TWI598820B

TWI598820B - Uninterruptible power supply system

Info

Publication number: TWI598820B
Application number: TW105133496A
Authority: TW
Inventors: hao-ran Ni; Ze-You Yu
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2017-09-11
Also published as: TW201816607A

Description

不斷電電腦系統

本創作係關於一種不斷電電腦系統，尤指一種具自動化與智慧化之不斷電關機操作的不斷電電腦系統。

不斷電系統(uninterruptible power supply,UPS)用以當常規供電電源發生異常情況時，能夠不間斷地提供電器負載設備，例如電腦設備所需之電源，以維持所述電器負載設備正常運作的設備。一般而言，不斷電系統係用於維持伺服器或交換機等重要商用或精密設備的不間斷操作，以防止重要資料遺失或設備中斷操作之情事發生。

請參見圖5所示，以應用於電腦裝置的不斷電系統為例說明。如圖所示，所述不斷電系統30的輸入側係與所述電腦裝置40接收一外部電源V_S，該外部電源V_S例如一交流市電(utility power)，並且該不斷電系統30的輸出側係連接所述電腦裝置40。其中，該不斷電系統30係電性連接於該電腦裝置40的外部。

透過該不斷電系統30與該電腦裝置40之間一雙向控制信號S_C的通訊，其中，該雙向控制信號S_C可為RS-232通訊協定的控制信號或USB通訊協定的控制信號。當該外部電源V_S正常供電時，該不斷電系統30係接收該外部電源V_S，使該外部電源V_S對該不斷電系統30的內部儲能元件(圖未示)進行充電儲能。當該外部電源V_S發生異常而失效時，該不斷電系統30的所述內部儲能元件係接續該外部電源V_S，輸出直流電源或交流電源對該電腦裝置40供電，以維持該電腦裝置40不間斷操作或電源異常後的關機程序。

現有不斷電系統所採用的內部儲能元件多以二次電池(secondary battery)，或稱可充電電池(rechargeable battery)為主，例如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池。惟因二次電池存在有高溫操作的缺點，例如循環壽命不佳與熱穩定性差，因此，以二次電池作為該不斷電系統30的內部儲能元件，將使得該不斷電系統30無法長時間處於高溫(例如高於攝氏50度)的操作環境。換言之，若該不斷電系統30操作於高溫的環境下，將受到二次電池特性的影響，直接地造成該不斷電系統30的操作壽命降低或誤動作操作，而無法有效地對該電腦裝置40提供高可靠度的不斷電供電。

現有不斷電系統由於其所使用的電池容量夠大，因此，一般而言不會因偵測到斷電就立即啟動關機。相反地，其所處理的方式通常係透過類似筆記型電腦之電池管理的模式，透過一進階組態與電源介面(advanced configuration and power interface,ACPI)進行電池管理，利用ACPI告知該電腦裝置40目前剩餘的電量，讓使用者根據剩餘電量的資訊指定啟動關機程序的設定。

再者，不斷電系統復電開機的動作較為複雜，一般需要透過如圖5所揭示的該雙向控制信號S_C喚醒該電腦裝置40來達成。若採用RS-232的連接組態，則需要Wake on Modem；若採用USB的連接組態，則需要USB HID wake。但無論以Wake on Modem或USB HID wake的方式喚醒該電腦裝置40，皆需要BIOS有提供支援才能動作，並且尚需由使用者在BIOS設定功能的開啟。惟由於目前許多平台尚未具有Wake on Modem或USB HID wake的機制，因此，相對地增加不斷電系統復電開機的困難性。

此外，對於不具備以ACPI進行電池管理的不斷電系統而言，為防止當該外部電源V_S異常使得重要資料來不及儲存造成遺失的狀況發生，通常當該電腦裝置40偵測到該外部電源V_S異常時，會立即啟動該電腦裝置40的關機程序，亦即以最壞的情況(the worst-case scenario)的方式處理，使該不斷電系統30能夠提供足夠的能量與充裕的時間，以完成該電腦裝置40的關機程序。雖然，所述的關機程序可以確保重要資料的保存，然而，這樣的關機程序卻有失彈性與準確性。

舉例來說，當外部電源V_S的異常僅是因為非電力中斷的原因所造成，例如電源雜訊、瞬間突波或頻率漂移，又或短時間(例如數十秒)即復歸的電力中斷等等狀況，實際上該電腦裝置40並非需要進行關機程序，然而，卻因該電腦裝置40偵測到該外部電源V_S異常立即進行關機程序，因此，在不穩定的供電環境下，將可能造成不必要的頻繁開、關機程序，不僅直接影響該電腦裝置40的使用壽命，也造成使用者操作上的不便利性。再者，對於偵測到電力中斷而立即進行關機程序，也無法達到不斷電時間的最佳化管理，而降低該電腦裝置40的電源管理效能。

此外，亦有部分該電腦裝置40具有延遲啟動關機程序的功能，亦即，該電腦裝置40根據固定的關機程序所需要的時間預設啟動關機程序的時間點。然而，這樣的關機程序僅限於該電腦裝置40使用，無法移植到其他的電腦裝置使用或者無法適用新的電腦裝置。又或者，一旦該電腦裝置40的系統資源改變或者效能降低，使得整個關機程序所需要的時間拉長，如此將造成關機過程中該不斷電系統30的電壓不足，導致無法正常關機，使得重要資料來不及儲存造成遺失的狀況發生。

本創作之目的在於提供一種不斷電電源裝置，用以解決現有不斷電系統存在缺乏彈性、自動化與智慧化的不斷電關機的問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之該不斷電電腦系統，其包含一電腦裝置與一不斷電電源裝置。該電腦裝置包含一電源轉換單元與一中央處理器與晶片組。該電源轉換單元接收一外部電源，且轉換該外部電源透過至少一電源輸出端對應輸出至少一直流工作電源。該中央處理器與晶片組連接該電源轉換單元之該至少一電源輸出端。該不斷電電源裝置包含一電容充放電控制單元、一電容單元以及一微處理單元。該電容充放電控制單元連接該至少一直流工作電源。該電容單元具有一輸入輸出接點，且透過該輸入輸出接點連接該電容充放電控制單元。該微處理單元連接該電容充放電控制單元與該電容單元，其中該微處理單元偵測該輸入輸出接點的電壓大小，估算該電容單元的一放電速率，並且估算該電腦裝置的一關機時間。其中，當該外部電源異常供電時，該電容充放電控制單元控制該電容單元對該電腦裝置供電，並且該微處理單元根據該放電速率與該關機時間，控制該中央處理器與晶片組啟動該電腦裝置的關機程序。

本創作該不斷電電腦系統，其利用該微處理單元對該輸入輸出接點的電壓監測以及所提供具有高度彈性自我學習的關機功能，可有效地掌握關機程序的啟動時間點，避免非因電力中斷所導致該外部電源的異常而造成不必要關機程序的啟動，以達成具自動化與智慧化之不斷電關機操作。

為了能更進一步瞭解本創作為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本創作之詳細說明與圖式，相信本創作之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

10‧‧‧不斷電電源裝置

11‧‧‧電容充放電控制單元

12‧‧‧電容單元

13‧‧‧微處理單元

111‧‧‧電容充電降壓電路

112‧‧‧電容放電開關電路

113‧‧‧電容放電升壓電路

20‧‧‧電腦裝置

21‧‧‧電源轉換單元

22‧‧‧中央處理器與晶片組

211‧‧‧第一級轉換單元

212‧‧‧第二級轉換單元

30‧‧‧不斷電系統

40‧‧‧電腦裝置

V_S‧‧‧外部電源

V_O1‧‧‧第一直流工作電源

V_O2‧‧‧第二直流工作電源

V_ON-1‧‧‧第(N-1)直流工作電源

V_ON‧‧‧第N直流工作電源

S_SC‧‧‧系統控制信號

S_SS‧‧‧系統狀態信號

P_CD‧‧‧充放電接點

P_SC‧‧‧輸入輸出接點

S_C‧‧‧雙向控制信號

圖1A：為本創作一不斷電電源裝置應用於一電腦裝置的內部的實施例之方塊示意圖。

圖1B：為圖1A所述實施例之電源轉換單元的詳細方塊示意圖。

圖2：為本創作該不斷電電源裝置應用於該電腦裝置的外部的實施例之方塊示意圖。

圖3：為本創作該不斷電電源裝置之方塊示意圖。

圖4：為本創作一電容充放電控制單元與一電容單元之方塊示意圖。

圖5：為現有不斷電系統應用於一電腦裝置之方塊示意圖。

茲有關本創作之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。其中，本創作圖式所示的粗實線係表示電能流向，細實線係表示信號流向。

請參見圖1A所示，本創作不斷電電腦系統包含一電腦裝置20與一不斷電電源裝置10。該不斷電電源裝置10係設置於該電腦裝置20的內部。該電腦裝置20包含一電源轉換單元21與一中央處理器與晶片組22。該電源轉換單元21係接收一外部電源V_S，且轉換該外部電源V_S，並且透過該電源轉換單元21的至少一電源輸出端對應輸出至少一直流工作電源V_O1~V_ON，例如，所述直流工作電源可為工業電腦所使用的12伏特、5伏特、3.3伏特、1.8伏特與1伏特標準電壓規格，然而，不以上述該等電壓規格為限制。

具體而言，若該外部電源V_S為一交流電源(AC power source)，該電源轉換單元21則對應為一交流對直流轉換器(AC-to-DC converter)。舉例來說，若該電腦裝置20係透過電壓大小為110伏特的一交流市電(utility power)供電，即該外部電源V_S為該交流市電，該電源轉換單元21係將110伏特的該交流市電轉換為12伏特、5伏特、3.3伏特、1.8伏特與1伏特的該至少一直流工作電源V_O1~V_ON。此外，若該外部電源V_S為一直流電源(DC power source)，該電源轉換單元21則對應為一直流對直流轉換器(DC-to-DC converter)。舉例來說，若該電腦裝置20係透過電壓大小為24伏特的一直流電源供電，該電源轉換單元21係將24伏特的該直流電源的電壓轉換為12伏特、5伏特、3.3伏特、1.8伏特與1伏特的該至少一直流工作電源V_O1~V_ON。

承前所述，舉例來說，該至少一直流工作電源V_O1~V_ON可包含一第一直流工作電源V_O1，其電壓大小為1伏特、一第二直流工作電源V_O2，其電壓大小為1.8伏特、…以及第N直流工作電源V_ON，其電壓大小為12伏特。其中，該等不同電壓大小的該至少一直流工作電源V_O1~V_ON係以提供該電腦裝置20的內部裝置、電路、零件…等等所需之電源。

該中央處理器與晶片組22係連接該電源轉換單元21的該至少一電源輸出端，且由該電源轉換單元21所輸出的一直流工作電源所供電。一般而言，該中央處理器與晶片組22所包含的中央處理器其所需的供電電壓為1伏特，而晶片組其所需的供電電壓為1.8伏特或3.3伏特，因此，以本實施例而言，該中央處理器與晶片組22係由該第一直流工作電源V_O1所輸出的1伏特以及該第二直流工作電源V_O2所輸出的1.8伏特(或另一直流工作電源所輸出的3.3伏特)分別對所述中央處理器與晶片組供電，以提供該中央處理器與晶片組22維持正常操作時所需之電源。

如圖1A所示，該不斷電電源裝置10係設置於該電腦裝置20的內部。具體地，該不斷電電源裝置10係電性連接於該電源轉換單元21的輸出側，並且進一步地電性連接該中央處理器與晶片組22，說明如下。在本實施例中，該不斷電電源裝置10係並聯連接該電源轉換單元21所輸出之該第N直流工作電源V_ON，亦即該不斷電電源裝置10係並聯連接於12伏特直流工作電源上，以提供不斷電操作，詳細說明如後。當該不斷電電源裝置10啟動不斷電操作時，該不斷電電源裝置10所輸出的電能經由該第N直流工作電源V_ON提供。此外，該不斷電電源裝置10所輸出的電能亦可傳送回該電源轉換單元21，再透過該電源轉換單元21進行電源轉換後輸出，而成為電壓準位較低的該第一直流工作電源V_O1、該第二直流工作電源V_O2…等。

惟不以該不斷電電源裝置10並聯連接於12伏特直流工作電源為限制，亦即，可根據實際應用的需要，調整該不斷電電源裝置10並聯連接該電源轉換單元21的輸出電壓大小。因此，當該不斷電電源裝置10的電源輸入、輸出為同一接點時，可以不改變該電腦裝置20的內部的線路架構，只需要將該不斷電電源裝置10電性連接至該電源轉換單元21的輸出側以及該中央處理器與晶片組22，即可實現高整合性的不斷電系統。

請參見圖1B所示，進一步地揭示該電源轉換單元21可為多級式電源轉換架構。其中，圖1B所示為兩級式(two-stage)電源轉換架構，亦即，該電源轉換單元21包含一第一級轉換單元211與一第二級轉換單元212，其中該第二級轉換單元212的輸入端係電性連接該第一級轉換單元211的輸出端。為方便說明，特以電壓數值為例加以說明，其中，假設該第一直流工作電源V_O1輸出為1伏特、該第二直流工作電源V_O2輸出為1.8伏特、該第(N-1)直流工作電源V_ON-1輸出為5伏特以及該第N直流工作電源V_ON為12伏特，並且該不斷電電源裝置10並聯連接於該第N直流工作電源V_ON。

所述兩級式電源轉換架構可適用於該外部電源V_S為交流電源與直流電源。換言之，當該外部電源V_S為交流電源時，該第一級轉換單元211係為一交流對直流轉換器，用以將所述交流電源轉換為該第N直流工作電源V_ON。若該外部電源V_S為直流電源時，該第一級轉換單元211係為一直流對直流轉換器，用以將所述直流電源轉換為該第N直流工作電源V_ON。

經由該第一級轉換單元211轉換後所輸出的該第N直流工作電源V_ON係可傳送至該第二級轉換單元212進行次一級的電源轉換，又或者該輸出的該第N直流工作電源V_ON可旁路(bypass)該第二級轉換單元212直接由該電源轉換單元21輸出。

當該第二級轉換單元212接收到該第一級轉換單元211所輸出的該第N直流工作電源V_ON，該第二級轉換單元212係將該第N直流工作電源V_ON降壓轉換為該第一直流工作電源V_O1、該第二直流工作電源V_O2…以及該第(N-1)直流工作電源V_ON-1。承前所述，12伏特的該第N直流工作電源V_ON係降壓轉換為1伏特的該第一直流工作電源V_O1、1.8伏特的該第二直流工作電源V_O2…以及5伏特的該第(N-1)直流工作電源V_ON-1。然上述電壓數值僅為舉例之用，非以限制本創作之用。

此外，若該外部電源V_S為12伏特的直流輸入電源時，其相當於該第一級轉換單元211所輸出之該第N直流工作電源V_ON，因此，在另外的實施態樣，則可省略該第一級轉換單元211，亦即，12伏特的該外部電源V_S係直接輸入該第二級轉換單元212，如此同樣可達到該第二級轉換單元212所轉換輸出的該第一直流工作電源V_O1、該第二直流工作電源V_O2…以及該第(N-1)直流工作電源V_ON-1，以及該外部電源V_S旁路該第二級轉換單元212直接由該電源轉換單元21輸出的該第N直流工作電源V_ON。

請參見圖2所示，本實施態樣與圖1A所示之實施態樣主要差別在於圖2所示之實施態樣的該不斷電電源裝置10係設置於該電腦裝置20的外部。在不改變該電腦裝置20的內部的線路架構下，該不斷電電源裝置10可透過該電腦裝置20所提供的一通訊介面電性連接該電源轉換單元21與該中央處理器與晶片組22。舉例來說，該不斷電電源裝置10可設計為一高速週邊組件互連介面卡(peripheral component interconnect express interface card,PCI-E card)的形式，以隨插即用(plug and play)的方式插接於該電腦裝置20的一PCI-E插槽(圖未示)上，亦即無須安裝或設定任何的軟體與驅動程式，使得該不斷電電源裝置10與該電源轉換單元21的輸出側以及該中央處理器與晶片組22達到電性連接。

請參見圖3所示，該不斷電電源裝置10係包含一電容充放電控制單元11、一電容單元12以及一微處理單元13。該電容充放電控制單元11係電性連接該電容單元12，用以對該電容單元12提供充電、放電控制之用，容後詳述。

在本創作中，該電容單元12可為複數超級電容(super capacitor/cap)，或稱雙電層電容(electric double layer capacitor,EDLC)以串、並聯連接方式所組成。具體而言，透過並聯與串聯複數個超級電容，以形成所述超級電容組，用以儲存電能，以提供適當的工作電壓。舉例來說，該超級電容組可為並聯兩串，每串由四個超級電容，每個超級電容的規格為2.7伏特、100法拉，因此，所述該超級電容組可提供10.8伏特的電壓，並且儲存約600mAh的電能。此外，由於該電容單元12具有極低內阻的特性，因此，該電容充放電控制單元11係以定電流(constant current)方式對該電容單元12充電，如此可延長以超級電容組作為該電容單元12的使用壽命。

該微處理單元13係為一微處理器(microprocessor,μP)，為可程式化特定用途的積體電路。在本創作中，該微處理單元13係主要負責對該電腦裝置20進行開、關機之控制，容後說明。該微處理單元13係電性連接該電容充放電控制單元11與該電容單元12。以圖3為例，該不斷電電源裝置10的電源輸入、輸出為同一接點，以下稱為充放電接點P_CD，其中該充放電接點P_CD係為該不斷電電源裝置10的電源輸入(或輸出)接點。該微處理單元13係電性連接該充放電接點P_CD，以偵測該充放電接點P_CD的電壓大小。該微處理單元13係電性連接該電容單元12的一輸入輸出接點P_SC，以偵測該輸入輸出接點P_SC的電壓大小。

此外，配合參見圖1A、圖1B或圖2，該微處理單元13係電性連接該中央處理器與晶片組22。具體而言，該微處理單元13係透過傳送一系統控制信號S_SC至該中央處理器與晶片組22，以及透過接收由該中央處理器與晶片組22所傳送的一系統狀態信號S_SS，與該中央處理器與晶片組22達成雙向溝通操作，容後說明。

請參見圖4所示，進一步揭示該電容充放電控制單元11的細部電路方塊圖。在本創作中，該電容充放電控制單元11係包含一電容充電降壓電路111、一電容放電開關電路112以及一電容放電升壓電路113。其中，該電容充電降壓電路111係為當該外部電源V_S為正常供電時所操作，而該電容放電開關電路112與該電容放電升壓電路113係為當該外部電源V_S為異常情況發生時所操作，具體說明分述如下。

配合圖1A所示，假設該不斷電電源裝置10係設置於該電腦裝置20的內部，並且該不斷電電源裝置10的電源輸入、輸出為同一接點(即該充放電接點P_CD)，且並聯連接該電源轉換單元21的該第N直流工作電源V_ON，其電壓大小為12伏特。因此，該不斷電電源裝置10是由電容充放電控制單元11通過該充放電接點P_CD連接該至少一直流工作電源V_ON。

(1)、第一充電模式：當該外部電源V_S為正常供電時，該電源轉換單元21係轉換該外部電源V_S為該第N直流工作電源V_ON，並且透過該電容充電降壓電路111將該第N直流工作電源V_ON轉換(降壓)為該電容單元12的額定充電電壓，例如11伏特電壓，以有效地對該電容單元12進行充電儲能。其中，該電容充電降壓電路111可為非隔離式直流對直流轉換器(non-isolated DC-to-DC converter)，例如降壓式轉換器(buck converter)、升降壓式轉換器(buck-boost converter)；或隔離式直流對直流轉換器(isolated DC-to-DC converter)，例如返馳式轉換器(flyback converter)、順向式轉換器(forward converter)所實現，然而，不以上述該等轉換器形態為限制。因此，在所述第一充電模式操作下，該電容放電開關電路112與該電容放電升壓電路113係為閒置狀態，亦即，電能的流向係由該外部電源V_S經由該電容充放電控制單元11之該電容充電降壓電路111，到達該不斷電電源裝置10之該電容單元12。

在所述第一充電模式操作下，該微處理單元13係持續地監測該電容單元12的電壓大小，亦即該輸入輸出接點P_SC的電壓大小。該電容單元12持續地被充電時，該輸入輸出接點P_SC的電壓逐漸增大。當該輸入輸出接點P_SC的電壓大於或等於一開機電壓準位時，其中該開機電壓準位可預設為10伏特，然而，不以此為限制，該微處理單元13輸出該系統控制信號S_SC或輸出該系統控制信號S_SC為高準位至該中央處理器與晶片組22，以允許該電腦裝置20能夠被重新開機。反之，若該電容單元12持續地被充電，且該輸入輸出接點P_SC的電壓尚小於該開機電壓準位時，該微處理單元13則無輸出該系統控制信號S_SC或輸出該系統控制信號S_SC為低準位至該中央處理器與晶片組22，尚不允許該電腦裝置20被重新開機。

具體說明如下，當該電腦裝置20在該外部電源V_S異常情況發生時，該不斷電電源裝置10之該電容單元12係接續該外部電源V_S對該電腦裝置20供電(容後放電模式詳細說明)，因此，該電容單元12之該輸入輸出接點P_SC的電壓大小係逐漸降低，使得該微處理單元13控制該電腦裝置20關機。直到該外部電源V_S復歸正常供電後，該外部電源V_S係對該電容單元12充電，因此，該輸入輸出接點P_SC的電壓逐漸增大。若該電容單元12持續地被充電，且該輸入輸出接點P_SC的電壓尚小於該開機電壓準位時，該微處理單元13則無輸出該系統控制信號S_SC或輸出該系統控制信號S_SC為低準位至該中央處理器與晶片組22，尚不允許該電腦裝置20被重新開機。反之，該輸入輸出接點P_SC的電壓大於或等於該開機電壓準位時，該微處理單元13輸出該系統控制信號S_SC或輸出該系統控制信號S_SC為高準位至該中央處理器與晶片組22，以允許該電腦裝置20能夠被重新開機。

(2)、第一放電模式：當該外部電源V_S異常情況發生時，該電容充放電控制單元11係控制該電容單元12透過該電容放電開關電路112對該電腦裝置20進行供電，使該電腦裝置20在該外部電源V_S復歸供電之前，完成正確地、完整地關機程序，又或非因電力中斷所導致該外部電源V_S的異常時，可以避免不必要的關機程序。當該電容單元12持續對該電腦裝置20供電，即為放電行為，該電容單元12之該輸入輸出接點P_SC的電壓逐漸減小。

舉例來說，在該電容單元12開始放電時的初始電壓(該輸入輸出接點P_SC的電壓)為11伏特。當該電容單元12開始放電時，係經由該電容放電開關電路112對該電腦裝置20供電。因此，在所述第一放電模式操作下，該電容充電降壓電路111與該電容放電升壓電路113係為閒置狀態，亦即，電能的流向係由該電容單元12經由該電容充放電控制單元11之該電容放電開關電路112，到達該電腦裝置20。

在該電容單元12放電過程中，當該輸入輸出接點P_SC的電壓大於一放電模式切換電壓時，其中該放電模式切換電壓可預設為10伏特，然而，不以此為限制，該電容充放電控制單元11係維持為所述第一放電模式操作。亦即，當該輸入輸出接點P_SC的電壓降為10.8伏特時，該不斷電電源裝置10係以10.8伏特對該電腦裝置20供電；當該輸入輸出接點P_SC的電壓降為10.5伏特時，該不斷電電源裝置10係以10.5伏特對該電腦裝置20供電。直到該輸入輸出接點 P_SC的電壓小於或等於該放電模式切換電壓時，則進行放電模式切換，說明如下。

(3)、第二放電模式：承前所述，當該輸入輸出接點P_SC的電壓小於或等於該放電模式切換電壓時，該電容充放電控制單元11係控制該電容單元12透過該電容放電升壓電路113對該電腦裝置20進行供電。因此，在所述第二放電模式操作下，該電容充電降壓電路111與該電容放電開關電路112係為閒置狀態，亦即，電能的流向係由該電容單元12經由該電容充放電控制單元11之該電容放電升壓電路113，到達該電腦裝置20。

舉例來說，當該輸入輸出接點P_SC的電壓小於或等於10伏特(即該放電模式切換電壓)，且該電容單元12持續放電時，該電容單元12所輸出的電壓(即該輸入輸出接點P_SC的電壓)係透過該電容放電升壓電路113將(小於或等於10伏特的)該輸入輸出接點P_SC的電壓升壓至適合對該電腦裝置20的充電電壓，例如10伏特，使該電容充放電控制單元11提供適合的電壓大小對該電腦裝置20供電。其中，該電容放電升壓電路113可為非隔離式直流對直流轉換器，例如升壓式轉換器(boost converter)、升降壓式轉換器(buck-boost converter)；或隔離式直流對直流轉換器，例如返馳式轉換器(flyback converter)、順向式轉換器(forward converter)所實現，然而，不以上述該等轉換器形態為限制。

在所述第二放電模式操作下，允許該輸入輸出接點P_SC的電壓可降低到一臨界低電壓準位，其中該臨界低電壓準位可約為2伏特，亦即，當該輸入輸出接點P_SC的電壓小於或等於10伏特後切換為所述第二放電模式操作，並且在該輸入輸出接點P_SC的電壓大於或等於該臨界低電壓準位時，皆能夠透過該電容放電升壓電路113將該輸入輸出接點P_SC的電壓提升，以提供適合的電壓大小對該電腦裝置20供電。因此，透過該電容放電升壓電路113的升壓操作，將該電容單元12所儲存的能量充份地輸出，如此可大幅度提高該電容單元12的使用率。

再者，本創作該微處理單元13係提供具有高度彈性自我學習的關機功能，說明如下。該微處理單元13可紀錄該電腦裝置20每次(或長期)正常關機所需要的時間，並且透過自我學習的機制或演算法，例如神經網路(neural network)、邏輯迴歸(logistic regression)、模糊集合(fuzzy set)或決策樹(decision tree)…等等，然而，不以上述該等演算法為限制，可精確地估算該電腦裝置20完整的關機所需要的時間(即關機啟動至關機完成的時間)，因此可不受限於該電腦裝置20老化或效能降低或其他因素所造成關機所需要的時間改變，而影響該不斷電電源裝置10對該電腦裝置20進行不斷電供電的操作。故此，透過該微處理單元13所提供具有高度彈性自我學習的關機功能，可有效地掌握關機程序的啟動時間點，避免非因電力中斷所導致該外部電源V_S的異常而造成不必要關機程序的啟動。

由於該微處理單元13持續地監測該電容單元12之該輸入輸出接點P_SC的電壓大小，因此，透過計算該輸入輸出接點P_SC的電壓對時間的微分，可以求得該電容單元12的放電速率。再者，由於電容放電速率與時間具有正相關性，因此，可根據所求得該電容單元12的放電速率以及前述透過演算法所獲得該電腦裝置20完整的關機所需要的時間，該微處理單元13可以準確地、具適應性地啟動關機程序的時間點，以實現最佳化的不斷電控制與操作。

假設透過演算法所獲得該電腦裝置20完整的關機所需要的時間為30秒(一般正常的關機完整時間大約數十秒)，並且該電容單元12放電速率為每秒0.1伏特，即每10秒降低1伏特。並且，根據前述說明，當該輸入輸出接點P_SC的電壓到達2伏特(該臨界低電壓準位)時，該電容放電升壓電路113無法再將該輸入輸出接點P_SC的電壓升壓的臨界低電壓準位。因此，當該外部電源V_S異常情況發生時，前述該第一放電模式啟動，該電容單元12由11伏特(開始放電時的初始電壓)開始放電，有別於現有不斷系統立即啟動關機程序或固定時間延遲的啟動關機程序，本創作具有高度彈性自我學習的關機功能可根據評估的關機時間(30秒)，以及求得的放電速率(每秒0.1伏特)，因此，當所述第一放電模式啟動時，尚不對該電腦裝置20啟動關機程序，並且切換進入所述第二放電模式啟動時，仍尚不對該電腦裝置20啟動關機程序。

直到該輸入輸出接點P_SC的電壓降低為5.5伏特甚至更低的5.2伏特時，該微處理單元13才啟動關機程序。其中，當該輸入輸出接點P_SC的電壓降低為5.5伏特再降低至該臨界低電壓準位的2伏特之間的3.5伏特，可提供35秒的關機時間，或5.2伏特再降低至該臨界低電壓準位的2伏特之間的3.2伏特，可提供32秒的關機時間，足以完成該電腦裝置20關機所需要的時間(30秒)，提供充裕的關機時間以完善地儲存重要資料，藉此，可以準確地啟動該電腦裝置20的關機程序。

再者，在該輸入輸出接點P_SC的電壓到達5.5伏特啟動關機程序之前的55秒時間(即該輸入輸出接點P_SC的電壓由11伏特降低至5.5伏特之間的5.5伏特的時間)，該電腦裝置20除可維持正常運作外，該外部電源V_S在上述55秒的時間內恢復正常供電，例如非因電力中斷造成異常狀況排除或短時間(例如數十秒)即復歸的電力中斷，將可避免該電腦裝置20啟動不必要的關機程序。

再者，本創作該微處理單元13所執行的關機程序可移植到其他的電腦裝置或更新的電腦裝置使用，只要透過該微處理單元13執行該輸入輸出接點P_SC的電壓的監測，配合高度彈性自我學習的關機功能，即可達成具自動化與智慧化的不斷電關機操作。

綜上所述，本創作係具有以下之特徵與優點：

1、利用超級電容具有容量大、體積小、快速充、放電次數可達10萬次以上，以及可允許最高達攝氏70度之較佳高溫操作效能之優點，取代二次電池作為該電容單元12之應用，可提供更高的工作溫度範圍以及更長的使用壽命。

2、不改變該電腦裝置20的內部的線路架構，只需要將該不斷電電源裝置10電性連接至該電源轉換單元21的輸出側以及該中央處理器與晶片組22，即可實現高整合性的不斷電系統。

3、在所述第二放電模式操作下，透過該電容放電升壓電路113的升壓操作，可大幅度提高該電容單元12的使用率。

4、透過該微處理單元13對該輸入輸出接點P_SC的電壓監測以及所提供具有高度彈性自我學習的關機功能，不僅可有效地掌握關機程序的啟動時間點，提供足夠的關機時間以完善地儲存重要資料，同時避免非因電力中斷所導致該外部電源V_S的異常而造成不必要關機程序的啟動，以達成具自動化與智慧化之不斷電關機操作。

惟，以上所述，僅為本創作較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本創作之特徵並不侷限於此，並非用以限制本創作，本創作之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本創作申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本創作之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本創作之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。