一種計算機智能電源的製作方法

2023-10-08 10:52:29 2

專利名稱：一種計算機智能電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源，更具體地說涉及一種用於計算機的可以自動保存數據和關機的智能電源。
背景技術：
現有計算機的普通開關電源，通常在交流供電的條件下，對用電設備進行能量供給，當電壓異常時，電源具有停止能量供給的功能，但沒有在線不間斷提供能量的功能。而目前市面上的在線式不間斷電源，則僅具有在線不間斷提供功能，且對異常情況不能進行自動智能化安全處理，而且成本高。例如當某人正在使用計算機進行設計，突然有事離開，但對數據資料沒有進行保存，期間如有停電，則資料全丟了。再如，在線式不間斷電源在停電後自動切換提供能量，由於操作人有事離開，當電池能量不夠時，由於斷電而造成資料丟失或設備損壞。為此，出現了很多方案，如中國專利CN1239783A「計算機不間斷供電開關電源」，公開了一種計算機不間斷供電開關電源，將開關電源和不間斷電源整合在一起，並將電池組變為可拆卸的部件，但是依然存在當不間斷電源電池能量不夠時造成資料丟失或設備損壞的缺點。中國專利CN1324130A「計算機控制的計算機內置集成不間斷電源」，採用單片機控制電源的轉換，也無法實現自動的進行備份數據和安全關機。

發明內容
針對現有技術的上述缺陷，本實用新型提供一種計算機智能電源，當交流電異常時，可以自動對數據資料進行保存，並安全的關閉計算機，採用的技術方案如下本實用新型的計算機智能電源，包括一個給計算機提供能量的ATX開關電源；
一個給ATX開關電源提供能量的後備供電電路，從ATX開關電源的採用主動式功率因素校正電路(PFC電路)的電感中引出一繞組對AC交流電壓進行檢測來控制後備供電電路的工作，在市電發生異常時，後備供電電路通過在ATX開關電源的主功率變壓器部分增設的繞組進行升壓給ATX開關電源高效提供能量；一個給後備供電電路充電的充電電路，該電路將boost變換器進行改造，利用ATX開關電源的主功率變壓器現有的+5v繞組提供能量，採用電感儲能，對後備供電路進行充電；一個給顯示器提供能量的顯示器供電控制電路，該電路採用繼電器來實現交流與直流切換給顯示器進行供電；該電路的特點是通過AC輸入電壓分壓後與U2011 TL431穩壓集成電路的內部基準比較來控制繼電器工作；一個MCU單片機智能控制電路，該電路將ATX開關電源的各路模擬信號進行比較後，並將信號和指令進行A/D(模/數)轉換後輸出提供給智能軟體進行監控比較分析，當交流電壓異常或掉電時發出關機信息給智能軟體；一個智能軟體，該軟體通過MCU單片機控制電路獲取計算機智能電源裝置工作中的各種數據信息，並且提供給用戶參考，同時監控計算機智能電源裝置的工作狀態，給用戶提供相關信息提示，當接收到計算機智能電源異常需要關機的信息時，立即對正在運行各項數據資料進行自動保存，同時對計算機智能電源及設備進行安全關閉。並提示用戶資料已經保存，已進行安全關機；該軟體的特點是通過編寫程序進入計算機的作業系統來實現資料自動保存和自動安全關閉；一個連接智能軟體與MCU單片機智能控制電路進行數據傳輸的計算機串口連接電路，該電路通過串口通信晶片將MCU單片機智能控制電路的信號轉化為數據輸出給智能軟體實現數據信息的傳輸。
一個提示用戶的語音智能電路，該電路實現計算機智能電源裝置工作中對用戶語音提示的需求。
下面對各電路的連接進行介紹ATX開關電源的P1011 AC1與P1012 AC2輸入端與220V交流相連，ATX開關電源的P1015 DC360V輸出端與顯示器供電電路的J2011A輸入端相連，ATX開關電源的P1014 +5V端與充電電路的P4011 +5V端相連，ATX開關電源的P1013 +12V端輸出端與後備供電電路的P3011 +12V端相連；顯示器供電控制電路的P2011 AC1和P2012 AC2輸入端與220V交流相連，顯示器供電控制電路的輸出端P2011和P2012和顯示器的輸入端相連；充電電路的P4012和P4013電壓輸出端與後備供電電路的電池正極端和電池負極端；MCU單片機智能型控制電路的P5011DC/DC EN高低電平脈衝信號輸出端與後備供電電路的P3012 DC/DC EN信號輸入端相連，MCU單片機智能型控制電路的P5012 RXD0和P5013 TXD0數位訊號端與計算機串口連接電路的P7011 RXD0和P7012 TXD0數位訊號端相連，可以相互傳輸數據信號，MCU單片機智能型控制電路的P5014和P5015高低電平脈衝信號輸出端與語音智能電路的P6011和P6012高低電平脈衝信號輸入端相連；語音智能電路的Vcc輸入端與ATX開關電源的P1014 +5V端相連；計算機串口連接電路的串口端J5011連接智能軟體的串口端，即計算機的串口端，輸出數據信號，相互傳遞信息指令。
與通用ATX電源相比，本實用新型採用通過硬體與軟體的配合，克服了通用型ATX電源無法與軟體配合的缺點。實現了在AC交流電壓掉電或異常的情況下，自動進行數據資料保存及安全關機。在AC交流電壓正常時，本實用新型將電源的相關工作狀態數據通過軟體在計算機上提供介面顯示，供用戶參考了解電源工作狀態。為實現其它電源沒有實現的硬體與軟體的連接配合以及自動保存和自動安全關機的功能，本實用新型採用了後備式供電電路來提供AC交流電壓掉電或異常時的能量保障。採用了MCU單片機智能控制電路來進行電源狀態監測及數據自動保存和安全關機的指令發送。採用了串口連接集成電路來實現硬體與軟體的連接配合。採用了編寫程序軟體進入計算機的作業系統來執行數據的顯示以及自動保存和安全關機程序運行。
本實用新型對照現有技術的有益效果是，由於本實用新型的計算機智能電源可直接進行自動保存數據，並安全關閉。因此，縱使用戶離開，沒有對資料進行保存，其計算機智能電源在市電發生異常時，能立即對數據資料進行自動保存，並進行自動安全關閉，確保用戶資料不會丟失，設備不會損壞，而且電路簡潔可靠、體積小、成本低、實用性強。


圖1是本實用新型優選實施例的結構示意圖；圖2是圖1所示優選實施例的ATX開關電源的部分電路圖；圖3是圖1所示優選實施例的ATX開關電源中的主動式功率因素校正電路(PFC)電路圖；圖4是圖1所示優選實施例的顯示器供電控制電路圖；圖5是圖1所示優選實施例的後備供電電路圖；圖6是圖1所示優選實施例的充電電路圖；圖7是圖1所示優選實施例的MCU單片機智能控制電路圖；圖8是圖1所示優選實施例的智能語音電路圖；圖9是圖1所示優選實施例的計算機串口連接電路圖；圖10是圖1所示優選實施例的智能軟體流程圖；圖11是圖1所示優選實施例的單片機主程序的流程圖。
具體實施方式
如圖1-11所示，本優選實施例的計算機智能電源包括一個給計算機提供能量的ATX開關電源101；一個可以控制ATX開關電源101給顯示器交流或直流供電轉換的顯示器供電控制電路201；一個可以給ATX開關電源101提供能量的後備供電電路301；一個給後備供電電路301充電的充電電路401；一個對ATX開關電源101進行功能檢測，並進行功能數據轉換的MCU單片機智能控制電路501；一個可以對ATX開關電源101工作狀態進行語音提示的智能語音電路601；一個可以監控ATX開關電源101工作狀態，將工作狀態提供給用戶參考，並在異常狀態進行警告提示，提醒用戶，同時自動保存數據資料及自動安全關閉的智能軟體801；一個相互傳遞MCU單片機智能控制電路501與智能軟體801數據信號的計算機串口連接電路701。
如圖2及圖3所示，其表示圖1中所示實施例中ATX開關電源101的電路組成部分。圖2和圖3構成一個目前典型的ATX開關電源。輸出+5VSB，+5V，+12V，+3.3V，-5V，-12V給計算機提供能量。
如圖4所示，是圖1中所示實施例中顯示器供電開關電路201的電路圖，其工作原理為通過AC輸入電壓分壓後與穩壓集成電路U2011TL431的內部基準比較，產生控制信號驅動繼電器J2011工作，當無AC電壓或AC電壓低於150V時，開關J2011跳至點J2011A，顯示器供電由DC供電，當AC電壓高於150V時，開關J2011跳回，顯示器供電有AC供電。
如圖5所示，其表示圖1中所示實施例中後備供電電路301，其工作原理為，當AC電壓異常或掉電時，同時MCU單片機控制電路501中DC/DC EN為低電平時，通過繞組線圈L3013檢測的電壓低或無，此時三級管Q3012的E極輸出高電平，為MOSFET(場效應管)Q3013和Q3014提供驅動電壓，後備供電電路301開始啟動工作並經過後備供電電路301的繞組線圈L3011和L3012進行能量傳輸。
如圖6所示，其表示圖1中所示實施例中充電電路401，其工作原理為，此電路是boost變換器的一種變形電路，P4011 +5V輸入端的輸入為矩形波，當輸入為高電平時，MOSFET(場效應管)Q4011導通，電感L4011儲能，當輸入為低電平時，Q4011截止，電感通過D4013給301後備供電電路進行充電。
如圖7所示，其表示MCU單片機智能控制電路501，其工作原理為ATX開關電源101的各路信號通過MCU單片機智能控制電路501的U5011 MCU晶片的2腳FA0、3腳RA1、4腳RA2等I/O口輸入，並進行比較後將信號和指令進行A/D轉換後通過MCU單片機智能控制電路501的U5011 MCU晶片的14腳RC3、15腳RC4、17腳RC6等I/O口輸出，到計算機串口連接電路701提供給智能軟體801進行監控比較分析及執行指令，同時輸出指令給智能語音電路601。
如圖8所示，智能語音電路601的工作原理為當MCU單片機智能控制電路501發出執行語音提示的指令時，智能語音電路601的IC6011的S1腳或S2腳為高電平，同時將語音信號從COUT腳輸出經T6011放大輸出給揚聲器SPEAKER。
如圖9所示，計算機串口連接電路701工作原理為MCU單片機控制電路501將智能電路的各項信號輸出給計算機串口連接電路701的串口通信晶片U7011，U7011串口通信晶片根據通信協議將信號轉化為數據輸出給智能軟體801監控、分析及執行。
如圖10所示，其表示圖1中所示實施例中智能軟體801，其主要功能是用於監控計算機智能電源外部輸入電壓，以及電源的工作狀態，並將參數數據顯示給用戶參考，在收到MCU單片機智能控制電路501發出的電源工作異常的信息和進行自動資料數據保存及自動安全關機的需求後，進行自動資料數據保存及自動安全關機。本實施例的具體工作如下當計算機智能電源正常啟動工作後，計算機正常動作工作，智能軟體801進入步驟8011在計算機作業系統中啟動軟體。同時智能軟體801通過計算機串口連接電路701向MCU單片機智能控制電路501發出步驟8012信息傳輸連接請求，如連接失敗則進入步驟8014，跳出顯示「連接失敗」的提示框，提醒用戶檢查外部連接線及接口是否暢通正常。如連接成功通過計算機串口連接電路701進入步驟8013軟體接收MCU單片機智能控制電路501上傳的計算機智能電源的各種數據，並做相應轉化後顯示給用戶。各種數據轉化後顯示給用戶的同時進行步驟7015判斷上傳數據是否在正常值，如果是正常值則進入到步驟8016繼續顯示所傳數據。如果異常則進入步驟8017產生相應的提示框並用語音提醒用戶。同時進入步驟8018判斷是否接收到MCU單片機智能控制電路501通過計算機串口連接電路701上傳的保存指令。如果有則進入到步驟8019保存正在執行數據資料，並自動安全關閉作業系統。如沒有收到MCU單片機智能控制電路501通過計算機串口連接電路701上傳的保存指令，則返回到步驟8017產生相應指示框提醒用戶，直到收到MCU單片機智能控制電路501通過計算機串口連接電路701上傳的保存指令為止。
如圖11所示，MCU主程序的流程圖，有幾點說明1、VDC為電池電壓，VAC為AC電壓；2、Bctrl為電池充電控制信號，為1表示大電流充電方式；為0表示小電流充電方式；3、VDCT1為12V，VDCT2為18.5V。
4、flag為是否需要關閉PC的標誌信號。
5，PIC為單片機。
6，DC/DC為後備電路。
MCU單片機智能控制電路501和PC通訊時，接受PC信號採用中斷方式，PC軟體啟動時和關閉時需要給出握手信號，MCU收到後將觸發中斷處理子程序。
ATX開關電源101的P1011 AC1與P1012 AC2輸入端與220V交流相連，ATX開關電源101的P1015 DC360V輸出端與顯示器供電控制電路201的J2011A輸入端相連，ATX開關電源101的P1014 +5V端與充電電路401的P4011 +5V端相連，ATX開關電源101的P1013+12V端輸出端與後備供電電路301的P3011 +12V端相連；顯示器供電控制電路201的P2011 AC1和P2012 AC2輸入端與220V交流相連，顯示器供電控制電路201的輸出端P2011和P2012和顯示器的輸入端相連；充電電路401的P4012和P4013電壓輸出端與後備供電電路301的電池正極端和電池負極端；MCU單片機智能型控制電路501的P5011 DC/DC EN高低電平脈衝信號輸出端與後備供電電路301的P3012 DC/DC EN信號輸入端相連，MCU單片機智能型控制電路501的P5012 RXD0和P5013 TXD0數位訊號端與計算機串口連接電路701的P7011 RXD0和P7012 TXD0數位訊號端相連，可以相互傳輸數據信號，MCU單片機智能型控制電路501的P5014和P5015高低電平脈衝信號輸出端與語音智能電路601的P6011和P6012高低電平脈衝信號輸入端相連；語音智能電路601的Vcc輸入端與ATX開關電源101的P1014+5V端相連；計算機串口連接電路701的串口端J5011連接智能軟體801的串口端，即計算機的串口端，輸出數據信號，相互傳遞信息指令。
本優選實施例的簡要工作過程是，當AC交流電壓正常時，ATX開關電源101開始正常工作。計算機啟動，同時啟動智能軟體801並與MCU單片機智能控制電路501進行信息握手。顯示器供電201輸出AC電壓給顯示器供電。後備供電電路301處於停止工作狀態。充電電路401根據MCU單片機智能控制電路501的控制進行大電流或小電流充電。同時，智能語音電路發出開機語音提示，MCU單片機智能控制電路501對ATX開關電源101的工作狀態進行監測，同時將各類信息通過計算機串口連接電路701傳輸給智能軟體801並提供給用戶參考。當AC交流電壓異常或掉電時，後備供電電路301通過檢測AC電壓啟動工作給ATX開關電源101繼續供電，此時，顯示器供電控制電路201輸出直流高壓給顯示器供電。同時，MCU單片機智能控電路501發出自動保存和安全關機的指令。智能軟體801收到自動保存和安全關機的指令後，立即進行資料數據自動保存，並彈出提示介面。同時智能語音電路601發出關機提示音，保存完畢後自動進入安全關機。
權利要求1.一種計算機智能電源，包括ATX開關電源(101)，後備供電電路(301)，其特徵在於還包括MCU單片機智能控制電路(501)，該電路將ATX開關電源(101)的各路模擬信號進行比較後，並將信號和指令進行A/D(模/數)轉換後輸出提供給計算機進行監控比較分析，當交流電壓異常或掉電時發出關機信息給計算機。
2.如權利要求1所述的計算機智能電源，其特徵在於計算機與MCU單片機智能控制電路(501)之間還設有計算機串口連接電路(701)，該電路通過串口通信晶片將MCU單片機智能控制電路(501)的信號轉化為數據輸出給智能軟體(801)實現數據信息的傳輸。
3.如權利要求2所述的計算機智能電源，其特徵在於還包括顯示器供電控制電路(201)，該電路採用繼電器來實現交流與直流切換給顯示器進行供電，並通過AC輸入電壓分壓後與穩壓集成電路的內部基準比較來控制繼電器工作。
4.如權利要求3所述的計算機智能電源，其特徵在於還包括充電電路(401)，該電路將boost變換器進行改造，利用ATX開關電源(101)的主功率變壓器現有的繞組升壓後，通過電感儲能，對後備供電電路(301)進行充電。
5.如權利要求1-4中任一項所述的計算機智能電源，其特徵在於還包括語音智能電路(601)，該電路對用戶提供語音提示。
6.如權利要求5所述的計算機智能電源，其特徵在於ATX開關電源(101)的P1011 AC1與P1012 AC2輸入端與220V交流相連，ATX開關電源(101)的P1015 DC360V輸出端與顯示器供電控制電路(201)的J2011A輸入端相連，ATX開關電源(101)的P1014+5V端與充電電路(401)的P4011+5V端相連，ATX開關電源(101)的P1013+12V端輸出端與後備供電電路(301)的P3011+12V端相連；顯示器供電控制電路(201)的P2011 AC1和P2012 AC2輸入端與220V交流相連，顯示器供電控制電路(201)的輸出端P2011和P2012分別和顯示器的輸入端相連；充電電路(401)的P4012和P4013電壓輸出端與後備供電電路(301)的電池正極端和電池負極端；MCU單片機智能型控制電路(501)的P5011 DC/DC EN高低電平脈衝信號輸出端與後備供電電路(301)的P3012 DC/DC EN信號輸入端相連，MCU單片機智能型控制電路(501)的P5012 RXD0和P5013 TXD0數位訊號端與計算機串口連接電路(701)的P7011 RXD0和P7012TXD0數位訊號端相連，可以相互傳輸數據信號，MCU單片機智能型控制電路(501)的P5014和P5015高低電平脈衝信號輸出端與語音智能電路(601)的P6011和P6012高低電平脈衝信號輸入端相連；語音智能電路(601)的Vcc輸入端與ATX開關電源(101)的P1014+5V端相連；計算機串口連接電路(701)的串口端J5011連接計算機的串口端，輸出數據信號，相互傳遞信息指令。
專利摘要一種計算機智能電源，包括ATX開關電源、後備供電電路、充電電路、顯示器供電控制電路、MCU單片機智能控制電路、智能軟體、計算機串口連接電路和語音智能電路，由於本實用新型的計算機智能電源可直接進行自動保存數據，並安全關閉。因此，縱使用戶離開，沒有對資料進行保存，其計算機智能電源在市電發生異常時，能立即對數據資料進行自動保存，並進行自動安全關閉，確保用戶資料不會丟失，設備不會損壞，而且電路簡潔可靠、體積小、成本低、實用性強。
文檔編號G06F1/30GK2677997SQ20042001497
公開日2005年2月9日 申請日期2004年1月15日 優先權日2004年1月15日
發明者林保明 申請人:汕頭高新區和川企業有限公司