CN102053687B - 电子装置及其电源控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种电子装置及其电源控制模块，其中电子装置配合连接外部电源，且电子装置包含系统单元、电源供应单元、电源控制模块以及控制单元。控制单元耦接系统单元及电源控制模块。其中当电源供应单元连接外部电源时，电源供应单元提供第一操作电压至电源控制模块，电源控制模块提供第一控制信号至控制单元，控制单元接收第一控制信号并据以提供第二控制信号至电源供应单元，使电源供应单元提供多个系统工作电压至系统单元。

Description

电子装置及其电源控制模块

技术领域

本发明关于一种电子装置，且特别是有关一种电子装置以及用于控制电子装置的启动流程的电源控制模块。

背景技术

随着自动化与数字化的趋势，各种电脑系统已经广泛应用到个人、家庭及各种工商业应用领域。各种电脑系统为了达到市场规模，或是方便不同厂商之间的设计通用性及事后维修保养，在硬件元件的开发设计时大多有依循一套硬件设计规格。

举例来说，目前电脑硬件中较为常见的通用主机板规格即为先进技术扩展(Advanced Technology Extended，ATX)规格。在符合ATX规格的电子装置中，当电子装置平常已连接市电插座但尚未开机启动时，电子装置即维持在一个较低的第一操作电压或待命电压(standby voltage，Vsb)上，目前常见的第一操作电压Vsb约为3~5伏特。电子装置上可设置有电源开关按钮，当使用者操作(例如按压)该电源开关按钮，便提供代表系统启动的控制信号至电子装置中的ATX电源供应器，ATX电源供应器便可根据该控制信号，依序提供各种电子装置运行时所需的各种系统工作电压，并将其供应至电子装置中的各个内部电路模块，系统工作电压可包含电子装置所需的各种不同的电压电平，举例来说，可包含0伏特、3伏特、5伏特至12伏特。

然而，因应不同应用，电子装置其硬件架构各异，部分电子装置并不设置电源开关按钮，例如工业机台、游戏机或部分生产线上的自动机台。这些工业应用上的电子装置本身不一定配置有电源开关按钮，当电子装置接上外界电源之后，若没有电源开关按钮提供代表系统启动的控制信号至ATX电源供应器，电子装置便无法顺利完成开机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子装置及其电源控制模块，以改善现有技术的缺失。

依据本发明的一特色，提供一种电子装置，其配合连接外部电源。上述电子装置包含系统单元、电源供应单元、电源控制模块以及控制单元。

控制单元耦接系统单元。电源控制模块耦接控制单元。电源供应单元耦接系统单元、控制单元及电源控制模块。当电源供应单元连接外部电源时，电源供应单元提供第一操作电压至电源控制模块，电源控制模块提供第一控制信号至控制单元，控制单元接收第一控制信号并据以提供第二控制信号至电源供应单元，使电源供应单元依序提供多个系统工作电压至控制单元与系统单元。电源供应单元并于第一预设时间后提供第二操作电压至电源控制模块，电源控制模块依据第一操作电压与第二操作电压而改变第一控制信号的电压电平，使控制单元改变第二控制信号的电压电平。

依据本发明的另一特色，提供一种电源控制模块，其设置于电子装置。电子装置包含系统单元与电源供应单元，电子装置配合连接外部电源，电源供应单元分别耦接系统单元与电源控制模块，系统单元耦接电源控制模块，当电源供应单元连接外部电源时，电源供应单元提供第一操作电压至电源控制模块，电源控制模块提供第一控制信号至系统单元，系统单元接收第一控制信号并据以提供第二控制信号至电源供应单元，使电源供应单元依序提供多个系统工作电压至系统单元。电源供应单元并于第一预设时间后提供第二操作电压至电源控制模块，电源控制模块依据第一操作电压与第二操作电压而改变第一控制信号的电压电平，使系统单元改变第二控制信号的电压电平。

相较于已知的电子装置，本发明的电子装置及其采用的电源控制模块，利用简单的电路，便可在电源供应单元与外部电源连接时自动地提供系统启动所需的控制信号，用以驱动电源供应单元提供系统工作电压，完成电子装置的电源启动流程。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为根据本发明的第一具体实施例中电子装置的功能方块图。

图2所示为根据本发明的第二具体实施例中电子装置的功能方块图。

图3所示为图2中电源控制模块的电路示意图。

图4所示为图3中电源控制模块的各节点电压于一操作实例中的时序示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1所示为根据本发明的第一具体实施例中电子装置1的功能方块图。于此实施例中，电子装置1中包含系统单元10、电源供应单元12、电源控制模块14以及控制单元16，其中电源控制模块14包含反向逻辑单元142与逻辑运算单元140，控制单元16包含输出入控制器160与南桥芯片162。

控制单元16耦接系统单元10。电源控制模块14耦接控制单元16。电源供应单元12分别耦接系统单元10、控制单元16及电源控制模块14。

在本实施例中，电子装置1是工业电脑。在本实施例中，系统单元10是指除了控制单元16以外的所有电子组件及相关装置，例如：系统单元10可包含中央处理单元、北桥芯片、内存单元、硬盘、通信模块、显示器、及光驱等。在其它实施例中，控制单元16亦可包含于系统单元10中。

在本实施例中，电源供应单元12为ATX规格的电源供应器，如图1所示，电源供应单元12可与一外部电源2连接，举例来说，电源供应单元12直接插上市电插座，以取得外部电源2。实际应用中，此一ATX电源供应器(电源供应单元12)负责外部电源2所提供的电源转换成合适的电压及电流，进而供应给电子装置1及其内部的系统单元10与控制单元16。

于实际应用中，在电子装置1已接上外部电源2且尚未开机运作时，一般而言，ATX电源供应器系将电子装置1维持在一较低的系统待机电压。待使用者触发(已知的触发条件可为按压开机按钮)，则提供开机控制信号至ATX电源供应器，ATX电源供应器便可根据此开机控制信号，开始供应适当的系统工作电压给电子装置1的系统单元10与控制单元16。

然而，部分电子装置如工业用的电脑系统并未设置有电源开关按钮，便无法触发提供电源供应单元所需的控制信号，即使电子装置已与外部电源连接，电子装置仍无法便利地开机进入正常运作。需特别说明的是，于本实施例中电子装置1包含有电源控制模块14，电源控制模块14可配合电源供应单元12使用。

于此实施例中，当电源供应单元12插上市电插座而与外部电源2连接时，电源控制模块14提供第一控制信号至控制单元16，控制单元16接收第一控制信号并据以提供第二控制信号至电源供应单元12。第二控制信号用以触发电源供应单元12，使其依序提供多个系统工作电压并供应至系统单元10与控制单元16。电源控制模块14会改变第一控制信号的电压电平，进而使得控制单元16改变其第二控制信号的电压电平，以完成电子装置1的开机。

也就是说，只要电源供应单元12与外部电源2连接，电源控制模块14便可自动地提供第一控制信号，第一控制信号通过控制单元16间接触发电源供应单元12，使电子装置1进入正常运作。但本发明并不以此为限，于另一实施例中，亦可使电源控制模块14提供的第一控制信号直接触发电源供应单元12。

以下就电源控制模块14及控制单元16提供控制信号并触发该电源供应单元12的细部流程进行详细描述。如图1所示，于此实施例中，电源控制模块14包含逻辑运算单元140以及反向逻辑单元142，在本实施例中，逻辑运算单元140为异或运算单元(exclusive or，XOR)。逻辑运算单元140耦接至电源供应单元12。反向逻辑单元142耦接于逻辑运算单元140以及控制单元16之间。

当电源供应单元12与外部电源2连接时，电源供应单元12供应第一操作电压(Vsb)至逻辑运算单元140，逻辑运算单元140进行逻辑运算用以提供启动信号，其中逻辑运算单元140的一输入端接收第一操作电压，逻辑运算单元140的一输入端接收来自电源供应单元12的第二操作电压，但此时第二操作电压仍为0伏特。上述启动信号经反向逻辑单元142反向后便形成第一控制信号，并传送至控制单元16。

如图1所示，控制单元16包含输出入控制器160(Super Input/Output controller，SIO)及南桥芯片162。输出入控制器160分别耦接南桥芯片162、电源控制模块14以及电源供应单元12。在其它实施例中，输出入控制器160可由嵌入式控制器所取代，本发明并不对此加以限制。

当电源控制模块14提供第一控制信号至控制单元16时，控制单元16提供第二控制信号至电源供应单元12，以触发电源供应单元12依序提供多个系统工作电压至控制单元16与系统单元10，完成启动流程。

在一些实施例中，第一控制信号是先传送至输出入控制器160，输出入控制器160再产生一信号以使得南桥芯片162产生一信号至输出入控制器160，输出入控制器160再产生上述第二控制信号。在其它实施例中，第一控制信号可直接传送至嵌入式控制器，而嵌入式控制器产生第二控制信号。

请参阅图2，图2所示为根据本发明的第二具体实施例中电子装置3的功能方块图。相较第一具体实施例，除了控制单元36包含输出入控制器360与南桥芯片362，此实施例中的电子装置3的电源控制模块34中进一步包含延时锁存电路341，延时锁存电路341耦接于逻辑运算单元340与反向逻辑单元342之间。当电源供应单元32与外部电源4连接满一第二预设时间时间后，延时锁存电路341便锁定反向逻辑单元342提供的第一控制信号的电压电平。在本实施例中，第二预设时间可以等于第一预设时间，或第二预设时间可以大于第一预设时间，本发明并不对此加以限制。

请一并参阅图3以及图4，图3所示为图2中电源控制模块34的电路示意图。图4所示为图3中电源控制模块34的各节点电压于一操作实例中的时序示意图。如图3所示，延时锁存电路341包含锁存器3410以及延时元件3412，锁存器3410耦接于逻辑运算单元340以及反向逻辑单元342之间，延时元件3412与电源供应单元32耦接。

如图4所示，于上述操作实例中，当时间点T0时，使用者将电源供应单元32与外部电源4连接，故电源供应单元32开始供应第一操作电压Vsb给电源控制模块34。

逻辑运算单元340的两个输入端分别耦接至电源供应单元32，其中一个输入端接收第一操作电压Vsb，其中另一个输入端接收第二操作电压(这个电压可称之为PW-OK)。于此操作实例中，电源供应单元32提供完多个系统工作电压之后，电源供应单元32才会提供第二操作电压(PW-OK)给逻辑运算单元340。

逻辑运算单元340将第一操作电压Vsb与第二操作电压PW-OK进行异或逻辑运算，此时第一操作电压Vsb因电源供应单元32供电而为高电平(逻辑1)，且第二操作电压PW-OK因电子装置3尚未完成开机而为低电平(逻辑0)。由此，逻辑运算单元340提供启动信号(如图4所示，此时端点NODE0变为高电平)。

此时，延时锁存电路341中的锁存器3410为导通状态，将启动信号(NODE0，高电平)输入至反向逻辑单元342的输入端点(NODE1，高电平)，反向逻辑单元342将其反向后提供第一控制信号Vcon(低电平)。于此实施例中，第一控制信号Vcon随后经控制单元36处理后，间接触发电源供应单元32进行后续的开机，依序提供不同电压电平的系统工作电压并供应至电子装置3的控制单元36与系统单元30。如图4所示，电源供应单元32可依序提供12伏特、5伏特与3伏特等系统工作电压(V12，V5，V3)，视实际电子装置的电源规格而定，本发明并不以此为限。

如图4所示，第一控制信号Vcon切换至低电平后，经控制单元36处理以触发电源供应单元32。于实际应用中，其间需经过一段处理时间，于此实施例中，自时间点T0开始，经过一第一预设时间td1后来到时间点T2时，电源供应单元32即开始提供各种不同电平的系统工作电压(V12，V5，V3)，开始推动电子装置3正常运作。于此同时，该电源供应单元在时间点T2时，便开始提供第二操作电压PW-OK至电源控制模块，于此实施例中，此处的第二操作电压PW-OK即代表电子装置3已进入电源启动的状态。

此时，逻辑运算单元340的两输入端(第一操作电压Vsb与第二操作电压PW-OK)皆为高电平，故逻辑运算单元340输出的启动信号(NODE0)即切换至低电平。

另一方面，自时间点T0开始，电源供应单元32便开始对延时元件3412中的电容器进行充电。当该电源供应单元32与该外部电源4连接满一第二预设时间td后，即来到时间点T1时，延时元件3412中电容器的节点电压大过一基准值，即提供锁存信号EN#将该锁存器3410关闭(disable)，以屏蔽逻辑运算单元340以及反向逻辑单元342之间的连接关系。于此实施例中，时间点T1之后，反向逻辑单元342的输入端点(NODE1)不再耦接至逻辑运算单元340，而是被电阻器拉低并固定于低电平，由此第一控制信号的电压电平便被锁定于高电平。上述预设时间td的长短与延时元件3412中的电容器的电容值大小有关。

随后，在时间点T3时，假设使用者在利用软件方式将电子装置3切换至软关机或待命状态，此时电源供应单元32会停止供应第二操作电压PW-OK。也就是说，此时第二操作电压PW-OK将回到低电平(逻辑0)。这时候，第一操作电压Vsb仍会维持高电平(逻辑1)，逻辑运算单元340输出的启动信号(NODE0)再次被提升至高电平。

通过前述延时锁存电路341(锁存器3410及延时元件3412)屏蔽逻辑运算单元340以及反向逻辑单元342之间的连接关系，使逻辑运算单元340的输出端点NODE0的电压电平无法影响反向逻辑单元342其输入端点NODE1的电压电平，电子装置3便可处于待命状态中，而不致被误触发而再次开机。

图4中的时间点T4之后，则表示使用者移除电源供应单元32与该外部电源4之间的连接关系，例如将连接电子装置3与市电插座之间的电源插头拔除，或是关闭电源插座上的开关，进而切断电子装置3的电源供给。

综观来说，本发明较佳实施例所提供的电子装置及其采用的电源控制模块，利用简单的电路，便可在电源供应单元与外部电源连接时自动地提供系统启动所需的控制信号，用以驱动该电源供应单元提供系统工作电压，完成电子装置的电源启动流程。

利用以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求书的范畴内。

Claims (11)

1.一种电子装置，配合连接外部电源，其特征是，上述电子装置包含：

系统单元；

控制单元，耦接上述系统单元；

电源控制模块，耦接上述控制单元；以及

电源供应单元，耦接上述系统单元、上述控制单元及上述电源控制模块，

其中当上述电源供应单元连接上述外部电源时，上述电源供应单元提供第一操作电压至上述电源控制模块，上述电源控制模块提供第一控制信号至上述控制单元，上述控制单元接收上述第一控制信号并据以提供第二控制信号至上述电源供应单元，使上述电源供应单元依序提供多个系统工作电压至上述控制单元与上述系统单元，上述电源供应单元并于第一预设时间后提供第二操作电压至上述电源控制模块，上述电源控制模块依据上述第一操作电压与上述第二操作电压而改变上述第一控制信号的电压电平，使上述控制单元改变上述第二控制信号的电压电平。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述电源供应单元为符合先进技术扩展规格的电源供应器。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述控制单元包含：

南桥芯片；以及

输出入控制器，分别耦接上述南桥芯片、上述电源控制模块以及上述电源供应单元。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述电源控制模块包含：

逻辑运算单元，耦接至上述电源供应单元；以及

反向逻辑单元，分别耦接至上述逻辑运算单元以及上述控制单元；

其中，当上述电源供应单元与上述外部电源连接时，上述逻辑运算单元将上述第一操作电压进行逻辑运算，用以提供启动信号，上述启动信号经上述反向逻辑单元反向后形成上述第一控制信号。

5.根据权利要求4所述的电子装置，其特征是，于上述第一预设时间后，上述逻辑运算单元将上述第一操作电压、上述第二操作电压进行逻辑运算，以改变上述启动信号的电压电平，进而改变上述第一控制信号的上述电压电平。

6.根据权利要求4所述的电子装置，其特征是，上述电源控制模块进一步包含延时锁存电路，当上述电源供应单元与上述外部电源连接于第二预设时间后，上述延时锁存电路便锁定上述反向逻辑单元提供的上述第一控制信号的上述电压电平。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征是，上述延时锁存电路包含锁存器以及延时元件，上述锁存器耦接于上述逻辑运算单元以及上述反向逻辑单元之间，上述延时元件与上述电源供应单元耦接，当上述电源供应单元与上述外部电源连接满上述第二预设时间后，上述延时元件控制上述锁存器以屏蔽上述逻辑运算单元以及上述反向逻辑单元之间的连接关系，由此锁定上述第一控制信号的上述电压电平。

8.一种电源控制模块，设置于电子装置，其特征是，上述电子装置包含系统单元、控制单元与电源供应单元，上述电子装置配合连接外部电源，上述电源供应单元分别耦接上述系统单元与上述电源控制模块，上述控制单元耦接上述电源控制模块，当上述电源供应单元连接上述外部电源时，上述电源供应单元提供第一操作电压至上述电源控制模块，上述电源控制模块提供第一控制信号至上述控制单元，上述控制单元接收上述第一控制信号并据以提供第二控制信号至上述电源供应单元，使上述电源供应单元依序提供多个系统工作电压至上述系统单元，上述电源供应单元并于第一预设时间后提供第二操作电压至上述电源控制模块，上述电源控制模块依据上述第一操作电压与上述第二操作电压而改变上述第一控制信号的电压电平，使上述系统单元改变上述第二控制信号的电压电平。

9.根据权利要求8所述的电源控制模块，其特征是，上述电源控制模块包含：

逻辑运算单元，耦接至上述电源供应单元；以及

反向逻辑单元，分别耦接至上述逻辑运算单元以及上述控制单元；

其中，当上述电源供应单元与上述外部电源连接时，上述逻辑运算单元将上述第一操作电压进行逻辑运算，用以提供启动信号，上述启动信号经上述反向逻辑单元反向后形成上述第一控制信号。

10.根据权利要求9所述的电源控制模块，其特征是，于上述第一预设时间后，上述逻辑运算单元将上述第一操作电压、上述第二操作电压进行逻辑运算，以改变上述启动信号的电压电平，进而改变上述第一控制信号的上述电压电平。

11.根据权利要求9所述的电源控制模块，其特征是，上述电源控制模块进一步包含延时锁存电路，当上述电源供应单元与上述外部电源连接于第二预设时间后，上述延时锁存电路便锁定上述反向逻辑单元提供的上述第一控制信号的上述电压电平。

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