CN103713721A - 不断电系统及其电源控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种不断电系统及其电源控制系统。电源控制系统具有不断电系统及计算机系统。不断电系统供应电力至计算机系统。不断电系统包括外部电源连接端口、充电模块、电池模块、第一开关模块、第二开关模块及切换控制模块。当外部电源讯号输入时，外部电源讯号经由外部电源连接端口传输至计算机系统。当外部电源讯号停止输入时，第一开关模块自动切换以使电池模块供应备用电源讯号至计算机系统。当外部电源讯号停止输入且并未自计算机系统接收控制讯号时，切换控制模块控制第二开关模块切断计算机系统与电池模块的连接。

Description

不断电系统及其电源控制系统

技术领域

本发明涉及一种不断电系统及其电源控制系统，特别是涉及一种可以节省电池模块的电力的不断电系统及其电源控制系统。

背景技术

随着科技的发展，计算机系统在各种场合的应用已经是非常广泛。计算机系统需要长时间且稳定地接收电源讯号，以维持计算机系统的正常运作，同时也为了避免计算机系统损坏。因此在现在有技术中的计算机系统可能加装了不断电系统，使得计算机系统在停电时仍可利用不断电系统内部的电池模块来维持一段时间的正常运作。但不断电系统内部的电池模块的蓄电量有限，计算机系统无法一直依赖其电池模块的电力。且在现有技术中，计算机系统无法自动切断与不断电系统的连线，只能靠使用者手动操作来将计算机关机，否则计算机系统会持续的接收电力直到电池模块的电力耗尽。如此一来，计算机系统仍可能会突然断电而导致计算机系统的损坏。同时不断地消耗电池模块的电力，也可能会有过放电的现象而导致电池模块的寿命降低。

因此，需要发明一种新的不断电系统及其电源控制系统，以解决现有技术的缺失。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种不断电系统，其具有可以节省电池模块的电力的效果。

本发明的另一主要目的是提供一种具有上述不断电系统的电源控制系统。

为实现上述的目的，本发明的不断电系统连接电源供应端，并可供应电力至计算机系统。不断电系统包括外部电源连接端口、充电模块、电池模块、第一开关模块、第二开关模块及切换控制模块。外部电源连接端口电性连接电源供应端以接收外部电源讯号。充电模块与外部电源连接端口电性连接，自外部电源连接端口接收外部电源讯号。电池模块可供应备用电源讯号，电池模块与充电模块电性连接，其中充电模块藉由外部电源讯号对电池模块充电。第一开关模块与外部电源连接端口、电池模块及计算机系统电性连接；其中当外部电源讯号输入时，外部电源讯号自外部电源连接端口经由第一开关模块以传输至计算机系统；当外部电源讯号停止输入时，第一开关模块自动切换以使电池模块电性连接至计算机系统，以供应备用电源讯号至计算机系统。第二开关模块连接计算机系统，并经由第一开关模块以连接至外部电源连接端口或电池模块。切换控制模块与外部电源连接端口、计算机系统及第二开关模块电性连接，其中当外部电源讯号停止输入且并未自计算机系统接收控制讯号时，切换控制模块控制第二开关模块切断计算机系统与电池模块的连接。

本发明的电源控制系统连接电源供应端。电源控制系统包括计算机系统及不断电系统。不断电系统电性连接计算机系统，以供应电力至计算机系统。不断电系统包括外部电源连接端口、充电模块、电池模块、第一开关模块、第二开关模块及切换控制模块。外部电源连接端口电性连接电源供应端以接收外部电源讯号。充电模块与外部电源连接端口电性连接，自外部电源连接端口接收外部电源讯号。电池模块可供应备用电源讯号，电池模块与充电模块电性连接，其中充电模块藉由外部电源讯号对电池模块充电。第一开关模块与外部电源连接端口、电池模块及计算机系统电性连接；其中当外部电源讯号输入时，外部电源讯号自外部电源连接端口经由第一开关模块以传输至计算机系统；当外部电源讯号停止输入时，第一开关模块自动切换以使电池模块电性连接至计算机系统，以供应备用电源讯号至计算机系统。第二开关模块连接计算机系统，并经由第一开关模块以连接至外部电源连接端口或电池模块。切换控制模块与外部电源连接端口、计算机系统及第二开关模块电性连接，其中当外部电源讯号停止输入且并未自计算机系统接收控制讯号时，切换控制模块控制第二开关模块切断计算机系统与电池模块的连接。

附图说明

图1A是本发明的电源控制系统与不断电系统的第一控制状态的架构图。

图1B是本发明的切换控制模块与第二开关模块的电路架构图。

图2是本发明的电源控制系统与不断电系统的第二控制状态的架构图。

图3是本发明的电源控制系统与不断电系统的第三控制状态的架构图。

图4是本发明的电源控制系统与不断电系统于不同控制状态下的示意图。

附图符号说明

电源控制系统1

计算机系统2

电源供应端3

不断电系统10

外部电源连接端口20

充电模块31

电池模块32

第一开关模块41

第二开关模块42

切换控制模块43

控制讯号C

接地端G

外部电源讯号P1

备用电源讯号P2

第一晶体管Q1

第二晶体管Q2

第三晶体管Q3

漏极D1、D2、D3

栅极G1、G2、G3

源极S1、S2、S3

电阻元件R

输入端Vin

输出端Vout

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并结合附图详细说明如下。

请先参考图1，图1是本发明的电源控制系统与不断电系统的第一控制状态的架构图。

本发明的电源控制系统1包括不断电系统10及计算机系统2，且电源控制系统1连接于电源供应端3。不断电系统10设于电源控制系统1内，并连接电源供应端3，并提供电力供计算机系统2使用。此电力可以包括自电源供应端3得到的外部电源讯号P1或是不断电系统10内电池模块32的备用电源讯号P2（如图2所示）。计算机系统2则可为桌上型计算机、套装型计算机、伺服器计算机或是笔记型计算机等设备，其具有主机板、中央处理器、储存装置或是接口卡等需要接收电源讯号才能作动的装置，但本发明并不限于上述所提及的设备。

不断电系统10包括外部电源连接端口20、充电模块31、电池模块32、第一开关模块41、第二开关模块42及切换控制模块43。外部电源连接端口20与电源供应端3电性连接，以接收从电源供应端3供应的外部电源讯号P1。电源供应端3可为提供交流讯号的设备，例如市电或发电机，但电源供应端3也可为提供直流讯号的设备，例如电池，本发明并不限定外部电源讯号P1的类型。外部电源连接端口20亦可依需求设置不同的电路，例如设置交直流转换模块来将交流电的外部电源讯号P1转换为直流电的外部电源讯号P1，以供应给其他的模块使用。

充电模块31与外部电源连接端口20电性连接，用以接收自外部电源连接端口20所传来的外部电源讯号P1。电池模块32可为铅酸电池，但本发明并不限于此。电池模块32与充电模块31电性连接，当充电模块31接收外部电源讯号P1后，对电池模块32进行充电，以增加电池模块32的备用电源讯号P2的容量。第一开关模块41可为金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET），并同时与外部电源连接端口20、电池模块32及计算机系统2电性连接。当外部电源连接端口20持续输入外部电源讯号P1时，第一开关模块41保持外部电源连接端口20与计算机系统2之间电路的导通，让外部电源讯号P1可供应给计算机系统2。而当外部电源连接端口20无法输入外部电源讯号P1时，第一开关模块41可藉由电池模块32或是不断电系统10内部其他模块的控制来切换，让电池模块32与计算机系统2电性连接（如图2所示）。不断电系统10内的模块可为切换控制模块43或是其他并未示于图中的模块，但本发明并不限于此。如此一来，电池模块32得以供应备用电源讯号P2至计算机系统2。由于上述的外部电源连接端口20、充电模块31、电池模块32及第一开关模块41的作用已经被本领域技术人员所熟悉，且并非本发明要改进的重点所在，故在此不再赘述其原理。

第二开关模块42亦可为金属氧化物半导体场效应晶体管。第二开关模块42与第一开关模块41及计算机系统2电性连接，并且第二开关模块42可以根据第一开关模块41的切换，来连接至外部电源连接端口20或是电池模块32。因此当外部电源连接端口20传输外部电源讯号P1或是电池模块32供应备用电源讯号P2时，必定会经过第二开关模块42后才传输到计算机系统2。

切换控制模块43与第二开关模块42、外部电源连接端口20及计算机系统2电性连接，用以根据外部电源连接端口20的外部电源讯号P1及计算机系统2的控制讯号C来控制第二开关模块42的导通或截止，以决定计算机系统2是否能持续接收外部电源讯号P1或备用电源讯号P2。控制讯号C为计算机系统2用来控制切换控制模块43的电平讯号，计算机系统2可于开机状态下就输出控制讯号C，或是计算机系统2要执行备份程序时才输出控制讯号C。因此当切换控制模块43接收到外部电源连接端口20的外部电源讯号P1时，则不论计算机系统2是否有产生控制讯号C，切换控制模块43皆控制第二开关模块42保持导通。

而关于实现第二开关模块42与切换控制模块43的电路请参考图1B的本发明的切换控制模块与第二开关模块的电路架构图。且须注意的是，图1B所示的电路仅为本发明的其中一种实施方式，但本发明的第二开关模块42与切换控制模块43并不限于此电路。

切换控制模块43可包括N型金属氧化物半导体场效应晶体管的第一晶体管Q1及第二晶体管Q2，第二开关模块42则可为P型金属氧化物半导体场效应晶体管的第三晶体管Q3。第一晶体管Q1的漏极D1电性连接输入端Vin以接收电力，此电力可由电池模块32供应，但本发明并不限于此。第一晶体管Q1的栅极G1电性连接计算机系统2，源极S1电性连接接地端G。如此一来，当计算机系统2输出控制讯号C时，第一晶体管Q1可藉此输出第一确认讯号。而当计算机系统2停止输出控制讯号C时，第一晶体管Q1会不导通，因此第一晶体管Q1不会输出第一确认讯号。

第二晶体管Q2的漏极D2电性连接输入端Vin以接收，例如电池模块32，但本发明并不限于此。第二晶体管Q2的栅极G2电性连接外部电源连接端口20，源极S2电性连接接地端G。如此一来，当外部电源连接端口20传输外部电源讯号P1时，第二晶体管Q2可藉此输出第二确认讯号。而当外部电源连接端口20停止输出外部电源讯号P1时，第二晶体管Q2同样会不导通，因此第二晶体管Q2不会输出第二确认讯号。第三晶体管Q3的源极S3电性连接输入端Vin。第三晶体管Q3的栅极G2则电性连接第一晶体管Q1的漏极D1与第二晶体管Q2的漏极D2，漏极D3电性连接输出端Vout，而此输出端Vout可以连接到计算机系统2。因此只要从第一晶体管Q1接收第一确认讯号或从第二晶体管Q2接收第二确认讯号时，第三晶体管Q3就会保持导通，而让输入端Vin输入的电力讯号直接由输出端Vout输出。当第三晶体管Q3没有接收到第一确认讯号及第二确认讯号时，第三晶体管Q3切断输入端Vin与输出端Vout之间的连接。

藉由上述的电路，切换控制模块43即可根据是否接收到控制讯号C或是接收到外部电源讯号P1，来控制第二开关模块42的导通或切断。此外，上述各元件还可连接电阻元件R以作为分压、分流、限流或降压等用途。由于电阻元件R于电路设计中的应用已经被本领域技术人员所熟悉，且并非本发明要改进的重点所在，故在此不再赘述其原理

接着请参考图2，图2是本发明的电源控制系统与不断电系统的第二控制状态的架构图。

当电源供应端3切断供应至外部电源连接端口20的外部电源讯号P1时，第一开关模块41会自动进行切换，以连接到电池模块32来传输备用电源讯号P2到计算机系统2。而当计算机系统2接收备用电源讯号P2时，计算机系统2会自动执行备份程序，并同时输出控制讯号C至切换控制模块43。但计算机系统2输出控制讯号C的条件并不仅限于执行备份程序时才能输出，也可以在计算机系统2的开机状态下就输出控制讯号C。当切换控制模块43接收到控制讯号C时，切换控制模块43控制第二开关模块42保持导通。

接着请参考图3，图3是本发明的电源控制系统与不断电系统的第三控制状态的架构图。

当计算机系统2执行完备份程序后，自动关机，并停止输出控制讯号C至切换控制模块43。此时切换控制模块43没有接收到外部电源讯号P1，也没有自计算机系统2得到控制讯号C，切换控制模块43控制第二开关模块42切断电池模块32与计算机系统2之间的电性连接，如此一来即可避免电池模块32内备用电源讯号P2的消耗。

最后请参考图4，图4是本发明的电源控制系统与不断电系统于不同控制状态下的示意图。

本发明具有的第一控制状态可为外部电源连接端口20与电源供应端3正常连接，但计算机系统2是在关机状态下。在第一控制状态时，计算机系统2没有输出控制讯号C，因此为低电平。若电源供应端3为市电，则外部电源连接端口20输入的外部电源讯号P1为19.5伏特，此时切换控制模块43控制第二开关模块42保持导通。此外，第一控制状态也可为外部电源连接端口20与电源供应端3正常连接，而计算机系统2是在开机状态。所以在第一控制状态下，计算机系统2输出控制讯号C，因此为高电平；外部电源连接端口20仍输入19.5伏特的外部电源讯号P1，因此切换控制模块43控制第二开关模块42保持导通。上述的第一控制状态就如图1A所示。

第二控制状态则为外部电源连接端口20失去与电源供应端3的连接，而此时计算机系统2会执行备份程序。所以在第二控制状态下，计算机系统2输出高电平，外部电源连接端口20没有输入外部电源讯号P1，因此切换控制模块43仍控制第二开关模块42保持导通，让计算机系统2与电池模块32持续连接。上述的第二控制状态就如图2所示。

最后第三控制状态则为外部电源连接端口20失去与电源供应端3的连接，而此时计算机系统2也执行完备份程序后而关机。所以在第三控制状态下，计算机系统2输出低电平，外部电源连接端口20没有输入外部电源讯号P1，因此切换控制模块43控制第二开关模块42切断计算机系统2与电池模块32的连接。上述的第三控制状态就如图3所示。

因此本发明的电源控制系统1可以具有上述的四种供电状态，藉由硬件元件的控制来降低电池模块的电力消耗。若没有本发明的电源控制时，电池模块32会随时输出96.93毫安培的电流，也就是消耗1.196瓦的功率。因此以一般容量的电池模块32来说，会在一天就将电力消耗光。但当使用本发明的电源控制系统1时，电池模块32正常情况下会输出3.8毫安培的电流，也就是仅消耗0.048瓦的功率。因此以一般容量的电池模块32来说，可将电力的消耗时间延长到一个月。如此一来，本发明的不断电系统10即可有效地减少电池模块32电力的消耗，而不需借助复杂的软件来控制。

综上所述，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于现有技术的特征。应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围应以本发明的权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (14)

1.一种不断电系统，连接一电源供应端，并可供应电力至一计算机系统，该不断电系统包括：

一外部电源连接端口，电性连接该电源供应端以接收一外部电源讯号；

一充电模块，与该外部电源连接端口电性连接，自该外部电源连接端口接收该外部电源讯号；

一电池模块，可供应一备用电源讯号，该电池模块与该充电模块电性连接，其中该充电模块藉由该外部电源讯号对该电池模块充电；

一第一开关模块，与该外部电源连接端口、该电池模块及该计算机系统电性连接；其中当该外部电源讯号输入时，该外部电源讯号自该外部电源连接端口经由该第一开关模块以传输至该计算机系统；当该外部电源讯号停止输入时，该第一开关模块自动切换以使该电池模块电性连接至该计算机系统，以供应该备用电源讯号至该计算机系统；

一第二开关模块，连接该计算机系统，并经由该第一开关模块以连接至该外部电源连接端口或该电池模块；以及

一切换控制模块，与该外部电源连接端口、该计算机系统及该第二开关模块电性连接，其中当该外部电源讯号停止输入且并未自该计算机系统接收一控制讯号时，该切换控制模块控制该第二开关模块切断该计算机系统与该电池模块的连接。

2.如权利要求1所述的不断电系统，其中该切换控制模块于该计算机系统的开机状态下，自该计算机系统接收该控制讯号。

3.如权利要求1所述的不断电系统，其中该切换控制模块于该外部电源讯号停止输入至该计算机系统，且该计算机系统执行一备份程序时，自该计算机系统接收该控制讯号。

4.如权利要求1所述的不断电系统，其中当该外部电源讯号输入时，该切换控制模块控制该第二开关模块保持导通。

5.如权利要求1所述的不断电系统，其中当该外部电源讯号停止输入但自该计算机系统接收该控制讯号时，该切换控制模块控制该第二开关模块保持该计算机系统与该电池模块的连接。

6.如权利要求1到5中任一所述的不断电系统，其中该切换控制模块包括：

一第一晶体管，电性连接于该计算机系统，其中当自该计算机系统接收该控制讯号时，该第一晶体管产生一第一确认讯号；以及

一第二晶体管，电性连接于该外部电源连接端口，其中当自该外部电源连接端口接收该外部电源讯号时，该第二晶体管产生一第二确认讯号；

其中该第二开关模块电性连接于该第一晶体管及该第二晶体管，若该第二开关模块并未自该第一晶体管接收该第一确认讯号且并未自该第二晶体管接收该第二确认讯号时，该第二开关模块切断该计算机系统与该电池模块的连接。

7.如权利要求6所述的不断电系统，其中该第二开关模块为一P型金属氧化物半导体场效应晶体管。

8.一种电源控制系统，连接一电源供应端，该电源控制系统包括：

一计算机系统；以及

一不断电系统，电性连接该计算机系统，以供应一电力至该计算机系统；该不断电系统包括：

一外部电源连接端口，电性连接该电源供应端以接收一外部电源讯号；

一充电模块，与该外部电源连接端口电性连接，自该外部电源连接端口接收该外部电源讯号；

一电池模块，可供应一备用电源讯号，该电池模块与该充电模块电性连接，其中该充电模块藉由该外部电源讯号对该电池模块充电；

一第一开关模块，与该外部电源连接端口、该电池模块及该计算机系统电性连接；其中当该外部电源讯号输入时，该外部电源讯号自该外部电源连接端口经由该第一开关模块以传输至该计算机系统；当该外部电源讯号停止输入时，该第一开关模块自动切换以使该电池模块电性连接至该计算机系统，以供应该备用电源讯号至该计算机系统；

一第二开关模块，连接该计算机系统，并经由该第一开关模块以连接至该外部电源连接端口或该电池模块；以及

一切换控制模块，与该外部电源连接端口、该计算机系统及该第二开关模块电性连接，其中当该外部电源讯号停止输入且并未自该计算机系统接收一控制讯号时，该切换控制模块控制该第二开关模块切断该计算机系统与该电池模块的连接。

9.如权利要求8所述的电源控制系统，其中该计算机系统于开机状态下输出该控制讯号至该切换控制模块。

10.如权利要求8所述的电源控制系统，其中该计算机系统于该外部电源讯号停止输入后执行一备份程序，以输出该控制讯号至该切换控制模块。

11.如权利要求8所述的电源控制系统，其中当该外部电源讯号输入时，该切换控制模块控制该第二开关模块保持导通。

12.如权利要求8所述的电源控制系统，其中当该外部电源讯号停止输入但自该计算机系统接收该控制讯号时，该切换控制模块控制该第二开关模块保持该计算机系统与该电池模块的连接。

13.如权利要求8到12中任一所述的电源控制系统，其中该切换控制模块包括：

一第一晶体管，电性连接于该计算机系统，其中当自该计算机系统接收该控制讯号时，该第一晶体管产生一第一确认讯号；以及

一第二晶体管，电性连接于该外部电源连接端口，其中当自该外部电源连接端口接收该外部电源讯号时，该第二晶体管产生一第二确认讯号；

其中该第二开关模块电性连接于该第一晶体管及该第二晶体管，若该第二开关模块并未自该第一晶体管接收该第一确认讯号且并未自该第二晶体管接收该第二确认讯号时，该第二开关模块切断该计算机系统与该电池模块的连接。

14.如权利要求13所述的电源控制系统，其中该第二开关模块为一P型金属氧化物半导体场效应晶体管。

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