TWI298123B - Dc uninterruptible power supply and computer device using the same - Google Patents

Description

1298123 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種不斷電電源供應器，尤指一種直流 不斷電電源供應裝置及使用該裝置之設備與系統。 5 【先前技術】 不斷電電源供應器（Uninterruptible p〇wer Supply ’ • UPS)常常被用來保護電腦設備。圖1顯示習知使用不斷電 電源供應器的示意圖，其係顯示不斷電電源供應器丨丨之輸 10入端111連接市電電源，其輸出端112則與電腦設備12之電 源供應器121相連接。 - 圖2顯示上述不斷電電源供應器丨丨之内部功能方塊 圖、’其係包括交流-直流轉換器115、直流_交流轉換器116、 直流-直流轉換器117及電池118。當市電正常供電時，係分 15為兩個迴路同時動作，其一是對電池118進行充電，另一個 φ 則疋絰由父肌_直流轉換器115將交流電轉換為直流電，繼 而再由經由直流交流轉換器116將直流電轉換為交流電， 以由輸出端U2輸出至電源供應器121。當市電發生異常 4 ’則直流-交流轉換器116的輸入則改由電池ιΐ8來供應， 20 ,、中％池118所提供之直流電係先透過直流-直流轉換器 117之換’才棱供給直流_交流轉換器ιΐ6，藉此達成不斷 電之功效。上述不斷電電源供應器11為-種在線式不斷電 •電源供應器（0n-Lineups)。當然，其亦可為為離線式不 5 1298123 斷'電源供應器（0ff_LineUPS)或在線互動式不斷電 供應态（Line-Interactive UPS )。 〆、 然而，上述不斷電電源供應器皆屬於 斷電電源供應器， 的又-式不 ^ ^ 係必須设置直流-交流轉換哭， 故體積較大，成本輕古 μ k " 间此外，傳統的不斷電電源供應哭 端往往只提供單—電源的輪出，無法直接提供一 腦設備所需之各種不同的電源。 …口电 【發明内容】 麥置要目的係在提出—種直流不斷電電源供應 ==置之設備與系統’俾能避免電腦設備因電 源不％或琶源中斷而導致系統當機與資料流失。 裝置=二一目的係在提出一種直流不斷電電源供應 所需之各種直流電源。牟⑧直接&供電腦設備 裝置=二—目的係在提出—種直流不斷電電源供應 衣置及使用5亥爰置之設備與系統，俾能提供 率鬲的直流不斷電電源供應裝置。旦貝夕 依據本發明之一特色，係提供—種， :源供應器、主機板以及直流不斷電電源供二：上、:、 -原供應器與交流電源相連接，並能提供―：二上= 述直流不斷電電源供應裝置包括有—電、：：源。上 電源供應裝置分別與電源供應 ^不η電 直流不斷電電源供應裝置接收電源供= 1298123 源’以對電池充電，直流不 少一組直流電源至主機板， 直流不斷電電源供應裝置能 電源至主機板。 斷迅電源供應装置並能提供至 其中電源供應器異常供電時， 透過電池提供該至少一组直流 5 依據本發明之另一特色，係提供一種直流不斷電電源 供應I置，其係組設於電腦設備中，該電腦設備包括有電 源供應器與主機板，纟中電源供應器與一交流電源相: 接，亚能提供一直流電源。上述直流不斷電電源供應裝置 包括.電池、充電器、直流_直流轉換器以及控制單元。上 1〇述充電器分別與電腦設備之電源供應器及電池電性連接， 以能對電池充電。上述直流-直流轉換器分別與電池及主機 板電性連接’以提供至少一組直流電源給主機板。上述控 制單元，分別與電源供應器、充電器及直流·直流轉換器^ 性連接，俾當電源供應器異常供電時，控制單元能控制直 流-直流轉換器提供至少一組直流電源至主機板。 依據本發明之再一特色，係提供一種直流不斷電系 統，包括電源供應器與直流不斷電電源供應裝置。上述電 源2應H係與交流電源相連接，並與至少—制直流之^ 件，性連接。上述直流不斷電電源供應裝置係為—直流對 直=電源供應器’且分別與該電源供應器及該至少一使用 直抓之7G件電性連接，俾當該電源供應器，異常時，該直流 不斷電電源供應裝置能提供直流電源給該至少—使用直流 之元件。 1 1298123 【實施方式】 本發明係提供一種組設於電腦設備之直流不斷電電源 供應裝置裝置（DC UPS )，其中電腦設備可為典型的桌上 型電腦、準系統、伺服器、附加式網路儲存裝置（Network 5 Attached Storage，NAS )或磁碟陣列系統（RAID )。另外， 本發明所提供之直流不斷電電源供應裝置係組設於電腦設 備之電源供應器與主機板之間，使得直流不斷電電源供應 裝置能直接提供直流電源給主機板、磁碟機、光碟機及其 他電腦設備之内部裝置，其中該主機板係指組設有處理單 10 元（Processor )之印刷電路板。 - 圖3顯示本發明較佳實施例之功能方塊圖，其中電腦設 , 備3包括電源供應器3 1、直流不斷電電源供應裝置 (DC-UPS) 32、主機板（Motherboard) 33、磁碟機（Disk drive) 34、光碟機35及電源按鈕36。上述直流不斷電電源 15 供應裝置32包括有充電器321、電池322、控制單元323、直 流-直流轉換器324、發光單元325及系統電源326。上述主 機板33組設有處理單元33 1及記憶體332。 於本實施例中，電池322可為鎳氫電池、鋰離子電池、 鎳鉻電池、鋰聚合物電池、鉛蓄電池或其他等效之可充電 20 電池。 上述電源供應器31組設於電腦設備3之中，且電源供應 器3 1與一外部的交流電源30相連接，其中交流電源30在實 際上可由市電電源提供，亦即電源供應器3 1可透過一插頭 來插設於一插座上，以汲取交流電源30，並提供一直流電 1298123 源。此外，電源供應器3 1為一典型的電腦用電源供應裝置， 因此使用者在採用本實施例所提供之直流不斷電電供應 裝置32時，無需額外購置其他特殊規袼的電源供應裝置: 上述電源供應器3 1並分別與直流不斷電電源供應裝置 5 32、主機板33、磁碟機34及光碟機35電性連接，其^電源 供應器3 1更分別與直流不斷電電源供應裝置之充電哭 32丨、偵測電路3231及直流-直流轉換器324電性連接 _此，電源供應器31可提供直流電源、（例如：uv的直流㈣ 及/或5V的直流電壓）給磁碟機34與光碟機％，且在電源供 K)應器正常供電時能透過直流錢電電源供應裝置二直、接 .提供直流電源給主機板33。此外，在電源供應器3丨異常供 ，電時、，直流不斷電電源供應裝置32能經由電源供應器城 供直流電源給磁碟機34、光碟機35及其他電腦設備3之内部 裝置或外部裝置，且直流不斷電電源供應裝置”並能提供 15直流電源給主機板33。有關直流不斷電電源供應裝置32之 進一步說明，敬請參照下述說明。 ^上述直流不斷電電源供應裝置32之充電器321分別與 電源供應器31、電池322及控制單元323之微控制器^”電 2〇性連接，電池322則分別與充電器321、系統電源326及直流 2〇 -直流轉換器324電性連接，系統電源326分別與電池322、 二制單元323及直流-直流轉換器324電性連接，直流_直流轉 換器324分別與電源供應器31、主機板33、控制單元323及 系統電源326電性連接。控制單元323分別與電源供應器 31、充電器321、直流_直流轉換器324、發光單元325、系 9 1298123 統電源326及電源按鈕36電性連接，其中控制單元323之偵 測電路323 1與電源供應器31電性連接，且控制單元323之微 控制器3232分別與充電器321、偵測電路3231、直流-直流 轉換器324、發光單元325、主機板33及電源按鈕36電性連 5 接。 上述控制單元323之偵測電路3231，在一實施例中，用 以偵測電源供應器31所提供之+ 12V、+5V、+3.3V以及電源 正常訊號（PWR_OK )。當偵測電路323 1偵測電源供應器 31所提供之電壓為正常且電源正常訊號亦正常時，微控制 10 器3232控制充電器321對電池322進行充電。 . 當電源供應器31所提供之其中一組電壓異常（例如： ， +12V突然下拉至9V)或者電源正常訊號異常（例如：正常 的電源正常訊號為高電位，在異常時，電源正常訊號可能 突然下拉為低電位），則偵測電路323 1產生一偵測致能訊 15 號且將其送至微控制器3232。此時，電池322提供電源給系 統電源326與直流-直流轉換器324，俾供系統電源326能提 供電力給控制單元323與直流-直流轉換器324，以使得其能 維持運作。另外，微控制器3232此時依據偵測致能訊號控 制直流-直流轉換器324提供電腦設備3所需的各項電源執 2〇 ( Power Rail )，其中電源執可包括+12V、+5V、+3.3V 及 + 5VSB (待機電壓）。 例如：直流-直流轉換器324提供至少一組直流電源給 主機板33，並提供直流電源給電源供應器3 1，俾供透過電 源供應器31提供直流電源給磁碟機34、光碟機35及電腦設 10 1298123 備3之其他内部裝置。在其他實施中，直流-直流轉換器似 除了提供直流電源給主機板33之外，亦可直接提供直流電 源給磁碟機34或光碟機35。 在傳統的實施中，電腦設備3之電源供應器31的電源線 (例士 · 20接腳接頭的電源線或24接腳接頭的電源線）係 直接連接到主機板33上，以提供直流電源至主機板33。於 ^貝知例中笔源供應為31的電源線係先連接到直流不斷 電電源供應裝置32的接頭，且電源按鈕36之訊號線（2接腳 接員）（PWRBTN—CHASSIS )亦與直流不斷電電源供應裝 1〇置32相連接，而直流不斷電電源供應裝置32提供具有20接 腳（或24接腳）接頭的電源線與2接腳接頭之訊號線 ，（PWRBTN 一 MB)，以用來連接至主機板33。所以，上述 直流-直流轉換器324能透過具有20接腳（或24接腳）接頭 的電源線來提供至少_組直流電源給主機板33，並在電源 5七、應杰3丨然法正常供電時，透過2接腳接頭的訊號線 (PWRBTN—MB)來通知主機板33進入休眠狀態。 當電源供應器31供電異常時，直流不斷電電源供應裝 置32可透過控制單元323之摘測電路323 1來判斷電源供應 器31是否能提供正常電源。若直流不斷電電源供岸裝置二 如確認電源供應器31無法正常供電，則直流不斷電電源供應 褒置32除了提供至少一組直流電源給主機板33以及磁碟機 3饮外，直流不斷電電源供應裝置％之控制單元切的微控 制器3232會送出一休眠訊號，並透過連接至主機板33之2接 腳接頭的連接線將休眠訊號送至主機板33，使得主機板^ 1298123 所儲存的系統使用狀態相 ’更可藉由軟體設定，使 作業系統會自動讓電腦設 之處理單元331能將記憶體332中 關資料儲存到磁碟機34中。其中 得休眠訊號送至主機板33之後， 備3進入休眠狀態。 15 /接著’當電腦設備3成功進人休眠狀態後（亦即完成儲 存系統使用狀態相關資料於磁碟機34中），主機板Μ會產 生一電源關閉《，並將其送至直流不斷電電源供應^置 32之控制單元323的微控制器3232。微控制器咖在讀取該 電源關閉訊號後，微控制器3232會控制直流_直流轉換器 324停止輸出直流電源且控制發光單元325持續發光一段預 設時間。於本實施例中，發光單元奶可由至少—發光二極 體所組成。另外’在其他實施例中，發光單元325可組設於 電腦設備3中而不是組設於直流不斷電電源供應裝置32 内。於本實施例中，預設時間為十分鐘，所以發光單元奶 在電腦設備3進人休眠狀態後，可持續發光十分鐘，以提醒 使用者了解電腦設備3目前的狀態。在其他實施例中，預設 時間可視使用者的習慣來加以調整。 上述電源關閉訊號在實施時可藉由—電源訊號 (PS—ON#)來實施。亦gp，電腦設備3沒有進入休眠狀態 2〇時，電源訊號為低電位，且直流不斷電電源供應裝置就 控制單元323的微控制器3232在讀取該電源訊號後，微控制 器3232不會控制直流-直流轉換器324停止輸出直流電源。 相對地，電腦設備3進入休眠狀態後，電源訊號為高電位， 12 1298123 微控制器3232在讀取該電源訊號後，微控制器3232控制直 流-直流轉換器324停止輸出直流電源。 圖4顯示直流不斷電電源供應裝置32組設於電腦設備3 之示思圖，其中電腦設備3具有第一擴充空間3 7與第二擴充 5空間38。由於本發明所提供之直流不斷電電源供應裝置32 被設計成一體積小的盒體，更特別地其可被組設於電腦設 備3空間37或38。例如：上述第一擴充空間37可以用來容 置磁碟機34或光碟機35 (圖未示），第二擴充空間^則用 來組設直流不斷電電源供應裝置32。當然，在其他實施例 10中，電腦設備3的整體體積可能比較小，例如：準系統，則 直流不斷電電源供應裝置32可被組設於電腦設備3之内部 *的適當位置，以達到最佳化的機構設計。此外，直流不斷 電電源供應裝置32之發光單元325可被組設於直流不斷電 電源供應裝置32之外側，俾供發光單元奶發光時，能夠提 15 醒使用者。 由以上之說明 供應裝置組設於電 連接於電源供應器 設備之外部的典型 20 電源供應裝置無需 生異常時便能維持 流電源相連接，而 源對電池充電。又 應器所提供之直流 了知本發明所提供之直流不斷電電源 腦設備内，且直流不斷電電源供應裝置 與主機板之間，其係有別於組設於電腦 不斷電電源供應ϋ。此外，直流不斷電 偵測交流電壓或頻率，即可在交流電發 直流電壓的穩定，且充電器亦無須與交 是直接利用電源供應器所提供之直流電 ，直流不斷電電源供應裝置接收電源供 電源，並能提供電腦設備所需之各種電 13 1298123 =所以直流不斷電電源供應U無需如同典型的不斷 :电源供應器必須設置交流_直流轉換器與直流-交流轉換 °°故在體積上可以比較小且製造成本亦可以比較低廉。 更特別地，本發明所提供之直流不斷電電源供應裝置，並 5不限疋於以上實施例’其亦可被實施於其他裝置或系統 2例如：圖5顯示直流不斷電電源系統架構，其係包括交

机电源501、電源供應器5〇2、直流不斷電電源供應裝置（DC • UPS)—5〇3、及使用直流電源之元件504。上述交流電源5〇1 在貝〜例中可為市電電源，例如：i 1〇伏特、嶋茲交流 10電源'，當然也可為220伏特、50赫兹交流電源，在此並不限 定’電源供應器502電性連接至交流電源5〇1，並接收交流 -電源501之電源以及輸出直流電源至使用直流電源之元件 別，其中使用直流電源之元件5〇4,例如可為前述實施例 中之磁碟機、光碟機或主機板，，然❹直流元件5G4並不限 15定存在於電腦系統内，如一外接式光碟機所需電源也可藉 此提供電源’直流不斷電電源供應裝置如電性連接至電源 應器502，在另-實施例中更可電性連接至使用直流電源 之凡件504。請注意，直流不斷電電源供應裝置加為一種 直流對直流電源供應器，亦即直流不斷電電源供應裝置5〇3 20的輸入為直流電源，其輸出亦為直流電源。當電源供應器 502工作正常時，直流不斷電電源供應裝置5〇3接收電= 應器502之直流電源充電，當電源供應器5〇2工作不正常 時，直流不斷電電源供應裝置5G3提供直流電祕使用直流 電源之元件504。 14 1298123 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，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 於上述貫施例。 5 【圖式簡單說明】 圖1係習知不斷電電源供應器的使用示意圖。 圖2係習知不斷電電源供應器的功能方塊圖。 圖3係本發明一較佳實施例之功能方塊圖。 圖4係本發明一較佳實施例之直流不斷電電源供應 1〇 設於電腦設備的示意圖。· 。、置、、且 圖5係本發明提供之直流不斷電電源供應裝置的廡 a * _。 ％、用貫施 【主要元件符號說明】 15 11 輸入端 in 112 交流-直流轉換II 115 116 直流-直流轉換器、 ! 17532 1 18,322電腦裝置 4 12 121,31 交流電源 30 3 直流不斷電電源供應裝置 32,5〇3 321 控制單元 323 323 1 微控制器 3232 不斷電電源供應器 輸出端 直流-交流轉換器 電池 電源供應器 電腦設備 充電器 偵測電路 15 1298123 發光單元 325 系統電源 326 主機板 33 處理單元 331 記憶體 332 磁碟機 34 光碟機 35 電源按紐 36 第一擴充空間 37 第二擴充空間 38 交流電源 501 電源供應器 502 使用直流電源之元504 件

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Claims (1)

1298123 十、申請專利範圍： L 一種電腦設備，包括： 流電源； 電源供應器，係與一交流電源相連接， 並提供一直 一主機板；以及 一直流不斷電電源供應裝置，係包括有—電池，且該 斷電電源供應裝置分別與該電源供應器及該主機板 =連接，俾供該直流錢電電源供應裝置接收該電源供 所提供之直流電源，以對該電池充電，該直流不斷電 电源供應裝置並能提供至少—組直流電源至該主機板， =電源供應器異常供電時’該直流不斷電電源供應裝 置“過該電池提供該至少—組直流電源至該主機板。 15 20 .如申明專利範圍第1項所述之電腦設備，1 流殘電電源供㈣置更包括—充電器，係接收該電評 應益所提供之直流電源，以對該電池充電。 ’、’、 3·如申清專利範圍第1項所述之電腦設備，其 流不斷電電源供應裝置更包括—控制單心1係更= ，測電路，該電壓偵測電路與該電源供應器電= 接，以偵測該電源供應器是否異常供電。 4.如申明專利範圍第1項所述之電腦設備，苴 二不斷電電源供應裝置更包括-控制單元與-發光/亥直 :控制單元更包括一微控制器’係與該發光單元；：連 ，俾當該直流不斷電電源供應裝置提供該至一 组直流 17 1298123 電源至該主機板且該電腦設備進入休眠狀態後，該控制單 元之微控制器能控制該發光單元持續發光一預設時間。 5. 如申請專利範圍第1項所述之電腦設備，其中該直 流不斷電電源供應裝置更包括一控制單元與一充電器，該 5 控制單元分別與該電源供應器及該充電器電性連接，且該 控制器更包括有一微控制器，係能控制該充電器對該電池 進行充電。 6. 如申請專利範圍第1項所述之電腦設備，其中該直 流不斷電電源供應裝置更包括一充電器、一直流-直流轉換 10 器及一控制單元，該充電器分別與該電源供應器及該電池 電性連接，該直流-直流轉換器與該主機板電性連接，該控 ^ 制單元分別與該電源供應器、該充電器及該直流-直流轉換 器電性連接。 7. 如申請專利範圍第1項所述之電腦設備，其中該至 15 少一組直流電源為+12V、+5V、+3.3V及+5V待機電壓。 8. 如申請專利範圍第1項所述之電腦設備，其中該直 流不斷電電源供應裝置係組設於該電腦設備之一擴充空 間。 9. 如申請專利範圍第8項所述之電腦設備，其中該擴 20 充空間為一能容置一光碟機的擴充空間。 10. —種直流不斷電電源供應裝置，係組設於一電腦設 備中，該電腦設備包括有一電源供應器與一主機板，其中 該電源供應器與一交流電源相連接，並提供一直流電源， 該直流不斷電電源供應裝置包括： 18

1〇 15 20 ,π号刊範圍第 1298123 一電池； 一充電裔，係分別與該電腦設備之電源供應器及該電 池電性連接，以能對該電池充電； 一直流_直流轉換器’係分別與該電池及齡機板電性 連接，以提供至少一組直流電源給該主機板；以及 -控制早兀’係分別與該電源供應器、該充電器及該 直流-直流轉換器電性連接，俾當該電源供應器異常供電 時，該控鮮元能_職H祕換錢供該至少一组 直流電源至該主機板。 應裝置，#中該控制單元包括 …喝源供 否異常供電。 ^生連接，以制該電源供應器是 應裝置，係更包括單”所述之直流不斷電電源供 制裔’係與該發光單元電匕括楗控 供應裝置提供該至少一 俾虽δ亥直〜不斷電電源 備進入休眠狀態後，該控制Γ電源至該主機板且該電腦設 單元持續發光—預設時間。卩7^微控制11能控制該發光 13·如申請專利範圍第1〇項 a 應裝置，其中該抻制、斤Α之直机不断電電源供 該充電器對該電：進行：：包括有-微控制器’係能控制 19 1298123 14·如申晴專利範圍第1〇項所述之直流不斷電電源供 應裝置’其中該至少一組直流電源為+12V、+5V、+3·3ν及 + 5 V待機電壓。 15·如申請專利範圍第1〇項所述之直流不斷電電源供 5應裝置，其中該電腦設備包括有一擴充空間，且該直流不 斷電電源供應裝置組設於該擴充空間。 16.如申請專利範圍第15項所述之直流不斷電電源供 應裝置，其中該擴充空間一能容置一光碟機的擴充空間。 17· 一種直流不斷電系統，包括： 10 一電源供應器，係與一交流電源相連接，並與至少一 - 使用直流之元件電性連接；以及 ‘ -直流不斷電電源供應裝置m流對直流電源 供應器，且分別與該電源供應器及該至少一使用直流之元 件電性連接，俾當該電源供應器異常時，該直流不斷電= 15源（、應衣置旎提供直流電源給該至少一使用直流之元件。 如申請專利範圍第17項所述之直流不斷電系統，其 中5亥至少—使用直流之元件為一磁碟機。 19·如申請專利範圍第17項所述之直流不斷電系統，其 甲 至使用直流之元件為一外接式光碟機。’、/、 〇 ▲ 20·如申請專利範圍第17項所述之直流不斷電系統，其 中4至少一使用直流之元件為一主機板。 ’、' "、 20