CN101051241A - 电源系统以及笔记本型个人计算机 - Google Patents

Abstract

将直流电源提供的电力分给第一以及第二DC－DC转换器，而且由第一DC－DC转换器对第三DC－DC转换器以及第一系统负荷提供电力，由第二DC－DC转换器对第四DC－DC转换器以及第二系统负荷提供电力，由通过各自不同的相位控制的第三以及第四DC－DC转换器对处理器提供电力。由此，可以对第三以及第四DC－DC转换器进行高频化，使其大幅度地小型化，而且，可以使第一以及第二DC－DC转换器的外形尺寸不超过可以搭载在笔记本PC中的范围。

Description

电源系统以及笔记本型个人计算机

技术领域

本发明涉及一种对笔记本型个人计算机内部的处理器提供电源的技术，并且具体涉及一种将用于对该处理器提供电源的内部装置小型化的技术。

背景技术

在笔记本型个人计算机(以下称为笔记本PC)中，在机壳的内部搭载了CPU、存储器、盘装置等多个设备，各设备从AC适配器或电池组等直流电源接收电力供给来进行工作。此时，由AC适配器输出的电压和由电池组输出的放电末期的电压例如在8～20V之间变化。各设备的工作电压各种各样，例如磁盘装置、光盘装置、USB端口等以5.0V进行工作，此外与系统总线(FSB总线、PCI总线、LPC总线等)连接的控制器等以3.3V进行工作。而且，各设备所允许的电压变化的幅度比直流电源的电压变化的幅度小。

而且，作为消耗整个笔记本PC的消耗功率中的大约2/3的设备的CPU，为了抑制伴随时钟频率的高频化的发热以及消耗功率，很多情况下被设计成以低电压进行工作。近年来的面向笔记本PC的CPU的工作电压主流为1.0～1.5V左右。而且像美国Intel公司的SpeedStep(注册商标)等那样，根据负荷切换CPU的工作电压以及频率的技术被普遍采用。因此，笔记本PC内部的电源装置必须可以提供5.0V、3.3V以及CPU进行工作的1.0～1.5V左右的至少三种电压。

在PC内部的电源装置中，为了将直流电源输出的电压转换为规定电压，最常使用的是由开关稳压器构成的DC-DC转换器。目前，DC-DC转换器发热量增大的原因主要在于，随着该DC-DC转换器进行动作的开关频率的高频化，开关损失增大；随着一次电压-二次电压差的增大，开关损失增大；以及电力容量的增大。此外，DC-DC转换器的外形尺寸增大的原因主要在于，随着由该DC-DC转换器对负荷提供的电力容量的增大，构成DC-DC转换器的各元件的外形尺寸增大。特别是在平滑电路中使用的电感器，其在构成DC-DC转换器的元件中外形尺寸最大，随着电力容量的增大尺寸容易增大。相反，如果使DC-DC转换器的开关频率高频化，则外形尺寸变小。但是如上所述，发热量增大。

此外，作为由开关稳压器构成的DC-DC转换器的技术，例如具有以下的文献。专利文献1是同步整流方式的DC-DC转换器，公开了通过一个振荡·控制电路来得到多种电压的技术。专利文献2公开了通过对来自至少两个开关元件的输出电压进行重叠，来得到不需要平滑电路的输出电压的低脉动DC-DC转换器装置。专利文献3公开了并联连接n台电源装置，各个电源装置以各相差360°/n的相位进行开关动作的技术。

【专利文献1】特开2004-208490号公报

【专利文献2】特开2003-102175号公报

【专利文献3】特开2001-218468号公报

图7是表示在笔记本PC中目前采用的CPU以及电源的结构的方框图。目前，笔记本PC内部的电源装置255为了对各设备提供5.0V、3.3V以及CPU使用的1.0～1.5V左右的三种电压，如图7那样构成。把AC适配器或者电池组等直流(DC)电源101提供的电力分为4个部分，分别提供给显示器11的背光灯102、DC-DC转换器203、DC-DC转换器205以及DC-DC转换器207。DC-DC转换器203将5.0V的直流电压提供给5.0V系统负荷211。5.0V系统负荷211包含磁盘装置、光盘装置、USB端口等。DC-DC转换器205将3.3V的直流电压提供给3.3V系统负荷213。3.3V系统负荷213包含与系统总线连接的控制器等。DC-DC转换器207将1.0～1.5V左右的直流电压提供给CPU15。

DC-DC转换器203由FET240、FET242、电感器241、电容器243以及FET驱动器244等构成。DC-DC转换器205也同样由FET246、FET248、电感器245、电容器247以及FET驱动器249等构成。而且，DC-DC转换器207也同样由FET227、FET229、电感器231、电容器233以及FET驱动器225等构成。此外，在DC-DC转换器207与CPU15之间、DC-DC转换器203与5.0V系统负荷211之间以及DC-DC转换器205与3.3V系统负荷213之间分别连接了平滑用电容器237、250、251。

为了使对CPU提供电力的DC-DC转换器小型化，该DC-DC转换器的开关频率的高频化已经是不可欠缺的。特别是如果可以将现有300KHz左右的开关频率高频化至1MHz左右，则与现有外形尺寸相比，按照主板上的面积比可以将对CPU提供电力的DC-DC转换器207的外形尺寸小型化至大1/3左右。由此，可以大幅度地缩小全部DC-DC转换器的外形尺寸的合计值。

但是，当为图7那样的结构时，需要通过DC-DC转换器207将8～20V左右的电压转换为1.0～1.5V左右，因为一次电压和二次电压的比率变大，所以当使开关频率高频化时开关损失变大，结果DC-DC转换器207的发热增大。特别是在笔记本PC中，机壳内部的空间小，与桌面型PC相比可以通过冷却风扇等向机壳外部排出的热量少，所以无法搭载由于高频化而导致发热增大的DC-DC转换器。由于发热量的制约，在笔记本PC中DC-DC转换器207的高频化界限为300KHz左右，因此难以通过高频化来实现小型化。

发明内容

图8是表示目前在桌面PC或者PC服务器中采用的CPU15以及电源装置355的结构的方框图。在该结构中，将AC适配器或者电池组等直流(DC)电源101提供的电力分为三个部分，分别提供给显示器11的背光灯102、DC-DC转换器303、DC-DC转换器305。DC-DC转换器303将5.0V的直流电压提供给5.0V系统负荷211。DC-DC转换器305将3.3V的直流电压提供给3.3V系统负荷213。5.0V系统负荷211以及3.3V系统负荷213与图7的例子相同。DC-DC转换器303由FET340、FET342、电感器341、电容器343以及FET驱动器344等构成。DC-DC转换器305也同样由FET346、FET348、电感器345、电容器347以及FET驱动器349等构成。而且，在DC-DC转换器303之下连接DC-DC转换器307以及DC-DC转换器309，各自将第一DC-DC转换器303输出的5.0V的直流电源转换为1.0～1.5V左右的直流电压来提供给CPU15。此外，在DC-DC转换器303和5.0V系统负荷211之间、DC-DC转换器305和3.3V系统负荷213之间分别连接了平滑用电容器350、351。

DC-DC转换器307由FET驱动器315、FET317、FET319、电感器321、电容器323等构成。电感器321和电容器323形成平滑电路，该平滑电路减小从DC-DC转换器307流至CPU15的电流的脉动。FET驱动器315按照规定的周期使FET317以及FET319同步地对它们进行驱动。在FET317为ON状态的期间FET319为OFF状态，在FET317为OFF状态的期间FET319为ON状态。由此，从DC-DC转换器303输出的电力在FET317为ON状态的期间被提供给CPU15，同时积蓄在电感器321以及电容器323中。在FET317为OFF状态的期间，在电感器321以及电容器323中积蓄的电力被提供给CPU15。此外，在DC-DC转换器307和CPU15之间连接有平滑用电容器337。

DC-DC转换器309由FET驱动器325、FET327、FET329、电感器331、电容器333等构成。结构以及动作的内容与DC-DC转换器307相同，因此省略说明。但是，FET驱动器315以及FET驱动器325通过相差180度的相位来进行各个FET的开关。相位控制器335对FET驱动器315以及FET驱动器325提供相差180度的相位的信号。

图9表示在图8电路中的DC-DC转换器307以及309中，FET317、319、327、329的ON/OFF的定时，以及图8电路中的(A’)(C’)各点的电压以及(B’)(D’)各点的电流的变化。(A’)(B’)分别是电感器321的输入位置以及输出位置，(C’)(D’)分别是电感器331的输入位置以及输出位置。在FET317为ON的期间，FET319为OFF。同样地，在FET327为ON的期间，FET329为OFF。而且，FET317以及319的周期、和FET327以及329的开关的周期以及占空比相同，相位前者与后者相比相差180度。对驱动各个FET时的占空比进行调整，以使从DC-DC转换器307以及309输出并平滑后的电压成为CPU的工作电压。CPU的工作电压是通过所述SpeedStep等方法，根据CPU的负荷等决定的值，大约为1.0～1.5V左右。

图10是表示在图8的电路中使用的DC-DC转换器307以及309的、相对于功率值的能量转换效率的变化的图表。根据该图表可知，DC-DC转换器307以及309在25W附近进行动作比在50W附近电力的转换效率高。因此，通过采用该结构可以减少能量转换的损失，因此总发热量减小。而且，DC-DC转换器307以及309使5.0V的输入电压成为1.0～1.5V左右来输出，所以与图7的结构相比，一次电压和二次电压的比率小。这点也与抑制发热量有关。因此，即使将开关频率高频化至1MHz左右，来自该DC-DC转换器的发热仍然较小，处于可以在笔记本PC中搭载的范围内。根据以上各点，可以通过高频化实现DC-DC转换器307以及309的小型化。

但是，在此成为问题的是对DC-DC转换器307以及309提供电力的DC-DC转换器303的容量变得过大。现在，使CPU15的消耗功率为50W，DC-DC转换器307以及309各自对CPU15提供25W。当根据现在使用的装置的标准考虑DC-DC转换器307以及309的转换效率大约为87％时，DC-DC转换器303需要对DC-DC转换器307以及309分别提供29W。而且，关于CPU以外的系统负荷，还需要由DC-DC转换器303对5.0V系统负荷211提供30W，由DC-DC转换器305对3.3V系统负荷213提供22W。

因此，把对CPU15提供的负荷与5.0V系统负荷211相加，DC-DC转换器303需要输出29×2+30＝88W(17.6A)。根据该负荷，特别是作为构成DC-DC转换器303的部件之一的电感器341需要13×13×6.5mm左右的外形尺寸。在对于尺寸的限制不严格的桌面型PC或PC服务器等中，该尺寸不会特别成为问题。但是在机壳较小的笔记本PC中，要求DC-DC转换器303以及305中使用的电感器341以及345的外形尺寸收容在10×10×5mm以内。因此，在该状态下无法将该结构的电源装置搭载在笔记本PC中。为了使电感器341以及345的外形尺寸收容在该条件中，目标是由DC-DC转换器303以及305输出的电流为10～15A左右。

因此，本发明的目的在于将用于对CPU提供电力的电源系统小型化，提供一种可以搭载在笔记本PC中的电源系统。而且，本发明的目的在于提供一种搭载了这样的电源系统的笔记本PC。

本发明的笔记本PC的电源系统将直流电源提供的电力分开提供给第一以及第二DC-DC转换器。而且，由第一DC-DC转换器对第三DC-DC转换器提供电力，由第二DC-DC转换器对第四DC-DC转换器提供电力，由第三以及第四DC-DC转换器对处理器提供电力。通过相位控制器控制第三以及第四DC-DC转换器相互的相位。通过该结构，可以分散对于消耗功率较大的CPU(处理器)的电力，使第一以及第二DC-DC转换器的外形尺寸不超过可以在笔记本PC中搭载的范围。此外，因为可以在转换效率较高的电流值的范围内使用第三以及第四DC-DC转换器，所以可以抑制发热量。此外，因为可以使第三以及第四DC-DC转换器高频化，大幅度地进行小型化，所以可以使相加第一～第四DC-DC转换器所得到的总外形尺寸小型化。

这里，第一以及第二DC-DC转换器不仅对CPU，还对构成计算机的其它部件的系统负荷提供电力。例如，对所述要求[5.0V]和[3.3V]两种电压的系统可以由第一DC-DC转换器提供5.0V，由第二DC-DC转换器提供3.3V。当然，电压值也可以是这些值以外的值。第一以及第二DC-DC转换器分担针对消耗功率较大的CPU的电力，同时还对系统负荷提供电力，但是可以通过该结构使外形尺寸不超过可以搭载在笔记本PC中的范围。

第三以及第四DC-DC转换器应对比系统负荷电压更低的CPU的工作电压。此外，第三以及第四DC-DC转换器应对比系统负荷的消耗功率更大的CPU的消耗功率。而且，第三以及第四DC-DC转换器通过相位控制器的控制，以各自不同的相位而且按照一定的周期进行动作。这里所说的直流电源由AC适配器或者电池组等构成，但并不限定于此。

第三以及第四DC-DC转换器以一般的开关稳压器中经常使用的同步整流方式进行动作。各DC-DC转换器包含平滑电路、开关元件、驱动电路。平滑电路对输出电流进行平滑。开关元件按照规定的周期开闭输入的电压，对CPU提供一定的电压。在第三以及第四DC-DC转换器中驱动开关元件的驱动电路通过相位控制器控制动作定时。这里所说的动作定时，希望各个开关元件以相差180度的相位进行动作。而且，构成DC-DC转换器的各个元件以及电路可以全部安装在笔记本PC的主板上。

还具有在本发明的笔记本PC的电源系统中具有5个以上DC-DC转换器的方式。当设m以及n是1以上的整数，而且m+n≥3时，由所述第一DC-DC转换器对m个DC-DC转换器(将其作为第一组)提供电力，由所述第二DC-DC转换器对n个DC-DC转换器(将其作为第二组)提供电力，由第一以及第二组DC-DC转换器对处理器提供电力。由此，即使CPU的电力负荷进一步增大也可以恰当地分散负荷，可以在转换效率较高的电流值的范围内进行电压的转换。此时，通过相位控制器以各相差360°/(m+n)的相位控制第一以及第二组DC-DC转换器。

本发明不仅涉及一种笔记本PC的电源系统，还涉及一种具备具有以上所述的特征的电源系统的笔记本PC。这里，所述第一以及第二DC-DC转换器还对CPU以外的部件的系统负荷提供电力。例如，可以采用以下的结构：这些DC-DC转换器中的一方对包含磁盘装置的负荷提供电力，另一方对包含与总线连接的控制器的负荷提供电力等。

通过采取以上的结构，可以把对CPU直接提供电力的DC-DC转换器的动作频率高频化至200KHz～5MHz的范围，由此可以大幅度地小型化该DC-DC转换器。此外，在可能存在DC-DC转换器以外的电压调整单元、或相位控制器以外的相位调整单元的情况下，可以通过这样的电压调整单元以及相位调整单元实施上述结构，这也包含在本发明的范围内。

通过本发明，可以将用于对CPU提供电力的电源系统小型化，可以提供可搭载在笔记本PC中的电源系统。而且，可以提供搭载了这样的电源系统的笔记本PC。

附图说明

图1是本发明实施方式的笔记本PC的外形图。

图2是本发明实施方式的笔记本PC的概略方框图。

图3是表示本发明实施方式的CPU以及电源装置的结构的方框图。

图4表示图3的电路中的各个FET的ON/OFF定时以及(A)(C)各点的电压以及(B)(D)各点的电流的变化。

图5表示在本实施方式和现有技术中构成DC-DC转换器的元件的尺寸的比较。

图6是表示DC-DC转换器总共增加到5个以上时的CPU以及电源的结构的方框图。

图7是表示现有技术的笔记本PC中的CPU以及电源的结构的方框图。

图8是表示现有技术的桌面型PC或PC服务器等PC中的CPU以及电源的结构的方框图。

图9表示图8的电路中的各个FET的ON/OFF定时以及(A’)(C’)各点的电压以及(B’)(D’)各点的电流的变化。

图10是表示在图8的电路中使用的DC-DC转换器的、相对于功率值的能量转换效率的变化的图表。

符号说明

10笔记本PC；15CPU；55电源装置；101直流(DC)电源；

103、105、107、109DC-DC转换器；115、125FET驱动器；

117、119、127、129FET；121、131电感器；123、133电容器；

135相位控制器

具体实施方式

图1是本发明实施方式的笔记本PC10的外形图，图2是表示其系统结构的概略方框图。笔记本PC10的外形由在表面搭载了键盘在内部收纳了多个设备的机壳13、和液晶显示器(LCD)11构成。在液晶显示器11中，位于液晶背后的背光灯如后所述，从直流电源不经由DC-DC转换器地接收电力供给。在机壳13的内部搭载了图2所示的各种设备。CPU15是负责笔记本PC10的中枢功能的运算处理装置，执行OS、BIOS、设备驱动器或应用程序等。CPU15经由以下三级总线与各个设备连接来进行信号的收发，该三级总线为：作为系统总线的FSB(Front Side Bus)17；用于进行CPU15与周边设备之间的通信的PCI(Peripheral Component Interconnect)总线19；以及作为代替ISA总线的接口的LPC(Low Pin Count)总线20。

FSB17和PCI总线19通过称为存储器/PCI芯片的CPU桥21进行联络。CPU桥21包含用于控制向主存储器23的访问操作的存储器控制功能、和用于吸收FSB17和PCI总线19之间的数据传输速度差的数据缓冲功能等功能。主存储器23是作为CPU15执行的程序的读入区域、写入处理数据的作业区域而被使用的可进行写入的存储器。视频卡25包含视频芯片以及VRAM(都未图示)，接收来自CPU15的绘图命令生成应该绘图的图像，并作为绘图数据传输给显示器11。

在PCI总线19上分别连接了I/O桥27、CardBus控制器29、miniPCI插槽35、Ethernet(注册商标)控制器39。CardBus控制器29是对PCI总线19和PC卡33的数据传输进行控制的控制器。在CardBus控制器29上连接CardBus插槽31，在CardBus插槽31上安装PC卡33。在miniPCI插槽35上例如安装内置了无线LAN模块的miniPCI卡37。Ethernet控制器39是用于将笔记本PC10与LAN连接的控制器。

I/O桥27具备PCI总线19与LPC总线20的桥路的功能。此外，I/O桥27具备IDE(Integrated Device Electronics)接口功能，连接硬盘驱动器(HDD)43以及光学驱动器45(CD驱动器、DVD驱动器等)。此外，在I/O桥27上连接了USB连接器41。在LPC总线20上连接了嵌入式控制器47、BIOS闪速存储器51、I/O控制器49。在I/O控制器49上连接了I/O连接器53。

嵌入式控制器47是由CPU、ROM、RAM等构成的微计算机，具备多个通道的A/D输入端子、D/A输出端子以及数字输入输出端子。在嵌入式控制器47上，经由这些输入输出端子连接了冷却风扇、温度传感器(全部未图示)以及电源装置55等。电源装置55包含AC适配器、电池组、DC-DC转换器，详细情况将在后面进行叙述。

图3是表示在本发明实施方式的笔记本PC10中，CPU15以及电源装置55的结构的方框图。把AC适配器或者电池组等直流(DC)电源101提供的电力分为三个部分，分别提供给显示器11的背光灯102、DC-DC转换器103、DC-DC转换器105。DC-DC转换器103由FET140、FET142、电感器141、电容器143以及FET驱动器144等构成。DC-DC转换器105也同样由FET146、FET148、电感器145、电容器147以及FET驱动器149等构成。

DC-DC转换器103将5.0V的直流电压提供给5.0V系统负荷111以及DC-DC转换器107。5.0V系统负荷111包含HDD43、光学驱动器45、USB连接器41等。DC-DC转换器105将3.3V的直流电压提供给3.3V系统负荷113以及DC-DC转换器109。3.3V系统负荷113包含CPU桥21、I/O桥27等。DC-DC转换器107将DC-DC转换器103输出的5.0V的直流电压，DC-DC转换器109将DC-DC转换器105输出的3.3V的直流电压分别转换为1.0～1.5V左右的电压来提供给CPU15。此外，在DC-DC转换器103和5.0V系统负荷111之间、DC-DC转换器105和3.3V系统负荷113之间分别连接了平滑用电容器150、151。

DC-DC转换器107由FET驱动器115、FET117、FET119、电感器121、电容器123等构成。电感器121和电容器123形成平滑电路，该平滑电路减小从DC-DC转换器107流至CPU15的电流的脉动。FET驱动器115按照规定的周期使FET117以及FET119同步地对它们进行驱动。在FET117为ON状态的期间FET119为OFF状态，在FET117为OFF状态的期间FET119为ON状态。由此，从DC-DC转换器103输出的电力在FET117为ON状态的期间，被提供给CPU15，同时积蓄在电感器121以及电容器123中。在FET117为OFF状态的期间，在电感器121以及电容器123中积蓄的电力被提供给CPU15。

DC-DC转换器109由FET驱动器125、FET127、FET129、电感器131、电容器133等构成。结构以及动作的内容与DC-DC转换器107相同，因此省略说明。但是，FET驱动器115以及FET驱动器125由相位控制器135提供相互相差180度的相位的信号，根据该相位的信号进行各个FET的开关。此外，以上所述的DC-DC转换器103～109以及CPU15安装在笔记本PC10的机壳13内部的主板(未图示)上。此外，在DC-DC转换器107以及109和CPU15之间连接了平滑用电容器137。

图4表示在图3电路中的DC-DC转换器107以及109中，FET117、119、127、129的ON/OFF的定时，以及(A)(C)各点的电压以及(B)(D)各点的电流的变化。(A)(B)分别是电感器121的输入位置以及输出位置，(C)(D)分别是电感器131的输入位置以及输出位置。在FET117为ON的期间，FET119为OFF。同样地，在FET127为ON的期间，FET129为OFF。而且，FET117以及119的周期、和FET127以及129的开关的周期相同，相位前者与后者相比相差180度。这与图9所示的现有技术相同。但是，DC-DC转换器107的输入电压为5.0V，DC-DC转换器109的输入电压为3.3V。另一方面，由DC-DC转换器107以及109进行平滑后对CPU15输出的电压为相同的值，是通过所述SpeedStep等方法根据CPU的负荷等决定的大约1.0～1.5V左右的值。因此，如图4所示，需要注意的是：FET117以及119、和FET127以及129相比，虽然开关的周期相同，但占空比不同。

图2以及图3只不过是为了说明本实施方式，对主要的硬件结构以及连接关系进行简化来进行了记述。虽然为了构成笔记本PC10或者电源装置55除此之外还使用了多个设备，但这些设备对于本行业的从业人员来说是公知的，所以不进行详细的叙述。当然，使图2以及图3中记载的多个方框成为一个集成电路的结构，或者相反地将一个方框分割为多个集成电路的结构也在从业人员可以任意选择的范围内，包含在本发明的范围内。

图5表示在图3所示的本实施方式和图7所示的现有技术中，构成DC-DC转换器的元件在主板上的尺寸的比较。实线表示本实施方式的各元件的外形尺寸，虚线表示现有技术的各元件的外形尺寸。关于图5(A)在后面进行叙述。图5(B)将本实施方式的电感器121以及131的尺寸与现有技术的电感器231进行了比较。相对于现有技术中电感器231需要两个外形尺寸大约为10×10mm左右的元件，在本实施方式中通过高频化大幅度地进行了小型化。此外，关于FET，与现有技术的FET227以及229相比，本实施方式的FET117、119、127以及129也通过高频化被大幅度地小型化。关于电容器，与现有技术的电容器233相比，本实施方式的电容器123以及133也同样通过高频化被大幅度地小型化。通过图5的比较可知，本实施方式的DC-DC转换器107以及109与现有技术相比，按照主板上的面积比小型化至大约1/3左右。

在本实施方式的结构中，DC-DC转换器107以及109一次电压与二次电压的比率都较小。而且，该DC-DC转换器相对于功率值的能量转换效率的变化与图10所示的图表相同，在25W附近的功率范围能量转换效率最大。因此，因为可以有效地使用能量转换效率最高、开关损失最少的功率值的范围，所以即使将开关频率高频化至1MHz左右，来自该DC-DC转换器的发热仍然较小。因此，可以将与现有技术相比被大幅度小型化的DC-DC转换器107以及109搭载在笔记本PC中。

现在，使CPU15的消耗功率为50W，DC-DC转换器107以及109各自对CPU15提供25W。与图8以及图10所示的现有技术的情况相同，当考虑DC-DC转换器107以及109在25W附近的转换效率大约为87％时，DC-DC转换器103需要对DC-DC转换器107提供29W。同样地，DC-DC转换器105需要对DC-DC转换器109提供29W。而且，关于CPU以外的系统负荷，也与图8的情况相同，需要由DC-DC转换器103对5.0V系统负荷111提供30W，由DC-DC转换器105对3.3V系统负荷113提供22W。

因此，把对CPU15提供的负荷与5.0V系统负荷相加，DC-DC转换器103需要输出29+30＝59W(11.8A)。把对CPU15提供的负荷与3.3V系统负荷相加，DC-DC转换器105需要输出29+22＝51W(15.4A)。即，DC-DC转换器103以及105均为60W以下的输出功率就可以了，可以将该DC-DC转换器使用的电感器收容在可以搭载在笔记本PC中的10×10×5mm的外形尺寸以内。

图5(A)将本实施方式的电感器141以及145、电容器143以及147的尺寸与现有技术的电感器241以及245、电容器243以及247进行了比较。与现有技术的电感器241以及245、电容器243以及247相比，本实施方式的电感器141以及145、电容器143以及147因为增加了对CPU提供电力的负荷，所以元件的外形尺寸大一些。但是，这些元件全部满足了用于可以搭载在笔记本PC中的外形尺寸条件。而且，相对于对CPU提供电力的DC-DC转换器107以及109大幅度地小型化，对系统负荷提供电力的DC-DC转换器103以及105仅大了一点点。因此，根据本实施方式，可以在笔记本PC中搭载实现了高频化的DC-DC转换器的结构，可以大幅度地缩小将全部DC-DC转换器相加所得到的总外形尺寸。

此外，在至此所记述的实施方式中，CPU所消耗的电力由两个DC-DC转换器107以及109均等地各自提供一半。但是，两个DC-DC转换器107以及109所承担的负荷不一定必须均等。通过调整从相位控制器对两个DC-DC转换器提供的相位角、或者通过各个DC-DC转换器对电压进行ON/OFF的占空比等，可以对各个DC-DC转换器所承担的负荷的比率进行调整。例如，根据笔记本PC的硬件结构等状况，存在CPU以外的系统负荷在5.0V一侧和3.3V一侧中差异较大的情况。此时，可以由系统负荷较少一侧的电压对CPU提供更多的负荷。但是，需要注意当一个DC-DC转换器的负荷增大时，由此导致该DC-DC转换器的外形尺寸以及发热量增大的问题。

图6是表示对CPU15直接提供电源的DC-DC转换器增加到三个以上时的CPU15以及电源系统的结构的方框图。例如，在CPU的消耗功率进一步增大，如图3所示，由两个DC-DC转换器107以及109来承担CPU15的消耗功率产生的负荷比较困难时；对DC-DC转换器的动作频率进一步进行高频化时；在DC-DC转换器中能量转换效率为最高的功率值的范围减小时；或者在5.0V系统负荷411和3.3V系统负荷413中功率值相差较大时等情况下，可以使用三个以上对CPU15直接提供电源的DC-DC转换器，来构成高效的电源系统。

在图6中，由AC适配器或者电池组等直流(DC)电源401对DC-DC转换器403以及DC-DC转换器405提供电力，由DC-DC转换器403对由m个DC-DC转换器构成的DC-DC转换器组407以及5.0V系统负荷411提供电力，由DC-DC转换器405对由n个DC-DC转换器构成的DC-DC转换器组409以及3.3V系统负荷413提供电力。这里，m以及n为1以上的整数，而且m+n≥3。此时，无需使构成DC-DC转换器组407的DC-DC转换器的个数m与构成DC-DC转换器组409的DC-DC转换器的个数n相等。但是，希望相位控制器435对构成对CPU直接提供电源的DC-DC转换器组407以及409的各个DC-DC转换器提供各相差360°/(m+n)的相位的信号来驱动各个DC-DC转换器的FET驱动器。

至此，通过附图所示的特定的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于附图所示的实施方式，只要起到本发明的效果，可以采用目前已知的任何结构。

Claims (14)

1.一种笔记本型个人计算机的电源系统，其特征在于，具有：

直流电源；

从所述直流电源接收电力供给的第一转换器；

从所述直流电源接收电力供给的第二转换器；

从所述第一转换器接收电力供给的第三转换器；

从所述第二转换器接收电力供给的第四转换器；

控制所述第三转换器和所述第四转换器相互的相位关系的相位控制器；和

从所述第三转换器和所述第四转换器接收电力供给的处理器。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，具有：

从所述第一转换器接收电力供给的第一系统负荷；和从所述第二转换器接收电力供给的第二系统负荷。

3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述处理器的消耗功率大于所述第一系统负荷以及所述第二系统负荷各自的消耗功率。

4.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述处理器的工作电压小于所述第一系统负荷以及所述第二系统负荷各自的工作电压。

5.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述直流电源是电池。

6.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述第三转换器和所述第四转换器的输出电压以不同的相位并且按照各自一定的周期提供给所述处理器。

7.一种笔记本型个人计算机的电源系统，其特征在于，具有：

直流电源；

从所述直流电源接收电力供给的第一转换器；

从所述直流电源接收电力供给的第二转换器；

与所述第一转换器连接的第一开关元件；

与所述第一开关元件连接的第一平滑电路；

控制所述第一开关元件的第一驱动电路；

与所述第二转换器连接的第二开关元件；

与所述第二开关元件连接的第二平滑电路；

控制所述第二开关元件的第二驱动电路；

控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路的动作定时的相位控制器；和

与所述第一平滑电路和所述第二平滑电路连接的处理器。

8.根据权利要求7所述的电源系统，其特征在于，

所述相位控制器控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路，以使所述第一开关元件和所述第二开关元件以相差180度的相位进行动作。

9.根据权利要求7所述的电源系统，其特征在于，

所述电源系统被安装在所述笔记本型个人计算机的主板上。

10.一种电源系统，其特征在于，具有：

直流电源；

从所述直流电源接收电力供给的第一转换器；

从所述直流电源接收电力供给的第二转换器；

由m个转换器构成，从所述第一转换器接收电力供给的第一组转换器；

由n个转换器构成，从所述第二转换器接收电力供给的第二组转换器；

通过360°/(m+n)来控制由构成所述第一组转换器和所述第二组转换器的多个转换器提供的电力的相位控制器；和

分别从所述第一组转换器和所述第二组转换器接收电力供给的处理器，所述m以及n为1以上的整数，并且m+n≥3。

11.一种笔记本型个人计算机，其特征在于，具有：

直流电源；

从所述直流电源接收电力供给的第一转换器；

从所述第一转换器接收电力供给的第一系统负荷；

从所述直流电源接收电力供给的第二转换器；

从所述第二转换器接收电力供给的第二系统负荷；

从所述第一转换器接收电力供给的第三转换器；

从所述第二转换器接收电力供给的第四转换器；

控制所述第三转换器和所述第四转换器相互的相位关系的相位控制器；和

从所述第三转换器和所述第四转换器接收电力供给的处理器。

12.根据权利要求11所述的笔记本型个人计算机，其特征在于，

所述第一系统负荷包含磁盘装置，所述第二系统负荷包含与总线连接的控制器。

13.根据权利要求11所述的笔记本型个人计算机，其特征在于，

所述第三转换器和所述第四转换器的动作频率在200KHz～5MHz的范围内。

14.一种电源系统，其特征在于，具有：

直流电源；

从所述直流电源接收电力供给的第一电压调整单元；

从所述直流电源接收电力供给的第二电压调整单元；

从所述第一电压调整单元接收电力供给的第三电压调整单元；

从所述第二电压调整单元接收电力供给的第四电压调整单元；

控制所述第三电压调整单元和所述第四电压调整单元相互的相位关系的相位控制单元；和

从所述第三电压调整单元和所述第四电压调整单元接收电力供给的处理器。

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