电压变换器用安全输出装置及具有该装置的电压变换器 【技术领域】
本发明是关于一种安全输出装置，尤其是一种电压变换器用安全输出装置及具有该装置的电压变换器。
背景技术
许多电器用品所使用的电路组件均为数字化电路组件，使其所使用的电能为低压直流电，但由发电厂所传输而来的电能则为高压交流电；因此，在室内插座到电器用品间，必须经过电压变换。随着可携式电器产品的普及，电压变换器无法被内置于微型的可携式电器产品中，各式各样的电压变换器因而成为现代人生活中不可或缺的用品：例如随身听、手机、MP3、笔记本电脑等大小电器用品，几乎都会用到对应的电压变换器。
更因为各电器制造厂商出于商业考虑，电压变换器规格林林总总、不一而足，包括输出电压的高低、接头尺寸的大小、各国供应室内交流电源的电压差异。尽管电压变换器生产者已经努力改善，使较新型的产品可承受110伏特至220伏特的各种常见输入电压，并将此范围区间内的输入电压，转换成其它输出电压而输出电能，但输出电压以及接头尺寸，仍无法统一于一体。
为适应各式电器产品所需，每个家庭甚至每个消费者至少都拥有数个甚至数十个不同规格的电压变换器。一旦搭配使用的电器产品损坏，就又增加一个电压变换器收藏品。为适应各种不同规格需求，市场上推出各种具有多种输出电压选项、多种接头的电压变换器，以大幅减少电压变换器的数量，同时可避免出国旅游或因公出差时，需携带多种不同电器产品用电压变换器的所带来的不便。
然而，如图1所示的一种常见的可调整输出电压的电压变换器12是经连接在输出导线上的拨动开关14，改变开关14内电阻器的电阻值，选择切换输出到输出端13的电压值。此种结构经长时间使用后，开关14中的拨杆15将因长期拨动而日趋松弛，发生误触的几率逐渐变大，造成输出不稳定情形。如果电压变换器供电输出时仍由开关14切换改变输出电压，一旦误触切换，可能导致不安全甚至损坏用电产品的严重后果。
另一方面，为求降低成本及缩小电器用品体积，许多可携式电器用品制造厂仅在专属的电压变换器中设置安全回路，并要求消费者不得使用专属电压变换器以外的其它变换器。依照目前市面常见的笔记本电脑，其所能承受的电压变化往往仅限制在理想电压值的上下百分之五。也就是说，若供应电能的电压超过此范围，将使笔记本电脑内部电路受损。然而，一旦未携带原专属变压器，或将原厂配备的专属电压变换器遗失，必须另购新电压变换器时，就需面对市面许多电压变换器并未设置监控输出电压的电路的电压变换器，即使输出电压错误也无法示警；或者因制造质量不稳定，即使电压变换器中设有监控电路装置，也可能在监控装置与输出端口间发生问题，使得输出给电器用品的电能电压骤变，消费者因而被迫面对未可知的使用风险。
若能提供一种供消费者选购，且相对于可携式电器用品整体价格低廉很多、体积很小的简易的安全输出装置，能确保由任何电压变换器输出的电能，在传输给电器用品时必然符合该电器用品规格的安全输出装置，以确保电器用品的安全，应该是保障消费者权益的最佳解决方案。
【发明内容】
因此，本发明目的之一在于提供一种安全性极高，不会因预期无法正常供电而发生输出电压改变的电压变换器用安全输出装置。
本发明的另一目的，在于提供一种结构简单、体积小，不致损坏可携式电器用品的精巧的电压变换器用安全输出装置。
本发明的又一目的，在于提供一种造价低廉的电压变换器用安全输出装置。
本发明再一目的，在于提供一种可持续监控输出电压/电流，并在危险时实时截断供电，以确保电器用品不受损坏的电压变换器用安全输出装置。
本发明的又另一目的，在于提供一种安全性极高而不致损坏电器用品地具有安全输出装置的电压变换器。
因此，本发明揭示一种电压变换器用安全输出装置，该电压变换器包含一个以一个预定直流电压输出电能的变压本体，该安全输出装置可被组装到受该电压变换器供能的一个用电装置上。该安全输出装置包含：一组电气连接该变压本体、包括承接该输出电能的一条高准位导线和一条低准位导线的导线组；一组量测该高准位导线与该低准位导线之间电位差的感测控制单元；及一个当该高准位导线与该低准位导线间的电位差符合该预定直流电压时，受该感测控制单元激活，导通该变压本体与该用电装置之间的开关。
任何消费者，可以依照电器用品的电压与电流规格，自行选择该规格的安全输出装置，并将此种安全装置的接头插接于电器用品电源输入端口位置。每次供电时，若来自电压变换器的电压不符合预期，将无法导通供电给该电器用品，从而确保每次供电的质量。尤其，此种安全输出装置也可持续监控供电质量，随时保障电器用品安全。并因该装置的电路简易，造价不高、体积不大，并不会破坏电器用品的携带便利性。当消费者非常珍视某些电器用品时，可自由选购保障该用品规格的安全输出装置，就可搭配任何良莠不齐的电压变换器而无须顾忌损坏该用品。
附图简要说明
图1是一种常用电压变换器的立体示意图；
图2是本发明的电压变换器第一较佳实施例的立体示意图，说明安全输出装置、变压本体与电器用品之间的关系；
图3是图2实施例中，变压本体电路示意图；
图4是图2实施例中，安全输出装置电路示意图；及
图5是本发明电压变换器第二较佳实施例的电路方块图。
主要组件符号说明
2、2’...输出装置 3...变压本体
8...插座 9...移动电话
12...电压变换器 13...输出端
14、380、26’...开关 15...拨杆
20...高准位导线 22..低准位导线
24、24’...电位差感测控制单元
26...金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)
30...插头 32...壳体
34...输出导线 36...电压变换单元
38...变压选择单元
240、242、360...放大器
246、362...非反相输入端
244、364...反相输入端
248、366...放大器输出端
380...切换开关
382、384...电阻器
25’...电流感测控制单元
28’...稳压单元
【具体实施方式】
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。
图2为本发明的电压变换器及其所用的安全输出装置第一个较佳实施例的应用示意图。本例中，以电压变换器连接到一般室电插座8为例，其输入电压为110伏特交流电，而接受该电压变换器供能的电器用品则称为用电装置，为便于说明，本例中用电装置是以一台容许充电电压为5伏特直流电的移动电话9为例。当然，熟于此技术者可轻易理解，输入电压亦可为220伏特交流电、或车用12伏特直流电；且用电装置也可为其它电器用品。
由于移动电话9所用的锂电池在充电电压过高时将会过热、甚至燃烧。因此，一旦提供给移动电话9的电压超过规定范围，将相当危险。所以在本例中，安全输入装置是一组与移动电话9兼容的接头，并且被直接插接到移动电话充电连接器上。
本例的电压变换器则包括上述安全输出装置2及一组变压本体3，变压本体3在本例中包括一个作为输入埠而电气地连接到室电插座8的插头30、一个作为输出端口的输出导线34、及一个连接于插头30与输出导线34间的壳体32，壳体32中设置如图3所示的电压变换单元36以及变压选择单元38。电压变换单元36具有一个变压回路，在此例释为，对一个具有反馈控制的放大器360的非反相输入端362输入一个参考电压Vref，并使反相输入端364连接至放大器输出端366而追随该参考电压Vref，反相输入端364再经一组作为变压选择单元38的切换开关380而可选择地连接多个回路，各回路分别具有一个电阻器382，且各电阻器382具有彼此不同的电阻值。
当切换开关将某一数值的电阻器382的另一端导通至接地时，由于反相输入端364处的电压会与非反相输入端362的参考电压Vref连动，故电阻器382与电阻器384间的电阻值比例，将可决定输出端口处的电压值Vout；且当改变导接至放大器的电阻器382时，也同时改变此比例而造成输出的电压Vout同步发生变化。当然，熟悉本技术领域者可以轻易理解，本案技术特征并不局限于可选择多种变换电压的实施情形，也可应用于单纯由一种输入电压变换为另一种预定输出电压的电压变换器，至于各种可选择变换电压的电路结构，可参考如本案申请人所申请的我国第97106821号发明专利申请案，均可与本案合并使用，在此不再赘述。
安全输入装置则如图4所示，具有一组导线组，导线组包括分别电气连接到变压本体输出端口的高准位导线20以及低准位导线22，在本例中，低准位导线22的电位定为零，因此在图中将连接于低准位导线之处均标示为接地，但熟悉本领域技术者应能理解，此处并无局限的含义。本例中，在低准位导线22中，设置有一个如图所示的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)26的开关，其栅极(gate)部分连接到一组作为控制单元的电位差感测控制单元24上，而由此电位差感测控制单元24决定MOSFET 26的源极(source)与漏极(drain)导通与否。
电位差感测控制单元24在本例中包括两个比较放大器(comparator)240、242，当放大器240的非反相输入端246被输入一个参考电压Vref，反相输入端244的电位则由电阻器R1与R2电阻值之比例而决定，因此当高于Vref，则放大器240的输出端248输出电位为高准位信号而使MOSFET 26的栅极导通。反之，则表示高准位导线20的电位过高，超过参考电压的限制，因此放大器240输出端248输出低准位信号而由后方的与门(and gate)保持MOSFET 26源极与漏极间的断路，以确保电器用品不被高电压损坏。
相对地，放大器242则以反相输入端电位作为参考标准，当非反相输入端所输入的电位高于时，放大器242的输出端输出高准位信号，确认高准位导线20的电位高于预定下限反之，当高准位导线20电位过低，放大器242也会输出低准位信号，而使后方与门保持MOSFET 26源极与漏极间的断路，以确保电器用品不被低电压损坏。
更进一步，如图5本案第二优选实施例所示，与前一实施例的安全输出装置最大不同在于，感测控制单元更包括一组串接于导线组、用以感测导线组电流量的电流感测控制单元25’，因此，除导线组的两根导线间电位差受到电位差感测控制单元24’监控，除了可以随时排除非理想电压冲击电器用品外，当电器用品内部短路，导线组中电流量超过一个预定电流量时，安全输出装置2’的感测控制单元将立即断开该开关26’，以控制电器用品的内部损害状况。
此外，为提升供电质量，也可选择在安全输出装置中设置一组稳压单元28’，从而提供更稳定的电能给后面的电器用品。当然，依照现在技术，上述所有电路也可全部容纳于单一一颗集成电路组件中，无需被区分为多个回路。
如上所述，任何电器用品只需选择对应的安全输出装置，直接连接组装于其接受电源处，即可获得本发明安全输入装置的保障，既可确保所接收电能的电压处于理想范围，更可进一步在电流过高时截断供电而控制损害，也可增加稳压电路以确保电器用品所接的电压的稳定，尤其是这种安全输出装置价格低廉、体积有限，不会对电器用品的携带与使用造成不便，却可有效保障消费者能够任意采用所见到的电压变换器而不会造成损失。