CN103970244B - 电子装置以及电源管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电源管理方法以及一相关的电子装置。该电子装置包含有一电源管理电路以及一控制电路，其中该控制电路由一供电路径供电。该电源管理方法包含有：检测该控制电路是否被供电；当该控制电路有被供电时，将该供电路径的一控制权交给该控制电路；以及，当该控制电路没有被供电时，将该控制权交给该电源管理电路。
Description
技术领域
本发明相关于电源管理，尤指关于供电给电子装置的供电路径的相关管理方法以及装置。
背景技术
随着科技的进步，工业界对于电子装置的耗电量也相对的有严格的要求。举例来说，美国的能源之星(energy star)—一个由美国政府所支持，用来协助企业与消费者对环境更加友善的计划—就规范了许多的电器用品的能源效率以及待机功耗。产品可以标示其规格符合能源之星的规范，以证明产品的性能，来获得消费大众的认同以及购买。
以电脑显示器(monitor)为例，能源之星定义了电脑显示器在三个操作模式中的功耗。这三个操作模式分别是开机模式(ON mode)、睡眠模式(Sleep mode)以及关机模式(OFF mode)。开机模式指的是屏幕面板上的画面随着电脑主机所传达的影像信号而变化时的状态；睡眠模式是屏幕面板显示空白影像时的一种降低功耗时的状态，可由电脑主机发送一请求(request)信号来切换到开机模式；关机模式指的是电脑显示器还插着电，但是屏幕面板基本上是断电而没有显示任何影像，而等待使用者或电脑的信号来切换到开机模式时的状态。举例来说，使用者可以按电脑显示器的电源按键，来使电脑显示器从关机模式，切换到开机模式。2006的能源之星规定，电脑显示器在睡眠与关机模式时，功耗必须分别低于2瓦与1瓦。
除了在关机模式时需要尽量降低电脑显示器的功耗之外，电脑显示器的电路设计上还要考虑许多功能。其中一功能，举例来说，电脑显示器需有办法让使用者知道电脑显示器是否插有市电电源，就算是操作于关机模式也不例外。另一是电脑显示器在失去市电电源而重新得到市电电源时，能够自动地回复到失去市电电源前的操作状态。
发明内容
在此所揭示的技术提供了一种电源管理方法，可适用于一电子装置，该电子装置包含有一电源管理电路以及一控制电路，其中该控制电路由一供电路径供电。该电源管理方法包含有：检测该控制电路是否被供电；当该控制电路有被供电时，将该供电路径的一控制权交给该控制电路；以及，当该控制电路没有被供电时，将该控制权交给该电源管理电路。
在此所揭示的技术另提供了一种电子装置，由一电源所供电。该电子装置包含有一控制电路以及一电源管理电路。该控制电路由该电源透过一供电路径供电。该电源管理电路包含有一控制权选择装置。当该控制电路有被供电时，该控制权选择装置将该供电路径的一控制权交给该控制电路，以及当该控制电路没有被供电时，该控制权选择装置将该控制权交给该电源管理电路。
附图说明
图1举例依据本发明所实施的一电脑显示器的一控制电路。
图2为举例说明一控制器区块的开机程序。
图3为举例说明图2中的步骤64。
图4显示另一种控制电路。
图5细部说明图1的控制电路20中的状态控制器90。
主要元件符号说明
具体实施方式
以下将以一电脑显示器来做为本发明的一实施例。但本发明并不限于应用于电脑显示器。本发明可以应用于需要切换于非常省电的一关机模式与正常操作的一供电模式之间的任何电子装置。举例来说，能源之星所定义的开机模式与睡眠模式就是两种供电模式，而能源之星所定义的关机模式就是一种需要非常省电的关机模式。
图1举例依据本发明所实施一电脑显示器的一管理电路10。管理电路10包含有一电源转换器(power converter)12、一电源按键14、一开关16、一电子装置18、两个发光二极管21与23、以及一些周边元件。电源转换器12将市电的高压交流电源(譬如说110ACV)转换成3.3V的直流电源。电子装置18包含有一控制电路(control circuit)20、一电源管理电路(power management circuit)22、两功率开关24与26、以及一线性稳压电源供应器(lineardropout regulator，LDO)28。电子装置18可以是(但不限于)一单晶集成电路，具有许多接脚(pin)，来跟外界元件做电性连接。控制电路20中可以具有微控制器(micro-controller)以及缩放器(scalar)，用来控制一电脑显示器的一屏幕面板的操作与影像显示。
功率开关24位于3.3V直流电源与控制器区块20之间，切换一条供电路径是否对控制电路20供应3.3V直流电源。LDO 28提供1.2V直流电源。功率开关26切换另一条供电路径是否对控制电路20供应1.2V直流电源。功率开关24与26的控制端CT连接到电源管理电路22。
3.3V直流电源可持续对电源管理电路22供电。依据模式切换信号SM，电源管理电路22可以控制功率开关24与26，决定电子装置18的操作模式。举例来说，当手指按压放电源按键14一次后，电子装置18从关机模式切换到供电模式；当手指再一次按压电源按键14，电子装置18从供电模式切换到关机模式。在关机模式时，功率开关24与26为开路，功率开关24与26所控制的两条供电路径均断开，3.3V与1.2V直流电源都不对控制电路20供电，所以可以非常的省电。在供电模式时，功率开关24与26均为短路，两条供电路径均为连通，3.3V与1.2V直流电源都对控制电路20正常供电，提供所需的电能。
当使用者的手指按压电源按键14时，开关16短路，模式切换信号SM的电压为3.3V，为逻辑上的”1”；否则，当手指放开电源按键14时，开关恢复成开路，模式切换信号SM的电压为0V，为逻辑上的”0”。逻辑为1的模式切换信号SM，意味着一按压事件的发生。以下为了说明的方便，一信号为逻辑上的”1”表示该信号的电压位于一相对高电位；该信号为逻辑上的”0”表示该信号的电压位于一相对低电位。但是具有普通电子技术者均知道，逻辑为1的信号只要可以跟逻辑为0的信号有所区隔就可以，并不限于用电压电位来区隔，举例来说也可用电流电位来区别。
电源管理电路22包含有一消除弹跳电路(debounce circuit)34、一上升沿触发(rising-edge-triggered)T正反器(flip-flop)36、一多工器(multiplexer)38。消除弹跳电路34可以预防模式切换信号SM中的噪声来误触发T正反器36。T正反器36为一种栓锁电路，可以视为电源管理电路22中用来记录操作模式的一种装置。当模式切换信号SM上升沿出现时，T正反器36将其输出SPO反向(逻辑值从0转1或是1转0)。输出SPO的预设值是1，表示供电模式。多工器(multiplexer)38为一种控制权选择装置，用以将两条供电路径的控制权交给电源管理电路22或是控制电路20。电源正常信号SPG为逻辑上的0时，控制端CT接收输出SPO，意味着两条供电路径的控制权是交给T正反器36。此时，因为控制器电路20的电源不正常供电，所以两条供电路径单单受控于电源管理电路22。当电源正常信号SPG为逻辑上的1时，控制端CT接收输出SCO，意味着两条供电路径的控制权是透过电源管理电路22交给控制电路20。在高压交流电源一开始供电时，因为电源正常信号SPG的起始值是0，所以两条供电路径的控制权预设给电源管理电路22。
控制电路20有电源状态检测器40。当电源正常信号SPG为逻辑上的1时，电源状态检测器40的输入端有稳定的3.3V出现，这意味着控制电路20被3.3V直流电源正常供电；反之，当电源正常信号SPG为逻辑上的0时，表示控制电路20的电源不正常供电，可能是因为供电路径断开或是3.3V直流电源根本没有建立起来(举例来说，市电高压交流电源停电)。
控制电路20另有一非挥发性存储器42，其中记忆有电子装置18当下是操作于供电模式还是关机模式。在一实施例中，当模式切换信号SM为1时，输出SPO会被记录在非挥发性存储器42中。而控制电路20依据非挥发性存储器42中的记录值，来决定输出SCO。
图2为一流程图，用来举例说明控制电路20的开机(startup)程序。既然是控制电路20开机，此时意味着电源正常信号SPG已经是逻辑上的1，输出SPO与SCO均为逻辑上的1，两条供电路径受控制电路20所控制。步骤50维持两条供电路径连通。接着，步骤52判断模式切换信号SM的逻辑值。此时，模式切换信号SM为1时，表示这个开机程序是起因为电源按键16被按压所造成的(按压事件发生)。反之，如果模式切换信号SM为0，便意味着这个开机程序是因为电源转换器12重新供应3.3V直流电源而造成。
步骤54接续步骤52中模式切换信号SM为1的状态，把输出SPO(此时为1)记录在非挥发性存储器42。步骤54用意在于以非挥发性存储器42记录当下的电源操作状态为供电模式。
步骤60接续步骤52中模式切换信号SM为0的状态，判断非挥发性存储器42中的记录值。如果记录值是关机模式(逻辑上的0)，步骤62接着重置T正反器36，使其输出SPO，从原本预设的逻辑上的1，转成为逻辑上的0。简单的说，步骤62把T正反器36的输出SPO，恢复成3.3V直流电源消失前的状态。步骤64接续步骤60中的否、步骤62、与步骤54。在步骤64中，控制电路20依照非挥发性存储器42中的记录值，来决定输出SCO，以控制两条供电路径。
图3为一流程图，用来举例图2中的步骤64。步骤70检查T正反器36的输出SPO。只要输出SPO是1，步骤72就接着使控制电路20依据非挥发性存储器42中的记录值，来控制两条供电路径。记录值为1时，SCO也为1，为供电模式；反之，纪录值为0时，则SCO为也为0，为关机模式。如果在步骤70时，T正反器36的输出SPO是0，表示当下应该要进入关机模式，进入步骤74。步骤74检查模式切换信号SM是否为1，也就是检查当下是否有手指按压电源按键14。当模式切换信号SM为1时，表示这次要进入关机模式是因为一按压事件所造成，因此，步骤76把输出SPO(此时为0)记录在非挥发性存储器42，用意在于记录当下的电源操作状态为关机模式。如果步骤74中模式切换信号SM为0，那表示这次要进入关机模式，其原因可能是因为市电的高压交流电源被拔除，导致电源转换器12不再供应3.3V直流电源而造成，非挥发性存储器42应该维持其记录值为供电模式，所以不被更新。如第3图所示，步骤72接续步骤70、步骤76与步骤74，依据非挥发性存储器42中的记录值，来控制两条供电路径。之后，一旦控制电路20失去了电源，电源正常信号SPG会转态为逻辑上的0，多工器38把两条供电路径的控制权是交给T正反器36，其决定两条供电路径为连通或是断开。
从图1、2、3的分析可以发现，当市电的高压交流电源稳定，3.3V直流电源持续对电源管理电路22供电时，模式切换信号SM可以切换电子装置18的操作模式。而且，当市电的高压交流电源丧失又恢复时，电子装置18最后会操作在高压交流电源丧失前的操作模式。
假定某时刻电子装置18被3.3V直流电源正常供电，且其操作模式为关机模式，输出SPO、电源正常信号SPG、非挥发性存储器42中的记录值都是0，两条供电路径直接受T正反器36所控制，呈现为断开状态。当手指按压电源按键14，模式切换信号SM从0转为1时，输出SPO先转态为1，控制电路20会经历步骤50、52、54、以及64。最后停留在步骤64中的步骤70与步骤72所形成的回圈。在此回圈中，输出SPO、输出SCO、以及非挥发性存储器42中的记录值，全部都是1，电子装置18操作于供电模式。
在供电模式时，当手指按压电源按键14，模式切换信号SM会从0转为1，输出SPO接着转态为0。控制电路20会从步骤70开始，依序经历步骤74、76以及72。步骤72先把两条供电路径断开，并把两条供电路径的控制权交给T正反器36。此时，输出SPO、输出SCO、电源正常信号SPG、以及非挥发性存储器42中的记录值，全部都是0。所以，T正反器36的输出SPO继续使两条供电路径维持断开，电子装置18操作于关机模式。
不论是在供电模式或是关机模式，如果市电的高压交流电源被拔除，非挥发性存储器42中的记录值将会稳定的记录住被拔除当时的操作模式。记录值为0或1，分别表示关机模式或供电模式。
当市电的高压交流电源一开始供应时，控制电路20会先经历步骤50、52以及60。假定非挥发性存储器42中的记录值为1(表示供电模式)，控制电路20接着从步骤60进入步骤64，然后停留在步骤70与72所形成的回圈。此时，输出SPO、输出SCO、以及非挥发性存储器42中的记录值，全部都是1。电子装置18将会操作于非挥发性存储器42的记录值所记录的供电模式。
当市电的高压交流电源一开始供应时，如果非挥发性存储器42中的记录值为0(表示关机模式)，那控制电路20会先经历步骤50、52以及60，然后在步骤62将输出SPO从1变更为0，进入步骤64。接着，控制电路20依序经历步骤70、74，以及72。步骤72最后依据非挥发性存储器42中的记录值，把两条供电路径断开，并将两个供电路径交给电源管理电路22。此时，因此T正反器36的输出SPO为0，依然保持两条供电路径断开，因此电子装置18进入非挥发性存储器42的记录值所记录的关机模式。
控制电路20具有两个输出30与32，可以驱动发光二极管21与23，作为灯号来告知使用者当下电子装置18是操作于哪一种模式。举例来说，输出30与32都是三态输出(tristate output)。当控制电路20操作于关机模式时，输出30与32的输出呈现高阻抗。如同图1所示，在关机模式时，只要市电的高压交流电源依然存在，输出30呈现高阻抗，发光二极管21便可以发光，来告知使用者当下为关机模式，且高压交流电源存在。类似的，在供电模式时，控制电路20可以使发光二极管21不发光，并控制发光二极管23的发光与否，来告知使用者当下为供电模式。
采用图1的管理电路10的一电脑显示器，可以让使用者知道电脑显示器是否插有市电电源，也可以在电脑显示器失去市电电源而重新得到电源时，能够自动地回复到失去市电电源前的操作模式。
如果图1中的电子装置18以一集成电路实现，因为功率开关24与26切换控制电路20供电路径是否供电，需要有相当低的导通阻抗，所以将会需要相当大的元件尺寸。这可能对电子装置18造成制作上的困难以及增加不少的晶片成本。图4显示另一种管理电路80。与图1中的不同是功率开关24与26以及LDO 28在电子装置18a之外。电子装置18a可以以一集成电路实现，其中多工器38的输出，透过通用输出入(GPIO)接脚CT，控制功率开关24与26的控制端。至于图4中的管理电路80的操作可从图1与相关说明中得知，故不再累述。
本发明并不限于应用于电脑显示器。举例来说，本发明也可以应用于音响的电源管理控制。
图5细部说明控制电路20中的状态控制器90，可以实现图2与图3的流程图。状态控制器90中有脉波产生器84、或门82、与门86、与门88以及非挥发性存储器42。
当电源正常信号SPG的上升沿出现时，脉波产生器84提供一固定时间长度的脉波信号SPULSE，如图所示。透过或门82，脉波信号SPULSE可以在开机的过程中，一开始暂时性的维持输出SCO为逻辑上的”1”。透过与门86与88，脉波信号SPULSE可以在开机的过程中，避免T正反器36被重置与非挥发性存储器42被写入。因此，可以确定图2中的步骤50被稳定的执行。如同或门82所控制的，在开机程序之后，非挥发性存储器42的记录值SModeRecord决定输出SCO，执行图3中的步骤72。
当模式切换信号SM为逻辑上的”1”时，表示电子装置18的操作模式，应该由当下的手指按压电源按键14后，所导致的输出SPO所决定。因此，非挥发性存储器42以输出SPO来更新其记录值SModeRecord，可以执行图2中的步骤54与图3中的步骤76。
相对的，当模式切换信号SM为逻辑上的”0”时，表示电源按键14没有被按压。此时，与门88防止记录值SModeRecord被变更。而T正反器36的输出SCO，透过与门86，可以被重置的跟记录值SModeRecord一致，可以执行图2的步骤62。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (15)
1.一种电源管理方法，可适用于一电子装置，该电子装置包含有一电源管理电路以及一控制电路，其中该控制电路由一供电路径供电，该电源管理方法包含有：
检测该控制电路是否被供电；
当该控制电路有被供电时，将该供电路径的一控制权交给该控制电路；以及
当该控制电路没有被供电时，将该控制权交给该电源管理电路；该电源管理电路包含有一栓锁电路，该电源管理方法另包含有：
依据一模式切换信号，切换该栓锁电路的一输出；
其中，该模式切换信号用以决定是否供电于该控制电路。
2.如权利要求1所述的电源管理方法，其特征在于，该控制电路包含有一非挥发性存储器，该电源管理方法另包含有：
当该模式切换信号指示一模式切换事件发生时，根据该栓锁电路的该输出，更新该非挥发性存储器的一记录值。
3.如权利要求2所述的电源管理方法，其特征在于，另包含有：
在一开机程序中，依据该非挥发性存储器的该记录值，来更新该栓锁电路的该输出。
4.如权利要求1所述的电源管理方法，其特征在于，该控制电路包含有一非挥发性存储器，其中，该电源管理方法另包含有：
该控制电路依据该非挥发性存储器的一记录值，来控制该供电路径。
5.一种电子装置，由一电源所供电，包含有：
一控制电路，由该电源透过一供电路径供电；
一电源管理电路，包含有一控制权选择装置，当该控制电路有被供电时，该控制权选择装置将该供电路径的一控制权交给该控制电路，以及当该控制电路没有被供电时，该控制权选择装置将该控制权交给该电源管理电路；以及
一栓锁电路，依据一模式切换信号以切换一输出，其中，该模式切换信号用以决定是否供电于该控制电路。
6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包含有一电源状态检测器，用以检测该控制器区块是否被供电。
7.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包含有一非挥发性存储器，当该模式切换信号指示一模式切换事件发生时，该控制电路根据该栓锁电路的该输出更新该非挥发性存储器的一记录值。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，在一开机程序中，该控制电路依据该非挥发性存储器的该记录值，来更新该栓锁电路的该输出。
9.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，还包含一非挥发性存储器，当该控制权选择装置将该供电路径的该控制权交给该控制电路时，该控制电路依据该非挥发性存储器中的一记录值，来控制该供电路径。
10.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该电源管理电路还包含有一栓锁电路，当该控制权选择装置将该供电路径的该控制权交给该电源管理电路时，该电源管理电路依据该栓锁电路的一输出，来控制该供电路径。
11.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该控制权选择装置为一多工器。
12.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，在该电源一开始供电时，该供电路径的控制权预设属于该电源管理电路。
13.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包含有一三相输出，用以驱动一发光二极管。
14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，当该电源对该电子装置供电，且该三相输出为高输出阻抗时，该发光二极管发光。
15.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，另包含有：
一功率开关，依据该控制权选择装置的输出讯号控制该供电路径是否供电。
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