TWI806735B

TWI806735B - 高穩定度之電腦裝置

Info

Publication number: TWI806735B
Application number: TW111130705A
Authority: TW
Inventors: 詹子增
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2023-06-21

Abstract

一種高穩定度之電腦裝置，包括：一電源單元、一脈波寬度調變積體電路、一切換電路、一主電路板、一顯示卡、一邏輯電路，以及一延遲單元。電源單元可提供一第一供應電位。脈波寬度調變積體電路可根據一開機電位來產生一控制電位。切換電路可根據第一供應電位和控制電位來產生一第二供應電位。顯示卡可由第二供應電位來進行供電。邏輯電路可根據開機電位、第一供應電位，以及第二供應電位來產生一致能電位。延遲單元可延遲致能電位，以產生一延遲電位。顯示卡可根據延遲電位來決定是否由切換電路和電源單元處抽取一負載電流。

Description

高穩定度之電腦裝置

本發明係關於一種電腦裝置，特別係關於一種高穩定度之電腦裝置。

在傳統電腦裝置中，顯示卡係由一電源供應器來進行供電。然而，若顯示卡突然抽取一較大負載電流，則可能會讓電源供應器無法正常提供一供應電位，從而導致此電腦裝置之整體穩定度下降。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之困境。

在較佳實施例中，本發明提出一種高穩定度之電腦裝置，包括：一電源單元，提供一第一供應電位；一脈波寬度調變積體電路，根據一開機電位來產生一控制電位；一切換電路，根據該第一供應電位和該控制電位來產生一第二供應電位；一主電路板，由該第一供應電位來進行供電；一顯示卡，耦接至該主電路板，其中該顯示卡係由該第二供應電位來進行供電；一邏輯電路，根據該開機電位、該第一供應電位，以及該第二供應電位來產生一致能電位；以及一延遲單元，延遲該致能電位，以產生一延遲電位；其中該顯示卡係根據該延遲電位來決定是否由該切換電路和該電源單元處抽取一負載電流。

在一些實施例中，在該顯示卡接收到具有高邏輯位準之該延遲電位之後，該顯示卡才會由該切換電路和該電源單元處抽取該負載電流。

在一些實施例中，該切換電路包括：一切換電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該切換電晶體之該控制端係用於接收該控制電位，該切換電晶體之該第一端係用於輸出該第二供應電位，而該切換電晶體之該第二端係用於接收該第一供應電位。

在一些實施例中，該主電路板包括：一開機鍵，其中在該開機鍵被按壓之後，該開機電位將會下降至低邏輯位準。

在一些實施例中，該邏輯電路包括：一反相器，具有一輸入端和一輸出端，其中該反相器之該輸入端係用於接收該開機電位，而該反相器之該輸出端係用於輸出一反相電位。

在一些實施例中，該邏輯電路更包括：一第一及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第一及閘之該第一輸入端係用於接收該第一供應電位，該第一及閘之該第二輸入端係用於接收該反相電位，而該第一及閘之該輸出端係用於輸出一確認電位。

在一些實施例中，在該開機電位下降至低邏輯位準之後，若該脈波寬度調變積體電路沒有於一既定時間內接收到具有高邏輯位準之該確認電位，則該脈波寬度調變積體電路將會禁能該切換電路。

在一些實施例中，該邏輯電路更包括：一第二及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第二及閘之該第一輸入端係用於接收該確認電位，該第二及閘之該第二輸入端係用於接收該第二供應電位，而該第二及閘之該輸出端係用於輸出該致能電位。

在一些實施例中，該延遲單元包括：一延遲電容器，具有一第一端和一第二端，其中該延遲電容器之該第一端係用接收該致能電位，而該延遲電容器之該第二端係用於輸出該延遲電位。

在一些實施例中，該延遲電容器之電容值係大於或等於100μF。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電腦裝置100之示意圖。例如，電腦裝置100可為桌上型電腦或一體成形電腦。如第1圖所示，電腦裝置100包括：一電源單元(Power Unit)110、一脈波寬度調變積體電路(Pulse Width Modulation Integrated Circuit，PWM IC)120、一切換電路(Switch Circuit)130、一主電路板(Mother Board)140、一顯示卡(Display Card)150、一邏輯電路(Logic Circuit)160，以及一延遲單元(Delay Unit)170。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，但電腦裝置100更可包括其他元件，例如：一中央處理器、一顯示器、一固態硬碟、一光碟機、一滑鼠，以及一鍵盤。

電源單元110可提供一第一供應電位VP1。脈波寬度調變積體電路120可根據一開機電位VN來產生一控制電位VC。切換電路130可根據第一供應電位VP1和控制電位VC來產生一第二供應電位VP2。例如，若控制電位VC為高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則切換電路130將可被致能(Enabled)，使得第二供應電位VP2可大致等於第一供應電位VP1。反之，若控制電位VC為低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則切換電路130將可被禁能(Disabled)，使得第二供應電位VP2可維持於低邏輯位準。主電路板140可由第一供應電位VP1來進行供電。顯示卡150係耦接至主電路板140，其中顯示卡150可由第二供應電位VP2來進行供電。邏輯電路160可根據開機電位VN、第一供應電位VP1，以及第二供應電位VP2來產生一致能電位VE。延遲單元170可用於延遲致能電位VE，以產生一延遲電位VD。顯示卡150可根據延遲電位VD來決定是否由切換電路130和電源單元110處抽取一負載電流(Load Current)IL。例如，在顯示卡150接收到具有高邏輯位準之延遲電位VD之後，顯示卡150方可由切換電路130和電源單元110處抽取前述之負載電流IL。反之，若顯示卡150未接收到具有高邏輯位準之延遲電位VD(或延遲電位VD一直維持於低邏輯位準)，則顯示卡150不會由切換電路130和電源單元110處抽取任何負載電流IL。在此設計下，由於顯示卡150抽取負載電流IL之時間點被延後，故其可避免前述之第一供應電位VP1和第二供應電位VP2受到干擾。根據實際量測結果，使用本發明所提設計之電腦裝置100之整體穩定度將可大幅提升。

以下實施例將介紹電腦裝置100之詳細結構及操作方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電腦裝置200之電路圖。在第2圖之實施例中，電腦裝置200包括：一電源單元210、一脈波寬度調變積體電路220、一切換電路230、一主電路板240、一顯示卡250、一邏輯電路260，以及一延遲單元270。

電源單元210可耦接至一外部交流(Alternating Current，AC)電源(未顯示)，其中電源單元210可提供一第一供應電位VP1。例如，電源單元210可包括一變壓器、一二極體，以及一電容器(未顯示)，但亦不僅限於此。

脈波寬度調變積體電路220可根據一開機電位VN來產生一控制電位VC。例如，當電腦裝置200尚未啟動時，開機電位VN可具有高邏輯位準，而控制電位VC可具有低邏輯位準。反之，當電腦裝置200已經啟動時，開機電位VN可具有低邏輯位準，而控制電位VC可具有高邏輯位準。

切換電路230可根據第一供應電位VP1和控制電位VC來產生一第二供應電位VP2。在一些實施例中，電源單元210、脈波寬度調變積體電路220，以及切換電路230可共同形成電腦裝置200之一內建式電源供應器(Built-in Power Supply Device)。切換電路230包括一切換電晶體MS。例如，切換電晶體MS可為一N型金氧半場效電晶體(N-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET)。切換電晶體MS具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中切換電晶體MS之控制端係用於接收控制電位VC，切換電晶體MS之第一端係用於輸出第二供應電位VP2，而該切換電晶體MS之第二端係用於接收第一供應電位VP1。

主電路板240可由第一供應電位VP1來進行供電。在一些實施例中，主電路板240更包括一開機鍵(Power Key)245，其可設置於電腦裝置200之外部，並用於控制前述之開機電位VN。例如，在開機鍵245被按壓之前，開機電位VN可維持於高邏輯位準，而在開機鍵245被按壓之後，開機電位VN將會下降至低邏輯位準。在另一些實施例中，若開機鍵245被按壓兩次，則開機電位VN將會回升至高邏輯位準。

顯示卡250係耦接至主電路板240，其中顯示卡250可由第二供應電位VP2來進行供電。顯示卡250可根據一延遲電位VD來決定是否由切換電路230和電源單元210處抽取一負載電流IL。例如，在顯示卡250接收到具有高邏輯位準之延遲電位VD之後，顯示卡250方可由切換電路230和電源單元210處抽取前述之負載電流IL。反之，若顯示卡250未接收到具有高邏輯位準之延遲電位VD(或延遲電位VD一直維持於低邏輯位準)，則顯示卡250不會由切換電路230和電源單元210處抽取任何負載電流IL。在一些實施例中，顯示卡250為一外接式顯示卡。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，顯示卡250亦可改為一內建式顯示卡，其可與主電路板240互相整合。

邏輯電路260包括一反相器(Inverter)262、一第一及閘(AND Gate)264，以及一第二及閘266。反相器262具有一輸入端和一輸出端，其中反相器262之輸入端係用於接收開機電位VN，而反相器262之輸出端係用於輸出一反相電位VB。第一及閘264具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中第一及閘264之第一輸入端係用於接收第一供應電位VP1，第一及閘264之第二輸入端係用於接收反相電位VB，而第一及閘264之輸出端係用於輸出一確認電位VK。第二及閘266具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中第二及閘266之第一輸入端係用於接收確認電位VK，第二及閘266之第二輸入端係用於接收第二供應電位VP2，而第二及閘266之輸出端係用於輸出一致能電位VE。

延遲單元270包括一延遲電容器CD。詳細而言，延遲電容器CD具有一第一端和一第二端，其中延遲電容器CD之第一端係用接收致能電位VE，而延遲電容器CD之第二端係用於輸出一延遲電位VD至顯示卡250。在一些實施例中，為確保延遲效果，延遲電容器CD之電容值(Capacitance)可設計為大於或等於100μF，例如：約120μF。

在一些實施例中，脈波寬度調變積體電路220更可同時監控前述之開機電位VN和確認電位VK，以提供自動校正之功能。在開機電位VN下降至低邏輯位準之後，若脈波寬度調變積體電路220沒有於一既定時間內接收到具有高邏輯位準之確認電位VK，則代表電腦裝置200之電源供應機制可能發生異常。此時，脈波寬度調變積體電路220可強制下拉控制電位VC至低邏輯位準，以禁能切換電路230並關閉顯示卡250。例如，前述之既定時間可至少為1ms。根據實際量測結果，此種自動校正功能將可降低電腦裝置200發生供電錯誤之機率。

第3圖係顯示傳統電腦裝置之電位波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表各個電位位準。如第3圖所示，開機電位VN於一第一時間點T1處由高邏輯位準切換至低邏輯位準。若對應之顯示卡亦於第一時間點T1處抽取一負載電流IL，則其可能干擾第二供應電位VP2之正常建立。另外，第一供應電位VP1亦可能被間接影響，並下降至一欠電壓保護觸發(Under Voltage Protection Trigger，UVPT)臨界值而遭到鎖住。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電腦裝置200之電位波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表各個電位位準。如第4圖所示，開機電位VN於第一時間點T1處由高邏輯位準切換至低邏輯位準。接著，在一延遲時間TD經過之後，顯示卡250方於一第二時間點T2處由切換電路230和電源單元210處抽取一負載電流IL。例如，此延遲時間TD可至少為475μs，而其可與延遲電容器CD之電容值兩者大致呈正比關係。根據第4圖之量測結果，由於顯示卡250抽取負載電流IL之第二時間點T2被延後，故其可避免第一供應電位VP1和第二供應電位VP2受到負面影響。因此，電腦裝置200之整體穩定度將能有效改善。

本發明提出一種新穎之電腦裝置。根據實際量測結果，使用前述設計之電腦裝置之整體穩定度將可大幅提升，故其很適合應用於各種各式之裝置當中。

值得注意的是，以上所述之電位、電流、電阻值、電感值、電容值，以及其餘元件參數均非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之電腦裝置並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之電腦裝置當中。雖然本發明之實施例係使用金氧半場效電晶體為例，但本發明並不僅限於此，本技術領域人士可改用其他種類之電晶體，例如：接面場效電晶體，或是鰭式場效電晶體等等，而不致於影響本發明之效果。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,200:電腦裝置 110,210:電源單元 120,220:脈波寬度調變積體電路 130,230:切換電路 140,240:主電路板 150,250:顯示卡 160,260:邏輯電路 170,270:延遲單元 245:開機鍵 262:反相器 264:第一及閘 266:第二及閘 CD:延遲電容器 IL:負載電流 MS:切換電晶體 T1:第一時間點 T2:第二時間點 TD:延遲時間 VB:反相電位 VC:控制電位 VD:延遲電位 VE:致能電位 VK:確認電位 VN:開機電位 VP1:第一供應電位 VP2:第二供應電位

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電腦裝置之示意圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電腦裝置之電路圖。第3圖係顯示傳統電腦裝置之電位波形圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電腦裝置之電位波形圖。

100:電腦裝置

110:電源單元

120:脈波寬度調變積體電路

130:切換電路

140:主電路板

150:顯示卡

160:邏輯電路

170:延遲單元

IL:負載電流

VC:控制電位

VD:延遲電位

VE:致能電位

VN:開機電位

VP1:第一供應電位

VP2:第二供應電位

Claims

一種高穩定度之電腦裝置，包括：一電源單元，提供一第一供應電位；一脈波寬度調變積體電路，根據一開機電位來產生一控制電位；一切換電路，根據該第一供應電位和該控制電位來產生一第二供應電位；一主電路板，由該第一供應電位來進行供電；一顯示卡，耦接至該主電路板，其中該顯示卡係由該第二供應電位來進行供電；一邏輯電路，根據該開機電位、該第一供應電位，以及該第二供應電位來產生一致能電位；以及一延遲單元，延遲該致能電位，以產生一延遲電位；其中該顯示卡係根據該延遲電位來決定是否由該切換電路和該電源單元處抽取一負載電流；其中在該顯示卡接收到具有高邏輯位準之該延遲電位之後，該顯示卡才會由該切換電路和該電源單元處抽取該負載電流。
如請求項1之電腦裝置，其中該切換電路包括：一切換電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該切換電晶體之該控制端係用於接收該控制電位，該切換電晶體之該第一端係用於輸出該第二供應電位，而該切換電晶體之該第二端係用於接收該第一供應電位。
如請求項1之電腦裝置，其中該主電路板包括：一開機鍵，其中在該開機鍵被按壓之後，該開機電位將會下降至低邏輯位準。
如請求項1之電腦裝置，其中該邏輯電路包括：一反相器，具有一輸入端和一輸出端，其中該反相器之該輸入端係用於接收該開機電位，而該反相器之該輸出端係用於輸出一反相電位。
如請求項4之電腦裝置，其中該邏輯電路更包括：一第一及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第一及閘之該第一輸入端係用於接收該第一供應電位，該第一及閘之該第二輸入端係用於接收該反相電位，而該第一及閘之該輸出端係用於輸出一確認電位。
如請求項5之電腦裝置，其中在該開機電位下降至低邏輯位準之後，若該脈波寬度調變積體電路沒有於一既定時間內接收到具有高邏輯位準之該確認電位，則該脈波寬度調變積體電路將會禁能該切換電路。
如請求項5之電腦裝置，其中該邏輯電路更包括：一第二及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第二及閘之該第一輸入端係用於接收該確認電位，該第二及閘之該第二輸入端係用於接收該第二供應電位，而該第二及閘之該輸出端係用於輸出該致能電位。
如請求項1之電腦裝置，其中該延遲單元包括：一延遲電容器，具有一第一端和一第二端，其中該延遲電容器之該第一端係用接收該致能電位，而該延遲電容器之該第二端係用於輸出該延遲電位。
如請求項8之電腦裝置，其中該延遲電容器之電容值係大於或等於100μF。