CN108073264A - 电子装置以及动态控制电流的方法 - Google Patents

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Abstract

电子装置以及动态控制电流的方法。该电子装置包括一装置控制器以及一微处理器。装置控制器耦接至一装置，用以控制该装置。微处理器耦接至装置控制器，其中微处理器取得电子装置的一功率耗损量，并且根据功率耗损量动态决定提供给该装置的一电流量。当微处理器判断功率耗损量大于一临界值时，微处理器决定减少提供给该装置的电流量。

Description

电子装置以及动态控制电流的方法
技术领域
本发明涉及一种动态控制电流的方法，可动态控制低系统效能的装置所汲取的电流量，以提升电子装置的系统运作效能。
背景技术
电子装置，例如笔记型计算机，可提供多个不同类型的输入/输出接口，用以连接外部装置。通常外部装置通过输入/输出接口连接至电子装置，除了可与电子装置通信外，也可自电子装置提取电力。因此，对于电子装置而言，为外部装置充电是影响电子装置的功率消耗及系统运作效能的重大因素。
然而，电子装置的电力来源为固定总量的设计，因此，通过输入/输出接口耦接过多的外部装置，可能导致过度消耗电子装置的电力，大幅降低电子装置的系统运作效能。因此，需要一种动态电流控制方法，以提升电子装置的系统运作效能。
发明内容
本发明公开一种电子装置，包括一装置控制器以及一微处理器。装置控制器耦接至一装置，用以控制该装置。微处理器耦接至装置控制器，其中微处理器取得电子装置的一功率耗损量，并且根据功率耗损量动态决定提供给该装置的一电流量。当微处理器判断功率耗损量大于一临界值时，微处理器决定减少提供给该装置的电流量。
本发明公开一种动态控制电流的方法，适用于一电子装置，包括：取得电子装置的一功率耗损量，其中功率耗损量反映出电子装置目前的负载程度；以及根据功率耗损量动态决定提供给一装置的一电流量，其中当功率耗损量大于一临界值时，减少提供给装置的电流量。
附图说明
图1是显示根据本发明的一实施例所述的一电子装置方块图。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流的方法。
图3是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法中参数初始化流程图。
图4是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的主流程图。
图5是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的方法A的流程图。
图6是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的方法B的流程图。
图7是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的详细流程图。
图8是显示根据本发明的另一实施例所述的动态控制电流方法的详细流程图。
图9是显示根据本发明的另一实施例所述的动态控制电流方法的详细流程图。
表1显示出USB装置的各种端口类型所对应的最大可允许电流量。
表2显示出Type C装置的各种电流模式所对应的最大可允许电流量。
【符号说明】
50～直流/交流电源；
100～电子装置；
110～主机装置；
111～微处理器；
112～智能型电池充电器；
113～USB电池充电器；
114～USB配置通道控制器；
115～电压转换电路；
120～电池装置；
130～USB装置；
140～Type C装置；
S202、S204、S206、S302、S304、S402、S404、S406、S408、S502、S504、S506、S508、S510、S512、S514、S602、S604、S606、S702、S704、S706、S802、S804、S806、S808、S902、S904、S906、S908、S910、S912、S914～步骤。
具体实施方式
使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明。
图1是显示根据本发明的一实施例所述的一电子装置方块图。电子装置100可包括一主机装置110以及一电池装置120，其中电池装置120为可充电的电池装置，用以作为电子装置100的一电力来源。
主机装置110可至少包括一微处理器111、一智能型电池充电器(Smart BatteryCharger，简称为SBC)112、一USB电池充电器113、一USB配置通道控制器(USBConfiguration Chanel(简称CC)Logic and Port Controller)114以及一电压转换电路115。
电子装置100可提供多个相同/不同类型的输入/输出接口，用以连接外部装置。举例而言，电子装置100可通过对应的输入/输出端口(图未示)，例如：USB端口、类别C(TypeC)端口等，耦接至一或多个外部装置，例如：图1所示的USB装置130及类别C(Type C)装置140。
值得注意的是，为了清楚阐述本发明，图1为一简化的方块图，其中仅显示出与本发明相关的元件。本领域技术人员应了解电子装置当可包含其他元件，用以提供特定的功能，因此，本发明并不限于图1所示的内容。
电压转换电路115用以将外部的直流/交流电源50所提供的电源做适当的电压转换，以提供给主机装置110以及电池装置120。
智能型电池充电器112耦接至电池装置120，用以控制电池装置120的一充电操作以及一放电操作。智能型电池充电器112提供充/放电回路，用以在电池装置的一放电过程中自电池装置120提取电力，以及在电池装置120的一充电过程中提供充电电流至电池装置120。充电过程的电力来源可以是外部的直流/交流电源50。
USB电池充电器113用以控制USB装置的充电流程，包含提供充电电流至USB装置130。
USB配置通道控制器114用以控制类别C装置的充电流程，包含提供充电电流至类别C装置140。
微处理器111耦接至智能型电池充电器112、USB电池充电器113以及USB配置通道控制器114，用以控制该等元件的运作。
根据本发明的一实施例，微处理器111可取得电子装置100的一功率耗损量，功率耗损量为电子装置系统(即，包含电子装置100的硬件及软件的整个系统)的目前功率耗损总量，其可反映出电子装置系统目前的负载程度。举例而言，微处理器111可根据功率耗损量判断目前电子装置100的负载为轻或重，再根据负载程度动态控制装置自电子装置系统所汲取的电流量，以提升电子装置系统运作效能。
根据本发明的一实施例，微处理器111可自智能型电池充电器112取得功率耗损量的相关信息。智能型电池充电器112内部可包含一感测电阻(图未示)，用以感测电子装置系统的目前功率耗损总量。根据本发明的另一实施例，微处理器111也可通过其他电源线路(图未示)检测电子装置系统的目前功率耗损总量。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流的方法。首先，微处理器111取得电子装置的一功率耗损量(步骤S202)，功率耗损量可反映出电子装置系统目前的负载程度。接着，微处理器111根据功率耗损量动态决定提供给一装置的一电流量。微处理器111可判断功率耗损量是否大于一临界值(步骤S204)。若是，减少提供给装置的电流量(步骤S206)。若否，微处理器111可选择不再减少提供给装置的电流量，即，恢复为初始设定值，或者，微处理器111也可维持减少提供给装置的电流量一段时间后，再恢复为初始设定，以保持系统稳定。
根据本发明的一实施例，所述的装置可为低系统效能的装置，例如图1所示的电池装置120、USB装置130以及Type C装置140。所述的低系统效能的装置通常根据较低时钟频率/电压运作，因此降低供应给低系统效能的装置的电流，对于整体系统效能造成的影响较低。由于无论是通过外部的直流/交流电源50或通过电池装置120，电子装置所能提供的电源总量为固定的，当供应给低系统效能的装置的电流被降低时，剩余的电流可保留给系统动态地分配给高系统效能的装置，例如，CPU、GPU等可能需要根据较高时钟频率/电压运作的装置。由于高系统效能的装置对于整体系统效能造成的影响较高，因此，提供给高系统效能的装置更多的电流可进一步提升电子装置系统运作效能。
根据本发明的一实施例，一装置控制器起初可根据一设定值将由装置所汲取的电流的一最大可允许电流量设定为一第一数值，并且当微处理器111判断功率耗损量大于临界值时，通知装置控制器调整设定值，使最大可允许电流量对应地被调整为小于第一数值的一第二数值。
在本发明的实施例中，所述的装置控制器可为用以控制上述低系统效能的装置的运作的控制器。
根据本发明的第一实施例，所述的装置控制器为用以控制电池装置120的电池控制器，例如，图1所示的智能型电池充电器112。当所述的装置控制器为用以控制电池装置120的智能型电池充电器112时，所述的设定值为电池装置120所需的充电电流。一般而言，微处理器111从电池装置120端读出电池装置所需的充电电流，并将此信息提供给智能型电池充电器112。微处理器111可自电池装置120于总线所载的参数读取电池装置所需的充电电流的相关信息。
而实际的电池装置充电电流(即，最终提供给电池装置的充电电流)会是智能型电池充电器112根据函数Min{电池装置所需的充电电流，系统所能提供的充电电流}做决定，其中函数Min{}为取最小值，而系统所能提供的充电电流可由智能型电池充电器112根据电子装置系统的目前功率耗损总量而决定。
因此，传统技术中，当电子装置系统目前的负载很轻时，电池装置所需的充电电流可能小于系统所能提供的充电电流，智能型电池充电器112最终会决定将电池装置所需的充电电流设定做为实际的电池装置充电电流。
而当电子装置系统目前的负载很重时，系统所能提供的充电电流可能小于电池装置所需的充电电流，智能型电池充电器112最终会决定将系统所能提供的充电电流设定做为实际的电池装置充电电流。
然而，如此一来，在电子装置系统重载时，便无法保留多余的电流给系统动态地分配给高系统效能的装置。当电子装置的系统负载再度加重时，可能导致CPU、GPU等装置的操作频率被迫降低，进而影响电子装置系统运作效能。
为了改善上述问题，以进一步提升电子装置系统运作效能，根据本发明的第一实施例，当微处理器111判断功率耗损量大于临界值时，微处理器111将电池装置120所需的充电电流自一实际所需的充电电流(即，微处理器111从电池装置120端读出电池装置所需的充电电流)调整为一较低的充电电流，再将较低的充电电流作为电池装置所需的充电电流的信息提供给智能型电池充电器112，作为电池装置所需的充电电流的一设定值。其中较低的充电电流可被设定为低于电子装置系统所能提供的一充电电流以及电池装置120实际所需的充电电流。
当电池装置所需的充电电流被调整为低于电子装置系统所能提供的一充电电流以及实际所需的充电电流时，智能型电池充电器112最终会决定将较低的充电电流设定做为实际的电池装置充电电流。由于实际的电池装置充电电流低于电子装置系统所能提供的充电电流，剩余的电流可被保留给系统动态地分配给高系统效能的装置，让高系统效能的装置可获得更多的电力，以进一步提升电子装置系统运作效能。
除此之外，根据本发明的一实施例，为了进一步提升系统稳定度，当微处理器111判断功率耗损量大于临界值时，可先将高系统效能的装置，例如，CPU、GPU等装置的操作频率降低，再实施上述的电流控制方法。
根据本发明的第二实施例，所述的装置控制器为用以控制通过一输入/输出端口耦接至电子装置100之外部装置之外部装置控制器，例如，图1所示的USB电池充电器113或USB配置通道控制器114。当所述的装置控制器为USB电池充电器113或USB配置通道控制器114时，所述的设定值为外部装置的一端口类型(port type)或一电流模式(current mode)的一设定值。
一般而言，外部装置的端口类型或电流模式根据电子装置的充电/电力模式(Charging/Power Mode)选定。因此，传统技术中，在电子装置的充电/电力模式(Charging/Power Mode)不变的情况下，外部装置的端口类型或电流模式也不会被改变。
然而，根据本发明的第二实施例，当微处理器111判断该功率耗损量大于临界值时，可通知USB电池充电器113或USB配置通道控制器114调整端口类型或电流模式的原始设定值，使得调整过的端口类型或电流模式具有较低的最大可允许电流量。
表1显示出USB装置的各种端口类型所对应的最大可允许电流量。
表1:USB装置的各种端口类型所对应的最大可允许电流量
表2显示出Type C装置的各种电流模式所对应的最大可允许电流量(单一端口的最大输出电流)。
表2:Type C装置的各种电流模式所对应的最大可允许电流量
一般而言，为了让外部装置可获得较大的充电电流，系统会将USB装置的端口类型设定为充电下行端口(Charging Downstream Port，缩写为CDP)，或者将Type C装置的电流模式设定为高电流模式(High Charging Current，HCC)。
然而，根据本发明的第二实施例，对于USB装置而言，当微处理器111判断功率耗损量大于临界值时，可通知USB电池充电器113将USB装置的端口类型由充电下行端口(CDP)调整为标准下行端口(Standard Downstream Port，缩写为SDP)。如此一来，由外部USB装置所汲取的最大可允许电流量将被限制为较低的数值。由于外部USB装置所汲取的电流(充电电流)低于电子装置系统所能提供的充电电流，剩余的电流可被保留给系统动态地分配给高系统效能的装置，让高系统效能的装置可获得更多的电力，以进一步提升电子装置系统运作效能。
另一方面，对于Type C装置而言，当微处理器111判断功率耗损量大于临界值时，可通知USB配置通道控制器114将Type C装置的电流模式由高电流模式调整为中等电流模式(Medium Charging Current，MCC)或预设电流模式(Default Charging Current，DCC)。如此一来，由外部Type C装置所汲取的电流量将被限制为较低的数值。由于外部Type C装置所汲取的电流(充电电流)低于电子装置系统所能提供的充电电流，剩余的电流可被保留给系统动态地分配给高系统效能的装置，让高系统效能的装置可获得更多的电力，以进一步提升电子装置系统运作效能。
除此之外，根据本发明的一实施例，为了进一步提升系统稳定度，当微处理器111判断功率耗损量不再大于临界值时，可持续实施上述的电流控制方法一段时间后，再恢复为原始的设定值。例如，微处理器111持续实施上述的电流控制方法一段时间后，再将电池装置120所需的充电电流恢复设定为实际所需的充电电流(即，微处理器111从电池装置120端读出电池装置所需的充电电流)，或者微处理器111持续实施上述的电流控制方法一段时间后，再通知USB电池充电器113将USB装置的端口类型恢复设定为充电下行端口(CDP)，或者再通知USB配置通道控制器114将Type C装置的电流模式恢复设定为高电流模式。
以下段落将通过更详细的流程图进一步说明数个动态控制电流的方法实施例。
图3是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法中参数初始化流程图。首先，将计时器的计数值以及动态负载控制层级DLC_Level设定为0(步骤S302)。在本发明的实施例中，可运用四个计时器：计时器(1)、计时器(2)、计时器(3)与计时器(4)，其中：计时器(1)用以设定降低电池装置的充电电流维持时间，计时器(2)用以设定降低USB装置的充电电流维持时间，计时器(3)与计时器(4)用以设定降低Type C装置的充电电流维持时间。接着，设定电池装置充电电流的一调降比率DIV_RATIO(步骤S304)，其中调降比率DIV_RATIO为用于将实际的电池装置充电电流(即，最终提供给电池装置的充电电流)调整为较低的充电电流的一参数。
图4是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的主流程图。待参数初始化完成后，可开始图4所示的主流程。首先，执行方法A，以取得动态负载控制层级DLC_Level(步骤S402)。动态负载控制层级DLC_Level为一指标，用以判断是否需要进行上述的动态控制电流方法流程，或者是否需要进一步降低CPU、GPU等装置的操作频率。接着，判断DLC_Level是否大于0(步骤S404)。若是，则设定对应的计时器的计数值(步骤S406)，即，将之计时器的计数值设定为对应的维持时间，再执行方法B，以动态控制低系统效能的装置所汲取的电流(步骤S408)。若否，则直接执入方法B(步骤S408)。
图5是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的方法A的流程图。首先，微处理器111取得电子装置的一功率耗损量(步骤S502)。接着，微处理器111判断功率耗损量是否高于安全数值1(即，上述的临界值)(步骤S504)。若是，则进一步判断动态负载控制层级DLC_Level是否大于最高层级MAX_Level(步骤S506)。最高层级MAX_Level代表系统效能最差的层级。若否，代表目前未达系统效能最差的层级，可增加动态负载控制层级DLC_Level(步骤S508)。若是，则不再增加动态负载控制层级DLC_Level，流程结束。
若功率耗损量未高于安全数值1，则微处理器111进一步判断功率耗损量是否低于安全数值2(步骤S510)。若是，则进一步判断动态负载控制层级DLC_Level是否大于最低层级MIN_Level(步骤S512)。最低层级MIN_Level代表系统效能最佳的层级。若是，代表目前未达系统效能最佳的层级，可降低动态负载控制层级DLC_Level(步骤S514)。若是，则不再降低动态负载控制层级DLC_Level，流程结束。
若功率耗损量未低于安全数值2，代表目前功率耗损量落于一既定区间内，则不再调整动态负载控制层级DLC_Level，流程结束。根据本发明的一实施例，安全数值1可被设定为系统功率耗损量上限，安全数值2可被设定为系统功率耗损量下限，其中安全数值1>安全数值2，且安全数值1与安全数值2定义出系统功率耗损量的既定区间。
图6是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法的方法B的流程图。在图6的实施例中，方法B包含执行控制方法C(步骤S602)、执行控制方法D(步骤S604)以及执行控制方法D(步骤S606)，其中控制方法C、D、E分别对应于上述的降低电池装置的充电电流实施例、降低USB装置的充电电流实施例以及降低Type C装置的充电电流实施例。然而，必须注意的是，方法B可包含执行控制方法C、D、E的一或多个，或其任意的组合。因此，方法B也可被设计为仅执行控制方法C、D、E的任何一个或任二个，本发明并不限于任一种特定的实施方式。此外，本发明并不限定执行控制方法C、D、E的顺序。以下将针对控制方法C、D、E做更详细的介绍。
图7是显示根据本发明的一实施例所述的动态控制电流方法(控制方法C)的详细流程图。首先，判断计时器(1)的计数值Timer_1是否大于0(步骤S702)。若否，则流程结束。若是，则微处理器111减少计时器(1)的计数值，例如，设定计时器(1)的计数值Timer_1＝Timer_1-1(步骤S704)。接着，微处理器111读取电池装置所需的充电电流的相关信息(实际所需的充电电流)，根据读取的信息决定一较低的充电电流，并且微处理器111会如上述将此较低的充电电流提供给的电池控制器作为电池装置所需的充电电流的一设定值(步骤S706)。根据本发明的一实施例，较低的充电电流可被设定为将实际所需的充电电流除以调降比率DIV_RATIO而得的一数值，其中调降比率DIV_RATIO在步骤S304中已被设定为一非零的数值。
图8是显示根据本发明的另一实施例所述的动态控制电流方法(控制方法D)的详细流程图。首先，判断计时器(2)的计数值Timer_2是否大于0(步骤S802)。若否，则维持将USB装置的端口类型设定为充电下行端口(CDP)(步骤S804)。若是，则微处理器111减少计时器(2)的计数值，例如，设定计时器(2)的计数值Timer_2＝Timer_2-1(步骤S806)。接着，微处理器111通知USB电池充电器113将USB装置的端口类型设定为标准下行端口(SDP)，以降低USB装置的最大可允许电流量(步骤S808)。
图9是显示根据本发明的另一实施例所述的动态控制电流方法(控制方法E)的详细流程图。首先，判断计时器(3)的计数值Timer_3是否大于0(步骤S902)。若是，则微处理器111减少计时器(3)的计数值，例如，设定计时器(3)的计数值Timer_3＝Timer_3-1(步骤S904)。接着，微处理器111通知USB配置通道控制器114将Type C装置的电流模式设定为预设电流模式(DCC)(步骤S906)。
若计时器(3)的计数值Timer_3不大于0，则进一步判断计时器(4)的计数值Timer_4是否大于0(步骤S908)。若是，则微处理器111减少计时器(4)的计数值，例如，设定计时器(4)的计数值Timer_4＝Timer_4-1(步骤S910)。接着，微处理器111通知USB配置通道控制器114将Type C装置的电流模式设定为中等电流模式(MCC)(步骤S912)。
若计时器(4)的计数值Timer_4不大于0，微处理器111通知USB配置通道控制器114将Type C装置的电流模式设定为高电流模式(HCC)(步骤S914)。
在本发明的实施例中，藉由根据负载程度动态控制低系统效能的装置所汲取的电流量，以提升电子装置系统运作效能，如此一来，可有效减少CPU/GPU频率切换(升频/降频)的频率及次数，并且可辅助系统的温度散热设计，可以让其获得最大的效率。此外，由于减少低系统效能的装置的电力消耗对于电子装置系统效能不会造成显著的影响，因此使用者并不会明显感受到其所带来的负面影响。
本发明的上述实施例能够以多种方式执行，例如使用硬件、软件或其结合来执行。本领域技术人员应了解执行上述功能的任何组件或组件的集合可被视为一个或多个控制上述功能的处理器。此一个或多个处理器可以多种方式执行，例如藉由指定硬件，或使用微码或软件来编程的通用硬件来执行上述功能。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (10)

1.一种电子装置，包括：
装置控制器，耦接至装置，用以控制该装置；以及
微处理器，耦接至该装置控制器，其中该微处理器取得该电子装置的功率耗损量，并且根据该功率耗损量动态决定提供给该装置的电流量，
其中当该微处理器判断该功率耗损量大于临界值时，该微处理器决定减少提供给该装置的该电流量。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中该装置控制器起初根据设定值设定由该装置所汲取的电流的最大可允许电流量为第一数值，并且当该微处理器判断该功率耗损量大于该临界值时，通知该装置控制器调整该设定值，使该最大可允许电流量对应地被调整为小于该第一数值的第二数值。
3.如权利要求2所述的电子装置，其中该装置控制器为电池控制器，该装置为电池装置，并且其中该设定值为该电池装置所需的充电电流，当该微处理器判断该功率耗损量大于该临界值时，该电池控制器将该电池装置所需的充电电流自实际所需的充电电流调整为较低的充电电流。
4.如权利要求3所述的电子装置，其中该较低的充电电流低于该电子装置所能提供的充电电流以及该实际所需的充电电流。
5.如权利要求2所述的电子装置，其中该装置控制器为外部装置控制器，用以控制通过输入/输出端口耦接至该电子装置的外部装置，并且其中该设定值为该外部装置的端口类型或电流模式的设定值，当该微处理器判断该功率耗损量大于该临界值时，该外部装置控制器调整该端口类型或该电流模式的该设定值，使得调整过的该端口类型或该电流模式具有较低的最大可允许电流量。
6.一种动态控制电流的方法，适用于电子装置，包括：
取得该电子装置的功率耗损量，其中该功率耗损量反映出该电子装置目前的负载程度；以及
根据该功率耗损量动态决定提供给装置的电流量，其中当该功率耗损量大于临界值时，减少提供给该装置的该电流量。
7.如权利要求6所述的方法，其中该装置为该电子装置所包含的电池装置，该方法还包括：
取得该电池装置的实际所需的充电电流；
当该功率耗损量大于该临界值时，决定较低的充电电流，该较低的充电电流低于该实际所需的充电电流；以及
将该较低的充电电流提供给用以控制该电池装置的电池控制器作为该电池装置所需的充电电流的设定值。
8.如权利要求7所述的方法，其中该较低的充电电流低于该电子装置所能提供的充电电流。
9.如权利要求6所述的方法，其中该装置为通过输入/输出端口耦接至该电子装置的外部装置，该方法还包括：
当该功率耗损量大于临界值时，调整该外部装置的端口类型的设定值，使得调整过的该端口类型具有较低的最大可允许电流量。
10.如权利要求6所述的方法，其中该装置为通过输入/输出端口耦接至该电子装置的外部装置，该方法还包括：
当该功率耗损量大于临界值时，调整该外部装置的电流模式的设定值，使得调整过的该电流模式具有较低的最大可允许电流量。
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