TWI408544B - 電子裝置及其電源控制模組 - Google Patents

Description

電子裝置及其電源控制模組

本發明關於一種電子裝置，且特別是有關，一種電子裝置以及用於控制電子裝置之啟動流程的電源控制模組。

隨著自動化與數位化的趨勢，各種電腦系統已經廣泛應用到個人、家庭及各種工商業應用領域。各種電腦系統為了達到市場規模，或是方便不同廠商之間的設計通用性及事後維修保養，在硬體元件的開發設計時大多有依循一套硬體設計規格。

舉例來說，目前電腦硬體中較為常見的通用主機板規格即為先進技術擴展(Advanced Technology Extended，ATX)規格。在符合ATX規格的電子裝置中，當電子裝置平常已連接市電插座但尚未開機啟動時，電子裝置即維持在一個較低的第一操作電壓或待命電壓(standby voltage,Vsb)上，目前常見的第一操作電壓Vsb約為3~5伏特。電子裝置上可設置有電源開關按鈕，當使用者操作(例如按壓)該電源開關按鈕，便提供代表系統啟動的控制信號至電子裝置中的ATX電源供應器，ATX電源供應器便可根據該控制信號，依序提供各種電子裝置運行時所需的各種系統工作電壓，並將其供應至電子裝置中的各個內部電路模組，系統工作電壓可包含電子裝置所需的各種不同的電壓準位，舉例來說，可包含0伏特、3伏特、5伏特至12伏特。

然而，因應不同應用，電子裝置其硬體架構各異，部份電子裝置並不設置電源開關按鈕，例如工業機台、遊戲機或部份生產線上的自動機台。這些工業應用上的電子裝置本身不一定配置有電源開關按鈕，當電子裝置接上外界電源之後，若沒有電源開關按鈕提供代表系統啟動的控制信號至ATX電源供應器，電子裝置便無法順利完成開機。

本發明的目的在於提供一種電子裝置及其電源控制模組，以改善現有技術的缺失。

依據本發明之一特色，提供一種電子裝置，其配合連接一外部電源。上述電子裝置包含統單元、電源供應單元、電源控制模組以及控制單元。

控制單元耦接系統單元。電源控制模組耦接控制單元。電源供應單元耦接系統單元、控制單元及電源控制模組。當電源供應單元連接外部電源時，電源供應單元提供第一操作電壓至電源控制模組，電源控制模組提供第一控制信號至控制單元，控制單元接收第一控制信號並據以提供第二控制信號至電源供應單元，使電源供應單元依序提供多個系統工作電壓至控制單元與系統單元。電源供應單元並於第一預設時間後提供第二操作電壓至電源控制模組，電源控制模組依據第一操作電壓與第二操作電壓而改變第一控制信號的電壓準位，使控制單元改變第二控制信號的電壓準位。

依據本發明之另一特色，提供一種電源控制模組，其設置於一電子裝置。電子裝置包含系統單元與電源供應單元，電子裝置配合連接外部電源，電源供應單元分別耦接系統單 元與電源控制模組，系統單元耦接電源控制模組，當電源供應單元連接外部電源時，電源供應單元提供第一操作電壓至電源控制模組，電源控制模組提供第一控制信號至系統單元，系統單元接收第一控制信號並據以提供第二控制信號至電源供應單元，使電源供應單元依序提供多個系統工作電壓至系統單元。電源供應單元並於第一預設時間後提供第二操作電壓至電源控制模組，電源控制模組依據第一操作電壓與第二操作電壓而改變第一控制信號的電壓準位，使系統單元改變第二控制信號的電壓準位。

相較於習知的電子裝置，本發明的電子裝置及其採用的電源控制模組，利用簡單的電路，便可在電源供應單元與外部電源連接時自動地提供系統啟動所需的控制信號，藉以驅動該電源供應單元提供系統工作電壓，完成電子裝置的電源啟動流程。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱圖一，圖一繪示根據本發明之第一具體實施例中電子裝置1的功能方塊圖。於此實施例中，電子裝置1中包含系統單元10、電源供應單元12、電源控制模組14以及控制單元16，其中電源控制模組14包含反向邏輯單元142與邏輯運算單元140，控制單元16包含輸出入控制器160與南橋晶片162。

控制單元16耦接系統單元10。電源控制模組14耦 接控制單元16。電源供應單元12分別耦接系統單元10、控制單元16及電源控制模組14。

在本實施例中，電子裝置1是工業電腦。在本實施例中，系統單元10是指除了控制單元16以外的所有電子元件及相關裝置，例如：系統單元10可包含中央處理單元、北橋晶片、記憶體單元、硬碟、通訊模組、顯示器、及光碟機等。在其他實施例中，控制單元16亦可包含於系統單元10中。

在本實施例中，電源供應單元12為ATX規格之電源供應器，如圖一所示，電源供應單元12可與一外部電源2連接，舉例來說，電源供應單元12直接插上市電插座，以取得外部電源2。實際應用中，此一ATX電源供應器(電源供應單元12)負責外部電源2所提供的電源轉換成合適的電壓及電流，進而供應給電子裝置1及其內部的系統單元10與控制單元16。

於實際應用中，在電子裝置1已接上外部電源2且尚未開機運作時，一般而言，ATX電源供應器係將電子裝置1維持在一較低的系統待機電壓。待使用者觸發(習知的觸發條件可為按壓開機按鈕)，則提供開機控制信號至ATX電源供應器，ATX電源供應器便可根據此開機控制信號，開始供應適當的系統工作電壓給電子裝置1的系統單元10與控制單元16。

然而，部份電子裝置如工業用的電腦系統並未設置有電源開關按鈕，便無法觸發提供電源供應單元所需的控制信 號，即使電子裝置已與外部電源連接，電子裝置仍無法便利地開機進入正常運作。需特別說明的是，於本實施例中電子裝置1包含有電源控制模組14，電源控制模組14可配合電源供應單元12使用。

於此實施例中，當電源供應單元12插上市電插座而與外部電源2連接時，電源控制模組14提供第一控制信號至控制單元16，控制單元16接收第一控制信號並據以提供第二控制信號至電源供應單元12。第二控制信號用以觸發電源供應單元12，使其依序提供多個系統工作電壓並供應至系統單元10與控制單元16。電源控制模組14會改變第一控制信號的電壓準位，進而使得控制單元16改變其第二控制信號的電壓準位，以完成電子裝置1的開機。

也就是說，只要電源供應單元12與外部電源2連接，電源控制模組14便可自動地提供第一控制信號，第一控制信號透過控制單元16間接觸發電源供應單元12，使電子裝置1進入正常運作。但本發明並不以此為限，於另一實施例中，亦可使電源控制模組14提供之第一控制信號直接觸發電源供應單元12。

以下就電源控制模組14及控制單元16提供控制信號並觸發該電源供應單元12的細部流程進行詳細描述。如圖一所示，於此實施例中，電源控制模組14包含邏輯運算單元140以及反向邏輯單元142，在本實施例中，邏輯運算單元140為互斥運算單元(exclusive or,XOR)。邏輯運算單元140耦接至電源供應單元12。反向邏輯單元142耦接於邏輯運算單元 140以及控制單元16之間。

當電源供應單元12與外部電源2連接時，電源供應單元12供應第一操作電壓(Vsb)至邏輯運算單元140，邏輯運算單元140進行邏輯運算藉以提供啟動信號，其中邏輯運算單元140的一輸入端接收第一操作電壓，邏輯運算單元140的一輸入端接收來自電源供應單元12的第二操作電壓，但此時第二操作電壓仍為0伏特。上述啟動信號經反向邏輯單元142反向後便形成第一控制信號，並傳送至控制單元16。

如圖一所示，控制單元16包含輸出入控制器160(Super Input/Output controller,SIO)及南橋晶片162。輸出入控制器160分別耦接南橋晶片162、電源控制模組14以及電源供應單元12。在其他實施例中，輸出入控制器160可由嵌入式控制器所取代，本發明並不對此加以限制。

當電源控制模組14提供第一控制信號至控制單元16時，控制單元16提供第二控制信號至電源供應單元12，以觸發電源供應單元12依序提供多個系統工作電壓至控制單元16與系統單元10，完成啟動流程。

在一些實施例中，第一控制信號是先傳送至輸出入控制器160，輸出入控制器160再產生一信號以使得南橋晶片162產生一信號至輸出入控制器160，輸出入控制器160再產生上述第二控制信號。在其他實施例中，第一控制信號可直接傳送至嵌入式控制器，而嵌入式控制器產生第二控制信號。

請參閱圖二，圖二繪示根據本發明之第二具體實施例 中電子裝置3的功能方塊圖。相較第一具體實施例，除了控制單元36包含輸出入控制器360與南橋晶片362，此實施例中的電子裝置3的電源控制模組34中進一步包含延時鎖存電路341，延時鎖存電路341耦接於邏輯運算單元340與反向邏輯單元342之間。當電源供應單元32與外部電源4連接滿一第二預設時間時間後，延時鎖存電路341便鎖定反向邏輯單元342提供之第一控制信號之電壓準位。在本實施例中，第二預設時間可以等於第一預設時間，或第二預設時間可以大於第一預設時間，本發明並不對此加以限制。

請一併參閱圖三以及圖四，圖三繪示圖二中電源控制模組34的電路示意圖。圖四繪示圖三中電源控制模組34的各節點電壓於一操作實例中的時序示意圖。如圖三所示，延時鎖存電路341包含鎖存器3410以及延時元件3412，鎖存器3410耦接於邏輯運算單元340以及反向邏輯單元342之間，延時元件3412與電源供應單元32耦接。

如圖四所示，於上述操作實例中，當時間點T0時，使用者將電源供應單元32與外部電源4、連接，故電源供應單元32開始供應第一操作電壓Vsb給電源控制模組34。

邏輯運算單元340的兩個輸入端分別耦接至電源供應單元32，其中一個輸入端接收第一操作電壓Vsb，其中另一個輸入端接收第二操作電壓(這個電壓可稱之為PW-OK)。於此操作實例中，電源供應單元32提供完多個系統工作電壓之後，電源供應單元32才會提供第二操作電壓(PW-OK)給邏輯運算單元340。

邏輯運算單元340將第一操作電壓Vsb與第二操作電壓PW-OK進行互斥邏輯運算，此時第一操作電壓Vsb因電源供應單元32供電而為高準位(邏輯1)，且第二操作電壓PW-OK因電子裝置3尚未完成開機而為低準位(邏輯0)。藉此，邏輯運算單元340提供啟動信號(如圖四所示，此時端點NODE0變為高準位)。

此時，延時鎖存電路341中的鎖存器3410為導通狀態，將啟動信號(NODE0，高準位)輸入至反向邏輯單元342的輸入端點(NODE1，高準位)，反向邏輯單元342將其反向後提供第一控制信號Vcon(低準位)。於此實施例中，第一控制信號Vcon隨後經控制單元36處理後，間接觸發電源供應單元32進行後續的開機，依序提供不同電壓準位的系統工作電壓並供應至電子裝置3之控制單元36與系統單元30。如圖四所示，電源供應單元32可依序提供12伏特、5伏特與3伏特等系統工作電壓(V12,V5,V3)，視實際電子裝置的電源規格而定，本發明並不以此為限。

如圖四所示，第一控制信號Vcon切換至低準位後，經控制單元36處理以觸發電源供應單元32。於實際應用中，其間需經過一段處理時間，於此實施例中，自時間點T0開始，經過一第一預設時間td1後來到時間點T2時，電源供應單元32即開始提供各種不同準位的系統工作電壓(V12,V5,V3)，開始推動電子裝置3正常運作。於此同時，該電源供應單元在時間點T2時，便開始提供第二操作電壓PW-OK至電源控制模組，於此實施例中，此處的第二操作電壓PW-OK即代表電子裝置3已進入電源啟動的狀態。

此時，邏輯運算單元340的兩輸入端(第一操作電壓Vsb與第二操作電壓PW-OK)皆為高準位，故邏輯運算單元340輸出的啟動信號(NODE0)即切換至低準位。

另一方面，自時間點T0開始，電源供應單元32便開始對延時元件3412中的電容器進行充電。當該電源供應單元32與該外部電源4連接滿一第二預設時間td後，即來到時間點T1時，延時元件3412中電容器之節點電壓大過一基準值，即提供鎖存信號EN#將該鎖存器3410關閉(disable)，以屏蔽邏輯運算單元340以及反向邏輯單元342之間的連接關係。於此實施例中，時間點T1之後，反向邏輯單元342的輸入端點(NODE1)不再耦接至邏輯運算單元340，而是被電阻器拉低並固定於低準位，藉此第一控制信號之電壓準位便被鎖定於高準位。上述預設時間td的長短與延時元件3412中的電容器之電容值大小有關。

隨後，在時間點T3時，假設使用者在利用軟體方式將電子裝置3切換至軟關機或待命狀態，此時電源供應單元32會停止供應第二操作電壓PW-OK。也就是說，此時第二操作電壓PW-OK將回到低準位(邏輯0)。這時候，第一操作電壓Vsb仍會維持高準位(邏輯1)，邏輯運算單元340輸出的啟動信號(NODE0)再次被提昇至高準位。

透過前述延時鎖存電路341(鎖存器3410及延時元件3412)屏蔽邏輯運算單元340以及反向邏輯單元342之間的連接關係，使邏輯運算單元340之輸出端點NODE0的電壓準位無法影響反向邏輯單元342其輸入端點NODE1的 電壓準位，電子裝置3便可處於待命狀態中，而不致被誤觸發而再次開機。

圖四中的時間點T4之後，則表示使用者移除電源供應單元32與該外部電源4之間的連接關係，例如將連接電子裝置3與市電插座之間的電源插頭拔除，或是關閉電源插座上的開關，進而切斷電子裝置3之電源供給。

綜觀來說，本發明較佳實施例所提供的電子裝置及其採用的電源控制模組，利用簡單的電路，便可在電源供應單元與外部電源連接時自動地提供系統啟動所需的控制信號，藉以驅動該電源供應單元提供系統工作電壓，完成電子裝置的電源啟動流程。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1、3‧‧‧電子裝置

2、4‧‧‧外部電源

10、30‧‧‧系統單元

12、32‧‧‧電源供應單元

14、34‧‧‧電源控制模組

16、36‧‧‧控制單元

140、340‧‧‧邏輯運算單元

142、342‧‧‧反向邏輯單元

160、360‧‧‧輸出入控制器

162、362‧‧‧南橋晶片

341‧‧‧延時鎖存電路

3410‧‧‧鎖存器

3412‧‧‧延時元件

NODE0、NODE1‧‧‧端點

EN#‧‧‧鎖存信號

Vsb‧‧‧第一操作電壓

T1~T4‧‧‧時間點

td1‧‧‧第一預設時間

td2‧‧‧第一預設時間

V12、V5、V3‧‧‧系統工作電壓

Vcon‧‧‧第一控制信號

PW-OK‧‧‧第二操作電壓

圖一繪示根據本發明之第一具體實施例中電子裝置的功能方塊圖。

圖二繪示根據本發明之第二具體實施例中電子裝置的功能方塊圖。

圖三繪示圖二中電源控制模組的電路示意圖。

圖四繪示圖三中電源控制模組的各節點電壓於一操作實例中的時序示意圖。

3‧‧‧電子裝置

4‧‧‧外部電源

30‧‧‧系統單元

32‧‧‧電源供應單元

34‧‧‧電源控制模組

36‧‧‧控制單元

340‧‧‧邏輯運算單元

342‧‧‧反向邏輯單元

360‧‧‧輸出入控制器

362‧‧‧南橋晶片

341‧‧‧延時鎖存電路

Claims (9)

1. 一種電子裝置，配合連接一外部電源，該電子裝置包含：一系統單元；一控制單元，耦接該系統單元；一電源控制模組，包含：一邏輯運算單元；一反向邏輯單元，分別耦接至該邏輯運算單元以及該控制單元；以及一電源供應單元，耦接該系統單元、該控制單元及該邏輯運算單元，其中當該電源供應單元連接該外部電源時，該電源供應單元提供一第一操作電壓至該邏輯運算單元，該邏輯運算單元將該第一操作電壓進行邏輯運算，藉以提供一啟動信號，該啟動信號經該反向邏輯單元反向後形成一第一控制信號，該反向邏輯單元提供該第一控制信號至該控制單元，該控制單元接收該第一控制信號並據以提供一第二控制信號至該電源供應單元，使該電源供應單元依序提供多個系統工作電壓至該控制單元與該系統單元，該電源供應單元並於一第一預設時間後提供一第二操作電壓至該電源控制模組，該電源控制模組依據該第一操作電壓與該第二操作電壓而改變該第一控制信號的一電壓準位，使該控制單元改變該第二控制信號的一電壓準位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電源供應單元為符合先進技術擴展規格之一電源供應器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該控制單元 包含：一南橋晶片；以及一輸出入控制器，分別耦接該南橋晶片、該電源控制模組以及該電源供應單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中於該第一預設時間後，該邏輯運算單元將該第一操作電壓、該第二操作電壓進行邏輯運算，以改變該啟動信號的一電壓準位，進而改變該第一控制信號的該電壓準位。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電源控制模組進一步包含一延時鎖存電路，當該電源供應單元與該外部電源連接於一第二預設時間後，該延時鎖存電路便鎖定該反向邏輯單元提供之該第一控制信號之該電壓準位。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該延時鎖存電路包含一鎖存器以及一延時元件，該鎖存器耦接於該邏輯運算單元以及該反向邏輯單元之間，該延時元件與該電源供應單元耦接，當該電源供應單元與該外部電源連接滿該第二預設時間後，該延時元件控制該鎖存器以屏蔽該邏輯運算單元以及該反向邏輯單元之間的連接關係，藉此鎖定該第一控制信號之該電壓準位。
7. 一種電源控制模組，設置於一電子裝置，該電子裝置包含一系統單元與一電源供應單元，該電子裝置配合連接一外部電源，該電源供應單元耦接該系統單元，該電源控制模組包含：一邏輯運算單元，耦接至該電源供應單元；以及 一反向邏輯單元，分別耦接至該邏輯運算單元以及該系統單元；其中當該電源供應單元連接該外部電源時，該電源供應單元提供一第一操作電壓至該邏輯運算單元，該邏輯運算單元將該第一操作電壓進行邏輯運算，藉以提供一啟動信號，該啟動信號經該反向邏輯單元反向後形成一第一控制信號，該反向邏輯單元提供該第一控制信號至該系統單元，該系統單元接收該第一控制信號並據以提供一第二控制信號至該電源供應單元，使該電源供應單元依序提供多個系統工作電壓至該系統單元，該電源供應單元並於一第一預設時間後提供一第二操作電壓至該電源控制模組，該電源控制模組依據該第一操作電壓與該第二操作電壓而改變該第一控制信號的一電壓準位，使該系統單元改變該第二控制信號的一電壓準位。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電源控制模組，其中於該第一預設時間後，該邏輯運算單元將該第一操作電壓、該第二操作電壓進行邏輯運算，以改變該啟動信號的一電壓準位，進而改變該第一控制信號的該電壓準位。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電源控制模組，其中該電源控制模組進一步包含一延時鎖存電路，當該電源供應單元與該外部電源連接於一第二預設時間後，該延時鎖存電路便鎖定該反向邏輯單元提供之該第一控制信號之該電壓準位。