CN114448077A - 不断电系统及不断电系统运作方法 - Google Patents

Abstract

一种不断电系统及不断电系统运作方法，不断电系统包含：具有金属接脚的连接埠、电池、充电路径元件、放电路径元件以及控制元件；金属接脚包含接收电力讯号的第一电压位准电力接脚；充电路径元件连接第一电压位准电力接脚及电池以做为充电路径；放电路径元件连接第一电压位准电力接脚及电池以做为放电路径；控制元件具有感测接脚、充电控制接脚及放电控制接脚，感测接脚连接第一电压位准电力接脚，充电控制接脚连接充电路径元件，放电控制接脚连接放电路径元件；其中控制元件根据感测接脚所感测的电压控制充电路径及放电路径之一呈导通状态而另一呈关断状态。

Description

不断电系统及不断电系统运作方法

技术领域

本发明涉及一种不断电系统及不断电系统运作方法，特别涉及一种内置式不断电系统。

背景技术

随着科技发展，人类社会中可以进行娱乐或作为生产工具的装置种类系越来越多，其中个人电子装置，例如电脑，具有举足轻重的位置。举凡游戏、影音观赏、资料查询、与物联网的结合等，包含微处理器、微控制器或单晶片等形式的个人电子装置在现时社会已经扮演越来越重要的角色。而因应方便携带、硬件体积缩小等需求，亦产生了笔记本电脑、迷你电脑、平板电脑及微型电脑等不同样态。

在此情况下，维持稳定的电源对个人电子装置而言系一大重要议题。通常用户可以将个人电子装置连接不断电系统(uninterruptible power supply，UPS)，不断电系统可依照不同类型(在线型不断电系统或线下型不断电系统)选择性先过滤市电后供电给个人电子装置(在线型先对市电做滤波处理后才将电输出至个人电子装置)，并在市电供给被切断后，以不断电系统包含的电池继续对个人电子装置供电。

个人电子装置与不断电系统的连接通常系通过外接的导线而电性连接，然而对于目的在尽可能地减小装置体积的迷你电脑而言，藉由外接的导线连接不断电系统无益于减少装置体积，进而导致空间的耗费而无法适度地视需求将连接不断电系统的迷你电脑设置入实务上较狭小的间隙中。故需要一种不需经过额外的导线连接，即能使个人电子装置以既有的输入输出接口连接的不断电系统。

发明内容

鉴于上述，为以满足上述需求，本发明提供一种不断电系统，包含：一连接埠，具有多个金属接脚，该多个金属接脚包含一第一电压位准电力接脚及一第二电压位准电力接脚，其中该第一电压位准电力接脚用于接收电力讯号；一电池；一充电路径元件，电性连接该第一电压位准电力接脚及该电池以做为一充电路径，该充电路径元件用于控制流入该电池的电力讯号；一放电路径元件，电性连接该第一电压位准电力接脚及该电池以做为一放电路径，该放电路径元件用于控制流出该电池的电力讯号；以及一控制元件，连接该第二电压位准电力接脚以接收电力讯号，该控制元件具有一感测接脚、一充电控制接脚及一放电控制接脚，该感测接脚连接该第一电压位准电力接脚，该充电控制接脚连接该充电路径元件，该放电控制接脚连接该放电路径元件，其中该控制元件根据该感测接脚所感测的电压控制该充电路径及该放电路径之一呈导通状态而另一呈关断状态。

本发明提供一种不断电系统运作方法，适用于相互连接的一主板以及如上述段落所记载的不断电系统，该方法包含：以该主板判断一硬盘连接槽口是否电性连接该连接埠，并在该主板判知该硬盘连接槽口电性连接该连接埠后，将该第一电压位准电力接脚电性连接至该主板的一电力输入埠；以该控制元件判断该感测接脚所感测的电压是否落于一充电值域内；当该电压落于该充电值域内时，以该控制元件控制该充电路径呈导通状态而该放电路径呈关断状态；以及当该电压落于该充电值域外时，以该控制元件控制该放电路径呈导通状态而该充电路径呈关断状态。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明系用以示范与解释本发明的精神与原理，并且为本发明的保护范围提供更进一步的解释。

附图说明

图1为本发明一实施例的不断电系统的系统架构图。

图2为本发明一实施例以序列先进技术附接连接埠实现连接埠时，其电力相关接脚的分布示意图。

图3为本发明另一实施例的不断电系统的系统架构图。

图4为本发明一实施例的不断电系统运作方法的流程图。

【附图标记说明】

100、200 不断电系统

110、210 连接埠

111、211、261 第一电压位准电力接脚

112、212、262 第二电压位准电力接脚

113、213、263 资料接脚

120、220 电池

130、230 充电路径元件

140、240 放电路径元件

150、250 控制元件

260 第二连接埠

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、保护范围及附图，本领域普通技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例系进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参考图1。本发明一实施例的不断电系统可以以图1的不断电系统100来实现。在图1中，不断电系统100包含了连接埠110、电池120、充电路径元件130、放电路径元件140、以及控制元件150。其中连接埠110具有多个金属接脚，该多个金属接脚包含第一电压位准电力接脚111、第二电压位准电力接脚112及资料接脚113。充电路径元件130在第一电压位准电力接脚111与电池120之间形成一充电路径，放电路径元件140在电池120与第一电压位准电力接脚111之间形成放电路径。控制元件150分别连接连接埠110、充电路径元件130及放电路径元件140。图1所示出的元件系为了说明本发明一实施例，实务上的不断电系统可在符合本发明的精神下做更多延伸，可视需求包含更多元件，本发明不以此为限制。

连接埠110可为序列先进技术附接(serial advanced technology attachment，SATA)连接埠(以下为便于叙述仅以SATA连接埠称之)，然而本发明非限制于此。只要一连接埠具有多种供电接脚且在其运作时并非所有供电接脚均会送电，就可以应用本发明的技术。SATA连接埠通常可包含于例如为硬盘的储存装置，用于传输电力讯号及资料讯号。此时的连接埠110包含第一电压位准电力接脚111、第二电压位准电力接脚112以及资料接脚113。请同时参考图2，图2为以序列先进技术附接连接埠实现连接埠110时，其电力相关接脚的分布示意图。一般来说，SATA连接埠可具有不同数量的接脚(pin)，在本发明一实施例中为具有22个接脚，其分别为15pin的传输电力用接口以及7pin的传输资料用接口(未示出)。图3示出了此15个接脚，可由上往下依序以3个接脚为1组，分别为：+3.3VDC、COM、+5VDC、COM以及+12VDC，其中COM可为接地，亦可视为负极。SATA连接埠通常可应用于3.5寸机械式硬盘、2.5寸机械式硬盘或2.5寸固态硬盘等。在主板的硬盘连接槽口(亦为SATA接口的连接埠)通过SATA连接线连接至不同硬盘的SATA连接埠时，主板可判知不同种类的硬盘而对其同时或单独输送具不同大小电压的电力讯号(+3.3V、+5V及+12V中至少一者)，例如3.5寸机械式硬盘可需要+12V以供电机使用(例如盘片运转等)，+5V及+3.3V以供主控电路使用；2.5寸硬盘通常只需要+5V及+3.3V，视不同规格甚至仅需要三者电压中最小的+3.3V。在迷你电脑的情况下，由于迷你电脑因空间设计缘故而通常系连接2.5寸硬盘，故在迷你电脑通过SATA连接埠连接2.5寸硬盘时，其主板可仅通过+3.3VDC接脚供给电力，而不对+12VDC及+5VDC接脚供电。详细的说，本发明所欲达成的功效包含以迷你电脑的主板的硬盘连接槽口连接不断电系统，据此，除了SATA连接埠中用于对2.5寸硬盘供应电力讯号的电力输出接脚(例如3.3VDC接脚)之外，可利用SATA连接埠中其余电力输出接脚对本发明一实施例的不断电系统100供电。本发明一实施例的不断电系统100系通过连接埠110接收及传输电力讯号，其第一电压位准电力接脚111可以以+12VDC及+5VDC接脚至少一者实现，第二电压位准电力接脚112可以以+3.3VDC接脚实现，而资料接脚113则可以以传输资料用接口的接脚实现，然而本发明并不限制供应至第一、第二电压位准电力接脚的电力讯号的电压大小。在本发明一实施例中，第一电压位准电力接脚111用于接收电力讯号。

电池120在实务上可以以铅酸电池或锂电池等实现，在本发明一实施例中较佳以超级电容实现电池120。电池120用于储存来自第一电压位准电力接脚111经充电路径传输的电力讯号。电池120亦可为电力讯号的提供端，经放电路径将电力送往第一电压位准电力接脚111。

充电路径元件130可用于控制流入电池120的电力讯号。充电路径元件130可为一充电集成电路(IC)。实务上，在电力讯号自第一电压位准电力接脚111流入不断电系统100后，充电路径元件130可允许充电路径导通，使电力讯号流入电池120进行充电。此外，充电路径元件130可进行更多动作，例如对电池120停止充电、减少充电电压等，本发明不予以限制。

放电路径元件140用于控制流出电池120的电力讯号。实务上，放电路径元件140可为一开关。放电路径元件140可根据一开关讯号以将放电路径导通或关断。实务上，放电路径可默认为关断状态，则在第一电压位准电力接脚111接收电力讯号时，由于放电路径为断路，故电力讯号仅可藉由充电路径流通。此外，放电路径元件140可使放电路径为通路，在外部无供电或供电电压小于电池储存的电力讯号的电压时，电力讯号从电池120经放电路径送往第一电压位准电力接脚111。

控制元件150具有一感测接脚、一充电控制接脚及一放电控制接脚，感测接脚连接第一电压位准电力接脚111，充电控制接脚连接充电路径元件130，放电控制接脚连接放电路径元件140。实务上控制元件150可以为一逻辑控制集成电路(IC)。为求在外部电源未对第一电压位准电力接脚111供应电力时能正常运作，控制元件150可连接至第二电压位准电力接脚112，以此接收控制元件150运作用的电力。控制元件150根据感测接脚所感测的电压控制充电路径及放电路径之一呈导通状态而另一呈关断状态。举例来说，控制元件150可判断第一电压位准电力接脚111接收的电力讯号的电压是否落于一充电值域内，且据此控制充电路径元件130，且对放电路径元件140输出开关讯号。充电值域可预设为外部供电正常时，经第一电压位准电力接脚111接收的电力讯号的电压值范围。控制元件150在经判断后可做以下的作动：当该电压值落于充电值域内时(即视为外部供电正常使用状况)，控制元件150控制充电路径元件130允许电池120的充电，且对放电路径元件140发送为关的开关讯号，使放电路径元件140关断而使放电路径形成断路；当该电压值落于充电值域外时(视为外部供电为不正常)，因外部供电可能因不同原因而停止等状况，控制元件150在此时控制充电路径元件130停止对电池120充电，使无电流入电池120，同时向放电路径元件140输出为开的开关讯号，使放电路径元件140导通而使放电路径形成通路。综上，外部供电为不正常时，本发明一实施例的不断电系统100将电池120储存的电力讯号经由导通的放电路径向第一电压位准电力接脚111输出，以作为例如迷你电脑的替代用电源系统。

请参考图3。迷你电脑可以以其主板的硬盘连接槽口连接本发明一实施例的不断电系统100，然而此举会导致占用了主板的硬盘连接槽口而无法连接硬盘。故，本发明另一实施例提供一种不断电系统200，其构造大致可与图1的不断电系统100相似，故在此仅以图3绘示出相似的元件及其连接，本领域普通技术人员可在参考说明书及附图后无歧异得知，故以下系以文字说明差别之处。两不断电系统100与200的差别在于，本发明另一实施例的不断电系统200更包含第二连接埠260，第二连接埠260包含第一电压位准电力接脚261、第二电压位准电力接脚262及资料接脚263。资料接脚263可直接与连接埠210的资料接脚213连接，第二电压位准电力接脚262可直接与连接埠210的第二电压位准电力接脚212连接。第二连接埠260可与具有SATA接口连接部的储存装置连接，例如2.5寸硬盘。储存装置可通过第二电压位准电力接脚262供电，并通过资料接脚263与外部互动以写入资料或传输资料。本发明另一实施例的不断电系统200可在连接埠210与外部连接时，藉由第二连接埠260以连接储存装置。如此一来，即便例如迷你电脑的个人装置经由其硬盘连接槽口与不断电系统200连接，仍可藉由其第二连接埠260连接硬盘，且充/供电功能与连接硬盘功能两者可不互相冲突。

请参考图4。图4为本发明一实施例的不断电系统运作方法的流程图。本发明一实施例的不断电系统运作，适用于相互连接的一主板及如前述所记载的不断电系统，在此以图1的不断电系统100做示例。请参考步骤S1，以主板判断硬盘连接槽口是否电性连接连接埠110，并在主板判知硬盘连接槽口电性连接该连接埠110后，将第一电压位准电力接脚111电性连接至主板的电力输入埠。详细的说，步骤S1的判断可利用通常设置于主板上的嵌入式晶片(embedded chip)，对硬盘连接槽口发送一讯号，并可在接收回传的一辨识码后辨识出连接的装置为何。据此，在主板判知连接埠110后，将第一电压位准电力接脚111电性连接至主板的一电力输入埠，使电力输入连接埠对第一电压位准电力接脚111输出电力讯号。

接着参考步骤S2，以控制元件150判断感测接脚所感测的电压是否落于充电值域内。若电力讯号的电压落于充电值域内，则进行至步骤S3；若落于充电值域外，则进行至步骤S4。

步骤S3，以控制元件150控制充电路径呈导通状态而放电路径呈关断状态。在此时，电力讯号可经充电路径，由第一电压位准电力接脚111流入电池120，而对电池120充电。充电路径元件130可对充电过程做修饰，例如可依据电池120的电荷状态(state ofcharge，SOC)适应性调整流入的电压大小等。本发明不对此限制。步骤S3结束后，回到步骤S2。

步骤S4，以控制元件150控制放电路径呈导通状态而充电路径呈关断状态。在此时，电力讯号可经放电路径，由电池120流往第一电压位准电力接脚111，进而对主板供电。同时，藉由关断充电路径，可在一定程度上保护电池120，避免电池有接收落于充电值域外的不稳定电压的可能而造成不当损耗。步骤S4结束后，回到步骤S2。

综上，本发明一实施例的不断电系统，藉由连接埠中的第一电压位准电力接脚接收电力讯号，并以控制元件的感测接脚所感测的电压控制充电路径及放电路径之一呈导通状态而另一呈关断状态。在充电路径导通时，电力讯号经充电路径传送至电池以对电池充电；而在放电路径导通时，以电池储存的电力讯号经放电路径传送至第一电压位准电力接脚。藉此，外部的个人电子装置，特别系迷你电脑，在不需额外的线路及额外连接埠的情况下可连接本发明一实施例的不断电系统。

Claims (9)

1.一种不断电系统，其特征在于，包含：

一连接埠，具有多个金属接脚，该多个金属接脚包含一第一电压位准电力接脚及一第二电压位准电力接脚，其中该第一电压位准电力接脚用于接收电力讯号；

一电池；

一充电路径元件，电性连接该第一电压位准电力接脚及该电池以做为一充电路径，该充电路径元件用于控制流入该电池的电力讯号；

一放电路径元件，电性连接该第一电压位准电力接脚及该电池以做为一放电路径，该放电路径元件用于控制流出该电池的电力讯号；以及

一控制元件，连接该第二电压位准电力接脚以接收电力讯号，该控制元件具有一感测接脚、一充电控制接脚及一放电控制接脚，该感测接脚连接该第一电压位准电力接脚，该充电控制接脚连接该充电路径元件，该放电控制接脚连接该放电路径元件，

其中该控制元件根据该感测接脚所感测的电压控制该充电路径及该放电路径之一呈导通状态而另一呈关断状态。

2.如权利要求1所述的不断电系统，其特征在于，该控制元件判断该第一电压位准电力接脚接收的电力讯号的电压是否落于一充电值域内，该控制元件于该电压落于该充电值域内时控制该充电路径呈导通状态而该放电路径呈关断状态，且该控制元件于该电压落于该充电值域外时控制该放电路径呈导通状态而该充电路径呈关断状态。

3.如权利要求1所述的不断电系统，其特征在于，该连接埠为一序列先进技术附接连接埠。

4.如权利要求2所述的不断电系统，其特征在于，该第一电压位准电力接脚为一12伏特接脚及一5伏特接脚之中的至少一者。

5.如权利要求1所述的不断电系统，其特征在于，该充电路径元件为一充电集成电路。

6.如权利要求1所述的不断电系统，其特征在于，该放电路径元件为一开关。

7.如权利要求1所述的不断电系统，其特征在于，该控制元件为一逻辑控制集成电路。

8.如权利要求1所述的不断电系统，其特征在于，该连接埠更包含一资料接脚，该不断电系统更包含一第二连接埠，该第二连接埠分别连接该第二电压位准电力接脚及该资料接脚。

9.一种不断电系统运作方法，其特征在于，适用于相互连接的一主板及如权利要求1所述的不断电系统，该不断电系统运作方法包含：

以该主板判断一硬盘连接槽口是否电性连接该连接埠，并在该主板判知该硬盘连接槽口电性连接该连接埠后，将该第一电压位准电力接脚电性连接至该主板的一电力输入埠；

以该控制元件判断该感测接脚所感测的电压是否落于一充电值域内；

当该电压落于该充电值域内时，以该控制元件控制该充电路径呈导通状态而该放电路径呈关断状态；以及

当该电压落于该充电值域外时，以该控制元件控制该放电路径呈导通状态而该充电路径呈关断状态。

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