CN1307259A - 防止过电流造成系统停机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种防止过电流造成系统停机的装置和方法。首先,利用电流感测电路感测系统供电路径上所流过的负载电流,再转换此负载电流为对应的负载电压。外围装置关闭控制装置根据负载电压以及其对应的过电流程度,决定出需要关闭的系统内的外围装置。接着,产生对应于这些外围装置的关闭信号,以适当的驱动方式关闭这些需要关闭的外围装置。藉此,系统整体的电力需求会降低,也使得负载电流跟著下降,于是便可以防止过电流造成系统停机的情况。

Description

防止过电流造成系统停机的装置和方法

本发明涉及一种电源控制装置和方法，特别是防止一般系统(例如电脑系统)因为过电流而造成系统停机的装置和方法，藉以避免系统突发性的停机而造成部分信息的损坏。

一般电子系统在某些过载的操作环境下，可能会发生过电流的情况。当过电流现象出现时，系统便可能会因为无法正常操作而迅速停机。这样的不正常突发性停机很可能会毁损部分的电子元件，而在电脑系统中，也会破坏存储器或是存储装置(例如硬盘机)内的信息。因此，一般电子系统必须尽可能避免发生上述过电流的情况。

已知技术大都是采用限制负载电流的方式来避免过电流的发生，然而，这种方式在实际处理上并不恰当。对于一个运作中的电子系统而言，限制负载电流意味着没有充分地供应系统所需的电力。虽然有可能避免突然停机的情况，但是同时也无法保证系统的操作正常，显然这样做并不是最适当的解决方案。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种防止过电流造成系统停机的装置和方法，以有效地解决过电流可能造成突然停机的问题，同时仍然能够保证系统可以在正常操作环境下继续进行操作。

根据上述目的，本发明提出一种防止过电流造成系统停机的装置。此系统中包括一个核心主控部分和多个外围部分，并由电源透过供电路径提供电力至此系统。此防止过电流装置包括一电流感测电路和外围控制电路。电流感测电路紧靠供电路径，用来检测供电路径上的负载电流，并且产生对应于负载电流的负载电压。外围控制电路则根据此负载电压值，判断负载电流的过电流程度，并且根据负载电流的过电流程度，产生对应于外围部分中所需关闭的装置的关闭信号，藉以关闭一部分的外围部分。藉此，整个系统所需要的电力就能够降低，从而避免了过电流造成系统停机的问题。

其中，外围控制电路可以是微控制器，也可以由独立电路所构成。例如，此外围控制电路可以包括一个分压电路，耦接于电流感测电路并且置于负载电压和一个端点电压(例如接地端)之间，用以产生介于负载电压和端点电压之间的多个比较电压；以及多个比较电路，分别将比较电压和一个参考电压进行比较，用以决定负载电流的过电流程度，产生对应于外围部分的关闭信号。另外，此外围控制电路也可以包括一个分压电路，耦接于一个参考电压和一个端点电压之间，用以产生介于参考电压和端点电压之间的多个参考分压电压；以及多个比较电路，分别将参考分压电压和负载电压进行比较，用以决定负载电流的过电流程度，产生对应于外围部分的关闭信号。

本发明还提供一种防止过电流造成系统停机的方法，它包括下列步骤：首先，感测供电路径上所流过的负载电流，再转换此负载电流为对应的负载电压。根据负载电压以及其对应的负载电流的过电流程度，产生对应于外围部分中所需关闭的装置的关闭信号。最后，利用此关闭信号关闭外围部分中所需关闭的装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明。其中：

图1表示本发明实施例中防止过电流造成系统停机的装置的方框图。

图2表示本发明实施例中防止过电流造成系统停机的装置内，利用分压电路和比较电路实现外围装置关闭控制电路情况下的详细电路图。

图3表示本发明实施例中防止过电流造成系统停机的装置内，利用微控制器实现外围装置关闭控制电路情况下的控制流程图。

图4表示本发明实施例中防止过电流造成系统停机的方法流程图。

本发明所揭示的防止过电流造成系统停机的装置，主要是当过电流情况发生时，根据过电流的程度来切断部分外围装置的电力，以便降低系统的负载电流，减轻过电流的程度。另一方面，系统的核心部分则不受影响，因此仍然能够正确地进行操作。在本发明中，被切断电力的外围装置顺序是依据其对于系统运作的重要性来决定的。以下以一实施例来说明本发明。

图1表示本实施例中防止过电流造成系统停机装置的方框图。此系统负载中包括核心主控部分和多个外围装置，并由电源1透过一供电路径提供电力至此系统。10-1n则表示此系统中可以切断电力的外围装置A、外围装置B、外围装置C、…、外围装置N。此防止过电流造成停机的装置则由电流感测器2、放大器3和外围装置关闭控制电路4构成。电流感测器2和放大器3构成一个电流感测电路，用来检测供电路径上的负载电流，并且产生对应于负载电流的负载电压。其中，电流感测器2紧靠供电路径，直接感测流过供电路径上的负载电流，感测的方式可以采用分流技术(利用高阻抗分流感测负载电流)或是感应技术(例如利用缠绕线圈感应)，并且电流感测器2会将负载电流转换为适于处理的电压形式(即对应的负载电压值，它与一般所谓的负载上的电压值不同)。放大器3则用于将所接收到的负载电压值放大。外围装置关闭控制电路4则根据此放大后的负载电压值，判断出负载电流的过电流程度，并且根据负载电流的过电流程度，定出要关闭哪些外围装置，以便能够降低电源所供应的负载电流至一合理范围内。因此，外围装置关闭控制电路4可以产生需要关闭的外围装置的关闭信号，藉此关闭这些外围装置。因此，整个系统所需要的电力就能够降低，从而避免了过电流造成系统停机的问题。

在外围装置关闭控制电路4依据过电流的程度来关闭外围装置时，会依照每个外围装置在系统运作上所起的作用及功能，来决定出各外围装置关闭的顺序。在实际应用上，外围装置关闭顺序的设定方式与本实施例中外围装置关闭控制电路4的特性有关。详言之，如果外围装置关闭控制电路4是由固定的独立电路构成，则必须事先根据系统运作时的要求，决定出各外围装置的关闭顺序。例如在图1中，当外围装置关闭控制电路4检查出最轻微的过电流情况时，可以只关闭外围装置A10；当外围装置关闭控制电路4检查出略为严重的过电流情况时，则可以同时关闭外围装置A10和外围装置B11；其余依此类推。当过电流情况愈严重时，外围装置关闭控制电路4就送出更多的关闭信号来关闭更多的外围装置，以便降低整个系统的电力需求。另一方面，如果外围装置关闭控制电路4由可编程(programming)的电路(例如可编程的微控制器)来实现，则外围装置关闭的顺序就可以由使用者决定，这种情况更能够符合系统实际操作的需要。

以下根据上述两种不同的外围装置关闭控制电路4的结构，详细说明本发明的实施方式。在以下说明中是以笔记本型(notebook)电脑系统为例说明，但是此例并非用以限定本发明，以下所述的电路结构和控制方法也同样可以适用于其他的电子系统中。

图2表示本实施例中利用分压电路和比较电路实现外围装置关闭控制电路4情况下的详细电路图，亦即以固定独立电路来实施外围装置关闭控制电路4。在图2所示的结构中，是利用关闭电扇、声音组件、背照光装置和CD-ROM(光盘只读存储器)的方式来调整系统负载电流的。如图所示，电源1透过供电路径，供应电力至笔记本型电脑1a，而电流感测器2则是感测出流经供电路径上的负载电流，将其转换为电压形式并且传送到放大器3。放大器3是由电阻器R1、电阻器R2和放大器OP1所构成，增益(gain)是由电阻R1和电阻R2的电阻值比例来决定。放大器3最后送出负载电压值V0。

在图2中，外围装置关闭控制电路4包括分压电路5(包括电阻器R3、电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6和电阻器R7)、比较器6(包括运算放大器OP2和电阻器R10、R11)、比较器7(包括运算放大器OP3和电阻R12、R13)、比较器8(包括运算放大器OP4和电阻器R14、R15)和比较器9(包括运算放大器OP5和电阻器R16、R17)。

分压电路5置于负载电压值V0和一端点电压(例如接地端GND)之间，用以产生介于负载电压值V0和端点电压之间的多个比较电压(V1、V2、V3、V4)。各比较电路(6、7、8、9)则分别将对应的比较电压(V1、V2、V3、V4)和参考电压(VR1、VR2、VR3、VR4)进行比较。在图2中，各比较电压(V1、V2、V3、V4)是呈依序下降的关系，对应于不同的过电流程度，实际比较电压的值则是由分压电路5中各电阻器的电阻值决定。另外，假设各比较电路(6、7、8、9)的电阻间电阻器值比例为一定，可得到下列关系：VR1=VR2=VR3=VR4。此时，各比较电压(V1、V2、V3、V4)在各比较电路(6、7、8、9)所进行的比较动作即相当于决定负载电流的过电流程度，藉以产生对应于各外围装置的关闭信号。

以下说明分压电路5和各比较电路(6、7、8、9)之间决定各外围装置关闭信号的方式。其中，过电流的程度共分为四级，第一级是当分压电压V1＞参考电压VR1时(最轻微的过电流现象)；第二级是当分压电压V2＞参考电压VR2时；第三级是当分压电压V3＞参考电压VR3时；第四级是当分压电压V4＞参考电压VR4时。这四级过电流程度分别利用比较电路6-9加以判断。另外，当较高级别的条件满足时，意味着较低级别的条件也会满足。

当负载电压值V0所代表的负载电流未达过电流的条件时，亦即各分压电压V1、V2、V3、V4均低于参考电压VR1(=VR2=VR3=VR4)时，各外围装置(电扇、声音模块、背照光装置、CD-ROM)均在正常的操作情况下。此时，比较电路6输出高(H)电平的信号，使得晶体管Q1呈导通状态，让电源VCC作为电扇电源。比较电路7输出低(L)电平的信号，表示声音关闭信号为禁止(disable)状态。比较电路8输出L电平的信号，当背照光有效信号(为active low信号)为L电平时，则OR逻辑门G1输出L电平的背照光控制信号。此背照光控制信号会透过反相器来控制背照光装置的运作。比较电路9亦输出L电平的信号，当CD-ROM有效信号(为active low信号)为L电平时，NOR逻辑门G2则输出H电平的信号至晶体管Q2，使其导通，让电源VCC作为CD-ROM电源。因此，各外围装置此时处于可运作的状态。

接着，当分压电压V1高于参考电压VR1时，亦即满足第一级过电流的条件时，比较电路6会送出关闭信号(L电平)至晶体管Q1，截断电扇电源以便关闭电扇。当分压电压V2高于参考电压VR2时，亦即满足第二级过电流的条件时，比较电路7会送出关闭信号(H电平)，亦即声音关闭信号，停止声音组件的运作。此时，由于第一级过电流条件也符合，所以电扇也会停止运转。当分压电压V3高于参考电压VR3时，亦即满足第三级过电流的条件时，比较电路8会送出关闭信号(H电平)至OR逻辑门G1，产生H电平的背照光控制信号，藉以停止背照光装置的运作。此时，由于第一级和第二级过电流条件也符合，所以电扇也会停止运转，同时声音组件也会停止运作。当分压电压V4高于参考电压VR4时，亦即满足第四级过电流的条件时，比较电路9会送出关闭信号(H电平)至NOR逻辑门G2，产生L电平的信号，使得晶体管Q2呈关闭状态，藉此停止供应CD-ROM电源。此时，由于第一级、第二级和第三级过电流条件也符合，所以电扇也会停止运转，同时声音组件和背照光装置也会停止运作。因此，根据不同的负载电流大小，可以调整整个笔记本型电脑系统1a的负载状态，也就是降低负载电流而达到防止系统突然停机的目的。

在图2中主要是利用负载电压值V0经过分压后所产生的分压电压，与参考电压进行比较，来判断过电流的程度。在实际应用时也可以采用其他的方式进行。例如，可以利用跨接于参考电压和端点电压(GND)之间的分压电路，产生介于参考电压和端点电压之间的多个参考分压电压。而比较电路则分别将参考分压电压和负载电压值V0进行比较，用来决定负载电流的过电流程度，产生对应于外围部分的关闭信号。

如前所述，除了利用固定独立电路来实现外围装置关闭控制电路4的外，也可以利用微控制器等可编程电路加以实施。当利用微控制器实现外围装置关闭控制电路4时，最主要的是如何根据负载电压值V0，决定出所需要产生的各关闭信号。图3表示本实施例中在利用微控制器实现外围装置关闭控制电路4的情况下，微控制器的控制流程图。首先，微控制器接收经放大的负载电压值V0，亦即负载电流所对应的电压形式(S1)。接着根据负载电压值V0，依序将负载电压值V0和参考电压值进行比较，以便判断过电流的程度(S2)。如前所述，判断方式可以先利用负载电压值产生各分压电压，再与一参考电压进行比较，或是利用参考电压产生各分压比较电压，再与该负载电压值比较。接着，则是依序判断各电流条件是否满足。当过电流程度高过于第一级过电流标准时(S3)，首先送出关闭信号关闭电扇(S4)。接着，当过电流程度高过于第二级过电流标准时(S5)，则进一步送出关闭信号关闭声音组件(S6)。接着，当过电流程度高过于第三级过电流标准时(S7)，则更进一步送出关闭信号关闭背照光装置(S8)。如果过电流程度达到第四级过电流标准时(S9)，则送出关闭信号关闭CD-ROM(S10)。因此，根据不同的过电流程度，可以依序关闭电扇、声音组件、背光装置和CD-ROM。另外，由于微控制器是可编程电子元件，因此上述的外围装置关闭顺序亦可以由使用者加以设定。

根据以上所述，本发明的防止过电流造成系统停机的方法的流程，如图4所示。首先，利用电流感测元件，感测供电路径上的负载电流(S11)，再将负载电流转换为对应的负载电压值(S12)。接着，根据负载电压值，决定出过电流程度以及需要关闭的外围装置，产生对应的关闭信号(S13)。最后利用此关闭信号，透过适当的驱动方式，关闭对应的外围装置(S14)。藉此，系统在达到足以停机的过电流程度之前，便会透过关闭外围装置的动作，降低系统对于负载电力的需求，藉此防止过电流造成系统停机的情况。另外，由于所关闭的外围装置并不会直接影响到系统的运作，因此系统仍然能够保持在正常操作的环境下进行处理。

本发明虽以一较佳实施例揭示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本领域技术的人在不脱离本发明的精神和范围内，可做更动与修改，因此本发明保护范围由所附的权利要求书所界定的范围确定。

Claims (12)

1．一种防止过电流造成系统停机的装置，该系统包括一个核心主控部分和多个外围部分，并由电源透过供电路径提供电力，其特征在于，所述装置包括：

电流感测电路，紧靠所述所述供电路径，用以检测所述供电路径上的负载电流，并且产生对应于该负载电流的负载电压；以及

外围控制电路，耦连于所述电流感测电路，它根据对应于所述负载电流的所述负载电压值，判断所述负载电流的过电流程度，并且根据所述负载电流的过电流程度，产生对应于外围部分中所需关闭的装置的关闭信号，藉以关闭一部分的所述外围装置。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流感测电路包括放大器，用以放大所述负载电流所转换的所述负载电压。

3．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外围控制电路为微控制器。

4．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外围控制电路包括：

分压电路，耦连于所述电流感测电路并且置于所述负载电压和一个端点电压之间，用以产生介于所述负载电压和所述端点电压之间的多个比较电压；以及

多个比较电路，分别将这些比较电压和一个参考电压进行比较，用以决定所述负载电流的过电流程度，产生对应于这些外围部分的关闭信号。

5．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外围控制电路包括：

分压电路，耦连于一个参考电压和一个端点电压之间，用以产生介于所述参考电压和所述端点电压之间的多个参考分压电压；以及

多个比较电路，分别将参考分压电压和所述负载电压进行比较，用以决定所述负载电流的过电流程度，产生对应于这些外围部分的关闭信号。

6．如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述端点电压为接地端电压。

7．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述系统为电脑系统，这些外围部分依据其关闭的次序，依次为电扇、声音组件、背照光装置和光盘机。

8．一种防止过电流造成系统停机的方法，所述系统包括一个核心主控部分和多个外围部分，并由电源透过供电路径提供电力，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

感测所述供电路径上所流过的负载电流；

转换所述负载电流为对应的负载电压；

根据所述负载电压以及其对应的所述负载电流的过电流程度，产生对应于这些外围部分中所需关闭的装置的关闭信号；以及

利用所述关闭信号，关闭这些外围部分中所需关闭的装置。

9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，产生所述关闭信号的步骤包括下列步骤：

利用所述负载电压和端点电压，产生介于所述负载电压和所述端点电压之间的多个比较电压；

比较这些比较电压和一个参考电压，以决定所述负载电流的过电流程度；以及

根据所述负载电流的过电流程度，产生对应于这些外围部分中所需关闭的装置的关闭信号。

10．如权利要求8所述的方法，其特征在于，产生所述关闭信号的步骤包括下列步骤：

利用参考电压和端点电压，产生介于所述参考电压和所述端点电压之间的多个参考比较电压；

比较这些参考分压电压和所述负载电压，以决定所述负载电流的过电流程度；以及

根据所述负载电流的过电流程度，产生对应于这些外围部分中所需关闭的装置的关闭信号。

11．如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述端点电压为接地端电压。

12．如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述系统为电脑系统，这些外围部分依据其关闭的次序，依次为电扇、声音组件、背照光装置和光盘机。

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