TWI643059B

TWI643059B - 基本輸入輸出系統的外部供電裝置及其主機板

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Publication number: TWI643059B
Application number: TW106145436A
Authority: TW
Inventors: 黃吉誠
Original assignee: 技嘉科技股份有限公司
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-12-01
Also published as: TW201928591A

Abstract

一種基本輸入輸出系統的外部供電裝置，應用於一主機板。所述外部供電裝置包括一供電板、一電纜及一外部電力輸入單元。供電板透過電纜電性連接於外部電力輸入單元，並且供電板與主機板的一電池座的電池容置空間的形態匹配，而可設置於電池容置空間。外部電力輸入單元供應之電力，係透過電纜傳輸至供電板，而進一步透過供電板與電池座的結合，而供應電力至主機板的基本輸入輸出系統模組，以維持基本輸入輸出系統模組之參數記憶單元運作所需的電力。

Description

基本輸入輸出系統的外部供電裝置及其主機板

本發明有關於基本輸入輸出系統的電力供應，特別是一種基本輸入輸出系統的外部供電裝置及其主機板。

基本輸入輸出系統(Basic Input and Output System，BIOS)電腦開機時，用以執行系統檢測以及進行各項硬體初始化設定，並可對系統進行偵測，提供必要資訊(電壓、溫度等)给作業系統。

各項設定參數，例如各項硬體初始化時之設定，或是主機板運行的警示值設定，係以一參數記憶單元進行記錄。參數記憶單元通常為SRAM等揮發性記憶體，因此參數記憶單元需由一電力源供應電力，以維持其所記錄之系統參數。若電力中斷，則參數記憶單元之記錄將會消失，而使得BIOS僅能恢復原廠設定操作。然而，在某些情況下，BIOS的原廠設定並不符合使用者的需求，且可能因為電腦所運行的服務及所連接之周邊與BIOS的原廠設定有所衝突，而造成電腦系統無法正常運作。

現有的參數記憶單元主要係以鈕扣型電池提供電力。此種鈕扣型電池的電容量有限，且多為一次電池。在電腦系統長期處於關機狀態，鈕扣型電池的電力消耗更為快速，將會導致參數記憶單元之記錄消失，而在開機後發生電腦系統無法正常運作的問題。而電腦關機狀態下，更換電池也會造成參數記憶單元的電力供應中斷。因此，需有新的供電方案，以解決現有BIOS電池的缺點。

鑑於上述問題，本發明提出一種基本輸入輸出系統的外部供電裝置，應用於一主機板。主機板具有一電池座、一電子電路系統以及一基本輸入輸出系統模組，電池座具有一電池容置空間、一正極接觸片以及一負極接觸片，正極接觸片及負極接觸片電性連接至基本輸入輸出系統模組的一參數記憶單元。

基本輸入輸出系統的外部供電裝置包括一供電板、一電纜及一外部電力輸入單元。供電板具有一印刷電路板、一第一電極片以及一第二電極片；其中，印刷電路板之型態匹配電池容置空間，且第一電極片及第二電極片金屬薄膜蝕刻製程形成於印刷電路板之表面，分別用以接觸正極接觸片以及負極接觸片。電纜由一正極導線及一負極導線結合而成，且電纜具有一第一端及一第二端，正極導線及負極導線於第一端分別電性連接於第一電極片及第二電極片。外部電力輸入單元具有一高壓端子及一低壓端子，高壓端子用以提供一直流電位，低壓端子用以提供一接地電位，且正極導線及負極導線於第二端分別電性連接於高壓端子及低壓端子。

藉由供電板以及外部電力輸入單元的電性連接，外部電力輸入單元可以透過供電板供應電力至基本輸入輸出系統模組。

於本發明一或多個實施例中，基本輸入輸出系統的外部供電裝置更包含一變壓元件，設置於外部電力輸入單元與供電板之間，用以轉換由外部電力輸入單元傳輸至供電板之電壓。

於本發明一或多個實施例中，外部電力輸入單元為至少一個二次電池。

於本發明一或多個實施例中，外部電力輸入單元為一電力接頭，用以接收一外部電力。

於本發明一或多個實施例中，外部電力輸入單元為並聯之至少一個二次電池及至少一個電力接頭。

於本發明一或多個實施例中，電纜的第一端為一第一連接器，電性連接於正極導線及負極導線；且供電板還包含一第二連接器，電性連接於第一電極片及第二電極片；第一連接器可拆卸地連接於第二連接器。

於本發明一或多個實施例中，基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一控制電路及一顯示單元，控制電路電性連接於供電板，用以取得供電板之一輸出電壓、一輸出電流及一工作溫度，並驅動顯示單元顯示輸出電壓、輸出電流及工作溫度。

於本發明一或多個實施例中，基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一控制電路及一顯示單元，控制電路連接於基本輸入輸出系統模組以取得主機板之一系統狀態，並驅動顯示單元顯示系統狀態。

於本發明一或多個實施例中，基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一第二電池，連接於基本輸入輸出系統模組，並與外部電力輸入單元互為備援。

如於本發明一或多個實施例中，基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一切換開關，設置於電纜並且連接於第二電池之一輸出端以被觸發，其中，切換開關於第二電池供電時切換為斷路，且於第二電池停止供電時切換為通路。

本發明還提出一種主機板，包含一電子電路系統、一基本輸入輸出系統模組、一電池座、本發明任一實施例提出之基本輸入輸出系統的外部供電裝置以及一備份電路。備份電路電性連接於外部電力輸入單元，並於主機板電力中斷時將主機板之一暫存資料寫入一非揮發性儲存媒體。藉由供電板以及外部電力輸入單元的電性連接，外部電力輸入單元可以透過供電板供應電力至基本輸入輸出系統模組。且外部電力輸入單元可與備份電路結合，作為備份電池模組(Backup Battery Unit，BBU)，降低主機板斷電對系統穩定性的負面影響。

本發明透過供電板以及外部電力輸入單元的電性連接，使得外部電力輸入單元不會受到電池座的限制，仍可透過供電板供應電力至基本輸入輸出系統模組。是以，外部電力輸入單元所提供的電源型態將更有多樣性，以確保對基本輸入輸出系統模組的電力供應，且不需要對現有主機板的基本輸入輸出系統模組電力供應架構進行變更。

100‧‧‧主機板

110‧‧‧電子電路系統

112‧‧‧中央處理器

114‧‧‧系統晶片組

116‧‧‧系統記憶體

120‧‧‧BIOS模組

122‧‧‧參數記憶單元

130‧‧‧電池座

132‧‧‧電池容置空間

134‧‧‧正極接觸片

136‧‧‧負極接觸片

210‧‧‧供電板

212‧‧‧印刷電路板

214‧‧‧第一電極片

216‧‧‧第二電極片

218‧‧‧第二連接器

220‧‧‧電纜

220a‧‧‧第一端

220b‧‧‧第二端

221‧‧‧第一連接器

222‧‧‧正極導線

224‧‧‧負極導線

230‧‧‧外部電力輸入單元

230a‧‧‧高壓端子

230b‧‧‧低壓端子

232‧‧‧二次電池

234‧‧‧電力接頭

240‧‧‧變壓元件

250‧‧‧控制電路

260‧‧‧顯示單元

270‧‧‧第二電池

272‧‧‧輸出端

280‧‧‧切換開關

290‧‧‧備份電路

292‧‧‧非揮發性儲存媒體

圖1為本發明第一實施例之主機板的電路方塊圖。

圖2及圖3為本發明第一實施例之基本輸入輸出系統的外部供電裝置的電路方塊圖。

圖4為本發明第二實施例之基本輸入輸出系統的外部供電裝置的電路方塊圖。

圖5為本發明第三實施例之基本輸入輸出系統的外部供電裝置的電路方塊圖。

圖6為本發明第四實施例之基本輸入輸出系統的外部供電裝置的電路方塊圖。

圖7為本發明第五實施例之基本輸入輸出系統的外部供電裝置的電路方塊圖。

圖8為本發明第六實施例之基本輸入輸出系統的外部供電裝置的電路方塊圖。

圖9為本發明第七實施例之主機板的電路方塊圖。

請參閱圖1所示，為本發明第一實施例之主機板100的電路方塊圖。所述主機板100具有一電子電路系統110及一基本輸入輸出系統模組120(BIOS模組120)以及一電池座130。

如圖1所示，電子電路系統110用於提供主機板100的基本功能，所述電子電路系統110通常包含中央處理器112、系統晶片組114、系統記憶體116以及必要的匯流排。前述的匯流排包含但不限定於SMBus(System Management Bus，系統管理匯流排)、PMBus(Power Management Bus，電源管理匯流排)以及PECI(Platform Environmental Control Interface，平台環境控制介面)。系統晶片組114為用於處理中央處理器112與其他元件之間I/O作業之電路晶片，包含但不限定於路徑控制器(Control Hub)、主機板控制器(Board Management Control，BMC)以及邏輯晶片(logic IC)南橋晶片與北橋晶片之組合、平台路徑控制器 (Platform Control Hub，PCH)、I/O路徑控制器(I/O Control Hub，ICH)、AMD Fusion Controller Hub等。系統晶片組114及其組成非為本案技術特徵所在，其細節以下不再贅述。

如圖1所示，BIOS模組120具有一參數記憶單元122。所述參數記憶單元122通常為SRAM等揮發性記憶體，因此參數記憶單元122需由一電力源供應電力，以維持其所記錄之系統參數。

如圖2及圖3所示，為本發明第一實施例所揭露的基本輸入輸出系統(BIOS)的外部供電裝置的電路方塊圖，應用於前述之主機板100，以透過電池座130供應電力至BIOS模組120，維持參數記憶單元122所記錄之系統參數。BIOS的外部供電裝置包含一供電板210、一電纜220以及一外部電力輸入單元230。

如圖2所示，電池座130具有一電池容置空間132、一正極接觸片134以及一負極接觸片136。正極接觸片134及負極接觸片136電性連接至BIOS模組120。

如圖2及圖3所示，供電板210具有一印刷電路板212、一第一電極片214以及第二電極片216。

如圖3所示，印刷電路板212之型態匹配電池容置空間132，使得印刷電路板212可以容置於電池容置空間132中，且不會與電池容置空間132的內壁之間留下太大的間隔距離。

如圖2及圖3所示，第一電極片214及第二電極片216以金屬薄膜蝕刻製程形成於印刷電路板212之表面，分別用以接觸正極接觸片134以及負極接觸片136。亦即，第一電極片214及第二電極片216在印刷電路板212上的位置，是匹配正極接觸片134以及負極接觸片136在電池容置空間132中的位置。因此，如圖3所示，當印刷電路板212被置入電池容置空間132，第一電極片214恰好可接觸正極接觸片134，且第二電極片216恰好可接觸負極接觸片136，而達成電氣導通。

如圖3所示，電纜220由一正極導線222及一負極導線224結合而成，且電纜220具有一第一端220a及一第二端220b。正極導線222於第一端220a電性連接於第一電極片214，且負極導線224於第一端220a電性連接於第二電極片216。

如圖3所示，電纜220的第一端220a可為一第一連接器221，具有端子電性連接於正極導線222及負極導線224。而供電板210進一步包含一第二連接器218，具有端子電性連接於第一電極片214及第二電極片216。第一連接器221可拆卸地連接於第二連接器218，而透過端子之間的接觸，使正極導線222及負極導線224於第一端220a分別連接於第一電極片214及第二電極片216。

如圖2及圖3所示，外部電力輸入單元230具有一高壓端子230a及一低壓端子230b。高壓端子230a用以提供一直流電位，低壓端子230b用以提供一接地電位。正極導線222於第二端220b電性連接於高壓端子230a，且負極導線224於第二端220b電性連接於低壓端子230b。亦即，外部電力輸入單元230可以透過正極導線222及負極導線224的連接，由第一電極片214及第二電極片216供應電力，使得供電板210可以作為供應電力的連接端口，通過電池座130供應電力至BIOS模組120。於第一實施例中，外部電力輸入單元230為一個二次電池或是多個二次電池形成的電池陣列，而可於主機板100運作時，由主機板100取得電力進行充電，從而維持外部電力輸入單元230的電容量。外部電力輸入單元230的組成不受到電池座130的規格限制，可採用電容量大且可充電之二次電池組成，使得對BIOS模組120的電力供應更為可靠。

另，由於電纜220與供電板210之間係透過第一連接器221以及第二連接器218連接，因此當外部電力輸入單元230之蓄電裝置(如電池)劣化而影響供電或蓄電能力時，可以在主機板100運作時(此時由主機板100提供電力给參數記憶單元122維持參各項參數的記憶)，直接置換外部電力輸入單元230之蓄電裝置，以在主機板100停止運作後可以由更新的外部電力輸入單元230繼續供應電力给參數記憶單元122。

如圖4所示，為本發明第二實施例所揭露的一種BIOS的外部供電裝置的電路方塊圖。BIOS模組120之參數記憶單元122通常具有一額定工作電壓，而此一額定工作電壓不必然與外部電力輸入單元230所能輸出的電壓相同。於第二實施例中，BIOS的外部供電裝置更包含一變壓元件240，設置於外部電力輸入單元230與供電板210之間。通常是設置在電纜220的中段或是與正極導線222串聯。變壓元件240用於轉換由正極導線222傳輸至第一電極片214的電位，而轉換由外部電力輸入單元230傳輸至供電板210之電壓，以符合參數記憶單元122的工作電壓。

基於變壓元件240的設置，外部電力輸入單元230可以有更多樣化的配置型態。如第二實施例中，外部電力輸入單元230可為二次電池，可被拆換更新，或是於主機板100通電運作時被充電。通常二次電池與一次電池的電壓會不相同，而BIOS模組120或是參數記憶單元122又是針對一次電池設計，使得二次電池的輸出電壓往往會不符合參數記憶單元122的需求。透過變壓元件240的設置，就可以確保外部電力輸入單元230輸出的電壓符合需求，而增加外部電力輸入單元230可以實施的方式。

如圖5所示，為本發明第三實施例所揭露的一種BIOS的外部供電裝置的電路方塊圖。於第三實施例中，外部電力輸入單元230為一電力接頭，用以接收一外部電力(例如通過一變壓器接收市電)。所述電力接頭可為直流接頭(DC connector)或是如圖所示的USB接頭。設置於外部電力輸入單元230與供電板210之間亦設置變壓元件240，以將外部電力輸入單元230所接收的外部電力轉換為符合參數記憶單元122的需求的直流電壓。

如圖6所示，為本發明第四實施例所揭露的一種BIOS的外部供電裝置的電路方塊圖。於第四實施例中，外部電力輸入單元230為並聯之至少一個二次電池232及至少一個電力接頭234，藉以增加電力來源的多樣性。電力來源的多樣性來確保對參數記憶單元122的電力供應，電力接頭234除了接收外部電力供應给參數記憶單元122，還可對二次電池232進行充電。

如圖7所示，為本發明第五實施例所揭露的一種BIOS的外部供電裝置的電路方塊圖。於第五實施例中，BIOS的外部供電裝置更包含一控制電路250及一顯示單元260，控制電路250電性連接於供電板210，用以取得供電板210之一輸出電壓、一輸出電流及一工作溫度，並驅動顯示單元260顯示輸出電壓、輸出電流及工作溫度。透過顯示單元260，使用者可以得知外部電力輸入單元230的電力供應狀態，以對外部電力輸入單元230進行必要的調整。

此外，控制電路250可以進一步連接於BIOS模組120，透過BIOS模組120取得主機板100的系統狀態，包括但不限定於中央處理器112的溫度、電壓、頻率，系統記憶體116溫度、電壓、頻率，或參數記憶單元122所記錄的設定參數，並驅動顯示單元260顯示系統狀態。

如圖8所示，為本發明第六實施例所揭露的一種BIOS的外部供電裝置的電路方塊圖。於第六實施例中，所述外部供電裝置一第二電池270及一切換開關280。第二電池270可為主機板100原有的BIOS電池，且其通常為不可充電之一次電池。第二電池270連接於BIOS模組120，而切換開關280設置於電纜220，並連接於第二電池270之一輸出端272以被觸發。切換開關280於第二電池270的輸出端272供電時切換為斷路，使第二電池270供應電力至參數記憶單元122。當第二電池270的輸出端272停止供電時，則切換開關280切換為通路，使得外部電力輸入單元230供應電力至參數記憶單元122。因此，於第六實施例中，第二電池270與外部電力輸入單元230互為備援。

如圖9所示，為本發明第七實施例所揭露的一種主機板100的電路方塊圖，該主機板100具有如前述任一實施例所揭露之BIOS的外部供電裝置。第七實施例之主機板100更包含一備份電路290，電性連接於外部電力輸入單元230。備份電路290可以是直接電性連接於外部電力輸入單元230，也可以透過電池座130間接地連接於外部電力輸入單元230。此外，備份電路290還內建或外接於一非揮發性儲存媒體292，例如一快閃記憶體模組。

備份電路290由外部電力輸入單元230取得電力，並且監控主機板100的電力狀態，而與外部電力輸入單元230結合成為一備份電池模組(Backup Battery Unit，BBU)。備份電路290於主機板100電力中斷時啟用一備份作業，將主機板100運作之暫存資料寫入非揮發性儲存媒體292。所述暫存資料可為系統記憶體116中的暫存資料，或是硬碟機(連接於主機板100)的硬碟讀寫日誌檔(Journal)包含的剩餘讀寫作業。於主機板100電力恢復後，備份電路290可執行將暫存資料回存的作業。

本發明透過供電板210以及外部電力輸入單元230的電性連接，使得外部電力輸入單元230不會受到電池座130的限制，仍可透過供電板210供應電力至BIOS模組120。是以，外部電力輸入單元230的具體實施方式將更有多樣性，以確保對外部電力輸入單元230的電力供應，且不需要對現有主機板100的外部電力輸入單元230電力供應架構進行變更。此外，外部電力輸入單元230更可提供額外的電力，以驅動其他系統，例如驅動本發明一實施例所揭露之備份電池模組。

Claims

一種基本輸入輸出系統的外部供電裝置，應用於一主機板，該主機板具有一電池座、一電子電路系統以及一基本輸入輸出系統模組，該電池座具有一電池容置空間、一正極接觸片以及一負極接觸片，該正極接觸片及該負極接觸片電性連接至該基本輸入輸出系統模組的一參數記憶單元；該基本輸入輸出系統的外部供電裝置包括：一供電板，具有一印刷電路板、一第一電極片以及一第二電極片；其中，該印刷電路板之型態匹配該電池容置空間，且該第一電極片及該第二電極片金屬薄膜蝕刻製程形成於該印刷電路板之表面，分別用以接觸該正極接觸片以及該負極接觸片；一電纜，由一正極導線及一負極導線結合而成，且該電纜具有一第一端及一第二端，該正極導線及該負極導線於該第一端分別電性連接於該第一電極片及該第二電極片；以及一外部電力輸入單元，具有一高壓端子及一低壓端子，該高壓端子用以提供一直流電位，該低壓端子用以提供一接地電位，且該正極導線及該負極導線於該第二端分別電性連接於該高壓端子及該低壓端子。
如申請專利範圍第1項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一變壓元件，設置於該外部電力輸入單元與該供電板之間，用以轉換由該外部電力輸入單元傳輸至該供電板之電壓。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，其中，該外部電力輸入單元為至少一個二次電池。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，其中，該外部電力輸入單元為一電力接頭，用以接收一外部電力。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，其中，該外部電力輸入單元為並聯之至少一個二次電池及至少一個電力接頭。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，其中：該電纜的該第一端為一第一連接器，電性連接於該正極導線及該負極導線；且該供電板還包含一第二連接器，電性連接於該第一電極片及該第二電極片；該第一連接器可拆卸地連接於該第二連接器。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一控制電路及一顯示單元，該控制電路電性連接於該供電板，用以取得該供電板之一輸出電壓、一輸出電流及一工作溫度，並驅動該顯示單元顯示該輸出電壓、該輸出電流及該工作溫度。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一控制電路及一顯示單元，該控制電路連接於該基本輸入輸出系統模組以取得該主機板之一系統狀態，並驅動該顯示單元顯示該系統狀態。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一第二電池，連接於該基本輸入輸出系統模組，並與該外部電力輸入單元互為備援。
如申請專利範圍第9項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置，更包含一切換開關，設置於該電纜並且連接於該第二電池之一輸出端以被觸發，其中，該切換開關於該第二電池供電時切換為斷路，且於該第二電池停止供電時切換為通路。
一種主機板，包含：一電子電路系統，提供該主機板之基本功能；一基本輸入輸出系統模組，連接於該電子電路系統，用以控制該主機板的基本輸入輸出，且該基本輸入輸出系統具有一參數記憶單元，以儲存設定參數；一電池座，具有一電池容置空間、一正極接觸片以及一負極接觸片，該正極接觸片及該負極接觸片電性連接至該基本輸入輸出系統模組的一參數記憶單元；如第1項至第10項任一項所述的基本輸入輸出系統的外部供電裝置；以及一備份電路，電性連接於該外部供電裝置的該外部電力輸入單元，並於該主機板電力中斷時將該主機板之一暫存資料寫入一非揮發性儲存媒體。