加热保护电路、 电子装置及其加热保护方法 技术领域 本发明涉及一种电子装置， 特别涉及一种具有加热保护电路的电子装置及其加热 保护方法。
背景技术 近年来， 随着电子科技不断地进步， 市面上出现各式各样具有不同功能及用途的 数据处理设备， 例如个人计算机、 笔记本电脑及工业计算机等， 其中工业计算机在各种不同 领域的产业界中均应用得相当广泛。
一般而言， 为了适应不同状态的使用环境， 工业计算机将会具有各种相对应的规 格与功能。举例而言， 假设工业计算机使用于纬度较高的国家 ( 例如北欧国家 )， 由于其冬 天的气温往往非常的低， 甚至可能出现摄氏零下数十度的低温。 因此， 为了使工业计算机在 这种低温环境下能够正常运行， 工业计算机必须具有低温开机的规格与功能。一旦操作环 境的温度低于某一预设值 ( 例如零下五度 ) 时， 工业计算机的控制元件可启动加热功能开 始加热， 以利系统顺利开机。
然而， 由于目前具有低温开机功能的工业计算机均只通过固件 (firmware) 去控 制其控制元件负责加热的开关， 一旦加热信号产生误动作 ( 例如固件程序错误所造成 ) 或 控制元件的电源出现异常时， 将会导致无条件加热且无法停止的状态， 最后可能造成加热 膜或被加热元件烧毁， 使得整个系统无法顺利运行。
发明内容
因此， 本发明提出一种能够通过加热保护电路避免由于加热信号误动作或控制元 件的电源出现异常而无条件加热导致加热装置或被加热元件烧毁的电子装置及其运行方 法， 以解决上述问题。
本发明提供一种电子装置。上述电子装置具有低温开机功能。在此实施例中， 电 子装置包含控制模块、 加热保护电路、 加热开关模块及加热模块。 控制模块分别通过其多个 控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。 加热保护电路自控制模块的上述这些控制接 脚接收第一控制信号及第二控制信号， 并根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制 信号。 加热开关模块自加热保护电路接收第三控制信号并根据第三控制信号选择性地控制 加热模块进行加热。
本发明另提供一种加热保护电路。 上述加热保护电路运用实施于具有低温开机功 能的电子装置中。 上述电子装置包含控制模块、 加热开关模块及加热模块， 其中上述控制模 块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。在此实施例中， 上述加热 保护电路中的加热保护单元耦接上述控制模块及上述加热开关模块， 且并用以自上述控制 模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号， 并根据上述第一控制信号及上述第二控 制信号产生第三控制信号。当加热开关模块接收到第三控制信号时， 加热开关模块根据第 三控制信号选择性地控制加热模块进行加热。本发明再提供一种电子装置的加热保护方法。在此实施例中， 电子装置包含控制 模块、 加热保护电路、 加热模块及加热开关模块， 并且控制模块具有多个控制接脚。上述方 法包含下列步骤 ： 利用控制模块分别通过上述这些控制接脚提供第一控制信号及第二控制 信号 ； 利用加热保护电路自上述这些控制接脚接收第一控制信号及第二控制信号并根据第 一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号 ； 利用加热开关模块接收第三控制信号并根 据第三控制信号控制加热模块进行加热。
相较于现有技术， 根据本发明的具有加热保护电路的电子装置及其方法， 由于其 控制模块额外产生的控制信号 CTL 能够协助加热保护电路正确判断出加热信号产生误动 作 ( 例如固件程序错误所造成 ) 或控制元件的电源出现异常等现象而自动控制加热模块停 止加热， 故可有效地避免现有技术中因为无条件加热且无法停止造成加热膜或被加热元件 烧毁的现象， 以使得整个系统能够顺利在低温下开机及运行。
关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。 附图说明
图 1 所示为根据本发明的第一具体实施例的电子装置的功能方块图。 图 2 所示为图 1 所示的电子装置中的加热保护电路的详细电路图。 图 3 所示为根据本发明的较佳具体实施例的电子装置运行方法的流程图。具体实施方式
本发明提出一种具有加热保护电路的电子装置及其方法。 当加热信号产生误动作 ( 例如固件程序错误所造成 ) 或控制元件的电源出现异常时， 本发明较佳实施例所提供的 电子装置的加热保护电路即会自动控制加热模块停止加热， 以改善传统的具有低温开机功 能的电子装置由于无条件加热导致加热装置或被加热元件烧毁的缺失。
根据本发明的第一具体实施例为一种电子装置。实际上， 本实施例的电子装置可 以是具有低温开机规格及功能的工业计算机， 但不以此为限。请参照图 1， 图 1 所示为本实 施例的电子装置的功能方块图。
图 2 示出图 1 所示的电子装置 1 中的加热保护电路 14 的详细电路图。有关本实 例之说明， 敬请一并参照图 1 与图 2。
有关本实例的说明， 敬请一并参照图 1 与图 2。电子装置 1 包含电源 10、 感测模块 11、 控制模块 12、 加热保护电路 14、 加热开关模块 16 及加热模块 18。上述电源 10 耦接加热 保护电路 14、 加热开关模块 16 及加热模块 18， 用以提供各模块运行所需的电力。感测模块 11 耦接控制模块 12。控制模块 12 耦接加热保护电路 14。加热保护电路 14 耦接加热开关 模块 16。加热开关模块 16 耦接加热模块 18。
在本实施例中， 感测模块 11 用以感测电子装置 1 所处的使用环境的温度， 以产生 感测结果。感测模块 11 并可将感测结果传送至控制模块 12。
在本实施例中， 控制模块 12 的输出端除了包含用以输出控制模块 12 所产生的第 二控制信号 EN# 的第二控制接脚 CP2 外， 还包含用以输出控制模块 12 所产生的第一控制信 号 CTL 的第一控制接脚 CP1， 例如通用输入输出 (General Purpose I/O， GPIO) 接脚， 但不 以此为限。此外， 在本实施例中， 控制模块 12 的第一控制接脚 CP1 及第二控制接脚 CP2 也不 会直接耦接至加热开关模块 16， 而是先耦接至加热保护电路 14， 加热保护电路 14 再耦接至 加热开关模块 16， 用以达到电路保护的效果。
实际上， 当控制模块 12 接收到感测结果时， 可以先判断感测模块 11 所感测到的温 度是否低于预设值以决定是否进行加热的动作。 在本实施例中， 预设值可由使用者设定， 但 不以此为限。
上述的加热保护电路 14 可分别自控制模块 12 的第一控制接脚 CP1 及第二控制接 脚 CP2 接收第一控制信号 CTL 及第二控制信号 EN#， 并根据第一控制信号 CTL 及第二控制信 号 EN# 产生第三控制信号 ACT#。实际上， 控制模块 12 可根据第一控制信号 CTL 及第二控制 信号 EN# 处于第二状态 ( 例如 ： high level) 或第一状态 ( 例如 ： low level) 来决定第三控 制信号 ACT# 究竟为启动加热信号或停止加热信号。接下来， 将就加热保护电路 14 进行详 细的说明。
在 本 实 施 例 中， 加 热 保 护 电 路 14 可 包 含 金 属 氧 化 物 半 导 体 场 效 应 晶 体 管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor， MOSFET)Q、 第一电阻元件 R1、 第 二电阻元件 R2 及第三电阻元件 R3。上述金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 的第一接脚 P1 与第二接脚 P2 均耦接控制模块 12， 并且金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 分别通过第一接 脚 P1 及第二接脚 P2 自控制模块 12 接收第一控制信号 CTL 及第二控制信号 EN#。至于金属 氧化物半导体场效应晶体管 Q 的第三接脚 P3 则耦接加热开关模块 16， 并且金属氧化物半导 体场效应晶体管 Q 通过第三接脚 P3 输出第三控制信号 ACT# 至加热开关模块 16。 另外， 关于第一电阻元件 R1、 第二电阻元件 R2 及第三电阻元件 R3 的耦接关系， 其 中第一电阻元件 R1 的一端耦接控制模块 12 与金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 的第二接 脚 P2 之间， 另一端则耦接特定电压 VA。实际上， 特定电压 VA 可以由控制模块 12 的控制电 源所提供， 并且上述控制电源也提供上述特定电压 VA 给控制模块 12。至于第二电阻元件 R2 的一端接地， 另一端则耦接金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 的第一接脚 P1 与控制模块 12 之间 ； 第三电阻元件 R3 的一端耦接电源 10， 另一端则耦接金属氧化物半导体场效应晶体 管 Q 的第三接脚 P3 与加热开关模块 16 之间。
接着， 当加热开关模块 16 自加热保护电路 14 接收到第三控制信号时， 加热开关模 块 16 可会根据第三控制信号选择性地控制加热模块 18 进行加热。若第三控制信号为启动 加热信号， 则加热开关模块 16 即会控制加热模块 18 进行加热 ； 若第三控制信号为停止加热 信号， 则加热开关模块 16 即会控制加热模块 18 停止加热。
实际上， 加热开关模块 16 及加热模块 18 也可包含晶体管元件， 但不以此为限。加 热模块 18 可包含加热元件或被加热元件， 当加热开关模块 16 控制加热模块 18 进行加热 时， 加热模块 18 通过加热元件去加热被加热元件， 以达到升温的效果， 使得电子装置 1 能够 在低温下顺利开机。
接下来， 将以下列几个操作实例来说明本发明的电子装置 1 如何通过加热保护电 路 14 避免加热模块 18 无条件加热的情形发生。
(1) 当控制模块 12 的控制电源所提供特定电压 VA 发生异常 ( 例如 VA ＝ 0) 时， 很 可能是由于系统中某电路或零件故障而导致控制模块 12 的控制电源所提供的特定电压 VA 为零。此时， 控制模块 12 所产生的第一控制信号 CTL 及第二控制信号 EN# 均会处于第一状
态。 当加热保护电路 14 接收到第一控制信号 CTL 及第二控制信号 EN# 后， 由于加热保 护电路 14 中的金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 的第一接脚 P1( 在此例中耦接金属氧化 物半导体场效应晶体管 Q 的栅极端 ) 同时会被第二电阻元件 R2 拉低 (pull down) 至第一 状态， 故将会使得金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 处于关闭 (off) 的状态。此时， 金属氧 化物半导体场效应晶体管 Q 通过第三接脚 P3 输出至加热开关模块 16 的第三控制信号 ACT# 将会是停止加热信号， 并且第三控制信号 ACT# 将会被第三电阻元件 R3 拉升 (pull up) 至 电源 10 所提供的电压状态， 导致加热开关模块 16 处于开启 (on) 的状态。接着， 加热开关 模块 16 即会根据代表停止加热的第三控制信号 ACT# 控制加热模块 18 停止加热。
由此， 即使控制模块 12 的控制电源所提供特定电压 VA 发生异常， 电子装置 1 仍能 通过加热保护电路 14 自动地控制加热模块 18 停止加热， 以避免现有技术中由于缺乏电路 保护机制导致加热元件或被加热元件被烧毁的情形发生。
(2) 当控制模块 12 的固件程序发生错误 ( 例如固件总和检查 (firmwarecheck sum) 发生异常 ) 时， 控制模块 12 所产生的第二控制信号 EN# 则可能处于第二状态或第一状 态， 而容易造成误动作的现象发生。由于本发明较佳实施例中的控制模块 12 除了第二控制 信号 EN# 之外， 还产生第一控制信号 CTL， 用以帮助加热保护电路 14 作出是否加热的正确判 断。值得注意的是， 在固件程序发生错误 ( 例如固件总和检查异常 ) 的情况下， 第一控制信 号 CTL 将会处于第一状态 ； 唯有固件总和检查正常的情况下， 第一控制信号 CTL 才会被拉升 至第二状态。
接下来， 分别就第二控制信号 EN# 处于第二状态及第一状态的情况进行探讨。若 第二控制信号 EN# 处于第二状态， 加热模块 18 原本即会停止加热， 故不会产生现有技术中 由于无条件加热导致加热元件或被加热元件烧毁的问题 ； 若第二控制信号 EN# 处于第一状 态， 当加热保护电路 14 接收到第一控制信号 CTL 及第二控制信号 EN# 后， 由于加热保护电 路 14 中的金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 的第一接脚 P1( 耦接金属氧化物半导体场效 应晶体管 Q 的栅极端 ) 同时会被第二电阻元件 R2 拉低至第一状态， 故将会使得金属氧化物 半导体场效应晶体管 Q 处于关闭的状态。
此时， 金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 通过第三接脚 P3 输出至加热开关模块 16 的第三控制信号 ACT# 将会是停止加热信号， 并且第三控制信号 ACT# 将会被第三电阻元件 R3 拉升至电源 10 所提供的电压状态， 导致加热开关模块 16 处于开启的状态。 接着， 加热开 关模块 16 即会根据代表停止加热的第三控制信号 ACT# 控制加热模块 18 停止加热。由此， 即使控制模块 12 的固件程序发生错误， 电子装置 1 仍能通过加热保护电路 14 的正确判断 而自动地控制加热模块 18 停止加热， 以达到电路保护的效果。
(3) 当控制模块 12 的固件程序一切正常 ( 例如固件总和检查正常 ) 时， 控制模块 12 即会将其产生的第一控制信号 CTL 拉升至第二状态。当控制模块 12 判断感测模块 11 所 感测到的温度低于预设值并决定进行加热时， 控制模块 12 将会把其产生的第二控制信号 EN# 拉低至第一状态。此时， 金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 将会处于开启的状态并且 金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 通过第三接脚 P3 输出至加热开关模块 16 的第三控制信 号 ACT# 将会是启动加热信号， 并且第三控制信号 ACT# 此时处于第一状态， 以使得加热开关 模块 16 处于关闭的状态。此时， 加热开关模块 16 将会根据代表启动加热的第三控制信号
ACT# 控制加热模块 18 开始进行加热。
相反地， 当控制模块 12 判断感测模块 11 所感测到的温度高于预设值并决定停止 加热时， 控制模块 12 将会把其产生的第二控制信号 EN# 拉升至第二状态。此时， 金属氧化 物半导体场效应晶体管 Q 将会处于关闭的状态并且金属氧化物半导体场效应晶体管 Q 通过 第三接脚 P3 输出至加热开关模块 16 的第三控制信号 ACT# 将会是停止加热信号， 并且第三 控制信号 ACT# 此时处于第二状态， 使得加热开关模块 16 处于开启的状态。因此， 加热开关 模块 16 将会根据代表停止加热的第三控制信号 ACT# 控制加热模块 18 停止加热。
根据本发明的第二具体实施例为一种加热保护电路。实际上， 加热保护电路实施 于具有低温开机功能的电子装置中。 电子装置包含电源、 控制模块、 加热开关模块及加热模 块， 其中控制模块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。至于其详 细电路结构则请参照图 2 所示， 在此不另行赘述。
在此实施例中， 加热保护电路包含加热保护单元、 第一电阻元件、 第二电阻元件及 第三电阻元件。加热保护单元耦接控制模块及加热开关模块， 并用以自控制模块接收第一 控制信号及第二控制信号， 以及根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号至加 热开关模块。 实际上， 加热保护单元可以是一金属氧化物半导体场效应晶体管， 其第一接脚 及第二接脚耦接控制模块并分别自控制模块接收第一控制信号及第二控制信号， 其第三接 脚耦接加热开关模块并输出第三控制信号至加热开关模块。
第一电阻元件的一端耦接控制模块与加热保护单元之间， 另一端则耦接特定电 压。 实际上， 特定电压可以由控制模块的控制电源所提供， 当电子装置中的电路或零件故障 时， 将可能导致特定电压降为零。 第二电阻元件的一端接地， 另一端则耦接加热保护单元与 控制模块之间。第三电阻元件的一端耦接电源， 另一端则耦接加热保护单元与加热开关模 块之间。
当第一控制信号处于第一状态且第二控制信号处于第一状态时， 加热保护单元处 于关闭状态且第三控制信号为停止加热信号， 以使得加热开关模块根据上述第三控制信号 控制加热模块停止加热。实际上， 第一控制信号处于第一状态且第二控制信号处于第一状 态很可能是因为特定电压为零或控制模块的程序异常所致， 但不以此为限。
当第一控制信号处于第二状态且第二控制信号处于第一状态时， 加热保护单元处 于开启状态且第三控制信号为启动加热信号， 以使得加热开关模块根据第三控制信号控制 上述加热模块开始进行加热 ； 当第一控制信号处于第二状态且第二控制信号处于第二状态 时， 加热保护单元处于关闭状态且第三控制信号为停止加热信号， 以使得加热开关模块根 据第三控制信号控制加热模块停止加热。
根据本发明的第三具体实施例为一种电子装置运行方法。在此实施例中， 电子装 置包含控制模块、 加热保护电路、 加热模块及加热开关模块， 并且控制模块具有第一控制接 脚及第二控制接脚。 加热保护电路可以包括加热保护单元、 第一电阻元件、 第二电阻元件及 第三电阻元件。 实际上， 加热保护单元可以是金属氧化物半导体场效应晶体管， 但不以此为 限。
请参照图 3， 图 3 所示为上述电子装置运行方法的流程图。如图 3 所示， 在步骤 S 10 中， 控制模块分别通过第一控制接脚及第二控制接脚提供第一控制信号及第二控制信 号。接着， 在步骤 S 12 中， 加热保护电路自第一控制接脚及第二控制接脚接收第一控制信号及第二控制信号， 并根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号。 之后， 在步骤 S 14 中， 加热开关模块接收第三控制信号并根据第三控制信号控制加热模块进行加热。
在实际应用中， 当第一控制信号处于第一状态且第二控制信号处于第一状态时， 代表加热信号可能产生误动作 ( 例如固件程序错误所造成 ) 或控制元件的电源可能出现异 常， 故上述方法控制上述电子装置停止加热 ； 当第一控制信号处于第二状态且第二控制信 号处于第一状态时， 代表固件总和检查结果正常且需要加热， 故上述方法控制上述电子装 置开始加热 ； 当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第二状态时， 代 表固件总和检查结果正常且不需加热， 故上述方法控制上述电子装置停止加热。
相较于现有技术， 根据本发明较佳实施例所提供的具有加热保护电路的电子装置 及其运行方法， 由于其控制模块额外产生的控制信号 CTL 能够协助加热保护电路正确判断 出加热信号产生误动作 ( 例如固件程序错误所造成 ) 或控制元件的电源出现异常等现象而 自动控制加热模块停止加热， 故可有效地避免现有技术中因为无条件加热且无法停止导致 加热膜或被加热元件烧毁的现象， 以使得整个系统能够顺利于低温下开机及运行。
利用以上较佳具体实施例的详述， 希望能更清楚描述本发明的特征与精神， 而并 非以上述所揭示的较佳具体实施例对本发明的保护范围加以限制。相反， 其目的是希望能 涵盖各种改变及具有等同性的安排于本发明所附权利要求书所限定的范围内。