专利名称：在电池耗尽前预先检测及处理的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种检测电池电量的技术，特别是关于一种能在电池耗尽前预先检测电池电量、并及时发出电量耗尽信息的装置，该装置功耗极小，因此对电池的电量消耗很小。
背景技术：
计算机为一种数据处理工具，可执行繁杂程序的演算及管理庞大的资料内容，它可将资料整理归纳成为信息，提供使用者可以有效率的进行各项事务的判断及处理。加上近年来，国际互联网的发达与普及，更使得计算机成为每个家庭及公司必备的工具之一。
使用者对于计算机的评价是准确性高、运行速度快及储存容量大，正因如此，人们对计算机的依赖程度也随之增加。举是生活上的任何事情，诸如金融消费、教育学习、文件管理都要通过计算机来处理。然而，上述对于计算机的正面评价必须建构在资料输入正确、且计算机运作正常的基础上，一旦计算机无法正常运作，所有通过计算机处理的事项都将陷入停摆的状态。对个人及公司而言，不论在时间或金钱的损失上均是难以估计的，即使日后计算机恢复正常运作，部分原先储存的资料，也可能流失或损坏，这对于长期习惯依赖计算机进行资料储存及整理的使用者而言，将造常极大的不便。有鉴于此，计算机维护管理人员针对任何造成计算机无法正常运作的因素，提出相对应的解决措施，例如，为防止计算机病毒入侵造成的破坏，安装检测软件程序，加强防火墙管理，以阻挡病毒侵袭；对于电源突然中断造成的资料流失及硬件损坏等问题，则以配备不间断电源(UninterruptiblePower System；UPS)应对。上述作法的目的都是提高计算机系统的稳定性；计算机维护管理人员及使用者对于如何更进一步提高计算机系统稳定性，做了大量的研究，希望计算机系统的稳定性能进一步提高。
计算机系统稳定性的提高是扩大计算机应用范围必备的条件之一，但目前现有技术大部分是解决外部因素对计算机稳定性的影响，对于计算机系统内部因素造成的影响，则少有人提及。计算机系统内部影响稳定性的原因很多，其中计算机主机板上记录计算机软、硬件相关内置指令资料的储存装置，如基本输出入系统(Basic input-outputsystem；BIOS)中的设定资料，是存放在计算机主机板上一由互补金属氧化物半导体组成的随机存取内存(CMOS RAM)中，它储存有BIOS的信息，包括计算机的时间、日期及开机时磁盘驱动器读取顺序、键盘位置设定、网络唤醒功能的设定(Wake-up on LAN)等计算机系统的基本设置。当计算机系统处于关机状态时，CMOS RAM的资料及实时时钟(Real Time Clock；RTC)必须用电池来供应电，这样计算机的时间、日期才会正确，开机流程才会正常，CMOS RAM内设定的数据才不会丢失。
一旦为CMOS RAM及RTC供应电量的电池耗尽，CMOS RAM中所有的基本输出入系统的数据就会丢失，这样，会造成计算机开机时，无基本输入输出系统的内置指令，对全部硬件(包括内存)执行检测工作，一旦硬件出现问题及遭遇病毒侵入，无法显示相关信息告知使用者，计算机也无法执行一些最基本的任务，如将字符显示在屏幕上，从键盘上获取字符，从软盘或硬盘上读出数据或者将信息写入其中，使用者也无法使用网络唤醒功能(Wake-up on LAN)，自远程通过网络将计算机系统从睡眠待机状态中唤醒；此时，使用者只有将主机板送回制造商，将BIOS内的设定资料重新存放在CMOS RAM中，才有可能让计算机重新正常工作。即使如此，也只能设定的基本资料，对于使用者后来设定的资料，只能由使用者自行参考原先所设定格式重新输入，这样给使用者的工作和生活带来很大的麻烦。
为解决上述在无任何预警的情况下电池电量耗尽的问题，制造商在计算机主机板上使用一种镍电池，作为CMOS RAM及RTC的电源，这种镍电池的电压约为3.6V，外表为圆柱状，颜色通常为蓝色或红色，在计算机开机时会自行充电，在关机时提供RTC及CMOS RAM所需的电源，它虽然能使电池耗尽的情形不再发生，但它在使用上也有缺点，如计算机长期不使用，只有定期开机数小时让镍电池充电，CMOSRAM的资料及RTC的设定才不会丢失。此外，若镍电池长时间不充电，有可能会使电解液漏出，造成主机板腐蚀、产生短路的情形。
有鉴于上述镍电池的缺点，现今新推出的计算机主机板，已改用锂电池提供RTC及CMOS RAM所需的电源，这种电池的外型为扁圆片状，与手表用的电池一样，电压为3V，优点是不会漏出电解液，但它也无法自行充电，只有当电池耗尽，造成计算机无法正常开机等问题产生时，使用者才知道需要更换电池了，使用者无法预先知道电池将耗尽，也就无法采取相应的防范措施，防止RTC及CMOS RAM的设定资料丢失。
实用新型内容为克服现有技术的缺点，本实用新型的主要目的在于提供一种于电量耗尽前预先检测及处理的装置，且其对电池电量功率消耗极小不会加快电池电量耗尽速度，其可适用于需要全时段借由电力供给以维持运作正常及确保储存资料完整的系统，例如各类型计算机主机板上，用以维持计算机主机板各单元所需电力供应不致中断，以有效避免储存装置内的资料流失。
根据上述的目的，本实用新型提供了一种在电池耗尽前预先检测及处理的装置，且该装置是与一个系统(例如计算机主机板)连接，该装置利用电池供电输出路径上的模块，对电池的使用情况进行检测，并在电池电量趋近耗尽时，告知使用者进行电池更换处理，防止电池供电中断的情形发生。该装置包括备用电源输入模块、电池电源输入模块、分压模块、电池电量检测模块、信号处理模块、输入电源变换模块。
在系统处于开机状态时，一备用电源输入模块，为系统各部分装置提供所需的电源，并可在电池电量趋近耗尽时提供系统执行处理动作时所需的工作电源；一电池电源输入模块，是在系统关机后接替备用电源输入模块对系统内部各装置提供电源；一输入电源变换模块，是当系统处于开机状态时，将系统的电源由关机状态时的电池电源输入模块提供，变换为由备用电源输入模块提供；反之，当系统处于关机状态时，输入电源变换模块则将该系统所需的电源由备用电源输入模块提供的方式，转换为由电池电源输入模块提供；一电池分压模块，与该电池电源输入模块电性连接；一电池电量检测模块，是与该电池分压模块电性连接，其中，电池电源输入模块输出的电压经过该电池分压模块，将经过分压的部分电压数值提供给电池电量检测模块，进行电池耗尽与否的检测分析，使该电池电量检测模块可根据电池电源输入模块及电池分压模块分别输出的电压数值进行比较分析；以及一信号处理模块，是与该电池电量检测模块电性连接，用以接收该电池电量检测模块进行比较分析后传来的信号，判断该信号是否是电池耗尽信号，若是电池耗尽信号则令系统提示该电池电源输入模块所能提供的电源即将耗尽。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种在电池耗尽前预先检测及处理的装置，可在电池电量趋近耗尽时，在屏幕输出相关信息，预先告知使用者更换电池，可防止储存资料流失，保证计算机系统正常工作，同时也避免了电解液漏出及电池无预警就耗尽的顾虑。
具体实施方式
实施例以下实施例中，本实用新型是应用在计算机主机板上，对计算机主机板提供一在电池电量耗尽前可预先处理的功能，让计算机主机板各单元不会因电池耗尽，造成储存装置内的资料内容丢失，而导致计算机系统无法正常开机。然而在此首先需注意的是，本实用新型并不限定应用在计算机主机板上；广义而言，本实用新型可适用于任何需要全时段，由电源供给电能，以维持正常运作及确保储存资料完整的系统，用以对该系统提供一稳定输出的电源。
请参阅

图1，它显示本实用新型的基本架构。如图中所示，该电池耗尽前预先检测及处理的装置1，包括备用电源输入模块2、电池电源输入模块3、分压模块4、电池电量检测模块5、信号处理模块6、输入电源变换模块7，其中，该输入电源变换模块7连接至计算机主机板8，给计算机主机板8供电，使其能够正常运行，该信号处理模块6是与该计算机主机板8中处理开机程序的开机处理单元80连接。
备用电源输入模块2及电池电源输入模块3为计算机主机板8正常工作提供电源，但其二者并非同时为计算机主机板8提供电源，其中，备用电源输入模块2提供的电源是市电，也就是交流电经过降压整流后的电源，当计算机主机板8处于开机状态时，由该备用电源输入模块2为计算机主机板8上各单元的正常工作提供所需的电源，计算机主机板8为关机状态时，计算机主机板8上的单元，如CMOS(未图标)，要由电池电源输入模块3对计算机主机板中存储基本数据的单元供电。
由上可知，计算机主机在开机或关机状态时，均由不同的电源输入模块进行供电，它是通过输入电源变换模块7，依据计算机主机目前所处的状态，切换到相应的电源输入模块为计算机主机板8各单元(未图标)供电。
本实用新型的目的是在电池耗尽以前进行检测及处理，因此在计算机系统关机时，输入电源变换模块7将计算机主机板的电源由备用电源输入模块2切换为由电池电源输入模块3为主机板供电时，为了确保储存资料完整及系统工作正常，必须对电池电源输入模块3的储存电量进行检测，使计算机主机板8的供电来源不致中断，因此电池电源输入模块3输出的电源至输入电源变换模块7的过程中，必须经由分压模块4、电池电量检测模块5以及信号处理模块6，对该电池电源输入模块3的电池电量耗尽与否进行检测及处理。
分压模块4，是用来对该电池电源输入模块3的电池的电压进行分压。
电池电量检测模块5，利用从分压模块4接收的分压值，对该电池电量检测模块5的开关器件进行导通及关闭动作，若其开关器件为导通的状态，即表示该电池电源输入模块3的电池的电量充足，则传送至信号处理模块6，令该信号处理模块6输出低(Low)电位信号；如是关闭状态，则表示该电池电源输入模块3的电池的电量趋近耗尽，使该电池电量检测模块5令该信号处理模块6输出一高(High)电位信号。
信号处理模块6仅针对改变其原先保持状态的信号进行动作，它是将电池电量检测模块5传送的电位信号保持在一定范围内，当电池电量检测模块5输出的电位信号高于其所能保持的最高范围时，即改变其原先所保持的状态，首先，输出一检测信号至输入电源变换模块7，检测该备用电源输入模块2提供的市电(交流电源)是否存在，若存在，则输入电源变换模块7将信号回传至信号处理模块6，反之，如提供的市电(交流电源)不存在，输入电源变换模块7将不回传信号至信号处理模块6，直到提供的市电(交流电源)重新出现在计算机主机板8时，才将信号回传至信号处理模块6。信号处理模块6未接收回传信号前不进行任何动作，一旦接收到回传的信号后，随即对计算机主机板8的开机处理单元80发出唤醒信号，唤醒处于睡眠待机状态下的计算机主机板8执行开机动作，并在开机过程中执行一电量耗尽的开机显示程序(未列出程序内容)，将电量耗尽的信息以文字的方式显示在与该计算机主机板8连接的屏幕(未图标)上。
图2是表示图1中的一实施例的概略电路图，显示该装置内所包含的电子器件的连接关系。如图所示，在电池耗尽前预先检测及处理装置1具有两组供应计算机主机板8各单元(未图标)的电源模块，这两个电源并非同时对计算机主机板8进行供电，它视计算机主机板8是开机或关机状态进行变换。备用电源输入模块2是在计算机主机板8处于开机状态时，接受市电经过降压、整流后的3.3伏特电压；当计算机主机板8进入关机状态时，计算机主机板8则使用电池电源输入模块3提供的3伏特电压。依据计算机主机板8所处状态，通过输入电源变换模块7进行供电来源的转换，它由两个二极管(Diode)器件构成，利用二极管单向导通的特性对电源进行切换。计算机系统在开机状态时，是经由备用电源输入模块2向计算机主机板8提供电源，即市电经过降压整流，变为3.3伏特的电压，流经电源变换模块7内的二极管D1后，经过节点N1输出至计算机主机板8。这时电池电源输入模块3提供的3伏特电压，流经电源变换模块7中的二极管D2，也到达节点N1，由于上述备用电源模块2输出的3.3伏特电压对节点N1造成的压降，比电池电源输入模块3输出的3伏特电压对节点N1造成的压降要大，因此二极管D2无法导通，此时只有二极管D1是导通的，可供电流通过，因此，计算机主机板8在开机状态下，仅可由备用电源输入模块2对计算机主机板8供电，直至计算机主机板8变为关机状态。此时备用电源模块2(即市电)不再对计算机主机板8进行供电，节点N1的压降对二极管D2输出所造成的限制因素消失，电池电源输入模块3能够对计算机主机板8进行供电。由于本实用新型的目的是为了对电池电量进行检测及预警，因此在电池电源输入模块3供电至计算机主机板8单元之前，其需要经过如图所示的分压模块4、电池电量检测模块5及信号处理模块6，以便对电池电量的使用情况加以监控。因为上述模块只是用来对电池电量进行检测以及在电量将要耗尽时，做出相应的处理，因此这些模块的功耗不应过大，避免加快电池电量的消耗。有鉴于此，本实用新型是针对这部份提出一个解决方案，也就是使用功耗极小的电子器件进行检测及处理工作。当由电池电源输入模块3供电时，其输出的电压VBat是由一串联电容C1、C2组成的分压电路对其电压进行分压，因电池电源输入模块3提供的是直电流，因此串联电容C1、C2对其而言是开路状态，此串联的电容不会消耗该直流电流，也就意味不会消耗电池电源输入模块3中电池的能量，这有别于现有技术中使用串联电阻进行分压的缺点，因这会消耗电流，也就是消耗了电池的电量。分压模块4是将分压后的电压值提供给电池电量检测模块5，作为其内部开关器件是否导通的判断条件。电池电量检测模块5是由N信道的金属氧化物半导体场效应晶体管(N-ChannelMOSFET)组成，其消耗的电流小于1μA，属于功耗极小的电子器件，这样把电池电源输入模块3额外消耗的电量降到最低；分压模块4提供的电压值为栅极G与源极S两端的压降VGS，N信道的金属氧化物半导体场效应晶体管是一电压控制器件，即由输入电压VGS控制信道大小，输入电压越大则信道也越大；电池电源输入模块3在电量充足状态下的电压VBat是2.5伏特至3伏特之间，当电池电源输入模块3对计算机主机板8供应低于2.5伏特时，对计算机主机板8而言，电池电量接近于耗尽；电池电源输入模块3输出电压VBat由3伏特降至2.5伏特时，分压模块4提供的分压值，即N-Channel MOSFET的输入电压VGS也由高降到低，相对造成N-Channel MOSFET信道由宽变窄。当VBat的值高于2.5伏特时，N-Channel MOSFET的信道可导通，让电流从漏极D流入源极S，对漏极D和源极S之间的压降VDs而言为短路状态，即电池电量检测模块5所连接的信号处理模块6将检测到一低电位输出的唤醒信号，若VBat电压已低于2.5伏特，即表示电池电量趋近耗尽，此时N-Channel MOSFET信道几乎关闭，电流无法通过，形成开路状态，此时，漏极D和源极S之间的压降VDS变大，信号处理模块6所接收的信号是高电位输入的唤醒信号，信号处理模块6仅对高电位唤醒信号进行处理，因其表示的含意是电池电量趋近耗尽。
信号处理模块6是互补金属氧化物半导体(CMOS)组成的电路(未图标)，它可将接收的信号的电压保持在一定范围，且仅在信号状态改变时(如高位变成低位或低位变高位)才消耗功率，所以其消耗该电池电源输入模块3所供应的电量很小；信号处理模块6不断接收来自电池电量检测模块5输出的低电位唤醒信号，并将此信号保持在低位接收范围内，直到电池电量检测模块5输出高电位唤醒信号，使其原本保持的低位状态改变为高位状态时，才进行处理动作。首先，信号处理模块6先送出检测信号，通过输入电源变换模块7检测提供的市电(交流电源)是否存在于计算机主机板8，若存在，即回传信号告知信号处理模块6市电存在的信息，如不存在，输入电源变换模块7将处于待命状态，直到提供的市电(交流电源)重新存在于计算机主机板8时，才将信号回传，信号处理模块6在信号回传的前均处于待命状态。信号回传后，才进行下一步骤，即输出高电位唤醒信号至计算机主机板8的开机处理单元80，将计算机主机板8在睡眠的待机状态唤醒，并执行一电量耗尽的开机显示程序，将电池电量耗尽的信息以文字形式显示在与该计算机主机板8连接的屏幕(未图标)上，以提醒使用者更换电池。
图3表示图1中的在电池耗尽前预先检测及处理装置1的一实施例的运作流程图，显示电池电源输入模块3至输入电源变换模块7所经过路径上的模块对电池电量实施检测的流程。
如图3中所示，当电池检测模块5检测出该电池电源输入模块3的电池电压低于计算机主机板单元所需要的工作电压时，随即进行步骤S10，通过输入电源变换模块7检查该备用电源输入模块2提供的市电(交流电源)是否存在；如提供的市电(交流电源)存在，则进至步骤S11，若否，则返回该步骤S10。
在步骤11，由信号处理模块6产生唤醒信号输出至计算机主机板8的开机处理单元80，进到步骤S12。
在步骤S12，由该开机处理单元80将计算机主机板8由睡眠待机状态唤醒，并执行开机动作，进到步骤S13。
在步骤S13，在计算机主机板8进行开机动作时，执行一事先存放在计算机主机板8的储存单元(未图标)内的电池耗尽开机显示程序，进到步骤S14。
在步骤S14，计算机屏幕的开机画面上显示电池电量耗尽信息，以便提醒使用者更换电池。
权利要求1.一种在电池耗尽前预先检测及处理的装置，适用于需要全天候提供电源以维持运作正常及确保储存资料完整的系统，其特征在于，该在电池耗尽前预先检测及处理的装置包括一备用电源输入模块，用以接收市电，为系统开机时提供所需的工作电源；一电池电源输入模块，接替备用电源输入模块，对系统内部各装置提供电源；一分压模块，与该电池电源输入模块电性连接；一电池电量检测模块，是与该分压模块电性连接，检测并输出代表电池电量的电压高、低准位信号；一信号处理模块，与该电池电量检测模块电性连接，以按该电池电量检测模块输出的电压高、低准位信号，判别是否需进行电池耗尽前的处理程序；以及一供电来原变换模块，是电性连接至该备用电源输入模块及该信号处理模块，以按系统的开、关机及电池电量的状态变换系统的供电来源。
2.如权利要求1所述的检测及处理的装置，其特征在于，该电池分压模块是利用串联电容的方式。
3.如权利要求1所述的检测及处理的装置，其特征在于，该电池电量检测模块是使用N信道金属氧化物半导体场效应晶体管作为开关器件。
4.如权利要求1所述的检测及处理的装置，其特征在于，该信号处理模块是使用一互补金属氧化物半导体组成的电路。
5.如权利要求1所述的检测及处理的装置，其特征在于，该信号处理模块是按该电池电量检测模块传来的电压准位高、低变化信号，判断电池电量耗尽与否。
专利摘要一种可在电池耗尽前预先检测及处理的装置，适用于全天候使用电源维持系统运作正常及确保储存资料完整，例如计算机主机板的储存单元，可有效避免储存单元内的数据流失。该系统由市电或电池作为电源，当该系统通过电池获得供电时，使本装置对电池电量使用情况进行监控，并将该监控结果以信号输出方式不断提供至该装置中的信号处理模块，判断电池电量耗尽与否；一旦发现电池电量趋近耗尽时，令信号处理模块检测市电是否可为该系统提供电源，若是，则发出信号至系统，显示电池耗尽信息，若市电无法支持系统供电，令信号处理模块即待命至市电对系统供电时，显示电池电量耗尽信息。
文档编号G01R31/36GK2599596SQ0229512
公开日2004年1月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者张朝煌 申请人:英业达股份有限公司