CN104571265A - 即时时间产生装置 - Google Patents
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Abstract
一种即时时间产生装置，应用于一电子系统中，该即时时间产生装置包含：即时时钟模块（Real？Time？Clock；RTC）以及能源采集模块。即时时钟模块用以产生一即时时间信息。能源采集模块电性连接至即时时钟模块，用以提取一周围环境能源以产生电能，以输出电源至即时时钟模块。
Description
技术领域
本发明涉及一种即时时间产生技术，且特别涉及一种即时时间产生装置。
背景技术
即时时钟（Real Time Clock；RTC）是指可以像时钟一样输出实际时间的电子装置，常用来使用在个人计算机、服务器、手机、嵌入式系统及许多需要精确时间的电子系统中。RTC的运作是由一个锂电池供应电力，因此当电子系统断电一段时间后重新启动，RTC还是能继续运作，保持记录着正确的时间。但是在设计电子系统时，其机构往往必须要有特别的设计，用于当供应RTC电力的锂电池寿命耗尽时，该电池可以被更换。如此会产生额外的机构件费用成本，且此重置动作对于一般使用者而言相当麻烦。
因此，如何设计一个新的即时时间产生装置，以解决上述的问题，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
因此，本发明的一方面是在提供一种即时时间产生装置，应用于电子系统中，即时时间产生装置包含：即时时钟（Real Time Clock；RTC）模块以及能源采集（energy harvesting）模块。即时时钟模块用以产生即时时间信息。能源采集模块电性连接至即时时钟模块，用以提取周围环境能源以产生电能，以输出电源至即时时钟模块。
依据本发明一实施例，能源采集模块为微机电系统（Micro Electro Mechanical System；MEMS）能源采集模块并与计算机系统的微机电系统传感器共同封装。
依据本发明再一实施例，即时时间产生装置还包含能量存储器，用以电性连接至能源采集模块与即时时钟模块，以存储该能源采集模块产生的电能，其中能量存储器为电容或超级电容。
依据本发明再具有的一实施例，即时时间产生装置包含电压调整模块， 电性连接于能源采集模块以及即时时钟模块间，以将能源采集模块产生的输出电压进行电压调整后传送至即时时钟模块。
依据本发明另又具有的一实施例，其中能源采集模块提供电力容量数据。
依据本发明另再具有的一实施例，即时时间产生装置还包含监控模块，用以接收能源采集模块提供的电力容量数据，以在电力容量数据显示电力不足，或在无法读取电力容量数据时产生警示信息。
依据本发明又再具有的一实施例，即时时间产生装置还包含充电控制模块，用以接收电力容量数据，以根据电力容量数据控制能源采集模块对即时时钟模块的充电电压、充电电流、充电启始时间、充电结束时间或其组合。
依据本发明一实施例，其中即时时钟模块还电性连接于电子系统的系统供电源，系统供电源与能源采集模块同时供电至即时时钟模块。
依据本发明一实施例，即时时间产生装置还包含控制模块，用以电性连接于能源采集模块、电子系统的系统供电源以及即时时钟模块，控制模块根据系统供电源的电源信号或电源启动信号，控制能源采集模块及系统供电源至少其中之一供电至即时时钟模块。
依据本发明又一实施例，其中即时时钟模块还包含存储单元，用以存储电子系统的至少一配置信息。
应用本发明的优点在于通过能源采集模块的设置，提取周围环境能源以提供稳定的电源至即时时钟模块，而轻易地达到上述的目的。
附图说明
图1为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的方块图；
图2为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的电路图；
图3为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的电路图；
图4为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的方块图；
图5为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的电路图；
图6为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的电路图；以及
图7为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置的电路图。
【符号说明】
1：即时时间产生装置
10：即时时钟模块
100：存储单元
11：即时时间信息
12：能源采集模块
13：周围环境能源
14：能量存储器
15：电源
3：即时时间产生装置
30：电压调整模块
31：电源
4：即时时间产生装置
40：监控模块
41：电力容量数据
42：充电控制模块
43：警示信息
50：系统供电源
5：即时时间产生装置
52、54：萧基二极管
6：即时时间产生装置
60：控制模块
600、602：晶体管开关
7：即时时间产生装置
70：控制模块
700、702、704、706：晶体管开关
具体实施方式
请同时参照图1及图2。图1为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置1的方块图。图2为本发明一实施例中，一种即时时间产生装置1的电路图。
即时时间产生装置1在一实施例中，应用于例如但不限于计算机系统如桌上型计算机或笔记型计算机，或手持式电子装置如智能手机或平板计算机等电子系统（未绘示）中，以产生电子系统所需的即时时间（real time）的相 关信息。即时时间产生装置1包含：即时时钟模块10以及能源采集模块12。
即时时钟模块10用以产生即时时间信息11。在一实施例中，即时时间信息11为与电子系统相关的时间信息。以笔记型计算机的电子系统为例，当笔记型计算机中的南桥芯片在系统未供电时，即时时钟模块10可持续地产生即时时间信息11，例如但不限于笔记型计算机的日期与时间信息。
在一实施例中，即时时钟模块10可还包含存储单元100，以存储电子系统的配置信息。举例来说，存储单元100可为互补式金属氧化物半导体晶体管（complementary metal–oxide–semiconductor；CMOS）或其他类型的存储器，以存储例如但不限于笔记型计算机的硬盘数量、硬盘类型、图形控制器、存储器与校验值等。在一实施例中，即时时钟模块10也可依设定，例如但不限于产生中断、警告等信息。
能源采集模块12提取周围环境能源13以产生电能，并据以输出电源15至即时时钟模块10。在一实施例中，即时时间产生装置1还包含能量存储器14，以存储能源采集模块12所产生的电能，在能源采集模块12无法持续产电时，即时时钟模块10将可根据能量存储器14的放电获得供电。在一实施例中，能量存储器14可为电容或是超级电容。
在一实施例中，能源采集模块12如图2所示，为由微机电系统（Micro Electro Mechanical System；MEMS）技术实现的能源采集模块。在其他实施例中，能源采集模块12也可由其他可提取周围环境能源13的技术实现。能源采集模块12所提取的周围环境能源13可为例如但不限于振动能源、温度差、风能或电磁能。
在一实施例中，能源采集模块12可由包含压电产生器（piezoelectric generator）的微机电系统元件实现，以根据电子系统的各模块如处理器、硬盘在运作时所造成的振动，转换振动能源为电能以产生电源15。在一实施例中，压电产生器可设计为具有与电子系统运作时相同的共振频率，以达到最佳的产电功效。
在另一实施例中，能源采集模块12可由包含热电发电机（thermoelectric power generator）的微机电系统元件实现，以根据如电子系统的散热装置处（例如：热管）产生的热能所造成的温度差转换为电能以产生电源15。
在另一实施例中，能源采集模块12可由包含压电薄膜悬臂梁（piezoelectric thin film cantilever），藉风力驱动（wind-driven）的微机电系统 元件实现，以根据如电子系统的散热风扇处产生的气流，转换风能为电能以输出电源15。
在又一实施例中，能源采集模块12可由可吸收电磁波的元件实现，以根据如电子系统的无线网卡的天线所收集到电磁波，转换电磁能为电能以输出电源15。在一实施例中，能源采集模块12可由振荡器式的近距传感器实现，以在外部物体例如人接近时改变振荡条件而产生电流，进一步输出电源15。
因此，通过能源采集模块12的设置，即时时钟模块10可获得稳定的供电，而不必仰赖常需更换的电池。不但在电子系统上不需额外配置更换电池的开孔与机构件，也可节省电池的使用达到环保的目的。并且，在以微机电系统元件实现能源采集模块12时，能源采集模块12可与电子系统中的其他微机电系统元件如重力感应器（G-sensor）共同封装，分享供应电压，并整并线路，如共同使用同一接口，不但提高整体运作效能，更进一步节省电子系统中的空间使用。
请参照图3。图3为本发明一实施例中，即时时间产生装置3的电路图。即时时间产生装置3与图1及图2所示的即时时间产生装置1类似，包含即时时钟模块10以及能源采集模块12。因此，以下不再就相同的元件功效进行赘述。在本实施例中，即时时间产生装置3还包含电压调整模块30。
电压调整模块30可将能源采集模块12所产生的电源15由初始的电压电平，调整至具有另一不同的电压电平的电源31。由于即时时钟模块10的精确度与其电源的电压相关，当电源电压衰变或不足时，将使即时时钟模块10的精确度下降。因此，较佳地，能源采集模块12所产生的电源15需大于即时时钟模块10的最小电压规范。电压调整模块30的设置，可将电源15的电压调整至符合即时时钟模块10所需的电压电平。在一实施例中，电压调整模块30也可包含一个最大功率点追踪（MPPT；Maximum Power Point Tracking)单元（未绘示）以取得最大能源。
举例来说，在一实施例中，即时时钟模块10是根据2.5伏特～3.47伏特的直流电源运作。然而，可转换电磁波为电能的能源采集模块12在接收到环境中的2.4GHz频带的无线区域网络（Wireless Local Area Network；WLAN）电波，经过例如但不限于桥式整流器整流及容阻电路的滤波后，仅可输出约0.2伏特的直流电源15。电压调整模块30将可转换0.2伏特的直流电源15为至少2.5伏特的直流电源31，以使即时时钟模块10据以运作。
需注意的是，在图3中所绘示的电压调整模块30的电路仅为一范例，在其他实施例中，可以具有其他结构或元件的电路实现，达到调整电压电平的目的。
请参照图4。图4为本发明一实施例中，即时时间产生装置4的方块图。即时时间产生装置4与图1及图2所示的即时时间产生装置1类似，包含即时时钟模块10以及能源采集模块12。因此，以下不再就相同的元件功效进行赘述。在本实施例中，即时时间产生装置4还包含监控模块40及充电控制模块42。
在本实施例中，能源采集模块12可提供电力容量数据41。在一实施例中，电力容量数据41为能源采集模块12已产生但尚未被即时时钟模块10消耗的电能。在一实施例中，电力容量数据41可根据例如，但不限于能源采集模块12的产电能力以及如图2所示的能量存储器14的储能量计算产生。
监控模块40用以接收电力容量数据41，以于电力容量数据41显示电力不足，或无法读取到电力容量数据41时产生警示信息43。充电控制模块42则用以根据电力容量数据41控制能源采集模块12对即时时钟模块10的充电电压、充电电流、充电启始时间、充电结束时间或其组合。
在一实施例中，监控模块40可由一个独立设置的元件实现。在一实施例中，监控模块40可整合于电子系统中的其他模块，例如但不限于基本输入输出系统（Basic Input/Output System；BIOS）。监控模块40可通过例如但不限于通用串行总线（Universal Serial Bus；USB）接口接收能源采集模块12提供的电力容量数据41，并以例如但不限于以软件产生警示讯息或是以硬件如蜂鸣器产生警示音，警告能源采集模块12工作异常。
图5为本发明一实施例中，即时时间产生装置5的电路图。即时时间产生装置5与图1及图2所示的即时时间产生装置1类似，包含即时时钟模块10以及能源采集模块12。因此，以下不再就相同的元件功效进行赘述。在本实施例中，即时时钟模块10可与电子系统中的系统供电源50电性连接。
系统供电源50可在电子系统启动后，供电以使电子系统运作。在本实施例中，当电子系统运作时，系统供电源50可输出电源信号VIN至即时时钟模块10，以使即时时钟模块10可同时根据能源采集模块12输出的电源15及系统供电源50输出的电源信号VIN运作。而当电子系统关机停止运作时，系统供电源50停止输出电源信号VIN。即时时钟模块10可仅根据能源采集 模块12输出的电源15运作。在一实施例中，系统供电源50及能源采集模块12与即时时钟模块10间，可分别通过萧基二极管52及54电性连接，以使电源信号VIN及电源15均仅单向输入至即时时钟模块10。
请参照图6。图6为本发明一实施例中，即时时间产生装置6的电路图。即时时间产生装置6与图1及图2所示的即时时间产生装置1类似，包含即时时钟模块10以及能源采集模块12。因此，以下不再就相同的元件功效进行赘述。在本实施例中，即时时间产生装置6还包含控制模块60。
控制模块60电性连接于能源采集模块12、电子系统的系统供电源50以及即时时钟模块10。其中，控制模块60可控制能源采集模块12及系统供电源50至少其中之一供电至即时时钟模块10。
在本实施例中，控制模块60包含相串联的晶体管开关600及602，电性连接于能源采集模块12以及即时时钟模块10间。晶体管开关600及602受控于系统供电源输出的电源信号VIN。
当电子系统运作时，系统供电源50可输出电源信号VIN至即时时钟模块10。此时，晶体管开关600及602将接收到第一电平的信号而关闭，即时时钟模块10仅由系统供电源50进行供电。而当电子系统关机停止运作时，系统供电源50停止输出电源信号VIN。此时，晶体管开关600及602将接收到第二电平的信号而导通，即时时钟模块10仅由能源采集模块12供电。
在另一实施例中，电子系统即使未运作，却以电源适配器连接至电源或具有电池供电时，系统供电源50仍可输出电源信号VIN至即时时钟模块10，以达到使晶体管开关600及602关闭，并仅由系统供电源50至即时时钟模块10的功效。能源采集模块12仅在电子系统完全无法通过电源适配器或电池获得电源时，通过晶体管开关600及602的导通供电至系统供电源50。
请参照图7。图7为本发明一实施例中，即时时间产生装置7的方块图。即时时间产生装置7与图1及图2所示的即时时间产生装置1类似，包含即时时钟模块10以及能源采集模块12。因此，以下不再就相同的元件功效进行赘述。在本实施例中，即时时间产生装置7还包含控制模块70。
类似于前一实施例，控制模块70电性连接于能源采集模块12、电子系统的系统供电源50以及即时时钟模块10，以控制能源采集模块12及系统供电源50至少其中之一供电至即时时钟模块10。
在本实施例中，控制模块70包含相串联的晶体管开关700及702，电性 连接于能源采集模块12以及即时时钟模块10间。并且，控制模块70还包含相串联的晶体管开关704及706，电性连接于系统供电源50以及即时时钟模块10间。晶体管开关700、702受控于电子系统中之一电源启动信号EC，而晶体管开关704及706受控于反相电源启动信号
电源启动信号EC为电子系统启动后，由例如但不限于嵌入式控制器产生的信号。当电子系统运作时，电源启动信号EC将使晶体管开关700、702关闭，并使晶体管开关704、706导通。此时，即时时钟模块10仅由系统供电源50进行供电。而当电子系统关机停止运作时，电源启动信号EC将转态，以使晶体管开关700、702导通，并使晶体管开关704、706关闭。此时，即时时钟模块10仅由能源采集模块12供电。
需注意的是，上述的实施例中的控制模块60及70仅为一范例。在其他实施例中，可通过其他的电路在不同的操作状况下，控制系统供电源50及能源采集模块12其中之一进行供电，进一步节省能源采集模块12产生的电能。
虽然本揭示内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本揭示内容，本领域技术人员在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。
Claims (10)
1.一种即时时间产生装置，应用于一电子系统中，该即时时间产生装置包含：
一即时时钟（Real Time Clock；RTC）模块，用以产生一即时时间信息；以及
一能源采集（energy harvesting）模块，电性连接至该即时时钟模块，用以提取一周围环境能源以产生一电能，以输出一电源至该即时时钟模块。
2.如权利要求1所述的即时时间产生装置，其中该能源采集模块为一微机电系统（Micro Electro Mechanical System；MEMS）能源采集模块并与该计算机系统的至少一微机电系统传感器共同封装。
3.如权利要求1所述的即时时间产生装置，还包含：
一能量存储器，用以电性连接至该能源采集模块与该即时时钟模块，以存储该能源采集模块产生的该电能，其中该能量存储器为一电容或一超级电容。
4.如权利要求1所述的即时时间产生装置，还包含一电压调整模块，电性连接于该能源采集模块以及该即时时钟模块间，以将该能源采集模块产生的一输出电压进行电压调整后传送至该即时时钟模块。
5.如权利要求1所述的即时时间产生装置，其中该能源采集模块提供一电力容量数据。
6.如权利要求5所述的即时时间产生装置，还包含一监控模块，用以接收该能源采集模块提供的该电力容量数据，以于该电力容量数据显示电力不足，或于无法读取该电力容量数据时产生一警示信息。
7.如权利要求5所述的即时时间产生装置，还包含一充电控制模块，用以接收该电力容量数据，以根据该电力容量数据控制该能源采集模块对该即时时钟模块的一充电电压、一充电电流、一充电启始时间、一充电结束时间或其组合。
8.如权利要求1所述的即时时间产生装置，其中该即时时钟模块还电性连接于该电子系统的一系统供电源，该系统供电源与该能源采集模块同时供电至该即时时钟模块。
9.如权利要求1所述的即时时间产生装置，还包含：
一控制模块，用以电性连接于该能源采集模块、该电子系统的一系统供电源以及该即时时钟模块，其中该控制模块根据该系统供电源之一电源信号或一电源启动信号，控制该能源采集模块及该系统供电源至少其中之一供电至该即时时钟模块。
10.如权利要求1所述的即时时间产生装置，其中该即时时钟模块还包含一存储单元，用以存储该电子系统的至少一配置信息。
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2014
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