TW201329688A - 一體式電腦及其電源管理方法 - Google Patents

Abstract

一種一體式電腦，包含一顯示模組與一主機，且主機設置於顯示模組之一殼體內。主機包含一電源模組、一電池模組與一電路板，電路板分別電性連接於電源模組、電池模組及顯示模組之一顯示面板。電路板上電性配置有一處理單元及一控制單元，處理單元選擇性地接收電源模組的電源，而運作於一第一工作頻率；或者是接收電池模組的電源，而運作於較低之一第二工作頻率。控制單元依據電源模組之一電壓準位關閉電源模組與致能電池模組，以及控制處理單元降頻運作，以降低處理單元的功耗。

Description

一體式電腦及其電源管理方法

本發明係關於一種電腦，特別是一種一體式電腦。

電腦系統已經是現代生活中不可或缺的一部份，隨著技術的進步與不同應用的需求，不只在硬體性能上有快速的進步，在整體架構上也有多元的發展，從桌上型(desk-top)電腦系統到筆記型(lap-top)電腦系統，分別代表著功能性與可攜性的兩種不同方向的需求，而其中又可以再延伸發展出不同的系統架構，例如，筆記型電腦又繼續細部發展出更為精簡輕薄的小筆電(netbook)或是平板電腦(tablet)，相對的，桌上型電腦系統也發展出一體式電腦(All-In-One，AIO)的系統架構。

一般一體式電腦的系統架構是將傳統桌上型電腦分立的主機與顯示裝置進行整合的架構，在顯示裝置內以一體式的設置方式增加了主機的設計，不但可以整合原先分立的兩不同裝置，而達成精簡體積的優點，並且也減少許多外部連接線路的不便，同時也具有一定程度移動裝置的便利性。

相對於筆記型電腦具備電池的結構，習見的一體式電腦仍如同桌上型電腦系統須仰賴外部電源之供應，但由於供應外部電源之電力系統在部分情況下可能發生不穩定的現象，例如臨時停電或是外接電源供應的電壓不穩定等。因此，為了兼具效能以及讓使用者在無預警斷電時候仍然可以維持短暫正常作業，習見的方法是如同桌上型電腦一樣，在一體式電腦外部另行連接一不斷電 系統(Uninterrupted Power Supply，UPS)，讓使用者可即時地將正在執行的工作或遊戲做儲存紀錄，然後進行正常的關機程序，以避免資料流失。

但目前不斷電系統的體積與重量均較為龐大，在放置電腦的工作平台上會佔用相當大的空間，而不適合放在如電腦桌或書桌等工作平台上。並且，不斷電系統在安裝時有額外的接線需求，也造成接線程序過於複雜。而一體式電腦本是為了在兼顧效能下同時精簡空間、簡化接線程序以及具有便利移動之特性所衍生的商品，因此若在一體式電腦上外接不斷電系統，不僅佔用空間以及產生複雜不便的接線程序外，由於受限於不斷電系統的重量，也同時造成一體式電腦在移動上的便利性受到嚴重衝擊，進而喪失上述一體式電腦將顯示器與電腦主機整合為一整體所預期達到的功效與目的。

鑒於以上的問題，本發明提供一種一體式電腦及其電源管理方法，藉以解決習用一體式電腦不能在外接電源突然中斷供應的情形下正常運作的問題，以及在一體式電腦外安裝不斷電系統，無法達到精簡使用空間、簡化接線程序以及便利移動等目的，並且在使用上造成不便的問題。

本發明揭露一體式電腦，其包括一顯示模組與一主機。顯示模組包含一殼體以及一顯示面板，顯示面板露出於殼體之一側面。主機設置於殼體內，主機包含一電源模組、一電池模組與一電路板，電源模組電性連接於顯示面板以及殼體外之一外部電 源。電池模組電性連接於電源模組以及顯示面板，並且具有一內部電源。電路板分別電性連接於電源模組、電池模組以及顯示面板，電路板上至少電性配置有一處理單元與一控制單元，處理單元選擇性的自電源模組接收外部電源，並且常態的於一第一工作頻率下運作；或者是自電池模組接收內部電源，並且於一第二工作頻率下運作。控制單元動態偵測電源模組之一電壓準位，並依據電壓準位關閉電源模組與致能電池模組，以及控制處理單元從第一工作頻率降低至第二工作頻率下運作。

本發明所揭露的一體式電腦，其中的處理單元更接收電池模組之內部電源，並且於第一工作頻率下運作一預定時間，以及於第二工作頻率下運作一緩衝時間，其中緩衝時間大於預定時間。

本發明所揭露的一體式電腦，其中的主機更包含一充電電路，分別電性連接於電源模組與電池模組，充電電路透過電源模組接收外部電源並且傳送至電池模組，電池模組接收外部電源，並且儲存為內部電源。

本發明並揭露一種一體式電腦之電源管理方法，其步驟包含：以一電源模組傳送一外部電源至一處理單元；處理單元接收外部電源，並常態的於一第一工作頻率下運作；以一控制單元動態偵測電源模組之一電壓準位，並依據電壓準位關閉電源模組，同時致能一電池模組；以電池模組提供一內部電源至處理單元；以及以控制單元控制處理單元從第一工作頻率降低至一第二工作頻率下運作。

本發明所揭露的一體式電腦之電源管理方法更包含以下步 驟：以處理單元接收電池模組之內部電源，並且於第一工作頻率下運作一預定時間；以及於第二工作頻率下運作一緩衝時間，且緩衝時間大於預定時間。

本發明所揭露的一體式電腦之電源管理方法更包含以下步驟：以電源模組傳送外部電源至電池模組；以及以電池模組接收外部電源，並且儲存為內部電源。

本發明的功效在於，一體式電腦中同時配置有電源模組以及電池模組，讓一體式電腦在電力系統穩定的環境下，可常態以電源模組所接收的外部電源進行運作，並且在電力系統不穩定時，可透過控制單元選擇性的關閉電源模組以及致能電池模組。同時，透過控制單元控制處理單元降頻運作，除了讓電池模組可穩定的供應內部電源至處理單元外，更可以減緩電池模組的電能損耗，讓一體式電腦在外部電源斷電的情形下仍然可以維持一定時間的正常運作，以便於讓使用者可以有足夠的時間將資料進行備份以及完成正常的關機程序。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參照第1圖與第2圖，第1圖為本發明第一實施例所揭露的一體式電腦10的分解示意圖，第2圖為本發明第一實施例之一體式電腦10的電源管理方法的第一實施態樣的步驟流程圖。

本發明第一實施例所揭露的一體式電腦10包含有一顯示模組100與一主機200。顯示模組100包含一殼體110以及一顯示 面板120，殼體110包含一第一殼體111以及一第二殼體112，並且於第一殼體111與第二殼體112之間形成一容置空間，並且於第一殼體111的一側面上形成有一開口113，顯示面板120設置於殼體111的容置空間內，並且遮蔽住開口113而部分露出於開口113。主機200設置於殼體110的容置空間內，主機200包含一電源模組210、一電池模組220與一電路板230，分別設置於殼體110內的一框架300上。電源模組210電性連接於顯示面板120以及殼體110外的一外部電源(圖中未示)。電池模組220電性連接於電源模組210以及顯示面板120，電池模組220儲存有一內部電源，並且具有大電流(C rate)輸出的電芯，例如可輸出5C電流的電芯。電路板230分別電性連接於電源模組210、電池模組220以及顯示面板120，並且在電路板230上至少電性配置有一處理單元240與一控制單元250。

其中，處理單元240可選擇性的接收來自電源模組210的外部電源，而常態的在一第一工作頻率下運作；或者是接收來自電池模組220的內部電源，而暫時的以較低的一第二工作頻率運作。控制單元250用以動態偵測電源模組210的一電壓準位，並依據電壓準位關閉電源模組210與致能電池模組220，使供應至處理單元240的電力來源從電源模組210轉換為電池模組220。同時，控制單元250控制處理單元240的工作頻率從第一工作頻率降低至第二工作頻率，其中第一工作頻率與第二工作頻率的範圍大約為800MHz~3600MHz，以維持處理單元240的正常運作，並且降低處理單元240的功耗，例如使處理單元240的核心功率 (core power)從大約24.99W(瓦)降低至大約11.37W。

此外，在本發明第一實施例所揭露的一體式電腦10的電源管理上，首先以電源模組210傳送外部電源至處理單元240(第2圖的步驟301)。接著，處理單元240接收外部電源後，常態的以第一工作頻率運作(第2圖的步驟303)，讓使用者可以透過顯示於顯示面板120上的視窗介面執行文書處理軟體或遊戲軟體的操作。在此過程中，控制單元250動態偵測電源模組210的電壓準位，藉以判斷外部電源是否穩定地供給。並且，當外部電源斷電或者是產生電壓不穩定(例如電壓驟降)的情形，例如降低至正常值的85%至90%準位或更低時，控制單元250將偵測到電源模組210的電壓準位下降，並且依據電壓準位的偵測結果關閉電源模組210以及致能電池模組220(第2圖的步驟305)，使電池模組220提供內部電源至處理單元240(第2圖的步驟307)。

同時，控制單元250控制處理單元240的工作頻率從第一工作頻率降低至第二工作頻率，使處理單元240以較低的工作頻率運作，以降低功耗(第2圖的步驟309)。

值得注意的是，本實施例之控制單元250可以是一個微控器(Micro Ccontrol Unit，MCU)，也可以是電路板230上的一個韌體或者是基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System，BIOS)，使用者可以對此控制單元250之類型依據實際應用時的不同需求或是條件作出適當的選擇，而本發明僅係以控制單元250為微控器作為實施例的舉例說明，然熟悉此項技術領域之人士，可依據實際使用需求而令本發明所述之控制單元250有不同類型或組合， 並不以本發明所舉出的實施態樣為限。

值得說明的是，本實施例的步驟309中，以控制單元250控制處理單元240從第一工作頻率降低至第二工作頻率下運作的具體方式，可以是透過系統管理中斷(System Management interrupt，SMI)的方式，在進階組態與電源介面(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)或非進階組態與電源介面模式(Non-ACPI mode)下，觸發運作SMI的腳位後，讓處理單元240執行控制單元250中的程式碼，並且利用處理單元240上特定的暫存器，例如特別模塊寄存器(Model-Specific Registers，MSRs)或倍頻/外頻寄存器(RATIO/Clock register)的調整，甚至是對於可程式時脈產生器(programming clock generator)的控制來改變系統頻率。

或者是，本實施例的步驟309中，以控制單元250控制處理單元240從第一工作頻率降低至第二工作頻率下運作的具體方式，也可以是透過系統控制中斷(System Control interrupt，SCI)的方式，在ACPI模式下運作觸發SCI的腳位後，ACPI的運作系統或驅動程式會通知相關的驅動程式，然後呼叫BIOS的進階組態與電源介面源語言代碼(ACPI Source Language Code，ASL Code)，並且用ASL Code來呼叫改變系統頻率的程序；又或者是本實施例的步驟309中，以控制單元250控制處理單元240從第一工作頻率降低至第二工作頻率下運作的具體方式，更可以是直接透過硬體的處理器或是時脈產生器所產生的訊號來改變系統頻率。基於上述，使用者可以對此降低處理單元240工作頻率的具體方法，依據實際應用時不同的需求或是條件作出不同的選擇。

請參照第3圖，為本發明第一實施例之一體式電腦10的電源管理方法的第二實施態樣的步驟流程圖。

本發明所揭露的一體式電腦10的第二實施態樣的電源管理方法與第一實施態樣的電源管理方法在實施步驟上大致相同，兩者間的差異在於，本發明的電源管理方法的第二實施態樣更包含：處理單元240接收電池模組220之內部電源後，處理單元240先於第一工作頻率下運作一預定時間(第3圖的步驟401)，然後再於第二工作頻率下運作一緩衝時間，且緩衝時間大於預定時間(第3圖的步驟403)等步驟。例如，當一體式電腦10的外部電源斷電時，控制單元250偵測到電壓準位的改變後，即關閉電源模組210並且致能電池模組220，而改以電池模組220供應內部電源至處理單元240。

由於處理單元240在接收到內部電源的初期尚未降低工作頻率，因此處理單元240將持續以第一工作頻率工作一段時間。接著，控制單元250於預定時間內控制處理單元240從第一工作頻率降低至第二工作頻率運作，因此上述的預定時間即控制單元250在偵測到電壓準位產生變化，並且控制處理單元240降頻運作的反應時間，例如在2~3秒或者是1分鐘的時間內進行降頻程序。此外，在上述降頻過程中，同時降低了電池模組220輸出至處理單元240的電流量，例如從原本的5C降低至3C，讓電池模組220所儲存的內部電源可以供應處理單元240在緩衝時間內維持正常的運作，例如在10~30分鐘的緩衝時間內正常運作，讓使用者可以將資料做備份後進行關機或者是等待外部電源恢復供電。

可以理解的是，在本發明中，當外部電源恢復供電後，控制單元250將依據電壓準位的回復而關閉電池模組220以及致能電源模組210，並且在處理單元240接收外部電源後，控制單元250控制處理單元240的工作頻率從第二工作頻率提升至第一工作頻率，讓處理單元240發揮原有的運作效能。並且，當一體式電腦10再次透過電源模組210接收外部電源後，電源模組210除了供應外部電源至處理單元240之外，另可供應外部電源至電池模組220，用以對電池模組220進行充電。

請參照第4圖，例如，在本發明第一實施例的一體式電腦10的電源管理方法的第三實施態樣中，電源模組210也可以傳送外部電源至電池模組220(第4圖的步驟501)，讓電池模組220在接收外部電源後，將其儲存為內部電源(第4圖的步驟503)。

因此，本發明之一體式電腦10在外部電源正常穩定供應時，可以由電源模組210對電池模組220進行充電，意即透過電源模組210傳送外部電源至電池模組220，讓電池模組220接收並儲存外部電源為內部電源，使得一體式電腦10的電池模組220不僅在使用上相當的便利，並且還可以省卻額外安裝充電器的成本以及安裝時對於線路以及空間配置上所造成的不便。

本發明的功效在於，在一體式電腦中除了原有的電源模組外，再內建一電池模組，同時透過控制單元(例如韌體或基本輸入輸出系統)進行供電來源的切換以及控制處理單元的工作頻率，讓一體式電腦在電力系統不穩定的環境下仍然可以維持一定的運作效能。其中，為了兼顧功率消耗與電池模組的功率，當外部電源 中斷供應或是供應發生不穩時，本發明的控制單元會控制處理單元從原本較高的第一工作頻率降低至一第二工作頻率下運作，由於在較低的工作頻率下運作可以節省一體式電腦之電源的消耗並延長電池模組供應的時間，讓使用者可以有足以將目前的資料進行備份後，再完成關機程序的充裕時間。

而當外部電源恢復穩定供應後，電源電路產生的電位變化，可以被用來當成系統電源重新啟動的指令，再透過韌體或基本輸入輸出系統等控制單元收到電源重新供應的指令後，便會恢復系統的常態運算頻率。

此外，又為了使用上的穩定性，以避免電腦系統突然改變工作頻率所可能產生的問題。本發明的一體式電腦及其電源管理方法更可以在發生外部電源斷電時，讓處理單元接收電池模組之內部電源後，仍然維持在原先的第一工作頻率下運作，並且在短暫運作一段時間後，在節省電源的考量下，令處理單元降低到第二工作頻率下運作，使得本發明的一體式電腦在第二工作頻率下能運作較長的時間，讓使用者即時將檔案進行備份操作的時間可以獲得緩衝，如此不僅兼顧使用者操作的穩定性，同時也令使用者可以從容將資料做備份紀錄以及完成關機程序。而且，使用者無需另外添購安裝一個不斷電系統，讓本發明的一體式電腦在有效兼顧運作效能的前提下，同時能滿足精簡空間以及便利移動之優點。

請參照第5圖與第6圖，第5圖為本發明第二實施例之一體式電腦20的分解示意圖，第6圖為本發明第二實施例之一體式電 腦20之電源管理方法的步驟流程圖。

本發明第二實施例所揭露的一體式電腦20與第一實施例之一體式電腦10相似，所不同者在於，本實施例的一體式電腦20的主機200更包含一充電電路260，分別電性連接於電源模組210與電池模組220，充電電路260透過電源模組210接收外部電源，並將外部電源傳送至電池模組220，使電池模組220可經由充電電路260接收外部電源，並且將外部電源儲存為內部電源。

因此，在本發明第二實施例所揭露的一體式電腦20的電源管理上，更包含以電源模組210傳送外部電源至充電電路260(第6圖的步驟601)；以及以充電電路260傳送外部電源至電池模組220，並以外部電源對電池模組220進行充電(第6圖的步驟603)等步驟。

本發明之一體式電腦及其電源管理方法，透過電源模組與電池模組的配置，同時搭配控制單元選擇性地切換電力來源以及依據不同的電力來源控制處理單元的工作頻率，讓一體式電腦即使在電力系統不穩定的環境下仍然可維持一定的運作效能，如此可以確保一體式電腦在遭遇斷電的情形下，仍然可提供使用者充裕的時間將處理中的資料進行備份，以及在資料備份完成後讓電腦系統可以進行正常的關機作業，除了可避免資料遺失外，也可以避免電腦系統的損壞。此外，由於不需再額外的安裝不斷電系統，讓本發明的一體式電腦在兼顧運作效能的前提下，同時也具有習知一體式電腦所具有的精簡體積、減少外部連接線路以及方便移動等優點。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明。任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，可針對形狀、構造及數量進行變更及修改。因此，本發明之專利保護範圍須以隨附申請專利範圍所界定者為準。

10、20‧‧‧一體式電腦

100‧‧‧顯示模組

110‧‧‧殼體

111‧‧‧第一殼體

112‧‧‧第二殼體

113‧‧‧開口

120‧‧‧顯示面板

200‧‧‧主機

210‧‧‧電源模組

220‧‧‧電池模組

230‧‧‧電路板

240‧‧‧處理單元

250‧‧‧控制單元

260‧‧‧充電電路

300‧‧‧框架

第1圖為本發明第一實施例之一體式電腦的分解示意圖。

第2圖為本發明第一實施例之一體式電腦之電源管理方法的第一實施態樣的步驟流程圖。

第3圖為本發明第一實施例之一體式電腦的電源管理方法的第二實施態樣的步驟流程圖。

第4圖為本發明第一實施例之一體式電腦的電源管理方法的第三實施態樣的步驟流程圖。

第5圖為本發明第二實施例之一體式電腦的分解示意圖。

第6圖為本發明第二實施例之一體式電腦的電源管理方法的步，驟流程圖。

10‧‧‧一體式電腦

100‧‧‧顯示模組

110‧‧‧殼體

111‧‧‧第一殼體

112‧‧‧第二殼體

113‧‧‧開口

120‧‧‧顯示面板

200‧‧‧主機

210‧‧‧電源模組

220‧‧‧電池模組

230‧‧‧電路板

240‧‧‧處理單元

250‧‧‧控制單元

300‧‧‧框架

Claims (7)

1. 一種一體式電腦，包括有：一顯示模組，包含一殼體以及一顯示面板，該顯示面板露出於該殼體之一側面；以及一主機，設置於該殼體內，該主機包含：一電源模組，電性連接於該顯示面板以及該殼體外之一外部電源；一電池模組，電性連接於該電源模組以及該顯示面板，該電池模組具有一內部電源；以及一電路板，分別電性連接於該電源模組、該電池模組以及該顯示面板，該電路板上至少電性配置有：一處理單元，選擇性的接收該外部電源，並且常態的於一第一工作頻率下運作，或者是接收該內部電源，並且於一第二工作頻率下運作；以及一控制單元，動態偵測該電源模組之一電壓準位，並依據該電壓準位關閉該電源模組與致能該電池模組，以及控制該處理單元從該第一工作頻率降低至該第二工作頻率下運作。
2. 如請求項第1項所述之一體式電腦，其中該處理單元接收該電池模組之該內部電源，並且於該第一工作頻率下運作一預定時間，以及於該第二工作頻率下運作一緩衝時間，且該緩衝時間大於該預定時間。
3. 如請求項第1項所述之一體式電腦，其中該主機更包含一充電 電路，分別電性連接於該電源模組與該電池模組，該充電電路透過該電源模組接收該外部電源，傳送至該電池模組，該電池模組接收該外部電源，並且儲存為該內部電源。
4. 一種一體式電腦之電源管理方法，包含以下步驟：以一電源模組傳送一外部電源至一處理單元；該處理單元接收該外部電源，並且常態的於一第一工作頻率下運作；以一控制單元動態偵測該電源模組之一電壓準位，並依據該電壓準位關閉該電源模組，同時致能一電池模組；以該電池模組提供一內部電源至該處理單元；以及以該控制單元控制該處理單元從該第一工作頻率降低至一第二工作頻率下運作。
5. 如請求項第4項所述之一體式電腦之電源管理方法，更包含以下步驟：該處理單元接收該電池模組之該內部電源，並且於該第一工作頻率下運作一預定時間；以及於該第二工作頻率下運作一緩衝時間，且該緩衝時間大於該預定時間。
6. 如請求項第4項所述之一體式電腦之電源管理方法，更包含以下步驟：以該電源模組傳送該外部電源至該電池模組；以及該電池模組接收該外部電源，並且儲存為該內部電源。
7. 如請求項第6項所述之一體式電腦之電源管理方法，更包含以 下步驟：以該電源模組傳送該外部電源至一充電電路；以及以該充電電路傳送該外部電源至該電池模組，並以該外部電源對該電池模組進行充電。