TWI416312B - 電子裝置及斷電保護方法 - Google Patents

Description

電子裝置及斷電保護方法

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種電子裝置及斷電保護方法。

有些電子裝置係採用交流電源供電，當交流電源突然斷電時，電子裝置往往來不及保存正在運行的程式或數據，從而導致數據丟失，甚至損壞電子裝置的硬體。

另外，有些電子設備係採用電池供電，該電池一般係彈性地安裝於電子設備內，以方便拆卸舊電池及安裝新電池。然而，在電子設備上電工作時，該電池可能會由於振動等原因從電子設備上脫落，使得電子設備瞬間斷電，因而導致電子設備中正在運行的數據丟失，給使用者造成了煩惱。

有鑒於此，有必要提供一種在斷電時可及時保存數據的電子裝置。

還有必要提供一種在斷電時可及時保存數據的斷電保護方法。

一種電子裝置，用於接收電源單元提供的供電電壓。該電子裝置 包括存儲單元、儲能電路及電壓提升電路，該存儲單元用於存儲電子裝置正常工作時的數據。該儲能電路連接電源單元，其用於接收該供電電壓以存儲電能，該儲能電路還用於在供電電壓小於第一基準電壓時釋放電能以生成輔助電壓。當電源單元正常工作時，電壓提升電路用於接收供電電壓，使得供電電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的供電電壓提供給存儲單元；當電源單元提供的供電電壓為零或者小於第一基準電壓時，該電壓提升電路用於接收該輔助電壓，使輔助電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的輔助電壓提供給存儲單元，以維持存儲單元繼續工作。

一種斷電保護方法，其包括以下步驟：接收電源單元的供電電壓以存儲電能；檢測該供電電壓的大小，在供電電壓較低時產生第一控制訊號；根據第一控制訊號控制開關單元關閉負載，使電子裝置進入睡眠模式；在供電電壓較低時釋放電能以產生輔助電壓；當電源單元正常工作時，接收供電電壓，使得供電電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的供電電壓提供給存儲單元；當電源單元提供的供電電壓為零或者小於第一基準電壓時，接收該輔助電壓，使得輔助電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的輔助電壓提供給存儲單元。

上述電子裝置及斷電保護方法，藉由設置檢測單元、儲能電路及 電壓提升電路，儲能電路接收供電電壓以儲存電能，控制單元在供電電壓較低時控制開關單元關閉負載，以節省電能消耗。同時儲能電路釋放電能以生成一輔助電壓為存儲單元供電，以維持存儲單元的正常工作。由於採用了電壓提升電路使輔助電壓的電壓值增大，因而進一步地延長了存儲單元的工作時間，使存儲單元有足夠的時間保存電子裝置中正在運行的數據，防止數據丟失。

10‧‧‧電源單元

12‧‧‧檢測單元

22‧‧‧儲能電路

C1、C2、C3、C4‧‧‧電容

D1‧‧‧第一二极體

D2‧‧‧第二二极體

D3‧‧‧第三二极體

D1、D2、D3‧‧‧二极體

24‧‧‧電壓提升電路

25‧‧‧振蕩器

L1‧‧‧電感

Q1‧‧‧三極體

V1、Va、V_D3‧‧‧電壓

30‧‧‧存儲單元

100‧‧‧電子裝置

14‧‧‧控制單元

15‧‧‧開關單元

16‧‧‧負載

20‧‧‧斷電保護單元

200‧‧‧斷電保護方法

202~214‧‧‧步驟

圖1為一較佳實施方式的電子裝置之功能模組圖。

圖2為圖1所示電子裝置中斷電保護單元之電路圖。

圖3為一較佳實施方式的斷電保護方法之流程圖。

請參閱圖1，一較佳實施方式的電子裝置100用於接收電源單元10提供的供電電壓以正常工作。本實施方式中，電源單元10可為一電源適配器，用於提供直流電壓。電子裝置100包括檢測單元12、控制單元14、開關單元15、負載16、斷電保護單元20及存儲單元30。

檢測單元12與電源單元10相連，其用於檢測供電電壓的大小，並在供電電壓較低時產生第一控制訊號。具體地，檢測單元12預設有第一基準電壓，檢測單元12將供電電壓與第一基準電壓進行比較，在供電電壓小於第一基準電壓時判斷出供電電壓較低。

控制單元14用於根據第一控制訊號控制開關單元15關閉負載16，從而負載16停止工作，使電子裝置100進入睡眠模式，以節省電 能消耗。負載16可為顯示幕、馬達、射頻(RF，Radio Frequency)模組、Wi-Fi模組、全球定位系統(GPS，Global Positioning System)模組、3G模組及揚聲器等。

斷電保護單元20連接電源單元10，用於接收該供電電壓以儲存電能，並在供電電壓較低時釋放電能以產生輔助電壓給存儲單元30。當電源單元10正常工作時，供電電壓藉由斷電保護單元20被提供給存儲單元30，使存儲單元30正常工作。當電源單元10突然斷電或者出現故障，使得供電電壓為零或供電電壓降低不足以驅動存儲單元30時，斷電保護單元20釋放電能以產生輔助電壓給存儲單元30，以維持存儲單元30繼續工作一時間段。在該時間段內，存儲單元30可及時保存數據，有效地避免了數據丟失。

檢測單元12與斷電保護單元20相連，其用於檢測輔助電壓的大小，並在輔助電壓較低時產生第二控制訊號。具體地，該檢測單元12預設有第二基準電壓，該檢測單元12將輔助電壓與第二基準電壓進行比較，在輔助電壓小於第二基準電壓時判斷出輔助電壓較低。

控制單元14還用於根據第二控制訊號關閉存儲單元30，以使電子裝置100進入關機模式。

請一併參閱圖2，斷電保護單元20包括儲能電路22及電壓提升電路24。儲能電路22用於接收電源單元10提供的供電電壓以儲存電能，並在供電電壓較低時釋放電能以產生輔助電壓給電壓提升電路24。

電壓提升電路24用於在電源單元10正常工作時接收供電電壓，使得供電電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的供電電壓提供給存儲單元30，使得存儲單元30正常工作。

在電源單元10突然斷電或出現故障使得供電電壓為零或者較低時，電壓提升電路24還用於接收輔助電壓，使得輔助電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的輔助電壓提供給存儲單元30，以維持存儲單元30繼續工作一時間段，使存儲單元30有足夠的時間來保存數據。

儲能電路22包括第一電容C1、第二電容C2、第一二極體D1及第二二極體D2。第一二極體D1的陽極連接於電源單元10與斷電保護單元20之間，第一二極體D1的陰極藉由第一電容C1接地。第二二極體D2的陰極與第一二極體D1的陽極相連，第二二極體D2的陽極連接第一電容C1。第二電容C2的一端連接於第一二極體D1的陰極與第二二極體D2的陽極之間，另一端接地。在本實施方式中，第一電容C1及第二電容C2均為電容值較大的電解電容。

電壓提升電路24包括電感L1、三極管Q1、第三二極體D3、第三電容C3、第四電容C4及振蕩器25。三極管Q1的基極連接振蕩器25，發射極接地，集電極連接電感L1的一端，電感L1的另一端連接電源單元10。第三二極體D3的陽極連接於電感L1與三極管Q1的集電極之間，陰極連接存儲單元30，第三電容C3的一端連接第三二極體D3的陽極，另一端接地。第四電容C4的一端連接第三二極體D3的陰極，另一端接地。

斷電保護單元20實現斷電保護功能的工作原理如下：電源單元10提供的供電電壓藉由第一二極體D1對第一電容C1及第二電容C2進行充電，第一電容C1及第二電容C2存儲電能。

當電源單元10突然斷電或者出現故障，使得供電電壓為零或者較低時，該較低的供電電壓經過電壓提升電路24的升壓作用後不足以驅動存儲單元30工作時，第一電容C1及第二電容C2釋放電能，以產生輔助電壓V1給電壓提升電路24。

振蕩器25用於提供振蕩訊號給三極管Q1的基極，振蕩訊號的頻率為50KHz~100KHz。本實施方式中，振蕩訊號為脈衝電壓訊號，三極管Q1為NPN型三極管。當振蕩訊號處於高電平，即三極管Q1的基極接收高電平電壓時，三極管Q1導通。電感L1將第一電容C1及第二電容C2釋放的電能轉換為磁能，並存儲磁能。

當振蕩訊號處於低電平，即三極管Q1的基極接收低電平電壓時，三極管Q1截止，第一電容C1及第二電容C2存儲的電能及電感L1存儲的磁能藉由第三二極體D3被釋放給存儲單元30，使得存儲單元30接收的電壓為Va=2V1-V_D3，其中V_D3為第三二極體D3導通時其兩端的電壓。因而斷電保護電路24實現了對輔助電壓V1的電壓提升，進一步地延長了存儲單元30的工作時間，以使存儲單元30有足夠的時間保存數據。

請一併參閱圖3，一較佳實施方式之斷電保護方法200包括以下步驟：步驟202，儲能電路22接收電源單元10之供電電壓以存儲電能。

步驟204，檢測單元12檢測該供電電壓的大小，在供電電壓較低時產生第一控制訊號，本實施方式中，檢測單元12預設有第一基準電壓，檢測單元12將供電電壓與第一基準電壓進行比較，在供電電壓小於該第一基準電壓時判斷出供電電壓較低。

步驟206，控制單元14根據第一控制訊號控制開關單元15關閉負載16，從而負載16停止工作，使電子裝置100進入睡眠模式，以節省電能消耗。

步驟208，儲能電路22在供電電壓較低時釋放電能以產生輔助電壓。

步驟210，電壓提升電路24接收該輔助電壓，使輔助電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的輔助電壓提供給存儲單元30，以維持存儲單元30正常工作時所需的電壓，存儲單元30用於儲存電子裝置100正常工作時的數據。存儲單元30用於接收該電壓值增大的輔助電壓，以繼續工作並及時保存正在運行的數據，防止數據丟失。

步驟212，檢測單元12還用於檢測輔助電壓的大小，在輔助電壓較低時產生第二控制訊號；本實施方式中，檢測單元12預設有第二基準電壓，檢測單元12將輔助電壓與第二基準電壓進行比較，在輔助電壓小於該第二基準電壓時判斷出輔助電壓較低。

步驟214，控制單元14根據第二控制訊號關閉存儲單元30，使得電子裝置100進入關機模式。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟 ，以上所述僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案創作精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧電源單元

12‧‧‧檢測單元

22‧‧‧儲能電路

C1、C2、C3、C4‧‧‧電容

D1‧‧‧第一二极體

D2‧‧‧第二二极體

D3‧‧‧第三二极體

24‧‧‧電壓提升電路

25‧‧‧振蕩器

L1‧‧‧電感

Q1‧‧‧三極體

V1、Va、V_D3‧‧‧電壓

30‧‧‧存儲單元

Claims (10)

1. 一種電子裝置，用於接收電源單元提供的供電電壓，該電子裝置包括存儲單元，該存儲單元用於存儲電子裝置正常工作時的數據，其改良在於：該電子裝置還包括儲能電路及電壓提升電路，該儲能電路連接電源單元，其用於接收該供電電壓以存儲電能，該儲能電路還用於在供電電壓小於第一基準電壓時釋放電能以生成輔助電壓，當電源單元正常工作時，該電壓提升電路用於接收供電電壓，使得供電電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的供電電壓提供給存儲單元；當電源單元提供的供電電壓為零或者小於第一基準電壓時，該電壓提升電路用於接收該輔助電壓，使輔助電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的輔助電壓提供給存儲單元，以維持存儲單元繼續工作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電壓提升電路包括電感、三極管及振蕩器，該振蕩器用於產生振蕩訊號，該三極管的基極用於接收該振蕩訊號，發射極接地，集電極連接電感的一端，該電感的另一端接收輔助電壓，該振蕩訊號用於控制三極管的導通及截止，該電感用於在三極管導通時接收該輔助電壓以存儲磁能，並在三極管截止時釋放磁能，以使輔助電壓的電壓值增大。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中該電壓提升電路還 包括第三二極體及第三電容，該第三二極體的陽極連接於電感與三極管的集電極之間，陰極連接存儲單元，該第三電容的一端連接第三二極體的陽極，另一端接地。
4. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中該振蕩訊號的頻率為50kHz~100kHz。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該儲能電路包括第一電容，該供電電壓對第一電容充電以存儲電能，該第一電容藉由放電將該輔助電壓提供給電壓提升電路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該儲能電路還包括第一二極體及第二二極體，該第一二極體的陽極連接於電源單元與電壓提升電路之間，陰極藉由第一電容接地，該第二二極體的陰極與第一二極體的陽極相連，該第二二極體的陽極連接第一電容。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電子裝置還包括檢測單元、控制單元、開關單元及負載，該檢測單元預設有第一基準電壓及第二基準電壓，該檢測單元用於將該供電電壓與第一基準電壓進行比較，並在供電電壓小於第一基準電壓時產生第一控制訊號，該控制單元根據第一控制訊號控制開關單元關閉負載，使電子裝置進入睡眠模式，該檢測單元還用於將該輔助電壓與第二基準電壓進行比較，並在輔助電壓小於第二基準電壓時產生第二控制訊號，該控制單元根據第二控制訊號關閉存儲單元，使電子裝置進入關機模式。
8. 一種斷電保護方法，其包括以下步驟：接收電源單元的供電電壓以存儲電能； 檢測該供電電壓的大小，在供電電壓小於第一基準電壓時產生第一控制訊號；根據第一控制訊號控制開關單元關閉負載，使電子裝置進入睡眠模式；在供電電壓小於第一基準電壓時釋放電能以產生輔助電壓；當電源單元正常工作時，接收供電電壓，使得供電電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的供電電壓提供給存儲單元；當電源單元提供的供電電壓為零或者小於第一基準電壓時，接收該輔助電壓，使得輔助電壓的電壓值增大，並將電壓值增大的輔助電壓提供給存儲單元。
9. 如申請專利範圍第8項所述之斷電保護方法，還包括：檢測輔助電壓的大小，在輔助電壓小於第二基準電壓時產生第二控制訊號；根據第二控制訊號關閉存儲單元，使電子裝置進入關機模式。
10. 如申請專利範圍第8項所述之斷電保護方法，其中藉由供電電壓對電容進行充電以儲存電能，該電容藉由放電以提供輔助電壓。