電子裝置及其電源控制模塊的制作方法

專利名稱：電子裝置及其電源控制模塊的制作方法
電子裝置及其電源控制模塊技術領域
本發明關于一種電子裝置，且特別是有關一種電子裝置以及用于控制電子裝置的 啟動流程的電源控制模塊。
背景技術：
隨著自動化與數字化的趨勢，各種電腦系統已經廣泛應用到個人、家庭及各種工 商業應用領域。各種電腦系統為了達到市場規模，或是方便不同廠商之間的設計通用性及 事后維修保養，在硬件元件的開發設計時大多有依循一套硬件設計規格。舉例來說，目前電腦硬件中較為常見的通用主機板規格即為先進技術擴展 (Advanced Technology Extended, ATX)規格。在符合ATX規格的電子裝置中，當電子裝置 平常已連接市電插座但尚未開機啟動時，電子裝置即維持在一個較低的第一操作電壓或待 命電壓(standby voltage, Vsb)上，目前常見的第一操作電壓Vsb約為3 5伏特。電子 裝置上可設置有電源開關按鈕，當使用者操作(例如按壓)該電源開關按鈕，便提供代表系 統啟動的控制信號至電子裝置中的ATX電源供應器，ATX電源供應器便可根據該控制信號， 依序提供各種電子裝置運行時所需的各種系統工作電壓，并將其供應至電子裝置中的各個 內部電路模塊，系統工作電壓可包含電子裝置所需的各種不同的電壓電平，舉例來說，可包 含0伏特、3伏特、5伏特至12伏特。然而，因應不同應用，電子裝置其硬件架構各異，部分電子裝置并不設置電源開關 按鈕，例如工業機臺、游戲機或部分生產線上的自動機臺。這些工業應用上的電子裝置本身 不一定配置有電源開關按鈕，當電子裝置接上外界電源之后，若沒有電源開關按鈕提供代 表系統啟動的控制信號至ATX電源供應器，電子裝置便無法順利完成開機。

發明內容
本發明的目的在于提供一種電子裝置及其電源控制模塊，以改善現有技術的缺失。依據本發明的一特色，提供一種電子裝置，其配合連接外部電源。上述電子裝置包 含系統單元、電源供應單元、電源控制模塊以及控制單元。控制單元耦接系統單元。電源控制模塊耦接控制單元。電源供應單元耦接系統單 元、控制單元及電源控制模塊。當電源供應單元連接外部電源時，電源供應單元提供第一操 作電壓至電源控制模塊，電源控制模塊提供第一控制信號至控制單元，控制單元接收第一 控制信號并據以提供第二控制信號至電源供應單元，使電源供應單元依序提供多個系統工 作電壓至控制單元與系統單元。電源供應單元并于第一預設時間后提供第二操作電壓至電 源控制模塊，電源控制模塊依據第一操作電壓與第二操作電壓而改變第一控制信號的電壓 電平，使控制單元改變第二控制信號的電壓電平。依據本發明的另一特色，提供一種電源控制模塊，其設置于電子裝置。電子裝置包 含系統單元與電源供應單元，電子裝置配合連接外部電源，電源供應單元分別耦接系統單元與電源控制模塊，系統單元耦接電源控制模塊，當電源供應單元連接外部電源時，電源供 應單元提供第一操作電壓至電源控制模塊，電源控制模塊提供第一控制信號至系統單元， 系統單元接收第一控制信號并據以提供第二控制信號至電源供應單元，使電源供應單元依 序提供多個系統工作電壓至系統單元。電源供應單元并于第一預設時間后提供第二操作電 壓至電源控制模塊，電源控制模塊依據第一操作電壓與第二操作電壓而改變第一控制信號 的電壓電平，使系統單元改變第二控制信號的電壓電平。相較于已知的電子裝置，本發明的電子裝置及其采用的電源控制模塊，利用簡單 的電路，便可在電源供應單元與外部電源連接時自動地提供系統啟動所需的控制信號，用 以驅動電源供應單元提供系統工作電壓，完成電子裝置的電源啟動流程。關于本發明的優點與精神可以利用以下的發明詳述及附圖得到進一步的了解。


圖1所示為根據本發明的第一具體實施例中電子裝置的功能方塊圖。圖2所示為根據本發明的第二具體實施例中電子裝置的功能方塊圖。圖3所示為圖2中電源控制模塊的電路示意圖。圖4所示為圖3中電源控制模塊的各節點電壓于一操作實例中的時序示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，圖1所示為根據本發明的第一具體實施例中電子裝置1的功能方塊 圖。于此實施例中，電子裝置1中包含系統單元10、電源供應單元12、電源控制模塊14以 及控制單元16，其中電源控制模塊14包含反向邏輯單元142與邏輯運算單元140，控制單 元16包含輸出入控制器160與南橋芯片162。控制單元16耦接系統單元10。電源控制模塊14耦接控制單元16。電源供應單 元12分別耦接系統單元10、控制單元16及電源控制模塊14。在本實施例中，電子裝置1是工業電腦。在本實施例中，系統單元10是指除了控 制單元16以外的所有電子組件及相關裝置，例如系統單元10可包含中央處理單元、北橋 芯片、內存單元、硬盤、通信模塊、顯示器、及光驅等。在其它實施例中，控制單元16亦可包 含于系統單元10中。在本實施例中，電源供應單元12為ATX規格的電源供應器，如圖1所示，電源供應 單元12可與一外部電源2連接，舉例來說，電源供應單元12直接插上市電插座，以取得外 部電源2。實際應用中，此一 ATX電源供應器(電源供應單元12)負責外部電源2所提供的 電源轉換成合適的電壓及電流，進而供應給電子裝置1及其內部的系統單元10與控制單元 16。于實際應用中，在電子裝置1已接上外部電源2且尚未開機運作時，一般而言，ATX 電源供應器系將電子裝置1維持在一較低的系統待機電壓。待使用者觸發(已知的觸發條 件可為按壓開機按鈕)，則提供開機控制信號至ATX電源供應器，ATX電源供應器便可根據 此開機控制信號，開始供應適當的系統工作電壓給電子裝置1的系統單元10與控制單元 16。然而，部分電子裝置如工業用的電腦系統并未設置有電源開關按鈕，便無法觸發提供電源供應單元所需的控制信號，即使電子裝置已與外部電源連接，電子裝置仍無法便 利地開機進入正常運作。需特別說明的是，于本實施例中電子裝置1包含有電源控制模塊 14，電源控制模塊14可配合電源供應單元12使用。于此實施例中，當電源供應單元12插上市電插座而與外部電源2連接時，電源控 制模塊14提供第一控制信號至控制單元16，控制單元16接收第一控制信號并據以提供第 二控制信號至電源供應單元12。第二控制信號用以觸發電源供應單元12，使其依序提供多 個系統工作電壓并供應至系統單元10與控制單元16。電源控制模塊14會改變第一控制 信號的電壓電平，進而使得控制單元16改變其第二控制信號的電壓電平，以完成電子裝置 1的開機。也就是說，只要電源供應單元12與外部電源2連接，電源控制模塊14便可自動地 提供第一控制信號，第一控制信號通過控制單元16間接觸發電源供應單元12，使電子裝置 1進入正常運作。但本發明并不以此為限，于另一實施例中，亦可使電源控制模塊14提供的 第一控制信號直接觸發電源供應單元12。以下就電源控制模塊14及控制單元16提供控制信號并觸發該電源供應單元12 的細部流程進行詳細描述。如圖1所示，于此實施例中，電源控制模塊14包含邏輯運算單元 140以及反向邏輯單元142，在本實施例中，邏輯運算單元140為異或運算單元(exclusive or，X0R)。邏輯運算單元140耦接至電源供應單元12。反向邏輯單元142耦接于邏輯運算 單元140以及控制單元16之間。當電源供應單元12與外部電源2連接時，電源供應單元12供應第一操作電壓 (Vsb)至邏輯運算單元140，邏輯運算單元140進行邏輯運算用以提供啟動信號，其中邏輯 運算單元140的一輸入端接收第一操作電壓，邏輯運算單元140的一輸入端接收來自電源 供應單元12的第二操作電壓，但此時第二操作電壓仍為0伏特。上述啟動信號經反向邏輯 單元142反向后便形成第一控制信號，并傳送至控制單元16。如圖1所示，控制單元16包含輸出入控制器160 (Super Input/Output controller, SI0)及南橋芯片162。輸出入控制器160分別耦接南橋芯片162、電源控制模 塊14以及電源供應單元12。在其它實施例中，輸出入控制器160可由嵌入式控制器所取 代，本發明并不對此加以限制。當電源控制模塊14提供第一控制信號至控制單元16時，控制單元16提供第二控 制信號至電源供應單元12，以觸發電源供應單元12依序提供多個系統工作電壓至控制單 元16與系統單元10，完成啟動流程。在一些實施例中，第一控制信號是先傳送至輸出入控制器160，輸出入控制器160 再產生一信號以使得南橋芯片162產生一信號至輸出入控制器160，輸出入控制器160再產 生上述第二控制信號。在其它實施例中，第一控制信號可直接傳送至嵌入式控制器，而嵌入 式控制器產生第二控制信號。請參閱圖2，圖2所示為根據本發明的第二具體實施例中電子裝置3的功能方塊 圖。相較第一具體實施例，除了控制單元36包含輸出入控制器360與南橋芯片362，此實施 例中的電子裝置3的電源控制模塊34中進一步包含延時鎖存電路341，延時鎖存電路341 耦接于邏輯運算單元340與反向邏輯單元342之間。當電源供應單元32與外部電源4連 接滿一第二預設時間時間后，延時鎖存電路341便鎖定反向邏輯單元342提供的第一控制信號的電壓電平。在本實施例中，第二預設時間可以等于第一預設時間，或第二預設時間可 以大于第一預設時間，本發明并不對此加以限制。請一并參閱圖3以及圖4，圖3所示為圖2中電源控制模塊34的電路示意圖。圖 4所示為圖3中電源控制模塊34的各節點電壓于一操作實例中的時序示意圖。如圖3所 示，延時鎖存電路341包含鎖存器3410以及延時元件3412，鎖存器3410耦接于邏輯運算單 元；340以及反向邏輯單元342之間，延時元件3412與電源供應單元32耦接。如圖4所示，于上述操作實例中，當時間點TO時，使用者將電源供應單元32與外 部電源4連接，故電源供應單元32開始供應第一操作電壓Vsb給電源控制模塊34。邏輯運算單元340的兩個輸入端分別耦接至電源供應單元32，其中一個輸入端接 收第一操作電壓Vsb，其中另一個輸入端接收第二操作電壓(這個電壓可稱之為PW-0K)。于 此操作實例中，電源供應單元32提供完多個系統工作電壓之后，電源供應單元32才會提供 第二操作電壓(PW-OK)給邏輯運算單元340。邏輯運算單元340將第一操作電壓Vsb與第二操作電壓PW-OK進行異或邏輯運 算，此時第一操作電壓Vsb因電源供應單元32供電而為高電平(邏輯1)，且第二操作電壓 PW-OK因電子裝置3尚未完成開機而為低電平(邏輯0)。由此，邏輯運算單元340提供啟 動信號(如圖4所示，此時端點NODEO變為高電平)。此時，延時鎖存電路341中的鎖存器3410為導通狀態，將啟動信號(N0DE0，高電 平)輸入至反向邏輯單元342的輸入端點(N0DE1，高電平)，反向邏輯單元342將其反向后 提供第一控制信號Vcon (低電平)。于此實施例中，第一控制信號Vcon隨后經控制單元36 處理后，間接觸發電源供應單元32進行后續的開機，依序提供不同電壓電平的系統工作電 壓并供應至電子裝置3的控制單元36與系統單元30。如圖4所示，電源供應單元32可依 序提供12伏特、5伏特與3伏特等系統工作電壓(V12，V5，V3)，視實際電子裝置的電源規格 而定，本發明并不以此為限。如圖4所示，第一控制信號Vcon切換至低電平后，經控制單元36處理以觸發電源 供應單元32。于實際應用中，其間需經過一段處理時間，于此實施例中，自時間點TO開始， 經過一第一預設時間tdl后來到時間點T2時，電源供應單元32即開始提供各種不同電平 的系統工作電壓(V12，V5，V3)，開始推動電子裝置3正常運作。于此同時，該電源供應單元 在時間點T2時，便開始提供第二操作電壓PW-OK至電源控制模塊，于此實施例中，此處的第 二操作電壓PW-OK即代表電子裝置3已進入電源啟動的狀態。此時，邏輯運算單元340的兩輸入端(第一操作電壓Vsb與第二操作電壓PW-0K) 皆為高電平，故邏輯運算單元340輸出的啟動信號(NODEO)即切換至低電平。另一方面，自時間點TO開始，電源供應單元32便開始對延時元件3412中的電容 器進行充電。當該電源供應單元32與該外部電源4連接滿一第二預設時間td后，即來到 時間點Tl時，延時元件3412中電容器的節點電壓大過一基準值，即提供鎖存信號EN#將該 鎖存器3410關閉(disable)，以屏蔽邏輯運算單元340以及反向邏輯單元342之間的連接 關系。于此實施例中，時間點Tl之后，反向邏輯單元342的輸入端點(NODEl)不再耦接至 邏輯運算單元340，而是被電阻器拉低并固定于低電平，由此第一控制信號的電壓電平便被 鎖定于高電平。上述預設時間td的長短與延時元件3412中的電容器的電容值大小有關。隨后，在時間點T3時，假設使用者在利用軟件方式將電子裝置3切換至軟關機或待命狀態，此時電源供應單元32會停止供應第二操作電壓PW-0K。也就是說，此時第二操 作電壓PW-OK將回到低電平(邏輯0)。這時候，第一操作電壓Vsb仍會維持高電平(邏輯 1)，邏輯運算單元340輸出的啟動信號(NODEO)再次被提升至高電平。通過前述延時鎖存電路341 (鎖存器3410及延時元件341 屏蔽邏輯運算單元 340以及反向邏輯單元342之間的連接關系，使邏輯運算單元340的輸出端點NODEO的電壓 電平無法影響反向邏輯單元342其輸入端點NODEl的電壓電平，電子裝置3便可處于待命 狀態中，而不致被誤觸發而再次開機。圖4中的時間點T4之后，則表示使用者移除電源供應單元32與該外部電源4之 間的連接關系，例如將連接電子裝置3與市電插座之間的電源插頭拔除，或是關閉電源插 座上的開關，進而切斷電子裝置3的電源供給。綜觀來說，本發明較佳實施例所提供的電子裝置及其采用的電源控制模塊，利用 簡單的電路，便可在電源供應單元與外部電源連接時自動地提供系統啟動所需的控制信 號，用以驅動該電源供應單元提供系統工作電壓，完成電子裝置的電源啟動流程。利用以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特征與精神，而 并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望 能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發明所欲申請的權利要求書的范疇內。
權利要求
1.一種電子裝置，配合連接外部電源，其特征是，上述電子裝置包含系統單元；控制單元，耦接上述系統單元；電源控制模塊，耦接上述控制單元；以及電源供應單元，耦接上述系統單元、上述控制單元及上述電源控制模塊，其中當上述電源供應單元連接上述外部電源時，上述電源供應單元提供第一操作電壓 至上述電源控制模塊，上述電源控制模塊提供第一控制信號至上述控制單元，上述控制單 元接收上述第一控制信號并據以提供第二控制信號至上述電源供應單元，使上述電源供應 單元依序提供多個系統工作電壓至上述控制單元與上述系統單元，上述電源供應單元并于 第一預設時間后提供第二操作電壓至上述電源控制模塊，上述電源控制模塊依據上述第一 操作電壓與上述第二操作電壓而改變上述第一控制信號的電壓電平，使上述控制單元改變 上述第二控制信號的電壓電平。
2.根據權利要求1所述的電子裝置，其特征是，上述電源供應單元為符合先進技術擴 展規格的電源供應器。
3.根據權利要求1所述的電子裝置，其特征是，上述控制單元包含南橋芯片；以及輸出入控制器，分別耦接上述南橋芯片、上述電源控制模塊以及上述電源供應單元。
4.根據權利要求1所述的電子裝置，其特征是，上述電源控制模塊包含邏輯運算單元，耦接至上述電源供應單元；以及反向邏輯單元，分別耦接至上述邏輯運算單元以及上述控制單元；其中，當上述電源供應單元與上述外部電源連接時，上述邏輯運算單元將上述第一操 作電壓進行邏輯運算，用以提供啟動信號，上述啟動信號經上述反向邏輯單元反向后形成 上述第一控制信號。
5.根據權利要求4所述的電子裝置，其特征是，于上述第一預設時間后，上述邏輯運算 單元將上述第一操作電壓、上述第二操作電壓進行邏輯運算，以改變上述啟動信號的電壓 電平，進而改變上述第一控制信號的上述電壓電平。
6.根據權利要求4所述的電子裝置，其特征是，上述電源控制模塊進一步包含延時鎖 存電路，當上述電源供應單元與上述外部電源連接于第二預設時間后，上述延時鎖存電路 便鎖定上述反向邏輯單元提供的上述第一控制信號的上述電壓電平。
7.根據權利要求6所述的電子裝置，其特征是，上述延時鎖存電路包含鎖存器以及延 時元件，上述鎖存器耦接于上述邏輯運算單元以及上述反向邏輯單元之間，上述延時元件 與上述電源供應單元耦接，當上述電源供應單元與上述外部電源連接滿上述第二預設時間 后，上述延時元件控制上述鎖存器以屏蔽上述邏輯運算單元以及上述反向邏輯單元之間的 連接關系，由此鎖定上述第一控制信號的上述電壓電平。
8.一種電源控制模塊，設置于電子裝置，其特征是，上述電子裝置包含系統單元與電 源供應單元，上述電子裝置配合連接外部電源，上述電源供應單元分別耦接上述系統單元 與上述電源控制模塊，上述系統單元耦接上述電源控制模塊，當上述電源供應單元連接上 述外部電源時，上述電源供應單元提供第一操作電壓至上述電源控制模塊，上述電源控制 模塊提供第一控制信號至上述系統單元，上述系統單元接收上述第一控制信號并據以提供第二控制信號至上述電源供應單元，使上述電源供應單元依序提供多個系統工作電壓至上 述系統單元，上述電源供應單元并于第一預設時間后提供第二操作電壓至上述電源控制模 塊，上述電源控制模塊依據上述第一操作電壓與上述第二操作電壓而改變上述第一控制信 號的電壓電平，使上述系統單元改變上述第二控制信號的電壓電平。
9.根據權利要求8所述的電源控制模塊，其特征是，上述電源控制模塊包含邏輯運算單元，耦接至上述電源供應單元；以及反向邏輯單元，分別耦接至上述邏輯運算單元以及上述系統單元；其中，當上述電源供應單元與上述外部電源連接時，上述邏輯運算單元將上述第一操 作電壓進行邏輯運算，用以提供啟動信號，上述啟動信號經上述反向邏輯單元反向后形成 上述第一控制信號。
10.根據權利要求9所述的電源控制模塊，其特征是，于上述第一預設時間后，上述邏 輯運算單元將上述第一操作電壓、上述第二操作電壓進行邏輯運算，以改變上述啟動信號 的電壓電平，進而改變上述第一控制信號的上述電壓電平。
11.根據權利要求9所述的電源控制模塊，其特征是，上述電源控制模塊進一步包含延 時鎖存電路，當上述電源供應單元與上述外部電源連接于第二預設時間后，上述延時鎖存 電路便鎖定上述反向邏輯單元提供的上述第一控制信號的上述電壓電平。
全文摘要
本發明揭露一種電子裝置及其電源控制模塊，其中電子裝置配合連接外部電源，且電子裝置包含系統單元、電源供應單元、電源控制模塊以及控制單元。控制單元耦接系統單元及電源控制模塊。其中當電源供應單元連接外部電源時，電源供應單元提供第一操作電壓至電源控制模塊，電源控制模塊提供第一控制信號至控制單元，控制單元接收第一控制信號并據以提供第二控制信號至電源供應單元，使電源供應單元提供多個系統工作電壓至系統單元。
文檔編號G06F1/26GK102053687SQ20091020676
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月9日 優先權日2009年11月9日
發明者嚴宏煒 申請人:和碩聯合科技股份有限公司