TWI442699B - 應用於電子裝置之電源開關模組、電壓產生電路與電源控制方法 - Google Patents

應用於電子裝置之電源開關模組、電壓產生電路與電源控制方法 Download PDF

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Description

應用於電子裝置之電源開關模組、電壓產生電路與電源控制方法
本揭露是有關於一種應用於電子裝置之電源開關模組、電壓產生電路與電源控制方法，其在沒有BIOS(Basic Input/Output System，基本輸出入系統)的電子裝置中實施「最後狀態(last state)回復」。
在使用電腦時，偶爾會碰到電源供應不足/中斷情況，導致電腦被強迫關機。在目前，BIOS可以自動將被強迫關機的電腦回復至最後狀態。亦即，比如，在斷電前，電腦處於正常開機狀態下。於斷電時，電腦會被強迫關機。於斷電解除後(亦即供電回復正常後)，在BIOS的控制下，電腦可自動回復成正常開機狀態，而不需要使用者再自行用手動來開機。
但於，對於沒有具備BIOS的電子裝置，比如SOC(系統單晶片,System On Chip)電子裝置，要如何使其低成本的實現「最後狀態回復」是當前業者的努力方向之一。
本揭露實施例係有關於一種應用於無BIOS電子裝置之電源開關模組、電壓產生電路與電源控制方法，其利用IC邏輯電路來實施「最後狀態(last state)回復」。
根據本揭露之一示範性實施例，提出一種電源開關模組，應用於一電子裝置。該電源開關模組包括：一正反器電路；一第一電流路徑，將一電源導至該正反器電路；以及一第二電流路徑，將該電源導至該正反器電路。回應於一使用者開機事件，該正反器電路之一輸出為一第一邏輯狀態，使得該電子裝置為正常開機。回應於一使用者關機事件，該正反器電路之該輸出為一第二邏輯狀態，使得該電子裝置為正常關機。當該電源突然斷電時，該正反器電路之該輸出保持於該第一邏輯狀態但該電子裝置為不正常關機。於該電源回復供電後，保持於該第一邏輯狀態下之該正反器電路之該輸出使得該電子裝置被重新開機。
根據本揭露之另一示範性實施例，提出一種電壓產生電路，應用於一電子裝置，包括：一電源供應器，將一交流電源轉成一直流電流；一電壓調變模組，耦接至該電源供應器；以及一電源開關模組，耦接至該電壓調變模組，以控制該電壓調變模組之操作。回應於一使用者開機事件，該電源開關模組之一輸出信號為一第一邏輯狀態，使得該電子裝置為正常開機。回應於一使用者關機事件，該電源開關模組之該輸出為一第二邏輯狀態，使得該電子裝置為正常關機。當該電源突然斷電時，該電源開關模組之該輸出保持於該第一邏輯狀態但該電子裝置為不正常關機。於該電源回復供電後，保持於該第一邏輯狀態下之該電源開關模組之該輸出使得該電子裝置被重新開機。
根據本揭露之又一示範性實施例，提出一種電子裝置之電源控制方法，包括：回應於一使用者開機事件，控制一電源開關模組之一輸出信號為一第一邏輯狀態，使得一操作電源供電至該電子裝置之至少一內部元件。回應於一使用者關機事件，控制該電源開關模組之該輸出為一第二邏輯狀態，以停止該操作電源供電至該電子裝置之該至少一內部元件。當該電源突然斷電時，控制該電源開關模組之該輸出保持於該第一邏輯狀態但該操作電源並不供電至該電子裝置之該至少一內部元件。於該電源回復供電後，由保持於該第一邏輯狀態下之該電源開關模組之該輸出控制該操作電源供電至該電子裝置之該至少一內部元件，以使得該電子裝置被重新開機。
為了對本案之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
於本案數個實施例當中，藉由電源開關模組來實現「最後狀態回復」功能。
現請參考第1圖，其顯示根據本案實施例之電源開關模組100之電路架構圖。如第1圖所示，電源開關模組100包括：正反器電路110、電阻R1~R4、電容C1~C3與開關Q1。在第1圖中，正反器電路110比如為D型正反器。
操作電壓源VDD透過電阻R1而施加至正反器電路110之接腳PRE#。亦即，電阻R1形成第一電流路徑P1，以將操作電壓源VDD導至正反器電路110。
操作電壓源VDD又透過電阻R2與電容C2而施加至正反器電路110之接腳CLR#。亦即，電阻R2與電容C2形成第二電流路徑P2，以將操作電壓源VDD導至正反器電路110。比較這兩個電流路徑P1與P2可知，由於電容C2的關係，第一電流路徑P1之RC延遲小於第二電流路徑P2之RC延遲。
此外，操作電壓源VDD更施加至正反器電路110之接腳VCC與接腳D。也就是說，在操作電壓源VDD為正常供電下，正反器電路110之接腳VCC與接腳D一直保持在高電位。電容C1則用於對輸入至接腳VCC與接腳D之電壓進行穩壓。
信號PUSH_SW輸入至正反器電路110之接腳CLK。信號PUSH_SW有關於使用者的開機操作，比如，回應於使用者壓下電子裝置100的電源開啟開關(未顯示於圖中)，信號PUSH_SW會出現一個脈衝。
電晶體Q1受控於信號OFF_INFO。比如，當信號OFF_INFO為邏輯高時，電晶體Q1為導通，以將清除信號CLR#拉低。反之，當信號OFF_INFO為邏輯低時，電晶體Q1為不通。
電阻R3與電容C3形成一個緩啟動路徑，電阻R3做為限流電阻，可用於限流，以避免大電流流經電晶體Q1。電阻R4可以確保信號OFF_INFO於平常狀態下為邏輯低準位，信號OFF_INFO將於底下詳細說明之。電阻R3、電容C3、電阻R4形成一個放電路徑。
正反器電路110之真值表如下表1：
在上述真值表1中，H*代表不穩定狀態。
於電子裝置剛開機(亦可稱為剛通電狀態)時，操作電壓源VDD剛施加至第一電流路徑P1與第二電流路徑P2。如上述，由於第一電流路徑P1的RC延遲較小而第二電流路徑P2的RC延遲較大，所以，在剛通電狀態下，預設信號PRE#已被拉至邏輯高(H)時，清除信號CLR#則尚在邏輯低(L)。所以，由上述真值表1可知，在剛通電狀態，正反器電路110之輸出信號Q為邏輯低，亦即，信號PWR_ON也是邏輯低。
於電子裝置開機至少達一既定時間後，預設信號PRE#與清除信號CLR#都為邏輯高。由上述真值表1可知，正反器電路110之輸出信號Q為邏輯高，亦即，信號PWR_ON也是邏輯高，這代表電子裝置處於正常開機下。
回應於使用者關機事件，比如，使用者操作電子裝置上之作業系統來進行關機，信號OFF_INFO為邏輯高，開關Q1被導通而將清除信號CLR#拉低，但此時的預設信號PRE#仍為邏輯高。由上述真值表1可知，正反器電路110之輸出信號Q為邏輯低，亦即，信號PWR_ON也是邏輯低，這將使得電子裝置被正常關機。
但如果操作電壓源VDD突然斷電的話，由於不是使用者下達正常關機的指令，所以作業系統不會將信號OFF_INFO控制為邏輯高(也就是信號OFF_INFO仍為邏輯低)。故而，電晶體Q1仍為關閉，使得清除信號CLR#不會被拉低而仍維持於邏輯高。所以，正反器電路110之輸出信號Q會維持在邏輯高，亦即，信號PWR_ON也是邏輯高。
於供電回復正常時，正反器電路110的輸出信號Q與信號PWR_ON會為邏輯高，使得電子裝置被重新開機(其細節將於底下說明之)。也就是說，在供電回復正常時，不需要使用者手動按下電源開啟開關，電子裝置就會自動開機，來回復成斷電前的狀態(正常操作)。
第2A圖與第2B圖顯示根據本案實施例之第1圖之信號時序圖。第2A圖顯示電子裝置被正常關機之信號時序圖。假設在時序T1時，使用者下達「正常關機指令」，由於電子裝置被正常關機，如上述般，信號PWR_ON被拉至邏輯低。
於第2B圖中，假設於時序T2處，突然斷電，如上述般，信號PWR_ON保持於邏輯高。假設於時序T3，供電回復正常，則由於信號PWR_ON為邏輯高，會使得電子裝置被自動重新開機，而不需要使用者再度按下電源開啟開關。
第3圖與第4圖分別顯示根據本案實施例之另外兩種電源開關模組300與400之架構圖。
原則上，第3圖與第4圖之電路架構與操作原則相似於第1圖。於第3圖中，正反器電路310為SR正反器，正反器電路310之接腳R透過電阻R5而接地。於第4圖中，正反器電路410為JK正反器，正反器電路410之接腳K透過電阻R5而接地。
正反器電路310之真值表如下表2：
在上述真值表2中，符號“？”代表未定義，要依據電路邏輯設計才能定義。
相似地，在剛通電狀態下，預設信號PRE#為邏輯高(H)而清除信號CLR#則邏輯低(L)。所以，由上述真值表2的第2種情況可知，在剛通電狀態，正反器電路310之輸出信號Q為邏輯低，亦即，信號PWR_ON也是邏輯低。
於電子裝置開機至少達一既定時間後，預設信號PRE#與清除信號CLR#都為邏輯高，由上述真值表2的第6種情況可知，正反器電路310之輸出信號Q為邏輯高，亦即，信號PWR_ON也是邏輯高，這代表電子裝置處於正常開機下。
回應於使用者關機事件，比如，使用者操作電子裝置上之作業系統來進行關機，回應於此，信號OFF_INFO為邏輯高，使得開關Q1被導通而將清除信號CLR#拉低，但此時的預設信號PRE仍為邏輯高，由上述真值表2的第2種情況可知，正反器電路310之輸出信號Q為邏輯低，亦即，信號PWR_ON也是邏輯低，這將使得電子裝置被正常關機。
在正常操作下，如果操作電壓源VDD突然斷電的話，由於不是正常關機，所以作業系統不會將信號OFF_INFO控制為邏輯高(也就是信號OFF_INFO仍為邏輯低)，故而，清除信號CLR#不會被低而仍維持於邏輯高，所以，正反器電路310之輸出信號Q會維持在邏輯高，亦即，信號PWR_ON也是邏輯高。
於供電回復正常後，正反器電路310的輸出信號Q與信號PWR_ON會為邏輯高，使得電子裝置被重新開機。也就是說，供電回復正常後，不需要使用者手動按下電源開啟開關，電子裝置就會自動開機，來回復成斷電前的狀態(正常操作)。
正反器電路410之真值表如下表3：
相似地，在剛通電狀態下，預設信號PRE#為邏輯高(H)而清除信號CLR#則邏輯低(L)。所以，由上述真值表3的第2種情況可知，在剛通電狀態，正反器電路410之輸出信號Q為邏輯低，亦即，信號PWR_ON也是邏輯低。
於電子裝置開機至少達一既定時間後，預設信號PRE#與清除信號CLR#都為邏輯高，由上述真值表3的第6種情況可知，正反器電路410之輸出信號Q為邏輯高，亦即，信號PWR_ON也是邏輯高，這代表電子裝置處於正常開機下。
回應於使用者關機事件，比如，使用者操作電子裝置上之作業系統來進行關機，回應於此，信號OFF_INFO為邏輯高，使得開關Q1被導通而將清除信號CLR#拉低，但此時的預設信號PRE仍為邏輯高，由上述真值表3的第2種情況可知，正反器電路410之輸出信號Q為邏輯低，亦即，信號PWR_ON也是邏輯低，這將使得電子裝置被正常關機。
在正常操作下，如果操作電壓源VDD突然斷電的話，由於不是正常關機，所以作業系統不會將信號OFF_INFO控制為邏輯高(也就是信號OFF_INFO仍為邏輯低)，故而，清除信號CLR#不會被低而仍維持於邏輯高，所以，正反器電路410之輸出信號Q會維持在邏輯高，亦即，信號PWR_ON也是邏輯高。
於供電回復正常後，正反器電路410的輸出信號Q與信號PWR_ON會為邏輯高，使得電子裝置被重新開機。也就是說，供電回復正常後，不需要使用者手動按下電源開啟開關，電子裝置就會自動開機，來回復成斷電前的狀態(正常操作)。
請參考第5圖，其顯示根據本案另一實施例之電壓產生電路之示意圖。電壓產生電路500包括：電源供應器510，將交流電源轉成直流電流；電壓調變模組520，耦接至電源供應器510；以及電源開關模組530，耦接至電壓調變模組520，以控制電壓調變模組520之操作。其中，電源開關模組530比如可為第1圖、第3圖或第4圖之架構。
電源供應器510比如可將市電轉換成19V的直流電，而電壓調變模組520則可將19V直流電調變成適合電子裝置內部的電子元件(比如CPU等)所用的直流電(如，5V、3.3V等)。
電源開關模組530之輸出信號PWR_ON控制電壓調變模組520之操作。比如，當信號PWR_ON為邏輯高時，電壓調變模組520為正常操作；反之，當信號PWR_ON為邏輯低時，電壓調變模組520為關閉。
如上述般，在本案實施例中，即便是突然斷電且之後，供電回復正常，由於信號PWR_ON為邏輯高，故能自動開啟電壓調變模組520，使其正常供電給電子裝置的內部電子元件，以使得電子裝置自動被重開機，而不需要使用者用人工手機開機。
由上述說明可知，在本案實施例中，利用簡單的電源開關模組即可實現「最後狀態回復」。沒有BIOS的電子裝置亦可藉此來實現「最後狀態回復」，而不需要用到額外且昂貴的複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device，CPLD)。故而可以節省成本，並增加產品競爭力。
綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、300、400．．．電源開關模組
110、340、410．．．正反器電路
R1~R5．．．電阻
C1~C3．．．電容
Q1．．．開關
P1~P2．．．電流路徑
500．．．電壓產生電路
510．．．電源供應器
520．．．電壓調變模組
530．．．電源開關模組
第1圖顯示根據本案實施例之電源開關模組之電路架構圖。
第2A圖與第2B圖顯示根據本案實施例之第1圖之信號時序圖。
第3圖與第4圖分別顯示根據本案實施例之另外兩種電源開關模組之架構圖。
第5圖顯示根據本案另一實施例之電壓產生電路之示意圖。
100．．．電源開關模組
110．．．正反器電路
R1~R4．．．電阻
C1~C3．．．電容
Q1．．．開關
P1~P2．．．電流路徑

Claims (19)

  1. 一種電源開關模組，應用於一電子裝置，該電源開關模組包括：一正反器電路；一第一電流路徑，將一電源導至該正反器電路；以及一第二電流路徑，將該電源導至該正反器電路；其中，回應於一使用者開機事件，該正反器電路之一輸出為一第一邏輯狀態，使得該電子裝置為正常開機；回應於一使用者關機事件，該正反器電路之該輸出為一第二邏輯狀態，使得該電子裝置為正常關機；當該電源突然斷電時，該正反器電路之該輸出保持於該第一邏輯狀態但該電子裝置為不正常關機；以及於該電源回復供電後，保持於該第一邏輯狀態下之該正反器電路之該輸出使得該電子裝置被重新開機。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關模組，其中，該正反器電路包括：一D正反器、一SR正反器與一JK正反器之至少一者或其任意組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源開關模組，其中，該第一電流路徑之一延遲參數小於該第二電流路徑之一延遲參數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源開關模組，其中，該第一電流路徑包括一第一電阻性元件；以及該第二電流路徑包括一第二電阻性元件與一第一電容性元件。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電源開關模組，其中，於該電源剛導入至該電子裝置下，耦接至該第一電流路徑之該正反器電路之一預設信號為該第一邏輯狀態；以及耦接至該第二電流路徑之該正反器電路之一清除信號為該第二邏輯狀態；使得該正反器電路之該輸出為該第二邏輯狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電源開關模組，其中，於該電源導入至該電子裝置至少達一既定時間後，回應於該使用者開機事件，該預設信號與該清除信號皆為該第一邏輯狀態，使得該正反器電路之該輸出轉態至該第一邏輯狀態，以使得該電子裝置為正常開機。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電源開關模組，其中，回應於該使用者關機事件，為該第一邏輯狀態之一關機信號將該清除信號轉態為該第二邏輯狀態但該預設信號仍為該第一邏輯狀態，使得該正反器電路之該輸出為該第二邏輯狀態且使得該電子裝置為正常關機。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之電源開關模組，其中，當該電源突然斷電時，為該第二邏輯狀態之該關機信號保持該清除信號為該第一邏輯狀態但該預設信號由該第一邏輯狀態轉態為該第二邏輯狀，使得該正反器電路之該輸出為該第一邏輯狀態且使得該電子裝置為不正常關機。
  9. 一種電壓產生電路，應用於一電子裝置，包括：一電源供應器，將一交流電源轉成一直流電流；一電壓調變模組，耦接至該電源供應器；以及一電源開關模組，耦接至該電壓調變模組，以控制該電壓調變模組之操作；其中，回應於一使用者開機事件，該電源開關模組之一輸出信號為一第一邏輯狀態，使得該電子裝置為正常開機；回應於一使用者關機事件，該電源開關模組之該輸出為一第二邏輯狀態，使得該電子裝置為正常關機；當該電源突然斷電時，該電源開關模組之該輸出保持於該第一邏輯狀態但該電子裝置為不正常關機；以及於該電源回復供電後，保持於該第一邏輯狀態下之該電源開關模組之該輸出使得該電子裝置被重新開機。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電壓產生電路，其中，該電源開關模組包括：一正反器電路；一第一電流路徑，將一電源導至該正反器電路；以及一第二電流路徑，將該電源導至該正反器電路。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電壓產生電路，其中，該正反器電路包括：一D正反器、一SR正反器與一JK正反器之至少一者或其任意組合。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電壓產生電路，其中，該第一電流路徑之一延遲參數小於該第二電流路徑之一延遲參數。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電壓產生電路，其中，該第一電流路徑包括一第一電阻性元件；以及該第二電流路徑包括一第二電阻性元件與一第一電容性元件。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電壓產生電路，其中，於該電源剛導入至該電子裝置下，耦接至該第一電流路徑之該正反器電路之一預設信號為該第一邏輯狀態；以及耦接至該第二電流路徑之該正反器電路之一清除信號為該第二邏輯狀態；使得該正反器電路之該輸出為該第二邏輯狀態。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電壓產生電路，其中，於該電源導入至該電子裝置至少達一既定時間後，回應於該使用者開機事件，該預設信號與該清除信號皆為該第一邏輯狀態，使得該正反器電路之該輸出轉態至該第一邏輯狀態，以使得該電子裝置為正常開機。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電壓產生電路，其中，回應於該使用者關機事件，為該第一邏輯狀態之一關機信號將該清除信號轉態為該第二邏輯狀態但該預設信號仍為該第一邏輯狀態，使得該正反器電路之該輸出為該第二邏輯狀態且使得該電子裝置為正常關機。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之電壓產生電路，其中，當該電源突然斷電時，為該第二邏輯狀態之該關機信號保持該清除信號為該第一邏輯狀態但該預設信號由該第一邏輯狀態轉態為該第二邏輯狀，使得該正反器電路之該輸出為該第一邏輯狀態且使得該電子裝置為不正常關機。
  18. 一種電子裝置之電源控制方法，包括：回應於一使用者開機事件，控制一電源開關模組之一輸出信號為一第一邏輯狀態，使得一操作電源供電至該電子裝置之至少一內部元件；回應於一使用者關機事件，控制該電源開關模組之該輸出為一第二邏輯狀態，以停止該操作電源供電至該電子裝置之該至少一內部元件；當該電源突然斷電時，控制該電源開關模組之該輸出保持於該第一邏輯狀態但該操作電源並不供電至該電子裝置之該至少一內部元件；以及於該電源回復供電後，由保持於該第一邏輯狀態下之該電源開關模組之該輸出控制該操作電源供電至該電子裝置之該至少一內部元件，以使得該電子裝置被重新開機。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電源控制方法，其中，於該電源突然斷電後至該電源回復供電之前，該電源開關模組之該輸出保持於該第一邏輯狀態下。
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