CN204731724U - 一种计算机断电保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种计算机断电保护系统。所述系统包括计算机主板、外接于主板供电接口的DC电源，集成于计算机主板，用于储存所述DC电源提供电能的超级电容、集成于计算机主板，带有GPIO端口的I/O接口模块、与所述主板供电接口电连接，用于检测到所述DC电源及所述主板供电接口之间的线路连接处于中断状态时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送低电平信号的电平信号产生模块、以及集成于计算机主板，且与所述I/O接口电路及所述超级电容电连接，用于检测到所述GPIO端口的电平状态为低电平时执行计算机关机指令的处理模块。本实用新型计算机断电保护系统既可有效避免突然断电情况所造成的计算机内部元器件的损坏，还可为超级电容提供防过充保护。

Description

一种计算机断电保护系统

技术领域

本实用新型涉及设备断电保护技术领域，更具体地说，涉及一种计算机断电保护系统。

背景技术

为应对突然断电造成计算机主板及内部器件的损坏情况，常常采用将计算机外接到UPS电源来实现计算机的断电保护方案。但是，UPS电源重量大，占用空间大，且无法与计算机一体化，大大降低了计算机的便携性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种计算机断电保护系统。

本实用新型上述技术问题这样解决，提供一种计算机断电保护系统，包括计算机主板、外接于主板供电接口的DC电源，还包括集成于计算机主板，用于储存所述DC电源所提供电能的超级电容、集成于计算机主板，带有GPIO端口的I/O接口模块、与所述主板供电接口电连接，用于检测到所述DC电源及所述主板供电接口之间的线路连接处于中断状态时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送低电平信号的电平信号产生模块、以及集成于计算机主板，与所述I/O接口电路及所述超级电容电连接，用于检测到所述I/O接口模块的所述GPIO端口的电平状态为低电平时执行计算机关机指令的处理模块。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述电平信号产生模块包括用于检测所述DC电源与所述主板供电接口之间的线路连接状态的线路状态检测单元、用于所述DC电源与所述主板供电接口之间的线路连接正常时向所述超级电容输出超级电容充电使能信号以导通所述DC电源、所述主板供电接口及所述超级电容之间的供电通道，同时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送高电平信号，以及用于所述DC电源与所述主板供电接口之间的线路连接处于中断状态时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送低电平信号的第一处理单元。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述第一处理单元的芯片型号为Is16251HRZ；

所述线路状态检测单元包括第一场效应管、第二场效应管、第一电容、并联的第二电容及第三电容，其中，第二场效应管的栅极连接所述第一处理单元的第十四引脚，第二场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极连接第一场效应管的源极，第一场效应管的栅极连接所述第一处理单元的第十七引脚，第一场效应管的漏极连接在直流供电端及第一电容之间，第一电容另一端接地；

第一场效应管的漏极同时连接第二电容及第三电容一端，第二电容及第三电容另一端均接地。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述电平信号产生模块还提供有一个供电端口及一个超级电容充电端口；

所述超级电容包括超级电容充电参考电压输入单元、第二处理单元、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻；其中：

第二处理单元的芯片型号为TL331DBV；

第二处理单元的第一引脚连接到所述超级电容充电参考电压输入单元；

第二处理单元的第二引脚接地；

第二处理单元的第三引脚连接在第一电阻及第三电阻之间，第三电阻另一端接地，第一电阻另一端连接到所述电平信号产生模块的超级电容供电端口；

第二处理单元的第三引脚同时连接第五电容一端，第五电容另一端接地；

第二处理单元的第四引脚连接第二电阻一端，第二电阻另一端连接到所述电平信号产生模块的供电端口；

第二处理单元的第五引脚同时连接所述电平信号产生模块的供电端口以及第四电容一端，第四电容另一端接地。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述电平信号产生模块提供有一个供电端口及一个超级电容充电端口；

所述超级电容包括超级电容充电参考电压输入单元、第三处理单元、第六电容、第七电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极管、第三场效应管；其中：

第一二极管为发光二极管；

第三处理单元的芯片型号为TL331DBV；

第三处理单元的第一引脚连接到所述超级电容充电参考电压输入单元；

第三处理单元的第二引脚接地；

第三处理单元的第三引脚连接在第四电阻及第五电阻之间，第四电阻另一端连接所述电平信号产生模块的超级电容供电端口，第五电阻R50另一端接地；

第三处理单元的第三引脚同时连接第七电容一端，第七电容另一端接地；

第三处理单元的第四引脚连接在第七电阻及第三场效应管的栅极之间，第七电阻另一端连接所述电平信号产生模块的供电端口，第三场效应管的源极接地，第三场效应管的漏极连接第一二极管的负极，第一二极管正极连接第六电阻一端，第六电阻另一端连接到主板供电端口。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述超级电容充电参考电压输入单元包括并联连接的第八电阻及第九电阻、第二二极管；其中：

第八电阻及第九电阻一端同时连接所述电平信号产生模块的供电端口，第八电阻及第九电阻另一端同时连接第二二极管的负极、第二处理单元的第一引脚及第三处理单元的第一引脚，第二二极管正极接地。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述电平信号产生模块还提供有一个超级电容充电使能端口，所述超级电容充电使能端口为所述第一处理单元的第三引脚；

所述超级电容还包括超级电容充电控制单元，所述超级电容充电控制单元进一步包括第四场效应管、以及并联连接的第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻；其中：

第四场效应管的栅极连接所述电平信号产生模块的超级电容充电使能端口；

第四场效应管的漏极连接所述电平信号产生模块的供电端；

第四场效应管的源极同时连接第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻一端，第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻另一端同时连接所述电平信号产生模块的超级电容充电端口。

在本实用新型上述计算机断电保护系统中，所述I/O接口模块集成第一LPC接口，所述处理模块集成有与所述第一LPC接口匹配的第二LPC接口，所述第一LPC接口通过LPC总线连接到所述第二LPC接口。

实施本实用新型计算机断电保护系统，可达到以下有益效果：

1、在本实用新型计算机断电保护系统中，当外部DC电源连接到主板供电接口为计算机主板供电时，超级电容处于充电状态并储能电能，当计算机突然断电时，超级电容可充当备用电源，释放储能，为计算机主板及集成于主板的各个模块继续供电，直至处理模块执行关机指令使计算机安全关机，故本实用新型计算机断电保护系统可有效防止突然断电情况的发生造成计算机内部元器件的损坏。

2、本实用新型计算机断电保护系统设有超级电容充电保护机制，在超级电容充电过程中，当超级电容充电电压达到超级电容充电电压输入单元提供的充电参考电压时，主板供电接口与超级电容的供电通道将处于切断状态，超级电容自动停止充电，以避免超级电容过充造成损坏。

3、本发明计算机断电保护系统中的电平信号产生模块、超级电容、I/O接口模块及处理模块均集成于计算机主板，占用空间少，有利于计算机内部散热，延长了硬件使用寿命，并降低了硬件成本。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例提供的计算机断电保护系统的结构框图；

图2为图1所示的计算机断电保护系统的电平信号产生模块的结构框图；

图3为图2所示的计算机断电保护系统的超级电容的结构框图；

图4为图2所示的电平信号产生模块的第一部分的电路图；

图5为图2所示的电平信号产生模块的第二部分的电路图；

图6为图3所示的超级电容的第一种电路图；

图7为图3所示的超级电容的第二种电路图；

图8为图3所示的超级电容的超级电容充电参考电压输入单元的电路图；

图9为图3所示的超级电容的超级电容充电控制单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例，对本实用新型作进一步说明：

本实用新型提供了一种计算机断电保护系统，图1示出了本实用新型计算机断电保护系统的结构框图。如图1所示，该计算机断电保护系统包括计算机主板200、外接于主板供电接口201的DC电源100、集成于计算机主板200，用于储存DC电源100经主板供电接口201提供电能的超级电容202、集成于计算机主板200，带有GPIO(General Purpose Input Output，即通用输入/输出)端口的I/O接口模块204、与主板供电接口201电连接，用于检测DC电源100与主板供电接口201之间的线路连接状态，并根据该线路连接状态向I/O接口模块204的GPIO端口发送高电平信号或低电平信号的电平信号产生模块203、以及集成于计算机主板200，且与I/O接口电路及超级电容202电连接，用于检测到该I/O接口模块204的该GPIO端口的电平状态为低电平时执行计算机关机指令的处理模块205。

该I/O接口模块204集成第一LPC接口，该处理模块205集成有与第一LPC接口匹配的第二LPC接口，第一LPC接口通过LPC总线连接到第二LPC接口。

在本实用新型中，该处理模块205优选为英特尔ATOM Baytrail SOC(System on Chip，即片上系统)，该I/0接口模块为超级I/O接口电路。该DC电源100输出电压为12V。

图2示出了图1中电平信号产生模块203的一个具体实施例的结构框图。如图2所示，该电平信号产生模块203包括连接DC电源100及主板供电接口201的线路状态检测单元2031、与线路状态检测单元2031电连接，用于DC电源100与主板供电接口201之间的线路连接正常时向超级电容202输出超级电容充电使能信号以导通DC电源100、主板供电接口201及超级电容202之间的供电通道，同时向I/O接口模块204的GPIO端口发送高电平信号，以及用于DC电源100与主板供电接口201之间的线路连接中断时向I/O接口模块204的GPIO端口发送低电平信号的第一处理单元2032。

图3示出了图1中超级电容202的一个具体实施例的结构框图。如图2所示，该超级电容202包括与电平信号产生模块203电连接，用于DC电源100与主板供电接口201之间的线路连接正常时，接收超级电容充电使能信号以导通DC电源100、主板供电接口201及超级电容202之间的供电通道的超级电容充电控制单元2021、与电平信号产生模块203电连接，用于向超级电容202提供参考电压的参考电压输入单元、用于超级电容202的充电电压达到参考电压输入单元输入的参考电压时停止超级电容202充电操作的第一处理单元2032。

图4及图5共同示出了图1所示的电平信号产生模块203的一个具体实施例的电路图。如图4及图5所示，该电平信号产生模块203包括第一处理单元2032、以及连接第一处理单元2032的线路状态检测单元2031。该电平信号产生模块203还集成有供电端、超级电容充电端口、超级电容充电使能端口。

该第一处理单元2032的芯片型号为Is16251HRZ；

该线路状态检测单元2031包括第一场效应管Q9、第二场效应管Q10、第一电容C28、并联的第二电容C32及第三电容C10；其中，第二场效应管Q10的栅极连接所述第一处理单元2032的第十四引脚，第二场效应管Q10的源极接地，第二场效应管Q10的漏极连接第一场效应管Q9的源极，第一场效应管Q9的栅极连接所述第一处理单元2032的第十七引脚，第一场效应管Q9的漏极连接在直流供电端及第一电容C28之间，第一电容C28另一端接地；

第一场效应管Q9的漏极同时连接第二电容C32及第三电容C10一端，第二电容C32及第三电容C10另一端均接地。

图6示出了图1所示的超级电容202的第一个具体实施例的电路图。

如图6所示，本实用新型超级电容202包括超级电容充电参考电压输入单元2022、第二处理单元、第四电容C52、第五电容C53、第一电阻R90、第二电阻R91、第三电阻R92；其中：

第二处理单元的芯片型号为TL331DBV；

第二处理单元的第一引脚连接到超级电容充电参考电压输入单元2022；

第二处理单元的第二引脚接地；

第二处理单元的第三引脚连接在第一电阻R90及第三电阻R92之间，第三电阻R92另一端接地，第一电阻R90另一端连接到电平信号产生模块203的超级电容供电端口；

第二处理单元的第三引脚同时连接第五电容C53一端，第五电容C53另一端接地；

第二处理单元的第四引脚连接第二电阻R91一端，第二电阻R91另一端连接到电平信号产生模块203的供电端；

第二处理单元的第五引脚同时连接电平信号产生模块203的供电端以及第四电容C52一端，第四电容C52另一端接地。

该超级电容充电参考电压输入单元2022包括并联连接的第八电阻R4及第九电阻R5、第二二极管D3；其中：

第八电阻R4及第九电阻R5一端同时连接电平信号产生模块203的供电端口，第八电阻R4及第九电阻R5另一端同时连接第二二极管D3的负极、第二处理单元的第一引脚及第三处理单元的第一引脚，第二二极管D3正极接地。

图7示出了图1所示的超级电容202的第二个具体实施例的电路图。

如图7所示，该超级电容202包括超级电容充电参考电压输入单元2022、第三处理单元、第六电容C50、第七电容C51、第四电阻R49、第五电阻R50、第六电阻R83、第七电阻R85、第一二极管D1、第三场效应管Q4；其中：

第一二极管D1为发光二极管；

第三处理单元的芯片型号为TL331DBV；

第三处理单元的第一引脚连接到超级电容充电参考电压输入单元2022；

第三处理单元的第二引脚接地；

第三处理单元的第三引脚连接在第四电阻R49及第五电阻R50之间，第四电阻R49另一端连接电平信号产生模块203的超级电容供电端口，第五电阻R50另一端接地；

第三处理单元的第三引脚同时连接第七电容C51一端，第七电容C51另一端接地；

第三处理单元的第四引脚连接在第七电阻R85及第三场效应管Q4的栅极之间，第七电阻R85另一端连接电平信号产生模块203的供电端口，第三场效应管Q4的源极接地，第三场效应管Q4的漏极连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1正极连接第六电阻R83一端，第六电阻R83另一端连接到主板供电端口。

该超级电容充电参考电压输入单元2022包括并联连接的第八电阻R4及第九电阻R5、第二二极管D3；其中：

第八电阻R4及第九电阻R5一端同时连接电平信号产生模块203的供电端口，第八电阻R4及第九电阻R5另一端同时连接第二二极管D3的负极、第二处理单元的第一引脚及第三处理单元的第一引脚，第二二极管D3正极接地。

图8示出了图3中超级电容充电参考电压输入单元2022的一个具体实施例的电路图。该超级电容充电参考电压输入单元2022用于为超级电容202提供一充电参考电压。

如图8所示，该超级电容充电参考电压输入单元2022包括并联连接的第八电阻R4及第九电阻R5、第二二极管D3；其中：

第八电阻R4及第九电阻R5一端同时连接电平信号产生模块203的供电端口，第八电阻R4及第九电阻R5另一端同时连接第二二极管D3的负极、第二处理单元的第一引脚及第三处理单元的第一引脚，第二二极管D3正极接地。

图9示出了图3中超级电容充电控制单元2021的一个具体实施例的电路图。如图9所示，该超级电容充电控制单元2021包括第四场效应管Q12、以及并联连接的第十电阻R86、第十一电阻R87、第十二电阻R88及第十三电阻R89；其中：

第四场效应管Q12的栅极连接电平信号产生模块203的超级电容充电使能端口；

第四场效应管Q12的漏极连接电平信号产生模块203的供电端；

第四场效应管Q12的源极同时连接第十电阻R86、第十一电阻R87、第十二电阻R88及第十三电阻R89一端，第十一电阻R87、第十二电阻R88及第十三电阻R89另一端同时连接电平信号产生模块203的超级电容充电端口。

当超级电容202的充电电压达到超级电容充电参考电压输入单元2022提供的充电参考电压时，超级电容充电控制单元2021的第四场效应管Q12处于截止状态，主板供电接口201与超级电容202之间的供电通道被截断，超级电容202停止充电操作，由此避免了超级电容202过充造成器件损坏。

本实用新型计算机断电保护系统的优点体现如下：

1、在本实用新型计算机断电保护系统中，当外部DC电源100连接到主板供电接口201为计算机主板200供电时，超级电容202处于充电状态并储能电能，当计算机突然断电时，超级电容202可充当备用电源，释放储能，为计算机主板200及集成于主板200的各个模块继续供电，直至处理模块205执行关机指令使计算机安全关机，故本实用新型计算机断电保护系统可有效防止突然断电情况的发生造成计算机内部元器件的损坏。

2、本实用新型计算机断电保护系统提供有超级电容202充电保护机制，在超级电容202充电过程中，当超级电容202充电电压达到超级电容202充电电压输入单元提供的充电参考电压时，主板供电接口201与超级电容202的供电通道将处于切断状态，超级电容202自动停止充电，以避免过充造成损坏。

3、本发明计算机断电保护系统中的电平信号产生模块203、超级电容202、I/O接口模块204及处理模块205均集成于计算机主板200，实现了一体化，占用空间少，有利于计算机内部散热，延长了硬件使用寿命，并降低了硬件成本。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种计算机断电保护系统，包括计算机主板、外接于主板供电接口的DC电源，其特征在于，还包括：

集成于计算机主板、用于储存所述DC电源所提供电能的超级电容；

集成于计算机主板、带有GPIO端口的I/O接口模块；

与所述主板供电接口电连接、用于检测到所述DC电源及所述主板供电接口之间的线路连接处于中断状态时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送低电平信号的电平信号产生模块；以及

集成于计算机主板且与所述I/O接口电路及所述超级电容电连接的用于检测到所述I/O接口模块的所述GPIO端口的电平状态为低电平时执行计算机关机指令的处理模块。

2.根据权利要求1所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述电平信号产生模块包括用于检测所述DC电源与所述主板供电接口之间的线路连接状态的线路状态检测单元、用于所述DC电源与所述主板供电接口之间的线路连接正常时向所述超级电容输出超级电容充电使能信号以导通所述DC电源、所述主板供电接口及所述超级电容之间的供电通道，同时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送高电平信号，以及用于所述DC电源与所述主板供电接口之间的线路连接处于中断状态时向所述I/O接口模块的GPIO端口发送低电平信号的第一处理单元。

3.根据权利要求2所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述第一处理单元的芯片型号为Is16251HRZ；

所述线路状态检测单元包括第一场效应管、第二场效应管、第一电容、并联的第二电容及第三电容，其中，第二场效应管的栅极连接所述第一处理单元的第十四引脚，第二场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极连接第一场效应管的源极，第一场效应管的栅极连接所述第一处理单元的第十七引脚，第一场效应管的漏极连接在直流供电端及第一电容之间，第一电容另一端接地；

第一场效应管的漏极同时连接第二电容及第三电容一端，第二电容及第三电容另一端均接地。

4.根据权利要求2所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述电平信号产生模块还提供有一个供电端口及一个超级电容充电端口；

所述超级电容包括超级电容充电参考电压输入单元、第二处理单元、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻；其中：

第二处理单元的芯片型号为TL331DBV；

第二处理单元的第一引脚连接到所述超级电容充电参考电压输入单元；

第二处理单元的第二引脚接地；

第二处理单元的第三引脚连接在第一电阻及第三电阻之间，第三电阻另一端接地，第一电阻另一端连接到所述电平信号产生模块的超级电容供电端口；

第二处理单元的第三引脚同时连接第五电容一端，第五电容另一端接地；

第二处理单元的第四引脚连接第二电阻一端，第二电阻另一端连接到所述电平信号产生模块的供电端口；

第二处理单元的第五引脚同时连接所述电平信号产生模块的供电端口以及第四电容一端，第四电容另一端接地。

5.根据权利要求4所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述电平信号产生模块还提供有一个供电端口及一个超级电容充电端口；

所述超级电容包括超级电容充电参考电压输入单元、第三处理单元、第六电容、第七电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极管、第三场效应管；其中：

第一二极管为发光二极管；

第三处理单元的芯片型号为TL331DBV；

第三处理单元的第一引脚连接到所述超级电容充电参考电压输入单元；

第三处理单元的第二引脚接地；

第三处理单元的第三引脚连接在第四电阻及第五电阻之间，第四电阻另一端连接所述电平信号产生模块的超级电容供电端口，第五电阻R50另一端接地；

第三处理单元的第三引脚同时连接第七电容一端，第七电容另一端接地；

第三处理单元的第四引脚连接在第七电阻及第三场效应管的栅极之间，第七电阻另一端连接所述电平信号产生模块的供电端口，第三场效应管的源极接地，第三场效应管的漏极连接第一二极管的负极，第一二极管正极连接第六电阻一端，第六电阻另一端连接到主板供电端口。

6.根据权利要求5所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述超级电容充电参考电压输入单元包括并联连接的第八电阻及第九电阻、第二二极管；其中：

第八电阻及第九电阻一端同时连接所述电平信号产生模块的供电端口，第八电阻及第九电阻另一端同时连接第二二极管的负极、第二处理单元的第一引脚及第三处理单元的第一引脚，第二二极管正极接地。

7.根据权利要求5所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述电平信号产生模块还提供有一个超级电容充电使能端口，所述超级电容充电使能端口为所述第一处理单元的第三引脚；

所述超级电容还包括超级电容充电控制单元，所述超级电容充电控制单元进一步包括第四场效应管、以及并联连接的第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻；其中：

第四场效应管的栅极连接所述电平信号产生模块的超级电容充电使能端口；

第四场效应管的漏极连接所述电平信号产生模块的供电端；

第四场效应管的源极同时连接第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻一端，第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻另一端同时连接所述电平信号产生模块的超级电容充电端口。

8.根据权利要求1所述的计算机断电保护系统，其特征在于，所述I/O接口模块集成第一LPC接口，所述处理模块集成有与所述第一LPC接口匹配的第二LPC接口，所述第一LPC接口通过LPC总线连接到所述第二LPC接口。