
230：输入输出电路；240：检测电路；
sen：使能信号；sdt：检测信号；
v111：电压电平；241：突波消除电路；
250：逻辑电路；310：计数电路；
vu：计数值；320：控制电路；
321：比较电路；322：控制器；
scm：比较信号；t41～t48：时间点；
s511～s516：步骤；260：滤波电路；
vh、vl：临界电平。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附图式，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。另外，实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
图1为本发明的操作电路的示意图。如图所示，操作电路100包括一驱动保护电路110以及一负载120。在一可能实施例中，驱动保护电路110与负载120设置在同一电路板(pcb)上。在另一可能实施例中，驱动保护电路110为一晶片，而负载120为另一独立的晶片。
驱动保护电路110通过一输入输出接脚111，提供一驱动信号sd给负载120。负载120根据驱动信号sd而动作。在本实施例中，驱动保护电路110判断输入输出接脚111的电压电平是否异常。当输入输出接脚111的电压电平异常时，很容易损害负载120。因此，驱动保护电路110通过一输入输出接脚112，输出一错误信号sfl，用以关掉负载120的电源。在其它实施例中，当输入输出接脚111的电压电平异常时，驱动保护电路110停止提供驱动信号sd给负载120。稍后将说明驱动保护电路110如何判断输入输出接脚111的电压电平是否异常。
本发明并不限定负载120的电路架构。在一可能实施例中，负载120包括一电源供应电路121、一微处理单元(microcontrollerunit，mcu)122、一晶体管123以及一操作电路124。电源供应电路121用以将一输入电压vcc转换成一操作电压vdd。本发明并不限定电源供应电路121的电路架构。在一可能实施例中，电源供应电路121为一降压转换器(buckconverter)。
晶体管123根据驱动信号sd，传送操作电压vdd给操作电路124。本发明并不限定晶体管123的种类。在一可能实施例中，晶体管123为一金属氧化半导体(mos)晶体管。在其它实施中，晶体管123为一n型晶体管，其栅极接收驱动信号sd，其漏极接收操作电压vdd，其源极耦接操作电路124。操作电路124根据操作电压vdd而动作。
微处理单元122用以控制电源供应电路121。举例而言，当驱动保护电路110未送出错误信号sfl时，微处理单元122命令电源供应电路121转换输入电压vcc，用以提供操作电压vdd给晶体管123。然而，当驱动保护电路110送出错误信号sfl时，微处理单元122命令电源供应电路121停止转换输入电压vcc。因此，晶体管123不再传送操作电压vdd给操作电路124。在其它实施例中，电源供应电路121直接接收错误信号sfl。在此例中，当驱动保护电路110送出错误信号sfl时，电源供应电路121停止动作，当驱动保护电路110未送出错误信号sfl时，电源供应电路121提供操作电压vdd给晶体管123。
图2a为本发明的驱动保护电路110的一可能实施例。如图所示，驱动保护电路110包括一信号产生电路210、一处理电路220、一输入输出电路230以及一检测电路240。信号产生电路210用以产生驱动信号sd。在一可能实施例中，驱动信号sd为一脉宽调制(pulsewidthmodulation，pwm)信号。
输入输出电路230根据一使能信号sen，传送驱动信号sd至输入输出接脚111。在本实施例中，当使能信号sen为一预设电平(如高电平)时，输入输出电路230传送驱动信号sd至输入输出接脚111。当使能信号sen不为预设电平时，输入输出电路230停止传送驱动信号sd至输入输出接脚111。在一可能实施例中，输入输出电路230为一输入输出缓冲器(i/obuffer)。
检测电路240耦接输入输出接脚111，并检测输入输出接脚111的电压电平v111，用以产生一检测信号sdt。本发明并不限定检测电路240的电路架构。任何可检测电压电平的电路架构，均可作为检测电路240。
在一可能实施例中，输入输出接脚111的电压电平v111可能受到杂讯干扰，或是受到相邻输入输出接脚的电压干扰，导致输入输出接脚111的电压电平v111发生变化。为了消除输入输出接脚111上的短暂杂讯干扰，检测电路240可能包括一突波消除电路241。当输入输出接脚111的电压电平v111大于一第一临界值时，突波消除电路241设定检测信号sdt为一第一电平(如一高电平)。当输入输出接脚111的电压电平v111小于一第二临界值时，突波消除电路241设定检测信号sdt为一第二电平(如一低电平)。第一临界值可能高于第二临界值。因此，当输入输出接脚111的电压电平v111发生微小变化时(即电压电平v111位于第一及第二临界值之间)，突波消除电路241不会改变检测信号sdt。在一可能实施例中，突波消除电路241为一史密特触发器(schmitttrigger)。当突波消除电路241的速度越快时，越能及时地检测到突波。
处理电路220根据使能信号sen、驱动信号sd以及检测信号sdt，决定是否产生错误信号sfl。在本实施例中，当使能信号sen导通输入输出电路230时，输入输出接脚111的电压电平应该与驱动信号sd相同。然而，由于输入输出接脚111的电压电平需要较长的时间才会与驱动信号sd相同，故在输入输出电路230被导通后，处理电路220在等待一段时间，才判断输入输出接脚111的电压电平是否异常，便可减少误判发生(误以为检测信号sdt与驱动信号sd不同)。举例而言，当使能信号sen为一预设电平时，输入输出电路230被导通。因此，处理电路220等待一第一预设时间后，才比较驱动信号sd以及检测信号sdt的电平，用以判断输入输出接脚111的电压电平v111是否发生异常。当检测信号sdt的电平与驱动信号sd的电平不同，表示输入输出接脚111的电压电平v111发生异常。因此，处理电路220产生错误信号sfl给输入输出接脚112。当检测信号sdt的电平与驱动信号sd的电平相同，表示输入输出接脚111的电压电平v111正常。因此，处理电路220不产生错误信号sfl。
图2b为本发明的驱动保护电路110的另一实施例。图2b与图2a相似，不同之处在于，图2b多了一逻辑电路250。逻辑电路250根据使能信号sen及错误信号sfl，控制输入输出电路230。在本实施例中，当使能信号sen等于一预设电平并且处理电路220未产生错误信号sfl时，逻辑电路250导通输入输出电路230。因此，输入输出电路230传送驱动信号sd给输入输出接脚111。然而，当处理电路220产生错误信号sfl时，即使使能信号sen等于该预设电平，逻辑电路250不导通输入输出电路230。因此，输入输出电路230停止传送驱动信号sd给输入输出接脚111。在其它实施例中，当使能信号sen不等于该预设电平时，逻辑电路250不导通输入输出电路230。
图2c为本发明的驱动保护电路110的另一可能实施例。图2c与图2b相似，不同之处在于，图2c的驱动保护电路110多了一滤波电路260。滤波电路260用以滤除电压振幅较大的杂讯。举例而言，当输入输出接脚111的电压电平v111因杂讯干扰或是因静电放电(esd)事件而发生变化时，电压电平v111可能远大于突波消除电路241的第一临界值或是远小于第二临界值，只不过电压电平v111的变化很短暂，可能只有2纳秒(nanosecond，ns)。因此，当电压电平v111大于第一临界值或小于第二临界值时，滤波电路260判断电压电平v111维持在第一或第二电平的持续时间。
假设，当电压电平v111大于第一临界值时，检测信号sdt为第一电平，当电压电平v111小于第二临界值时，检测信号sdt为第二电平。在此例中，滤波电路260判断检测信号sdt为第一电平或第二电平的持续时间。当检测信号sdt维持在第一或第二电平的持续时间小于一第二预设时间(如20ns)时，表示输入输出接脚111的电压电平v111发生变化是因为受到干扰，故滤波电路260在检测信号sdt从第一或第二电平回复到原本电平后，再将检测信号sdt提供给处理电路220。举例而言，检测信号sdt维持在第一电平的时间只有10ns，在10ns后，检测信号sdt将回复到第二电平。此时，滤波电路260输出具有第二电平的检测信号sdt给处理电路220。然而，如果检测信号sdt维持在第一或第二电平的持续时间大于第二预设时间(如20ns)时，表示输入输出接脚111的电压电平v111发生变化并非杂讯影响。因此，滤波电路260直接将检测信号sdt输出给处理电路220。此时，检测信号sdt仍维持在第一或第二电平。
在一可能实施例中，第二预设时间事先储存于滤波电路260中。在另一可能实施例中，第二预设时间小于处理电路220的第一预设时间。本发明并不限定滤波电路260的电路架构。在一可能实施例中，滤波电路260以同步(synchronize)或非同步(asynchronize)方式判断检测信号sdt的持续时间。滤波电路260可能为一数位滤波器或是类比延迟电路(delaycell)。在其它实施例中，滤波电路260可能整合在检测电路240或是处理电路220中。在一些实施例中，滤波电路260可应用在图2b中。
图3为本发明的处理电路220的一可能示意图。如图所示，处理电路220包括一计数电路(counter)310以及一控制电路320。计数电路310根据使能信号sen调整计数值vu。在本实施例中，当使能信号sen为一预设电平时，计数电路310先将计数值vu重置成一初始值，再调整(递增或递减)计数值vu。然而，当使能信号sen不为预设电平时，计数电路310不调整计数值vu。
控制电路320耦接计数电路310，用以接收计数值vu。当计数值vu等于一预设值时，控制电路320开始判断检测信号sdt的电平是否与驱动信号sd的电平相同。当检测信号sdt的电平与驱动信号sd的电平不同时，控制电路320发出错误信号sfl。然而，当检测信号sdt的电平与驱动信号sd的电平相同时，控制电路320不发出错误信号sfl。在其它实施例中，当计数值vu不等于预设值时，控制电路320不比较检测信号sdt与驱动信号sd的电平。因此，即使检测信号sdt的电平与驱动信号sd的电平不同，控制电路220也不产生错误信号sfl。
在本实施例中，控制电路320包括一比较电路321以及一控制器322。比较电路321比较驱动信号sd及检测信号sdt的电平，用以产生一比较信号scm。控制器322判断计数值vu是否等于一预设值。当计数值vu等于预设值时，控制器322再根据比较信号scm，决定是否发出错误信号sfl。当计数值vu不等于预设值时，控制器322不发出错误信号sfl。
图4为本发明的驱动信号sd、输入输出接脚111的电压电平v111与错误信号sfl的关系示意图。如图所示，在时间点t41，驱动信号sd的电平发生变化，如由低电平变化至高电平。因此，一计数器开始计数。在时间点t42，计数器的计数值等于一预设值。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111已大于临界电平vh，故可视为输入输出接脚111的电压电平v111为高电平。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111与驱动信号sd的电平均为高电平，故错误信号sfl维持在一预设电平，如低电平。
在时间点t43，驱动信号sd的电平发生变化，如由高电平变化至低电平。因此，计数器重新计数。在时间点t44，计数器的计数值再度等于预设值。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111已小于临界电平vl，故可视为输入输出接脚111的电压电平v111为低电平。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111与驱动信号sd的电平相同，均为低电平，因此，错误信号sfl继续维持在低电平。
在时间点t45，驱动信号sd的电平发生变化，如由低电平变化至高电平。因此，计数器重新计数。在时间点t46，计数器的计数值再度等于预设值。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111已大于临界电平vh，故可视为输入输出接脚111的电压电平v111为高电平。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111与驱动信号sd的电平均为高电平，故错误信号sfl维持在低电平。
在时间点t47，驱动信号sd的电平发生变化，如由高电平变化至低电平。因此，计数器开始计数。在时间点t48，计数器的计数值等于预设值。此时，输入输出接脚111的电压电平v111仍大于临界电平vh，故可视为输入输出接脚111的电压电平v111为高电平。此时，由于输入输出接脚111的电压电平v111(高电平)与驱动信号sd的电平(低电平)不同，故错误信号sfl被使能，由低电平变化至高电平。
图5为本发明的控制方法的一可能流程示意图。首先，产生一驱动信号(步骤s511)。本发明并不限定驱动信号的种类。在一可能实施例中，驱动信号为一pwm信号。接着，提供驱动信号给一第一输入输出接脚并使能一计数电路(步骤s512)。在一可能实施例中，第一输入输出接脚提供驱动信号给一负载。在其它实施例中，当计数电路被使能后，计数电路先重置一计数值，再调整该计数值。计数电路可能递增或递减计数值。
判断计数值是否等于一预设值(步骤s513)。当计数值不等于预设值时，回到步骤s513。当计数值等于预设值时，检测第一输入输出接脚的电压电平，用以产生一检测信号(步骤s514)。在一可能实施例中，步骤s514利用一突波消除电路检测第一输入输出接脚的电压电平。当输入输出接脚的电压电平大于一第一临界值时，突波消除电路设定检测信号为一第一电平。当输入输出接脚的电压电平小于一第二临界值时，突波消除电路设定该检测信号为一第二电平。突波消除电路可能是一史密特触发器。
判断检测信号的电平是否等于驱动信号的电平(步骤s515)。当检测信号的电平等于驱动信号的电平时，表示输入输出接脚的电压电平正常，故执行步骤s512，继续提供驱动信号给第一输入输出接脚。然而，当检测信号的电平不等于驱动信号的电平时，表示输入输出接脚的电压电平异常，故产生一错误信号，用以关闭负载的电源(步骤s516)。在一可能实施例中，步骤s516利用一第二输入输出接脚传送错误信号给负载。在其它实施例中，步骤s516可能停止提供驱动信号给第一输入输出接脚。
当输入输出接脚的电压电平异常时，可能损害负载。因此，本揭露在输入输出接脚的电压电平异常时，及时关闭负载的电源，用以防止异常导致危害整个系统。再者，在提供驱动信号给输入输出接脚时，由于输入输出接脚的电压电平需要较长的时间才会达目标值，故输入输出接脚的电压电平可能与驱动信号不同，此时，如果立即判断输入输出接脚的电压电平是否与驱动信号相同，很有可能造成误判。为避免误判，在提供驱动信号给输入输出接脚后，等待一段预设时间，等计数值达预设值时，再检测输入输出接脚的电压电平是否与驱动信号相同，则可大幅提高准确性。
本发明的控制方法，或特定型态或其部份，可以以程序代码的型态存在。程序代码可储存于实体媒体，如软碟、光碟片、硬碟、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)储存媒体，亦或不限于外在形式的电脑程序产品，其中，当程序代码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。程序代码也可通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序代码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实作时，程序代码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。
除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属技术领域中技术人员的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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，当可作些许的更动与润饰。举例来，本发明实施例所系统、装置或是方法可以硬件、软件或硬件以及软件的组合的实体实施例加以实现。因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定者为准。
1.一种驱动保护电路，其特征在于，通过一输入输出接脚耦接一负载，并包括：
一信号产生电路，用以产生一驱动信号；
一输入输出电路，根据一使能信号，传送该驱动信号至该输入输出接脚；
一计数电路，当该使能信号为一预设电平时，调整一计数值；
一检测电路，耦接该输入输出接脚，并检测该输入输出接脚的电压电平，用以产生一检测信号；以及
一控制电路，耦接该计数电路及该检测电路，当该计数值等于一预设值时，该控制电路判断该检测信号的电平是否与该驱动信号的电平相同，当该检测信号的电平与该驱动信号的电平不同时，该控制电路发出一错误信号，用以关闭该负载的电源。
2.如权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，当该计数值不等于该预设值并且该检测信号的电平与该驱动信号的电平不同时，该控制电路不产生该错误信号。
3.如权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，该驱动信号为一脉宽调制信号。
4.如权利要求3所述的驱动保护电路，其特征在于，该输入输出电路为一缓冲器，当该使能信号为该预设电平时，该缓冲器传送该脉宽调制信号至该输入输出接脚，当该使能信号不为该预设电平时，该缓冲器停止传送该脉宽调制信号至该输入输出接脚。
5.如权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，当该使能信号不为该预设电平时，该计数电路不调整该计数值。
6.如权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，当该控制电路发出该错误信号时，该输入输出电路停止传送该驱动信号给该输入输出接脚。
7.如权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，该检测电路包括一突波消除电路，当该输入输出接脚的电压电平大于一第一临界值时，该突波消除电路设定该检测信号为一第一电平，当该输入输出接脚的电压电平小于一第二临界值时，该突波消除电路设定该检测信号为一第二电平。
8.如权利要求7所述的驱动保护电路，其特征在于，该突波消除电路为一史密特触发器。
9.一种操作电路，其特征在于，包括：
一电源供应电路，用以提供一操作电压；
一晶体管，用以接收该操作电压；
一第一输入输出接脚，耦接该晶体管的栅极；
一驱动保护电路，耦接该第一输入输出接脚，并包括：
一信号产生电路，用以产生一驱动信号；
一输入输出电路，根据一使能信号，传送该驱动信号至该第一输入输出接脚；
一计数电路，当该使能信号为一预设电平时，调整一计数值；
一检测电路，耦接该第一输入输出接脚，并检测该第一输入输出接脚的电压电平，用以产生一检测信号；以及
一控制电路，耦接该计数电路及该检测电路，当该计数值等于一预设值时，该控制电路判断该检测信号的电平是否与该驱动信号的电平相同，当该检测信号的电平与该驱动信号的电平不同时，该控制电路发出一错误信号，用以关闭该电源供应电路。
10.如权利要求9所述的操作电路，其特征在于，更包括一第二输入输出接脚，用以传送该错误信号给该电源供应电路。
技术总结