TW201308063A - 節能管理電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種節能管理電路，其應用於一電子設備中，該節能管理電路包括電源管理單元、電源控制電路、輸入輸出晶片及南橋，該電源管理單元包括電源管理晶片，該電源管理晶片用以在電子設備執行開機操作後向電源控制電路輸出低電平的電壓控制訊號，以控制電源控制電路為輸入輸出晶片及南橋提供驅動電壓；該電源管理晶片還用以在電子設備執行關機操作後向電源控制電路輸出高電平的電壓控制訊號，以控制電源控制電路停止為輸入輸出晶片及南橋提供驅動電壓。

Description

節能管理電路
本發明涉及一種節能管理電路，尤其涉及一種應用於個人電腦（Personal Computer，PC）等電子設備的節能管理電路。
隨著各個國家提倡“節能減排”，低碳生活方式已逐漸成為家庭和企業的發展趨勢。例如，歐盟在個人電腦節能方面已經提出較為嚴格的強制性要求，即2010年1月以後銷售的個人電腦在關機狀態下，整機功耗不能大於1W，從2013年1月以後，關機狀態下整機功耗不能大於0.5W。惟，習知的個人電腦在關機狀態下的功耗大都約為0.5-0.8W。顯然，降低電腦等電子設備關機狀態下的整機功耗已迫在眉睫。
鑒於以上情況，有必要提供一種可降低電子設備在關機狀態下的整機功耗的節能管理電路。
一種節能管理電路，其應用於一電子設備中，該節能管理電路包括電源管理單元、電源控制電路、輸入輸出晶片及南橋，該電源管理單元包括電源管理晶片，該電源管理晶片用以在電子設備執行開機操作後向電源控制電路輸出低電平的電壓控制訊號，以控制電源控制電路為輸入輸出晶片及南橋提供驅動電壓，同時該電源管理晶片通過輸入輸出晶片向南橋發送開機控制訊號或關機控制訊號，南橋接收該開機控制訊號或關機控制訊號後進一步通過輸入輸出晶片控制電子設備的系統電源上電或斷電；該電源管理晶片還用以在電子設備執行關機操作後向電源控制電路輸出高電平的電壓控制訊號，以控制電源控制電路停止為輸入輸出晶片及南橋提供驅動電壓。
本發明的節能管理電路利用電源管理晶片與輸入輸出晶片及南橋配合控制電子設備的系統電源，並在電子設備關機後通過電源管理晶片輸出高電平的電壓控制訊號以控制電源控制電路停止對輸入輸出晶片和南橋供電，以達到降低電子裝置在關機狀態下的整機功耗的目的。
請參閱圖1，本發明的較佳實施方式提供一種節能管理電路100，其應用於電腦等電子設備中。該節能管理電路100包括電源管理單元10、電源控制電路20、輸入輸出（Input/Output）晶片30及南橋40。
該電源管理單元10包括電源管理晶片U1、電源開關SW、第一電阻R1、第二電阻R2及電容C1。在本實施例中，該電源管理晶片U1工作時的功耗為0.03W，其包括電源引腳SB、開關機訊號偵測引腳PWR、省電模式設置引腳SEL、電壓控制訊號輸出引腳OFF、開關機控制訊號輸出引腳BTN及關機識別引腳SLPS。
該電源引腳SB與一電子設備的備用電源V電性連接，以獲取工作電源，同時該電源引腳SB通過電容C1接地。在本實施例中，該備用電源V約為5V。該開關機訊號偵測引腳PWR通過第一電阻R1與備用電源V電性連接，同時通過電源開關SW接地，當電源開關SW被按下或者電子設備執行關機操作時，該開關機訊號偵測引腳PWR的電壓被拉低。該省電模式設置引腳SEL通過第二電阻R2與備用電源V電性連接，該省電模式設置引腳SEL通過電子設備的基本輸入輸出系統（Basic Input Output System，BIOS，圖未示）的設定控制電源管理晶片U1處於正常工作模式或省電模式，具體地，當BIOS將省電模式設置引腳SEL設置為高電平有效時，電源管理晶片U1處於省電模式，當BIOS將省電模式設置引腳SEL設置為低電平有效時，電源管理晶片U1處於正常工作模式。該電壓控制訊號輸出引腳OFF用以在電子設備開機時輸出低電平的電壓控制訊號；在電子設備關機後，若電子設備需要處於省電模式時該電壓控制訊號輸出引腳OFF輸出高電平的電壓控制訊號，若電子設備需要處於正常工作模式時輸出低電平的電壓控制訊號。該開關機控制訊號輸出引腳BTN用以在電源開關SW按下一段時間後（本實施例中約為100ms）向輸入輸出晶片30發送開機控制訊號，進而通過南橋40執行開機命令。同時，該開關機控制訊號輸出引腳BTN用以在電子設備執行關機操作後向輸入輸出晶片30發送關機控制訊號，進而通過南橋40執行關機命令。該關機識別引腳SLPS與南橋40電性連接，用以接收南橋40觸發的電訊號，進而判斷電子設備是否關機，若南橋40觸發的電訊號為低電平則判定電子設備已經關機。
該電源控制電路20用以在電源管理晶片U1的控制下輸出或不輸出驅動電壓，該電源控制電路20包括場效應管Q、柵極電阻Rg、電壓調整器A、第一分壓電阻Rd1、第二分壓電阻Rd2及電容C2。該場效應管Q為P溝道的耗盡型金屬-氧化物-半導體型（Depletion Metal-Oxide Semiconductor），其包括柵極G、源極S及漏極D，該柵極G通過柵極電阻Rg與電源管理晶片U1的電壓控制訊號輸出引腳OFF電性連接，該源極S與備用電源V電性連接。該電壓調整器A包括電壓輸入引腳VIN、電壓調整引腳ADJ及電壓輸出引腳VOUT。該電壓調整引腳ADJ通過第一分壓電阻Rd1接地，同時該電壓調整引腳ADJ還通過第二分壓電阻Rd2及電容C2接地。該電壓輸出引腳VOUT通過電容C2接地，該電壓輸出引腳VOUT的輸出電壓作為驅動電壓，在本實施例中，該驅動電壓約為3V。
該輸入輸出晶片30用以控制電子設備上電或斷電，其包括供電引腳IOVSB、開關機訊號輸入引腳PWRBTN、開關機訊號輸出引腳PWRSB、開關機識別引腳SLP及系統上電引腳PSON。該供電引腳IOVSB電性連接至電壓調整器A的電壓輸出引腳VOUT，以為該輸入輸出晶片30提供工作電壓。該開關機訊號輸入引腳PWRBTN與電源管理晶片U1的開關機控制訊號輸出引腳BTN電性連接，用以接收開機控制訊號或關機控制訊號，該開關機訊號輸出引腳PWRSB與南橋40電性連接，用以將開關機訊號輸入引腳PWRBTN接收到的開機控制訊號或關機控制訊號傳送至南橋40。該系統上電引腳PSON與電子設備的系統電源電性連接，用以控制系統電源上電或斷電，該開關機識別引腳SLP用以在南橋40的控制下進一步控制系統上電引腳PSON，具體地，當該開關機識別引腳SLP收到南橋40發出的高電平訊號後，控制系統上電引腳PSON處於低電平，進而控制電子設備系統電源上電；當該開關機識別引腳SLP收到南橋40發出的低電平訊號後，控制系統上電引腳PSON處於高電平，進而控制電子設備系統電源斷電。
該南橋40用以依據由輸入輸出晶片30傳送的開機控制訊號或關機控制訊號控制輸入輸出晶片30。該南橋40包括供電端子VSB、開關機訊號輸入端子PWRS及開關機使能端子SLPC。該供電端子VSB電性連接至電壓調整器A的電壓輸出引腳VOUT，以為該南橋40提供工作電壓。該開關機訊號輸入端子PWRS與輸入輸出晶片30的開關機訊號輸出引腳PWRSB電性連接，用以接收開機控制訊號或關機控制訊號。該開關機使能端子SLPC同時與輸入輸出晶片30的開關機識別引腳SLP及電源管理晶片U1的關機識別引腳SLPS電性連接，當該南橋40接收到開機控制訊號後，通過開關機使能端子SLPC向開關機識別引腳SLP觸發高電平訊號；當該南橋40接收到關機控制訊號後，通過開關機使能端子SLPC向開關機識別引腳SLP和關機識別引腳SLPS觸發低電平訊號。
下面以電子設備開機和電子設備關機兩個過程為例來說明該節能管理電路100控制系統電源上電、系統電源斷電及在關機狀態下省電的工作原理：
首先，用戶通過BIOS設置電源管理晶片U1的工作模式，若需要在關機時降低電子設備的功耗，則將省電模式設置引腳SEL設置為高電平有效；若無需在關機時降低電子設備的功耗，則將省電模式設置引腳SEL設置為低電平有效。
電子設備開機上電：使用者按下電源開關SW，開關機訊號偵測引腳PWR的電壓被拉低，繼而使電壓控制訊號輸出引腳OFF輸出低電平的電壓控制訊號。其後，場效應管Q導通，電壓調整器A工作並輸出驅動電壓，如此輸入輸出晶片30和南橋40均獲得驅動電壓而工作。經延時一段預定的時間（本實施例中為100ms）後，開關機控制訊號輸出引腳BTN發送開機控制訊號，該開機控制訊號通過輸入輸出晶片30傳送至南橋40，南橋40接收到開機控制訊號後，通過開關機使能端子SLPC向輸入輸出晶片30的開關機識別引腳SLP觸發高電平訊號，進而控制系統上電引腳PSON處於低電平，如此電子設備系統電源上電完成開機。
電子設備關機斷電：使用者執行關機操作，開關機控制訊號輸出引腳BTN發送關機控制訊號，該關機控制訊號通過輸入輸出晶片30傳送至南橋40，南橋40接收到關機控制訊號後，通過開關機使能端子SLPC向輸入輸出晶片30的開關機識別引腳SLP觸發低電平訊號，進而控制系統上電引腳PSON處於高電平，如此即控制電子設備系統電源斷電完成關機。
另一方面，南橋40通過開關機使能端子SLPC向電源管理晶片U1的關機識別引腳SLPS觸發低電平訊號，電源管理晶片U1判定該電子設備已關機。此時，若電源管理晶片U1的省電模式設置引腳SEL設置為低電平有效，則電源管理晶片U1處於正常工作模式，此時電壓控制訊號輸出引腳OFF輸出低電平的電壓控制訊號，場效應管Q導通，電壓調整器A工作並輸出驅動電壓以維持對輸入輸出晶片30和南橋40提供驅動電壓。
若電源管理晶片U1的省電模式設置引腳SEL為高電平有效，則電源管理晶片U1處於省電模式，此時電壓控制訊號輸出引腳OFF輸出高電平的電壓控制訊號，場效應管Q截止，電壓調整器A不工作以停止對輸入輸出晶片30和南橋40提供驅動電壓。顯然，此時輸入輸出晶片30和南橋40在省電模式下均無功耗，可有效的減小電子裝置在關機狀態下的整機功耗。
本發明的節能管理電路100電源管理晶片U1設置省電模式，並在省電模式下輸出高電平的電壓控制訊號以控制電源控制電路停止對輸入輸出晶片30和南橋40供電，以此降低電子裝置在關機狀態下的整機功耗。同時，該節能管理電路100還可實現正常的開關機時序。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100．．．節能管理電路
10．．．電源管理單元
U1．．．電源管理晶片
SB．．．電源引腳
PWR．．．開關機訊號偵測引腳
SEL．．．省電模式設置引腳
OFF．．．電壓控制訊號輸出引腳
BTN．．．開關機控制訊號輸出引腳
SLPS．．．關機識別引腳
SW．．．電源開關
R1．．．第一電阻
R2．．．第二電阻
C1、C2．．．電容
V．．．備用電源
20．．．電源控制電路
Q．．．場效應管
Rg．．．柵極電阻
A．．．電壓調整器
Rd1．．．第一分壓電阻
Rd2．．．第二分壓電阻
30．．．輸入輸出晶片
IOVSB．．．供電引腳
PWRBTN．．．開關機訊號輸入引腳
PWRSB．．．開關機訊號輸出引腳
SLP．．．開關機識別引腳
PSON．．．系統上電引腳
40．．．南橋
VSB．．．供電端子
PWRS．．．開關機訊號輸入端子
SLPC．．．開關機使能端子
圖1為本發明較佳實施方式的節能管理電路的電路圖。
100．．．節能管理電路
10．．．電源管理單元
U1．．．電源管理晶片
SB．．．電源引腳
PWR．．．開關機訊號偵測引腳
SEL．．．省電模式設置引腳
OFF．．．電壓控制訊號輸出引腳
BTN．．．開關機控制訊號輸出引腳
SLPS．．．關機識別引腳
SW．．．電源開關
R1．．．第一電阻
R2．．．第二電阻
C1、C2．．．電容
V．．．備用電源
20．．．電源控制電路
Q．．．場效應管
Rg．．．柵極電阻
A．．．電壓調整器
Rd1．．．第一分壓電阻
Rd2．．．第二分壓電阻
30．．．輸入輸出晶片
IOVSB．．．供電引腳
PWRBTN．．．開關機訊號輸入引腳
PWRSB．．．開關機訊號輸出引腳
SLP．．．開關機識別引腳
PSON．．．系統上電引腳
40．．．南橋
VSB．．．供電端子
PWRS．．．開關機訊號輸入端子
SLPC．．．開關機使能端子

Claims (9)

  1. 一種節能管理電路，其應用於一電子設備中，其改良在於：該節能管理電路包括電源管理單元、電源控制電路、輸入輸出晶片及南橋，該電源管理單元包括電源管理晶片，該電源管理晶片用以在電子設備執行開機操作後向電源控制電路輸出低電平的電壓控制訊號，以控制電源控制電路為輸入輸出晶片及南橋提供驅動電壓，同時該電源管理晶片通過輸入輸出晶片向南橋發送開機控制訊號或關機控制訊號，南橋接收該開機控制訊號或關機控制訊號後進一步通過輸入輸出晶片控制電子設備的系統電源上電或斷電；該電源管理晶片還用以在電子設備執行關機操作後向電源控制電路輸出高電平的電壓控制訊號，以控制電源控制電路停止為輸入輸出晶片及南橋提供驅動電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之節能管理電路，其中所述電源管理晶片包括省電模式設置引腳及電壓控制訊號輸出引腳，該省電模式設置引腳通過電子設備的基本輸入輸出系統的設定控制電源管理晶片處於正常工作模式或省電模式，當基本輸入輸出系統設定省電模式設置引腳為高電平有效時，電源管理晶片處於省電模式，電壓控制訊號輸出引腳向電源控制電路輸出所述高電平的電壓控制訊號；當基本輸入輸出系統設定省電模式設置引腳為低電平有效時，電源管理晶片處於正常工作模式，電壓控制訊號輸出引腳向電源控制電路輸出所述低電平的電壓控制訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之節能管理電路，其中所述電源控制電路包括場效應管、電壓調整器、第一分壓電阻、第二分壓電阻及電容，所述電壓調整器包括電壓輸入引腳、電壓調整引腳及電壓輸出引腳，所述場效應管為P溝道的耗盡型金屬-氧化物-半導體型，其柵極與電壓控制訊號輸出引腳電性連接，源極與一備用電源電性連接，漏極與電壓調整期的電壓輸入引腳電性連接，所述電壓調整引腳通過第一分壓電阻接地，並通過第二分壓電阻及電容接地，所述電壓輸出引腳同時與輸入輸出晶片及南橋電性連接，以向輸入輸出晶片及南橋輸出驅動電壓。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之節能管理電路，其中所述電源管理單元包括電源開關，所述電源管理晶片包括開關機訊號偵測引腳，該開關機訊號偵測引腳通過電源開關接地，當電源開關被按下或者電子設備執行關機操作時，該開關機訊號偵測引腳的電壓被拉低。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之節能管理電路，其中當電源開關被按下時，所述電壓控制訊號輸出引腳向電源控制電路輸出低電平的電壓控制訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之節能管理電路，其中所述電源管理晶片包括開關機控制訊號輸出引腳，所述輸入輸出晶片包括開關機訊號輸入引腳及開關機訊號輸出引腳，所述南橋包括開關機訊號輸入端子，所述開關機控制訊號輸出引腳用以向開關機訊號輸入引腳發送所述開機控制訊號或關機控制訊號，所述開關機控制訊號輸出引腳與南橋的開關機訊號輸入端子電性連接，用以將開關機訊號輸入引腳接收到的開機控制訊號或關機控制訊號傳送至南橋的開關機訊號輸入端子。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之節能管理電路，其中所述電源管理晶片包括關機識別引腳，所述南橋包括開關機使能端子，所述開關機使能端子與關機識別引腳電性連接，當該南橋收到關機控制訊號後，向開關機識別引腳觸發低電平訊號以便電源管理晶片判定該電子設備處於關機狀態。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之節能管理電路，其中所述輸入輸出晶片包括開關機識別引腳，該開關機識別引腳與南橋的開關機使能端子電性連接，當該南橋接收到開機控制訊號後，開關機使能端子向開關機識別引腳觸發高電平訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之節能管理電路，其中所述輸入輸出晶片包括系統上電引腳，該系統上電引腳與電子設備的系統電源電性連接，用以控制系統電源上電或斷電，當開關機識別引腳收到南橋發出的高電平訊號後，控制系統上電引腳處於低電平，進而控制電子設備系統電源上電；當開關機識別引腳收到南橋發出的低電平訊號後，控制系統上電引腳處於高電平，進而控制電子設備系統電源斷電。
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