DE3779742T2

DE3779742T2 - Stromversorgung mit einem eingebauten mikrorechner fuer einen rechner.

Info

Publication number: DE3779742T2
Application number: DE8787118867T
Authority: DE
Inventors: Yuuichi C O Patent Divis Saito; Takuma C O Patent Div Yamasaki
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2007-12-19
Also published as: EP0273322A2; KR880008120A; JPS63163914A; EP0273322A3; KR910005595B1; JPH0833790B2; DE3779742D1; EP0273322B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energie- oder Stromversorgung mit einem eingebauten Mikrorechner für ein Computer- oder Rechnersystem mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen sog. Personal- Rechner.
Wenn ein Netzschalter eines Rechners geöffnet (AUS) wird oder die Spannung der in den Rechner eingebauten Batterie abnimmt, wird im allgemeinen ein Strom-AUS- oder -abschaltsignal von einem Stromversorgungsteil (Netzteil) dem Rechner zugesandt, und die Stromzufuhr zum Rechner wird nach einer vorbestimmten Zeit unterbunden. Innerhalb dieser vorbestimmten Zeit beendet der Rechner die augenblickliche Aufgabe, und er führt eine Sicherstellungsoperation zur Sicherung der Inhalte verschiedener Register, der Ein/Ausgabe- oder I/O-Statusse, der Speicherinhalte usw. durch, so daß er bei erneuter Stromanlegung die unterbrochene Aufgabe wieder aufnehmen kann.
Wenn jedoch der Rechner das Stromabschaltsignal während eines Zugriffs zu einer Ein/Ausgabe- oder I/O-Vorrichtung, wie einem Plattenantrieb, der eine lange Zugriffszeit erfordert, empfängt, kann der Rechner die Sicherstellungsoperation erst nach Abschluß der Zugriffsoperation durchführen. Wenn nämlich ein Aufzeichnungsmedium-Antriebsmotor z. B. eines Festplattenantriebs abgeschaltet wird, während sein (Lese-)Kopf einen Zugriff zu dem mit hoher Drehzahl rotierenden Aufzeichnungsmedium herstellt, kann der Kopf möglicherweise zerquetscht oder (sonstwie) beschädigt werden.
Aufgrund der obigen Einschränkungen würde daher die Stromversorgung beendet werden, bevor die Sicherstellungsoperation abgeschlossen ist. Bei erneuter Stromzufuhr zur Fortführung eines unterbrochenen Programms kann infolgedessen das Programm überlaufen (overrun).
Darüber hinaus wird die Erfassung einer schwachen (entladenen) Batterie bei einem herkömmlichen, batteriegespeisten Rechnersystem nur durch eine Batteriespannung bestimmt. Wenn sich jedoch ein Lastzustand ändert, kann mit dieser Methode eine schwache Batterie nicht genau erfaßt oder festgestellt werden.
Die US-A-4 307 455 beschreibt eine Stromversogung für eine Recheneinrichtung mit datengeschütztem Abschalten mittels Sensoreinheiten, Rechnereinheiten, einer Speichereinheit und einer Stromversorgungseinheit. Die Sensoreinheiten vermögen Anordnungs-Betriebsparameter zu erfassen (abzugreifen) und dementsprechende Datensignale zu erzeugen. Die Recheneinheiten verarbeiten die erfaßten oder Meß-Datensignale, und die Speichereinheit speichert die Datensignale von den Recheneinheiten. Die Stromversorgungseinheit liefert Energie bzw. Strom zur Anordnung und auch zu den Recheneinheiten und zur Speichereinheit und umfaßt eine Einrichtung zum Erfassen oder Messen eines Stromausfallzustands und zum Erzeugen eines Ausfallstatussignals in Abhängigkeit davon, eine Einheit zum Zuspeisen des Ausfallstatussignals zu den Recheneinheiten sowie eine Einrichtung zum Abschalten der Recheneinheiten und der Anordnung bei Empfang eines Abschaltbefehls von den Recheneinheiten. Die Recheneinheit(en) initiiert (initiieren) eine Datenschutzroutine vor der Erzeugung des Abschaltbefehls.
Die Veröffentlichung IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 23, Nr. 5, Oktober 1980, S. 2079 - 2082, beschreibt eine System- und I/O-Vorrichtung-Stromregelung unter Verwendung eines Mikroprozessors, wobei ein Systemsteuer- oder -regeladapter mit einer Stromregeleinheit mit Reihen/Parallel-Schnittstelle verbunden ist, wodurch System- und I/O-Vorrichtungsstrom durch Abrufen einer Statusinformation geregelt und überwacht werden kann.
Die vom Systemregeladapter zur Stromregeleinheit gesandten Mitteilungen können Stromregelbefehle, Statusanforderungen, System-Abschaltanforderungen oder Anzeigeinformation(en) für die Anzeige(einheit) sein.
Unter Berücksichtigung der obigen Gegebenheiten ist es daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Energie- oder Stromversorgung für ein Rechnersystem zu schaffen, die einen eingebauten Mikrorechner aufweist, so daß sie eine Sicherstellungs- oder Sicherungsoperation des Rechnersystems durch Kommunikation mit dem Rechnersystem über den Mikrorechner bestätigen und nach der Bestätigung die Stromzufuhr zum System beenden kann.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfaßt die erwähnte, erfindungsgemäße Stromversorgung für ein Rechnersystem ferner die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil von Anspruch 1.
Weiterhin wird, wie in Anspruch 12 beansprucht, erfindungsgemäß auch dann, wenn die Stromzufuhr zum Rechnersystem angewiesen ist, die Stromzufuhr beendet, nachdem die Inhalte eines Programmzählers für ein augenblicklich ablaufendes Programm, verschiedener Register und eines Speichers sowie Ein/Ausgabe- oder I/O-Statusse in einen Sicherstellungs- oder Reservespeicher eingeschrieben sind. Dies ermöglicht die Wiederaufnahme des unterbrochenen Programms, wenn das Rechnersystem wieder an Spannung gelegt wird.
Außerdem ist es möglich, eine Batterieladungskontrolle und eine Berechnung der restlichen Batterieleistung durchzuführen und eine schwache Batterie (unter einer Bezugsspannung) sowie einen Batterieaustausch (zeitpunkt) zu bestimmen, so daß in Abhängigkeit von einer Statusanforderung vom Rechnersystem die angeforderte Information über eine Reihenübertragung zum Rechnersystem gesandt werden kann.
Zum Beenden der Stromzufuhr zu einem Plattenantrieb wird ein Stromabschalt-Anforderungssignal für den Plattenantrieb zum Rechnersystem geschickt, und die Stromzufuhr wird bei Eingang eines Stromabschalt-Bestätigungssignals vom Rechnersystem beendet. Hierdurch kann ein Zerquetschen oder (sonstiges) Beschädigen des Kopfes des Plattenantriebs aufgrund der Stromabschaltoperation verhindert werden.
Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das eine Energie- oder Stromversorgung mit eingebautem Mikrorechner für ein Rechnersystem gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des in einen Stromversorgungsregelteil gemäß Fig. 1 eingebauten Mikrorechners,
Fig. 3 ein begriffliches Diagramm von zwischen einer Stromversorgung gemäß dieser Erfindung und einem Rechnersystem durchgeführten Sequenzen,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Steuer- oder Regelsequenz unter den Sequenzen nach Fig. 3, die durch den in den Stromversorgungsregelteil eingebauten Mikrorechner ausgeführt wird,
Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Kennlinie mit einer Batteriespannung in Abhängigkeit von einer Aufladezeit zur Erläuterung einer Aufladeregelung oder -steuerung,
Fig. 6 ein Schaltbild zur beispielhaften Darstellung eines Batterieüberwachungskreises,
Fig. 7 eine graphische Darstellung einer Korrelation oder Beziehung zwischen einer Batteriespannung und einer analogen Eingangsspannung, die zum Detektieren eines Batterieausbaus benutzt wird, und
Fig. 8 eine graphische Darstellung von Entladungsspannungskurven, die zur Detektierung einer schwachen Batterie benutzt werden.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer einen eingebauten Mikrorechner aufweisenden, erfindungsgemäßen Energie- oder Stromversorgung (im folgenden als intelligente Stromversorgung bzw. IPS-Einheit bezeichnet) zur Verwendung bei einem Rechnersystem. Diese IPS-Einheit umfaßt einen Stromversorgungsteil (Netzteil) 1, einen Stromversorgungsregler 3 und einen Stromversorgungsregelteil 5. Der Stromversorgungsteil 1 besteht aus einer wiederaufladbaren Batterie 7 (d.h. einer Nickel- Kadmium-Batterie) einer Gleichspannung von +7 - 8 V und einem Wechselstrom-Adapter 9 zum Umwandeln einer Wechselspannung (+120V) in eine Gleichspannung (+12 V). Der Stromversorgungsregler 3 ist an Ausgänge des Stromversorgungsteils 1 angekoppelt und liefert Energie von z.B. +5 V, +12 V, -9 V, -15 V, +5 V oder +12 V zu einem Rechnersystem. Ob der jeweilige Strom zum Rechnersystem ausgegeben oder abgeschaltet werden soll, wird durch Steuersignale bestimmt, die dem Regler 3 für den Stromversorgungsregelteil 5 zugespeist werden.
Der Stromversorgungsregelteil 5 empfängt EIN/AUS-Information von einem Netzschalter 13, einem Festplattenantrieb- (HDD-) Schalter 15 und einem Rücksetzschalter 17 an einer Rechnersystembaugruppe 11 und prüft die Spannung und den Strom der Batterie 7 und die Gleichspannung des Wechselstrom-Adapters 9. Der Stromversorgungsregelteil 5 liefert auch zum Stromversorgungsregler 3 Regel- oder Steuersignale zur Anzeige der Stromzufuhr oder Unterbindung der Stromzufuhr der jeweiligen Energien von +5 V, +12 V, -9 V, -15 V, +5 V und +12 V zum Rechnersystem 11. Der Regelteil 5 überwacht ferner verschiedene Ausgangsspannungen vom Stromversorgungsregler 3 und gibt ein Stromabschaltsignal zur Beendigung der Stromzufuhr aus, wenn eine der Ausgangsspannungen außerhalb eines normalen Spannungsbereichs liegt. In Abhängigkeit von den EIN/AUS-Anforderungssignalen vom Netzschalter 13, vom HDD-Schalter 15 und vom Rücksetzschalter 17 gibt zudem der Stromversorgungsregelteil 5 die EIN/AUS-Anforderungssignale zum Stromversorgungsregler 3 aus, und er gibt ein Rücksetzsignal zum Rechnersystem 11 aus. Der Stromversorgungsregelteil 5 weist einen eingebauten 4-Bit-Einchip-Mikrorechner 19 auf, der vom Typ TMP47C440AF (ein Erzeugnis der Fa. Toshiba) sein kann. Dieser Einchip-Mikrorechner 19 umfaßt eine Zentraleinheit (CPU) 20, einen Randomspeicher (RAM) 21 zum Speichern von Daten, einen Festwertspeicher (ROM) 22 zum Speichern eines Steuer- oder Regelprogramms und einen Analog/Digital- oder A/D-Wandler 23 zum Umwandeln einer analogen Eingangsspannung in eine digitale Spannung.
Der Einchip-Mikrorechner braucht nicht mit dem A/D- Wandler versehen zu sein, wenn er extern an einen solchen A/D-Wandler angekoppelt ist. Der A/D-Wandler 23 kann eine 8-Kanal-Analogeingangsklemme zum gleichmäßigen Unterteilen einer Eingangsanalogspannung in 255 Teile aufweisen.
Das Rechnersystem 11 ist ein batteriegespeister Personal-Rechner vom (sog.) Laptop-Typ, der eine Zentraleinheit (CPU) 24 von 8 Bits, einen ROM 25 zum Speichern eines Steuerprogramms zum Steuern der CPU 24, einen RAM 26 zum Speichern von Daten usw., einen 3,5-Zoll-HDD-Antrieb 27 als externe Hochgeschwindigkeit-Speichervorrichtung, einen 3,5-Zoll-Floppyplattenantrieb 28, einen Sicherstellungs- oder Reservespeicher 29 zum Speichern von Daten, die zum Zeitpunkt einer Sicherstellungsoperation gesichert werden sollen, eine Flüssig(kristall)anzeige 30 und einen RS232C-Anschluß (port) 32 umfaßt. Gemäß Fig. 2 weist der Mikrorechner 19 eine Reihenübertragungseingangsklemme P81 zum Empfangen von Übertragungsdaten vom Rechnersystem 11 auf. Die Reihenübertragungsdaten werden auch einer Unterbrechungsklemme P80 zugespeist, so daß beim Senden von Reihenübertragungsdaten vom Rechnersystem 11 der Mikrorechner 19 unterbrochen und ein im ROM 22 gespeichertes Reihenübertragungsprogramm ausgeführt oder abgearbeitet wird. Analogeingangsklemmen Ain7-0 sind von einem 8-Kanaltyp und nehmen verschiedene Eingangsspannungen von der Batterie 7, vom Wechselstrom-Adapter 9 usw. ab. Insbesondere werden die Analogeingangsklemmen Ain0 - Ain7 jeweils mit einer Eingangsspannung Vin (+12 V) vom Wechselstrom-Adapter 9, einer Ausgangsspannung VCC (+5 V) für das Rechnersystem 11, einer Ausgangsspannung VRAM (+5 V) für den Reserve-RAM 29, einer Ausgangsspannung VDD (+12 V) für den RS232C-Anschluß 32, einer Ausgangsspannung VEE (-9 V) für den RS232C-Anschluß 32, einer Ausgangsspannung VLCD (-15 V) für die Flüssigkristallanzeige oder LCD-Einheit 30, einer Batteriespannung VBAT und einem Batteriestrom IBAT gespeist.
Schaltereingangsklemmen P03 - P01 sind von einem 4-Kanaltyp und nehmen EIN/AUS-Information vom Netzschalter 13, HDD-Schalter 15 und Rücksetzschalter 17 ab. Der Mikrorechner weist ferner eine Rücksetzsignaleingangsklemme RST zum Abnehmen eines Rücksetzsignals vom Rechnersystem 11, eine Taktsignaleingangsklemme OSC zum Empfangen eines Taktsignals von 500 kHz sowie Eingangsklemmen VREF und VASS zum Abnehmen von Spannungen von +5 V und 0 V als A/D-Umwandlungs-Bezugsspannungen auf. Der Mikrorechner 19 weist an seiner Ausgangsseite eine Zeitüberwachungs-Ausgangsklemme, eine Reihenübertragungs-Ausgangsklemme, Spannungsausgangssteuer- oder -regel (signal) klemmen, eine LED-Ausgangsklemme, eine Ausgangsklemme für Signal für schwache Batterie und eine Rücksetzsignal-Ausgangsklemme auf.
Der Stromversorgungsregelteil 5 umfaßt ferner eine LED- Anzeige 21, die aus zwei farbigen (roten und grünen) Leuchtdioden oder LEDs gebildet ist. Wenn das rote Licht aufleuchtet, bedeutet dies, daß die Batterie 7 aufgeladen wird. Wenn das grüne Licht aufleuchtet, bedeutet dies, daß der Wechselstrom-Adapter 9 benutzt wird oder das Aufladen der Batterie 7 abgeschlossen ist. Wenn das rote Licht flackert, wird hierdurch eine Abnormalität in der Eingangsspannung des Wechselstrom- Adapters 9 oder der Ausgangsspannung zum Stromeinschaltzeitpunkt oder ein abnormaler Abschluß einer Selbstprüfung der Stromversorgung angezeigt. Wenn das grüne Licht flackert, zeigt dies einen normalen Abschluß der Selbstprüfung an.
Das im ROM 22 gespeicherte Steuerprogramm für die CPU 20 führt die folgenden Funktionen durch:
i) Schalterüberwachung Zum Detektieren der EIN- und AUS-Zustände des Netzschalters 13, des HDD-Schalters 15 und des Rücksetzschalters 17.
ii) Spannungsüberwachung Zum Detektieren der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms der Batterie 7, der Ausgangsspannung des Wechselstrom-Adapters 9 und verschiedener Arten von Ausgangsspannungen.
iii) Durchführung einer Reihen-Eingangs/Ausgangs -oder Eingabe/Ausgabe-Steuerung für Kommunikation mit dem Rechnersystem 11.
iv) Steuerung des Aufleuchtens der roten und grünen LEDs als Kontrolle für die LED-Anzeige 21.
v) Durchführung der Ausgangsregelung verschiedener, dem Rechnersystem 11 vom Stromversorgungsregler 3 zugespeister Spannungen und der Ausgangsregelung des Rücksetzsignals und des Signals für schwache Batterie zum Rechnersystem 11.
vi) Stromzufuhr-Beendigungssteuerung Zur Durchführung der Steuerungen einer HDD-Abschaltsequenz, einer Systemstromabschaltung und einer Stromabschaltung bei schwacher Batterie. (Diese Steuerungen werden später noch näher beschrieben werden.)
vii) Aufladungssteuerung oder -regelung Zur Durchführung der Messung einer Aufladezeit der Batterie 7, Berechnen einer Ladekapazität und der Restkapazität, Diskriminieren des Abschlusses des Aufladens und Steuerung des Beginns und des Endes der Aufladeoperation.
viii) Diskriminieren einer schwachen Batterie 0, 1 oder 2 beim Detektieren der schwachen Batterie. (Die schwachen Batterien (bzw. Zustände) 0, 1 und 2 werden später noch näher beschrieben werden.)
ix) Beginn der Selbstprüfung als Kontrolle für Selbstdiagnose und Anzeige des Prüfergebnisses.
Die Übertragung zwischen der IPS-Einheit und dem Rechnersystem erfolgt unter Benutzung zweier Signalleitungen, nämlich je einer für Senden und Empfangen, in einem 512 bps/s-Reihen-Asynchronmodus. Das Format für Datenübertragung ist derart, daß jede Dateneinheit mit einem Startbit, 8 Datenbits und einem Stopbit, insgesamt 10 Bits, gesandt wird. Wenn der Eingangsklemme P80 des Mikrorechners gemäß Fig. 2 ein Unterbrechungssignal eingegeben wird, setzt eine Empfangsroutine ein.
Im folgenden sind die Befehle, die zwischen der IPS- Einheit und dem Rechnersystem 11 gesandt bzw. übermittelt werden, und ihre Funktionen angegeben.

1. Befehle von der IPS-Einheit zum Rechnersystem und ihre Funktionen:

(1) System-Stromabschaltanforderung

Erzeugt bei Detektion des AUS- oder Offenzustands des Netzschalters 13.

(2) Abschaltanforderung bei schwacher Batterie

Bei Detektion des Signals für schwache Batterie erzeugt.

(3) HDD-Stromabschaltanforderung

Erzeugt bei Detektion des Offenzustands des HDD- Schalters 15.

(4) Batteriestatus

Zum Informieren des Rechnersystems 11 von der Restkapazität der Batterie 7 in 8 Pegeln (Stufen) zum Rechnersystem 11.

(5) IPS-Status-1

Zum Informieren des Rechnersystems 11 von einem (einer) abnormalen Ausgang oder Ausgabe einer Gleichspannung (übergroße oder ungenügende Ausgangsspannung) und einem (einer) abnormalen Eingang oder Eingabe des Wechselstrom-Adapters (übergroße oder ungenügende Eingangsspannung).

(6) IPS-Status-2

Zum Informieren des Rechnersystems 11 von den Arten der abnormalen Gleichspannungsausgänge (d.h. VCC, VRAM, VDD und VLCD).

(7) ACK

Ein Befehl zum Melden eines abgeschlossenen Signalempfangs.

(8) Zeitablauf-Stromabschaltbefehl

Erzeugt bei Zeitablauf.

2. Befehle vom Rechnersystem zur IPS-Einheit

(1) System-Stromabschaltbefehl

Zur Ermöglichung einer Stromabschaltung.

(2) HDD-Stromabschaltbefehl

Zur Ermöglichung oder Anforderung einer HDD- Stromabschaltung.

(3) HDD-Stromeinschaltbefehl

Zum Anfordern einer HDD-Stromeinschaltung.

(4) Batteriestatus-Leseanforderung

Zur Anforderung des Status der Restkapazität der Batterie.

(5) Batteriestatus-Einstellbefehl

Zum Einstellen der Restkapazität der Batterie in 8 Pegeln oder Stufen. (Da die Batterie auswechselbar ist und die IPS-Einheit die Restleistung einer ausgewechselten Batterie nicht kennt, kann ein Anwender 8 Pegel oder Stufen der Restkapazität, mit "Voll" und "Leer", einstellen oder vorgeben.)

(6) IPS-Status-1 Lesen

Zum Anfordern des Lesens von IPS-Status-1 (abnormaler Zustand).

(7) IPS-Status-2 Lesen

Zum Anfordern des Lesens von IPS-Status-2 (abnormaler Typ).

(8) Prüf- oder Teststart

Zum Starten der Selbstprüfung.

(9) ACK

Zum Melden eines abgeschlossenen Signalempfangs.
Die System-Stromabschaltsequenz ist im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. Gemäß Fig. 3 sendet bei Detektion oder Erfassung des Offenzustands des Netzschalters 13 oder des Signals für "schwache Batterie" bezüglich der Batterie 7 die IPS-Einheit die "System-Stromabschaltanforderung" zum Rechnersystem 11. In Abhängigkeit von diesem Anforderungssignal schickt das Rechnersystem 11 die "ACK" zur IPS-Einheit zurück. Wenn die "ACK" nicht zur IPS-Einheit zurückkehrt, diskriminiert die IPS-Einheit, daß irgendeine Abnormalität, wie Programmüberlauf, an der Seite des Rechnersystems aufgetreten ist, und sie führt die HDD-Stromabschaltsequenz zum Schutze des HDD-Antriebs 27 durch. Der HDD- Antrieb 27 wird im allgemeinen mit hoher Drehzahl angetrieben, so daß ein plötzliches Abschalten des Motors des HDD-Antriebs 27 zu einem Zerquetschen des Kopfes führen kann. Der Motor sollte daher anhalten oder abgeschaltet werden, nachdem der Kopf in eine Ruhezone (shipping zone) zurückgezogen ist.
Der im Rechnersystem 11 montierte HDD-Antrieb 27 besitzt eine Funktion zum automatischen Verschieben des Kopfes in die Ruhezone, wenn der dem HDD-Antrieb 27 zugespeiste +12 V-Strom für den Motor, d.h. eine von drei Stromarten (+12 V und +5 V für den Motor und +5 V für die Schaltung), zuerst abgeschaltet wird oder ist. Die IPS-Einheit schaltet die Spannung VCCM (+5 V) ab und schaltet nach z.B. 3 s die Spannung VCCM (+5 V) und die Spannung VCCL (+5 V) ab. Hierdurch kann der Rücklauf des Kopfes sichergestellt werden.
Nach Empfang der "ACK" wartet die IPS-Einheit 1 min lang (5 min im Fall einer schwachen Batterie) den "System-Stromabschaltbefehl" vom Rechnersystem 11 ab.
Bei Empfang des "System-Stromabschaltbefehls" von der IPS-Einheit und der Rückführung der "ACK" zu ihr unterbricht das Rechnersystem 11 das augenblicklich laufende Programm und sichert den Inhalt des Speichers 26, die I/O-Statusse, die Inhalte der Register usw. im Reserve- RAM 29 (mit einer Speicherkapazität von z.B. 16 Kbyte), der an der Seite des Rechnersystems vorgesehen ist. Wenn zu dieser Zeit ein Zugriff zum FDD-Antrieb 28 oder zum HDD-Antrieb 27 erfolgt, wird die Sicherstellungsoperation durchgeführt, nachdem ein Zugriffsende erreicht ist (Wiederaufnahmefunktion).
Wenn die IPS-Einheit 1 min (oder 5 min) abwartet, den "System-Stromabschaltbefehl" vom Rechnersystem 11 aber noch nicht empfängt, liefert sie die "Zeitablauf-Stromabschaltbefehlsanforderung" zum Rechnersystem 11 und führt die HDD-Stromabschaltsequenz durch.
Nach Empfang des "Zeitablauf-Stromabschaltbefehls" liefert das Rechnersystem 11 die "ACK" zur IPS-Einheit zurück und führt innerhalb einiger Dutzend ms, in denen der Strom abgeschaltet wird, die Sicherstellungsoperation möglichst weitgehend durch. Wenn die Sicherstellungsoperation beendet ist, liefert das Rechnersystem 11 den "System-Stromabschaltbefehl" zur IPS-Einheit zurück, und es tritt in einen Halt-(HLT-)Modus ein.
Nach Empfang des "System-Stromabschaltbefehls" liefert die IPS-Einheit die "ACK" zum Rechnersystem 11 zurück, und sie führt die HDD-Stromabschaltsequenz durch und beendet oder unterbricht sodann die Stromzufuhr.
Die Operation des in den Stromversorgungsregelteil 5 eingebauten Mikrorechners 19 ist nachstehend anhand des Ablaufdiagramms von Fig. 4 erläutert.
In einem Schritt 31 bestimmt zunächst der Mikrorechner 19, ob die IPS-Einheit die System-Stromabschaltsequenz durchführt oder nicht. Wenn die Bestimmung im Schritt 31 NEIN ist, wird in einem Schritt 33 der "System- Stromabschaltbefehl" zum Rechnersystem 11 gesandt. Im nächsten Schritt 35 bestimmt der Mikrorechner 19, ob die "ACK" vom Rechnersystem gesandt oder geliefert ist; im Fall von NEIN im Schritt 35 bestimmt er in einem Schritt 37, ob die Wiederholung durchgeführt ist oder nicht. Wenn keine Wiederholung durchgeführt worden ist, werden Schritte 33 und 35 wiederholt.
Wenn im Schritt 31 bestimmt bzw. festgestellt wird, daß die System-Stromabschaltsequenz abläuft, und im Schritt 35 bestimmt wird, daß die "ACK" vom Rechnersystem 11 zurückgeliefert worden ist, geht der Prozeß auf einen Schritt 39 über, in welchem der Mikrorechner 19 bestimmt, ob der "System-Stromabschaltbefehl" vom Rechnersystem 11 empfangen ist oder nicht. Wenn die Bestimmung im Schritt 39 NEIN ist, wird in einem Schritt 41 bestimmt bzw. festgestellt, ob 1 min verstrichen ist oder nicht. Wenn 1 min nicht verstrichen ist, tritt der Mikrorechner aus dieser Routine aus. Wenn andererseits im Schritt 41 festgestellt wird, daß 1 min verstrichen ist, wird in einem Schritt 43 die "Zeitablauf-Stromabschaltanforderung" zum Rechnersystem 11 gesandt. Der Mikrorechner bestimmt dann in einem Schritt 45, ob die "ACK" vom Rechnersystem 11 gesandt ist oder nicht. Wenn die Bestimmung im Schritt 45 NEIN ergibt, wird in einem Schritt 47 festgestellt, ob die Wiederholung durchgeführt worden ist oder nicht. Wenn noch keine Wiederholung erfolgt ist, werden Schritte 43 und 45 wiederholt. Wenn andererseits im Schritt 45 festgestellt wird, daß die "ACK" empfangen (worden) ist, und im Schritt 47 bestimmt wird, daß die Wiederholung erfolgt ist, geht der Prozeß auf einen Schritt 49 über, in welchem die Stromzufuhr zum HDD-Antrieb 27 beendet wird. Im nächsten Schritt 51 wird die Stromzufuhr zum Rechnersystem 11 beendet.
Im folgenden ist die Schalterüberwachungsfunktion des Stromversorgungsregelteils 5 erläutert. Der Stromversorgungsregelteil 5 überwacht ständig den Netzschalter 13, den HDD-Schalter 15 und den Rücksetzschalter 17, und er prüft, ob sich deren Schaltzustände geändert haben. Wenn eine Änderung in den Schaltzuständen auftritt, wartet der Regelteil 5 z.B. 66 ms ab, um ein Schalterprellen zu vermeiden. Nach Ablauf von 66 ms prüft der Stromversorgungsregelteil 5 erneut die Schaltzustände auf eine etwaige Änderung. Wenn die Änderung erfaßt wird, werden ein Kennzeichen für den Schalter, dessen Zustand sich geändert hat, gesetzt und der Schaltzustand registriert.
Die Aufladesteuer- oder -regelfunktion ist nachstehend erläutert.
Die Ladekapazität (CC) und die Restkapazität (RC) der Batterie 7 werden auf folgende Weise berechnet. Wenn der in der Batterie und aus ihr (heraus) fließende Strom mit I (-1A ≤ I ≤ 4A) bezeichnet wird, lassen sich die Ladekapazität und die Restkapazität nach folgenden Gleichungen berechnen:
i) Wenn -1 ≤ I ≤ 0 gilt oder die Aufladung stattfindet,
CC = - Idt
RC = -7/8 x Idt.
Aus obigem ergibt sich daher CC = CC + ΔI und RC = RC + 7/8 ΔI , worin ΔI eine jede Sekunde abgegriffene oder abgetastete Größe bedeutet.
ii) Wenn 0 ≤ I ≤ 4[A]gilt oder eine Entladung erfolgt,
CC = 0,
RC = RC - Idt.
Aus obigem ergibt sich somit CC = 0 und RC = RC - ΔI .
Die Aufladungsabschlußregelung oder -steuerung ist im folgenden erörtert. Die IPS-Einheit detektiert den Abschluß der Aufladeoperation anhand von drei Größen oder Werten: Batteriespannung (VBAT), Ladekapazität (CC) und Aufladezeit (CT).
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer Ladekapazität und einer Batteriespannung, wobei auf der waagerechten Achse die Aufladezeit und auf der lotrechten Achse die Batteriespannung aufgetragen sind. In der Zeichnung stehen die ausgezogene Linie für die Batteriespannung und die gestrichelte Linie für die Ladekapazität. Gemäß Fig. 5 wird während einer Periode von etwa 1 h nach Aufladebeginn der Aufladungsabschluß nicht geprüft, weil die chemische Reaktion in der Batterie während dieser Periode nicht stabil ist. Nach einer einstündigen Periode nach Aufladebeginn wird das Ende der Aufladung wiederholt in der folgenden Sequenz geprüft:
i) Es wird vorausgesetzt, daß das Aufladen abgeschlossen ist, wenn die Batteriespannung (VBAT) um eine gegebene Größe (-ΔV) vom Spitzenwert abfällt.
ii) Es wird vorausgesetzt, daß das Aufladen abgeschlossen ist, wenn die Ladekapazität (CC) 150% erreicht, sofern die Nennkapazität der Batterie 100% beträgt.
iii) Das Aufladen wird als abgeschlossen (beendet) angesehen, wenn die Aufladezeit mehr als 10 h beträgt.
Bei Feststellung des Aufladeabschlusses beendet die IPS-Einheit den Aufladevorgang, und sie setzt die Nennkapazität auf die Restkapazität (RC) und ändert die Farb-LED von der roten LED auf die grüne. Mit obigem Prozeß kann eine Überladung verhindert und damit eine Verkürzung der Batterielebensdauer vermieden werden.
Die aufladbare Batterie ist herausnehmbar. Daher ist es nötig, den herausnehmbaren Zustand der Batterie zu detektieren, um den Aufladevorgang zu steuern und die genaue Batteriekapazität zu berechnen. Die Beziehung zwischen der Batteriespannung VBAT und der analogen Eingangsspannung des Mikrorechners 19 stellt sich wie folgt dar: Batteriestatus Batterie vorhanden Keine Batterie Wechselstrom-Adapter im Gebrauch Wechselstrom-Adaptereingangssignal vorhanden Kein Wechselstrom-Adaptereingangssignal
Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines in den Stromversorgungsteil 1 eingebauten Batterieüberwachungskreises. Gemäß Fig. 6 wird eine Eingangsspannung von +12 V vom Wechselstrom-Adapter 9 einem 1/4-Spannungsteiler 55 über eine Zenerdiode 53 eingespeist. Der 1/4 Spannungsteiler 55 teilt die Eingangsspannung Vin zu 1/4 und liefert die resultierende Spannung zur Analogeingangsklemme Ain0 des Mikrorechners 19. Die Spannung vom Wechselstrom-Adapter 9 wird auch durch einen Widerstand 57 auf VBAT reduziert und einem 1/2-Spannungsteiler 59 eingespeist. Der 1/2-Spannungsteiler 59 teilt die Batterie- Spannung zu 1/2 und liefert die resultierende Spannung zur Analogeingangsklemme Ain7 des Mikrorechners 19. Außerdem wird der Batteriestrom IBAT einem Stromverstärker 61 von einer Stromquelle mit 7,5 V/220 mAh zugespeist. Der Ausgang vom Stromverstärker 61 wird der Analogeingangsklemme Ain6 des Mikrorechnres 19 zugespeist.
Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Batteriespannung und der der Analogeingangsklemme Ain7 des Mikrorechners 19 zugespeisten Klemmenspannung. Wenn die Batteriespannung und die analoge Eingangsspannung im schraffierten Bereich von Fig. 7 liegen, wird vorausgesetzt, daß die Batterie vorhanden ist.
Die Detektion oder Erfassung der schwachen (entladenen) Batterie ist nachstehend erläutert. Bei herkömmlichen Personal-Computern bzw. -Rechnern wird die Detektion einer schwachen Batterie nur anhand der Batteriespannung bestimmt. Diese Methode wirft ein Problem dahingehend auf, daß die Zeit der schwachen Batterie nicht genau detektiert werden kann, wenn sich ein Lastzustand ändert. Entsprechend der IPS-Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung ändert der Mikrorechner 19 den Spannungswert zum Detektieren der schwachen Batterie nach Maßgabe des von der Batterie 7 fließenden Stroms, um damit eine genaue Detektion einer schwachen Batterie sicherzustellen.
Fig. 8 veranschaulicht die Entladungsspannungskurven. In dieser Zeichnung sind die Zeit auf der Abszisse und die Batteriespannung auf der Ordinate aufgetragen. Wie aus Fig. 8 klar sein dürfte, erfolgt die Detektion der schwachen Batterie in drei Stufen von LBO bis LB2. In der Stufe LB0 (schwache Batterie 0) flackert der Anzeiger für schwache Batterie. In der Stufe LB1 (schwache Batterie 1) wird die System-Stromabschaltsequenz durchgeführt, und in der Stufe LB2 (schwache Batterie 2) wird die Stromzufuhr beendet (keine Stromabschaltsequenz).

Claims

1. Leistungsversorgung zur Verwendung in einem Computersystem, mit:

einem Leistungsversorgungsabschnitt (1), der durch wenigstens eine Batterie (7) gebildet ist;

einem Leistungssteuerabschnitt (5), der mit dem Leistungsversorgungsabschnitt (1) und dem Computersystem (11) gekoppelt ist und ein Leistung-Aus- Signal nach Empfang eines Leistung-Aus-Bestätigungssignales von dem Computersystem (11) ausgibt; und

einem mit dem Leistungsversorgungsabschnitt (1) und dem Leistungssteuerabschnitt (5) gekoppelten Leistungsausgangsabschnitt (3) zum Sperren des Leistungsversorgungsabschnittes (1) von der Einspeisung von Leistung zu dem Computersystem (11) abhängig von dem Leistung-Aus-Signal von dem Leistungssteuerabschnitt (5),

dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsversorgungsabschnitt (1) außerdem einen Wechselstromadapter (9) umfaßt, der Leistungssteuerabschnitt (5) einen Mikrocomputer (19) aufweist, der Mikrocomputer (19) mit dem Leistungsversorgungsabschnitt (1) und dem Computersystem (11) über einen seriellen Übertragungspfad gekoppelt ist, um ein extern eingespeistes Leistung-Aus-Anforderungssignal zu dem Computersystem (11) zu speisen, einen niedrigen Batterieanzeigeabschnitt aufweist, eine Spannung und einen Strom der Batterie (7) überwacht, einen Bezugsspannungswert gemäß einem erfaßten Stromwert ändert, einen erfaßten Spannungswert mit dem Bezugsspannungswert vergleicht und den niedrigen Batterieanzeigeabschnitt veranlaßt, eine niedrige Batterie anzuzeigen, wenn der erfaßte Spannungswert unter dem Bezugsspannungswert ist.

2. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungssteuerabschnitt (5) einen Pegel der niedrigen Batterie in einen ersten bis dritten Unterpegel gemäß dem erfaßten Stromwert teilt, den niedrigen Batterieanzeigeabschnitt veranlaßt, die niedrige Batterie nach Erfassung des ersten Unterpegels anzuzeigen, das Leistung-Aus- Anforderungssignal zu dem Computersystem (11) nach Erfassung des zweiten Unterpegels sendet und das Leistung-Aus-Signal zu dem Leistungsausgangsabschnitt (3) abgibt.

3. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsausgangsabschnitt (3) Leistung zu der Batterie (7) für eine Ladungsoperation speist,und daß der Leistungssteuerabschnitt (5) einen Ladungsabschlußanzeigeabschnitt (21) aufweist, eine geladene Kapazität und eine verbleibende Kapazität der Batterie (7) sowie eine Ladezeit aufgrund eines Wertes eines von der Batterie fließenden Stromes berechnet, den Abschluß des Ladens der Batterie aus der berechneten geladenen Kapazität, der verbleibenden Kapazität und der Ladezeit berechnet und den Ladeabschlußanzeigeabschnitt veranlaßt, den Abschluß des Ladens anzuzeigen.

4. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungssteuerabschnitt einen Wechselstromadaptereingangsspannungsanzeigeabschnitt (21) aufweist, eine Eingangsspannung des Wechselstromadapters (9) erfaßt und den Wechselstromadaptereingangsspannungsanzeigeabschnitt veranlaßt, Spannungsabnormalitäten anzuzeigen, wenn die Spannungsabnormalitäten auftreten.

5. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem (11) einen Leistungsschalter (13) zum Anzeigen von EIN/AUS-Betriebsarten der Leistungsversorgung zu einer Computersystemanordnung, einen Plattenschalter (15) zum Anzeigen von EIN/AUS-Betriebsarten einer Leistungsversorgung zu einer Plattenansteuerung und einen Rücksetzschalter (17) zum Anzeigen einer Systeminitialisierung aufweist, und daß der Leistungssteuerabschnitt (5) ein EIN- oder ein AUS-Signal von dem Leistungsschalter, dem Plattenschalter und dem Rücksetzschalter erfaßt und ein Signal zu entweder einer Versorgungsleistung ausgibt oder die Einspeisung von Leistung zu dem Leistungsausgangsabschnitt (3) sperrt.

6. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungssteuerabschnitt (5) einen Analog/Digital-Umsetzer (23) zum Umsetzen von Spannungswerten und Stromwerten von der Batterie (7) und dem Wechselstromadapter (9) in Digitalwerte aufweist.

7. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem (11) ein Personal- Computer kleiner Abmessung ist.

8. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das extern eingespeiste Leistung-Aus- Anforderungssignal zu dem Computersystem (11) gespeist ist, wenn ein auf dem Computersystem vorgesehener Leistungsschalter ausgeschaltet ist.

9. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das extern eingespeiste Leistung-Aus- Anforderungssignal zu dem Computersystem (11) gesendet ist, wenn ein auf dem Computersystem vorgesehener Plattenansteuerungsschalter abgeschaltet ist.

10. Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das extern eingespeiste Leistung-Aus- Anforderungssignal zu dem Computersystem (11) gesendet ist, wenn Leistung der Batterie (7) unter einem vorbestimmten Wert ist.

11. Leistungversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungssteuerabschnitt (5) das Computersystem (11) von einer verbleibenden Batteriekapazität abhängig von einer Prüfanforderung von dem Computersystem (11) für die verbleibende Batteriekapazität informiert.

12. Personal-Computersystem mit:

einer Datenprozessoranordnung (11) mit

einer Zentraleinheit (24),

einer Programmspeichereinrichtung (25) zum Speichern eines Programmes zum Steuern der Zentraleinheit (24) und eines Datenverarbeitungsergebnisses,

einen Hilfsspeicher (24) und

einem Plattenantrieb (27, 28); und

einer Leistungsversorgung mit einem Leistungsversorgungsabschnitt (1), der wenigstens durch ein Teil aus einer Batterie und einem Wechselstromadapter gebildet ist,

einem Leistungssteuerabschnitt (5), der einen Mikrocomputer (19) aufweist und mit dem Leistungsversorgungsabschnitt (1) und der Datenprozessoranordnung (11) über einen seriellen Übertragungspfad gekoppelt ist, um ein extern eingespeistes Leistung-Aus-Anforderungssignal zu der Datenprozessoranordnung zu speisen und ein Leistung-Aus-Signal nach Empfang eines Leistung-Aus-Bestätigungssignales von der Datenprozessoranordnung auszugeben, und

einem Leistungsausgabeabschnitt (3), der mit dem Leistungsversorgungsabschnitt (1) und dem Mikrocomputer (19) gekoppelt ist, um eine Einspeisung von Leistung von dem Leistungsversorgungsabschnitt in die Datenprozessoranordnung abhängig von dem Leistung-Aus-Signal von dem Mikrocomputer zu sperren, wobei nach Empfang des Leistung-Aus-Anforderungssignales von dem Leistungssteuerabschnitt (5) die Datenprozessoranordnung (11) die Zentraleinheit (24) veranlaßt, ein gerade laufendes Programm zu unterbrechen, Information, die zum Fortsetzen des unterbrochenen Programmes notwendig ist, im Hilfsspeicher (29) bewahrt und das Leistung-Aus-Bestätigungssignal zu dem Leistungssteuerabschnitt (5) rückführt.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungssteuerabschnitt (5) auf das Leistung-Aus-Bestätigungssignal von der Datenprozessoranordnung wartet, ein Zeit-Aus-Signal zu der Datenprozessoranordnung und ein Steuersignal zu dem Leistungsausgangsabschnitt (3) speist, wenn das Leistung-Aus-Bestätigungssignal nicht nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer empfangen ist, um so eine Leistungseinspeisung zu dem Plattenantrieb (27, 28) zu stoppen.