CN100405719C - 电流负载侦测装置及组设此装置的电源供应系统 - Google Patents

电流负载侦测装置及组设此装置的电源供应系统 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种电流负载侦测装置，是利用脉波宽度调变(PWM)工作周期(Duty Cycle)信号的变化而调整例如散热风扇的电子装置的运作。由于例如中央处理器的负载装置的负载状态改变时，PWM控制器将调整PWM工作周期信号的高/低准位维持的时间(即Duty Cycle)，故电流负载侦测装置可依据PWM工作周期信号而调整电子装置的运作，以排除负载装置所产生的热能或予其他电子装置的应用。另外，将电流负载侦测装置组设于传统电源供应系统中即可获得本发明电源供应系统。

Description

电流负载侦测装置及组设此装置的电源供应系统
技术领域
本发明是关于一种电流负载侦测装置及组设电流负载侦测装置的电源供应系统。
背景技术
如图1所示，在已知的负载侦测装置中，电源供应器10是用以输入高电压准位(例如：110伏特)的交流电，并输出低电压准位(例如：12伏特)的直流电，以供应中央处理器40或其他负载装置运作时所需的电力。由于中央处理器40消耗电力所需的电压准位(例如：3.3伏特)较电源供应器10所提供的电压准位为低，故藉由储能电感24及储能电容26的储能能力，并配合PWM控制器12控制高栅极控制信号Ugate及低栅极控制信号Lgate，以分别控制开关器20及开关器22的开启/闭合状态，使电源供应器10可提供电力至中央处理器40。其中，开关器20所汲取的电力是由电源供应器10所提供，PWM控制器12可依据中央处理器40所汲取的电力大小而调整开关器20及开关器22的切换速度，以满足中央处理器40于重负载或轻负载下的电力消耗。又为了监视中央处理器40的表面温度，是于储能电感24与中央处理器40的间，放置一个并接的电阻30及感应器32，感应器32可侦测电阻30上的压降，以间接取得中央处理器40所汲取的电流量或压降变化，如果电流量是为增加或压差增加，则感应器32命令电子装置42(例如：散热风扇)加强散热效果；如果电流量是为减少或压差减少，则感应器32命令电子装置42降低散热效果。
然而，使用电阻30及感应器32所组成的已知负载侦测装置，需待中央处理器40因负载大小而改变电流汲取量后，感应器32方调整电子装置42的运作，由于电子装置42的运作无法与中央处理器40的电力消耗同步，且藉由电阻介面量测电流变化或压差变化，将产生较大的误差，而且若负载电流过大时，该电阻会产生过大的功率消耗；因此，这将导致后端中央处理器40的表面温度逐渐上升，无法发挥电子装置42最佳的功效，且产生不必要的功率消耗。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种电流负载侦测装置，当负载装置的负载产生变化时，俾能侦测PWM工作周期信号的变化而调整电子装置的运作。
本发明的另一目的是在提供一种电源供应系统，可供电至负载装置，并依据负载装置的负载产生变化而调整电子装置的运作。
为达成上述目的，本发明揭露一种电流负载侦测装置，是用以依据一PWM工作周期信号而调整一电子装置的运作，其特征在于，其包括：
一准位取样器，是对该PWM工作周期信号进行取样，并输出一取样信号；
一频率产生器，是用以产生一高频信号；
一计时器，是用以输入该高频信号并累计之，以产生一单位时间信号并输出之；
一计数器，是用以输入该取样信号并累计之，以产生一累加信号，并依据该单位时间信号而输出该累加信号；以及
一控制器，是用以依据该累加信号而输出一电子装置控制信号，以控制该电子装置的运作。
其中，该电子装置为散热风扇。
其中，该电子装置为超频控制器。
其中，该电流负载侦测装置还包括一暂存器，是用以储存该累加信号与该电子装置控制信号的对照表，该控制器依据该累加信号与该电子装置控制信号的对照表而输出该电子装置控制信号。
其中，一PWM控制器依据一负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，该PWM工作周期信号即为该PWM信号。
其中，一PWM控制器依据一负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一高栅极控制信号，该高栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
其中，一PWM控制器依据一负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一低栅极控制信号，该低栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
本发明一种电源供应系统，可供电至一负载装置，其特征在于，其包括：
一电源产生器，是用以提供一电力；
一PWM控制器，是整合于该电源产生器，其依据该负载装置的负载状态而输出一PWM工作周期信号；
一能量储存装置，是依据该PWM工作周期信号而储存该电力，并输出该电力至该负载装置；
一电流负载侦测装置，是用以依据该PWM工作周期信号而输出一电子装置控制信号；以及
一电子装置，是依据该电子装置控制信号而运作；
其中，该电流负载侦测装置包括：
一准位取样器，是对该PWM工作周期信号进行取样，并输出一取样信号；
一频率产生器，是用以产生一高频信号；
一计时器，是用以输入该高频信号并累计之，以产生一单位时间信号并输出之；
一计数器，是用以输入该取样信号并累计之，以产生一累加信号，并依据该单位时间信号而输出该累加信号；以及
一控制器，是用以依据该累加信号而输出该电子装置控制信号。
其中，该电子装置为散热风扇。
其中，该电子装置为超频控制器。
其中，该电流负载侦测装置更包括一暂存器，是用以储存该累加信号与该电子装置控制信号的对照表，该控制器依据该累加信号与该电子装置控制信号的对照表而输出该电子装置控制信号。
其中，该PWM控制器依据该负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，该PWM工作周期信号即为该PWM信号。
其中，该PWM控制器依据该负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一高栅极控制信号，该高栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
其中，该PWM控制器依据该负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一低栅极控制信号，该低栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
附图说明
为能让审查员能更了解本发明的技术内容，特举一较佳具体实施例配合附图说明如下，其中：
图1是已知负载侦测装置的示意图。
图2是本发明电流负载侦测装置的示意图。
图3是本发明电流负载侦测装置的方块图。
图4是负载与的高栅极控制信号的关是图。
图5是本发明电流负载侦测装置的另一示意图。
图6是本发明电流负载侦测装置、PWM控制器、及缓冲装置的连结关是的示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明电流负载侦测装置50可依据高栅极控制信号Ugate、低栅极控制信号Lgate、或PWM信号的脉波宽度的变化以调整电子装置42(例如：散热风扇)的运作，在本实施例中并以高栅极控制信号Ugate为例，进行本发明电流负载侦测装置50运作的说明，但不以此为限。因此，如果高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间增加，则加强电子装置42的运作，例如：增加散热风扇的转速；如果高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间减少，则减少电子装置42的运作，例如：降低散热风扇的转速。
如图3所示，电流负载侦测装置50可由准位取样器52、频率产生器54、计时器56、计数器58控制器60、及暂存器62所组成。频率产生器54是用以产生高频信号，例如：100KHz的高频信号，并输出高频信号至计时器56。准位取样器52可用以对高栅极控制信号Ugate进行取样，并输出取样信号至计数器58。计时器56计数高频信号的次数，例如：计数100个高频信号，并输出单位时间信号至计数器58。计数器58是用以累计取样信号的次数，并于接收单位时间信号的同时，输出累加信号至控制器60。暂存器62是储存累加信号与散热风扇转速(或负载电流大小)的对应表。例如：当累加信号为80时，散热风扇转速较佳是为3200转；当累加信号40时，散热风扇转速较佳是为1600转。此外，暂存器62是可储存累加信号与散热风扇转速的对应公式，例如：散热风扇转速较佳是等于累加信号乘以40。另外，累加信号与散热风扇转速亦可非直接对应，而是累加信号对应至散热风扇消耗功率，例如：累加信号为80时，散热风扇消耗功率较佳是为80％；当累加信号40时，散热风扇消耗功率较佳是为40％，由于累加信号与散热风扇转速的对应关是有许多可能，并不以上述为限。控制器60读取暂存器62的累加信号与散热风扇转速的对应表，并依据累加信号而输出致能信号FAC至电子装置42(于此例较佳是为散热风扇)，以调整散热风扇的转速或消耗功率。电子装置42除了可为上述的散热风扇外，亦可为超频控制器，并连接至中央处理器40，其可依据致能信号FAC的大小而调整中央处理器40的工作频率(内频或外频)，使中央处理器40于重载时能以较高的运算能力以处理负载，于轻载时能以一般的运算能力以处理负载，如此一来，中央处理器40的运算能力即可随负载的变化而调整，以提高中央处理器40的运作效能。
如图4所示，中央处理器40负载的初始状态是为稳定，当中央处理器40因故增加负载时，由于中央处理器40所消耗的功率增加，故瞬间消耗电流I上升，瞬间输入电压VOUT下降，此时，PWM控制器12侦测到输入电压VOUT的变化，故增加单位时间内高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间(相反地即降低单位时间内高栅极控制信号Ugate的低准位维持时间)，如单位时间T1、T2、及T3所示，此时，中央处理器40所消耗的功率增加，故其温度亦增加，电流负载侦测装置50侦测高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间的变化，故提高散热风扇的转速或消耗功率。于单位时间T4及T5时，由于负载消耗已回归稳定，故逐渐降低高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间，此时，电流负载侦测装置50侦测高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间的变化，故逐渐降低散热风扇的转速或消耗功率。于单位时间T5的后，由于负载消耗已回复正常状态，故高栅极控制信号Ugate的高准位维持时间亦回复正常状态，此时，电流负载侦测装置50使散热风扇的运作维持在正常的转速或消耗功率。
可想而知地，本发明电流负载侦测装置50除可依据高栅极控制信号Ugate的脉波宽度的变化以调整电子装置42的运作外，亦可依据低栅极控制信号Lgate的脉波宽度的变化以调整电子装置42的运作，如图5所示，由于运作过程与上述说明相似，故不多作赘述。此外，为了强化高栅极控制信号Ugate及低栅极控制信号Lgate的驱动能力，使用者亦可于电源供应器10内的PWM控制器12的后端加入缓冲装置28，其中，缓冲装置28可为正向器、反向器、缓冲器、或上述元件的结合，如图6所示，因此，本发明电流负载侦测装置50亦可依据PWM信号(PWM控制器12的输出信号)的脉波宽度的变化以调整电子装置42的运作。在此连结关是下，本发明电流负载侦测装置50的运作过程与上述说明相似，故不多作赘述。
当中央处理器40的负载一改变，高栅极控制信号Ugate、低栅极控制信号Lgate、或PWM信号的高/低准位维持时间亦改变(即Duty Cycle改变)，而本发明电流负载侦测装置50可侦测出高栅极控制信号Ugate、低栅极控制信号Lgate、或PWM信号的高/低准位维持时间的变化，可于第一时间调整电子装置42的运作，以排除中央处理器40所产生的热能，故较已知负载侦测装置具有显著的进步性。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (18)

1.一种电流负载侦测装置，是用以依据一PWM工作周期信号而调整一电子装置的运作，其特征在于，其包括：
一准位取样器，是对该PWM工作周期信号进行取样，并输出一取样信号；
一频率产生器，是用以产生一高频信号；
一计时器，是用以输入该高频信号并累计之，以产生一单位时间信号并输出之；
一计数器，是用以输入该取样信号并累计之，以产生一累加信号，并依据该单位时间信号而输出该累加信号；以及
一控制器，是用以依据该累加信号而输出一电子装置控制信号，以控制该电子装置的运作。
2.如权利要求1所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，该电子装置为散热风扇。
3.如权利要求1所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，该电子装置为超频控制器。
4.如权利要求1所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，该电流负载侦测装置还包括一暂存器，是用以储存该累加信号与该电子装置控制信号的对照表，该控制器依据该累加信号与该电子装置控制信号的对照表而输出该电子装置控制信号。
5.如权利要求1所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，一PWM控制器依据一负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，该PWM工作周期信号即为该PWM信号。
6.如权利要求1所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，一PWM控制器依据一负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一高栅极控制信号，该高栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
7.如权利要求6所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
8.如权利要求1所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，一PWM控制器依据一负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一低栅极控制信号，该低栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
9.如权利要求8所述的电流负载侦测装置，其特征在于，其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
10.一种电源供应系统，可供电至一负载装置，其特征在于，其包括：
一电源产生器，是用以提供一电力；
一PWM控制器，是整合于该电源产生器，其依据该负载装置的负载状态而输出一PWM工作周期信号；
一能量储存装置，是依据该PWM工作周期信号而储存该电力，并输出该电力至该负载装置；
一电流负载侦测装置，是用以依据该PWM工作周期信号而输出一电子装置控制信号；以及
一电子装置，是依据该电子装置控制信号而运作；其中，该电流负载侦测装置包括：
一准位取样器，是对该PWM工作周期信号进行取样，并输出一取样信号；
一频率产生器，是用以产生一高频信号；
一计时器，是用以输入该高频信号并累计之，以产生一单位时间信号并输出之；
一计数器，是用以输入该取样信号并累计之，以产生一累加信号，并依据该单位时间信号而输出该累加信号；以及
一控制器，是用以依据该累加信号而输出该电子装置控制信号。
11.如权利要求10所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该电子装置为散热风扇。
12.如权利要求10所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该电子装置为超频控制器。
13.如权利要求10所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该电流负载侦测装置更包括一暂存器，是用以储存该累加信号与该电子装置控制信号的对照表，该控制器依据该累加信号与该电子装置控制信号的对照表而输出该电子装置控制信号。
14.如权利要求10所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该PWM控制器依据该负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，该PWM工作周期信号即为该PWM信号。
15.如权利要求10所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该PWM控制器依据该负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一高栅极控制信号，该高栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
16.如权利要求15所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
17.如权利要求10所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该PWM控制器依据该负载装置的负载状态的改变而调整一PWM信号的高/低准位维持时间，一缓冲装置输入该PWM信号并输出一低栅极控制信号，该低栅极控制信号即为该PWM工作周期信号。
18.如权利要求17所述的电源供应系统，其特征在于，其中，该缓冲装置为一正向器、一反向器、或一缓冲器。
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