CN103970248A - 电源管理电路与方法以及计算机系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电源管理电路与方法以及计算机系统，上述电路用于一计算机系统，包括功率开关、电流电压检测器、电流设定单元、以及控制单元。功率开关用以耦接计算机系统的电源，在开启时将电源的输出电流和输出电压供应至外接装置。电流电压检测器检测上述输出电压和输出电流的大小。电流设定单元设定多个电流临界值。当计算机系统处于省电状态，而且上述输出电流大于第一电流临界值及小于第二电流临界值，或上述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，控制单元发出通知信号，以对电源执行预设动作。

Description

电源管理电路与方法以及计算机系统

技术领域

本发明是有关于一种计算机系统，且特别是有关于上述计算机系统的电源管理电路与方法。

背景技术

通用序列汇流排(USB：Universal Serial Bus)是在个人计算机系统中非常普遍的扩充汇流排标准。目前有愈来愈多的通用序列汇流排装置支援通用序列汇流排充电，例如个人计算机可供手机等通用序列汇流排装置充电。无论台式或笔记本型的个人计算机，为了支援通用序列汇流排充电，会在进阶组态与电源接口(ACPI：Advanced Configuration and Power Interface)标准的待命状态(S3)与关机状态(S5)时，供应通用序列汇流排外接端口的电源。

对于等待充电的通用序列汇流排装置而言，充电是愈快愈好，通用序列汇流排外接端口所供给的电流自然愈大愈好。但是一般台式计算机的电源供应器，在上述的待命或关机状态时所提供的电流最多只有两安培(2A)。若通用序列汇流排装置在待命或关机状态中抽取大于两安培的充电电流，会造成电源供应器的待命电压过低，使计算机不能自待命状态或关机状态开机。

在支援通用序列汇流排充电的笔记本计算机里，有一个内嵌控制器(EC：embedded controller)需要一直供电以确认电池的电量是否充足，以确定计算机系统有最低电力可供开机使用。但是在通用序列汇流排的外接端口没有插入需要充电的装置时，内嵌控制器也需要一直供电，这样会消耗笔记本计算机的电池持续力。

发明内容

本发明实施例提供一种电源管理电路与方法以及计算机系统，可避免个人计算机在上述的待命状态或关机状态不能开机的问题，并保持笔记本计算机的电池持续力。

本发明实施例提出一种电源管理电路，此电路包括功率开关、电流电压检测器、电流设定单元、以及控制单元。功率开关用以耦接一计算机系统的电源，在开启时将电源的输出电流和输出电压供应至外接装置。电流电压检测器耦接于功率开关和外接装置之间，检测上述输出电压和输出电流的大小。电流设定单元设定多个电流临界值。控制单元耦接功率开关、电流电压检测器、以及电流设定单元。当计算机系统处于省电状态，而且上述输出电流大于由电流设定单元设定的第一电流临界值及小于由电流设定单元设定的第二电流临界值，或上述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，控制单元发出通知信号，以对电源执行一预设动作。

本发明实施例另提出一种电源管理方法，包括下列步骤：将一计算机系统的电源的输出电流和输出电压供应至一外接装置；检测上述输出电压和输出电流的大小；当上述计算机系统处于一省电状态，且上述输出电流大于一第一电流临界值及小于一第二电流临界值，或上述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，发出通知信号，以对上述电源执行预设动作。

本发明实施例另提出一种计算机系统，包括电源、电源管理电路、以及控制器。上述电源供应计算机系统和外接装置所需的电力。电源管理电路耦接上述电源，将电源的输出电流和输出电压供应至外接装置。当计算机系统处于省电状态，而且上述输出电流大于第一电流临界值及小于第二电流临界值，或上述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，电源管理电路发出一通知信号。控制器耦接上述电源和电源管理电路，在收到通知信号时对上述电源执行一预设动作。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的一种计算机系统的示意图；

图2是依照本发明另一实施例的一种计算机系统的示意图；

图3是依照本发明一实施例的一种电源管理方法的流程图。

附图标记

100：计算机系统	110：外接装置
		120、130：设定部件	140：电源管理电路
141：电流电压检测器	142：设定电路
		143：功率开关	144：控制单元
145、146：输出缓冲器	147：电流设定单元
		150：电源供应器	160：超级输入输出模块
165：控制器	170：芯片组
		181～186：外接脚位	250：电池
260：内嵌控制器	270：芯片组
		310～380：方法步骤

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例的一种计算机系统100的示意图。图1仅绘示计算机系统100和本实施例相关的部分。计算机系统100可包括设定部件120和130、电源管理电路140、电源供应器150、超级输入输出（super input/output，以下简称SIO）模块160、以及芯片组170。其中电源管理电路140可包括电流电压检测器141、电流设定单元147、功率开关143、控制单元144、输出缓冲器145和146、以及外接脚位(pin)183～186。电流设定单元147包括设定电路142和外接脚位181与182。SIO模块160包括控制器165。

计算机系统100为台式计算机，在本发明其他实施例中，计算机系统100可为笔记本计算机、一体成型个人计算机(all-in-one personal computer)、移动装置、手持装置或其他电子产品。电源供应器150是计算机系统100的电源，供应整个计算机系统100和外接装置110所需的电力。计算机系统100可支援通用序列汇流排充电，例如电源管理电路140可以是通用序列汇流排外接端口的一部分，外接装置110可以是连接上述外接端口以充电的手机等装置。电源管理电路140控制是否将电源供应器150的输出电流和输出电压供应至外接装置110。本实施例的电源管理电路140可封装成单独的集成电路，外接脚位181～186则可为此集成电路的外接脚位。本发明并不仅以通用序列汇流排充电为限，计算机系统100可为任何用途供应外接装置110所需的电力，特别是在省电状态供应外接装置110所需的电力。本实施例的省电状态可以是进阶组态与电源接口(ACPI)标准的待命状态(S3)或关机状态(S5)。待命状态(S3)是关闭大部分计算机系统，只有存储器维持供电。关机状态(S5)是只对一些零组件(例如南桥芯片、SIO模块或网络芯片等)供应少量电力，其余的计算机系统全部关闭。

电源管理电路140的功率开关143可以是功率金属氧化物半导体场效应晶体管（power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，简称powerMOSFET）。功率开关143用以耦接电源供应器150。功率开关143在开启时将电源供应器150的输出电流和输出电压供应至外接装置110，在关闭时则阻断上述输出电流和输出电压。电流电压检测器141耦接于功率开关143和外接装置110之间，检测上述输出电压和输出电流的大小，并且将检测结果的信号传递给控制单元144，以供控制单元144决定是否开启或关闭功率开关143。

设定部件120可以是电阻或电容，设定部件130同样可以是电阻或电容。外接脚位181和182分别用以耦接设定部件120和130，设定电路142则耦接外接脚位181和182。设定电路142可根据设定部件120的电阻值或电容值输出一个电流临界值TC1，并可根据设定部件130的电阻值或电容值输出另一个电流临界值TC2，于是电流设定单元147可设定多个电流临界值。设定电路142可使电流临界值TC1和设定部件120的电阻值或电容值成一比例。例如，如果设定部件120是1KΩ的电阻，则设定电路142可将电流临界值TC1设定为1A；如果设定部件120是3KΩ的电阻，则设定电路142可将电流临界值TC1设定为3A。如果设定部件120是电容，可以依此类推。同理，设定电路142可使电流临界值TC2和设定部件130的电阻值或电容值成一比例。设定部件120和130不必是同一种类，可以其中一个是电阻而另一个是电容，或其他的组合。

本发明实施例并不限定电流设定单元147的外接脚位和设定部件的数量，电流设定单元147的外接脚位和设定部件的数量可以是任意正整数。在本发明的某些实施例中，电流设定单元147也可以通过软件方式设定多个电流临界值。

由于上述的设定机制，计算机系统100或其主机板的制造厂商可通过设定部件120和130决定电流临界值TC1和TC2的数值。举例而言，一般计算机系统的电源供应器在省电状态所能供应的输出电流有一个预设上限值，例如2A，可将电流临界值TC1设定为小于此预设上限值，将电流临界值TC2设定为此预设上限值。另外可于控制单元144设定两个电压临界值如TV1和TV2，电压临界值TV1和TV2可存储在控制单元144，其中TV1大于TV2。如果在省电状态，电源供应器150的输出电流大于TC1而且小于TC2，或电源供应器150的输出电压小于TV1且大于TV2，表示电源供应器150的供电已经接近上限，可能会影响计算机系统100自省电状态开机。如果在省电状态，电源供应器150的输出电流大于TC2或电源供应器150的输出电压小于TV2，则表示可能有重大异常状况发生。

控制单元144耦接功率开关143、电流电压检测器141、电流设定单元147、以及输出缓冲器145和146。控制单元144自设定电路142接收电流临界值TC1和TC2。当计算机系统100处于省电状态，而且电源供应器150的输出电流大于电流临界值TC1而且小于电流临界值TC2，或电源供应器150的输出电压小于电压临界值TV1而且大于电压临界值TV2时，控制单元144可发出第一通知信号至输出缓冲器145。当计算机系统100处于省电状态，而且电源供应器150的输出电流大于电流临界值TC2（例如大于2A）或电源供应器150的输出电压小于电压临界值TV2时，控制单元144可关闭功率开关143以切断电源供应器150供应至外接装置110的输出电流。此时断电可防止短路等异常状况造成电流过大。

控制单元144可以在关闭功率开关143之后立即发出第二通知信号，或在关闭功率开关143之后而且等到上述输出电压回升至电压临界值TV3之后才发出第二通知信号。电压临界值TV3可不同于上述的TV1和TV2。在关闭功率开关143之后，电源供应器150的输出电压回升至电压临界值TV3，表示电源供应器150的输出电压恢复正常。电压临界值TV3可大于或等于电压临界值TV1。

控制单元144可在关闭功率开关143之后而且上述输出电压回升至电压临界值TV3之后，开启功率开关143以恢复上述输出电流和输出电压的供应。或者，在本发明其他实施例中，控制单元144也可不执行此恢复动作。

输出缓冲器145耦接于控制单元144和外接脚位183之间，将上述的第一通知信号自控制单元144传送至外接脚位183，并增强第一通知信号的驱动能力。输出缓冲器146耦接于控制单元144和外接脚位184之间，将上述的第二通知信号自控制单元144传送至外接脚位184，并增强第二通知信号的驱动能力。如果电源管理电路140不是单独的集成电路，则可省略输出缓冲器145和146以及外接脚位183和184，控制单元144可将第一通知信号和第二通知信号直接发送至SIO模块160和芯片组170。

SIO模块160耦接电源供应器150和电源管理电路140的外接脚位183。SIO模块160可控制计算机系统100的键盘和滑鼠（未绘示）等PS2装置，控制器165可控制计算机系统100的电源供应器150。控制器165可在收到来自控制单元144的第一通知信号时对电源供应器150执行一项预设动作。例如此预设动作可以是控制器165启动电源供应器150，以使电源供应器150自省电状态进入工作状态，但此时控制器165不发出开机信号给计算机系统100。电源供应器150在工作状态所能供应的输出电流大于在省电状态所能供应的输出电流。此时计算机系统100本身仍然在省电状态，不过电源供应器150已经在工作状态，不仅能为外接装置110提供更多电力，而且也能提供计算机系统100自省电状态开机所需的电力。

本实施例的电源管理电路140可封装成单独的集成电路，不包括SIO模块160。不过在本发明的其他实施例中，SIO模块160可并入电源管理电路140的集成电路。

芯片组170耦接SIO模块160和电源管理电路140的外接脚位183和184。输出缓冲器145也可将第一通知信号发送给芯片组170，以供芯片组170执行必要的反应动作。

当控制单元144发出第二通知信号时，输出缓冲器146可将第二通知信号发送至芯片组170。当芯片组170收到第二通知信号时，可执行一个预设动作，例如在关闭功率开关143之后而且等到上述输出电压回升至电压临界值TV3之后，控制单元144可发出第二通知信号，当芯片组170收到第二通知信号时，可决定是否重新开启功率开关143以恢复供应至外接装置110的输出电流。在其他实施例中，控制单元144等到上述输出电压回升至电压临界值TV3之后，控制单元144可决定是否重新开启功率开关143以恢复供应至外接装置110的输出电流。在其他实施例中，当芯片组收到第二通知信号时，也可执行其他预设动作。此外芯片组170也可将第二通知信号告知SIO模块160，以供SIO模块160和控制器165执行必要的反应动作。

图2是依照本发明另一实施例的一种计算机系统200的示意图。图2仅绘示计算机系统200和本实施例相关的部分。计算机系统200包括设定部件120和130、电源管理电路140、电池250、内嵌控制器260、以及芯片组270。除了电池250、内嵌控制器260、以及芯片组270以外，图2的其余元件都和图1的对应元件相同。

计算机系统200为笔记本计算机。电池250耦接电源管理电路140的功率开关143。电池250在本实施例中可为计算机系统200的电源，供应整个计算机系统200和外接装置110所需的电力。本实施例的电源管理电路140可将电池250的输出电压和输出电流供应至外接装置110，其中控制单元144通过开启或关闭功率开关143以控制电池250供应至外接装置110的输出电流和输出电压，控制单元144可根据上述输出电流和输出电压的变化发出第一通知信号和第二通知信号。这些细节已经在图1的实施例说明过，此处不再赘述。

内嵌控制器260耦接电池250和芯片组270和外接脚位183。芯片组270耦接电源管理电路140的外接脚位183和184。芯片组270在收到来自输出缓冲器145的第一通知信号时，可将第一通知信号转告内嵌控制器260。内嵌控制器260可在收到第一通知信号时，对电池250执行一个预设动作。举例而言，上述预设动作可以是内嵌控制器260自省电状态进入工作状态，并开始监测电池250的电量，以确保计算机系统200有足以自省电状态开机的最低电量。所以在本实施例中，第一通知信号可以是用来唤醒内嵌控制器260的唤醒信号。在其他实施例中，内嵌控制器260也可不通过芯片组270而接收来自输出缓冲器145的第一通知信号。内嵌控制器260在省电状态所消耗电池250的电力小于在工作状态所消耗电池250的电力。也就是说，内嵌控制器260只在外接装置110所消耗的电池250的输出电流超过电流临界值TC1而且小于电流临界值TC2，或使电池250的输出电压低于电压临界值TV1而且高于电压临界值TV2时，才开始监测电池250的电量，也在这时候才开始耗电。在其他实施例中，即使在输出电流超过电流临界值TC2时，或电池250的输出电压低于电压临界值TV2的情况下，仍然可持续监测电池250的电量。如此，可避免内嵌控制器260的不必要的耗电以保持计算机系统200的电池持续力。

在其他实施例中，除了电池250外，计算机系统200也可外接一个电源供应器。电池250和外接的电源供应器其中的一者或两者皆可供应整个计算机系统200和外接装置110所需的电力。在这实施例中，电源管理电路140同样可进行以上动作，例如控制单元144可发出第一通知信号，用来唤醒内嵌控制器260以监测电池250的电量。在这实施例中，由于外接的电源供应器可持续对电池250充电，因此电池250可供应整个计算机系统200和外接装置110所需的电力，在省电状态时可以不消耗电池250的电力。

如上所述，芯片组270可在收到来自输出缓冲器146的第二通知信号时执行一个预设动作，例如可决定是否重新开启功率开关143以恢复供应至外接装置110的输出电流和输出电压。此外芯片组270也可将第二通知信号告知内嵌控制器260，以供内嵌控制器260执行必要的反应动作。

图3是依照本发明一实施例的一种电源管理方法的流程图。在步骤310，可将计算机系统的电源的输出电流和输出电压供应至外接装置。在步骤320，可检测上述的输出电压和输出电流的大小。在步骤330，可检查计算机系统是否处于省电状态。若计算机系统不是在省电状态，则流程返回步骤320。

当计算机系统处于省电状态，则可在步骤340检查是否上述输出电流大于电流临界值TC1及小于电流临界值TC2，或上述输出电压小于电压临界值TV1及大于电压临界值TV2。如果步骤340检查的条件不成立，则流程进入步骤360。如果步骤340检查的条件成立，则可在步骤350发出第一通知信号，以对上述电源执行预设动作。例如，预设动作可以是启动电源但不发送开机信号给计算机系统。

在步骤360，可检查是否上述输出电流大于电流临界值TC2或上述输出电压小于电压临界值TV2。如果步骤360检查的条件不成立，则流程返回步骤320。如果步骤360检查的条件成立，则可在步骤370切断上述电源供应至外接装置的输出电流。然后在步骤380等待上述输出电压回升至电压临界值TV3，然后流程返回步骤310以恢复上述输出电流的供应。

步骤370和380其中之一可发出第二通知信号。更详细的说，第二通知信号可以在步骤370切断输出电流之后发出，也可以在步骤380等待上述输出电压回升至电压临界值TV3之后才发出。

图3的方法步骤可由图1或图2的电源管理电路140执行，其细节已记载于图1和图2的前述实施例中，不再赘述。

综上所述，本发明实施例所述的电源管理电路与方法可持续检测计算机系统的电源提供至外接装置的输出电压和输出电流，可在必要时告知外界的控制器以开启电源提供更多电流，或开始监测电池的剩余电量。前述实施例的电源管理电路与方法可避免计算机系统在省电状态因为待命电压过低而不能开机的问题，也能保持笔记本计算机的电池持续力。此外，本发明实施例的电源管理电路与方法可在发生异常状况而使电源的输出电流过大时，切断供应至外接装置的输出电流，以保护计算机系统。

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普通技术人员，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当视权利要求书所界定的为准。

Claims (19)

1.一种电源管理电路，其特征在于，所述电源管理电路包括：

一功率开关，用以耦接一计算机系统的一电源，在开启时将所述电源的一输出电流和一输出电压供应至一外接装置；

一电流电压检测器，耦接于所述功率开关和所述外接装置之间，检测所述输出电压和所述输出电流的大小；

一电流设定单元，设定多个电流临界值；以及

一控制单元，耦接所述功率开关、所述电流电压检测器、以及所述电流设定单元，当所述计算机系统处于一省电状态，且所述输出电流大于由所述电流设定单元设定的一第一电流临界值及小于由所述电流设定单元设定的一第二电流临界值，或所述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，所述控制单元发出一第一通知信号，以对所述电源执行一预设动作。

2.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，当所述计算机系统处于一省电状态，且所述输出电流大于所述第二电流临界值或所述输出电压小于所述第二电压临界值时，所述控制单元关闭所述功率开关以切断所述电源供应至所述外接装置的所述输出电流。

3.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于，所述控制单元在关闭所述功率开关之后发出一第二通知信号，或在关闭所述功率开关之后而且所述输出电压回升至一第三电压临界值之后发出所述第二通知信号，所述第三电压临界值大于或等于所述第一电压临界值。

4.根据权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述控制单元在关闭所述功率开关之后而且所述输出电压回升至大于所述第三电压临界值之后开启所述功率开关以恢复所述输出电流的供应。

5.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于，所述第二电流临界值为所述电源在所述省电状态所能供应的所述输出电流的上限，而且所述第一电压临界值大于所述第二电压临界值。

6.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述省电状态为进阶组态与电源接口标准的待命状态或关机状态。

7.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述控制单元发出所述第一通知信号给一控制器，使所述控制器启动所述电源，但不发出开机信号给所述计算机系统。

8.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述电源管理电路更包括：

一超级输入输出模块，接收所述第一通知信号，并启动所述电源，但不发出开机信号给所述计算机系统。

9.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述第一通知信号为一唤醒信号，所述控制单元发出所述唤醒信号以唤醒所述计算机系统中的一内嵌控制器，使所述内嵌控制器监测所述电源的电量。

10.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述电流设定单元包括：

多个外接脚位，用以耦接多个设定部件；以及

一设定电路，根据所述多个设定部件输出所述多个电流临界值。

11.一种电源管理方法，其特征在于，所述电源管理方法包括：

将一计算机系统的一电源的一输出电流和一输出电压供应至一外接装置；

检测所述输出电压和所述输出电流的大小；

当所述计算机系统处于一省电状态，且所述输出电流大于一第一电流临界值及小于一第二电流临界值，或所述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，发出一第一通知信号，以对所述电源执行一预设动作。

12.根据权利要求11所述的电源管理方法，其特征在于，所述电源管理方法更包括：

当所述计算机系统处于一省电状态，且所述输出电流大于所述第二电流临界值或所述输出电压小于所述第二电压临界值时，切断所述电源供应至所述外接装置的所述输出电流；以及

在切断所述输出电流之后发出一第二通知信号，或在切断所述输出电流之后而且所述输出电压回升至一第三电压临界值之后发出所述第二通知信号，其中所述第三电压临界值大于或等于所述第一电压临界值。

13.根据权利要求11所述的电源管理方法，其特征在于，所述电源管理方法更包括：

回应所述第一通知信号，启动所述电源，但不发出开机信号给所述计算机系统。

14.根据权利要求11所述的电源管理方法，其特征在于，所述第一通知信号为一唤醒信号，而且所述电源管理方法更包括：

发出所述唤醒信号以唤醒所述计算机系统中的一内嵌控制器，使所述内嵌控制器监测所述电源的电量。

15.一种计算机系统，其特征在于，所述计算机系统包括：

一电源，供应所述计算机系统和一外接装置所需的电力；

一电源管理电路，耦接所述电源，将所述电源的一输出电流和一输出电压供应至所述外接装置，当所述计算机系统处于一省电状态，而且所述输出电流大于一第一电流临界值及小于一第二电流临界值，或所述输出电压小于一第一电压临界值及大于一第二电压临界值时，所述电源管理电路发出一第一通知信号；以及

一控制器，耦接所述电源和所述电源管理电路，在收到所述第一通知信号时对所述电源执行一第一预设动作。

16.根据权利要求15所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统为台式计算机，所述电源为所述计算机系统的电源供应器，所述第一预设动作为所述控制器启动所述电源以使所述电源自所述省电状态进入一工作状态，所述电源在所述工作状态所能供应的所述输出电流大于所述电源在所述省电状态所能供应的所述输出电流。

17.根据权利要求15所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统为笔记本计算机，所述电源为所述计算机系统的电池，所述第一预设动作为所述控制器自所述省电状态进入一工作状态并开始监测所述电源的电量，所述控制器在所述省电状态下所消耗所述电源的电力小于所述控制器在所述工作状态下所消耗所述电源的电力。

18.根据权利要求15所述的计算机系统，其特征在于，当所述计算机系统处于一省电状态，且所述输出电流大于所述第二电流临界值或所述输出电压小于所述第二电压临界值时，所述电源管理电路切断所述电源供应至所述外接装置的所述输出电流。

19.根据权利要求18所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统更包括：

一芯片组，耦接所述电源管理电路，其中所述电源管理电路在切断所述输出电流之后发出一第二通知信号，或在切断所述输出电流之后而且所述输出电压回升至一第三电压临界值之后发出所述第二通知信号，所述第三电压临界值大于或等于所述第一电压临界值，所述芯片组在收到所述第二通知信号时执行一第二预设动作。