專利名稱：電源供應器的電源管理及控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種電源系統(tǒng)的控制技術，特別是關于一種電源供應器的電源管理及控制方法及裝置。
背景技術：
由于科技日新月異，使得各種電子設備不斷研發(fā)出。為了要確保電子設備的正常運作，必需通過電源供應器來供應符合規(guī)定的工作電源至該電子設備。電子設備的功能越強、速度越快、配合的外圍設備越多，則其消耗的電能也越大。
較早期的電源供應器的設計，只要能供應電能給電子設備即可，并不特別注重電源的管理。然而，由于可攜式電子設備的普遍使用，使得電源供應器的電源管理及控制日漸重要。而在安全設計方面，較早期的電氣設備中是以保險絲來作為負載系統(tǒng)的過電流保護組件。一旦發(fā)生過電流的狀況時，通過燒斷保險絲來直接把供應至負載的電源予以切斷。
雖然在目前普遍使用的電腦設備或可攜式電腦中，已在其基本輸出入系統(tǒng)中設計有電源管理的功能，例如當使用者未使用電腦達一預定時間后，即將某一裝置(例如屏幕、磁盤驅動器…等)予以關閉或進入休眠狀態(tài)，通過這樣達到節(jié)省電能的目的，但是此種技術僅是為了達到節(jié)省電能及關閉不必要運作的部份裝置，并無法達到針對負載電流的管理或電流過載的管理。
現(xiàn)有技術中，并未看到有任何裝置具備負載電流的管理或電流過載管理的技術，故必要設計出一種具備電源管理及控制的技術，以進一步達到電子設備的使用安全性。
另外，對現(xiàn)有的精密電子設備，由于其系統(tǒng)運作經常會涉及信號的傳輸接收及數(shù)據(jù)的存取，故已經不能采取已知技術直接將電源斷電的方式來達到安全目的，尤其是一些需要儲存重要數(shù)據(jù)或是檔案的電腦服務器。以目前可便攜式電腦來說，電源供應器不僅要提供電池的充電也要供給整個系統(tǒng)的運作，故電源供應器需持續(xù)供應足夠電流給各個系統(tǒng)中的負載，但使用太大容量的電源供應器又需要花費較大的成本。如果能采用適當?shù)碾娫垂芾砑翱刂萍夹g，則能使電源供應器達到最佳的供電狀況，又能達到安全的目的。
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種電源供應器的電源管理及控制方法，通過適當?shù)碾娫垂芾砑翱刂?，使得電源供應器可以在偵測到負載電流超過預設額定負載電流時或一預設的額定寬限電流值時，能適時暫停供電至部份負載，而當負載電流未超過預設額定負載電流時，則又適時啟動原先被暫時停止供電的部份負載。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電源供應器的電源管理及控制裝置，通過一控制器來監(jiān)測負載電流的狀況，以在電源供應器所供應的總負載電流超過預設額定負載電流時，能適時暫停供電至部份負載，而當負載電流未超過預設額定負載電流時，則又適時啟動原先被暫時停止供電的部份負載。
本發(fā)明為解決已知技術的問題所采用的技術手段，是在一電子設備的電源供應系統(tǒng)中包括有一開關裝置，其包括有多個電流路徑，以將電源供應器所供應的輸出電壓經由不同的電流路徑供應至各個不同負載；一微控器，可控制該開關裝置的開關狀態(tài)；一預設基準值儲存單元，連接該微控器，儲存了預先設定的電源供應器額定總輸出電流值；一優(yōu)先級儲存單元，連接該微控器，儲存了整個系統(tǒng)中的負載數(shù)目、以及預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級；當該微控器偵測出實際總輸出電流已超過或將近超過該預設的額定總輸出電流值時，則依據(jù)負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電流到至少一負載，而當該實際總輸出電流并未超過該預設的額定總輸出電流值時，依據(jù)負載的可被暫時停止的反向優(yōu)先級，重新啟動先前被暫時停止供應電流的負載。該預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級系依據(jù)整個系統(tǒng)中維持預定操作功能的重要程度而定。
當本發(fā)明的技術應用在筆記型電腦中時，其微控器可為該筆記型電腦的鍵盤控制器，利用該鍵盤控制器來控制啟動或停止部份負載(例如電池充電)。
經由本發(fā)明所采用的技術手段，可以使得一電子設備的電源供應系統(tǒng)，處于最佳的供電狀況下，并可在偵測到負載電流超過預設額定負載電流時，能適時暫停供電至部份負載，而當負載電流未超過預設額定負載電流時，則又適時啟動原先被暫時停止供電的部份負載。如此可以有效避免因各負載持續(xù)供電而造成電源供應器常時間處于過載狀態(tài)，達到了安全的目的。且本發(fā)明的控制裝置依據(jù)整個電腦系統(tǒng)中維持預定操作功能的重要程度而預訂出各負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，故在暫時停止供應電流至部份負載時，也不會影響到該電子負載系統(tǒng)的正常運作。
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)連接示意圖。
圖2為本發(fā)明第一實施例的控制流程圖。
圖3為本發(fā)明第二實施例的控制流程圖。
具體實施例方式
參閱圖1所示，為本發(fā)明的電路連接示意圖，在該電源供應系統(tǒng)的電路連接架構中，一電源供應器1可由一交流電壓源ACV取得工作電源，再由其輸出端供應一直流輸出電壓V。而該輸出電壓V在經由控制器2控制之后，再由各個不同的電流路徑供應至各一負載系統(tǒng)中的各個不同負載31、32、33、34。電源供應器1所供應的電流是否能供應至各負載中，是由控制器2所控制。該負載系統(tǒng)可為筆記型電腦、桌上型電腦、或其它電子設備。
該電源供應器1具有額定的輸出電壓Vmax及額定總輸出電流Imax。該電源供應器1供應至各負載的電流I1、I2、I3、I4的總合電流即等于該電源供應器1所供應的實際總輸出電流Ireal。因此，該控制器2可以通過監(jiān)控各負載的電流I1、I2、I3、I4而計算出各個負載31、32、33、34所消耗的功率值，也可以計算出該電源供應器1所供應至負載的實際總輸出電流Ireal。
為了要偵測出每一個負載31、32、33、34所消耗的負載電流I1、I2、I3、I4，可在每一個負載31、32、33、34的電路路徑中設置一電流偵測電路41、42、43、44，用以偵測出流過各個負載31、32、33、34的實際負載電流值。這些偵測的實際負載電流信號SI1、SI2、SI3、SI4會被送至控制器2中，以作為該控制器2在執(zhí)行本發(fā)明功能時的依據(jù)。
控制器2中具有一微控器21，可計算、處理、及控制本發(fā)明中電源管理及控制的功能。微控器21可控制一開關裝置22，其具有多個開關單元，分別經由不同的電流路徑連接至各負載，以控制該電源供應器1的電流是否供應至各個負載31、32、33、34。
該電源供應器1可為目前所普遍使用的交換式電源供應器或是其它型式的電源供應裝置。本發(fā)明應用在筆記型電腦中時，該控制器2可為筆記型電腦裝置中的鍵盤控制器(Keyboard Controller)。此一應用例中，該控制器2的微控器21經由總線連接于該筆記型電腦裝置的中央處理單元5，而該中央處理單元5的工作時脈是由一時脈產生器6所供應。該控制器2的微控器21可經由一控制線產生一降頻控制信號Sc至該中央處理單元5，以使該中央處理單元5的工作頻率可切換于正常頻率工作模式或降頻工作模式。在正常頻率工作模式時，該中央處理單元5可在較高的工作速度下操作，而在降頻工作模式下，該中央處理單元5會在較低的工作速度下操作，但可以消耗較少的電能。
該微控器21連接有一預設基準值儲存單元23，可用以儲存預先設定的各項必要的基準參考值，例如電源供應器的額定總輸出電流值Imax、額定輸出電壓值V、各負載工作所需的額定電流值、誤差值…等。該預設基準值儲存單元23中也可預先儲存一額定寬限電流值Idiff，其定義為額定總輸出電流值Imax與實際總輸出電流Ireal的寬限電流差值。
再者，該微控器21還連接有一優(yōu)先級儲存單元24，可用以儲存整個系統(tǒng)中的負載數(shù)目、以及預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級表…等數(shù)據(jù)。例如在一筆記型電腦的應用場合中，該優(yōu)先級儲存單元24中所制定的可被暫時停止的最高優(yōu)先級者，可為該筆記型電腦的電池的充電回路。該優(yōu)先級儲存單元24中也可將該中央處理單元5的降頻工作模式列入優(yōu)先級表中的工作項目中，以在需要時適時切換操作于降頻工作模式。
前述的負載可泛指電腦系統(tǒng)中的實體負載(例如電池、風扇、磁盤驅動器)，也可為該電腦系統(tǒng)中的某一執(zhí)行程序或功能(例如中央處理單元的除頻或恢復)。
決定前述優(yōu)先級儲存單元24中所儲存的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級的因素，是依據(jù)整個電腦系統(tǒng)中維持預定操作功能的重要程度而定。例如在電腦系統(tǒng)操作當中，暫時停止供應充電電流至電池，并不會影響到該電腦系統(tǒng)的正常運作，或是關閉掉某些不重要的執(zhí)行程序也不會影響到該電腦系統(tǒng)的正常運作。又例如在電腦系統(tǒng)操作當中，暫時將中央處理單元5切換操作于降頻工作模式，除了工作速度較慢之外，也并不會影響到該電腦系統(tǒng)的正常運作。
基于前述的本發(fā)明電路連接架構，本發(fā)明在執(zhí)行電源管理及控制的流程時(參閱圖2所示)，首先在步驟101中，預設或取得各項基準數(shù)值(例如電源供應器額定總輸出電流值Imax、整個系統(tǒng)中的負載數(shù)目、以及預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級)等數(shù)據(jù)。
然后，在步驟102中，偵測該電源供應器所供應的實際總輸出電流Ireal，再于步驟103中，將該實際總輸出電流Ireal與電源供應器的額定總輸出電流值Imax作一比較。
比較結果，如果該實際總輸出電流Ireal已超過一預定的額定總輸出電流值Imax時(步驟104)，則微控器會依據(jù)兩者的差值而計算出總共需要關閉那些負載才能將實際總輸出電流Ireal降至某一預設的安全電流值以下(步驟105)。
依據(jù)此一計算結果可選擇到一個或一個以上的負載，然后于步驟106中，再依據(jù)這些選擇的負載中可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電源至該選定的負載。在關閉掉部份負載后，控制流程再度回到步驟102前，定時重復監(jiān)測該電源供應器所供應的實際總輸出電流Ireal、以及執(zhí)行電源供應的管理及控制。
如果在優(yōu)先級儲存單元24中有將該中央處理單元5的降頻工作模式列入優(yōu)先級表中的話，則在該步驟106中即可依據(jù)其順位而適時地將中央處理單元的工作模式切換操作于降頻工作模式。
若在步驟104中，判斷出該實際總輸出電流值Ireal并未超過預定的額定總輸出電流值Imax時，則微控器會在步驟107中判斷其電流差值是否可重新啟動先前被暫時停止供電的部份負載。若計算結果顯示仍不足以達到重新啟動任一個負載時，則控制器不執(zhí)行任何動作。
在步驟107中，若計算結果顯示已足以達到重新啟動部份負載時，則在步驟108中進一步計算總共可重新啟動哪些先前被暫時停止供電的負載，然后再于步驟109中依據(jù)這些選擇到的負載的反向優(yōu)先級，重新啟動供應電流至該選定的負載。
如果在優(yōu)先級儲存單元24中有將該中央處理單元5的降頻工作模式列入優(yōu)先級表中的話，則在該步驟109中即可將先前可能被切換至降頻工作模式的中央處理單元，重新切換回正常頻率的工作模式。
圖3為本發(fā)明第二實施例的控制流程圖。其控制流程大都與圖2所示的第一實施例控制流程相同。故相同的步驟標示為相同的參照編號。該控制流程主要系首先在步驟101中，預設或取得各項基準數(shù)值(例如電源供應器額定總輸出電流值Imax、一額定寬限電流值Idiff、整個系統(tǒng)中的負載數(shù)目、以及預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級)等資料，其中該額定寬限電流值Idiff的定義為額定總輸出電流值Imax與實際總輸出電流Ireal的寬限電流差值。
然后，在步驟102中，偵測該電源供應器所供應的實際總輸出電流Ireal，再于步驟103中，將該實際總輸出電流Ireal與電源供應器的額定總輸出電流值Imax作一比較。
比較結果，如果該實際總輸出電流Ireal已增加至與額定總輸出電流值Imax相差該預設的額定寬限電流值Idiff內時(步驟104a)，則微控器即依據(jù)該實際總輸出電流Ireal與額定總輸出電流值Imax兩者之差值，而計算出總共需要關閉哪些負載才能將實際總輸出電流Ireal降至某一預設的安全電流值以下(步驟105)。依據(jù)此一計算結果可選擇到一個或一個以上的負載，然后于步驟106中，再依據(jù)這些選擇到負載中可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電源至該選定的負載。
在關閉掉部份負載后，控制流程再度回到步驟102前，定時重復監(jiān)測該電源供應器所供應的實際總輸出電流Ireal、以及執(zhí)行電源供應的管理及控制。
若在步驟104a中，判斷出該實際總輸出電流Ireal并未超過與額定總輸出電流值Imax相差該預設的額定寬限電流值Idiff內時，則微控器即在步驟107中判斷其電流差值是否可重新啟動先前被暫時停止供電的部份負載。若計算結果顯示仍不足以達到重新啟動任一個負載時，則控制器不執(zhí)行任何動作。
在步驟107中，若計算結果顯示已足以達到重新啟動部份負載時，則在步驟108中進一步計算總共可重新啟動那些先前被暫時停止供電的負載，然后再于步驟109中依據(jù)這些選擇到的負載的反向優(yōu)先級，重新啟動供應電流至該選定的負載。
本發(fā)明的控制器可不斷監(jiān)控電源供應狀況及負載消耗功率的狀況，也可在當偵測到停止電源監(jiān)控的指令后(步驟110)，即停止電源供應的管理及控制功能。若未接收到停止電源監(jiān)控的指令，則控制流程會重復回到步驟102前，定時重復監(jiān)測該電源供應器所供應的實際總輸出電流Ireal、以及執(zhí)行電源供應的管理及控制。
權利要求
1.一種電源供應器的電源管理及控制方法，用以管理及控制一電源供應器供應至一負載系統(tǒng)中多個負載的電流，其特征在于該方法包括下列步驟(a)預設該電源供應器的額定總輸出電流值，并制訂出各個負載可被暫時停止的優(yōu)先級；(b)偵測該電源供應器供應至負載的實際總輸出電流；(c)比較該實際總輸出電流與該預定的電源供應器的額定總輸出電流值；(d)當該實際總輸出電流已超過該預設的額定總輸出電流值時，依據(jù)負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電流到至少一負載；(e)當該實際總輸出電流并未超過該預設的額定總輸出電流值時，依據(jù)負載的可被暫時停止的反向優(yōu)先級，重新啟動先前被暫時停止供應電流的負載。
2.如權利要求1所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的方法包括有偵測供應至各個負載的電流的步驟。
3.如權利要求1所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的負載指電腦系統(tǒng)中的實體負載。
4.如權利要求1所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的負載指電腦系統(tǒng)中的執(zhí)行程序或功能。
5.如權利要求1所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的步驟(d)中還包括將該負載系統(tǒng)由一正常頻率工作模式切換至一除頻工作模式，而在該步驟(e)中則包括將該負載系統(tǒng)由除頻工作模式切換回正常頻率工作模式的步驟。
6.一種電源供應器的電源管理及控制方法，用以管理及控制一電源供應器供應至一負載系統(tǒng)中多個負載的電流，其特征在于該方法包括下列步驟(a)預設該電源供應器的額定總輸出電流值、一額定寬限電流值、以及制訂出各個負載可被暫時停止的優(yōu)先級，其中該額定寬限電流值的定義系為額定總輸出電流值與實際總輸出電流的寬限電流差值；(b)偵測該電源供應器供應至負載的實際總輸出電流；(c)比較該實際總輸出電流與該預定的電源供應器的額定總輸出電流值；(d)當該實際總輸出電流增加至與額定總輸出電流值相差該預設的額定寬限電流值內時，即依據(jù)負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電流到至少一負載；(e)當該實際總輸出電流并未達到與額定總輸出電流值相差該預設的額定寬限電流值的內時，則依據(jù)負載的可被暫時停止的反向優(yōu)先級，重新啟動先前被暫時停止供應電流的負載。
7.如權利要求6所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的方法包括有偵測供應至各個負載的電流的步驟。
8.如權利要求6所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的負載指電腦系統(tǒng)中的實體負載。
9.如權利要求6所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的負載指電腦系統(tǒng)中的執(zhí)行程序或功能。
10.如權利要求6或7所述的電源供應器的電源管理及控制方法，其特征在于所述的步驟(d)中還包括將該負載系統(tǒng)由一正常頻率工作模式切換至一除頻工作模式，而在該步驟(e)中則包括將該負載系統(tǒng)由除頻工作模式切換回正常頻率工作模式的步驟。
11.一種電源供應器的電源管理及控制裝置，用以管理及控制一電源供應器供應至一負載系統(tǒng)中多個負載的電流，其特征在于該控制裝置包括一開關裝置，包括有多個電流路徑，以將電源供應器所供應的輸出電壓經由不同的電流路徑供應至各個不同負載；一微控器，可控制該開關裝置的開關狀態(tài)；一預設基準值儲存單元，連接于該微控器，儲存了預先設定的電源供應器額定總輸出電流值；一優(yōu)先級儲存單元，連接于該微控器，儲存了整個系統(tǒng)中的負載數(shù)目、以及預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級的工作項目；當實際總輸出電流已超過該預設的額定總輸出電流值時，則微控器依據(jù)負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電流到至少一負載，而當該實際總輸出電流并未超過該預設的額定總輸出電流值時，依據(jù)負載的可被暫時停止的反向優(yōu)先級，重新啟動先前被暫時停止供應電流之負載。
12.如權利要求11所述之電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的優(yōu)先級儲存單元中所預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級系依據(jù)整個系統(tǒng)中維持預定操作功能的重要程度而定。
13.如權利要求11所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的微控器為一電腦的鍵盤控制器。
14.如權利要求11所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的開關裝置連接于負載的各個電流路徑中，還包括有一電流偵測電路，用以偵測供應至各負載的電流值。
15.如權利要求11所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的優(yōu)先級儲存單元所儲存的的優(yōu)先級表中的工作項目包括有切換該負載系統(tǒng)的工作頻率。
16.一種電源供應器的電源管理及控制裝置，用以管理及控制一電源供應器供應至一負載系統(tǒng)中多個負載的電流，其特征在于該控制裝置包括一開關裝置，包括有多個電流路徑，以將電源供應器所供應的輸出電壓經由不同的電流路徑供應至各個不同負載；一微控器，可控制該開關裝置的開關狀態(tài)；一預設基準值儲存單元，連接于該微控器，儲存了預先設定的電源供應器額定總輸出電流值、以及一額定寬限電流值，其中該額定寬限電流值的定義系為額定總輸出電流值與實際總輸出電流的寬限電流差值；一優(yōu)先級儲存單元，連接于該微控器，儲存了整個系統(tǒng)中的負載數(shù)目、以及預先制訂之各負載可被暫時停止的優(yōu)先級的工作項目；當該微控器偵測出實際總輸出電流增加至與額定總輸出電流值相差該預設的額定寬限電流值內時，該微控器即依據(jù)負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電流到至少一負載，而當該實際總輸出電流并未達到與額定總輸出電流值相差該預設額定寬限電流值之內時，則依據(jù)負載的可被暫時停止的反向優(yōu)先級，重新啟動先前被暫時停止供應電流的負載。
17.如權利要求16所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的優(yōu)先級儲存單元中所預先制訂的各負載可被暫時停止的優(yōu)先級系依據(jù)整個系統(tǒng)中維持預定操作功能的重要程度而定。
18.如權利要求16所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的微控器為一電腦的鍵盤控制器。
19.如權利要求16所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的開關裝置連接于負載的各個電流路徑中，還包括有一電流偵測電路，用以偵測供應至各負載的電流值。
20.如權利要求16所述的電源供應器的電源管理及控制裝置，其特征在于所述的優(yōu)先級儲存單元所儲存的優(yōu)先級表中的工作項目包括有切換該負載系統(tǒng)的工作頻率。
全文摘要
一種電源供應器的電源管理及控制方法及裝置，用以解決現(xiàn)有電子設備中無法作最佳化電源供應的管理及控制的問題，并解決供電安全性不足的問題。本發(fā)明以控制器控制供應至負載電路路徑的開關狀態(tài)，當實際總輸出電流已超過或將近超過該預設的額定總輸出電流值時，則微控器依據(jù)負載的可被暫時停止的優(yōu)先級，暫時停止供應電流到至少一負載，而當該實際總輸出電流并未超過該預設的額定總輸出電流值或一預設的額定寬限電流值時，依據(jù)負載的可被暫時停止的反向優(yōu)先級，重新啟動先前被暫時停止供應電流的負載。本發(fā)明可作為電子設備的電源供應器及電子設備本身的安全保護裝置，并使該電源供應器的電源受到良好的管理及控制。
文檔編號H02J7/00GK1641963SQ200410015069
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月9日 優(yōu)先權日2004年1月9日
發(fā)明者李榮鐘 申請人:順德市順達電腦廠有限公司, 神基科技股份有限公司