CN205405416U - 一种通用的计算机电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通用的计算机电源管理系统，包括控制器和电源管理芯片，所述电源管理芯片包括寄存器组和与其连接的至少一个电源模组，所述电源管理芯片连接所述计算机的电源转换模块以接收至少一路电源输入，所述电源管理芯片的电源输出端与所述计算机中的各个部件连接以向所述部件供电，所述控制器通过系统管理总线与所述电源管理芯片的信号端连接并通过对所述寄存器组的操作来控制电源管理芯片的电力输出。本实用新型能够运用在不同的计算机平台，针对各个平台的计算机部件提供与之相应的电力，从而在更换计算机平台时不必更换计算机电源管理系统，省时省力，降低了主板的整体面积，也有效降低了生产成本。

Description

一种通用的计算机电源管理系统

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，特别涉及一种通用的计算机电源管理系统。

背景技术

目前计算机的主板上的电源管理系统有多种多样，电源管理系统通常包括多个电源模组，这些电源模组是针对某一设定的计算机平台进行设计，如果计算机更换了平台(例如从AMD变换为INTEL平台，或是从笔记本电脑的平台换做一体机平台，甚至是更换了计算机的CPU等主要部件)，该电源模组不能针对新平台进行改变从而导致电源管理系统不能使用，这就需要重新更换相应的电源管理系统，费时费力其成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通用的计算机电源管理系统，能够运用在不同的计算机平台，针对各个平台的计算机设备调节电力供应，使得计算机电源管理系统适用于多种新平台，从而使其具有通用性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：一种通用的计算机电源管理系统，包括控制器和电源管理芯片，所述电源管理芯片包括寄存器组和连接至所述寄存器组的至少一个电源模组，所述电源管理芯片连接所述计算机的电源转换模块以接收至少一路电源输入，所述电源管理芯片的电源输出端与所述计算机中的各个部件连接以向所述部件供电，所述寄存器组包括对应于电源模组的各状态和参数的多个寄存器，每个寄存器包括分别对应于每个电源模组的多个标志位，所述控制器通过系统管理总线与所述电源管理芯片的信号端连接并通过对所述寄存器组的操作来控制电源管理芯片的电力输出。

作为优选，每个所述电源模组均包括相互连接的一个电源单元和一个寄存器接口，每个所述寄存器接口均与所述寄存器组连接，所述寄存器组通过所述系统管理总线连接到所述控制器并与所述控制器进行数据交换，所述控制器通过对所述寄存器组的操作来控制所述电源单元的电力输出。

作为优选，所述控制器还配置为通过所述系统管理总线向所述电源模组发送使能信号并获取反馈信息，所述使能信号用于驱动所述电源模组工作，所述反馈信息用于表示所述电源模组已经工作。

作为优选，所述电源转换模块的输出端包括多个电源分支端和一个寄存器电源输出端，每个所述电源分支端与至少一个所述电源单元连接，所述寄存器电源输出端与所述寄存器组连接。

作为优选，所述寄存器组包括电压调整寄存器和过电流保护寄存器，所述电压调整寄存器存储关于所述电源模组的要求输出电压的参数，所述过电流保护寄存器存储与所述电源模组的过电流保护点有关的参数。

作为优选，所述寄存器组还包括状态寄存器，所述状态寄存器具有对应于所述使能信号的使能标志位和对应于所述反馈信息的反馈标志位，所述使能标志位触发相应的所述电源模组的启动与关闭。

作为优选，所述寄存器组还包括保护寄存器和频率调节寄存器，所述保护寄存器存储用于对所述电源模组进行电压和电流保护的参数；所述频率调节寄存器存储用于调节所述电源模组输出电力的频率的参数。

作为优选，所述电源管理芯片还包括侦测所述电源模组的温度的温度侦测模块，寄存器组还包括存储测得的温度的温度寄存器。

作为优选，所述电源管理芯片包括相互连接的信号处理模块和电源控制模块，所述信号处理模块包括所述寄存器组，所述信号处理模块通过所述系统管理总线与所述控制器连接并与所述控制器进行信号交互，所述电源控制模块配置为根据所述寄存器的相应标志位数据来控制并调节所述电源单元输出的电力。

作为优选，所述电源单元的供电线路为升压线路或降压线路，所述降压线路为线性稳压电路或降压式变换电路。

本实用新型的有益效果在于：能够运用在不同的计算机平台，针对各个平台的计算机部件提供与之相使用的电力供应，从而在更换计算机平台时不必更换计算机电源管理系统，省时省力，降低了主板的整体面积，也有效降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的通用的计算机电源管理系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的通用的电源管理芯片的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的通用的电源转换模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型的实施例的一种通用的计算机电源管理系统，如图1所示，包括控制器和电源管理芯片(PMIC)，电源管理芯片包括寄存器组和连接至寄存器组的至少一个电源模组，该电源管理芯片的电源输入端连接计算机的电源转换模块以接收至少一路电源输入，计算机的电源转换模块用于将商用AC电力转换为DC电力，或者对DC电力进行升压/降压转换。电源管理芯片的电源输出端与计算机中的各个部件连接以向各个部件提供电力。控制器通过系统管理总线(I2C或SMBUS)与电源管理芯片的信号端连接并控制电源管理芯片的电力输出。

控制器按预定的时间顺序完成一系列预定的各项控制，在程序控制中，控制器的指令处理模块可以根据操作指令和反馈信息逐个发出时序控制指令。例如计算机为笔记本电脑时，控制器可以是笔记本电脑的嵌入式控制器(EC)。

如图3所示，计算机(特别是笔记本电脑)通过适配器或电池供电，适配器或电池连接至计算机的电源转换模块，通过电源转换模块的转换会形成早期电源VIN，由于计算机的用电部件大都需要3V或5V的电力作为电源供应，因此早期电源VIN通过早期电源总线输送至3V/5V电源转换模块，从而转换为3V或5V的电源，因此，可从上述的各电源转换模块的输出端获得3V电源、5V电源或早期电源VIN。电源管理芯片中的每个电源模组通过控制器经由系统管理总线对电源管理芯片中的寄存器组进行编辑，来控制和调节该电源模组的输出电力的电压、过电流保护点、频率等，以使得供应的电力适用于与该模组连接的用电部件。而寄存器组包括对应于电源模组的各状态和参数的多个寄存器，每个寄存器包括分别对应于每个电源模组的多个标志位。

在本实用新型一个实施例中，如图1所示，每个电源模组均包括相互连接的一个电源单元和一个寄存器接口，每个寄存器接口均与寄存器组连接，寄存器组包括多个具有不同功能的寄存器，控制器可以根据寄存器中存储的信息发出指令控制相应的电源单元。具体来说，寄存器组通过系统管理总线连接到控制器并与控制器进行数据交换，控制器通过对寄存器组的操作来控制各电源单元的电力输出，例如改变电力输出的电压或工作频率等。

控制器还配置为通过系统管理总线向电源模组发送使能信号并获取反馈信息，该发送过程是根据计算机的各用电部件的需求而发送的指令，使能信号用于驱动电源模组工作。

具体来讲，电源模组如果要工作必须首先要通电，这就要向该电源模组发送触发信号，当触发信号的准位满足门限值要求时，该电源模组才能够工作，该触发信号就是使能信号(EN)。反馈信息用于向控制器表示电源模组已经工作，通常情况下，在使用电源模组的过程中，当该路电源模组的输出电压达到某一值(例如达到设定值的90％)的时候，电源管理芯片的寄存器组中的反馈寄存器(只读寄存器)就会将自身的标志位的数据进行变化(如该数据为多字位(Bit)，则其中至少一字位在0和1之间变化)，控制器通过系统管理总线读取标志位的信息(即为反馈信息PG)就可以知道该电源模组已经正常工作，也就是说反馈信息用于表示电源模组已经工作。

从本质上来说，控制器的控制是通过系统管理总线对电源管理芯片(PMIC)内部的寄存器组进行编辑和选择，对应某个电源模组的并具有一个地址的寄存器(例如，地址为0XD3和0XD4的寄存器为开启延迟寄存器，地址为0XDA～0XDE的寄存器为电压调节寄存器，地址为0XDF和0XE0的寄存器为关机放电寄存器)的标志位的发生变化(如该数据为多字位，则其中至少一字位在0和1之间变化)，然后电源管理芯片内部的电源控制模块就会做相应动作，产生计算机部件需要的电压、频率、开启延迟或过电流设定点等。

计算机的电源转换模块的输出端(未图示)包括多个电源分支端和一个寄存器电源输出端，如图1所示，每个电源分支端与各电源模组中的至少一个电源单元连接，其中由于不同的电源模组可能需要相同的电力输入，因此不同的电源模组也可以同时共用同一电源分支端；寄存器电源输出端也就是寄存器组的电力供应端与寄存器组连接，具体来说，因为绝大多数寄存器所需的供电电源是相同的，因此为了布线简单，节省材料，可以将寄存器电源输出端作为所有寄存器的供电电源(即寄存器的供电输入端)。同时，由于寄存器组所需的电源也可以是3V/5V或VIN，因此寄存器电源输出端也可以是各电源分支端中的其中一个。

寄存器组包括电压调整寄存器和过电流保护寄存器，电压调整寄存器存储关于电源模组的要求输出电压的参数，过电流保护寄存器存储与电源模组的电流保护点有关的参数，因此电压调整寄存器和过电流保护寄存器在电压和过电流保护上满足了不同平台的计算机部件的用电标准。具体来说，电压调整寄存器和过电流保护寄存器中的标志位的变化(如该数据为多字位，则其中至少一字位在0和1之间变化，该变化针对了不同的电压数值)会触发电源控制模块(下文中会有说明)针对不同平台的计算机部件的用电标准进行用电调整。而控制器也可以对电压调整寄存器和过电流保护寄存器中的相应标志位的数据进行更改。展开来说，控制器首先设定电压调整寄存器中预设电压标志位(如该数据为多字位(Bit)，则其中至少一字位在0和1之间变化)，该预设电压标志位的变化会反映不同的电压值，电源控制模块根据该预设电压标志位反映的电压向计算机部件供电，同时电源控制模块会通知信号处理模块(下文中会加以说明)此时的供电电压，信号处理模块会将该供电电压反映在电压调整寄存器中的实际电压标志位(实际标志位中至少一字位在0和1之间发生变化)，控制器也会随时读取实际电压标志位的上述变化以做其它的命令控制。过电流保护寄存器的工作原理与电压调整寄存器类似，在此就不再赘述。以外，还有需要说明的是控制器可以根据计算机的实际状态(如休眠)而操作电压调整寄存器，更改对应于电压的标志位数据，从而触发对计算机的部件的用电电压进行实时调整(如将内存的用电电压由1.5V调整到1.2V)以达到省电的目的。寄存器组还包括状态寄存器，状态寄存器具有对应于从控制器接收使能信号的使能标志位和对应于反馈信息的反馈标志位，使能标志位触发相应的电源模组的启动与关闭。

此外，寄存器组还包括保护寄存器和频率调节寄存器，保护寄存器存储用于对电源模组进行电压和电流保护的参数，在此所述保护具体是指对电源模组的过电压保护，欠电压保护，过流保护等，与电压调整寄存器的工作原理类似，例如，控制器首先设置保护寄存器中的保护标志位(如该数据为多字位，则其中至少一字位在0和1之间变化)以设置相应的发生保护时的设定值，当侦测部件侦测到某一电源模组的电压高于或者低于预先设定的闸值的时候，就会触发保护使得电源控制模块(下文中会加以说明)将该电源模组的电路关闭，此时相应的过电压寄存器或欠电压寄存器内部的标志位会发生变化(如该数据为多字位，则其中至少一字位在0和1之间变化)，控制器的读取标志位的信息就可以知道这个电源模组的关闭是什么原因造成的(例如过压或欠压)，由此表明通过该技术手段可以快速找到问题所在；频率调节寄存器存储用于调节电源模组输出电力的频率的参数，控制器读取到该参数后调节频率时，可以通过调节电源模组外部的电感数值(输出的电流值相同的情况下，电感数值越小，电感体积越小)或是调节电源模组外部的电容的工作数量来实现，通过调节频率可以调节电源模组输出电力的纹波电流和纹波电压。

电源管理芯片还包括侦测电源模组的温度的温度侦测模块，温度侦测模块配置为侦测到电源模组达到设定值时向计算机部件发送预警信号，寄存器组包括温度寄存器，温度寄存器中设置有预设温度标志位和对应于测得的温度的测量温度标志位。展开来说，控制器首先对预设温度标志位进行设定(如该数据为多字位，则其中至少一字位在0和1之间变化)以设定预警时温度的设定值，温度侦测模块能够通过被通知或读取的方式获取该温度设定值。当温度侦测模块侦测到一个或多个电源模组的温度高于设定值时会通知信号处理模块(下文中会加以说明)，信号处理模块会将温度寄存器中的测量温度标志位中特定的至少一字位(Bit)数据做相应变化以反映有电源模组的温度达到了设定值，同时温度侦测模块会向相应的计算机部件发送预警信号，且测量温度标志位中除了上述特定字位之外的其它的至少一字位(Bit)数据也会发生变化以反应此时温度侦测模块所侦测的电源模组的温度值，而控制器会随时读取到测量温度标志位中的上述变化以进行其它的命令控制，例如当控制器通过系统管理总线读取到温度标志位中的上述特定字位发生变化后，控制器可以间接对计算机主要部件的降频处理。当然，温度寄存器也可以为多个，其中一个与测量温度和发送预警信号关联，另外一个(或多个)与温度报警点的设定值相关联。

在实际(物理上)的电路布设时，如图2所示，电源管理芯片包括相互连接的信号处理模块和电源控制模块，信号处理模块包括寄存器组和总线模块(未图示)，控制器可以通过总线模块对寄存器组进行相应的设定或编辑，信号处理模块通过系统管理总线(I2C或SMBUS)与控制器连接并与控制器进行信号交互，电源控制模块不仅包括电源工作控制逻辑电路(例如，TI公司的型号为TPS51218，SILERGY公司的SY8288，GMT公司的G971)还包括其他的电路和控制元件，电源控制模块配置为根据寄存器的相应标志位数据来控制并调节电源单元输出的电力变化以适用于计算机的部件，其中寄存器组的作用前面已经介绍在此不再赘述，不过需要指出的是寄存器组需要与电源工作控制逻辑电路相互配合才能完成上述功能，其他控制元件也能够实现对电源单元输出的电力进行变化，例如间歇式供电等。

如图2所示，电源单元的供电线路为升压线路或降压线路，降压线路为线性稳压电路或降压式变换电路，线性稳压电路和降压式变换电路两者特性不同，可以根据不同的计算机平台的需要或是更具不同的计算机部件的需求而做相应变化。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种通用的计算机电源管理系统，其特征在于，包括控制器和电源管理芯片，所述电源管理芯片包括寄存器组和连接至所述寄存器组的至少一个电源模组，所述电源管理芯片连接所述计算机的电源转换模块以接收至少一路电源输入，所述电源管理芯片的电源输出端与所述计算机中的各个部件连接以向所述部件供电，所述寄存器组包括对应于电源模组的各状态和参数的多个寄存器，每个寄存器包括分别对应于每个电源模组的多个标志位，所述控制器通过系统管理总线与所述电源管理芯片的信号端连接并通过对所述寄存器组的操作来控制电源管理芯片的电力输出。

2.根据权利要求1所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，每个所述电源模组均包括相互连接的一个电源单元和一个寄存器接口，每个所述寄存器接口均与所述寄存器组连接，所述寄存器组通过所述系统管理总线连接到所述控制器并与所述控制器进行数据交换，所述控制器通过对所述寄存器组的操作来控制所述电源单元的电力输出。

3.根据权利要求2所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述控制器还配置为通过所述系统管理总线向所述电源模组发送使能信号并获取反馈信息，所述使能信号用于驱动所述电源模组工作，所述反馈信息用于表示所述电源模组已经工作。

4.根据权利要求2所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述电源转换模块的输出端包括多个电源分支端和一个寄存器电源输出端，每个所述电源分支端与至少一个所述电源单元连接，所述寄存器电源输出端与所述寄存器组连接。

5.根据权利要求2所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述寄存器组包括电压调整寄存器和过电流保护寄存器，所述电压调整寄存器存储关于所述电源模组的要求输出电压的参数，所述过电流保护寄存器存储与所述电源模组的过电流保护点有关的参数。

6.根据权利要求3所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述寄存器组还包括状态寄存器，所述状态寄存器具有对应于所述使能信号的使能标志位和对应于所述反馈信息的反馈标志位，所述使能标志位触发相应的所述电源模组的启动与关闭。

7.根据权利要求2所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述寄存器组还包括保护寄存器和频率调节寄存器，所述保护寄存器存储用于对所述电源模组进行电压和电流保护的参数；所述频率调节寄存器存储用于调节所述电源模组输出电力的频率的参数。

8.根据权利要求1所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述电源管理芯片还包括侦测所述电源模组的温度的温度侦测模块，寄存器组还包括对应于测得的温度的温度寄存器。

9.根据权利要求2所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述电源管理芯片包括相互连接的信号处理模块和电源控制模块，所述信号处理模块包括所述寄存器组，所述信号处理模块通过所述系统管理总线与所述控制器连接并与所述控制器进行信号交互，所述电源控制模块配置为根据所述寄存器的相应标志位数据来控制并调节所述电源单元输出的电力。

10.根据权利要求2所述的通用的计算机电源管理系统，其特征在于，所述电源单元的供电线路为升压线路或降压线路，所述降压线路为线性稳压电路或降压式变换电路。