TW201342776A - 延長供電的不斷電電源供應裝置及不斷電電源供應架構 - Google Patents

Abstract

一種延長供電的不斷電電源供應裝置，提供一主機板進行正常運作的一直流工作電力。該電源供應裝置包括有一主電力供應系統、一備援電力供應系統以及一禁能控制單元。該主電力供應系統於正常狀態下常態轉換輸出一第一直流待命電力給該主機板。該備援電力供應系統於該主電力供應系統無法正常輸出該第一直流待命電力時輸出一第二直流待命電力給該主機板。該禁能控制單元接收該主機板於關機狀態下輸出一電源關閉訊號並產生一禁能訊號給該備援電力供應系統，使該備援電力供應系統停止輸出該第二直流待命電力給該主機板。

Description

延長供電的不斷電電源供應裝置及不斷電電源供應架構

本發明係有關一種不斷電電源供應架構，尤指一種延長供電使用時間的不斷電電源供應架構。

由於各種電子設備需要穩定之電力維持工作，因此需要電源供應器提供穩定之電力驅動各類電子設備，而絕大部份的電源供應器係連接一輸入來源以取得一輸入電力，並且該電源供應器具有一電力轉換單元以轉換該輸入電力形成一驅動電力傳送至負載，然而此種習知架構僅具有一輸入來源可提供輸入電力，該輸入來源可能市內電力或是另一電源供應器，然而當該市內電力供應或該電源供應器發生故障或電力下降時會造成電子設備斷電關閉，或者造成驅動該電子設備之電源供應器因升壓單元負載過重而損壞。為避免單一輸入來源故障時產生之問題，習知技術係利用不斷電系統(Uninterrupted Power System，UPS)連接該電源供應器，藉此於輸入來源故障時暫時提供穩定的電力驅動該電子設備，以降低突然失去輸入電力的風險。

目前電腦系統中電源供應器常見的電源規範標準為ATX (Advanced Technology eXpanding)，其版本可為ATX2.0、ATX2.1、ATX2.2等等。當ATX架構的電源供應器係接收110Vac/220Vac的市電，其電源輸出埠可輸出具有+3.3V、+5V、+12V的直流工作電力以及無論開關機接可供電的+5VSB常備電力。該常備電力主要功能在於使其他系統（如主電力系統、保護系統及控制晶片等）進入待機狀態，而使用者開啟該電源供應器時（通常啟動電腦同時，相同的啟動信號會先啟動電源供應器），該主電力系統才開始將市電轉換主輸出電力供給電腦裡的各個裝置。更進一步，ATX架構的電源供應器可實現遠端開/關機（Remote ON/OFF）的功能。

雖然ATX架構可以提供以上優點，但需要常態提供+5VSB常備電力。具有不斷電系統的電源供應器在正常供電的情況，一主電力系統利用轉換市電交流電來提供+3.3V、+5V、+12V的直流電力，以及+5VSB常備電力。因此，該主電力系統只要與市電保持電性連接，皆可提供充足的電力供後端電子設備使用。然而，當主電力系統損壞或者無法正常供電時，會改切換至該不斷電系統來提供電子設備所需要的電力。由於不斷電系統通常是一種儲能裝置，僅能提供有限度的電力供緊急使用，加上+5VSB常備電力會自動常態輸出，縱使在電子設備關機的情況下，該不斷電系統的電力亦不斷損耗，大幅減少不斷電系統代替主電力系統供電的時間。電子設備可能在進行關機程序或者儲存資料的過程中，突然失去電力供應，對該電子設備造成更大的損害。

本發明之主要目的，在於延長不斷電系統在進行備援電力的時間。

為達上述目的，本發明提供一種延長供電的不斷電電源供應裝置，提供一電子裝置的主機板進行正常運作的一直流工作電力。該主機板包含有產生一電源關閉訊號給該不斷電電源供應裝置以停止輸出該直流工作電力的一關機狀態。該不斷電電源供應裝置包括有一主電力供應系統、一備援電力供應系統以及一禁能控制單元。該主電力供應系統電性連接於一外部電力源並於正常狀態下常態轉換輸出一第一直流待命電力給該主機板。該備援電力供應系統於該主電力供應系統無法正常輸出該第一直流待命電力時輸出一第二直流待命電力給該主機板。該禁能控制單元電性連接於該主機板以及該備援電力供應系統，該禁能控制單元接收該主機板於該關機狀態下輸出的電源關閉訊號並產生一相對應該電源關閉訊號的禁能訊號給該備援電力供應系統，使該備援電力供應系統停止輸出該第二直流待命電力給該主機板。

於一實施例中，該主機板包含有產生一電源開啟訊號給該不斷電電源供應裝置以輸出該直流工作電力的一開機狀態。

於一實施例中，該備援電力供應系統包含有至少一儲存該第二直流待命電力的儲能模組。

於一實施例中，該直流工作電力包含有一由主電力供應系統轉換輸出的第一直流工作電力以及一由該備援電力供應系統輸出的第二直流工作電力。

於一實施例中，該備援電力供應系統電性連接該主電力供應系統，包含有至少一儲存該第二直流工作電力的儲能模組。

於一實施例中，該儲能模組為一充電電池。

於一實施例中，該備援電力供應系統包含有一取得該第一直流工作電力並將該第一直流工作電力充入該儲能模組的充電單元。

於一實施例中，該不斷電電源供應裝置更包含有一設置於該主電力供應系統與該主機板之間以調變該第一直流待命電力電壓的電壓調變單元。

於一實施例中，該不斷電電源供應裝置更包含有一設置於該備援電力供應系統與該主機板之間以調變該第二直流待命電力電壓的電壓調變單元。

於一實施例中，該禁能控制單元包含有一控制開關。

於一實施例中，該主電力供應系統包含有一連接外部電力源的整流濾波單元、一連接該整流濾波單元的功因校正單元、一變壓器、一脈寬控制單元、一開關元件以及一整流輸出單元。

此外，本發明亦提供一種延長供電的不斷電電源供應架構，包括有一主電力供應系統、一備援電力供應系統、一分別電性連接於該主電力供應系統與該備援電力供應系統的電路板，以及一禁能控制單元。該主電力供應系統電性連接於一外部電力源並於正常狀態下轉換輸出一第一直流工作電力以及常態轉換輸出一第一直流待命電力。該備援電力供應系統於該主電力供應系統無法正常輸出該第一直流待命電力時輸出一第二直流工作電力以及一第二直流待命電力。該主機板於關機狀態產生一電源關閉訊號給該主電力供應系統以停止輸出該第一直流工作電力。該禁能控制單元電性連接於該主機板以及該備援電力供應系統，該禁能控制單元接收該主機板於關機狀態下輸出的該電源關閉訊號並產生一相對應該電源關閉訊號的禁能訊號給該備援電力供應系統，使該備援電力供應系統停止輸出該第二直流待命電力給該主機板。

本發明延長供電的不斷電電源供應裝置及不斷電電源供應架構，有效節省在電子裝置關機下仍不斷被消耗的直流待命電力，讓儲存在備援電力供應系統中的直流待命電力可以使用於真正緊急的情況，而延長提供直流待命電力的時間。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱『圖1』，係本發明供電部分電路架構示意圖，如圖所示：本發明涉及一種延長供電的不斷電電源供應架構，應用於一電腦系統中。主要包含有一主機板10，以及分別電性連接於該主機板10的一主電力供應系統20以及一備援電力供應系統30。該主機板10至少包含有一中央處理單器(central processing unit, CPU)以及其他電子元件與電路布局。該主電力供應系統20於正常情況下輸出電力給該主機板10，而該備援電力供應系統30於該主電力供應系統20無法正常輸出電力而取代其提供電力給該主機板10。

於本實施例中，該主電力供應系統20與該備援電力供應系統30可以整合為一不斷電電源供應器。該主電力供應系統20包含有一連接外部電力源50的整流濾波單元21、一連接該整流濾波單元21的功因校正單元22、一變壓器23、一脈寬控制單元24、一開關元件25以及一整流輸出單元26。該外部電力源50輸出的交流外部電力經過該整流濾波單元21以及該功因校正單元22後，該功因校正單元22利用內部一變壓電力位準調整該外部電力的功率因數及電壓。該脈寬控制單元24決定該開關元件25的工作週期，藉以調整通過該變壓器23之線圈電流。最後，經由該整流輸出單元26產生一直流電力，並將該直流電力傳送至該主機板50。於本發明中，該主電力供應系統20於正常狀態下輸出的該直流電力包含有一第一直流工作電力201以及一常態輸出的第一直流待命電力202。該第一直流工作電力201可包含+3.3V、+5V、+12V電壓的電力，該第一直流待命電力202可為+5VSB電壓的電力。

該備援電力供應系統30包含有一取得該主電力供應系統20轉換輸出的第一直流工作電力201的充電單元31，以及至少一接受該充電單元31充入該第一直流工作電力201並將其儲存為一備援電力的儲能模組32。該備援電力包含有一第二直流工作電力301以及一常態輸出的第二直流待命電力302。該第二直流工作電力301可包含+3.3V、+5V、+12V電壓的電力，該第二直流待命電力302可為+5VSB電壓的電力。於本實施例，該儲能模組32為一充電電池。

於本發明中，該主電力供應系統20以及該備援電力供應系統30可以直接輸出該第一直流待命電力202以及該第二直流待命電力302給該主機板10。或者，本發明於該主電力供應系統20以及該備援電力供應系統30後端電性連接一電壓調變單元40，該電壓調變單元40可以接收該第一直流待命電力202以及該第二直流待命電力302後根據該主機板10所需相對應的電壓值調變其輸出電壓。

請參閱『圖2』所示，係本發明一實施例電路架構示意圖，如圖所示：該主機板10在該主電力供應系統20正常情況下取得由該主電力供應系統20所輸出的該第一直流工作電力201以及該第一直流待命電力202；當該主電力供應系統20無法正常輸出該第一直流工作電力201以及該第一直流待命電力202時，則改由該備援電力供應系統30提供該第二直流工作電力301以及該第二直流待命電力302。該主機板10包含有產生一開機狀態以及一關機狀態。於該開機狀態，該主機板10產生一電源開啟訊號101給該主電力供應系統20以輸出該第一直流工作電力201；於該關機狀態，該主機板10產生一電源關閉訊號102給該主電源系統20以停止輸出該第一直流工作電力201。

本發明中，該主機板10電性連接一禁能控制單元60。該禁能控制單元60接收該主機板10於關機狀態下輸出該電源關閉訊號102並產生一相對應該電源關閉訊號102的禁能訊號601給該備援電力供應系統30。該備援電力供應系統30接收該禁能訊號601後則完全關閉，並停止輸出該第二直流待命電力302給該主機板10。該禁能控制單元60包含有一控制開關61，該控制開關61可決定該禁能控制單元60因接收該主機板10的電源關閉訊號102而輸出該禁能訊號601，或者決定該禁能控制單元60常態輸出該禁能訊號601而完全關閉該備援電力供應系統30。

在該主電力供應系統20可以正常供電的狀態下，當電腦系統處於開機狀態時，該主電力供應系統20分別輸出該第一直流工作電力201以及該第一直流待命電力202給該主機板10；當該電腦系統處於關機狀態時，該主機板10輸出該電源關閉訊號102給該主電力供應系統20，在ATX架構下，該主電力供應系統20則僅提供該第一直流待命電力202。

一但該主電力供應系統20無法正常供電時，則改由該備援電力供應系統30提供備援電力。在此情況下，當電腦系統處於開機狀態時，備援電力供應系統30輸出該第二直流工作電力301以及該第二直流待命電力302給該主機板10；當該電腦系統處於關機狀態時，該主機板10輸出該電源關閉訊號102給該禁能控制單元60，該禁能控制單元60產生相對應該電源關閉訊號102的禁能訊號601給該備援電力供應系統30，使該備援電力供應系統30完全關閉並停止輸出該第二直流工作電力301與該第二直流待命電力302給該主機板10。

在一般不斷電電源供應器中，因為ATX架構要求+5VSB常備電力常態供應，縱使電腦系統已經進入關機狀態，備援電池中的電力仍會不斷釋出，而減少備援電力可以提供的時間。本發明延長供電的不斷電電源供應裝置，藉由設置一禁能控制單元於該主機板與該備援電力供應系統之間，當主電力供應系統無法正常供電而轉由備援電力供應系統替代時，只要電腦系統進入關機狀態，除了備援電力供應系統的第二直流工作電力會即時關閉外，該第二直流工作電力與該第二直流待命電力亦停止輸出至該主機板。如此，可以有效節約備援電力供應系統所儲存的電力，增加緊急時提供備援電力的時間。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

10．．．主機板

101．．．電源開啟訊號

102．．．電源關閉訊號

20．．．主電力供應系統

201．．．第一直流工作電力

202．．．第一直流待命電力

21．．．整流濾波單元

22．．．功因校正單元

23．．．變壓器

24．．．脈寬控制單元

25．．．開關元件

26．．．整流輸出單元

30．．．備援電力供應系統

301．．．第二直流工作電力

302．．．第二直流待命電力

31．．．充電單元

32．．．儲能模組

40．．．電壓調變單元

50．．．外部電力源

60．．．禁能控制單元

601．．．禁能訊號

61．．．控制開關

圖1，係本發明延長供電的不斷電電源供應裝置一實施例之供電部分電路架構示意圖。

圖2，係本發明延長供電的不斷電電源供應裝置一實施例之電路架構示意圖。

10．．．主機板

101．．．電源開啟訊號

102．．．電源關閉訊號

20．．．主電力供應系統

201．．．第一直流工作電力

202．．．第一直流待命電力

30．．．備援電力供應系統

301．．．第二直流工作電力

302．．．第二直流待命電力

40．．．電壓調變單元

50．．．外部電力源

60．．．禁能控制單元

601．．．禁能訊號

61．．．控制開關

Claims (20)

1. 一種延長供電的不斷電電源供應裝置，提供一電子裝置的主機板進行正常運作的一直流工作電力，該主機板包含有產生一電源關閉訊號給該不斷電電源供應裝置以停止輸出該直流工作電力的一關機狀態，該不斷電電源供應裝置包括有：
   　　一主電力供應系統，電性連接於一外部電力源並於正常狀態下常態轉換輸出一第一直流待命電力給該主機板；
   　　一備援電力供應系統，於該主電力供應系統無法正常輸出該第一直流待命電力時輸出一第二直流待命電力給該主機板；以及
   　　一禁能控制單元，電性連接於該主機板以及該備援電力供應系統，該禁能控制單元接收該主機板於該關機狀態下輸出的電源關閉訊號並產生一相對應該電源關閉訊號的禁能訊號給該備援電力供應系統，使該備援電力供應系統停止輸出該第二直流待命電力給該主機板。
2. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該主機板包含有產生一電源開啟訊號給該不斷電電源供應裝置以輸出該直流工作電力的一開機狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該備援電力供應系統包含有至少一儲存該第二直流待命電力的儲能模組。
4. 如申請專利範圍第3項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該儲能模組為一充電電池。
5. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該直流工作電力包含有一由主電力供應系統轉換輸出的第一直流工作電力以及一由該備援電力供應系統輸出的第二直流工作電力。
6. 如申請專利範圍第5項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該備援電力供應系統電性連接該主電力供應系統，包含有至少一儲存該第二直流工作電力的儲能模組。
7. 如申請專利範圍第6項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該備援電力供應系統包含有一取得該第一直流工作電力並將該第一直流工作電力充入該儲能模組的充電單元。
8. 如申請專利範圍第6項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該儲能模組為一充電電池。
9. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，更包含有一設置於該主電力供應系統與該主機板之間以調變該第一直流待命電力電壓的電壓調變單元。
10. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，更包含有一設置於該備援電力供應系統與該主機板之間以調變該第二直流待命電力電壓的電壓調變單元。
11. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該禁能控制單元包含有一控制開關。
12. 如申請專利範圍第1項所述延長供電的不斷電電源供應裝置，其中，該主電力供應系統包含有一連接外部電力源的整流濾波單元、一連接該整流濾波單元的功因校正單元、一變壓器、一脈寬控制單元、一開關元件以及一整流輸出單元。
13. 一種延長供電的不斷電電源供應架構，包括有：
    　　一主電力供應系統，電性連接於一外部電力源並於正常狀態下轉換輸出一第一直流工作電力以及常態轉換輸出一第一直流待命電力；
    　　一備援電力供應系統，於該主電力供應系統無法正常輸出該第一直流待命電力時輸出一第二直流工作電力以及一第二直流待命電力；
    　　一主機板，分別電性連接於該主電力供應系統與該備援電力供應系統，以取得該第一直流待命電力或該第二直流待命電力，該主機板於關機狀態產生一電源關閉訊號給該主電力供應系統或該備援電力供應系統以停止輸出該第一直流工作電力或該第二直流工作電力；以及
    　　一禁能控制單元，電性連接於該主機板以及該備援電力供應系統，該禁能控制單元接收該主機板於關機狀態下輸出的該電源關閉訊號並產生一相對應該電源關閉訊號的禁能訊號給該備援電力供應系統，使該備援電力供應系統停止輸出該第二直流待命電力給該主機板。
14. 如申請專利範圍第13項所述延長供電的不斷電電源供應架構，其中，該主機板包含有產生一電源開啟訊號給該主電力供應系統以輸出該第一直流工作電力的一開機狀態。
15. 如申請專利範圍第13項所述延長供電的不斷電電源供應架構，其中，該備援電力供應系統包含有至少一儲存該第二直流待命電力的儲能模組。
16. 如申請專利範圍第13項所述延長供電的不斷電電源供應架構，其中，該備援電力供應系統電性連接該主電力供應系統，包含有至少一儲存該第二直流工作電力的儲能模組。
17. 如申請專利範圍第16項所述延長供電的不斷電電源供應架構，其中，該備援電力供應系統包含有一取得該第一直流工作電力並將該第一直流工作電力充入該儲能模組的充電單元。
18. 如申請專利範圍第13項所述延長供電的不斷電電源供應架構，更包含有一設置於該主電力供應系統與該主機板之間以調變該第一直流待命電力電壓的電壓調變單元。
19. 如申請專利範圍第13項所述延長供電的不斷電電源供應架構，更包含有一設置於該備援電力供應系統與該主機板之間以調變該第二直流待命電力電壓的電壓調變單元。
20. 如申請專利範圍第13項所述延長供電的不斷電電源供應架構，其中，該禁能控制單元包含有一控制開關。