CN103887993B - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置。电子装置包括一控制器及一虚拟负载。控制器依据电子装置的状态启动所述虚拟负载。当控制器开启所述虚拟负载时，虚拟负载用来调整与电子装置连接的电源转换装置对电子装置所输出的直流输出电压。藉此，电子装置可通过虚拟负载来通知电源转换装置以动态调整直流输出电压，避免电力消耗。

Description

电子装置
技术领域
本发明是有关于一种电源控制技术，且特别是有关于一种具有省电功能的电源供应系统及电子装置。
背景技术
现今消费型电子装置(例如，桌上型电脑(desktop computer)、笔记型电脑(notebook)、手机、数位相机、平板电脑)由于希望节省其重量，因此会以内藏电池或是利用外部的电源转换器来接收电力。换句话说，这些电子装置需要通过电源转换装置，例如交流电转直流电转换器(AC to DC adapter)来，来提供其电源或对其内藏的电池进行充电。
对现有的电源供应系统而言，此电源转换装置为一种被动式设备。也就是说，当电源转换装置的输入端连接交流电源时，此电源转换装置被动地提供稳定的直流电源至与其相连接的电子装置。然而，一旦连接了交流电源，在没有连接电子装置或连接的电子装置关闭的情况下，现有的电源转换装置仍然会正常提供直流电源。因此，目前的电源转换装置无法依据所连接的电子装置的状态来调整输出的电源，从而造成许多无谓的电力消耗。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一电子装置，可通过来自直流输出电压的功率值判断电子装置的状态，并据此动态调整直流输出电压的电压电位，来有效管理电力的消耗，达到省电节能的目的。
本发明提供一种电子装置。电子装置包括控制器以及连接所述控制器的第一虚拟负载。所述控制器依据所述电子装置的状态启动所述第一虚拟负载。当所述控制器开启所述第一虚拟负载时，第一虚拟负载用来调整与所述电子装置连接的一电源转换装置对所述电子装置所输出的一直流输出电压。
在本发明的一实施例中，上述的电源转换装置包括一交流电转直流电转换器以及一电源转换控制单元。交流电转直流电转换器耦接所述电子装置，且依据开关信号将交流输入电压转换成所述直流输出电压而提供至所述电子装置。电源转换控制单元耦接所述交流电转直流电转换器。电源转换控制单元侦测所述直流输出电压以判断电子装置的状态。当所述电子装置被关闭时，所述电源转换控制单元通过所述开关信号设定所述直流输出电压为一待机电压。
在本发明的一实施例中，当电子装置被开启时，控制器启动第一虚拟负载，并且电源转换控制单元通过开关信号设定直流输出电压为一标准电压，其中标准电压高于待机电压。
在本发明的一实施例中，电子装置更包括一第二虚拟负载，其中第一虚拟负载及第二虚拟负载用以调整直流输出电压。
在本发明的一实施例中，当电子装置被关闭时，控制器启动第一虚拟负载且电源转换控制单元通过所述开关信号设定所述直流输出电压为待机电压。当电子装置被开启时，控制器启动第二虚拟负载且电源转换控制单元通过开关信号设定直流输出电压为一标准电压，其中标准电压高于待机电压。
在本发明的一实施例中，当电子装置与电源转换装置断开连接时，电源转换控制单元通过开关信号设定直流输出电压为一接地电压。
在本发明的一实施例中，直流电转直流电转换器包括一转换电路、一变压器及一整流电路。转换电路用以依据开关信号将交流输入电压转换成一第一电源电压。变压器用以将第一电源电压转换成一第二电源电压。整流电路用以将第二电源电压转换成直流输出电压。
在本发明的一实施例中，电源转换控制单元包括一功率侦测器、一计数器、一电压反馈电路及一脉波调变控制器。功率侦测器用以侦测直流输出电压的功率值。计数器用以当直流输出电压的功率值位于一预设范围时计数一预设期间。电压反馈电路用以侦测直流输出电压的一电压电位，以依据直流输出电压的电压电位及计数器的一计数结果输出一电压设定信号。脉波调变控制器用以依据电压设定信号输出开关信号。
在本发明的一实施例中，脉波调变控制器包括一触发电路及一逻辑电路。触发电路用以依据电压设定信号输出一开关触发信号。逻辑电路用以依据开关触发信号输出开关信号至交流电转直流电转换器。
电源转换控制单元更包括一光耦合电路，用以将电压设定信号传送至脉波调变控制器。
在本发明的一实施例中，当交流电转直流电转换器接收至交流输入电压时，电源转换控制单元控制交流电转直流电转换器在一预设期间内输出为一标准电压的直流输出电压而提供至电子装置，其中标准电压高于待机电压。
基于上述，本发明的实施例所述的电源供应系统在电子装置中设置有第一虚拟负载，以依据电子装置的状态调整直流输出电压的功率值。据此，电源转换装置中的电源转换控制单元便可依据直流输出电压的功率值判断电子装置的状态，并根据其电力需求动态调整直流输出电压的电压电位，而避免无谓的电力消耗以达到节能省电的目的。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式做详细说明如下。
附图说明
图1A是依据本发明一实施例说明一种电源供应系统的方块图。
图1B是依据本发明一实施例说明一种电源供应系统的驱动波形图。
图1C是依据本发明一实施例说明一种脉波调变控制器的示意图。
图2A是依据本发明另一实施例说明一种电源供应系统的方块图。
图2B是依据本发明另一实施例说明一种电源供应系统的驱动波形图。
图3是依据本发明一实施例说明一种电源转换装置的电源控制方法的流程图。
符号说明
100、200：电源供应系统
110、210：电子装置
111、211：控制器
113、213：第一虚拟负载
215：第二虚拟负载
115、217：电池
120、220：电源转换装置
121：交流电转直流电转换器
123、221：电源转换控制单元
131：转换电路
133：整流电路
141、231：功率侦测器
143、233：计数器
145、235：电压反馈电路
147、237：光耦合电路
149、149a、239：脉波调变控制器
151：触发电路
153：逻辑电路
215：第二虚拟负载
AC：交流输入电压
C1：电容
CR1、CR2：计数结果
D1：二极体
LPD：功率侦测电位
LSON：系统开启电位
PW1、PW2：功率值
Ssw：开关信号
Strs：开关触发信号
Svs1、Svs2：电压设定信号
T11～T14、T21～T24：期间
TA～TC：时间
TD：预设时间
TR：变压器
Vdc：直流输出电压
Vnr：标准电压
VP1：第一电源电压
VP2：第二电源电压
Vst：待机电压
S302、S304、S306、S308：步骤
具体实施方式
为了使电源供应系统避免无谓的电力消耗，本发明实施例提供一种适用于电源供应系统中的电子装置。电源供应系统中的电子装置中设置有至少一虚拟负载，据此，电子装置便可依照其本身的状态来启动所述虚拟负载，藉以调整从电源转换装置所输出的直流输出电压。电源转换装置便可以由直流输出电压的功率值得知所连接的电子装置的电力需求，进而动态地调整直流输出电压的电压电位，使电源转换装置可以提供适当符合需求的电源，达到省电的功效。
有关本发明实施例的技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式进行详细地说明。再者，凡可能之处，在图式及实施例中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。
图1A是依据本发明一实施例说明一种电源供应系统的方块图。请参照图1A，电源供应系统100包括电子装置110以及电源转换装置120。在本实施例中，电子装置110包括控制器111、第一虚拟负载113及电池115。控制器111例如是嵌入式控制器(embeddedcontroller，EC)或键盘控制器(keyboard controller，KBC)，并且可接收电源转换装置120所提供的直流输出电压Vdc或电池115所提供的电力而运作。第一虚拟负载113可以通过实体电路元件来实现，例如通过电阻、电容、电感和/或电晶体的电路架构来构成。第一虚拟负载113接收直流输出电压Vdc，用以调整直流输出电压Vdc的功率值。其中，控制器111可依据电子装置110的状态决定是否启动第一虚拟负载113。换言之，当电子装置110被关闭时，直流输出电压Vdc的功率值会降低；反之，当电子装置110被开启时，控制器111可启动第一虚拟负载113，因此直流输出电压Vdc的功率值会提高。当直流输出电压Vdc到达一设定值时，控制器将会关闭第一虚拟负载113。
电源转换装置120包括交流电转直流电转换器121及电源转换控制单元123。交流电转直流电转换器121耦接电子装置110，并且接收交流输入电压AC及开关信号Ssw。交流电转直流电转换器121依据开关信号Ssw将交流输入电压AC转换成直流输出电压Vdc而提供至电子装置110。电源转换控制单元123耦接交流电转直流电转换器121，且侦测直流输出电压Vdc的功率值以判断电子装置110的状态。
当电子装置110被关闭时，例如进阶组态与电源介面(Advanced Configurationand Power Interface，ACPI)所定义的状态S5，则电源转换控制单元123可通过开关信号Ssw设定直流输出电压Vdc为待机电压，例如5V。当电子装置110被开启时，例如进阶组态与电源介面(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)所定义的状态S0，电源转换控制单元123可通过开关信号Ssw设定直流输出电压Vdc为标准电压，例如19V，其中标准电压一般高于待机电压。
交流电转直流电转换器121包括转换电路131、变压器TR及整流电路133。转换电路131用以接收交流输入电压AC，并且依据开关信号Ssw将交流输入电压AC转换成第一电源电压VP1。变压器TR用以将第一电源电压VP1转换成第二电源电压VP2。整流电路133用以将第二电源电压VP2转换成直流输出电压Vdc。其中，整流电路133例如由二极体D1及电容C1所组成，但本发明实施例不以此为限。
电源转换控制单元123包括功率侦测器141、计数器143、电压反馈电路145、光耦合电路147及脉波调变控制器149。功率侦测器141用以侦测直流输出电压Vdc的功率值，其中直流输出电压Vdc的功率相关于第二电源电压VP2的功率，因此本实施例可通过侦测第二电源电压VP2的功率值来判断直流输出电压Vdc的功率值，但本发明实例不以此为限。计数器143受控于功率侦测器141而计数一预设期间，例如当直流输出电压Vdc的功率值位于预设范围，功率侦测器141控制计数器143计数一预设期间。
电压反馈电路145侦测直流输出电压Vdc的电压电位，并且依据直流输出电压Vdc的电压电位及计数器143的一计数结果CR1输出电压设定信号Svs1。光耦合电路147将电压设定信号Svs1转换为电压设定信号Svs2以传送至脉波调变控制器149，其中电压设定信号Svs1及Svs2本质上是相同的，但电压设定信号Svs2的信号类型可依据脉波调变控制器149的需求而定，例如脉波调变控制器149为电流模式控制器，则电压设定信号Svs2可以是电流信号，但本发明实施例不以此为限。脉波调变控制器149依据电压设定信号Svs2输出开关信号Ssw以控制转换电路131所输出的第一电源电压VP1。
在本发明的一实施例中，电压反馈电路145可更直接耦接功率侦测器141，以依据直流输出电压Vdc的电压电位及功率值及计数器143的计数结果CR1输出电压设定信号Svs1。
图1B是依据本发明一实施例说明一种电源供应系统的驱动波形图。请参照图1A及图1B，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在期间T11中，交流电转直流电转换器121接收到交流输入电压AC而输出直流输出电压Vdc，并且电源转换控制单元123会控制交流电转直流电转换器121输出具有标准电压Vnr的直流输出电压Vdc。此时，功率侦测器141会侦测到直流输出电压Vdc的功率值PW1位于预设范围内(即0至功率侦测电位LPD之间)，因此会控制计数器143计数预设时间TD，并且在预设时间TD内，直流输出电压Vdc的电压电位会维持于标准电压Vnr。其中，预设时间TD可依据电路需求而自行设定，例如控制器111的反应速度，本发明实施例不以此为限。
在期间T12中，计数器143已计数至预设时间TD，因此计数器143的计数结果CR1会维持，并且电源转换控制单元123会控制交流电转直流电转换器121输出具有待机电压Vst的直流输出电压Vdc。在此，假设电子装置110于时间TA电性连接电源转换装置120而提供直流输出电压Vdc至电子装置110。但是，此时的电子装置110假设为关闭，亦即第一虚拟负载113没有被开启。此时，直流输出电压Vdc的功率值PW1会低于功率侦测电位LPD，因而直流输出电压Vdc的电压电位会维持于待机电压Vst。
在期间T13中，假设电子装置110被开启，并且第一虚拟负载113会被启动，以致于直流输出电压Vdc的功率值PW1超出功率侦测电位LPD。此时，功率侦测器141会控制计数器143重置计数结果CR1，并且电源转换控制单元123会控制交流电转直流电转换器121输出具有标准电压Vnr的直流输出电压Vdc。
在期间T14中，假设电子装置110被关闭，并且第一虚拟负载113被关闭，因此直流输出电压Vdc的功率值PW1会回到预设范围内(即0至功率侦测电位LPD之间)。此时，功率侦测器141会控制控制计数器143计数预设时间TD，并且在预设时间TD内，直流输出电压Vdc的电压电位仍维持于标准电压Vnr。
在期间T14后，计数器143已计数至预设时间TD，因此计数器143的计数结果CR1会维持，并且电源转换控制单元123会控制交流电转直流电转换器121输出具有待机电压Vst的直流输出电压Vdc。由于此时的电子装置110为关闭，亦即直流输出电压Vdc的功率值PW1不会超出功率侦测电位LPD，因此直流输出电压Vdc的电压电位维持于待机电压Vst。
图1C是依据本发明一实施例说明一种脉波调变控制器的示意图。请参照图1A及图1C，在本实施例中，脉波调变控制器149a例如包括触发电路151及逻辑电路153。触发电路151依据电压设定信号Svs2输出开关触发信号Strs，而逻辑电路153依据开关触发信号Strs产生开关信号Ssw并输出至交流电转直流电转换器121的转换电路131。其中，触发电路151可依据电压设定信号Svs2得知直流输出电压Vdc的调整需求，并且通过开关触发信号Strs调整逻辑电路153所产生的开关信号Ssw的电压电位，使得交流电转直流电转换器121对应地调整直流输出电压Vdc的电压电位。
图2A是依据本发明另一实施例说明一种电源供应系统的方块图。请参照图1A及图2A，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，电源供应系统200包括电子装置210以及电源转换装置220。电子装置210包括控制器211、第一虚拟负载213、第二虚拟负载215及电池217，其中电池217的功能相似于电池115。第一虚拟负载213及第二虚拟负载215接收直流输出电压Vdc，用以调整直流输出电压Vdc的功率值。其中，控制器211可依据电子装置210的状态决定是否启动第一虚拟负载213及第二虚拟负载215。举例来说，当电子装置210被关闭时，控制器211可启动第一虚拟负载213，因此直流输出电压Vdc的功率值会提高；接着，当电子装置110被开启时，控制器111可启动第一虚拟负载213及第二虚拟负载215，因此直流输出电压Vdc的功率值会再度提高。
电源转换装置220包括交流电转直流电转换器121及电源转换控制单元221。电源转换控制单元221包括功率侦测器231、计数器233、电压反馈电路235、光耦合电路237及脉波调变控制器239。功率侦测器231、计数器233、电压反馈电路235、光耦合电路237及脉波调变控制器239的功能及连接关系相似于电源转换控制单元123的功率侦测器141、计数器143、电压反馈电路145、光耦合电路147及脉波调变控制器149，在此则不再赘述。
图2B是依据本发明另一实施例说明一种电源供应系统的驱动波形图。请参照图2A及图2B，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在期间T21中，交流电转直流电转换器121接收到交流输入电压AC而输出直流输出电压Vdc，并且电源转换控制单元123会控制交流电转直流电转换器121输出具有标准电压Vnr的直流输出电压Vdc。此时，功率侦测器231会侦测到直流输出电压Vdc的功率值PW2上升，因此会控制计数器233计数预设时间TD，并且在预设时间TD内，直流输出电压Vdc的电压电位会维持于标准电压Vnr。并且，假设电子装置210于时间TB电性连接电源转换装置220而提供直流输出电压Vdc至电子装置210，以使直流输出电压Vdc的功率值PW2会因为第一虚拟负载213而上升至位于预设范围内(即功率侦测电位LPD与系统开启电位LSON之间)。
在期间T22中，计数器233已计数至预设时间TD，并且直流输出电压Vdc的功率值PW2上升至位于预设范围内(即功率侦测电位LPD与系统开启电位LSON之间)，因此功率侦测器231会控制计数器233维持其计数结果CR2。此时，由于计数结果CR2保持固定，表示电子装置210电性连接电源转换装置220且电子装置210为关闭，因此电源转换控制单元221会控制交流电转直流电转换器121输出具有待机电压Vst的直流输出电压Vdc。
在期间T23中，假设电子装置210被开启，亦即关闭第一虚拟负载213且第二虚拟负载215会被启动，以致于直流输出电压Vdc的功率值PW2超出系统开启电位LSON。此时，功率侦测器231会控制计数器233重置计数结果CR2，并且电源转换控制单元221会控制交流电转直流电转换器121输出具有标准电压Vnr的直流输出电压Vdc，接下来即可关闭第二虚拟负载215。
在期间T24中，假设电子装置210被关闭，并且第二虚拟负载215未被开启，因此直流输出电压Vdc的功率值PW2会回到预设范围内(即功率侦测电位LPD与系统开启电位LSON之间)。此时，功率侦测器231会控制控制计数器233计数预设时间TD，并且在预设时间TD内，直流输出电压Vdc的电压电位仍维持于标准电压Vnr。并且，假设电子装置210于时间TC与电源转换装置220断开连接，以使直流输出电压Vdc的功率值PW2下降至低于功率侦测电位LPD。
在期间T24后，计数器233已计数至预设时间TD。然而，直流输出电压Vdc的功率值PW2下降至低于功率侦测电位LPD，因此功率侦测器231会控制计数器233重置计数结果CR2，并且电源转换控制单元221会控制交流电转直流电转换器121输出具有接地电压(即0V)的直流输出电压Vdc。
本发明实施例亦提出一种电子装置的电源控制方法，从而使电源转换装置120及220可由直流输出电压Vdc的功率值得知所连接的电子装置110及210的电力需求，进而提供适当的电源，达到省电的功效。
图3是依据本发明一实施例说明一种电源转换装置的电源控制方法的流程图。请同时参照图3，在步骤S302中，电源转换装置侦测直流输出电压的功率值，其中直流输出电压的功率值与电子装置的状态相对应。详言之，电子装置中的控制器可依据电子装置的状态开启虚拟负载，使得直流输出电压的功率值会对应电子装置的状态而变动。
在步骤S304中，电源转换装置判断电子装置是否启动。详言之，电源转换装置中的功率侦测器可通过直流输出电压的功率值判断电子装置的状态。
在步骤S306中，当判断电子装置正在启动时，亦即步骤S，电源转换装置提供具有标准电压的直流输出电压至电子装置。具体来说，当功率侦测器判断电子装置为启动时，可调整提供至交流电转直流电转换器的开关信号，使交流电转直流电转换器提供具有标准电压直流输出电压至电源转换装置。
在步骤S308中，当判断电子装置被关闭时，电源转换装置提供具有待机电压的直流输出电压至电子装置。具体来说，当功率侦测器判断电子装置为关闭时，可调整提供至交流电转直流电转换器的开关信号，使交流电转直流电转换器提供具有待机电压直流输出电压至电源转换装置。
此外，当电源转换装置接收到交流输入电压时，可将转交流输入电压换成具有标准电压的直流输出电压而提供电子装置，但是若在预设期间内电子装置仍被关闭时，电源转换装置则提供具有待机电压的直流输出电压至电子装置。并且，当电源转换装置与电子装置断开连接时，可停止输出的直流输出电压，亦即为接地电压的直流输出电压。
综上所述，本发明的实施例所述的电源供应系统在电子装置中设置有至少一虚拟负载，以依据电子装置的状态调整直流输出电压的功率值。据此，电源转换装置中的电源转换控制单元便可依据直流输出电压的功率值判断电子装置的状态，并根据其电力需求动态调整直流输出电压的电压电位，而避免无谓的电力消耗以达到节能省电的目的。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围以权利要求中所界定的内容为准。

Claims (11)

1.一种电子装置，包括：
一控制器；以及
一第一虚拟负载，连接该控制器，
其特征在于，该控制器依据该电子装置的状态启动该电子装置上的该第一虚拟负载，且该控制器开启该第一虚拟负载时，该第一虚拟负载用来调整与该电子装置连接的一电源转换装置对该电子装置所输出的一直流输出电压，
该电源转换装置包括：
一交流电转直流电转换器，耦接该电子装置，且依据一开关信号将一交流输入电压转换成该直流输出电压而提供至该电子装置；以及
一电源转换控制单元，耦接该交流电转直流电转换器，且侦测该直流输出电压以判断该电子装置的状态，其中当该电子装置被关闭时，该电源转换控制单元通过该开关信号设定该直流输出电压为一待机电压。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当该电子装置被开启时，该控制器启动该第一虚拟负载，并且该电源转换控制单元通过该开关信号设定该直流输出电压为一标准电压，其中该标准电压高于该待机电压。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该电子装置更包括一第二虚拟负载，该第一虚拟负载及该第二虚拟负载用以调整该直流输出电压。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，当该电子装置被关闭时，该控制器启动该第一虚拟负载且该电源转换控制单元通过该开关信号设定该直流输出电压为该待机电压。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，当该电子装置被开启时，该控制器启动该第二虚拟负载且该电源转换控制单元通过该开关信号设定该直流输出电压为一标准电压，其中该标准电压高于该待机电压。
6.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，当该电子装置与该电源转换装置断开连接时，该电源转换控制单元通过该开关信号设定该直流输出电压为一接地电压。
7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该交流电转直流电转换器包括：
一转换电路，用以依据该开关信号将该交流输入电压转换成一第一电源电压；
一变压器，用以将该第一电源电压转换成一第二电源电压；以及
一整流电路，用以将该第二电源电压转换成该直流输出电压。
8.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该电源转换控制单元包括：
一功率侦测器，用以侦测该直流输出电压的该功率值；
一计数器，用以当该直流输出电压的该功率值位于一预设范围时计数一预设期间；
一电压反馈电路，用以侦测该直流输出电压的一电压电位，以依据该直流输出电压的该电压电位及该计数器的一计数结果输出一电压设定信号；以及
一脉波调变控制器，用以依据该电压设定信号输出该开关信号。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该脉波调变控制器包括：
一触发电路，用以依据该电压设定信号输出一开关触发信号；以及
一逻辑电路，用以依据该开关触发信号输出该开关信号至该交流电转直流电转换器。
10.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该电源转换控制单元更包括：
一光耦合电路，用以将该电压设定信号传送至该脉波调变控制器。
11.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当该交流电转直流电转换器接收至该交流输入电压时，该电源转换控制单元控制该交流电转直流电转换器在一预设期间内输出为一标准电压的该直流输出电压而提供至该电子装置，其中该标准电压高于该待机电压。
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