TW201415762A - 不斷電系統及其電源控制系統 - Google Patents

Abstract

本發明為一種不斷電系統及其電源控制系統。電源控制系統具有不斷電系統及電腦系統。不斷電系統係供應電力至電腦系統。不斷電系統包括外部電源連接埠、充電模組、電池模組、第一開關模組、第二開關模組及切換控制模組。當外部電源訊號輸入時，外部電源訊號係經由外部電源連接埠傳輸至電腦系統。當外部電源訊號停止輸入時，第一開關模組係自動切換以使電池模組供應備用電源訊號至電腦系統。當外部電源訊號停止輸入且並未自電腦系統接收控制訊號時，切換控制模組係控制第二開關模組切斷電腦系統與電池模組之連接。

Description

不斷電系統及其電源控制系統

本發明係關於一種不斷電系統及其電源控制系統，特別是一種可以節省電池模組的電力之不斷電系統及其電源控制系統。

隨著科技的發展，電腦系統在各種場合的應用已經是非常廣泛。電腦系統需要長時間且穩定地接收電源訊號，以維持電腦系統的正常運作，同時也為了避免電腦系統損壞。因此在先前技術中之電腦系統可能加裝了不斷電系統，使得電腦系統在停電時仍可利用不斷電系統內部的電池模組來維持一段時間的正常運作。但不斷電系統內部的電池模組的蓄電量有限，電腦系統無法一直依賴其電池模組的電力。且在先前技術中，電腦系統無法自動切斷與不斷電系統之連線，只能靠使用者手動操作來將電腦關機，否則電腦系統會持續的接收電力直到電池模組的電力耗盡。如此一來，電腦系統仍可能會突然斷電而導致電腦系統的損壞。同時不斷地消耗電池模組的電力，也可能會有過放電的現象而導致電池模組的壽命降低。

因此，需要發明一種新的不斷電系統及其電源控制系統，以解決先前技術之缺失。

本發明之主要目的係在提供一種不斷電系統，其具有可以節省電池模組的電力之效果。

本發明之另一主要目的係在提供一種具有上述不斷電系統之電源控制系統。

為達成上述之目的，本發明之不斷電系統係連接電源供應端，並可供應電力至電腦系統。不斷電系統包括外部電源連接埠、充電模組、電池模組、第一開關模組、第二開關模組及切換控制模組。外部電源連接埠係電性連接電源供應端以接收外部電源訊號。充電模組係與外部電源連接埠電性連接，係自外部電源連接埠接收外部電源訊號。電池模組可供應備用電源訊號，電池模組係與充電模組電性連接，其中充電模組係藉由外部電源訊號對電池模組充電。第一開關模組係與外部電源連接埠、電池模組及電腦系統電性連接；其中當外部電源訊號輸入時，外部電源訊號係自外部電源連接埠經由第一開關模組以傳輸至電腦系統；當外部電源訊號停止輸入時，第一開關模組係自動切換以使電池模組電性連接至電腦系統，以供應備用電源訊號至電腦系統。第二開關模組係連接電腦系統，並經由第一開關模組以連接至外部電源連接埠或電池模組。切換控制模組係與外部電源連接埠、電腦系統及第二開關模組電性連接，其中當外部電源訊號停止輸入且並未自電腦系統接收控制訊號時，切換控制模組係控制第二開關模組切斷電腦系統與電池模組之連接。

本發明之電源控制系統係連接電源供應端。電源控制系統包括電腦系統及不斷電系統。不斷電系統係電性連接電腦系統，以供應電力至電腦系統。不斷電系統包括外部電源連接埠、充電模組、電池模組、第一開關模組、第二開關模組及切換控制模組。外部電源連接埠係電性連接電源供應端以接收外部電源訊號。充電模組係與外部電源連接埠電性連接，係自外部電源連接埠接收外部電源訊號。電池模組可供應備用電源訊號，電池模組係與充電模組電性連接，其中充電模組係藉由外部電源訊號對電池模組充電。第一開關模組係與外部電源連接埠、電池模組及電腦系統電性連接；其中當外部電源訊號輸入時，外部電源訊號係自外部電源連接埠經由第一開關模組以傳輸至電腦系統；當外部電源訊號停止輸入時，第一開關模組係自動切換以使電池模組電性連接至電腦系統，以供應備用電源訊號至電腦系統。第二開關模組係連接電腦系統，並經由第一開關模組以連接至外部電源連接埠或電池模組。切換控制模組係與外部電源連接埠、電腦系統及第二開關模組電性連接，其中當外部電源訊號停止輸入且並未自電腦系統接收控制訊號時，切換控制模組係控制第二開關模組切斷電腦系統與電池模組之連接。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請先參考圖1係本發明之電源控制系統與不斷電系統之第一控制狀態之架構圖。

本發明之電源控制系統1包括不斷電系統10及電腦系統2，且電源控制系統1係連接於電源供應端3。不斷電系統10係設電源控制系統1內，並連接電源供應端3，並提供電力供電腦系統2使用。此電力可以包括自電源供應端3得到的外部電源訊號P1或是不斷電系統10內電池模組32的備用電源訊號P2(如圖2所示)。電腦系統2則可為桌上型電腦、套裝型電腦、伺服器電腦或是筆記型電腦等設備，其具有主機板、中央處理器、儲存裝置或是介面卡等需要接收電源訊號才能作動之裝置，但本發明並不限於上述所提及的設備。

不斷電系統10包括外部電源連接埠20、充電模組31、電池模組32、第一開關模組41、第二開關模組42及切換控制模組43。外部電源連接埠20係與電源供應端3電性連接，以接收從電源供應端3供應之外部電源訊號P1。電源供應端3可為提供交流訊號之設備，例如市電或發電機，但電源供應端3也可為提供直流訊號之設備，例如電池，本發明並不限定外部電源訊號P1之類型。外部電源連接埠20亦可依需求設置不同的電路，例如設置交直流轉換模組來將交流電之外部電源訊號P1轉換為直流電之外部電源訊號P1，以供應給其他的模組使用。

充電模組31係與外部電源連接埠20電性連接，用以接收自外部電源連接埠20所傳來之外部電源訊號P1。電池模組32可為鉛酸電池，但本發明並不限於此。電池模組 32係與充電模組31電性連接，當充電模組31接收外部電源訊號P1後，係對電池模組32進行充電，以增加電池模組32之備用電源訊號P2之容量。第一開關模組41可為金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，並同時與外部電源連接埠20、電池模組32及電腦系統2電性連接。當外部電源連接埠20持續輸入外部電源訊號P1時，第一開關模組41係保持外部電源連接埠20與電腦系統2之間電路的導通，讓外部電源訊號P1可供應給電腦系統2。而當外部電源連接埠20無法輸入外部電源訊號P1時，第一開關模組41可藉由電池模組32或是不斷電系統10內部其他模組之控制來切換，讓電池模組32與電腦系統2電性連接(如圖2所示)。不斷電系統10內的模組可為切換控制模組43或是其他並未示於圖中的模組，但本發明並不限於此。如此一來，電池模組32係得以供應備用電源訊號P2至電腦系統2。由於上述的外部電源連接埠20、充電模組31、電池模組32及第一開關模組41的作用已經被本發明所屬技術領域中具通常知識者所熟悉，且並非本發明要改良之重點所在，故在此不再贅述其原理。

第二開關模組42亦可為金氧半場效電晶體。第二開關模組42係與第一開關模組41及電腦系統2電性連接，並且第二開關模組42可以根據第一開關模組41之切換，來連接至外部電源連接埠20或是電池模組32。因此當外部電源連接埠20傳輸外部電源訊號P1或是電池模組32供應備用電源訊號P2時，必定會經過第二開關模組42後才傳 輸到電腦系統2。

切換控制模組43係與第二開關模組42、外部電源連接埠20及電腦系統2電性連接，用以根據外部電源連接埠20之外部電源訊號P1及電腦系統2之控制訊號C來控制第二開關模組42的導通或截止，以決定電腦系統2是否能持續接收外部電源訊號P1或備用電源訊號P2。控制訊號C係為電腦系統2用來控制切換控制模組43之準位訊號，電腦系統2可於開機狀態下就輸出控制訊號C，或是電腦系統2要執行備份程序時才輸出控制訊號C。因此當切換控制模組43接收到外部電源連接埠20之外部電源訊號P1時，則不論電腦系統2是否有產生控制訊號C，切換控制模組43皆控制第二開關模組42保持導通。

而關於達成第二開關模組42與切換控制模組43之電路請參考圖1B係本發明之切換控制模組與第二開關模組之電路架構圖。且須注意的是，圖1B所示之電路僅為本發明之其中一種實施方式，但本發明之第二開關模組42與切換控制模組43並不限於此電路。

切換控制模組43可包括N型金氧半場效電晶體之第一電晶體Q1及第二電晶體Q2，第二開關模組42則可為P型金氧半場效電晶體之第三電晶體Q3。第一電晶體Q1之汲極D1係電性連接輸入端Vin以接收電力，此電力可由電池模組32供應，但本發明並不限於此。第一電晶體Q1之閘極G1係電性連接電腦系統2，源極S1係電性連接接地端G。如此一來，當電腦系統2輸出控制訊號C時，第一電晶體Q1係可藉此輸出第一確認訊號。而當電腦系統2 停止輸出控制訊號C時，第一電晶體Q1會不導通，因此第一電晶體Q1係不會輸出第一確認訊號。

第二電晶體Q2之汲極D2係電性連接輸入端Vin以接收，例如電池模組32，但本發明並不限於此。第二電晶體Q2之閘極G2係電性連接外部電源連接埠20，源極S2係電性連接接地端G。如此一來，當外部電源連接埠20傳輸外部電源訊號P1時，第二電晶體Q2係可藉此輸出第二確認訊號。而當外部電源連接埠20停止輸出外部電源訊號P1時，第二電晶體Q2同樣會不導通，因此第二電晶體Q2係不會輸出第二確認訊號。第三電晶體Q3之源極S3係電性連接輸入端Vin。第三電晶體Q3之閘極G2則電性連接第一電晶體Q1之汲極D1與第二電晶體Q2之汲極D2，汲極D3係電性連接輸出端Vout，而此輸出端Vout可以連接到電腦系統2。因此只要從第一電晶體Q1接收第一確認訊號或從第二電晶體Q2接收第二確認訊號時，第三電晶體Q3就會保持導通，而讓輸入端Vin輸入之電力訊號直接由輸出端Vout輸出。當第三電晶體Q3沒有接收到第一確認訊號及第二確認訊號時，第三電晶體Q3係切斷輸入端Vin與輸出端Vout之間的連接。

藉由上述的電路，切換控制模組43即可根據是否接收到控制訊號C或是接收到外部電源訊號P1，來控制第二開關模組42之導通或切斷。此外，上述各元件還可連接電阻元件R以作為分壓、分流、限流或降壓等用途。由於電阻元件R於電路設計中的應用已經被本發明所屬技術領域中具通常知識者所熟悉，且並非本發明要改良之重點所在， 故在此不再贅述其原理

接著請參考圖2係本發明之電源控制系統與不斷電系統之第二控制狀態之架構圖。

當電源供應端3切斷供應至外部電源連接埠20之外部電源訊號P1時，第一開關模組41會自動進行切換，以連接到電池模組32來傳輸備用電源訊號P2到電腦系統2。而當電腦系統2接收備用電源訊號P2時，電腦系統2會自動執行備份程序，並同時輸出控制訊號C至切換控制模組43。但電腦系統2輸出控制訊號C之條件並不僅限於執行備份程序時才能輸出，也可以在電腦系統2之開機狀態下就輸出控制訊號C。當切換控制模組43接收到控制訊號C時，切換控制模組43係控制第二開關模組42保持導通。

接著請參考圖3係本發明之電源控制系統與不斷電系統之第三控制狀態之架構圖。

當電腦系統2執行完備份程序後，係自動關機，並停止輸出控制訊號C至切換控制模組43。此時切換控制模組43沒有接收到外部電源訊號P1，也沒有自電腦系統2得到控制訊號C，切換控制模組43係控制第二開關模組42切斷電池模組32與電腦系統2之間的電性連接，如此一來即可避免電池模組32內備用電源訊號P2之消耗。

最後請參考圖4係本發明之電源控制系統與不斷電系統於不同控制狀態下之示意圖。

本發明具有之第一控制狀態可為外部電源連接埠20與電源供應端3正常連接，但電腦系統2是在關機狀態下。在第一控制狀態時，電腦系統2沒有輸出控制訊號C，因 此為低準位。若電源供應端3為市電，則外部電源連接埠20輸入之外部電源訊號P1為19.5伏特，此時切換控制模組43控制第二開關模組42保持導通。此外，第一控制狀態也可為外部電源連接埠20與電源供應端3正常連接，而電腦系統2是在開機狀態。所以在第一控制狀態下，電腦系統2輸出控制訊號C，因此為高準位；外部電源連接埠20仍輸入19.5伏特之外部電源訊號P1，因此切換控制模組43控制第二開關模組42保持導通。上述的第一控制狀態就如圖1A所示。

第二控制狀態則為外部電源連接埠20失去與電源供應端3之連接，而此時電腦系統2會執行備份程序。所以在第二控制狀態下，電腦系統2輸出高準位，外部電源連接埠20沒有輸入外部電源訊號P1，因此切換控制模組43仍控制第二開關模組42保持導通，讓電腦系統2與電池模組32持續連接。上述的第二控制狀態就如圖2所示。

最後第三控制狀態則為外部電源連接埠20失去與電源供應端3之連接，而此時電腦系統2也執行完備份程序後而關機。所以在第三控制狀態下，電腦系統2輸出低準位，外部電源連接埠20沒有輸入外部電源訊號P1，因此切換控制模組43係控制第二開關模組42切斷電腦系統2與電池模組32之連接。上述的第三控制狀態就如圖3所示。

因此本發明之電源控制系統1可以具有上述的四種供電狀態，藉由硬體元件之控制來降低電池模組之電力消耗。若沒有本發明之電源控制時，電池模組32會隨時輸出96.93毫安培的電流，也就是消耗1.196瓦的功率。因此以 一般容量的電池模組32來說，會在一天就將電力消耗光。但當使用本發明之電源控制系統1時，電池模組32正常情況下會輸出3.8毫安培的電流，也就是僅消耗0.048瓦的功率。因此以一般容量的電池模組32來說，可將電力的消耗時間延長到一個月。如此一來，本發明之不斷電系統10即可有效地減少電池模組32電力的消耗，而不需借助複雜的軟體來控制。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請 貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧電源控制系統

2‧‧‧電腦系統

3‧‧‧電源供應端

10‧‧‧不斷電系統

20‧‧‧外部電源連接埠

31‧‧‧充電模組

32‧‧‧電池模組

41‧‧‧第一開關模組

42‧‧‧第二開關模組

43‧‧‧切換控制模組

C‧‧‧控制訊號

G‧‧‧接地端

P1‧‧‧外部電源訊號

P2‧‧‧備用電源訊號

Q1‧‧‧第一電晶體

Q2‧‧‧第二電晶體

Q3‧‧‧第三電晶體

D1、D2、D3‧‧‧汲極

G1、G2、G3‧‧‧閘極

S1、S2、S3‧‧‧源極

R‧‧‧電阻元件

Vin‧‧‧輸入端

Vout‧‧‧輸出端

圖1A係本發明之電源控制系統與不斷電系統之第一控制狀態之架構圖。

圖1B係本發明之切換控制模組與第二開關模組之電路架構圖。

圖2係本發明之電源控制系統與不斷電系統之第二控制狀態之架構圖。

圖3係本發明之電源控制系統與不斷電系統之第三控制狀態之架構圖。

圖4係本發明之電源控制系統與不斷電系統於不同控制狀態下之示意圖。

1‧‧‧電源控制系統

2‧‧‧電腦系統

3‧‧‧電源供應端

10‧‧‧不斷電系統

20‧‧‧外部電源連接埠

31‧‧‧充電模組

32‧‧‧電池模組

41‧‧‧第一開關模組

42‧‧‧第二開關模組

43‧‧‧切換控制模組

P1‧‧‧外部電源訊號

C‧‧‧控制訊號

Claims (14)

1. 一種不斷電系統，係連接一電源供應端，並可供應電力至一電腦系統，該不斷電系統包括：一外部電源連接埠，係電性連接該電源供應端以接收一外部電源訊號；一充電模組，係與該外部電源連接埠電性連接，係自該外部電源連接埠接收該外部電源訊號；一電池模組，可供應一備用電源訊號，該電池模組係與該充電模組電性連接，其中該充電模組係藉由該外部電源訊號對該電池模組充電；一第一開關模組，係與該外部電源連接埠、該電池模組及該電腦系統電性連接；其中當該外部電源訊號輸入時，該外部電源訊號係自該外部電源連接埠經由該第一開關模組以傳輸至該電腦系統；當該外部電源訊號停止輸入時，該第一開關模組係自動切換以使該電池模組電性連接至該電腦系統，以供應該備用電源訊號至該電腦系統；一第二開關模組，係連接該電腦系統，並經由該第一開關模組以連接至該外部電源連接埠或該電池模組；以及一切換控制模組，係與該外部電源連接埠、該電腦系統及該第二開關模組電性連接，其中當該外部電源訊號停止輸入且並未自該電腦系統接收一控制訊號時，該切換控制模組係控制該第二開關模組切斷該電腦系統與該電池模組之連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電系統，其中該切換控制模組係於該電腦系統之開機狀態下，自該電腦系統接收該控制訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電系統，其中該切換控制模組係於該外部電源訊號停止輸入至該電腦系統，且該電腦系統執行一備份程序時，自該電腦系統接收該控制訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電系統，其中當該外部電源訊號輸入時，該切換控制模組係控制該第二開關模組保持導通。
5. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電系統，其中當該外部電源訊號停止輸入但自該電腦系統接收該控制訊號時，該切換控制模組係控制該第二開關模組保持該電腦系統與該電池模組之連接。
6. 如申請專利範圍第1到5項中任一項所述之不斷電系統，其中該切換控制模組包括：一第一電晶體，係電性連接於該電腦系統，其中當自該電腦系統接收該控制訊號時，該第一電晶體係產生一第一確認訊號；以及一第二電晶體，係電性連接於該外部電源連接埠，其中當自該外部電源連接埠接收該外部電源訊號時，該第二電晶體係產生一第二確認訊號；其中該第二開關模組係電性連接於該第一電晶體及該第二電晶體，若該第二開關模組並未自該第一電晶體接收該第一確認訊號且並未自該第二電晶體接收該第二確認 訊號時，該第二開關模組係切斷該電腦系統與該電池模組之連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述之不斷電系統，其中該第二開關模組係為一P型金氧半場效電晶體。
8. 一種電源控制系統，係連接一電源供應端，該電源控制系統包括：一電腦系統；以及一不斷電系統，係電性連接該電腦系統，以供應一電力至該電腦系統；該不斷電系統包括：一外部電源連接埠，係電性連接該電源供應端以接收一外部電源訊號；一充電模組，係與該外部電源連接埠電性連接，係自該外部電源連接埠接收該外部電源訊號；一電池模組，可供應一備用電源訊號，該電池模組係與該充電模組電性連接，其中該充電模組係藉由該外部電源訊號對該電池模組充電；一第一開關模組，係與該外部電源連接埠、該電池模組及該電腦系統電性連接；其中當該外部電源訊號輸入時，該外部電源訊號係自該外部電源連接埠經由該第一開關模組以傳輸至該電腦系統；當該外部電源訊號停止輸入時，該第一開關模組係自動切換以使該電池模組電性連接至該電腦系統，以供應該備用電源訊號至該電腦系統；一第二開關模組，係連接該電腦系統，並經由該第一開關模組以連接至該外部電源連接埠或該電池模組； 以及一切換控制模組，係與該外部電源連接埠、該電腦系統及該第二開關模組電性連接，其中當該外部電源訊號停止輸入且並未自該電腦系統接收一控制訊號時，該切換控制模組係控制該第二開關模組切斷該電腦系統與該電池模組之連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電源控制系統，其中該電腦系統係於開機狀態下輸出該控制訊號至該切換控制模組。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電源控制系統，其中該電腦系統係於該外部電源訊號停止輸入後執行一備份程序，以輸出該控制訊號至該切換控制模組。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電源控制系統，其中當該外部電源訊號輸入時，該切換控制模組係控制該第二開關模組保持導通。。
12. 如申請專利範圍第8項所述之電源控制系統，其中當該外部電源訊號停止輸入但自該電腦系統接收該控制訊號時，該切換控制模組係控制該第二開關模組保持該電腦系統與該電池模組之連接。
13. 如申請專利範圍第8到12項中任一項所述之電源控制系統，其中該切換控制模組包括：一第一電晶體，係電性連接於該電腦系統，其中當自該電腦系統接收該控制訊號時，該第一電晶體係產生一第一確認訊號；以及一第二電晶體，係電性連接於該外部電源連接埠，其中 當自該外部電源連接埠接收該外部電源訊號時，該第二電晶體係產生一第二確認訊號；其中該第二開關模組係電性連接於該第一電晶體及該第二電晶體，若該第二開關模組並未自該第一電晶體接收該第一確認訊號且並未自該第二電晶體接收該第二確認訊號時，該第二開關模組係切斷該電腦系統與該電池模組之連接。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電源控制系統，其中該第二開關模組係為一P型金氧半場效電晶體。