CN1831704A - 电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，包括有一硬盘插置侦测电路，经过一硬盘插妥信号线连接于被侦测的硬盘，以侦测该硬盘是否已插妥至该电脑装置，当侦测到该硬盘已插妥至该电脑装置时，即正常供应工作电源至该硬盘。一电流侦测电路，连接于该电源供应线，用以侦测该流过电源供应线的负载电流是否超过一预设的电流上限值。一过电流保护电路，连接于该电流侦测电路，并在侦测到该负载电流超过预设的电流上限值时，产生一过电流保护信号使该电源供应开关单元开路，以切断供应至该硬盘的工作电源。

Description

电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路

【技术领域】

本发明是关于一种电脑装置的硬盘保护电路，特别是关于一种电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路。

【背景技术】

一电脑装置中，主要包括有各项的输入设备、输出设备、资料存储装置、界面电路、处理单元等组件，其中硬盘则为重要的资料存储装置，凡是使用者的资料、程序、设定文件等资料都需存储在该硬盘中。

由于电脑技术的日益增进，消费者对于电脑功能的需求也越来越高，因此在许多电脑模块的设计中，有采用可抽取或热插拔的设计。在硬盘产品方面也有各种不同的功能设计。例如，有些厂商将该硬盘设计成可抽取的结构型态，以使使用者可以在需要携带该硬盘时，能很方便地将该硬盘由抽取盒中予以抽取出。也有些厂商将该硬盘设计成可热插拔的型态，使用者在抽取该硬盘时，不需要将电脑装置进行关机的程序即可很方便地将该硬盘抽取出，而不会损及硬盘及影响电脑装置的正常运作。另外有些厂商会将该硬盘设计成易拆装的结构型态，以使使用者可以在需要时只要经过简易的拆装结构，即可达到该硬盘的安装及拆卸。

在先前专利技术中，可以看到有关于可热插拔的功能模块，例如中国台湾新型专利公告编号第557107号中，其揭露一种具有热插拔散热装置的工业用电脑，其主要是在主机盒体前侧开设有可供该散热装置置入的一开口，且该主机盒体内对应于该开口处设有一可导引该散热装置移动的导引装置，主机盒体内设有一可与一连接端对接的输入端，当任一风扇故障时，该工业电脑无需停机，即可将该散热装置直接抽出进行维修，以达到热插拔的作用者。

又如由同一申请人所申请核准的中国台湾新型专利公告编号第526992号中，其揭露一种硬盘热插拔机构，其设计一可供硬盘热插拔的机构，其主要包括有一用以连接一硬盘的硬盘固定滑块、一硬盘抽出把手、两卡位卡榫，当该硬盘抽出把手合于该硬盘固定滑块上时，该两卡位卡榫前端凸出该硬盘固定滑块侧缘，并卡于该硬盘存储架的两硬盘卡位孔中，而当该硬盘抽出把手开启，该两卡位卡榫抵靠于该两把手支点，并利用该两把手支点为杠杆支点，顺势拔出整个机构。

又如中国台湾发明专利公告编号第554280号中，其揭露一种USB(通用串行总线)的热插拔电路，以使目前广泛使用具有USB的装置模块可达到热插拔的功能。

又如中国台湾新型专利公告编号第507896号中，其揭露一种用于ATA接口的热插拔装置，其可处理来自一ATA接口所传送来的IDE指令，该IDE磁盘控制器至少具有一程序代码，其中该程序代码用以如果该IDE磁盘控制器经过该ATA接口无连接一实体存储装置时，响应该ATA接口为一虚拟存储装置；及该程序代码用以当该实体存储装置经过该ATA接口连接该IDE磁盘控制器时，则禁止(disable)该IDE磁盘控制器与该ATA接口的连接，转移由该实体存储装置响应该ATA接口。

在使用者将硬盘由电脑装置分离、抽取或热插拔时，为了要保护该硬盘不致受损或是影响到电脑装置的正常运作，因此一般都必需设计出一保护电路。此类的保护电路应能达到下列二点功能：

1.硬盘尚未插入时，保护电路应能将电源隔绝，等待硬盘安置完成后，才提供电源给硬盘使用。

2.当硬盘过负载时应能自动切断供应至硬盘的电源，使不影响系统的稳定。

为了要达到上述的功能，虽然理论上可以使用集成电路组件的方式来达到，但其所采用的集成电路组件成本将很高，相对的设计的系统成本也相对的提高，因此实有必要设计出一实用的保护电路，以因应实际的需求。

虽然在已知的先前专利技术中，已有许多有关于可热插拔的技术，但对于上述的需求皆未能提供良好的对策。例如在部份先前专利技术中，虽然宣称可以达到热插拔的功能，但其设计并不适合作为硬盘的热插拔保护功能。例如在前述的中国台湾新型专利公告编号第557107号中，其仅适用于工业电脑的风扇模块的热插拔功能。又例如在前述的中国台湾发明专利公告编号第554280号中，其仅适用于USB界面的侦测。

有些先前专利技术中，虽然是设计作为热插拔的功能，但其仅是提供热插拔的机构(例如前述的中国台湾新型专利公告编号第526992号)。有些先前专利技术中，虽然具有热插拔侦测的功能，但其电路设计必需占用电脑装置资源及配合电脑装置中的某些集成电路组件(例如前述的中国台湾新型专利公告编号第507896号)。

由现有的技术可知，目前并未有任何可达到硬盘热插拔功能、能侦测硬盘插妥于电脑装置、又能执行硬盘过载保护功能的设计。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种具有过载侦测的硬盘热插拔电源保护电路，其除了能执行硬盘的热插拔保护功能的外，也可在该硬盘在工作中时侦测该硬盘的使用状态，以在万一发生过载的状况时，能及时切断供应至该硬盘的工作电源。

为达上述目的，本发明电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，其经过一硬盘插妥信号线连接于被侦测的硬盘，以侦测该硬盘是否已插妥至该电脑装置，当侦测到该硬盘已插妥至该电脑装置时，即正常供应工作电源至该硬盘。而在硬盘的过载侦测方面，本发明的保护电路中包括有一电流侦测电路，用以侦测该流过电源供应线的负载电流是否超过一预设的电流上限值。一过电流保护电路，连接于该电流侦测电路，并在侦测到该负载电流超过预设的电流上限值时，产生一过电流保护信号使该电源供应开关单元开路，以切断供应至该硬盘的工作电源。

相较于现有技术，本发明的保护电路可以达到硬盘在进行热插拔时所需要的保护功能，也能随时侦测硬盘是否发生过载的状况，并在侦测出硬盘过载时，及时切断供应至该硬盘的工作电源，以确保硬盘的使用安全及系统的稳定操作。此外，本发明的保护电路仅需利用市面上常用的电子零件来组成一保护电路，利用低成本的电子零件可降低组件成本，但又不减少其应有的功能，因此可以提高产品的竞争力。

【附图说明】

图1是本发明电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路的方块图。

图2是本发明的控制流程图。

图3A是图1中硬盘插置侦测电路的电路图。

图3B是图1中第一电流侦测电路、第一过电流保护电路、与第一电源供应开关单元、第二电源供应开关单元、与硬盘连接的电路图。

图3C是图1中第二电流侦测电路、第二过电流保护电路的电路图。

图3D是图1中升压电路的电路图。

【具体实施方式】

首先参阅图1所示，本发明电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路可在确认该硬盘已插妥至电脑装置中的后才供应工作电源至该硬盘，且可在侦测到该硬盘发生过载的状况时，可及时切断供应至该硬盘的工作电源，以保护该硬盘，并进而确保整个电脑装置的正常运作。

在目前电脑装置的设计中，硬盘所使用的工作电源包括有+12V及+5V的工作电源，因此电脑装置中的电源供应器1分别经过电源供应线L1、L2分别供应该+12V及+5V的工作电源至该硬盘2。

图1所示的电路功能方块中，本发明的硬盘热插拔电源保护电路包括有一第一电源供应开关单元41串联连接于该电源供应线L1，以使该+12V的直流电源供应至该硬盘。而一第二电源供应开关单元42串联连接于该电源供应线L2，以使该+5V的直流电源供应至该硬盘。

一硬盘插置侦测电路3，经过一硬盘插妥信号线SCSIPW#连接于该硬盘2，以侦测该硬盘2是否已插妥至电脑装置，并在侦测到该硬盘2已插妥至该电脑装置时，送出一电源供应控制信号PWR_OFF#控制该电源供应开关单元41、42正常供应+12V及+5V的工作电源至该硬盘2。

在该电源供应线L1中，设有一第一电流侦测电路51，用以侦测该流过电源供应线L1的负载电流I1是否超过一预设的电流上限值Ilmax。该第一电流侦测电路51可采用一串联电阻来侦测该负载电流I1的大小。

一第一过电流保护电路52连接于该电流侦测电路51，可接收该第一电流侦测电路51所送出代表该负载电流I1大小的信号。该第一过电流保护电路52可将该接收到的负载电流I1与一电流上限值I1max作比较，当比较出该负载电流I1超过预设的电流上限值I1max时，即可产生一第一过电流保护信号OC1，以控制该电源供应开关单元41、42同时切断供应至该硬盘2的+12V及+5V工作电源。

在该电源供应线L2中，设有一第二电流侦测电路61，用以侦测该流过电源供应线L2的负载电流I2是否超过一预设的电流上限值I2max。该第二电流侦测电路61可采用一串联电阻来侦测该负载电流I2的大小。

一第二过电流保护电路62连接于该电流侦测电路61，可接收该第二电流侦测电路61所送出代表该负载电流I2大小的信号。该第二过电流保护电路62可将该接收到的负载电流I2与一电流上限值I2max作一比较，当比较出该负载电流I2超过预设的电流上限值I2max时，即可产生一第二过电流保护信号OC2，以控制该电源供应开关单元41、42同时切断供应至该硬盘2的+12V及+5V工作电源。

在本实施方式中，该电源供应开关单元41、42可采用MOS功率晶体管或其它等效的开关组件。在本发明的电路中，更可包括有一升压电路7，用以将+12V的直流电源升压至一预设电压准位+22V，用以供应该电源供应开关单元41、42所需的工作电压。

同时参阅图1及图2，对本发明的控制流程作进一步的说明。当电脑装置的电源开启时(步骤101)，本发明的保护电路会自动侦测硬盘是否插入电脑装置(步骤102)，并侦测硬盘插妥信号线是否正常(步骤103)。

如果侦测到硬盘确已插妥至电脑装置，则即正常供应工作电源至硬盘(步骤104)，如果没有侦测到正常的硬盘插妥信号或使用者已将硬盘拔出时，则本发明的电路即不会供应工作电源至该硬盘。

在硬盘正常供电及正常使用状况中，本发明的电路会侦测该硬盘是否有过载现象(步骤105)，若否，则持续供电至硬盘。若侦测出该硬盘有过载现象，则切断供应至硬盘的工作电源(步骤106)，以保护该硬盘及保护电脑装置的稳定。如前所述，供给硬盘的电源有两种，一为+5V另一为+12V。当本发明的保护电路侦测到硬盘发生过载现象时，只要有一供应电压有过负载的现象就会马上切断两个电压的电源，以确实保护系统的电源不被影响。

当本发明的保护电路开启过电流保护功能后，需强制做一次拔取再插回的动作(步骤107)，电路即会重新设定，并重新开始使用硬盘。当然在该保护电路中也可设计一自动或可操作的电源供应重置电路，以在本发明开启过电流保护功能后，以自动或可操作的方式重新设定及重新开始使用硬盘。

为了要实现本发明的上述功能，本发明所采用的较佳实施例电路如图3A~3D所示，配合图1所示的功能方块图对本发明的保护电路作进一步的说明如后。

参阅图3A，电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路主要包括有反相器U1、U2、及晶体管Q1。其中硬盘插妥信号线SCSIPW#低电压时表示硬盘有插入，高电压时则否。而该硬盘插妥信号线SCSIPW#为高电压时会使反相器U1输出高电压，当反相器U1输出高电压时，晶体管Q1将会导通，电源供应控制信号PWR_OFF#为低电压，因此关闭电源输出。在使用的过程中将硬盘拔出也会使电源关闭。

图3B是显示本发明中第一电流侦测电路51、第一过电流保护电路52、与第一电源供应开关单元41、第二电源供应开关单元42、与硬盘2连接的电路图。当碟碟2插妥的后，将会供给+5V与+12V的工作电源至该硬盘。当电源供应器1供应的+12V工作电源送至硬盘2时，其负载电流的大小会由电阻R1侦测，该电阻R1将其压差传给运算放大器U3。电流加大时，该电阻R1两端的压降也会增加，而运算放大器U3因为压差的加大，使其输出也会增加。反相器U4的特性为输入端电压1.3~2.0时输出端为低电压，所以当该反相器U4的输入端的电压达到其范围后将会使反相器U4输出低电压，因此使得正反器U5输出高电压，使晶体管Q2导通，因此电源供应控制信号PWR_OFF#为低电压，因此关闭供应给硬盘2的+12V电源。

图3C是显示本发明中第二电流侦测电路61、第二过电流保护电路62的电路图。当电源供应器1供应的+5V工作电源送至硬盘2时，其负载电流的大小会由电阻R2侦测，该电阻R2将其压差传给运算放大器U6。电流加大时，该电阻R2两端的压降也会增加，而运算放大器U6因为压差的加大，使其输出也会增加。该运算放大器U6的输出端连接至如图3B中所示的接点OC。通过该第二电流侦测电路61与第二过电流保护电路62的电路动作，也可在万一发生过载的情况时，关闭供应给硬盘2的+5V电源。

图3D是显示本发明中升压电路7的电路图，电源供应器1所供应的+12V电压经过反相器U7与相关电阻、电容组成的震荡电路控制晶体管Q3的动作，使该升压电路7的输出端的电压增加到+22V，以供应第一电源供应开关单元41及第二电源供应开关单元42动作所需的电压。

因此当电源供应控制信号PWR_OFF#为低电压时电路将会关闭供应至硬盘的工作电源，而高电压(+22V)的状态下，则将会使第一电源供应开关单元41及第二电源供应开关单元42导通，而分别输出+12V与+5V的工作电源供给硬盘使用。而如有硬盘电源发生短路的突发状态时(即过载状况)，则图3B中的齐纳二极管DS1与DS2将会快速的将正反器U5的输入端的电压拉为低电压，而开启电路的保护，可加快反应速度，避免组件的损坏。

在实际应用及产品化时，也可设计一目前现有的指示灯来表示上述硬盘已插妥、正常供应、过电流等状态。

通过上述的本实施方式可知，本发明确提供一种实用的硬盘热插拔电源保护电路，可确保硬盘电源供应的安全、以及保护硬盘在使用时的安全性。因此本发明极具产业上的利用价值。

Claims (6)

1.一种电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，包括有：

一电源供应开关单元，经过一电源供应线将一直流电源供应至该硬盘作为工作电源；

一硬盘插置侦测电路，经过一硬盘插妥信号线连接于该硬盘，以侦测该硬盘是否已插妥至该电脑装置，并在侦测到该硬盘已插妥至该电脑装置时，送出一电源供应控制信号控制该电源供应开关单元供应该工作电源至该硬盘；

一电流侦测电路，连接于该电源供应线，用以侦测该流过电源供应线的负载电流是否超过一预设的电流上限值；

一过电流保护电路，连接于该电流侦测电路，并在侦测到该负载电流超过预设的电流上限值时，产生一过电流保护信号使该电源供应开关单元开路，以切断供应至该硬盘的工作电源。

2.根据权利要求1所述的电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，其特征在于：该电流侦测电路包括有一电阻，该电阻串联连接于该电源供应线。

3.根据权利要求1所述的电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，其特征在于：其更包括有一升压电路，用以将该直流电源升压至一预设电压准位，用以供应该电源供应开关单元所需的驱动电压。

4.根据权利要求1所述的电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，其特征在于：该电源供应开关单元包括有：

一第一电源供应开关单元，用以将+12V的直流电源供应至该硬盘作为工作电源；

一第二电源供应开关单元，用以将+5V的直流电源供应至该硬盘作为工作电源。

5.根据权利要求4所述的电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，其特征在于：该过电流保护电路包括有：

一第一过电流保护电路，经过一第一电流侦测电路侦测该供应+12V工作电源至硬盘的电源供应线的负载电流，当侦测到该负载电流超过一预设的电流上限值时，则由该第一过电流保护电路产生一过电流保护信号使该第一电源供应开关单元开路，以切断供应至该硬盘的+12V工作电源；

一第二过电流保护电路，经过一第二电流侦测电路侦测该供应+5V工作电源至硬盘的电源供应线的负载电流，当侦测到该负载电流超过一预设的电流上限值时，则由该第二过电流保护电路产生一过电流保护信号使该第二电源供应开关单元开路，以切断供应至该硬盘的+5V工作电源。

6.根据权利要求5所述的电脑装置的硬盘热插拔电源保护电路，其特征在于：该第一过电流保护电路于产生该过电流保护信号而使第一电源供应开关单元切断供应至该硬盘的+12V工作电源时，也同时切断供应至该硬盘的+5V工作电源。

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