PL B1. Hajduczek Krzysztof,Opole,PL BUP 20/05. Budziński Sławomir, Jan Wierzchoń & Partnerzy

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G06F 1/28 ( ) H02H 3/20 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Zabezpieczenie komputera PC przed przepięciami (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/05 (76) Uprawniony i twórca wynalazku: Hajduczek Krzysztof,Opole,PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/10 (74) Pełnomocnik: Budziński Sławomir, Jan Wierzchoń & Partnerzy PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest zabezpieczenie komputera PC przed przepięciami zwłaszcza w obwodach 5 i 12 V przeznaczone do zabezpieczenia sprzętu komputerowego klasy PC powszechnego użytku przed lawinowymi awariami spowodowanymi uszkodzeniem zasilaczy komputerów. Aktualnie wszystkie powszechnie stosowane komputery PC zasilane są z typowych zasilaczy AXT lub dawniej AT. Zasilacze te z napięcia sieci zasilającej przetwarzają napięcie zmienne 230V (lub 115V) na wszystkie potrzebne do zasilania podzespołów komputera niskie napięcia stałe (+5V, +12V, -5V, -12V oraz w wersji ATX 3,3V). Do wygenerowania tylu napięć wykorzystywana jest jedna przetwornica impulsowa stabilizująca równocześnie (proporcjonalnie) napięcia +5V i +12V. Napięcia -5V i -12V przeważnie mają osobną stabilizację ale nie są one istotne z punktu widzenia wynalazku oraz przeważnie nie są stosowane w nowych konstrukcjach podzespołów komputerowych. Napięcie 3,3V jest wytwarzane z obwodu 5V. Problem pojawia się w momencie awarii zasilacza lub przeciążenia jednego z napięć +5V lub +12V, wtedy często dochodzi do niekontrolowanego wzrostu drugiego napięcia aż do wartości przekraczających nawet wielokrotnie maksymalne dopuszczalne. Wtedy dochodzi do lawinowych uszkodzeń podzespołów oraz przeważnie do utraty danych z powodu uszkodzeń twardych dysków, które są bardzo czułe na napięcie zasilające. Aktualnie komputery osobiste nie są w żaden sposób zabezpieczone przed tym zjawiskiem. Zjawisko to nie występuje jedynie w sprzęcie profesjonalnym, w którym stosowane są złożone zasilacze wieloprzetwornicowe z rozbudowanymi wewnętrznymi układami zabezpieczeń. Z opisu amerykańskiego wynalazku US znane jest rozwiązanie, w którym przedstawiono obwód, który monitoruje i dezaktywuje sygnały zasilania mikroprocesora w systemie komputerowym wykorzystującym główne źródło zasilania i wtórne regulatory napięcia. Obwód wykrywa czy napięcia podawane przez wtórne regulatory napięcia do mikroprocesora zawierają się w uprzednio określonym przedziale co uzależnione jest od wymogów mikroprocesora. Jeżeli napięcie zasilania wykracza poza zdefiniowany przedział, obwód uruchamia tranzystor typu MOSFET (tj. tranzystor polowy z izolowaną bramką) załączony pomiędzy jednym ze źródeł zasilania a uziemieniem, efektywnie zwierając pierwotne źródło zasilania z uziemieniem. Aktywuje to obwód wykrywania błędów wewnątrz głównego źródła zasilania, powodując wyłączenie głównego źródła zasilania, skutkiem czego odcina się wszelkie napięcia zasilania od mikroprocesora. Techniki wykorzystywane w powyższym systemie zabezpieczeń są stosowane na przykład do zabezpieczania przetwornic dławikowych obniżających napięcie (głównie jedno napięciowych). Zatem znane rozwiązania tego typu, mogące służyć do zabezpieczania urządzeń elektronicznych przed przepięciami są wewnętrznie wyposażone w elementy reagujące na występujące w trakcie pracy zakłócenia. Również bardzo popularne są listwy filtrujące np. typu ACAR lub podtrzymywacze UPS, które w żaden sposób nie zabezpieczają sprzętu przed wyżej omówionym zjawiskiem, ponieważ są to zabezpieczenia działające po stronie wysokiego napięcia (a wiec przed zasilaczem) i eliminują przepięcia w sieci zasilającej a nie przepięcia już w obwodach samego komputera. Zabezpieczenie komputera PC przed przepięciami według wynalazku polega na tym, że na niezmienionym wyjściu zasilacza dołącza się wejście modułu elektronicznego stanowiącego układ, z którego wyjścia zasila się wszystkie elementy komputera wymagające zasilania. Elektroniczny układ zawiera obwód pomiaru napięcia z detekcją przekroczenia zadanego progu, który stanowią rezystory oraz diody Zenera różne dla napięcia 5V oraz dla napięcia 12V. Elektroniczny układ zawiera również obwód wyzwalający z tranzystorami, rezystory zabezpieczające przed przypadkowym wyzwoleniem oraz diody zapewniające zasilanie nawet w przypadku braku jednego z napięć. Elektroniczny układ zawiera także obwody wykonawcze z tyrystorami dla napięcia 5V i dla napięcia 12V wraz z rezystorami dla napięcia 5V, i dla napięcia 12V. Obwód pomiaru napięcia elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w rezystory R1 i R2 połączone szeregowo i włączone pomiędzy zacisk 5V zasilacza a masę a pomiędzy tymi rezystorami włączona jest elektroda sterująca diody Zenera U1, której anoda połączona jest z masą, a katoda z katodą diody Zenera U2 poprzez rezystory R3 i R8 połączone szeregowo, przy czym rezystory R9 i R10 połączone są szeregowo i włączone pomiędzy zacisk 12V

3 PL B1 3 zasilacza i masę a pomiędzy tymi rezystorami R9 i R10 włączona jest elektroda sterująca diody Zenera U2, której anoda połączona jest masą. Obwód wyzwalający elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w tranzystory T1 i T2, przy czym emiter tranzystora T1 włączony jest pomiędzy diodami D1 i D2 a anoda diody D1 połączona jest z zaciskiem 5V zasilacza i anoda diody D2 połączona jest z zaciskiem 12V zasilacza przy czym rezystor R12 włączony jest pomiędzy bazą a emiterem tranzystora T1 a rezystor R11 włączony jest pomiędzy bazą a emiterem tranzystora T2. Obwód wykonawczy elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w tyrystor TH1, którego anoda połączona jest z zaciskiem 5V zasilacza a katoda z masą oraz tyrystor TH2 którego anoda połączona jest z zaciskiem 12V zasilacza a katoda z masą, przy czym bramki połączone są ze sobą za pośrednictwem rezystorów R5 i R6 połączonych szeregowo. Bramka tyrystora TH1 połączona jest z masą za pośrednictwem rezystora R4 a bramka tyrystora TH2, połączona jest z masa za pośrednictwem rezystora R7. Przedmiot wynalazku został zobrazowany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazano schemat elektroniczny modułu elektronicznego. Elektroniczny układ zawiera obwód pomiaru napięcia z detekcją przekroczenia zadanego progu, który stanowią rezystory R1, R2, R3 oraz dioda Zenera U1 dla napięcia 5V oraz rezystory R9, R10, R8 oraz dioda Zenera U2 dla napięcia 12V. Elektroniczny układ zawiera również obwód wyzwalający z tranzystorami T1 i T2, rezystory R11 i R12 zabezpieczające przed przypadkowym wyzwoleniem oraz diody D1 i D2 zapewniające zasilanie nawet w przypadku braku jednego z napięć. Elektroniczny układ zawiera także obwody wykonawcze z tyrystorami TH1 dla napięcia 5V i TH2 dla napięcia 12V wraz z rezystorami R4, R5 dla napięcia 5V, i R6 i R7 dla napięcia 12V. Obwód pomiaru napięcia elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w rezystory R1 i R2 połączone szeregowo i włączone pomiędzy zacisk 5V zasilacza a masę, a pomiędzy tymi rezystorami włączona jest elektroda sterująca diody Zenera U1, której anoda połączona jest z masą, a katoda z katodą diody Zenera U2 poprzez rezystory R3 i R 8 połączone szeregowo, przy czym rezystory R9 i R10 połączone są szeregowo i włączone pomiędzy zacisk 12V zasilacza i masę a pomiędzy tymi rezystorami R9 i R10 włączona jest elektroda sterująca U2, której anoda połączona jest masą. Obwód wyzwalający elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w tranzystory T1 i T2, przy czym emiter tranzystora T1 włączony jest pomiędzy diodami D1 i D2 a anoda diody D1 połączona jest z zaciskiem 5V zasilacza i anoda diody D2 połączona jest z zaciskiem 12V zasilacza, przy czym rezystor R12 włączony jest pomiędzy bazą a emiterem tranzystora T1 a rezystor R11 włączony jest pomiędzy z bazą a emiterem tranzystora 12, przy czym emiter tranzystora T1 włączony pomiędzy rezystory R5 i R6 obwodu wykonawczego elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami. Obwód wykonawczy elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w tyrystor TH1, którego anoda połączona jest z zaciskiem 5V zasilacza a katoda z masą oraz tyrystor TH2, którego anoda połączona jest z zaciskiem 12V zasilacza a katoda z masą, przy czym bramki tyrystorów TH1 i TH2 połączone są ze sobą za pośrednictwem rezystorów R5 i R6 połączonych szeregowo. Bramka tyrystora TH1 połączona jest z masa za pośrednictwem rezystora R4 a bramka tyrystora TH2 połączona jest z masa za pośrednictwem rezystora R7. Zabezpieczenie komputera PC według wynalazku działa w ten sposób, że przy przekroczeniu na wyjściu zasilacza napięcia 5V o 20% lub napięcia 12V o 20% następuje równoczesne i szybkie (poniżej 10us) zwarcie tych obwodów do masy tyrystorami TH1 i TH2 o dużej wydajności prądowej chwilowej (ponad 200A). W przypadku zaniku przekroczenia napięcia lub braku napięcia w jednym lub obu obwodach (5V lub 12V) tyrystory zwierają wyjścia zasilacza do całkowitego zaniku prądu płynącego w tych obwodach. Po zadziałaniu zabezpieczenia i po usunięciu awarii zabezpieczenie samoczynnie wraca do normalnej pracy bez konieczności wymiany jakichkolwiek elementów. Zabezpieczenie komputera PC według wynalazku podłączone do jednego wyjścia zasilacza komputera chroni wszystkie podzespoły podłączone do pozostałych wyjść tego zasilacza.

4 4 PL B1 Zastrzeżenie patentowe Zabezpieczenie komputera PC przed przepięciami, znamienne tym, że na wyjściu zasilacza dołącza się moduł elektroniczny stanowiący elektroniczny układ, który układ zawiera obwód pomiaru napięcia z detekcją przekroczenia zadanego progu, który stanowią rezystory (R1), (R2), (R3) oraz dioda Zenera (U1) dla napięcia 5V oraz rezystory (R9), (R10), (R8) oraz dioda Zenera (U2) dla napięcia 12V, obwód wyzwalający z tranzystorami (T1) i (T2), rezystory (R11) i (R12) zabezpieczające przed przypadkowym wyzwoleniem oraz diody (D1) i (D2) zapewniające zasilanie nawet w przypadku braku jednego z napięć oraz obwody wykonawcze z tyrystorami (TH1) dla napięcia 5V i (TH2) dla napięcia 12V wraz z rezystorami (R4), (R5) dla napięcia 5V, i (R6) i (R7) dla napięcia 12V, przy czym: - obwód pomiaru napięcia elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w rezystory (R1) i (R2) połączone szeregowo i włączone pomiędzy zacisk 5V zasilacza a masę, a pomiędzy tymi rezystorami włączona jest elektroda sterująca diody Zenera (U1), której anoda połączona jest z masą, a katoda z katodą diody Zenera (U2) poprzez rezystory (R3) i (R8) połączone szeregowo, przy czym rezystory (R9) i (R10) połączone są szeregowo i włączone pomiędzy zacisk 12V zasilacza i masę a pomiędzy tymi rezystorami (R9) i (R10) włączona jest elektroda sterująca diody Zenera (U2), której anoda połączona jest masą; - obwód wyzwalający elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w tranzystory (T1) i (T2), przy czym emiter tranzystora (T1) włączony jest pomiędzy diodami (D1) i (D2) a anoda diody (D1) połączona jest z zaciskiem 5V zasilacza i anoda diody (D2) połączona jest z zaciskiem 12V zasilacza, przy czym rezystor (R12) włączony jest pomiędzy bazą a emiterem tranzystora (T1) a rezystor (R11) włączony jest pomiędzy z bazą a emiterem tranzystora (T2), przy czym emiter tranzystora (T1) włączony pomiędzy rezystory (R5) i (R6) obwodu wykonawczego elektronicznego układu zabezpieczającego komputera PC przed przepięciami; - obwód wykonawczy elektronicznego układu zabezpieczenia komputera PC przed przepięciami zaopatrzony jest w tyrystor (TH1), którego anoda połączona jest z zaciskiem 5V zasilacza a katoda z masą oraz tyrystor (TH2), którego anoda połączona jest z zaciskiem 12V zasilacza a katoda z masą, przy czym bramki połączone są ze sobą za pośrednictwem rezystorów (R5) i (R6) połączonych szeregowo i bramka tyrystora (TH1) połączona jest z masą za pośrednictwem rezystora (R4) a bramka tyrystora (TH2) połączona jest z masą za pośrednictwem rezystora (R7).

5 PL B1 5 Rysunek

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.