TWI714863B - 電壓調整裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

一種電壓調整裝置電性連接至主機、電源板及電子裝置，其中主機電性連接電子裝置以控制此電子裝置，電源板電性連接主機及電子裝置以供應主機及電子裝置運作所需之電力。所述的電壓調整裝置包括：電壓偵測器以及訊號發射器。電壓偵測器透過一線路電性連接電子裝置並取得此線路之電壓偵測值。訊號發射器電性連接電壓偵測器並電性連接主機及電源板，訊號發射器在電壓偵測值首次大於電壓基線值時發送電力穩定訊號至主機，且在電力穩定訊號發送之後，根據電壓偵測值之大小發送電壓調整訊號至電源板以選擇性地改變電源板供應電力的電壓。

Description

電壓調整裝置及其方法

本發明係關於一種電壓調整裝置與電壓調整方法，特別是一種裝設於末端線路的電壓調整裝置與此末端線路的電壓調整方法。

現今大型資料中心的機櫃式伺服器（server）及儲存器系統（storage）其規模日漸龐大，如何確保系統中各個元件的供應電源精準且穩定成為一個重要課題。

伺服器或儲存器系統上的電源板（power board）負責將外部進來的電源透過電壓轉換器（voltage converter）轉成不同的直流電壓供給至系統，轉換出來電壓位準常見有12伏特、5伏特、3.3伏特等，這些電壓的位準皆須落在一定的標準範圍內，太高或太低皆可能導致晶片異常。

在大型機櫃式（rack）系統的設計上，因機櫃式系統遠較一般筆記型電腦或個人電腦龐大許多，故在系統線路的末端，即距離電源源頭較遠的地方，常因走線、板材或連接器等損耗以及大量耗能的硬碟和運算單元，而發生電壓位準過低的狀況。尤其在系統效能重載時，電壓下降的幅度更趨明顯，電壓位準過低容易導致資料遺失或傳輸異常等問題，末端線路電壓不足的問題亦會造成線路設計上的限制。

對於末端線路電壓過低的問題，常見的解決方法有兩種：一個方法是「低電壓保護」，即當電壓位準低於一基準值時，關掉裝置以達保護功效。然而，此方法若未搭配適當的緩衝機制而突然關閉裝置，將可能導致正在傳輸資料的遺失。另一個方法則是「提高來源電壓」，藉此補償電源板將電力傳輸到電路末端時的壓降現象。然而，若僅採用固定式的電壓調整幅度，則在系統負載不高（即電壓損耗較小）時，將可能會導致前端（靠近電源源頭端）電壓過高的情況，造成不必要的能源浪費。

而除了電壓位準的問題之外，在大型系統的上電時序部分，也常因線路上有多個電壓轉換器或穩壓晶片，使得線路末端電壓準備完成的時間較長，因此導致暫態的漏電或是晶片異常等現象。

有鑑於此，本發明提出一種電壓調整裝置，藉此一併解決電路末端電壓不足導致的資料遺失或傳輸異常等問題，以及上電時序不一致導致的暫態漏電或晶片異常等問題。

依據本發明一實施例所敘述的一種電壓調整裝置，其係用以電性連接至主機、電源板及電子裝置，其中主機電性連接電子裝置以控制此電子裝置，電源板電性連接主機及電子裝置以供應主機及電子裝置運作所需之電力，所述的電壓調整裝置包括：電壓偵測器以及訊號發射器。電壓偵測器用於透過一線路電性連接電子裝置並取得此線路之電壓偵測值。訊號發射器電性連接電壓偵測器並用於電性連接主機及電源板，訊號發射器用以在電壓偵測值首次大於電壓基線值時發送電力穩定訊號至主機，且在電力穩定訊號發送之後，根據電壓偵測值之大小發送電壓調整訊號至電源板以選擇性地改變電源板供應電力的電壓。

依據本發明另一實施例所述敘的一種電壓調整裝置，相較於上述實施例更包括：電力供應器。電力供應器電性連接電壓偵測器且透過前述線路電性連接電子裝置及電性連接電源板，電力供應器用以在電壓偵測值小於或等於電壓基線值時提供補充電力。電力供應器包括超級電容組以及充電電路。超級電容組透過前述線路電性連接電子裝置以提供補充電力。充電電路電性連接超級電容組並用於電性連接電源板，充電電路用以在電壓偵測值大於電壓基線值時對超級電容組進行充電。

依據本發明又一實施例所敘述的一種電壓調整裝置，其中超級電容組更包括：第一超級電容、第二超級電容以及切換單元。第一超級電容電性連接充電電路，第一超級電容在電壓偵測值小於或等於電壓基線值時提供第一補充電力。第二超級電容電性連接充電電路，第二超級電容用以在第一超級電容提供第一補充電力之後且電壓偵測值小於或等於電壓基線值時提供一第二補充電力。切換單元電性連接第一超級電容及第二超級電容並透過前述線路電性連接電子裝置，切換單元用以選擇性地提供第一補充電力及第二補充電力中至少一者。訊號發射器更用以在提供第二補充電力時發送一裝置保護訊號至主機。

依據本發明一實施例所敘述的一種電壓調整方法，包括：電壓偵測器取得一線路的電壓偵測值；在電壓偵測值首次大於電壓基線值時，訊號發射器發送電力穩定訊號；在訊號發射器發送電力穩定訊號之後，訊號發射器根據電壓偵測值發送電壓調整訊號；以及電源板之電壓轉換器根據電壓調整訊號選擇性地改變前述線路的供應電力的電壓。

依據本發明另一實施例所敘述的一種電壓調整方法，在發送電力穩定訊號之後，當電壓偵測值小於或等於電壓基線值時，相較於上述實施例更包括：超級電容組提供補充電力。

上述另一實施例中所述的超級電容組包括第一超級電容及第二超級電容且補充電力包括第一補充電力及第二補充電力，在第一超級電容提供第一補充電力且電壓偵測值小於或等於電壓基線值時，依據本發明又一實施例所敘述的一種電壓調整方法，相較於上述另一實施例更包括：第二超級電容提供第二補充電力。在發送電力穩定訊號之後，當電壓偵測值大於電壓基線值時，更包括：充電電路對第一超級電容及第二超級電容充電。在第一超級電容提供第一補充電力且電壓偵測值小於或等於電壓基線值時，更包括：訊號發射器發送裝置保護訊號。在對第一超級電容及第二超級電容充電時，係先對第二超級電容進行充電，在第二超級電容充滿之後，再對第一超級電容進行充電。

根據上述發明內容，透過在末端線路裝設本發明上述實施例揭露的電壓調整裝置並採用本發明上述實施例揭露的電壓調整方法，可達到下列功效：

首先，藉由電壓調整裝置偵測末端電壓，待其確認各線路電壓皆上升至穩態後發送電力穩定訊號通知系統主機電源準備完成，可避免因末端線路上電較慢而導致的時序問題。

其次，根據電壓偵測值持續反饋電壓調整訊號至電源板上的電壓轉換器，使其供電電壓進行動態的調整，確保供電電壓至末端仍保有穩定的位準，不至於過低。例如當末端線路的電壓偏低時，在反饋電壓調整訊號後，電壓轉換器會將輸出電壓提高，反之亦然。由於本發明上述實施例揭露的電壓調整裝置被裝設於末端線路，故更能反應在供電狀態時所有線路中的最差狀況，進而對電力供應進行最佳化。

再者，若供電電壓在動態調整時，末端線路的電壓仍發生電壓過低的情形時，可啟用第一超級電容提供第一補充電力以輔助穩定電壓。若電壓仍持續下降，則發送裝置保護訊號給主機，同時啟用第二超級電容讓系統具有足夠的緩衝時間能關閉電子裝置，避免資料丟失。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

本發明係適用於伺服器系統或儲存器系統中的末端線路或線路中電壓較低的部分，一般而言，末端線路係指距離電力來源較遠處的電力路徑，通常此處由於經過的電力路徑較長，因此電壓衰減幅度較大。以下將以三個實施例介紹本發明所揭露的電壓調整裝置與電壓調整方法。必須事先說明的是：為便於敘述，後文所提到的「線路」，若未另外說明，則其意係指電力路徑（power rail）。

請參考圖1，其係繪示本發明一實施例所敘述的電壓調整裝置1與其應用環境的架構圖。如圖1所示，電壓調整裝置1包括電壓偵測器12及訊號發射器14。電壓調整裝置1電性連接至主機3、電源板5及電子裝置7，其中，主機3電性連接電子裝置7以控制此電子裝置7，電源板5電性連接主機3及電子裝置7以供應主機3及電子裝置7運作所需之電力，實務上，電子裝置7例如係大量耗能的硬碟或運算單元，本發明並不特別限制電子裝置7的硬體類型。

電壓偵測器12透過一線路PR電性連接電子裝置7以取得此線路PR的電壓偵測值。實務上，電源板5將外部電源透過電壓轉換器產生不同的直流電壓供給到系統中的多個電子裝置及其對應的線路，而電壓感測器12較佳被裝設於這些線路中屬於末端或壓降幅度相對較高的部分，如圖1繪示的線路PR。實際裝設的位置則可透過電源仿真軟體預先找出系統中每路電壓在線路上電壓衰減相對較高處，也就是系統電源供應的最差處（worst case），作為後續電壓調整的參考點。

訊號發射器14電性連接電壓偵測器12並電性連接主機3及電源板5。訊號發射器14在電壓偵測值首次大於電壓基線值時發送電力穩定訊號F1至主機3。而主機在收到電力穩定訊號F1後，可繼續啟動電子裝置7。一般來說，電力穩定訊號（power good signal）F1在硬體實現方面係將電力穩定接腳（power good pin）從低準位改為高準位以通知主機3。所述的「首次大於電壓基線值」係指在系統開機啟動後，末端線路PR的電壓第一次達到電性連接到末端線路PR的電子裝置7可正常運作的電壓值（即電壓基線值）。

在電力穩定訊號F1發送之後，電壓偵測器12持續偵測線路PR上的電壓，同時訊號發射器14根據電壓偵測值之大小發送電壓調整訊號F2至電源板5以選擇性地改變電源板5供應電力的電壓。詳言之，訊號發射器14將電壓調整訊號F2反饋至電源板5上的電壓轉換器進行動態調整，例如當末端線路PR的電壓太低時，藉由電壓調整訊號F2使電壓轉換器提升電壓。實務上，係將電壓偵測器12取得的電壓偵測值，分壓一部分並反饋至電源板5上的電壓控制接腳，以調整電壓轉換器的輸出電壓。

請參考圖2，其係繪示本發明一實施例所敘述的電壓調整方法的流程圖，其中步驟S11至步驟S13係代表電力準備階段S1，步驟S21至步驟S22係代表第一電力調整階段S2。

首先請參考步驟S11：取得電壓偵測值。詳言之，在完成電壓調整裝置1之裝設並讓電源板5上電以啟動系統之後，由電壓偵測器12取得線路PR的電壓偵測值。請繼續參考步驟S12：在電壓偵測值首次大於電壓基線值時，則繼續執行步驟S13：由訊號發射器14發送電力穩定訊號F1至主機3。另一方面，若電壓偵測值小於或等於電壓基線值，則代表線路PR的電壓尚未達到穩定狀態，因此回到步驟S11。在訊號發射器14發送電力穩定訊號F1之後，請參考步驟S21及步驟S22：電壓偵測器12繼續取得電壓偵測值，同時訊號發射器14根據當前電壓偵測值發送電壓調整訊號F2，位於電源板5的電壓轉換器根據電壓調整訊號F2選擇性地改變線路PR的供應電力的電壓。

相較於系統中其他電路，末端線路PR通常較慢反映電壓之增幅，因此當步驟S12確認線路PR的電壓達到電壓基線值之後，代表系統中其他電路的電壓同時或更早達到此電壓基線值。因此可避免大型系統中常出現的上電時序不一致導致暫態的漏電或是晶片異常等問題。此外，電壓調整裝置1在步驟S21至步驟S22仍持續保持根據線路PR當前的電壓偵測值動態調整電源板5的供電電壓，而非僅從電力來源端增加固定額度的電壓值導致前端電路電壓過高。因此，本發明一實施例所敘述的電壓調整裝置1及電壓調整方法保證了線路PR上的電力供應之穩定度與精準度。

請參考圖3，其係繪示本發明另一實施例所敘述的電壓調整裝置1與其應用環境的架構圖。此另一實施例係在前述實施例之基礎上更包括一電力供應器16。如圖3所示，電力供應器16電性連接電壓偵測器12且透過線路PR電性連接電子裝置7並電性連接電源板5。電力供應器16在電壓偵測值小於或等於電壓基線值時提供補充電力。

詳言之，電力供應器16包括超級電容組161及充電電路163。超級電容組161透過線路PR電性連接電子裝置7以提供補充電力。超級電容組中包括一或多個超級電容（Supercapacitor），所述的超級電容即雙電層電容器（Electrostatic Double-Layer Capacitors，EDLC），其優點為充放電速度快且電流大，反應速度快；實務上在配置超級電容組161時，應依據系統功耗及可擺放的空間作取捨。

從系統層面來看，因為電源板5的供電電壓不能無限制的拉高，否則將導致前端電路（即靠近電源端，電壓損耗較輕微的線路）產生電壓過高的狀況；故當末端電壓下降劇烈，低過電壓基線值，且無法光靠電壓轉換器的電壓調整來抵銷電壓下降的情況時，則本發明另一實施例的電壓調整裝置1將立即釋放超級電容組161的蓄電對電子裝置7作第一時間的電壓補償。

於此必須特別指出的是：本發明另一實施例中應用超級電容組161的方式與常見的應用方式有所區別。一般而言，為防止資料因掉電而遺失，通常係於系統失去電力時藉由超級電容組161提供額外的備用電力。然而，本發明另一實施例的設計係當電壓偵測器12偵測到電壓下降到達一定幅度時（即電壓偵測值小於或等於電壓基線值）便啟用超級電容組161進行動態電壓補償。

請繼續參考圖3。充電電路163電性連接超級電容組161以及電源板5。在電壓偵測值大於電壓基線值時，充電電路163對超級電容組161進行充電。換句話說，當系統負載不高（無嚴重的電壓掉落狀況）時，由充電電路163補充先前超級電容組161損耗的電力。

另外在實務上，電力供應器16可包括一開關單元。開關單元電性連接電壓偵測器12，開關單元根據電壓偵測值是否大於電壓基線值而選擇性地導通或斷開超級電容組161中的超級電容。詳言之，當電壓偵測值大於電壓基線值時，開關單元導通充電電路163與超級電容之間的電路以便進行充電；當超級電容充滿時，開關單元斷開充電電路163與超級電容之間的電路。

請參考圖4，其係繪示本發明另一實施例所敘述的電壓調整方法的流程圖，其中，圖4中的步驟S11~S13所代表的電力準備階段S1與圖1相同，於此不贅述。此另一實施例係在前述實施例之基礎上增加電力供應器調整電壓161的相關步驟，亦即於第一電力調整階段S2增加步驟S23並新增一第二電力調整階段S3。

請直接參考步驟S21。在訊號發射器14發送電力穩定訊號F1之後，電壓偵測器12仍持續對線路PR進行偵測以取得電壓偵測值。並接著執行步驟S31，當電壓偵測值小於或等於電壓基線值時，代表在第一電力調整階段S2中，透過電壓調整訊號F2仍無法避免線路PR的電壓下降，因此執行步驟S32：啟動電力供應器16中的超級電容組161以提供補充電力。另一方面，若電壓偵測值大於電壓基線值時，則如同前一實施例所述的步驟S22，訊號發射器14根據電壓偵測值發送電壓調整訊號F2；同時，請參考步驟S23：電力供應器16對超級電容組161進行充電。在執行步驟S23之後，回到步驟S21繼續偵測電壓。

另須補充說明的是：在圖4所敘述的電壓調整方法的流程中，在步驟S12確認過電壓偵測值大於電壓基線值後，除了繼續執行步驟S13發送電力穩定訊號，亦可立即執行步驟S23對超級電容進行充電，而無須等到步驟S31再次確認電壓偵測值大於電壓基線值。換言之，本發明另一實施例中，針對步驟S23，可視實務需求選擇在步驟S13之後執行或步驟S31之後執行。

如上所述，本發明另一實施例敘述的電壓調整裝置1及電壓調整方法在保有前一實施例所述的功效的同時，更透過增設電力供應器16與其相關的啟用步驟，於電壓調整訊號F2無法有效提升末端線路PR的電壓時，即時地進行電壓補償。因此，可有效避免末端線路PR及其連接的電子裝置7因電壓過低而使得資料遺失。

請參考圖5，其係繪示本發明又一實施例所敘述的電壓調整裝置1與其應用環境的架構圖。此又一實施例係在前述另一實施例之基礎上進一步改善電力供應器16及訊號發射器14。具體而言，在另一實施例中述及的超級電容組161在又一實施例中係包括第一超級電容1612、第二超級電容1614以及切換單元1616；在另一實施例述及的補充電力在又一實施例中係包括第一補充電力及第二補充電力。如圖5所示，第一超級電容1612及第二超級電容1614皆電性連接充電電路163。第一超級電容1612用於在電壓偵測值小於或等於電壓基線值時提供第一補充電力。第二超級電容1614用於在第一超級電容1612提供第一補充電力之後且電壓偵測值小於或等於電壓基線值時提供第二補充電力。切換單元1616電性連接第一超級電容1612以及第二超級電容1614並透過線路PR電性連接電子裝置7。切換單元1616選擇性地提供第一補充電力及該第二補充電力中至少一者。訊號發射器14更在提供第二補充電力時發送一裝置保護訊號F3至主機3。主機3在收到裝置保護訊號F3時，會對相對應的電子裝置7執行資料保護程序。實務上，當電壓下降時間過久或是下降幅度過大時，代表由第一超級電容1612已經或即將耗盡電力。因此，本發明又一實施例的電壓調整裝置1於此時啟用第二超級電容1614來補償電壓，藉此延長電壓下降的時間；與此同時，電壓調整裝置1透過訊號發射器14發送裝置保護訊號F3至主機3以便讓主機3提早進行資料保護的動作以及關閉線路PR上電壓不足的電子裝置7。

實務上，系統內部可能具有複數個電壓下降狀況較為嚴重的末端線路PR需要裝設本發明又一實施例所揭露的電壓調整裝置1。因此，可將電壓偵測器12與電力供應器16各自模組化，並且在不同的末端線路PR各自裝設電壓偵測器12與電力供應器16，訊號發射器14則一併接收來自多個電壓偵測器12取得的電壓偵測值，並且在所有電壓偵測值皆達到各自預設的電壓基線值之後，才進行電力穩定訊號F1的發送。至於對應各個末端線路PR的電壓調整訊號F2及裝置保護訊號F3則係依據各個末端線路PR各自的電壓基線值而決定是否發送。然而上述的實施態樣僅為舉例說明，而非用以限制本發明又一實施例的具體應用方式。

請參考圖6，其係繪示本發明又一實施例所敘述的電壓調整方法的流程圖，其中，圖6中的步驟S11~S13所代表的電力準備階段S1與圖1及圖4相同，圖6中的步驟S21~S23所代表的第一電力調整階段S2與圖4相同。請再參考圖7，其係繪示一電壓調整範例的電壓偵測值與時間關係圖，其中，電壓基線值為12伏特。以下請一併參考圖6及圖7說明本發明又一實施例的電壓調整方法。

請參考圖6的步驟S11：取得電壓偵測值。步驟11可對應至圖7的第0~0.5毫秒，在此時間段，電壓偵測值持續上升，但尚未超過電壓基線值12伏特。

請參考圖6的步驟S12：電壓偵測值首次大於電壓基線值。步驟S12在圖7標示點P12的判斷結果為「是」，因此繼續執行步驟S13：發送電力穩定訊號F1，代表從電力準備階段S1前往第一電力調整階段S2。

請參考圖6的步驟S21和步驟S31：取得電壓偵測值及判斷電壓偵測值是否大於電壓基線值，可對應至圖7的第0.5~1.5毫秒。根據圖7所繪示的電壓調整範例，在此時間段的電壓偵測值持續大於電壓基線值，因此在步驟S31之後執行步驟S22：訊號發射器14根據電壓偵測值發送電壓調整訊號F2；以及步驟S23：充電電路163對第一超級電容1612及第二超級電容1614進行充電。實務上，步驟S23亦可安排於步驟S13之後開始執行，以便充電電路163提早充滿第一超級電容1612及第二超級電容1614可蓄存的電力。另外，在充電電路163進行充電時，係先對第二超級電容1614進行充電，在第二超級電容1614充滿之後，再對第一超級電容1612進行充電。此充電順序可確保當第二超級電容1614釋放所蓄電力時，第一超級電容1612必定已處於耗盡電力的狀態。換個角度觀之，前述充電順序可避免在第一超級電容1612放電期間，電壓偵測值回覆到電壓基線值以上，因此第二超級電容1614開始充電的情況。然而本發明並不限定於此充電順序，實務上亦可根據需求採用同時充電或是先充滿第一超級電容1612的充電順序。

請參考圖6的步驟S32：提供第一補充電力，並請同時參考圖72的標示點P31。在開機後約過1.5毫秒後，雖然在第一電力調整階段S2中採用電壓調整訊號F2提升線路PR的電壓，然而電壓偵測值仍逐漸降低到小於或等於電壓基線值，也就是步驟S31在標示點P31的判斷結果為「否」。本發明又一實施例的調整電力方法在此進入第二電力調整階段S3，也就是啟用第一超級電容1612提供第一補充電力，與電壓調整訊號F2一起提升線路PR的電壓。

請參考圖7的第1.5~2.0毫秒處，在以第一超級電容1612提供第一補充電力之後，可看出電壓偵測值回升至電壓基線值以上，代表第一補充電力產生效用。因此在圖6的步驟S33的判斷結果為「是」，故返回步驟S22所在的第一電力調整階段S2，由電源板5根據電壓調整訊號F2動態調整輸出電壓。

須注意的是：每當返回第一電力調整階段S2時，即代表電壓偵測值大於電壓基線值。此時第一超級電容1612停止放電。實務上，切換單元1616中可更包括一防過放電路，防過放電路會計算超級電容1612、1614的現有電量，並在超級電容1612、1614即將耗盡電力時切掉放電路徑，以避免超級電容1612、1614因過度放電（overdischarge）而損壞。

請參考圖7，在第2.0毫秒處電壓偵測值再次下降，直到標示點P33電壓偵測值小於或等於電壓基線值，相當於執行到圖6的步驟S33且其判斷結果為「否」，因此繼續執行步驟S34，判斷第一超級電容1612是否仍有蓄存電力可供使用。實務上，可能因為短時間的系統負載變大，或因為電源板5所連接的外部電源不穩定，或因為系統內部從電源板5到末端線路PR的這段電路出現異常狀況而導致電壓驟降。當電壓下降時間持續過久或是電壓下降幅度過大，將導致第一補充電力用盡，使得在步驟S34的判斷結果為「是」，本發明另一實施例的電壓調整方法在此將執行步驟S35：提供第二補充電力並發送裝置保護訊號F3。詳言之，切換單元1616的電力輸出來源從第一超級電容1612改為第二超級電容1614，藉此補償電壓，延緩電壓下降。請參考圖7第2.5~3.0毫秒的時間段，電壓偵測值再度回升，代表第二補充電力發揮效用。然而，當需要用到第二超級電容1614提供第二補充電力時，代表線路PR的電壓下降情況嚴重，此時需立刻進行裝置保護以避免資料隨時可能因掉電遺失，故本發明另一實施例的電壓調整裝置1中的訊號發射器14發送裝置保護訊號F3通知主機3。請參考圖7，藉由第二超級電容1614供電所延伸的緩衝時間，主機3得以在第3.0毫秒前執行資料儲存的動作並且關閉電壓不足的電子裝置7，因此避免了末端線路PR上的電子裝置7不致於因為電壓驟降的現象而來不及儲存資料的問題。

綜上所述，本發明所揭露的電壓調整裝置及電壓調整方法，可避免在供電線路末端產生的電壓驟降或時序錯亂等問題，增加電源的可靠性，並且在更為極端的電壓掉落的狀況發生時，亦能即時反應並有足夠的緩衝時間確保資料不遺失。同時亦可降低因為電壓下降造成系統電路設計上的限制。此外，有別於傳統系統供電的電壓調整多為調整後便固定的模式，在本發明上述實施例中，以系統中電壓掉落最嚴重的地方作為回授訊號處，然後執行動態的供電最佳化調整，可有效避免在電源前端電路被調整成過高電壓的問題。而在超級電容的應用方面，不同於一般將超級電容作為備用電源的應用方式，本發明上述實施例係藉超級電容反應快速的特性進行電壓的補償，確保系統整體的電源的穩定度及可靠性。整體而言，在系統中找出電壓掉落最嚴重處作為回授訊號的參考點設置本發明上述實施例揭露的電壓調整裝置，其中包含超級電容以全面性的解決大型系統在設計上因線路、連接器及負載損耗等因素所造成的電壓位準下降、時序錯亂等問題，同時依據本發明上述實施例的電壓調整方法，可確保在異常發生時仍有足夠的緩衝時間儲存資料以免重要資料因裝置掉電而遺失。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧電壓調整裝置 12‧‧‧電壓偵測器 14‧‧‧訊號發射器 16‧‧‧電力供應器 161‧‧‧超級電容組 1612‧‧‧第一超級電容 1614‧‧‧第二超級電容 616‧‧‧切換單元 163‧‧‧充電電路 PR‧‧‧線路 3‧‧‧主機 5‧‧‧電源板 7‧‧‧電子裝置 F1‧‧‧電力穩定訊號 F2‧‧‧電壓調整訊號 F3‧‧‧裝置保護訊號 S1‧‧‧電力準備階段 S2‧‧‧第一電力調整階段 S3‧‧‧第二電力調整階段 S11~S13、S21~S23、S31~S35‧‧‧步驟 P12、P31、P33‧‧‧標示點

圖1係依據本發明一實施例所繪示的電壓調整裝置與其應用環境的架構圖。 圖2係依據本發明一實施例所繪示的電壓調整方法的流程圖。 圖3係依據本發明另一實施例所繪示的電壓調整裝置與其應用環境的架構圖。 圖4係依據本發明另一實施例所繪示的電壓調整方法的流程圖。 圖5係依據本發明又一實施例所繪示的電壓調整裝置與其應用環境的架構圖。 圖6係依據本發明又一實施例所繪示的電壓調整方法的流程圖。 圖7係一電壓調整範例的電壓偵測值與時間關係圖。

1‧‧‧電壓調整裝置

12‧‧‧電壓偵測器

14‧‧‧訊號發射器

3‧‧‧主機

5‧‧‧電源板

7‧‧‧電子裝置

F1‧‧‧電力穩定訊號

F2‧‧‧電壓調整訊號

PR‧‧‧線路

Claims (10)

1. 一種電壓調整裝置，用以電性連接至一系統內的一主機、一電源板及一電子裝置，其中該主機電性連接該電子裝置以控制該電子裝置，該電源板電性連接該主機及該電子裝置以供應該主機及該電子裝置運作所需之電力，所述的電壓調整裝置包括：一電壓偵測器，用於透過設於該系統的末端之一末端線路電性連接該電子裝置並取得該末端線路之一電壓偵測值；以及一訊號發射器，電性連接該電壓偵測器並用於電性連接該主機及該電源板，該訊號發射器用以在該電壓偵測值首次大於一電壓基線值時發送一電力穩定訊號至該主機，且在該電力穩定訊號發送之後，根據該電壓偵測值之大小發送一電壓調整訊號至該電源板以選擇性地改變該電源板供應電力的電壓。
2. 如請求項1所述的電壓調整裝置，更包括：一電力供應器，電性連接該電壓偵測器且用於透過該末端線路電性連接該電子裝置及用於電性連接該電源板，該電力供應器用以在該電壓偵測值小於或等於該電壓基線值時提供一補充電力。
3. 如請求項2所述的電壓調整裝置，其中該電力供應器包括：一超級電容組，用於透過該末端線路電性連接該電子裝置以提供該補充電力；以及一充電電路，電性連接該超級電容組並用於電性連接該電源板，該充電電路用以在該電壓偵測值大於該電壓基線值時對該超級電容組進行充電。
4. 如請求項3所述的電壓調整裝置，其中該超級電容組更包括：一第一超級電容，電性連接該充電電路，該第一超級電容用以在該電壓偵測值小於或等於該電壓基線值時提供一第一補充電力；一第二超級電容，電性連接該充電電路，該第二超級電容用以在該第一超級電容提供該第一補充電力之後且該電壓偵測值小於或等於該電壓基線值時提供一第二補充電力；以及一切換單元，電性連接該第一超級電容及該第二超級電容並用於透過該末端線路電性連接該電子裝置，該切換單元用以選擇性地提供該第一補充電力及該第二補充電力中至少一者；其中，該訊號發射器更用以在提供該第二補充電力時發送一裝置保護訊號至該主機。
5. 一種電壓調整方法，包括：以一電壓偵測器取得設置在系統末端的一末端線路之一電壓偵測值；在該電壓偵測值首次大於一電壓基線值時，以一訊號發射器發送一電力穩定訊號；在該訊號發射器發送該電力穩定訊號之後，以該訊號發射器根據該電壓偵測值發送一電壓調整訊號；以及以一電源板之一電壓轉換器根據該電壓調整訊號選擇性地改變該末端線路之供應電力的電壓。
6. 如請求項5所述的電壓調整方法，其中在發送該電力穩定訊號之後，當該電壓偵測值小於或等於該電壓基線值時，更包括：以一超級電容組提供一補充電力。
7. 如請求項6所述的電壓調整方法，其中該超級電容組包括一第一超級電容及一第二超級電容且該補充電力包括一第一補充電力及一第二補充電力，在以該第一超級電容提供該第一補充電力之後且該電壓偵測值小於或等於該電壓基線值時，更包括：以該第二超級電容提供該第二補充電力。
8. 如請求項7所述的電壓調整方法，其中在發送該電力穩定訊號之後，當該電壓偵測值大於該電壓基線值時，更包括：以一充電電路對該第一超級電容及該第二超級電容充電。
9. 如請求項7所述的電壓調整方法，其中在以該第一超級電容提供該第一補充電力之後且該電壓偵測值小於或等於該電壓基線值時，更包括：以該訊號發射器發送一裝置保護訊號。
10. 如請求項8所述的電壓調整方法，其中在對該第一超級電容及該第二超級電容充電時，係先對該第二超級電容進行充電，在該第二超級電容充滿之後，再對該第一超級電容進行充電。

Images