CN102749854B - 电子装置及其电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子装置及其电路板。电路板包含电源端、控制单元、延迟电路以及开关单元。控制单元电性连接负载模块且提供控制信号。延迟电路电性连接控制单元，且延迟控制信号而形成延迟的控制信号。开关单元分别电性连接电源端、延迟电路及负载模块。电源端、开关单元及负载模块之间存在电源路径，开关单元依据延迟的控制信号来控制电源路径导通或关闭。本发明可在负载不需运转时确保电流不会自电源端流向控制单元，并进一步达成节省能源消耗的功效。

Description

电子装置及其电路板

技术领域

本发明涉及一种电源电路设计，特别是一种电子装置及其电路板。

背景技术

图1所示为一种已知电路板的功能方框电路图，电路板100包含中央处理器20、温度检测单元21、嵌入式控制器22、连接器23以及电源端24。电路板100通过连接器23与负载模块50建立电连接，以供负载模块50通过连接器23电连接于电源端24。

上述负载模块50为风扇模块。温度检测单元21检测中央处理器20的温度，温度检测单元21并将其所检测到的温度提供给嵌入式控制器22，使得嵌入式控制器22可以根据温度转速对应表来产生一个控制信号并将控制信号传输至负载模块50。负载模块50将根据控制信号的有效工作周期(DutyCycle)通过连接器23自电源端24取得对应的电流，其中控制信号的有效工作周期与负载模块50取得的电流量成正相关。

当已知电路板100因中央处理器20的温度低于温度转速对应表最低值时或其它情形而不需负载模块50运行时，嵌入式控制器22持续输出有效工作周期为0％的控制信号(振幅恒为低电平)，从而指示负载模块50停止自电源端24取得任何电流。

然而，由于负载模块50持续通过连接器23电连接于电源端24。因此即使控制信号的有效工作周期为0％且负载模块50并未转动，电流仍持续自电源端24流向负载模块50，其中上述电流的流动将随着时间的累积而造成能源上可观的浪费。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种电子装置及其电路板，以改进现有技术的缺陷。

为达上述目的，依据本发明的一种电路板，其与负载模块配合使用。上述电路板包含电源端、控制单元、延迟电路以及开关单元。控制单元电性连接负载模块，且提供控制信号。延迟电路电性连接控制单元，且延迟控制信号而形成延迟的控制信号。开关单元分别电性连接电源端、延迟电路及负载模块，电源端、开关单元及负载模块之间存在电源路径，开关单元依据延迟的控制信号来控制电源路径导通或关闭。

为达上述目的，依据本发明的一种电子装置，其包含电源端、控制单元、负载模块、延迟电路以及开关单元。控制单元用以提供控制信号。延迟电路电连接控制单元并根据控制信号输出延迟的控制信号。开关单元分别电性连接电源端、延迟电路及负载模块。电源端、开关单元及负载模块之间存在电源路径，开关单元依据延迟的控制信号来控制电源路径导通或关闭。

本发明的有益效果在于，综上所述，本发明所提供的电子装置及其电路板，使用延迟电路来监测控制信号的有效工作周期，并在有效工作周期持续等于0％时切断负载与电源端间的电连接。如此一来，本发明的电子装置及电路板可在负载不需运转时确保电流不会自电源端流向控制单元，并进一步达成节省能源消耗的功效。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为已知电路板的功能方框电路图；

图2所示本发明电路板的功能方框电路图；

图3所示分别为控制信号及延迟的控制信号的信号图以及开关单元导通与否的状态图；

图4所示为图2所示电路板的变化实施例。

具体实施方式

图2所示为本发明较佳实施例的电子装置的功能方框电路图。在图2中，电子装置10包含电路板100与负载模块500，其中电路板100包含中央处理器200、温度检测单元210、控制单元220、连接器230、电源端240、延迟电路300以及开关单元400。在本实施例中，电路板100是与负载模块500配合使用。上述电路板100通过连接器230电性连接负载模块500。

上述温度检测单元210分别电性连接中央处理器200及控制单元220。上述控制单元220通过连接器230电性连接负载模块500。延迟电路300电性连接控制单元220。开关单元400分别电性连接电源端240、延迟电路300及连接器230。此外，开关单元400通过连接器230电性连接负载模块500。

在本实施例中，电子装置10可为台式机或便携式电脑装置，中央处理器200用以控制电脑装置的操作及相关运算处理。

在本实施例中，温度检测单元210为温度传感器，其可为独立的温度传感器IC或是整合至南桥的温度传感器，本发明并不对此加以限制。

在本实施例中，控制单元220为嵌入式控制器(EC)，其可连接电子装置10中的电源电路与各种外围装置，也可用来控制电子装置10的电源管理与各种外围装置或电子装置的特定功能操作。

在本实施例中，控制单元220包含有脉冲宽度调制(PWM)单元(图未示)，用以提供PWM信号，以控制负载模块500的操作。在其它实施例中，控制单元220可为独立的PWM单元、南桥芯片或芯片组，其中南桥芯片或芯片组包含有PWM单元，关于其相关说明，容后详述。

在本实施例中，电源端240用以提供直流工作电压，例如：5V的工作电压。在本实施例中，电源端240与电子装置10中的电路电性连接。在本实施例中，负载模块500为风扇模块，风扇模块还包含风扇控制电路板与风扇。

在本实施例中，延迟电路300为RC电路，其包含了电容310、电阻320及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)330。在不同实施例中，延迟电路300也可为多个晶体管组成的延迟电路或其它种类的延迟电路，本发明并不对此加以限制。

在本实施例中，开关单元400为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，其中开关单元400的栅极(Gate)电连接于延迟电路300，以接收延迟的控制信号Vc，因此，开关单元400依据延迟的控制信号Vc来导通(turn-on)或关闭(turn-of)，进而控制电源端240是否提供电源给负载模块500。在不同实施例中，开关单元400也可包含其它种类的金属氧化物半导体场效晶体管、其它不同种类的晶体管或继电器等各式各样的开关。

上述控制单元220所提供的控制信号Vi具有有效工作周期(Duty Cycle)，其中有效工作周期代表着控制信号Vi在高电平的持续时间与固定有效工作周期T间的比值。在本实施例中，控制信号Vi的有效工作周期与控制单元220的负载要求成正相关，但不限于此；在不同实施例中，控制信号Vi的有效工作周期可与负载要求成负相关。有关控制信号Vi的详细说明，容后详述。

在本实施例中，上述负载模块500根据控制信号Vi的有效工作周期自电路板100的电源端240取得工作电压，但不限于此。在本实施例中，温度检测单元210及/或控制单元220其中之一用于根据负载要求来产生对应控制信号Vi，但不限于此；在不同实施例中，控制信号Vi也可由脉冲宽度调制单元或其它电子元件所产生。

在图2所述的实施例中，电源端240、开关单元400及负载模块500之间存在一个电源路径，其中电源端240在电源路径导通时提供电源(工作电压)至负载模块500。当负载模块500自控制单元220接受对应负载要求的控制信号Vi时，负载模块500将在开关单元400导通的情况下通过上述电源路径自电源端240取得工作电压并同时进行转动。

如图2所示，控制单元220提供控制信号Vi至延迟电路300与负载模块500。在本实施例中，控制信号Vi为PWM信号。上述延迟电路300接收控制信号Vi后，延迟电路300会延迟控制信号Vi而形成延迟的控制信号Vc，以提供至开关单元400的控制端(栅极)。

在本实施例中，延迟电路300为RC电路，其电容310可根据控制信号Vi的电平而进行充电与放电的动作，因此延迟的控制信号Vc的电平将跟着控制信号Vi的电平而提高或降低。因此，当延迟的控制信号Vc的电平低于预设电压时，开关单元400将关闭；当延迟的控制信号Vc的电平高于预设电压时，开关单元400将导通。也即，开关单元400根据延迟的控制信号Vc的电平达到预设电压时选择性导通或关闭。如此一来，开关单元400可通过导通和关闭来控制电源端240及负载模块500之间的电连接。

在其它实施例中，开关单元400会根据使用MOSFET的不同而具有相异的预设电压，因此预设电压可通过选用不同种类的MOSFET来调整。

图3所示分别为控制信号Vi及延迟的控制信号Vc的信号图以及开关单元400导通与否的状态图。如图3所示，控制信号Vi在不同有效工作周期T具有相异的有效工作周期，其中控制信号具有第一工作状态700及第二工作状态710。此外，控制信号在第一工作状态700及第二工作状态710时分别对应于高电平及低电平。延迟的控制信号Vc的电平跟随控制信号Vi的电平而增加或降低。延迟的控制信号Vc在控制信号Vi处于高电平时因电容310充电而提升，并于控制信号Vi处于低电平时因图2所示电容310放电而降低。因此，当控制信号由第一工作状态700改变至第二工作状态710时，延迟的控制信号Vc的电压电平将由第一电压开始往下降。

当控制信号Vi持续位于低电平时，延迟的控制信号Vc也因为电容310放电而对应地持续减低。延迟的控制信号Vc将在经过延迟时间L后降到低于预设电压600，此时开关单元400将关闭(turn off)并切断图2中所示电源端240、开关单元400及负载模块500间存在的电源路径。

本实施例的延迟电路300具有时间常数(Time Constant)，其中时间常数大于信号的完整有效工作周期T，因此延迟时间L高于有效工作周期T。

然而，当延迟的控制信号Vc因控制信号Vi充电延迟电路300的电容310而使延迟的控制信号Vc提升至预设电压600之上时，开关单元400将导通，以使得电源端240与负载模块500间的电源路径导通。

在本实施例中，延迟的控制信号Vc将在控制信号Vi位于高电平时提升至第一电压，并在控制信号Vi由第一工作状态700改变至第二工作状态710时，自第一电压610往预设电压600降低。换言之，延迟的控制信号Vc将在控制信号Vi的有效工作周期持续位于0％时自第一电压降低至预设电压600，并进一步使开关单元400关闭。因此当负载模块500因控制信号Vi的有效工作周期持续位于0％而不需转动时，本发明较佳实施例所提供的电路板100因此可通过开关单元400的关闭，来使得电源端240无法提供工作电压至负载模块500，以达到省电节能的功效。

此外，在较佳实施例中，延迟的控制信号Vc持续从第一电压610降至预设电压600所需的时间大于至少一个控制信号Vi的有效工作周期T。换言之，延迟的控制信号Vc在控制信号Vi位于高电平时提升至第一电压610。然而，当控制信号Vi的有效工作周期持续维持在0％时，延迟的控制信号Vc的振幅将因延迟电路300的电容310持续放电而降低，并在有效工作周期T的结尾达到中间值620。

本实施例的中间值620设定为大于预设电压600，以确保延迟的控制信号Vc需要至少一个有效工作周期T的时间来达到预设电压600。换言之，延迟电路300的时间常数大于控制信号Vi的一个完整有效工作周期T。如此一来，本实施例的延迟电路300可确保开关单元400在控制信号Vi的有效工作周期位于0％的时间超过有效工作周期T时开启。此外，本实施例的预设电压600大于零，但不限于此；在不同实施例中，预设电压600可通过改变开关单元400特性来作调整。

图4所示为图2所示电路板100的变化实施例。在本实施例中，温度检测单元210包含北桥芯片211及南桥芯片212，其中北桥芯片211负责中央处理器200、影像卡及暂存内存(图未示)之间的数据传输。南桥芯片212则是与北桥芯片211互相电连接并与如键盘、鼠标、打印机、声卡、SATA/IDE硬盘等外围装置建立信号连接。

中央处理器200通过北桥芯片211将负载要求传输至南桥芯片212，其中南桥芯片212将根据负载要求产生对应控制信号Vi，并将控制信号Vi分别传输至负载模块500以及延迟电路300。延迟电路300之后再根据控制信号Vi产生用于控制开关单元400的延迟的控制信号Vc。除了上述控制信号Vi产生于温度检测单元210的特征，图4所示的电路板100实质上相同于图2所示的电路板100，故在此不加赘述。

综上所述，本发明的电路板及电路板使用延迟电路来监测控制信号的有效工作周期并在有效工作周期持续等于0％时切断负载与电源端间的电连接。如此一来，本发明的电路板及电路板可在负载不需运转时确保电流不会自电源端流向控制单元，并进一步达成节省能源消耗的功效。

虽然前述的描述及附图已揭示本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如权利要求书所界定的本发明原理的精神及范围。熟悉该技术者将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比值、材料、元件和组件的修改。因此，本文在此所揭示的实施例的所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由权利要求书所界定，并涵盖其合法等同物，并不限于先前的描述。

Claims (6)

1.一种电路板，与负载模块配合使用，其特征在于，上述电路板包含：

电源端；

控制单元，电性连接上述负载模块，且提供控制信号，上述控制信号具有第一工作状态与第二工作状态；

延迟电路，电性连接上述控制单元，且延迟上述控制信号而形成延迟的控制信号，当上述控制信号由上述第一工作状态改变至上述第二工作状态时，上述延迟的控制信号的电压电平由第一电压开始往下降；以及

开关单元，分别电性连接上述电源端、上述延迟电路及上述负载模块，上述电源端、上述开关单元及上述负载模块之间存在电源路径，上述开关单元依据上述延迟的控制信号来控制上述电源路径导通或关闭。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，上述控制单元是脉冲宽度调制单元、嵌入式控制器、南桥芯片或芯片组。

3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，上述延迟电路具有时间常数，上述时间常数大于上述控制信号的完整的有效工作周期。

4.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，上述第一电压经延迟时间而降低至预设电压时，上述开关单元动作，使得上述电源路径关闭。

5.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，当上述控制信号在上述第一工作状态时，上述开关单元使得上述电源路径导通，上述电源端提供电源至上述负载模块。

6.一种电子装置，其特征在于，包含：

电源端；

控制单元，提供控制信号，上述控制信号具有第一工作状态与第二工作状态；

负载模块：

延迟电路，电连接上述控制单元并根据上述控制信号输出延迟的控制信号，当上述控制信号由上述第一工作状态改变至上述第二工作状态时，上述延迟的控制信号的电压电平由第一电压开始往下降；

开关单元，分别电性连接上述电源端、上述延迟电路及上述负载模块，上述电源端、上述开关单元及上述负载模块之间存在电源路径，上述开关单元依据上述延迟的控制信号来控制上述电源路径导通或关闭。