计算机装置以及电源异常检测方法与流程

本发明涉及一种计算机装置以及适用于计算机装置的电源异常检测方法，特别适用于需外接外围装置的计算机装置。

背景技术：

销售管理系统(pointofsale，缩写为pos)是一种广泛应用在零售业、餐饮业、旅馆等行业的电子系统，主要功能在于统计商品的销售、库存与顾客购买行为。业者可以通过此系统有效提升经营效率，可以说是现代零售业界经营上不可或缺的必要工具。

pos系统除了计算机软件外，通常要具备下列的硬件装置：计算机主机、扫描仪、打印机、显示器等，因此，诸多这些软/硬件相关领域的技术也持续地发展，以改善pos计算机系统的效能。举例而言，中国台湾专利编号i515603号，标题为：“触控反馈装置、触控反馈方法及触控显示装置”的专利便提出了一种用来反馈一使用者相对于触控显示装置的触控情形的触控反馈装置技术。此外，不同的零售业者为了管理的方便也会个别采用许多不同的装置，例如：pda或是其他特殊规格的手持式装置，通常也具备网络以随时传输信息至一主机或服务器。

由于pos系统的计算机主机通常需连接许多外围装置，例如上述的扫描仪、打印机、显示器等，并且通常需要提供电源给外围装置，因此，pos系统的计算机主机通常会配置电压转换电路，以提供适当的电压电源给外围装置。

为了避免计算机主机在供电过程中因计算机主机或外围装置的电路异常而导致电源无法顺利提供至外围装置或导致外围装置的电子组件损坏，本发明提出一种检测及保护电路，用以保护计算机主机及外围装置。

技术实现要素：

本发明公开一种计算机装置，该计算机装置耦接至一外围装置，该计算机装置包括：一微处理器、一电压转换电路、一控制电路以及一检测电路；该电压转换电路耦接至该微处理器，用以根据该计算机装置的一系统电源将一第一电压转换为一第二电压；该控制电路耦接至该微处理器与该电压转换电路，用以控制该第二电压的供应；该检测电路耦接至该微处理器以及一电源检测引脚，用以检测该外围装置是否发生电源异常，其中该电源检测引脚耦接至该外围装置；该微处理器在确认该系统电源已被正常供应后，产生一第一致能信号用以致能该电压转换电路，并且该微处理器还在确认该电压转换电路已正常运作后，产生一第二致能信号用以致能该检测电路，使该检测电路根据检测结果产生一第一检测信号，并且其中该微处理器根据该第一检测信号判断是否将该第二电压供应至该外围装置，当该第一检测信号指示该外围装置并未发生电源异常时，该微处理器产生一第三致能信号用以致能该控制电路，使该第二电压通过该控制电路提供给该外围装置。

本发明公开一种电源异常检测方法，适用于一计算机装置，该计算机装置耦接一外围装置，该计算机装置包括一电压转换电路以及一检测电路，该电压转换电路用以将一第一电压转换为一第二电压，该检测电路用以检测该外围装置是否发生电源异常，该电源异常检测方法包括：检测该计算机装置的一系统电源是否已被正常供应；在确认该系统电源已被正常供应后，等待一第一既定时间，并且在该第一既定时间届满后，产生一第一致能信号用以致能该电压转换电路；检测该电压转换电路是否正常运作；在确认该电压转换电路已正常运作后，产生一第二致能信号用以致能该检测电路；该检测外围装置是否发生电源异常，并且根据检测结果产生一第一检测信号；以及根据该第一检测信号判断是否将该第二电压供应至该外围装置，当该第一检测信号指示该外围装置并未发生电源异常时，将该第二电压提供给该外围装置。

本发明可有效解决传统设计中因计算机主机或外围装置的电路异常而导致电源无法顺利提供至外围装置或导致外围装置的电子组件损坏的问题。此外，除上述在供电至外围装置前的检测及保护电路/方法外，电压转换电路的电流过载保护设定值亦可根据外围装置的运作状态动态调整，以提供多重保护路径。

附图说明

图1显示根据本发明的一实施例所述的计算机装置的范例框图。

图2a显示根据本发明的一实施例所述的第一警示装置的范例电路图。

图2b显示根据本发明的一实施例所述的第二警示装置的范例电路图。

图3显示根据本发明的一实施例所述的检测电路的范例电路图。

图4显示根据本发明的一实施例所述的控制电路的范例电路图。

图5显示根据本发明的一实施例所述的电源供应电路的范例电路图。

图6显示根据本发明的一实施例所述的电源异常检测方法的范例流程图。

主要元件符号说明：

100计算机装置

110微处理器

120控制器芯片

130电压转换电路

140、340检测电路

150、450控制电路

160、260第一警示装置电路

170、270第二警示装置电路

180、580电源供应电路

200外围装置

24v_sys_enable、24v_sys_alm_n、

24v_usb_enable、prt_sht_alm_n致能信号

24v_sys电压转换电路的输出电压

24v_ocp_trg_n、24v_sys_pwrok、

prt_printing、prt_sht_detect_n、

sys_pwrok检测信号

24v_usb电源供应端点

24v_usb_c电源检测引脚

ocp_set_printing控制信号

c1、c2电容

d2二极管

inv反相器

prt_sht_detect检测端点

q1、q2、q3、q4晶体管

r1、r2、r4、r5、r14电阻

sw切换装置

vdd、vsys系统电压

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，应当理解下列实施例可经由软件、硬件、固件、或上述任意组合来实现。

图1显示根据本发明的一实施例所述的计算机装置的范例框图。根据本发明的一实施例，计算机装置100可以是pos系统的一计算机主机，并且可耦接至一外围装置200(图1未示)，例如一扫描仪、打印机、显示器等。计算机装置100可包括一微处理器110、一控制器芯片120、一电压转换电路130、一检测电路140、一控制电路150、一电源供应电路180、一第一警示装置电路160以及一第二警示装置电路170。

为简化说明，图1仅显示与本发明相关的组件，并且图1仅显示多种可应用本发明的架构的其中一种。值得注意的是，本发明的实施并不仅限于图1所示的组件与架构。

微处理器110包含多个输入/输出引脚，用以接收/传送多个检测、控制或致能(激活)信号(以下将有更详细的介绍)。控制器芯片120可以是一平台路径控制器(platformcontrollerhub，缩写为pch)芯片，耦接至微处理器110，用以连接计算机装置100的其他输入/输出设备(图中未示出)，并且负责微处理器110与其他输入/输出设备之间的沟通。电压转换电路130耦接至微处理器110，用以根据计算机装置100的一系统电源将一第一电压转换为一第二电压。根据本发明的一实施例，第二电压的电压位准(电平)可高于第一电压的电压位准。举例而言，电压转换电路130可为一12伏特(v)转24伏特的电压转换电路，用以将由系统电源所提供的12伏特的系统电压转为外围装置200所需的24伏特的电压。

检测电路140耦接至微处理器110以及一电源检测引脚，用以检测外围装置200是否发生电源异常，其中电源检测引脚耦接至外围装置200。控制电路150耦接至微处理器110与电压转换电路130，用以根据对应的致能信号控制第二电压的供应，使第二电压可通过控制电路150与电源供应电路180提供给外围装置200。

为简化说明，以下实施例均以12伏特转24伏特的电压转换作为范例说明。然而，值得注意的是，本发明并不限定于12伏特转24伏特的电压转换。任何由低压转高压的电压转换均可适用本发明所提出的电源异常检测方法与相关电路。

根据本发明的第一实施例，微处理器110检测计算机装置100的启动状态，待计算机装置100的系统电源启动完成，并且系统电源已能够被正常供应后，微处理器110开始计时。微处理器110利用计时机制等待一既定时间，例如，5秒钟，并且在既定时间届满后再致能电压转换电路130，从而有效的避免在计算机装置100启动瞬间，因外围装置200自计算机装置汲取过大电流而导致计算机装置100的系统无法正常启动。

一般而言，计算机装置100在系统上电前就已经连接好外围装置200，而外围装置200通常会设置一些大电容用以在外围装置200运作时及时补充电流。如此的特殊应用，会使得计算机装置100主板在上电瞬间，触发电流过载(例如，输出电流超过一既定临界值)保护机制，最终导致系统无法正常启动。因此，根据本发明的第一实施例，微处理器110在确认系统电源已被正常供应后，等待一既定时间，才产生一第一致能信号用以致能电压转换电路130，有效避免上述因外围装置200自计算机装置汲取过大电流而导致计算机装置100的系统无法正常启动问题。

根据本发明的一实施例，控制器芯片120可用以检测系统电源是否已就绪且被正常供应给计算机装置100，并根据检测结果产生一检测信号sys_pwrok(第二检测信号)。微处理器110在被供电后，检测第二检测信号sys_pwrok的电压位准，举例而言，当系统电源尚未就绪或尚未被正常供应时，控制器芯片120可将第二检测信号sys_pwrok的电压位准设为低电压位准。当系统电源已就绪且被正常供应给计算机装置100时(例如，当计算机装置100所需的各个电源已转换完成时)，控制器芯片120可将第二检测信号sys_pwrok的电压位准设为高电压位准。

微处理器110接收第二检测信号sys_pwrok并根据第二检测信号sys_pwrok的电压位准控制一致能信号24v_sys_enable(第一致能信号)的电压位准，其中第一致能信号24v_sys_enable的电压位准可预设为低电压位准。如上述，微处理器110可在检测到第二检测信号sys_pwrok的电压位准由低变高后开始计时一既定时间(第一既定时间)，待既定时间届满后，将第一致能信号24v_sys_enable的电压位准由低位准拉高，用以致能电压转换电路130。

电压转换电路130因应第一致能信号24v_sys_enable被启动，用以将由系统电源所提供的12伏特的系统电压(第一电压)转为外围装置200所需的24伏特的电压(第二电压)。

根据本发明的第二实施例，微处理器110检测电压转换电路130的电压转换状况，并在确认电压转换电路130已正常运作后，再产生致能信号24v_sys_alm_n(第二致能信号)，用以致能检测电路140。此外，若电压转换电路130未能正常运作，则微处理器110通过第二致能信号24v_sys_alm_n驱动第一警示装置电路160，用以产生警示信号以提示用户检查确认。

根据本发明的一实施例，电压转换电路130可包含一处理器(图中未示出)，用以检测第二电压是否可被正常供应，并根据检测结果产生检测信号24v_sys_pwrok(第三检测信号)。举例而言，第三检测信号24v_sys_pwrok的电压位准可预设为低电压位准，并且电压转换电路130可在检测到第二电压可被正常供应后，将第三检测信号24v_sys_pwrok的电压位准由低位准拉高，用以通知微处理器110。

此外，电压转换电路130可进一步检测电压转换电路130的一输出电流是否过载，例如，输出电流超过一既定临界值，并根据检测结果产生检测信号24v_ocp_trg_n(第四检测信号)。举例而言，第四检测信号24v_ocp_trg_n的电压位准为高电压位准时代表电流并未过载，而第四检测信号24v_ocp_trg_n的电压位准被拉低为低电压位准时代表发生电流过载。

微处理器110根据第三检测信号24v_sys_pwrok与第四检测信号24v_ocp_trg_n的电压位准产生第二致能信号24v_sys_alm_n。

根据本发明的一实施例，当第三检测信号24v_sys_pwrok与第四检测信号24v_ocp_trg_n有任何一个信号电压位准为低位准时，微处理器110会将第二致能信号24v_sys_alm_n的电压位准由高位准拉低为低电压位准，用以驱动第一警示装置电路160产生警示信号。根据本发明的一实施例，第一警示装置电路160可包括至少一警示装置，例如，一led灯、一振动器、一扬声器等，以及对应的驱动电路。

图2a显示根据本发明的一实施例所述的第一警示装置的范例电路图。第一警示装置260可包含一led灯，当第二致能信号24v_sys_alm_n的电压位准由高位准拉低为低电压位准时，led灯会被点亮，以提示用户检查确认。

另一方面，当检测信号24v_sys_pwrok与24v_ocp_trg_n的信号电压位准均为高位准时，微处理器110会将第二致能信号24v_sys_alm_n的电压位准设为高电压位准，用以致能检测电路140。

在本发明的实施例中，在微处理器110确认系统电源已就绪且被正常供应给计算机装置100、电压转换电路130输出的第二电压可被正常供应、以及电压转换电路130的输出电流并未过载时，才会启动检测电路140开始检测外围装置200是否发生电源异常。

图3显示根据本发明的一实施例所述的检测电路的范例电路图。检测电路340可包括一反相器inv、二极管d2、电阻r14与r5，以及晶体管q1与q2。反相器inv包括一输入端接收第二致能信号24v_sys_alm_n，以及一输出端耦接至一检测端点prt_sht_detect。二极管d2耦接于电源检测引脚24v_usb_c与检测端点prt_sht_detect之间。根据本发明的一实施例，电源检测引脚24v_usb_c可耦接至外围装置200。例如，电源检测引脚24v_usb_c可耦接至外围装置200的电源接收电路(图中未示出)。

电阻r14耦接于用以接收系统电压vsys的一电压输入端与检测端点prt_sht_detect之间。在本实施例中，系统电压vsys为12伏特。电阻r5耦接于检测端点prt_sht_detect与接地点之间。

晶体管q1耦接于检测端点prt_sht_detect与接地点之间。值得注意的是，虽然在此时实施例中晶体管q1通过反相器inv接收第二致能信号24v_sys_alm_n，本发明并不限于此。举例而言，当晶体管q1实施为一pmos晶体管时，晶体管的控制极可不必通过反相器inv而直接接收第二致能信号24v_sys_alm_n。

晶体管q2耦接于检测端点prt_sht_detect与一检测信号输出端之间，并且包括一控制极耦接至用以接收另一系统电压vdd的一电压输入端，其中在本实施例中，系统电压vdd可为3.3伏特，检测信号输出端用以输出一检测信号prt_sht_detect_n(第一检测信号)。

根据本发明的一实施例，检测电路140/340在电压转换电路130尚未将第二电压提供给外围装置200之前，利用系统提供的第一电压(即，系统电压vsys)检测外围装置200是否发生电源异常。所述的电源异常可能为外围装置200电源接收电路或组件损坏，进而导致外围装置200的内部线路发生短路的情况。

根据本发明的一实施例，检测端点prt_sht_detect的一电压位准随着电源检测引脚的一电压位准24v_usb_c及晶体管q1的导通状态变化。

在本发明的实施例中，检测电路140/340的检测功能的开启或关闭通过晶体管q1实现。

当第二致能信号24v_sys_alm_n具有低电压位准时，代表第二电压无法被正常供应或电压转换电路130的输出电流发生过载，此时，晶体管q1会根据反相器inv的输出被导通，用以将12伏特的系统电压vsys通过电阻r14拉到接地端，藉此关闭检测电路140/340的检测功能，同时避免12伏特的系统电压vsys通过二极管d2传递到外围装置200。

另一方面，当第二致能信号24v_sys_alm_n具有高电压位准时，晶体管q1会根据反相器inv的输出被关闭，藉此开启检测电路140/340的检测功能。

在本发明的实施例中，检测电路140/340的检测功能通过电阻r14与r5以及二极管d2实现，而检测结果的回报功能通过晶体管q2与电阻r1实现。

当外围装置200没有发生电源异常时，电源检测引脚24v_usb_c的电压位准为浮动的，并且会根据后续检测端点prt_sht_detect的电压位准来决定。通过串联耦接的电阻r14与r5形成分压电路，此分压电路根据系统电压vsys在检测端点prt_sht_detect产生一分压。举例而言，当系统电压vsys为12伏特时，在检测端点prt_sht_detect产生的分压约为8伏特。此时，晶体管q2不会被导通，检测信号输出端的电压位准通过电阻r1会被拉到系统电压vdd，使第一检测信号prt_sht_detect_n的电压位准维持在约3.3伏特的高电压位准。

另一方面，当外围装置200发生电源异常时，电源检测引脚24v_usb_c的电压位准会因为线路短路而被拉低至接地电压(低电压位准)。此时，二极管d2会被导通，用以将检测端点prt_sht_detect的电压位准拉低至接地电压(低电压位准)。此时，由于晶体管q2的汲取的电压位准被拉低，且晶体管q2的本体二极管(body-diode)的存在，源极端的电压位准也会被拉低，使得晶体管q2被导通，从而使得第一检测信号prt_sht_detect_n的电压位准由高电压位准拉低为低电压位准。

值得注意的是，在本发明的实施例中，因外围装置内部可能包含电容，因此检测电路140/340的检测时间会被拉长，例如，持续一第二既定时间(例如，3秒钟)，以获得更准确的检测结果。

根据本发明的一实施例，微处理器110根据第一检测信号prt_sht_detect_n的电压位准判断是否将第二电压供应至外围装置200。当第一检测信号prt_sht_detect_n具有高电压位准，代表外围装置200的电源并未发生电源异常，此时微处理器110会对应将致能信号24v_usb_enable(第三致能信号)的电压位准设定为具有高电压位准，使第二电压可通过控制电路150与电源供应电路180提供给外围装置200。如上述，在本发明的实施例中，微处理器110实际上根据第三检测信号24v_sys_pwrok、第四检测信号24v_ocp_trg_n以及第一检测信号prt_sht_detect_n的电压位准设定第三致能信号24v_usb_enable的电压位准。

另一方面，当第一检测信号prt_sht_detect_n具有低电压位准，代表外围装置200的电源发生电源异常，微处理器110可对应将第四致能信号prt_sht_alm_n的电压位准由高位准拉低为低电压位准，用以驱动第二警示装置电路170产生警示信号。根据本发明的一实施例，第二警示装置电路170可包括至少一警示装置，例如，一led灯、一振动器、一扬声器等，以及对应的驱动电路。

图2b显示根据本发明的一实施例所述的第一警示装置的范例电路图。第一警示装置270可包含一led灯，当第四致能信号prt_sht_alm_n的电压位准由高位准拉低为低电压位准时，led灯会被点亮，以提示用户检查确认。

图4显示根据本发明的一实施例所述的控制电路的范例电路图。控制电路150/450耦接至电压转换电路130，用以接收电压转换电路130所产生的输出电压24v_sys(即，第二电压)。此外，控制电路150/450耦接至微处理器110，用以接收第三致能信号24v_usb_enable，并根据第三致能信号24v_usb_enable的电压位准控制第二电压的供应。

根据本发明的一实施例，控制电路450可包括晶体管q3与q4以及电阻r2与r4。当第三致能信号24v_usb_enable具有高电压位准时，晶体管q3会被导通，电阻r2与r4形成分压电路，根据第二电压24v_sys产生一分压，使得晶体管q4的控制极的电压位准被拉低，使得晶体管q4被导通。藉由晶体管q4被导通，第二电压可被提供至电源供应端点24v_usb。

另一方面，第三致能信号24v_usb_enable具有低电压位准时，晶体管q3不会被导通。此时，电阻r2与r4不会形成分压电路，使得晶体管q4的控制极的电压位准不被拉低。因此，当第三致能信号24v_usb_enable具有低电压位准时，晶体管q4不会被导通，因此第二电压不会被提供至电源供应端点24v_usb。

图5显示根据本发明的一实施例所述的电源供应电路的范例电路图。电源供应电路580可包括一切换装置sw以及电容c1与c2。切换装置sw可为一保险丝，用以保护外围装置200。电源供应电路580可通过切换装置sw将电源供应端点24v_usb所输出的第二电压提供给外围装置200。

在传统技术中，若外围装置发生电源异常，可能因切换装置sw的反应速度过慢而导致外围装置和/或计算机装置内部的电子组件损伤。例如，因切换装置sw响应时间太长而不能快速有效的保护控制电路150/450，使得控制电路150/450内的晶体管q4被烧毁。然而，在本发明所提出的架构中，微处理器110在确认外围装置200并未发生电源异常后，才会将第二电压给外围装置200，如此一来，可有效解决传统设计的问题。

除上述在供电至外围装置前的检测及保护电路/方法外，在本发明的第四实施例中，电压转换电路130的电流过载保护设定值亦可根据外围装置的运作状态动态调整，以提供多重保护路径，例如，一预设的设定值用于常态电流过载保护，另一设定值用于高负载时的电流过载保护。举例而言，若外围装置为一打印机，电流过载保护设定值可包括至少两个可选数值。在打印机执行打印任务时，电压转换电路130可将电流过载保护设定值调整为一相对高的数值，而当打印机未执行打印任务时，电压转换电路130可将电流过载保护设定值设定为一相对低的数值(预设值)。

根据本发明的一实施例，微处理器110可根据控制器芯片120所提供的检测信号，例如，图1所示的检测信号prt_printing(第五检测信号)判断外围装置的运作状态(在此实施例中假设外围装置为一打印机)。在打印机执行打印任务时，控制器芯片120会将第五检测信号prt_printing的电压位准由低电压位准拉高为高电压位准。微处理器110在检测到第五检测信号prt_printing的电压位准由低变高时，会将控制信号ocp_set_printing的电压位准由低电压位准拉高为高电压位准。

电压转换电路130的处理器在检测到控制信号ocp_set_printing的电压位准由低变高时，可调整电流过载保护设定值。例如，由预设的数值调整为一相对高的数值。

在打印机结束或未执行打印任务时，控制器芯片120会将第五检测信号prt_printing的电压位准拉低。微处理器110在检测到第五检测信号prt_printing的电压位准为低电压位准时，会将控制信号ocp_set_printing的电压位准由低电压位准拉低为低电压位准。电压转换电路130的处理器在检测到控制信号ocp_set_printing的电压位准为低电压位准时，可将电流过载保护设定值调整为预设的数值。

图6显示根据本发明的一实施例所述的电源异常检测方法的范例流程图。首先，启动计算机装置的系统电源(步骤s602)，并且检测系统电源是否已被正常供应(步骤s604)。若是，则等待一第一既定时间，并且在第一既定时间届满后，致能电压转换电路(步骤s606)。在致能电压转换电路后，可进一步检测电压转换电路是否正常运作(步骤s608)。电压转换电路是否正常运作的判断可包括第二电压是否被正常供应(步骤s610)以及电压转换电路的输出电流是否未发生过载(步骤s612)。若第二电压无法被正常供应，或电压转换电路的输出电流发生过载，则产生警示信号(步骤s614)。若第二电压可被正常供应，且电压转换电路的输出电流未发生过载，则致能检测电路(步骤s616)，用以检测外围装置是否发生电源异常(步骤s618)。根据本发明的一实施例，检测外围装置是否发生电源异常的步骤的执行可被持续一第二既定时间。

若外围装置发生电源异常，则产生警示信号(步骤s620)。若外围装置未发生电源异常，则将第二电压提供给外围装置(步骤s622)。若系统电源无法被正常供应、第二电压无法被正常供应，电压转换电路的输出电流发生过载、或外围装置发生电源异常时，则不会将第二电压提供给外围装置。

如上述，在本发明所提出的架构中，微处理器110在确认系统电源可被正常供应、第二电压可被正常供应，电压转换电路的输出电流未发生过载、且外围装置200并未发生电源异常后，才会将第二电压给外围装置200，如此一来，可有效解决传统设计中因计算机主机或外围装置的电路异常而导致电源无法顺利提供至外围装置或导致外围装置的电子组件损坏的问题。此外，除上述在供电至外围装置前的检测及保护电路/方法外，电压转换电路的电流过载保护设定值亦可根据外围装置的运作状态动态调整，以提供多重保护路径。

权利要求书中用以修饰组件的“第一”、“第二”等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各组件之间的先后次序、或方法所执行的步骤的次序，而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同组件。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。