CN101847041B - 电脑系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可侦测电源供应器内部状态的电脑系统，此系统包括电源供应单元与主板。电源供应单元内部具有一侦测单元，其用以侦测电源供应单元内的电源状态，将所侦测到信息转换为高频信号，通过先进技术扩展(Advanced Technology Extended，简称ATX)电源连接器的“POWER GOOD”接脚输出至主板，主板可通过ATX电源连接器实时取得电源供应器的内部电压、电流、功率与温度等数值，并显示于屏幕上供使用者进行实时监控。

Description

电脑系统

技术领域

本发明涉及一种电脑系统，且特别是关于一种可经由先进技术扩展(Advanced Technology Extended，简称ATX)连接器输出电源供应器的内部信息至电脑屏幕显示供使用者实时监控的电脑系统。 

背景技术

先进技术扩展规格是由英特尔公司在1995年所制定的主板规格。ATX取代了AT主板规格，成为目前电脑系统预设的主板规格，也是目前组装电脑最通用的主板规格。另外，ATX还衍生出数种主板规格，例如micro ATX、Flex ATX与mini-ITX，但其基本规范大都相同。 

原先的ATX规格中，电源连接器的接脚数为20支，但随着微处理的耗电量提升，标准的20针ATX电源连接器开始无法提供处理器所需要的较大电量。因此，新的ATX规格再加上了4针的电源接头，所以目前所使用的ATX电源连接器为24针。现今用于个人电脑的电源供应器因受限于Intel所制定的规范之故，无法在原来的24针的连接器中增加接脚来传输关于电源供应器内部状态的相关信息。不论是标准的20针ATX电源连接器或是24针ATX电源连接器都不具有负责数据传输的接脚，因此系统并无法经由ATX电源连接器得知ATX电源供应器中的电压、电流或温度等状态值。 

已知的作法中，有人提出一种可进行电源监控的系统与电源供应器，其利用USB等传输线来传输电源供应器的内部状态至主板上。虽然此方法可经由软件指令来监控电源供应器，但由于利用USB传输的作法需要额外在电源供应器上设置负责数据传输的连接器，因此会提高电源供应器的制造成本，同时也会增加使用者在组装时的困难度。 

发明内容

本发明提供一种电脑系统，可通过标准的ATX电源连接器输出ATX电源供应器的内部电源状态，让主机系统可以得知ATX电源供应器中的一次侧电路与二次侧电路的电压、电流以及温度变化等相关信息，并显示于屏幕上，以达到实时监控的效果。

承上述，本发明提供一种电脑系统，包括一电源供应单元与一主板。电源供应单元具有一状态侦测单元及一先进技术扩展电源连接器，电源供应单元内部具有一状态侦测单元，其用以侦测电源供应单元内部的电压，电流及电源状态，并将电源状态转换为高频信号，先进技术扩展电源连接器具有一“POWER GOOD”接脚，电源供应单元经由“POWER GOOD”接脚传送该高频信号至主板。主板具有一解码单元及一先进技术扩展电源连接头，先进技术扩展电源连接头用以连接至电源供应单元的先进技术扩展电源连接器以接收该电源供应单元送出的电压及高频信号。解码单元则用以解码“POWER GOOD”接脚的高频信号，并通过屏幕显示电源供应单元的状态。 

在本发明中，上述ATX电源连接器的电源状态接脚为符合ATX电源连接器规格中的“POWER GOOD”接脚，其中电源供应单元调整“POWERGOOD”接脚的直流电压电平以表示所输出的直流电压是否处于一正常电压范围，而状态侦测单元将高频信号搭载于电源状态接脚的直流电压电平之上。 

本发明中，其中高频信号的振幅小于直流电压电平的最大值的二分之一。 

在本发明中，其中电源供应单元还包括一电压转换单元，用以将一交流电源转换为一直流电源，上述电压转换单元包括一电磁干扰滤波器(electromagnetic interference，简称EMI)、一功率因数校正电路(Power Factor Correction，简称PFC)以及一电压转换电路。电磁干扰滤波器用以滤除交流电源的高频噪声，功率因数校正电路耦接于电磁干扰滤波器的输出，电压转换电路耦接于功率因数校正电路的输出，用以输出直流电源。其中，状态侦测单元耦接于电压转换单元，用以侦测功率因数校正电路、电压转换电路的电压、电流、功率、温度与风扇速度以产生该状态数据。其中电压转换电路还包括一主要变压器与一直流电压转换电路。 

在本发明中，其中上述状态侦测单元包括一第一微控制器与一第二微控制器，第一微控制器用以侦测电源供应单元的一次侧的内部状态，第二微控制器用以侦测电源供应单元的二次侧的内部状态。 

在本发明中，主板还包括一解码单元，耦接于ATX电源连接器，用以解码高频信号，其中解码单元可为一基本输入输出系统(Basic Input/Output System，简称BIOS)。 

在本发明中，其中电源状态数据包括电源供应单元的一输入电压、一输入电流、一输出电压、一输出电流、一温度值与一保护信号。 

基于上述，本发明利用ATX电源连接器中的电源状态接脚(“POWERGOOD”Pin)来传送电源供应器的内部状态信息，通过载波的方式将高频信号搭载在“POWER GOOD”接脚上的直流电压电平上，让“POWER GOOD”接脚具有传输两种信号的功能，也就是原先的直流电压变化与交流的高频信号。主板可利用基本输入输出系统(BIOS)来对高频信号进行解码，以得知目前的电源供应器的内部状态信息。 

由于本发明不需改变原先的ATX电源连接器架构，因此可适用于传统的ATX电源供应系统与主板，即使主板无法解码高频信号，本发明的电源供应系统仍然可以正常运作。 

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。 

附图说明

图1A为根据本发明一实施例的电脑系统示意图。 

图1B为根据本发明一实施例的电源供应系统方块图。 

图2为根据本发明一实施例的电源供应单元的主要电路结构图。 

图3为根据本发明一实施例的ATX电源连接器的架构图。 

图4为根据本发明一实施例的电源状态接脚上的信号波形图。 

具体实施方式

请参照图1A，图1A为根据本发明一实施例的电脑系统示意图，电脑系统100包括电源供应单元105与主板115，电元供应单元105具有先进技术扩展电源(简称ATX)连接器130，用以连接主板115上的ATX连接头140。电源供应单元105将所接收的交流电源转换为直流电源，并且经由ATX连接器130将直流电源(3.3V，5V，12V)传送到主板115，供主板使用。 

电源供应单元105具有一状态侦测单元120，状态侦测单元120会自行侦测电源供应单元105内部的电源状态，例如输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、温度信息或是保护信号(如过热保护)，然后将其转换为一高频信号。电源供应单元105会将该高频信号搭载在ATX连接器130的“POWER GOOD”接脚上，通过ATX连接器130的“POWER GOOD”接脚来传送高频信号至主板115。主板115上具有一解码单元150，解码单元150可解码此高频信号，状态侦测单元120实时监控电源供应单元105的电源状态，并将电源状态显示在屏幕116上，让使用者可以方便的监控电源供应单元105的电源状态。 

接下来，进一步说明上述电源供应单元105与主板115的内部电路结构，请参照图1B，为根据本发明一实施例的电脑系统方块图，电脑系统100包括电源供应单元105与主板115。电源供应单元105包括电压转换单元110、状态侦测单元120与ATX电源连接器130。主板115中则包括ATX电源连接头140与解码单元150。电压转换单元110与状态侦测单元120耦接于ATX电源连接器130，状态侦测单元120还耦接于电压转换单元110，而解码单元150则耦接于ATX连接头140。电源供应单元105中所设置的状态侦测单元120可以自行侦测电压转换单元110的内部电源状态(包括：电源供应器的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、功率、温度等)，然后通过ATX电源连接器130的“POWER GOOD”接脚输出电压转换单元110的内部电源状态至主板115。 

电压转换单元110的主要电路结构如图2所示，图2为根据本发明一实施例的电源供应单元的主要电路结构图。电压转换单元110中主要包括电磁干扰滤波器210、功率因数校正电路220与电压转换电路230，其中电压转换电路230中还包括主要变压器232与直流电压转换电路234。功率因数校正电路220耦接于电磁干扰滤波器210与电压转换电路230之间，而主要变压器232则耦接于功率因数校正电路220与直流电压转换电路234之间。 

一般而言，电压转换单元110的电路结构以主要变压器232的一次侧与二次侧为准，将电压转换单元110分为一次侧电路与二次侧电路，其中一次侧电路主要用于接收交流电源，并经由电磁干扰滤波器210与功率因数校正电路220滤除交流电源中的高频噪声与调整其功率因子，而二次侧电路主要用于直流电压的转换、调整及滤波平滑。一般而言，二次侧电路的操作电压会小于一次侧电路的操作电压。值得注意的是，在电压转换单元110的电路结构中尚可包括其余电路元件，例如电容，功率晶体管等，图2仅为本实施例的示意图，本发明的电压转换单元110并不受限于此。关于电压转换单元110的电路架构可参照ATX电源供应器的架构，在此不加赘述。 

在本实施例中，电压转换单元110例如为ATX电源供应器，用以将交流电源转换为直流电源，并经由ATX电源连接器输出至系统端，如电脑的主板。状态侦测单元120会侦测电压转换单元110的内部状态，例如一次侧电路的输入电压、输入电流、功率、温度变化、二次侧电路的输出电压、输出电流、功率与温度变化以及风扇转速等。状态侦测单元120会将所侦测到的状态数据转换为一高频信号，然后经由ATX电源连接器130输出。主板115可通过解码单元150得知电压转换单元110的内部状态以进行适当的电源管理。解码单元150可设置于主板115上，或是由主板115上的基本输入输出系统芯片取代，设计人员可将解码单元150的功能以固件方式整合至BIOS芯片之中。 

由于电压转换单元110的一次侧电路与二次侧电路的操作电压范围不同，因此状态侦测单元120可依照电压转换单元110的电路结构，以两个微控制器来分别侦测电压转换单元110的一次侧电路与二次侧电路的电压、电流、功率与温度等内部状态。值得注意的是，状态侦测单元120也可以单一微控制器来进行侦测与信号的转换，本发明并不受限。在取得电压转换单元110的内部状态数据后，状态侦测单元120会将其转换为高频信号，然后将高频信号搭载在ATX电源连接器的电源状态接脚上，也就是ATX电源连接器的第8支接脚，即“POWER GOOD”接脚。 

在本实施例中，ATX电源连接器以24针为例来进行说明，其结构如图3所示，图3为根据本发明一实施例的ATX电源连接器的架构图。其中第8支接脚P8为“POWER GOOD”接脚，主要是利用直流电压电平来表示电源供应器所输出的电压是否处于正常范围中，当输出电压正常时，“POWERGOOD”接脚会输出逻辑高电平(通常为5V)的直流电压。由于高频信号为较高频的数字信号，而“POWER GOOD”接脚则仅会处于逻辑高电平或逻辑低电平，因此对于高频信号而言，可将“POWER GOOD”接脚原本的信号视为直流电平。高频信号会直接搭载在“POWER GOOD”接脚上的直流电压电平上，以载波的方式与“POWER GOOD”接脚上的直流电压同时存在。 

此外，为避免高频信号的振幅影响“POWER GOOD”接脚上原本的直流电压电平，高频信号的振幅会小于“POWER GOOD”接脚上的直流电压电平的最大值(即逻辑高电平)的二分之一。高频信号的传输方式请参照图4，图4为“POWER GOOD”接脚上的信号波形图。如图4所示，当电源供应器所 输出的电压处于正常范围中时，“POWER GOOD”接脚上的直流电压电平410会处于逻辑高电平，而高频信号420则以载波的形式搭载于“POWERGOOD”接脚上的直流电压电平410之上。 

主板可直接通过“POWER GOOD”接脚上的直流电压电平410得知符合ATX规格的信息，同时也可解码以通过“POWER GOOD”接脚上的高频信号420以取得电压转换单元110的内部状态。因此，系统对于电源供应器的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、功率、温度与保护信号等变化皆可完全知悉，并可实时呈现在屏幕上让使用者知道目前系统所使用的功率为何，并评估目前的电源供应器是否可满足所需或是已过温、超载使用。 

此外，值得注意的是，高频信号420并不限制于数字信号或模拟信号，使用者可依照本身系统需求使用适合的通信协议或信号形式，只要状态侦测单元120与解码单元150可相互传递信息即可，本发明并不受限。 

此外，由于本发明仅是在原本ATX电源连接器上的电源状态接脚上搭载高频信号，并不会影响原先的ATX传输规格与功能，因此即使主板不支持高频信号的解码，也可以正常使用本发明的电源供应单元105。本发明的电脑系统100中的解码单元150可选择性的整合于一般主板中。当未整合解码单元150时，系统可将电源供应单元105当做一般ATX电源供应器使用。当整合解码单元150时，主机系统便可通过状态侦测单元120所输出的高频信号来得知电源供应单元105的内部状态。换言之，本实施例的电源供应单元105可单独使用于一般的主机系统中，而解码单元150则可依照使用者需求选择是否整合于主板115之中或是选择性致能。 

综上所述，本发明以载波的方式，将高频信号搭载于ATX电源连接器的电源状态接脚上，在不影响ATX电源连接器的架构与传输规格下，让主板可通过ATX电源连接器取得电源供应单元的内部信息以达到实时监控电源供应器的效果。 

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。 

Claims (10)

1.一电脑系统，其特征在于包括：

电源供应单元，用以提供电源至主板进行供电，上述电源供应单元包括：

状态侦测单元，用以侦测上述电源供应单元内部的电源状态，并将上述电源状态转换为高频信号；以及

先进技术扩展电源连接器，具有“POWER GOOD”接脚，上述电源供应单元经由上述“POWER GOOD”接脚传送上述高频信号；以及

主板，包括：

先进技术扩展电源连接头，连接上述电源供应单元的上述先进技术扩展电源连接器，并接收上述电源供应单元送出的电压及上述高频信号；

解码单元，用以解码上述高频信号，并通过屏幕显示上述电源供应单元的状态。

2.根据权利要求1所述的电脑系统，其特征在于其中上述电源供应单元调整上述“POWER GOOD”电源状态接脚的直流电压电平以表示上述电源供应单元所输出的电压是否处于一正常电压范围。

3.根据权利要求2所述的电脑系统，其特征在于其中上述状态侦测单元将上述高频信号搭载于上述电源状态接脚的上述直流电压电平之上。

4.根据权利要求2所述的电脑系统，其特征在于其中上述高频信号的振幅小于上述直流电压电平的最大值的二分之一。

5.根据权利要求1所述的电脑系统，其特征在于其中上述电源供应单元还包括电压转换单元，用以将交流电源转换为直流电源。

6.根据权利要求5所述的电脑系统，其特征在于其中上述电压转换单元还包括：

电磁干扰滤波器，用以滤除上述交流电源的高频噪声；

功率因数校正电路，耦接于上述电磁干扰滤波器的输出；以及

电压转换电路，耦接于上述功率因数校正电路的输出，用以输出上述直流电源；

其中，上述状态侦测单元耦接于上述电压转换单元，用以侦测上述功率因数校正电路、上述电压转换电路的电压、电流、功率、温度与风扇速度以产生上述电源状态。

7.根据权利要求6所述的电脑系统，其特征在于其中上述电压转换电路还包括主要变压器与直流电压转换电路，上述主要变压器耦接于上述功率因数校正电路的输出，上述直流电压转换电路耦接上述主要变压器用以输出上述直流电源。

8.根据权利要求5所述的电脑系统，其特征在于其中上述状态侦测单元包括：

第一微控制器，用以侦测上述电压转换单元的一次侧的内部状态；以及

第二微控制器，用以侦测上述电压转换单元的二次侧的内部状态。

9.根据权利要求1所述的电脑系统，其特征在于其中上述解码单元为基本输入输出系统。

10.根据权利要求1所述的电脑系统，其特征在于其中上述电源状态包括上述电源供应单元的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、温度值与保护信号。

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