TWI479304B - 啟動電路及電子裝置 - Google Patents

Description

啟動電路及電子裝置

本發明係指一種啟動電路及電子裝置，尤指一種可在即時時脈電池無電或損壞的情況下開啟電源的啟動電路及電子裝置。

具有內建式或可拆式電池的電子裝置(例如一筆記型電腦、一平板電腦或一行動電話等)，其可透過內建的電池模組提供電源，也可透過一外接電源來提供電源或對其電池充電。在電池有電或是接上外接電源的情況下，當使用者欲開啟電子裝置的電源時，只要按下電子裝置的一電源鍵即可開啟電源。

電池模組通常設計有一特定輸出接腳(presence pin)，用來輸出一啟動訊號，以啟動電池模組。在一般情況下，啟動訊號維持一邏輯高電位，電池模組處於關閉狀態；當啟動訊號轉為一邏輯低電位時，電池模組被啟動而供應電源予電子裝置。此外，電子裝置也會設置有一即時時脈(Real-Time Clock，RTC)電池，用來在電子裝置無法插電的情況下，作為電源鍵的暫時電源，用以啟動電池模組。

然而，當即時時脈電池無電或損壞時，且電子裝置無法插電的情況下，電池模組則無法被啟動，因此電子裝置也將無法開啟。如此不僅造成使用者的不便，甚至可能造成財產上的損失。

有鑑於此，實有必要設計一種啟動電路，可以讓使用者在即時時 脈電池無電或損壞的情況下，能夠開啟電子裝置的電源。

因此，本發明的主要目的即在於提供一種啟動電路及電子裝置，用來在即時時脈電池無電或損壞的情況下，正確開啟電子裝置的電源。

本發明揭露一種啟動電路，用於一電子裝置，包含有一第一節點；一第一電晶體，包含有一源極耦接於一接地端，一汲極耦接於該第一節點，以及一閘極耦接於一電池電壓；一第一二極體，包含有一陽極耦接於一啟動訊號，以及一陰極；一第一電阻，耦接於該第一二極體的該陰極與該第一節點之間；一電容，耦接於該第一節點與該接地端之間，該接地端具有一邏輯低電位；以及一第二電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極耦接於該啟動訊號，以及一閘極耦接於該第一節點。

本發明另揭露一種電子裝置，包含有一電池模組；以及一啟動電路，耦接於該電池模組，該啟動電路包含有一第一節點；一第一電晶體，包含有一源極耦接於一接地端，一汲極耦接於該第一節點，以及一閘極耦接於一電池電壓；一第一二極體，包含有一陽極耦接於一啟動訊號，以及一陰極；一第一電阻，耦接於該第一二極體的該陰極與該第一節點之間；一電容，耦接於該第一節點與該接地端之間，該接地端具有一邏輯低電位；以及一第二電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極耦接於該啟動訊號，以及一閘極耦接於該第一節點。

1、2‧‧‧電子裝置

10‧‧‧電池模組

11‧‧‧電源鍵

12、13‧‧‧電源轉換器

14‧‧‧保護單元

15‧‧‧即時時脈電池

20‧‧‧啟動電路

Q1、Q2、Q3、Q4‧‧‧電晶體

R1、R2‧‧‧電阻

C1‧‧‧電容

D1、D2、D3‧‧‧二極體

PSN‧‧‧啟動訊號

BT‧‧‧輸出訊號

RPW‧‧‧電池電壓

CTL‧‧‧控制訊號

PDC、PON‧‧‧直流電壓

PAC‧‧‧交流電壓

ND1、ND2‧‧‧節點

VC‧‧‧跨壓

VTH‧‧‧門檻電壓

第1圖為一電子裝置的示意圖。

第2圖為本發明實施例一電子裝置的示意圖。

第3圖為本發明實施例第2圖的啟動電路的電路圖。

關於電子裝置開啟電源的方式，請參考第1圖，第1圖為一電子裝置1的示意圖。電子裝置1包含有一電池模組10、一電源鍵11、電源轉換器12及13、一保護單元14以及一即時時脈電池15。電源轉換器13較佳地為一交流至直流電源轉換器(AC-to-DC buck converter)，用來將一交流電壓PAC轉換為一直流電壓PON。電源鍵11耦接於電源轉換器13與電池模組10之間，用來根據直流電壓PON，控制電源鍵11的導通狀態，以調整一啟動訊號PSN。電池模組10包含有至少一電池芯101、一控制單元102以及一切換單元103。電池芯101用來提供一直流電壓PDC。控制單元102用來根據啟動訊號PSN，產生一控制訊號CTL。切換單元103耦接於控制單元102與電池芯101之間，用來根據控制訊號CTL以及直流電壓PDC，產生一輸出訊號BT至電源轉換器12。電源轉換器12耦接於電池模組10，其較佳地為一直流至直流電源轉換器(DC-to-DC buck converter)，用來將電池芯101提供的直流電壓PDC轉換為不同電壓大小的電壓，以供電子裝置1之內部電路使用。保護單元14耦接於即時時脈電池15，其較佳地以一二極體D1來實現，用來防止電流流入即時時脈電池15，以保護即時時脈電池15。

請注意，啟動訊號PSN用來作為啟動電池模組10的訊號。在一般情況下，啟動訊號PSN維持一邏輯高電位，電池模組10處於關閉狀態；當啟動訊號PSN轉為一邏輯低電位時，電池模組10被啟動而供應電壓予電子裝置l。

具體來說，電源鍵11可以一電晶體Q1來實現，電晶體Q1包含有一源極耦接於一接地端，一汲極耦接於啟動訊號PSN，以及一閘極耦接於電源轉換器13，以接收直流電壓PON。接地端具有一邏輯低電位。當電子裝 置1接上外部電源時，透過電源轉換器13產生一直流電壓PON，用來控制電晶體Q1的導通狀態。當直流電壓PON將電晶體Q1導通時，使得啟動訊號PSN被拉低至邏輯低電位(即與接地端短路)，因而啟動電池模組10進行充電。另一方面，當電子裝置1沒有接上外部電源時，電源鍵11係由即時時脈電池15來產生直流電壓PON，以將電晶體Q1導通，使得啟動訊號PSN被拉低至邏輯低電位，因而啟動電池模組10進行供電。

然而，在電子裝置1的架構下，當即時時脈電池15無電或損壞時，且電子裝置1無法插電的情況下，電池模組10則無法被啟動，因此無法開啟電子裝置10的電源。

為解決上述問題，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一電子裝置2的示意圖。電子裝置2與電子裝置1的差異在於，電子裝置2另包含有一啟動電路20，其耦接於電池模組10及即時時脈電池15，用來在即時時脈電池15無電或損壞的情況下，啟動電池模組10。啟動電路20根據即時時脈電池15的一電池電壓RPW，調整啟動訊號PSN，將啟動訊號PSN拉至邏輯低電位，以啟動電池模組10。同時，啟動電路20根據電池電壓RPW以及輸出訊號BT，產生一警示燈號，以告知使用者即時時脈電池15無電或損壞的情況。

詳細來說，請參考第3圖，第3圖為本發明實施例啟動電路20的電路圖。啟動電路20包含有電晶體Q2、Q3及Q4、電阻R1及R2、二極體D2、D3以及一電容C1。為便於說明，第3圖另於電晶體Q2、Q3、電阻R1及電容C1間標示有一節點ND1，並於電晶體Q4、電阻R2及二極體D3間標示有另一節點ND2。電晶體Q2之源極耦接於接地端，汲極耦接於節點ND1，以及閘極耦接於電池電壓RPW。電阻R1耦接於二極體D2的陰極與 節點ND1之間，而二極體D2之陽極則耦接於啟動訊號PSN。電容C1耦接於節點ND1與接地端之間。電晶體Q3之源極耦接於接地端，汲極耦接於啟動訊號PSN，以及閘極耦接於節點ND1。

電晶體Q4之源極耦接於接地端，汲極耦接於節點ND2，以及閘極耦接於電池電壓RPW。電阻R2耦接於輸出訊號BT與節點ND2之間。二極體D3之陽極耦接於節點ND2，以及陰極耦接於接地端。二極體D3較佳地為一發光二極體，用來在即時時脈電池15無電或損壞時，產生警示燈號。

在即時時脈電池15正常供電的情況下，電晶體Q1和啟動電路20的電晶體Q2、Q4被電池電壓RPW導通。當電晶體Q1導通時，電池模組10的啟動訊號PSN被拉至邏輯低電位，使電池模組10產生輸出訊號BT至電源轉換器12。電源轉換器12根據輸出訊號BT，將電池芯101提供的直流電壓PDC轉換為不同電壓大小的電壓，以供電子裝置2之內部電路使用。當電晶體Q2導通時，電晶體Q3關閉，因此啟動電路20不影響啟動訊號PSN的電壓位準，啟動電路20處於關閉狀態。此外，當電晶體Q4導通時，二極體D3陽極以及陰極皆耦接至接地端，因此二極體D3不發光，不會顯示警示燈號。

另一方面，在即時時脈電池15無電或損壞時，且電子裝置2無法插電的情況下，電晶體Q1和啟動電路20的電晶體Q2、Q4被關閉。當電晶體Q1關閉時，電池模組10的啟動訊號PSN處於浮接狀態(floating)，因此維持原有的邏輯高電位。啟動訊號PSN的電壓位準大於二極體D2的導通電壓(約0.7伏)，以導通二極體D2，因而於電阻R1上產生一電流。接著，啟動訊號PSN對電容C1進行充電，使電容C1具有一跨壓VC。當電容C1的跨壓VC大於電晶體Q3的一門檻電壓VTH時，電晶體Q3被導通，使啟動訊號PSN被拉低至邏輯低電位。如此一來，在即時時脈電池15無電或損壞 的情況下，啟動電路20可將啟動訊號PSN拉低至邏輯低電位，以啟動電池模組10產生輸出訊號BT至電源轉換器12，因此使用者仍可開啟電子裝置的電源。

進一步地，當即時時脈電池15的電池電壓RPW大致為邏輯低電位，或電池電壓RPW小於電晶體Q4的門檻電壓時，電晶體Q4關閉。再者，啟動訊號PSN被拉低至邏輯低電位後，電池模組10可產生輸出訊號BT來導通二極體D3。如此一來，二極體D3可被導通而發光來產生警示燈號，以告知使用者即時時脈電池15無電或損壞的情況，以進行更換或修復即時時脈電池。

由上述可知，藉由啟動電路20，在即時時脈電池15無電或損壞時，且電子裝置2無法插電的情況下，電池模組10的啟動訊號PSN將由邏輯高電位拉至邏輯低電位，因此可啟動電池模組10進一步放電，以供電子裝置2之內部電路使用。簡言之，在即時時脈電池15無電或損壞時，且電子裝置2無法插電的情況下，仍可開啟電子裝置的電源。

需注意的是，第3圖之電路圖係為啟動電路20之一實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同修飾，而不限於此。舉例來說，啟動訊號PSN在電阻R1上產生的電流需在使用者按下電源鍵11的瞬間，將電容C1的跨壓VC充電至電晶體Q3的門檻電壓VTH，如此才能將電晶體Q3導通，以啟動電池模組10。因此，電阻R1的電阻值以及電容C1的容值應根據啟動訊號PSN的電壓位準來選擇或適當調整。另一方面，電阻R2的電阻值則應根據輸出訊號BT的電壓位準來選擇，也就是說，輸出訊號BT扣掉在電阻R2上產生的跨壓需大於二極體D3的導通電壓，如此才能產生警示燈號。此外，二極體D3可以用其他元件取代，例如一蜂鳴器，用來產生一警示聲響，以 告知使用者即時時脈電池15無電或損壞的情況。

綜上所述，本發明的啟動電路可在即時時脈電池無電或損壞時，且電子裝置無法插電的情況下，將電池模組的啟動訊號由邏輯高電位拉至邏輯低電位，因此可啟動電池模組進一步放電，以供電子裝置之內部電路使用。如此一來，使用者在即時時脈電池無電或損壞的情況下，仍可開啟電子裝置的電源。此外，啟動電路也可產生警示燈號，用來告知使用者即時時脈電池無電或損壞的情況，以進行更換或修復即時時脈電池。

20‧‧‧啟動電路

Q2、Q3、Q4‧‧‧電晶體

R1、R2‧‧‧電阻

C1‧‧‧電容

D2、D3‧‧‧二極體

PSN‧‧‧啟動訊號

BT‧‧‧輸出訊號

RPW‧‧‧電池電壓

ND1、ND2‧‧‧節點

VC‧‧‧跨壓

VTH‧‧‧門檻電壓

Claims (16)

1. 一種啟動電路，用於一電子裝置，包含有：一第一節點；一第一電晶體，包含有一源極耦接於一接地端，一汲極耦接於該第一節點，以及一閘極耦接於一電池電壓；一第一二極體，包含有一陽極耦接於一啟動訊號，以及一陰極；一第一電阻，耦接於該第一二極體的該陰極與該第一節點之間；一電容，耦接於該第一節點與該接地端之間，該接地端具有一邏輯低電位；以及一第二電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極耦接於該啟動訊號，以及一閘極耦接於該第一節點。
2. 如請求項1所述的啟動電路，其中當該電池電壓大致為該邏輯低電位時，該啟動訊號對該電容充電，使該電容具有一跨壓。
3. 如請求項2所述的啟動電路，其中當該電容的該跨壓大於該第二電晶體的一門檻電壓時，該第二電晶體被導通，使該啟動訊號拉低至該邏輯低電位。
4. 如請求項1所述的啟動電路，另包含有：一第二節點；一第三電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極接於該第二節點，以及一閘極耦接於該電池電壓；一第二電阻，耦接於一輸出訊號與該第二節點之間；以及一第二二極體，包含有一陽極耦接於該第二節點，以及一陰極耦接於該接地端。
5. 如請求項4所述的啟動電路，其中該電子裝置包含一電池模組，該啟動電路用來啟動該電池模組，該電池模組包含有：至少一電池芯，用來提供一直流電壓；一控制單元，用來輸出該電池電壓至該啟動電路，以及輸出一控制訊號；以及一切換單元，耦接於該至少一電池芯以及該控制單元之間，用來根據該控制訊號以及該直流電壓，產生該輸出訊號。
6. 如請求項4所述的啟動電路，其中當該電池電壓大致為該邏輯低電位時，該第三電晶體關閉，使該輸出訊號導通該第二二極體。
7. 如請求項4所述的啟動電路，其中該第二二極體為一發光二極體。
8. 如請求項1所述的啟動電路，其中該電子裝置包含有：一第四電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極耦接於該啟動訊號，以及一閘極耦接於一電源轉換器，以接收一直流電壓；以及一第三二極體，包含有一陽極耦接於一即時時脈電池，用來產生該電池電壓，以及一陰極耦接於該第四電晶體的該閘極。
9. 一種電子裝置，包含有：一電池模組；以及一啟動電路，耦接於該電池模組，該啟動電路包含有：一第一節點；一第一電晶體，包含有一源極耦接於一接地端，一汲極耦接於該第一節點，以及一閘極耦接於一電池電壓； 一第一二極體，包含有一陽極耦接於一啟動訊號，以及一陰極；一第一電阻，耦接於該第一二極體的該陰極與該第一節點之間；一電容，耦接於該第一節點與該接地端之間，該接地端具有一邏輯低電位；以及一第二電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極耦接於該啟動訊號，以及一閘極耦接於該第一節點。
10. 如請求項9所述的電子裝置，其中當該電池電壓大致為該邏輯低電位時，該啟動訊號對該電容充電，使該電容具有一跨壓。
11. 如請求項10所述的電子裝置，其中當該電容的該跨壓大於該第二電晶體的一門檻電壓時，該第二電晶體被導通，使該啟動訊號拉低至該邏輯低電位。
12. 如請求項9所述的電子裝置，其中該啟動電路另包含有：一第二節點；一第三電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極接於該第二節點，以及一閘極耦接於該電池電壓；一第二電阻，耦接於一輸出訊號與該第二節點之間；以及一第二二極體，包含有一陽極耦接於該第二節點，以及一陰極耦接於該接地端。
13. 如請求項12所述的電子裝置，其中該電子裝置包含一電池模組，該啟動電路用來啟動該電池模組，該電池模組包含有：至少一電池芯，用來提供一直流電壓；一控制單元，用來輸出該電池電壓至該啟動電路，以及輸出一控制訊號； 以及一切換單元，耦接於該至少一電池芯以及該控制單元之間，用來根據該控制訊號以及該直流電壓，產生該輸出訊號。
14. 如請求項12所述的電子裝置，其中當該電池電壓大致為該邏輯低電位時，該第三電晶體關閉，使該輸出訊號導通該第二二極體。
15. 如請求項12所述的電子裝置，其中該第二二極體為一發光二極體。
16. 如請求項9所述的電子裝置，另包含有：一第四電晶體，包含有一源極耦接於該接地端，一汲極耦接於該啟動訊號，以及一閘極耦接於一電源轉換器，以接收一直流電壓；以及一第三二極體，包含有一陽極耦接於一即時時脈電池，用來產生該電池電壓，以及一陰極耦接於該第四電晶體的該閘極。