CN112286739B - 主板电池侦测装置 - Google Patents
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Abstract
一种主板电池侦测装置，适用于侦测一电池，包含一晶体管、一第一电阻、一第二电阻、一基板管理控制器，及一电压随耦器，该基板管理控制器控制该晶体管导通或不导通，该电压随耦器自该第二电阻接收一第一输入电压，并接收一相同的第二输入电压，且输出与该第二输入电压相同的电压至该基板管理控制器，该基板管理控制器并在该晶体管不导通与导通时分别自该电压随耦器接收一第一输出电压，及一第二输出电压，该基板管理控制器比较该第一输出电压与该第二输出电压的差值是否大于一默认电压值，以判断该电池是否不存在。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种电源侦测装置，特别是指一种主板电池的侦测装置。
【背景技术】
现有的伺服器具有一用以供其一主板读写数据，并储存系统当前的硬件相关配置的CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)RAM(Random Access Memory)芯片，(以下以CMOS RAM芯片简称)，该CMOS RAM芯片借由一实时频率(RTC；Real Time Clock)以保持当前时间，当服务器电源关闭时，该CMOS RAM芯片则借由如图1所示的主板的一电池21接收电能以维持在可读取该实时频率的状态，并保留其储存的数据。当该电池21无法正常供电时，则CMOS RAM芯片原本储存的数据将因而遗失，因此，服务器通常都会监控此电池的电量，以免重要的CMOS RAM芯片内容丢失。
而现有的服务器监控其主板上的该电池21的电量主要是借由一电池侦测装置执行，该电池侦测装置包含一第一分压器22、一晶体管23、一第二分压器24，及一基板管理控制器25，该第一分压器22包括一电连接该电池21的第一电阻221，及一接地的第二电阻222，该晶体管23包括一电连接该第一电阻221的汲极、一电连接该第二电阻222的源极，及一电连接该基板管理控制器25与该第二分压器24的闸极，该第二分压器24包括一电连接该闸极的第一电阻241，及一接地的第二电阻242，该基板管理控制器25包括一电连接该第二分压器24的该第一电阻241的通用型输入输出接脚(GPIO:General Purpose Input Output)251，及一电连接该源极的模拟数字转换单元252。
当该电池21正常供电，该晶体管23受该基板管理控制器25经由该通用型输入输出接脚251控制而导通/不导通，该模拟数字转换单元252可经由该第二电阻222接收相关于该电池21的输出电压，当该电池21电量为零，该晶体管23受该基板管理控制器25经由该通用型输入输出接脚251控制而导通/不导通，则该模拟数字转换单元252经由该第二电阻222接收相关于该电池21的零输出电压，然而，若该电池21不存在于主板(即，未与该第一电阻221电连接)，依照上述侦测机制，该模拟数字转换单元252经由该第二电阻222接收到的电压值仍为零伏特，换句话说，当侦测到零伏特时，无法得知是电池不存在还是电池电量已耗尽。再者，为了避免该模拟数字转换单元252转换电压时造成误判，整体电路需满足极低漏电流的需求，因而必须将第一分压器22以及第二分压器24的分压电阻值调低，然而，调得太低会使得电池因输出电流增加，耗电过度，进而使其寿命降低，然而，若分压电阻值调得太高则会使输出电流减少，使得基板管理控制器25的模拟数字转换单元252检测到的电量过低，进而使其有误判之虞。
总结现有的主板电池的电池侦测装置，主要有以下缺点：
一、无法侦测电池不存在的情况。
二、晶体管23的判断架构，会造成模拟数字转换单元252进行数值转换时的误差进而误判电池电压。
因此，现有侦测主板电池的电池侦测装置有改善的必要。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种主板电池侦测装置，其可侦测电池是否存在。
为解决上述技术问题，本发明主板电池侦测装置，适用于侦测一电池，该主板电池侦测装置包含一晶体管、一第一电阻、一第二电阻、一基板管理控制器，及一电压随耦器。
该晶体管包括一第一端、一接地的第二端，及一控制端。
该第一电阻包括一电连接该晶体管的该第一端的第一端，及一第二端。
该第二电阻包括一电连接该第一电阻的该第二端的第一端，及一第二端，该第二电阻的第二端用以电连接该电池。
该基板管理控制器电连接该晶体管的该控制端，并控制该晶体管切换于一导通状态与不导通状态二者其中之一。
该电压随耦器包括一电连接该第二电阻的该第一端的非反向端、一反向端，及一电连接该反向端的输出端，该非反向端自该第二电阻的该第一端接收一第一输入电压，该反向端接收一与该第一输入电压相同的第二输入电压，该输出端输出与该第二输入电压相同的电压。
当该晶体管处于该不导通状态，该基板管理控制器接收一正相关于该电压随耦器的该输出端输出的电压的第一输出电压，当该晶体管切换于该导通状态，该基板管理控制器接收一正相关于该电压随耦器的该输出端输出的电压的第二输出电压，该基板管理控制器比较该第一输出电压与该第二输出电压的差值是否大于一默认电压值，以判断该电池是否不存在。
相较于现有技术，本发明板电池侦测装置借由电压随耦器其整体增益值为1的特性，在基板管理控制器控制晶体管导通或不导通时，将侦测到的电池电压传送到基板管理控制器并与默认电压值做比较，以判断电池是否存在。
【附图说明】
图1是一电路图，说明习知的一主板电池侦测装置；
图2是一电路图，说明本发明主板电池侦测装置的一实施例；及
图3是一电路图，辅助说明该实施例部分电路的具体做法。
【具体实施方式】
参阅图2，本发明主板电池侦测装置的一实施例，适用于侦测一电池3，该主板电池侦测装置包含一晶体管4、一第一电阻5、一第二电阻6、一基板管理控制器7、一电压随耦器8，及一分压器9。
该晶体管4包括一第一端41、一接地的第二端42，及一控制端43，该晶体管4为N型金氧半场效晶体管(N-type MOSFET:N-type Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)，其中，该第一端41是汲极，该第二端42是源极，该控制端43是闸极。需再补充说明的是，本实施例的该晶体管4亦可为P型金氧半场效晶体管(P-type MOSFET:N-typeMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，其中，该第一端41是源极，该第二端42是汲极，该控制端43是闸极；或为双极性接面型晶体管(BJT:Bipolar JunctionTransistor)，其中，该第一端41是集极，该第二端42是射极，该控制端43是基极。
该第一电阻5包括一第一端51，及一第二端52，该地一端51电连接该晶体管4的该第一端41。
该第二电阻6包括一第一端61，及一第二端62，该第一端61电连接该第一电阻5的该第二端52，该第二端62用以电连接该电池3。
该基板管理控制器7包括一通用型输入输出接脚71，及一模拟数字转换单元72，该通用型输入输出接脚71电连接该晶体管4的该第二端42，该通用型输入输出接脚71用以输出一逻辑信号到该晶体管4的控制端，该逻辑信号由该基板管理控制器7设定于高准位与低准位之间变化，以控制该晶体管4切换于一导通状态与不导通状态二者其中之一，该模拟数字转换单元72为一模拟数字转换器(ADC:Analog Digital Converter)，接收自该电压随耦器8输出的模拟形式的电压。
该电压随耦器8为一负回授放大器(negative feedback amplifier)，包括一非反向端81、一反向端82，及一输出端85，该非反向端81电连接该第二电阻6的该第一端61，该反向端82与该输出端85电连接，使该电压随耦器8成为整体放大器增益为1的单位增益缓冲器(Unity-Gain Buffer)，因此，该电压随耦器8整体的放大器增益为1，而该非反向端81自该第二电阻6的该第一端61接收一第一输入电压，该反向端82接收一与该第一输入电压相同的第二输入电压，该输出端85输出与该第二输入电压相同的电压，配合参阅图3，进一步说明该电压随耦器8的细部电路，在本实施例中，该电压随耦器8是采用型号为LM358的运算放大器搭配该回授电阻83与该接地电阻84所实现。
该分压器9包括一第三电阻91，及一第四电阻92，该第三电阻91具有一电连接该电压随耦器8的该输出端85的第一端911，及一电连接该模拟数字转换单元72的第二端912，该第四电阻92具有一电连接该第三电阻91的第二端912的第一端921，及一接地的第二端922，一般而言，模拟数字转换器有其对应的分辨率，即，其有允许可正确接收的模拟讯号的电压范围与对应可输出离散数字讯号的个数，举例来说：若模拟数字转换器为16位，其可接收的信号电压范围是落在0～1.8伏特之间，当接收到的信号的电压值高于1.8伏特，就必须先经由分压电阻做分压转换，才可准确接收，以实务设计经验来说，最佳的分压值是模拟数字转换器可接收信号电压范围最大值的3/4，即，第三电阻与第四电阻的电阻值比例为1:3，在本实施例中，由于电压随耦器8的输出信号的电压值不一定是对应在该模拟数字转换单元72的可正确接收范围内，借由配合该模拟数字转换单元72的接收电压范围，设计调整该第三电阻91与该第四电阻92的电阻值，可将该电压随耦器8的该输出端85的输出电压经过分压后再传送到该模拟数字转换单元72，使其可准确接收，假设该第三电阻91的电阻值为R3，该第四电阻92的电阻值为R4，该输出端的输出电压为V，则该模拟数字转换单元72接收到的信号的电压值为
当该晶体管4处于该不导通状态，该基板管理控制器7自该第四电阻92的第一端921接收一正相关于该电压随耦器8的该输出端85输出的电压的第一输出电压，当该晶体管4切换于该导通状态，该基板管理控制器7再自该第四电阻92的第一端921接收一正相关于该电压随耦器8的该输出端85输出的电压的第二输出电压，该基板管理控制器7借由比较该第一输出电压与该第二输出电压的差值是否大于一默认电压值，以判断该电池是否不存在，当该基板管理控制器7的比较结果为是，则判断该电池不存在，当该基板管理控制器7的比较结果为否，则判断该电池存在，并可进一步判断电池电量，以下具体说明的更详细做法。
首先，该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71输出一禁能(disable)信号，即处于低准位的逻辑信号至该晶体管4的该控制端43，使该晶体管4不导通，该模拟数字转换单元72自该第四电阻92的第一端921接收该第一输出电压，接着，该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71输出一致能(enable)信号，即处于高准位的逻辑信号至该晶体管4的该控制端43，使该晶体管4切换为导通，该模拟数字转换单元72再自该第四电阻92的第一端921接收该第二输出电压，该基板管理控制器7经由模拟数字转换单元72将该第一、第二输出电压进行模拟至数字转换并比较该第一输出电压与该第二输出电压的差值，以判断该电池存在与否或有无电量。
一般来说，该电压随耦器8的直流偏压Vcc为3伏特，而该电池2的电压在未使用时为3.3伏特，在使用中则因晶体管导通，会在该第二电阻6的该第一端61形成压降，而在本实施例中，该默认电压值假设为1伏特，该第一电阻5的电阻值为10MΩ，该第二电阻6的电阻值为1MΩ，先依照电池是否存在于主板，将各种状况表列如下，并接着进一步探讨各种状况下该实施例的运作机制：
一、该电池2存在且可正常供电：若该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71控制该晶体管4不导通，电池的放电路径等同开路，则该模拟数字转换单元72接收到的该第一输出电压即为与该电池2在未使用时的电压值成正比的电压，因此，该第一输出电压为3.3伏特(为方便说明，假设该第三电阻91与该第四电阻92二者组成的分压比例为1，即该第三电阻91电阻值为零)；若该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71控制该晶体管4导通，则该模拟数字转换单元72接收到的该第二输出电压即为该电池2在该第二电阻6的该第二端62的分压此时，该第一、第二输出电压的差值不大于该默认电压值。
二、该电池2存在且电量为零：若该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71控制该晶体管4不导通，则该模拟数字转换单元72接收到的该第一输出电压即为该电池2在未使用时的电压，因此，该第一输出电压此时为0伏特，若该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71控制该晶体管4导通，则该模拟数字转换单元72接收到的该第二输出电压即为该电池2在该第二电阻6的该第二端62的分压，因此，该第二输出电压此时为0伏特，则该第一第二输出电压的差值不大于该默认电压值。
三、该电池2不存在：若该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71控制该晶体管4不导通，则该模拟数字转换单元72接收到的该第一输出电压为该电压随耦器8的直流偏压Vcc(3伏特)，(即，该非反向端81与该电池2及该晶体管4之间视为开路，因此电压随耦器8的晶体管Q1～Q4不导通，而Q5～Q6导通，因此该模拟数字转换单元72接收到的该第一输出电压即为该电压随耦器8的直流偏压Vcc)，若该基板管理控制器7经由该通用型输入输出接脚71控制该晶体管4导通，对于该非反向端81而言为接地，因此接收到的该第一输入电压为零伏特，该反向端82则因虚短路(Virtual Short)特性同样接收到零伏特的第二输入电压，因此该输出端85输出零伏特的第二输出电压，此时，该第一第二输出电压的差值大于该默认电压值。
由上述三种情况可知，当该第一输出电压与该第二输出电压的差值大于该默认电压值，代表该电池不存在，当该第一输出电压与该第二输出电压的差值不大于该默认电压值，则代表该电池存在，且当该模拟数字转换单元72接收到的该第一、第二输出电压皆为零，代表该电池电量为零，当该模拟数字转换单元72接收到的该第一、第二输出电压不为零，代表该电池电量不为零。
该实施例借由基板管理控制器7经由通用型输入输出接脚71控制晶体管4导通/不导通，再由基板管理控制器7的模拟数字转换单元72接收由电压随耦器8传送电压值的差异进而判断电池状况，进而有以下优点：
一、借由电压随耦器8直接侦测电池3在第二电阻6的分压，无须考虑晶体管4的漏电流情形，进而不会造成模拟数字转换单元72转换数值的误差。
二、借由电压随耦器8增益值为1，可将电池3的电压值完整输出的特性，配合控制晶体管4导通或不导通，进而透过电压随耦器8的输出值判断电池3在此二种状态下的电压差值，分别可准确判断出电池3是存在于主板且有电量、或电池3是存在于主板且无电量，或电池3不存在于主板。
综上所述，本发明主板电池侦测装置借由使用电压随耦器增益值为1的特性，在基板管理控制器控制晶体管导通或不导通时，将侦测到的电池的电压值完整传送到基板管理控制器，并由基板管理控制器将接收到的电压值与默认电压值做比较，以判断电池是否存在，故确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种主板电池侦测装置，适用于侦测一电池，其特征在于，该主板电池侦测装置包含：
一晶体管，包括一第一端、一接地的第二端，及一控制端；
一第一电阻，包括一电连接该晶体管的该第一端的第一端，及一第二端；
一第二电阻，包括一电连接该第一电阻的该第二端的第一端，及一第二端，该第二电阻的该第二端用以电连接该电池；
一基板管理控制器，电连接该晶体管的该控制端，并控制该晶体管切换于一导通状态与不导通状态二者其中之一；及
一电压随耦器，包括一电连接该第二电阻的该第一端的非反向端、一反向端，及一电连接该反向端的输出端，该非反向端自该第二电阻的该第一端接收一第一输入电压，该反向端接收一与该第一输入电压相同的第二输入电压，该输出端输出与该第二输入电压相同的电压，
当该晶体管处于该不导通状态，该基板管理控制器接收一正相关于该电压随耦器的该输出端输出的电压的第一输出电压，
当该晶体管切换于该导通状态，该基板管理控制器接收一正相关于该电压随耦器的该输出端输出的电压的第二输出电压，
该基板管理控制器比较该第一输出电压与该第二输出电压的差值是否大于一默认电压值，以判断该电池是否不存在。
2.如权利要求1所述的主板电池侦测装置，其特征在于，当该第一输出电压与该第二输出电压的差值大于该默认电压值，该电池不存在。
3.如权利要求2所述的主板电池侦测装置，其特征在于，该第一输出电压为该电压随耦器的操作电压。
4.如权利要求1所述的主板电池侦测装置，其特征在于，当该第一输出电压与该第二输出电压的差值不大于该默认电压值，该电池存在。
5.如权利要求1所述的主板电池侦测装置，其特征在于，该基板管理控制器包括一电连接该晶体管的该控制端的通用型输入输出接脚，该通用型输入输出接脚用以输出一逻辑信号到该晶体管的控制端，该逻辑信号由该基板管理控制器设定于高准位与低准位之间变化。
6.如权利要求1所述的主板电池侦测装置，其特征在于，该基板管理控制器还包括一接收该第一输出电压与该第二输出电压的模拟数字转换单元。
7.如权利要求1所述的主板电池侦测装置，其特征在于，还包含一电连接该电压随耦器的输出端与模拟数字转换单元的分压器，该分压器依照一分压比例将该电压随耦器的输出端输出的电压转换为该第一输出电压与该第二输出电压。
8.如权利要求1所述的主板电池侦测装置，其中，该电压随耦器为负回授放大器。
9.如权利要求7所述的主板电池侦测装置，其特征在于，该分压器包括一第三电阻，及一第四电阻，该第三电阻具有一电连接该电压随耦器的该输出端的第一端，及一电连接该模拟数字转换单元的第二端，该第四电阻具有一电连接该第三电阻的第二端的第一端，及一接地的第二端，当该晶体管处于该不导通状态，该基板管理控制器自该第四电阻的第一端接收一正相关于该电压随耦器的该输出端输出的电压的第一输出电压，当该晶体管切换于该导通状态，该基板管理控制器再自该第四电阻的第一端接收一正相关于该电压随耦器的该输出端输出的电压的第二输出电压。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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