JP2016507108A - 電源システム、電子デバイス、および電子デバイスの配電方法 - Google Patents

電源システム、電子デバイス、および電子デバイスの配電方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、電力供給システム、電子デバイス、および電子デバイスの配電方法を開示し、システム負荷電力消費の変動傾向を予測し、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量の再分配を実施し、最大の効率を伴って電子デバイスの配電の質を高めることができる、配電の分野に関する。本発明の実施形態による電力供給システムは、電源ユニットと、電源ユニットに接続された配電ユニットと、配電ユニットに接続されたシステム負荷電力供給ユニットと、配電ユニットに接続された周辺機器電力供給ユニットとを含む。配電ユニットは、システム負荷電力消費を検出し、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するように構成された電力消費予測モジュールと、システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するように構成された電力消費制御モジュールとを含む。

Description

本願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている、2013年1月30日に中国特許庁に出願した中国特許出願第201310036198.4号、名称「POWER SUPPLY SYSTEM, ELECTRONIC DEVICE, AND ELECTRICITY DISTRIBUTION METHOD OF ELECTRONIC DEVICE」の優先権を主張するものである。
本発明は、配電の分野に関し、具体的には、電源システム、電子デバイス、および電子デバイスの配電方法に関する。
科学および技術の不断の改善および開発に伴って、ますます多数の電子デバイスが、数千軒の家庭に入り、人々の日常生活を豊かにしてきた。多機能、多目的で拡張可能なデバイスに関する人々の需要を満足するために、多数の既存の電子デバイスは、短く周辺機器と呼ばれる外部拡張デバイスに接続される場合がある。たとえば、コンピュータは、その主構造とは別に、キーボード、マウス、およびスピーカなどの周辺機器をさらに含む可能性がある。したがって、電子デバイスにとって、電子デバイスの内部のシステム負荷に電力を与える必要があるだけではなく、可能な周辺機器にも電力を与える必要がある。
従来技術の電子デバイスは、一般に、周辺機器に電力を供給するのに、固定された電力供給モードを使用する。たとえば、携帯電話機がコンピュータのUSBインターフェースを介して充電される時には、コンピュータによってUSBインターフェースに供給される可能性がある電力供給モードは、出力が5Vであり、最大出力電流が0.5Aである。すなわち、コンピュータは、USBインターフェースを介して2.5Wの最大電力を携帯電話機に供給することができる。
しかし、調査および開発プロセス中に、本発明者は、従来技術に少なくとも次の不利益があることを見つけた：電子デバイスのシステム負荷電力消費は、実際にいつでも変化する可能性がある。したがって、電子デバイスのシステム負荷電力消費が少ない時に、電子デバイスが、周辺機器電力供給の固定されたモードによって制限されているので、残りの電力を使用のために周辺機器に分配することができず、これが無駄な電力消費をもたらすという情況が存在する可能性がある。したがって、従来技術の固定された電力供給モードは、電子デバイスの柔軟でない配電をもたらし、電子デバイスの配電を最大の効率を伴って実施することができない。
本発明の実施形態は、システム負荷電力消費の変動傾向を予測し、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量の再分配を実施し、最大の効率を伴って電子デバイスの配電の質を高めることができる、電力供給システム、電子デバイス、および配電方法を提供する。
前述の技術的問題を解決するために、本発明の実施形態は、以下の技術的解決策を使用する。
電力供給システムは、電源ユニットと、電源ユニットに接続された配電ユニットと、配電ユニットに接続されたシステム負荷電力供給ユニットと、配電ユニットに接続された周辺機器電力供給ユニットとを含み、配電ユニットは、
システム負荷電力消費を検出し、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するように構成された電力消費予測モジュールと、
システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するように構成された電力消費制御モジュールと
を含む。
第1の可能な実施の形では、電力消費予測モジュールは、
システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出するように構成された検出回路であって、システム負荷電流は、システム負荷電力消費を反映するのに使用される、検出回路と、
基準時間を生成するように構成された時間生成回路と、
システム負荷電流、システム負荷電流の変化率、および基準時間に従って、基準時間の後の予測された電流を計算するように構成された計算回路であって、予測された電流は、システム負荷電力消費の変動傾向を反映するのに使用される、計算回路と
を含み、電力消費制御モジュールは、
基準電流をセットし、予測された電流を基準電流と比較するように構成された比較器回路と、
予測された電流が基準電流より多い時には、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、予測された電流が基準電流より多くはない時には、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やすように構成された制御回路と
を含む。
第1の態様の第1の可能な実施の形に関連して、第2の可能な実施の形では、検出回路は、
システム負荷電力供給ユニットの入力端と出力端との間に接続され、システム負荷電流を収集するように構成された第1の抵抗と、
第2の抵抗を介してシステム負荷電力供給ユニットの入力端に接続された負入力端、第3の抵抗を介してシステム負荷電力供給ユニットの出力端に接続された正入力端、およびシステム負荷電流を反映する第1の電圧を配送する出力端を有する第1の演算増幅器と、
第1の演算増幅器の負入力端に接続された一端および第1の演算増幅器の出力端に接続された他端を有する第4の抵抗と、
第1の演算増幅器の正入力端に接続された一端およびグラウンドに接続された他端を有する第5の抵抗と、
第6の抵抗を介してグラウンドに接続された正入力端、第1のキャパシタを介して第1の演算増幅器の出力端に接続された負入力端、およびシステム負荷電流の変化率を反映する第2の電圧を配送する出力端を有する第2の演算増幅器と、
第2の演算増幅器の負入力端に接続された一端および第2の演算増幅器の出力端に接続された他端を有する第7の抵抗と
を含む。
第1の態様の第2の可能な実施の形に関連して、第3の可能な実施の形では、時間生成回路は、
第8の抵抗を介して第2の演算増幅器の出力端に接続された正入力端、第9の抵抗を介してグラウンドに接続された負入力端、および基準時間を反映する第3の電圧を配送する出力端を有する第3の演算増幅器と、
第3の演算増幅器の正入力端に接続された一端およびグラウンドに接続された他端を有する第10の抵抗と、
第3の演算増幅器の負入力端に接続された一端および第3の演算増幅器の出力端に接続された他端を有する第11の抵抗と
を含む。
第1の態様の第3の可能な実施の形に関連して、第4の可能な実施の形では、計算回路は、
第12の抵抗を介して第3の演算増幅器の出力端に接続され、第13の抵抗を介して第1の演算増幅器の出力端に接続され、第14の抵抗を介してグラウンドに接続された正入力端、第15の抵抗を介してグラウンドに接続された負入力端、および予測された電流を反映する第4の電圧を配送する出力端を有する第4の演算増幅器と、
第4の演算増幅器の負入力端に接続された一端および第4の演算増幅器の出力端に接続された他端を有する第16の抵抗と
を含む。
第1の態様の第4の可能な実施の形に関連して、第5の可能な実施の形では、比較器回路は、少なくとも1つの比較器を含み、比較器は、プリセット電源を介してグラウンドに接続された正入力端と、第4の演算増幅器の出力端に接続された負入力端と、第4の電圧との基準電圧の比較の結果を配送する出力端とを有し、プリセット電源は、基準電流を反映する基準電圧を提供するように構成される。
本発明のもう1つの態様によれば、電子デバイスは、提供され、上で説明された電力供給システムを含む。
本発明のさらにもう1つの態様によれば、電子デバイスの配電方法が、提供され、
システム負荷電力消費を検出するステップと、
システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するために、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するステップと
を含む。
第1の可能な実施の形では、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するステップは、
システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出するステップと、
基準時間を生成するステップと、
システム負荷電流、システム負荷電流の変化率、および基準時間に従って、予測された電流を計算するステップであって、予測された電流は、基準時間の後のシステム負荷電力消費の変動傾向を反映するのに使用される、ステップと
を含む。
第3の態様の第1の可能な実施の形に関連して、第2の可能な実施の形では、システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するステップは、
基準電流をセットするステップと、予測された電流を基準電流と比較するステップと、予測された電流が基準電流より多い時には、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らすステップと、予測された電流が基準電流より多くはない時には、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やすステップと
を含む。
本発明の実施形態によって提供される電力供給システム、電子デバイス、および配電方法によれば、システム負荷電力消費が検出され、システム負荷電力消費の変動傾向が計算され、高い効率を伴って電子デバイスの配電能力の質を高めるために、システム負荷電力消費の変動傾向に従って、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量が調整される。
本発明の実施形態または従来技術の技術的解決策をより明瞭に説明するために、以下では、実施形態または従来技術の説明に必要な添付図面を短く紹介する。明らかに、以下の説明の添付図面は、単に本発明のいくつかの実施形態を示すものであり、当業者は、創造的努力を伴わずにこれらの添付図面から他の図面を導出することができる。
本発明の実施形態による電力供給システムを示す構造ブロック図である。 本発明の実施形態による配電ユニットを示す構造ブロック図である。 本発明の実施形態による検出回路を示す回路図である。 本発明の実施形態による時間生成回路を示す回路図である。 本発明の実施形態による計算回路を示す回路図である。 本発明の実施形態による比較器回路を示す回路図である。 本発明の実施形態による電力供給システムを示す動作流れ図である。 本発明の実施形態による電子デバイスの配電方法を示す流れ図である。
本発明の実施形態によって提供される電力供給システムは、システム負荷電力消費の変動傾向を予測し、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量の再分配を実施し、最大の効率を伴って電子デバイスの配電の質を高めることができる。
以下では、本発明の実施形態において、添付図面を参照して本発明の実施形態の技術的解決策を明瞭かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態のすべてではなく、単にその一部である。創造的努力なしで本発明の実施形態に基づいて当業者によって入手されるすべての他の実施形態は、本発明の保護範囲に含まれなければならない。
本発明の一態様によれば、電力供給システムが提供され、この電力供給システムは、図1に示されているように、電源ユニット1、電源ユニット1に接続された配電ユニット2、配電ユニット2に接続されたシステム負荷電力供給ユニット3、および配電ユニット2に接続された周辺機器電力供給ユニット4を含む。電源ユニット1は、システム負荷および周辺機器に電力を供給するために、総入力電力を供給するように構成され、配電ユニット2は、電源ユニット1によって供給される総入力電力を分配し、システム負荷電力をシステム負荷電力供給ユニット3に送出し、周辺機器電力を周辺機器電力供給ユニット4に送出する。配電ユニット2は、電力消費予測モジュール21および電力消費制御モジュール22を含む。電力消費予測モジュール21は、システム負荷電力消費を検出し、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するように構成され、電力消費制御モジュール22は、システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整する。
電源ユニット1によって供給される総入力電力を、2つの部分に分割することができ、一方の部分は、システム負荷の動作のために供給され、他方の部分は、周辺機器の動作のために供給される。実際に、システム負荷および周辺機器の動作状態は、絶えず変化する。したがって、電力消費予測モジュール21を使用することによってシステム負荷電力消費を検出することとシステム負荷電力消費の変動傾向を計算することによって、システム負荷および周辺機器によって要求される電力消費を予測することができ、その後、電力消費制御モジュール22は、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整し、電力供給システム全体が最大の電力供給効率に達するようにする。たとえば、システム負荷がアイドルである時に、前述の電力供給システムは、周辺機器に残りのエネルギを供給するために、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やす。たとえば、携帯電話機は、周辺機器とみなされ、USBインターフェースを介してコンピュータに接続される。この場合に、コンピュータがアイドル状態である時に、残りの電力は、携帯電話機を充電するために供給され、これは、携帯電話機が電力を最もよく利用することを可能にし、携帯電話機を充電するのに必要な時間を減らす。システム負荷がビジーである時には、前述の電力供給システムは、システム負荷に優先的に電力を供給し、電力供給システムの通常動作を保証するために、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らす。
本発明の実施形態によって提供される電力供給システムでは、システム負荷電力消費が検出され、システム負荷電力消費の変動傾向が計算され、最大の効率を伴って電子デバイスの電力配電能力の質を高めるために、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量が、システム負荷電力消費の変動傾向に従って調整される。
図2に示されているように、本発明の特定の実施の形によれば、電力消費予測モジュール21は、検出回路201、時間生成回路202、および計算回路203を含み、電力消費制御モジュール22は、比較器回路204および制御回路205を含む。検出回路201は、システム負荷電流とシステム負荷電流の変化率とを検出するように構成される。例として純粋に抵抗性の回路のシステム負荷を使用することによって、システム負荷の電力PがP=I2Rを満たし、ここで、Iがシステム負荷電流であり、Rがシステム負荷に対応する抵抗値であることに留意されたい。したがって、システム負荷電流を使用して、システム負荷電力消費の情況を反映することができる。時間生成回路202は、基準時間を生成するように構成され、要求される基準時間は、時間生成回路202を調整することによって得られる。計算回路203は、システム負荷電流、システム負荷電流の変化率、および基準時間に従って、基準時間の後の予測された電流を計算する。予測された電流の計算式は、予測された電流=システム負荷電流+システム負荷電流の変化率*基準時間と説明することができる。実際に、予測された電流は、基準時間の後のシステム負荷電力消費の変動傾向を反映する。電力消費の変動傾向は、たとえば、電力消費がより多くなること、電力消費がより少なくなること、または電力消費が変化しないことを含む。この点で、電力消費予測モジュール21は、システム負荷電力消費を検出し、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するという目的を達成する。
比較器回路204は、基準電流をセットし、基準電流を計算回路203によって生成された予測された電流と比較するように構成される。基準電流が、電力供給システムによって実行される配電中に達成される必要がある精度に従ってセットされ得ることに留意されたい。たとえば、基準電流の適当な電流値が、システム負荷および周辺機器の電力消費状況を正確に予測するためにセットされ、さらに、少なくとも1つの基準電流が、さらにセットされてもよく、たとえば、3つの基準電流がセットされる。確かに、当業者は、システム負荷の電力供給容量および周辺機器の電力供給容量をより微細に調整するために、別の個数の基準電流をさらにセットすることができる。制御回路205は、比較器回路204から比較の結果を受け取り、システム負荷の電力供給容量および周辺機器の電力供給容量の調整を達成する。実際に、比較の結果は、次の2つの可能性を含む。予測された電流が基準電流より多い時に、比較の結果は、システム負荷電流が基準時間の後により多くなる傾向を有し、システム負荷電力消費が増える傾向を有することを示す。したがって、制御回路205は、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らす。逆に、予測された電流が基準電流より多くはない時には、比較の結果は、システム負荷電流が基準時間の後により少なくなる傾向を有し、システム負荷電力消費が減る傾向を有することを示す。したがって、制御回路205は、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やす。この点で、電力消費制御モジュール22は、システム負荷電力消費の変動傾向に従って、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量の調整を達成する。
さらに、図3に示されているように、本発明の特定の実施の形によれば、検出回路201は、システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出するように構成され、検出回路201は、複数の抵抗R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7と、第1の演算増幅器U1と、第2の演算増幅器U2と、キャパシタC1とを含む。抵抗R1は、システム負荷電力供給ユニットの入力端と出力端との間に接続され、システム負荷電流を収集するように構成される。実際に、抵抗R1は、サンプリング抵抗(sampling resistor、略してSR)であり、電流検出抵抗、電流感知抵抗、または類似物とも称し、回路内で直列に接続され、測定を実行するために電流を電圧信号に変換するように構成される。抵抗R1の両側の端点は、別々にAおよびBであり、端点Aは、システム負荷電力供給ユニットの入力端VIN端に接続され、端点Bは、システム負荷電力供給ユニットの出力端VOUT端に接続される。したがって、システム負荷電流がIである時に、抵抗R1の両側の端点A、Bの間の電圧は、システム負荷電流を反映することができ、VAB=I*R1である。次に、抵抗R2は、第1の演算増幅器U1の負入力端と端点Aとの間に直列に接続され、抵抗R3は、第1の演算増幅器U1の正入力端と端点Bとの間に直列に接続され、抵抗R4は、第1の演算増幅器U1の負入力端と第1の演算増幅器U1の出力端との間に直列に接続され、抵抗R5は、第1の演算増幅器U1の正入力端とグラウンド端子との間に直列に接続される。抵抗R2、R3、R4、およびR5と第1の演算増幅器U1とが、増幅器回路を形成する。増幅器回路の動作式によれば、第1の演算増幅器U1の出力端によって配送される第1の電圧V1は、VABに正比例する。たとえば、R2=R3およびR4=R5が単純化されると仮定すると、V1=(R4/R5)*VAB=(R1*R4/R2)*I=k1*Iであり、ここで、R1は、抵抗R1の抵抗値であり、k1は、第1の増幅係数である。したがって、第1の演算増幅器U1の出力端によって配送される第1の電圧V1は、システム負荷電流Iを反映するのに使用される。
それから、キャパシタC1は、第1の演算増幅器U1の出力端と第2の演算増幅器U2の負入力端との間に直列に接続され、抵抗R6は、第2の演算増幅器U2の正入力端とグラウンド端子との間に直列に接続され、抵抗R7は、第2の演算増幅器U2の負入力端と第2の演算増幅器U2の出力端との間に直列に接続される。抵抗R6およびR7と、キャパシタC1と、第2の演算増幅器U2とが、差動増幅器回路を形成する。差動増幅器回路の動作式によれば、第2の演算増幅器U2の出力端によって配送される第2の電圧V2は、dV1/dtに正比例する。たとえば、V2=R7*C1*(dV1/dt)=R7*C1*k1*dI/dt=k2*dI/dtであり、ここで、R7は、抵抗R7の抵抗値であり、C1は、キャパシタC1のキャパシタンスであり、k2は、第2の増幅係数である。したがって、第2の演算増幅器U2の出力端によって配送される第2の電圧V2は、システム負荷電流の変化率dI/dtを反映するのに使用される。
さらに、図4に示されているように、本発明の特定の実施の形によれば、時間生成回路202は、基準時間を生成するように構成され、時間生成回路202は、複数の抵抗R8、R9、R10、およびR11と、第3の演算増幅器U3とを含む。抵抗R8は、第3の演算増幅器U3の正入力端と第2の演算増幅器U2の出力端との間に直列に接続され、抵抗R9は、第3の演算増幅器U3の負入力端とグラウンド端子との間に直列に接続され、抵抗R10は、第3の演算増幅器U3の正入力端とグラウンド端子との間に直列に接続され、抵抗R11は、第3の演算増幅器U3の負入力端と第2の演算増幅器U3の出力端との間に直列に接続される。抵抗R8、R9、R10、およびR11と第3の演算増幅器U3とが、増幅器回路を形成する。増幅器回路の動作式によれば、第3の演算増幅器U3の出力端によって配送される第3の電圧V3は、V2に正比例する。たとえば、V3=[R10/(R8+R10)]*[(R9+R11)/R9]*V2=k3*V2であり、ここで、k3は、第3の増幅係数であり、抵抗R8、R9、R10、およびR11に依存する。実際に、第3の電圧V3は、V2に正比例する。本明細書では、第3の増幅係数k3は、時間生成回路202によって生成される基準時間として使用され、要求される基準時間は、抵抗R8、R9、R10、およびR11を変更することによって生成され得る。
さらに、図5に示されているように、本発明の特定の実施の形によれば、計算回路203は、システム負荷電流、システム負荷電流の変化率、および基準時間に従って、基準時間の後の予測された電流を計算するように構成され、計算回路203は、複数の抵抗R12、R13、R14、R15、およびR16と、第4の演算増幅器U4とを含む。抵抗R12は、第4の演算増幅器U4の正入力端と第3の演算増幅器U3の出力端との間に直列に接続され、抵抗R13は、第4の演算増幅器U4の正入力端と第1の演算増幅器U1の出力端との間に直列に接続され、抵抗R14は、第4の演算増幅器U4の正入力端とグラウンド端子との間に直列に接続され、抵抗R15は、第4の演算増幅器U4の負入力端とグラウンド端子との間に直列に接続され、抵抗R16は、第4の演算増幅器U4の負入力端と第4の演算増幅器U4の出力端との間に直列に接続される。抵抗R12、R13、R14、R15、およびR16と第4の演算増幅器U4とが、増幅器回路を形成する。増幅器回路の動作式によれば、第4の演算増幅器U4の出力端によって配送される第4の電圧V4を、V4=k4*(V1+V3)=k4*(V1+k3*V2)と表すことができ、ここで、V1は、システム負荷電流を表し、V2は、システム負荷電流の変化率を表し、k3は、生成された基準時間であり、k4は、第4の増幅係数である。しかし、予測された電流=システム負荷電流+システム負荷電流の変化率*基準時間である。したがって、第4の演算増幅器U4の出力端によって配送される第4の電圧V4は、基準時間の後のシステム負荷電流の予測された電流を反映するのに使用される。
さらに、図6に示されているように、本発明の特定の実施の形によれば、比較器回路204は、基準電流をセットし、基準電流を計算回路203によって生成された予測された電流と比較するように構成され、比較器回路204は、比較器A1、A2、およびA3と、プリセット電源Vref1、Vref2、およびVref3とを含む。比較器A1、A2、およびA3の負入力端は、第4の演算増幅器U4の出力端に接続され、比較器A1の正入力端は、プリセット電源Vref1を介してグラウンド端子に接続され、比較器A2の正入力端は、プリセット電源Vref2を介してグラウンド端子に接続され、比較器A3の正入力端は、プリセット電源Vref3を介してグラウンド端子に接続される。比較器A1、A2、およびA3は、第4の電圧および予測された電圧を受け取り、その後、比較の結果を出力端を介して配送し、ここで、比較の結果は、予測された電流との基準電流の比較の結果を反映する。比較の配送される結果について、たとえば、予測された電圧が基準電圧より高い時に、比較結果Yが配送され、そうでない場合には、比較結果Nが配送される。
それから、制御回路は、比較器回路によって配送される比較の結果を受け取り、システム負荷の電力供給容量および周辺機器の電力供給容量の調整を達成する。たとえば、予測された電流が基準電流より多い時には、制御回路は、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、予測された電流が基準電流より多くはない時には、制御回路は、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やす。
当業者が本発明の実施形態によって提供される電力供給システムの技術的解決策をよりよく理解することを可能にするために、以下では、特定の実施形態によって、本発明によって提供される電力供給システムの作業プロセスを詳細に説明する。
本発明の特定の実施の形によれば、電力供給システムの電源ユニットによって供給できる電力供給の総電力消費は、6Wと仮定され、したがって、別々にVref1、Vref2、およびVref3である3つの基準電圧が、電力供給システム内でセットされ、ここで、Vref1<Vref2<Vref3である。図7に示されているように、電力供給システムの動作ステップを、次のように説明することができる。
ステップ1:電力供給システムが、電力を供給し始める。
具体的には、このステップでは、電力供給システムは、例として図2に示された電力供給システムの構造を使用することによって説明される。電力供給システムは、電源ユニット、配電ユニット、システム負荷電力供給ユニット、および周辺機器電力供給ユニットを含む。配電ユニットは、電力消費予測モジュールおよび電力消費制御モジュールを含む。電源ユニットは、システム負荷および周辺機器に電力を供給するために、総入力電力を供給する。配電ユニットは、総入力電力を分配し、システム負荷電力をシステム負荷電力供給ユニットに送出し、周辺機器電力を周辺機器電力供給ユニットに送出する。
この実施形態では、図2で説明された電力供給システムの構造が、単に説明のために使用されるが、この実施形態の電力供給システムが、図2に示された電力供給システムに限定されないことを理解されたい。
ステップ2:電力供給システムが、システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出し、予測された電圧を計算する。
具体的には、このステップで、電力供給システムの電力消費予測モジュールが、システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出し、予測された電圧を計算する。システム負荷電流は、システム負荷電力消費を反映するのに使用され、計算された予測された電圧は、システム負荷電力消費の変動傾向を反映するのに使用される。実際には、予測された電圧は、予測された電流を反映し、予測された電流は、システム負荷電力消費の変動傾向を反映する。したがって、予測された電圧は、システム負荷電力消費の変動傾向を反映するために計算される。
ステップ3:電力供給システムが、予測された電圧を基準電圧と比較する。
具体的には、このステップでは、特定の実施の形で、別々にVref1、Vref2、およびVref3である3つの基準電圧がセットされる。したがって、基準電圧との予測された電圧の比較の結果は、次の4つの可能な情況を有する。第1の可能な情況では、予測された電圧>Vref3であり、第2の可能な情況では、Vref3≧予測された電圧>Vref2であり、第3の可能な情況では、Vref2≧予測された電圧>Vref1であり、第4の可能な情況では、予測された電圧≦Vref1である。比較によって、予測された電圧が、上で説明されたいずれかの可能な情況であることが判定される。
実施形態でセットされる基準電圧の個数および基準電圧の電圧値が、単に例であることを理解されたい。実際に、任意の個数の予測された電圧および予測された電圧の任意の電圧値を、電力供給システムによって実行される比較および判定のためにセットすることができる。
ステップ4:比較の結果に従って、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整する。
具体的には、このステップでは、予測された電圧が基準電圧より高い時に、電力供給システムは、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、逆に、予測された電圧が基準電圧より高くはない時に、電力供給システムは、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やす。具体的には、予測された電圧の前述の4つの可能な情況は、別々に4つの制御の形に対応し、第1の形では、周辺機器電力供給ユニットが、オフに切り替えられ、第2の形では、周辺機器電力供給ユニットの最大電力供給容量が、1Wに制限され、第3の形では、周辺機器電力供給ユニットの最大電力供給容量が、2Wに制限され、第4の形では、周辺機器電力供給ユニットの最大電力供給容量が、3Wに制限される。実際に、電力供給システムの総電力供給容量=システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量+周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量である。したがって、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整し、制限することは、電力供給システムの配電の形を変更し、これによって、電力供給システムのより正しい配電をもたらす。
システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量に関する前述の説明が、単に例として使用され、ここでもう一度説明はされないことを理解されたい。
本発明の実施形態によって提供される電力供給システムでは、システム負荷電力消費が検出され、システム負荷電力消費の変動傾向が計算され、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量が、最大の効率を伴って電子デバイスの配電能力の質を高めるために、システム負荷電力消費の変動傾向に従って調整される。
本発明のもう1つの態様は、上で説明された電力供給システムを含む電子デバイスを提供する。この電力供給システムの構造および動作原理は、前述の実施形態のそれと同一であり、本明細書でもう一度説明はしない。さらに、電子デバイスの他の部分の構造については、従来技術を参照されたく、これを本明細書でもう一度説明することはしない。
本発明の実施形態によって提供される電子デバイスについて、電子デバイスを、周辺機器を接続された製品またはコンポーネントとすることができ、その周辺機器を、本発明において限定されない、コンピュータ、テレビジョン、ディジタルカメラ、携帯電話機、または類似物とすることができる。
本発明のさらにもう1つの態様によれば、電子デバイスの配電方法が提供され、図8に示されているように、この方法は以下のステップを含む。
S1:システム負荷電力消費を検出する。
S2:システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するために、システム負荷電力消費の変動傾向を計算する。
本発明の実施の形によれば、配電方法は、前述の実施形態で説明された電子デバイスを使用する。図2に示されているように、電子デバイスは、電力供給システムを含み、電力供給システムは、電源ユニット1、配電ユニット2、システム負荷電力供給ユニット3、および周辺機器電力供給ユニット4を含む。配電ユニット2は、電力消費予測モジュール21および電力消費制御モジュール22を含む。
電子デバイスの特定の構造および原理は、前述の実施形態のそれと同一であり、本明細書でもう一度説明はしない。
さらに、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するステップは、
システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出するステップと、
基準時間を生成するステップと、
システム負荷電流、システム負荷電流の変化率、および基準時間に従って、予測された電流を計算するステップであって、予測された電流は、基準時間の後のシステム負荷電力消費の変動傾向を反映するのに使用される、ステップと
を含む。
さらに、システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するステップは、
基準電流をセットするステップと、予測された電流を基準電流と比較するステップと、予測された電流が基準電流より多い時には、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を増やし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、予測された電流が基準電流より多くはない時には、システム負荷電力供給ユニットの電力供給容量を減らし、周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を増やすステップと
を含む。
本発明の実施形態によって提供される電子デバイスの配電方法では、最大の効率を伴って電子デバイスの配電能力の質を高めるために、システム負荷電力消費が検出され、システム負荷電力消費の変動傾向が計算され、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量がシステム負荷電力消費の変動傾向に従って調整される。
本明細書の実施形態は、すべてが漸進的な形で説明され、実施形態内の同一のまたは同様の部分について、これらの実施形態への参照が行われる場合があり、各実施形態は、他の実施形態からの相違に焦点を合わせたものである。特に、方法実施形態は、基本的に装置実施形態に類似し、したがって、短く説明され、関連する部分について、装置実施形態の部分的説明への参照が行われる場合がある。
前述の説明は、単に本発明の特定の実施の形であるが、本発明の保護範囲を制限することは意図されていない。本発明で開示される技術的範囲内で当業者がたやすく考え出すすべての変形形態または置換は、本発明の保護範囲に含まれなければならない。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲の対象でなければならない。
1 電源ユニット
2 配電ユニット
3 システム負荷電力供給ユニット
4 周辺機器電力供給ユニット
21 電力消費予測モジュール
22 電力消費制御モジュール
201 検出回路
202 時間生成回路
203 計算回路
204 比較器回路
205 制御回路
A 端点
A1 比較器
A2 比較器
A3 比較器
B 端点
C1 キャパシタ
k1 第1の増幅係数
k2 第2の増幅係数
k3 第3の増幅係数
R1 抵抗
R2 抵抗
R3 抵抗
R4 抵抗
R5 抵抗
R6 抵抗
R7 抵抗
R8 抵抗
R9 抵抗
R10 抵抗
R11 抵抗
R12 抵抗
R13 抵抗
R14 抵抗
R15 抵抗
R16 抵抗
U1 第1の演算増幅器
U2 第2の演算増幅器
U3 第3の演算増幅器
U4 第4の演算増幅器
V1 第1の電圧
V2 第2の電圧
V3 第3の電圧
V4 第4の電圧
Vref1 プリセット電源
Vref2 プリセット電源
Vref3 プリセット電源
VIN 入力端
VOUT 出力端
しかし、従来技術には以下の欠点がある：電子デバイスのシステム負荷電力消費は、実際にいつでも変化する可能性がある。したがって、電子デバイスのシステム負荷電力消費が少ない時に、電子デバイスが、周辺機器電力供給の固定されたモードによって制限されているので、残りの電力を使用のために周辺機器に分配することができず、これが無駄な電力消費をもたらすという情況が存在する可能性がある。したがって、従来技術の固定された電力供給モードは、電子デバイスの柔軟でない配電をもたらし、電子デバイスの配電を最大の効率を伴って実施することができない。
本発明の第１の態様によれば、電力供給システムは、電源ユニットと、電源ユニットに接続された配電ユニットと、配電ユニットに接続されたシステム負荷電力供給ユニットと、配電ユニットに接続された周辺機器電力供給ユニットとを含み、配電ユニットは、
システム負荷電力消費を検出し、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するように構成された電力消費予測モジュールと、
システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するように構成された電力消費制御モジュールと
を含む。
本発明の第３の態様によれば、電子デバイスの配電方法が、提供され、
システム負荷電力消費を検出するステップと、
システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するために、システム負荷電力消費の変動傾向を計算するステップと
を含む。
さらに、図3に示されているように、本発明の特定の実施の形によれば、検出回路201は、システム負荷電流およびシステム負荷電流の変化率を検出するように構成され、検出回路201は、複数の抵抗R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7と、第1の演算増幅器U1と、第2の演算増幅器U2と、キャパシタC1とを含む。抵抗R1は、システム負荷電力供給ユニットの入力端と出力端との間に接続され、システム負荷電流を収集するように構成される。実際に、抵抗R1は、サンプリング抵抗(sampling resistor、略してSR)であり、電流検出抵抗、電流感知抵抗、または類似物とも称し、回路内で直列に接続され、測定を実行するために電流を電圧信号に変換するように構成される。抵抗R1の両側の端点は、別々にAおよびBであり、端点Aは、システム負荷電力供給ユニットの入力端（VIN端）に接続され、端点Bは、システム負荷電力供給ユニットの出力端VOUT端に接続される。したがって、システム負荷電流がIである時に、抵抗R1の両側の端点A、Bの間の電圧は、システム負荷電流を反映することができ、VAB=I*R1である。次に、抵抗R2は、第1の演算増幅器U1の負入力端と端点Aとの間に直列に接続され、抵抗R3は、第1の演算増幅器U1の正入力端と端点Bとの間に直列に接続され、抵抗R4は、第1の演算増幅器U1の負入力端と第1の演算増幅器U1の出力端との間に直列に接続され、抵抗R5は、第1の演算増幅器U1の正入力端とグラウンド端子との間に直列に接続される。抵抗R2、R3、R4、およびR5と第1の演算増幅器U1とが、増幅器回路を形成する。増幅器回路の動作式によれば、第1の演算増幅器U1の出力端によって配送される第1の電圧V1は、VABに正比例する。たとえば、R2=R3およびR4=R5が単純化されると仮定すると、V1=(R4/R5)*VAB=(R1*R4/R2)*I=k1*Iであり、ここで、R1は、抵抗R1の抵抗値であり、k1は、第1の増幅係数である。したがって、第1の演算増幅器U1の出力端によって配送される第1の電圧V1は、システム負荷電流Iを反映するのに使用される。
実施形態でセットされる基準電圧の個数および基準電圧の電圧値が、単に例であることを理解されたい。実際に、任意の個数の基準電圧および基準電圧の任意の電圧値を、電力供給システムによって実行される比較および判定のためにセットすることができる。
ステップ4:電力供給システムは、比較の結果に従って、システム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整する。

Claims (10)

  1. 電源ユニットと、前記電源ユニットに接続された配電ユニットと、前記配電ユニットに接続されたシステム負荷電力供給ユニットと、前記配電ユニットに接続された周辺機器電力供給ユニットとを含む電力供給システムであって、前記配電ユニットは、
    システム負荷電力消費を検出し、前記システム負荷電力消費の変動傾向を計算するように構成された電力消費予測モジュールと、
    前記システム負荷電力消費の前記変動傾向に従って前記システム負荷電力供給ユニットおよび前記周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するように構成された電力消費制御モジュールと
    を含む、電力供給システム。
  2. 前記電力消費予測モジュールは、
    システム負荷電流および前記システム負荷電流の変化率を検出するように構成された検出回路であって、前記システム負荷電流は、前記システム負荷電力消費を反映するのに使用される、検出回路と、
    基準時間を生成するように構成された時間生成回路と、
    前記システム負荷電流、前記システム負荷電流の前記変化率、および前記基準時間に従って、前記基準時間の後の予測された電流を計算するように構成された計算回路であって、前記予測された電流は、前記システム負荷電力消費の前記変動傾向を反映するのに使用される、計算回路と
    を含み、前記電力消費制御モジュールは、
    基準電流をセットし、前記予測された電流を前記基準電流と比較するように構成された比較器回路と、
    前記予測された電流が前記基準電流より多い時には、前記システム負荷電力供給ユニットの前記電力供給容量を増やし、前記周辺機器電力供給ユニットの前記電力供給容量を減らし、前記予測された電流が前記基準電流より多くはない時には、前記システム負荷電力供給ユニットの前記電力供給容量を減らし、前記周辺機器電力供給ユニットの前記電力供給容量を増やすように構成された制御回路と
    を含む、請求項1に記載の電力供給システム。
  3. 前記検出回路は、
    前記システム負荷電力供給ユニットの入力端と出力端との間に接続され、前記システム負荷電流を収集するように構成された第1の抵抗と、
    第2の抵抗を介して前記システム負荷電力供給ユニットの前記入力端に接続された負入力端、第3の抵抗を介して前記システム負荷電力供給ユニットの前記出力端に接続された正入力端、および前記システム負荷電流を反映する第1の電圧を配送する出力端を有する第1の演算増幅器と、
    前記第1の演算増幅器の前記負入力端に接続された一端および前記第1の演算増幅器の前記出力端に接続された他端を有する第4の抵抗と、
    前記第1の演算増幅器の前記正入力端に接続された一端およびグラウンドに接続された他端を有する第5の抵抗と、
    第6の抵抗を介して前記グラウンドに接続された正入力端、第1のキャパシタを介して前記第1の演算増幅器の前記出力端に接続された負入力端、および前記システム負荷電流の前記変化率を反映する第2の電圧を配送する出力端を有する第2の演算増幅器と、
    前記第2の演算増幅器の前記負入力端に接続された一端および前記第2の演算増幅器の前記出力端に接続された他端を有する第7の抵抗と
    を含む、請求項2に記載の電力供給システム。
  4. 前記時間生成回路は、
    第8の抵抗を介して前記第2の演算増幅器の前記出力端に接続された正入力端、第9の抵抗を介して前記グラウンドに接続された負入力端、および前記基準時間を反映する第3の電圧を配送する出力端を有する第3の演算増幅器と、
    前記第3の演算増幅器の前記正入力端に接続された一端および前記グラウンドに接続された他端を有する第10の抵抗と、
    前記第3の演算増幅器の前記負入力端に接続された一端および前記第3の演算増幅器の前記出力端に接続された他端を有する第11の抵抗と
    を含む、請求項3に記載の電力供給システム。
  5. 前記計算回路は、
    第12の抵抗を介して前記第3の演算増幅器の前記出力端に接続され、第13の抵抗を介して前記第1の演算増幅器の前記出力端に接続され、第14の抵抗を介して前記グラウンドに接続された正入力端、第15の抵抗を介して前記グラウンドに接続された負入力端、および前記予測された電流を反映する第4の電圧を配送する出力端を有する第4の演算増幅器と、
    前記第4の演算増幅器の前記負入力端に接続された一端および前記第4の演算増幅器の前記出力端に接続された他端を有する第16の抵抗と
    を含む、請求項4に記載の電力供給システム。
  6. 前記比較器回路は、少なくとも1つの比較器を含み、前記比較器は、プリセット電源を介して前記グラウンドに接続された正入力端と、前記第4の演算増幅器の前記出力端に接続された負入力端と、前記第4の電圧との基準電圧の比較の結果を配送する出力端とを有し、前記プリセット電源は、前記基準電流を反映する前記基準電圧を提供するように構成される、請求項5に記載の電力供給システム。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の前記電力供給システムを含む電子デバイス。
  8. システム負荷電力消費を検出するステップと、
    前記システム負荷電力消費の変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整するために、前記システム負荷電力消費の前記変動傾向を計算するステップと
    を含む、電子デバイスの配電方法。
  9. 前記システム負荷電力消費の変動傾向を計算する前記ステップは、
    システム負荷電流および前記システム負荷電流の変化率を検出するステップと、
    基準時間を生成するステップと、
    前記システム負荷電流、前記システム負荷電流の前記変化率、および前記基準時間に従って、予測された電流を計算するステップであって、前記予測された電流は、前記基準時間の後の前記システム負荷電力消費の前記変動傾向を反映するのに使用される、ステップと
    を含む、請求項8に記載の配電方法。
  10. 前記システム負荷電力消費の前記変動傾向に従ってシステム負荷電力供給ユニットおよび周辺機器電力供給ユニットの電力供給容量を調整する前記ステップは、
    基準電流をセットするステップと、前記予測された電流を前記基準電流と比較するステップと、前記予測された電流が前記基準電流より多い時には、前記システム負荷電力供給ユニットの前記電力供給容量を増やし、前記周辺機器電力供給ユニットの前記電力供給容量を減らし、前記予測された電流が前記基準電流より多くはない時には、前記システム負荷電力供給ユニットの前記電力供給容量を減らし、前記周辺機器電力供給ユニットの前記電力供給容量を増やすステップと
    を含む、請求項9に記載の配電方法。
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