TWI330316B - Method,apparatus and system for modifying the output of a power adapter,computing device,and power adapter feedback system and method therefor - Google Patents

Description

1330316 t 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關電源管理之領域。尤其，一個實施例係 • 有關修正電源轉接器（adapter)之輸出。 __ 【先前技術】 筆記型電腦（亦稱爲膝上型電腦）爲正快速取得普遍 φ 性之重量輕的個人電腦。筆記型電腦之普遍性係已經提高 ，部分因爲其價格一直穩定降低，而同時維持如同其較大 型的同屬者（亦即，桌上型電腦或工作站）之類似性能。 筆記型電腦的一個優點爲其容易攜帶。然而，其可攜 性使筆記型電腦暴露於各種的環境。舉例而言，筆記型電 腦可能在早上被使用於一受控制的辦公室環境中，而在同 一天的下午被使用於室外（於炎熱的夏日陽光中）。 電源轉接器通常比筆記型電腦之其他的個別構件消耗 ® 更多的功率（電力）。爲了操作筆記型電腦的內部構件， 可利用外部的電源轉接器。而且，電源轉接器常常變成熱 到無法碰觸，尤其是當被使用於未受控制的環境中時。 【發明內容及實施方式】 第1圖舉例說明依據一實施例之電腦系統1〇〇的方塊 圖。電腦系統100包括一計算裝置102與一電源轉接器 1 〇4 (例如：將電力供應至計算裝置1〇2 )。計算裝置1〇2 可爲任何適合的計算裝置，諸如：膝上型（或筆記型）電 -5- 1330316 腦、個人數位助理（PDA )、桌上型計算裝置（例如：工 作站或桌上型電腦）、機架安裝式計算裝置、等等。 電力可以從下列來源之一或多者而被提供至計算裝置 1 02之各種構件（例如：透過計算裝置電源供應器1 06 ) ，來源包含：一或多個電池組、一交流（AC)出口端（ outlet )(例如：透過變壓器及/或諸如電源轉接器1〇4之 轉接頭）、汽車電源供應器、飛機電源供應器、等等。在 —個實施例中，電源轉接器1 04可將電源供應器源輸出（ 例如：約110VAC至240VAC之AC出口端電壓）轉變成 範圍在約7VDC至 12.6VDC之間的直流（DC)電壓。因 此，電源轉接器104可爲一AC/DC轉接器。 計算裝置102亦包括一或多個中央處理單元（CPU) 108，其係耦接至匯流排1 10。在一個實施例中，CPU 108 爲Pentium®處理器系列之一或多個處理器，包括：可供 使用自美國加州Santa Clara之Intel®公司的Pentium® II 處理器系列、Pentium® III處理器系列、Pentium® IV處 理器系列。或者，可使用其他的CPUs，諸如：Intel®公司 Itanium®、XE0NTM、與 Celeron®處理器。而且，來自其 他製造業者之一或多個處理器可被利用。況且，處理器可 具有單一或多個核心設計。 —晶片組1 1 2亦被親接至匯流排1 1 〇。晶片組1 1 2包 括一記憶體控制集線器（MCH) 114。MCH 114可包括一 記憶體控制器1 1 6，其係耦接至主系統記憶體1 1 8。主系 統記憶體1 18儲存由CPU 108、或系統10〇中所包含之任 1330316 何其他裝置所執行之資料與序列的指令。在一個實施例中 ’主系統記憶體118包括隨機存取記億體（RAM );然而 ，主系統記憶體118可使用諸如動態RAM ( DRAM )、同 步DRAM ( SDRAM )等等之其他記憶體類型來予以實施。 • 附加的裝置亦可被耦接至匯流排Π 0，諸如：多個CPUs - 及/或多個系統記憶體。 MCH 1 14亦可包括一耦接至圖形加速器122的圖形介 Φ 面120。在一個實施例中，圖形介面120係經由一加速圖 形埠（AGP )而被耦接至圖形加速器122。於一個實施例 中，顯示器（諸如：平板顯示器）可耦接至圖形介面120 ’例如：透過一訊號轉換器，而訊號轉換器將儲存於諸如 視頻記憶體或系統記憶體之儲存裝置中的影像之數位表示 轉換成由顯示器所解譯及顯示之顯示訊號。由顯示裝置所 產生的顯示訊號可在由顯示器所解譯且隨後被顯示於顯示 器上之前通過各種的控制裝置。 ® 集線器介面124將MCH 114耦接至輸入/輸出控制集 線器（ICH) 126。ICH 126將一介面提供給耦接至電腦系 統100的輸入/輸出（I/O)裝置。ICH 126可被耦接至週 邊構件互連（PCI)匯流排。因此，ICH 126包括一將一介 面提供給PCI匯流排130的PCI橋接器128 «PCI橋接器 128提供在CPU 108與週邊裝置之間的資料路徑。除此之 外，可使用其他類型的I/O互連形態，諸如：可供使用自 美國加州Santa Clara之Intel®公司的pci ExpressTM架構 1330316 PCI匯流排130可耦接至一音頻裝置132 磁碟機134。其他的裝置可耦接至PCI匯流排 之外’ CPU 108與MCH 114可相結合以形成單 外，於其他實施例中，圖形加速器122可包含: 中〇 另外，於各種實施例中，耦接至ICH 126 邊可包括：積體驅動電子電路（IDE)或小型 面（SCSI)硬碟機、通用串列匯流排（USB) 滑鼠、並列埠、串列埠、軟碟機、數位輸出支 數位視頻介面（DVI))、等等。因此，計算髮 包括揮發性及/或非揮發性記憶體。 第2圖舉例說明依據一實施例之電力系統 圖。電力系統200包括參照第！圖所討論之 104與計算裝置電源供應器106。於一個實施 系統200舉例說明有關於第1圖之計算裝置 106的進一步細節。 電力系統包括耦接至計算裝置電源供應器 負載202。電氣負載202可代表第1圖之計算 各種構件，其自電源轉接器1〇4(例如，透過 源供應器106)而引出其電力。舉例而言，電 可代表藉由參照第1圖所論述之項目108-134 。於一個實施例中，一或多個DC至DC電壓 顯示出）可被使用於計算裝置電源供應器1〇6 2〇2之間，例如：以調節提供給計算裝置丨〇2 與一或多個 130。除此 一晶片。此 於 MCH 1 14 之其他的週 電腦系統介 埠、鍵盤、 援（例如： 专置 102可 2〇〇的方塊 電源轉接器 例中，電力 電源供應器 106之電氣 裝置102的 計算裝置電 氣負載202 的電力使用 調節器（未 與電氣負載 的各種構件 1330316 * 之電壓。 如第2圖所舉例說明者，計算裝置電源供應器i 〇 6可 包括一電晶體204 (QAD1)以切換由電源轉接器1〇4所提 • 供的電壓電位。如第2圖所示，電源轉接器1〇4可被連接 - 至地。電晶體204可爲任何適合的電晶體，包括：功率電 _ 晶體，諸如：場效電晶體（FET)、金屬氧化物半導體 FET(MOSFET)、等等。電晶體204 (Qadi)之閘極係稱 φ 接至選擇器206 ’以控制電流自電源轉接器104流入計算 裝置電源供應器106中。 選擇器206亦係親接至一或多個電池組（208與2 1,0 )及電源開關212。電池組（ 208-210)可提供用於電氣負 載202之備用電力，例如：當電源轉接器1〇4係斷開自計 算裝置電源供應器106及/或電源（諸如：參照第1圖所 論述的那些電源）。電源開關212係耦接至電池組（208-210 )且受選擇器206所控制，以接通或關斷電池組（ # 208-2 1 0 )之電力。舉例而言，例如：透過電阻器214 ( Rchr )以提供備用電力（來自電池組208與210 )至電氣 負載2 02，選擇器206可接通電源開關212。或者是，當 充電該等電池組（208-210)時，選擇器206可開啓電源 開關212以透過電晶體204 ( QAD1 )、電阻器216 ( RSYS )、與電阻器214 (RCHR)而提供電力至電池組（208-210 )° 於一個實施例中’選擇器206可根據電池組（208-210)及/或電氣負載之狀態而接通或關斷來自電源轉接器 -9- 1330316 104之電力的流通。舉例而言，若電池組（208-210)被充 電充飽且電氣負載202被關斷（例如··計算裝置202被停 機），則選擇器206可關斷自電源轉接器104至計算裝置 電源供應器106之電流的流通。或者，若電池組（208· 210)即將被充電且電氣負載202被關斷（例如：計算裝 置202被停機），則選擇器206可接通電晶體204與電源 開關212以允許自電源轉接器104至電池組（ 208-2 1 0 ) 之電流的流通。於一個實施例中，電源開關2 1 2對於各個 電池組（208-210)而言包括一由選擇器206所控制之適 合的電晶體，包括：諸如FET、MOSFET、等等之功率電 晶體。 此外，選擇器206可決定何時切換於複數個電池組（ 208-2 1 0 )之間。舉例而言，當電池組（208或210 )係移 除自計算裝置電源供應器106時，選擇器206可切換至任 何剩餘的電池組。電源開關2 1 2可被用來避免當電池組被 移除時之安全問題（例如：由於具有暴露出的電池端子接 腳）。

計算裝置電源供應器106亦包括一系統管理控制器（ SMC ) 218，其係耦接至電池組（208-2 1 0 )以監視流進及 流出於電池組之電流，以決定各個電池組之充電位準與容 量。於一個實施例中，各個電池組可包括一電池管理單元 (BMU ) ( 220與222 )以監視流過電池組之電流。SMC 218亦係耦接至選擇器206，以通訊該電池組充電位準與 容量資訊。 -10- 1330316

選擇器206係耦接至各個電池組內的類比 )(224與226 )，例如：以切換電池組與電源 之間的電力流通。於一個實施例中，AFEs ( 224 ' 係透過一或多個適合的電晶體（包括諸如FET - 等等之功率電晶體）而被耦接至電源開關。 . 計算裝置電源供應器106另外包括一電源 228，係耦接來測量跨於電阻器214與216上之 # —個實施例中，電阻器214與216具有固定的値 視模組228可被耦接來測量流過電阻器2 1 4與2 。舉例而言，電源監視模組228可監視總系統功 例如：藉由測量跨於電阻器2 1 6上之電壓）與電 功率（例如：藉由測量跨於電阻器214上之電壓 監視模組22 8係透過回授接腳23 0而被耦接至電 1 04，例如：以控制電源轉接器1 04之輸出功率 依據一實施例而參照第3圖做進一步論述者。因 ® 監視模組22 8可依據計算裝置102之功率消耗來 轉接器104之輸出功率。 第3圖舉例說明依據一實施例之電源轉接器 3 00的方塊圖。電源轉接器回授系統3 00舉例說 接器104與計算裝置電源供應器106之部分的實 源轉接器104包括一參考電壓源（VREF) 302, 偏壓電阻器（RBIAS) 306而被耦接至電源轉接器 電壓源（V+ ) 304。如同參照第2圖所論述者， 3 〇4可耦接至電晶體204 (於第2圖所示）。 ϋ 端（AFE 開關2 1 2 與 226 ) • MOSFET 監視模組 電壓。於 。電源監 1 6之電流 率消耗（ 池組充電 )。電源 源轉接器 ，如同將 此，電源 修正電源 回授系統 明電源轉 施例。電 其係透過 104之正 正電壓源 -11 - 1330316 電源轉接器104亦包括電阻器308 (RD1V1)與310( RDIV2)以在提供一電位至比較器312的反相輸入之前而分 割參考電壓302。電阻器308與310可具有任何適合的値 。而且，於一個實施例中，電阻器308與310之値係可固 定。比較器312可爲任何適合的比較器，諸如：運算放大 器。如第3圖所示，比較器312之輸出可透過電源轉接器 104之各種構件（未顯示出）而被回授至正電壓源304。 況且，比較器312透過電阻器314(R1)與316(R2)而 接收來自正電壓源304之非反相輸入。電阻器314與316 可具有任何適合的値。而且，於一個實施例中，電阻器 314與316之値可以是固定的。 如第3圖所示，電阻器314與316(與比較器312的 非反相輸入）係耦接至回授接腳23 0 ( VCNT )。回授接腳 230係透過適合的電晶體318(包括：諸如FET、MOSFET 、等等之功率電晶體）而被耦接至電源監視模組228。電 晶體3 1 8係分別透過電阻器3 20與3 22而被耦接至正電壓 源3 04及大地。電阻器3 20與322可具有任何適合的値。 而且，於一個實施例中，電阻器320與322之値可以是固 定的。系統300亦舉例說明負電壓接腳324，例如：連同 正電壓源304以提供差動電壓源。 如第3圖所示，電源監視模組228可利用電晶體318 以注入電流至回授接腳230中。舉例而言，欲增大電池充 電電流（諸如：參照第2圖所論述），電源監視模組228 係可減小至電阻分壓器網路（314與316)之電流。同樣 -12- 1330316 < * 地，爲了減小電池充電電流’電源監視模組2 2 8可增大流 入電阻分壓器網路（314與316)中之電流。 而且，如第3圖所示，電源監視模組228係透過窗式 偵測器3 26而被耦接至回授接腳230，例如：以感測電源 - 轉接器104之輸出功率（藉由感測出現在回授接腳23 0 ( ^ VCNT)及出現在比較器312之輸入處的回授電壓）。於一 個實施例中，窗式偵測器3 26可倂入於電源監視模組228 • 中。於一個實施例中，窗式偵測器3 26可包括一具有回授 迴路之運算放大器，以允許接受由電源轉接器1 04之任何 範圍的功率輸出。 於一個實施例中，回授接腳230可被使用來修正該電 源轉接器之輸出功率及/或感測該電源轉接器之目前的最 大功率額定値（rating )。因此，電源轉接器（104 )可提 供其功率額定値至計算裝置（102) »舉例而言，電源監 視模組228可決定電池組（208-2 10 )之最大充電，諸如 • :參照第2圖所論述者，且當電池組被充電充飽時，電源 監視模組228降低電源轉接器1 04之輸出功率以避免損壞 電'池組及/或造成安全問題（諸如：過熱）。 第4圖舉例說明依據一實施例之用以修正電源轉接器 輸出功率之方法400的流程圖。於各種實施例中，方法 400可被應用至參照第1至3圖所論述的一或多個系統之 部分。 方法400開始自感測電源轉接器之輸出功率（402 ) '如同參照第3圖所述，階段402之感測可藉由窗式偵測 -13- 1330316 器326且透過回授接腳230來予以實施。方法400進一步 決定電源轉接器（諸如：第1至3圖之104)是否正供應 電力至計算裝置（諸如：第1至3圖之1 04，例如透過計 算裝置電源供應器106)。舉例而言，若於階段402，決 定該電源轉接器並不出現、或者並未感測到輸出功率，則 階段404失敗且方法400返回至階段402。 —旦決定電源轉接器正供應電力至計算裝置（ 404 ) ，即監視計算裝置之功率消耗（階段406 )。階段406的 監視可藉由電源監視模組228來予以實施。而且，如同參 照電源監視模組228所論述者，監視階段（406 )可包括 :決定電池組之充電位準（例如：藉由測量跨於第2圖之 電阻器214上的電壓）。 於階段408，電源轉接器（104)之輸出功率係依據該 計算裝置之功率消耗（階段406 )來予以修正。如同參照 第2與3圖所述，電源監視模組22 8可利用回授接腳2 3 0 來控制該電源轉接器（104)之輸出功率。而且，電源監 視模組22 8可被實施於計算裝置（1〇2)中或其內》 於此說明書中之論及“一個實施例”或“一實施例” 意指：相關於該實施例所述之一特定特點、結構、或特徵 係包含在至少一實施中。出現於說明書之各種的位置之片 語“於一個實施例中”可以或可能不是全部均指相同的實 施例。 因此’雖然實施例係已經以特定於結構特徵及/或方 法動作之語言來予以描述，瞭解的是：申請專利範圍所主 -14- 1330316 張之標的可不限於所述的特定特徵或動作。反而是，特定 特徵或動作被揭7Γ：爲實施申請專利範圍主張標的之樣本形 式。 •【圖式簡單說明】 - 詳細說明係參照伴隨圖式來予以描述。於圖式中，參 考符號之最左數字係識別該參考符號最先出現於其中之圖 Φ 式。於不同圖式之相同參考符號指示類似或相同的項目。 第1圖係依據一實施例之電腦系統的方塊圖。 第2圖係依據一實施例之電力系統的方塊圖。 第3圖係依據一實施例之電源轉接器回授系統的方塊 圖。 第4圖係依據一實施例之用以修正電源轉接器輸出功 率之方法的流程圖。 Φ 【主要元件符號說明】 100 :電腦系統 102 :計算裝置 104 :電源轉接器 106 :計算裝置電源供應器 1 〇8 :中央處理單元（CPU ) Π 〇 :匯流排 112 :晶片組 114 :記憶體控制集線器 -15- 1330316 1 1 6 :記憶體控制器 1 1 8 :主系統記憶體 1 2 0 :圖形介面 1 2 2 :圖形加速器 1 2 4 :集線器介面 126 :輸入/輸出控制集線器（ICH) 128 : PCI橋接器 1 3 0 : P CI匯流排 132 :音頻裝置 1 3 4 :磁碟機 200 :電力系統 2 0 2 :電氣負載 204 :電晶體（QAD1 ) 206 :選擇器 2 0 8、2 1 0 :電池組 2 1 2 :電源開關 2 14 :電阻器（Rchr ) 2 1 6 :電阻器（Rsys ) 21 8 :系統管理控制器（SMC ) 220、222:電池管理單元（BMU) 224、226 :類比前端（AFE ) 228 :電源監視模組 230 :回授接腳（VCNT) 3 00 :電源轉接器回授系統 -16- 1330316 3 02 :參考電壓源（VREF) 3 04 :正電壓源（V+ ) 306:偏壓電阻器（Rbias) 308:電阻器（Rdivi) 310:電阻器（Rdiv2) 3 1 2 :比較器 3 1 4 :電阻器（R 1 ) 3 16 :電阻器（R2) 3 1 8 :電晶體 320 ··電阻器（RC1 ) 322 :電阻器（fC2 ) 324 :負電壓接腳（V-) 3 26 :窗式偵測器

Claims (1)

1. I33J33J6 ^ {/j 十、申請專利範圍 附件2 : 第95 1 04075號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 月Π日修正 池組被充電之 ，其中，流入 電源供應器相 決定的；及 源供應器中， 器以構成電阻 電流注入該電 中之電流的流 ，其中，該第 流的流量。 ，其中，該邏 供應器中之電 ，另包含電源 民國9 9年6 1 . 一種計算裝置，包含： 電源供應器，充電一或多個電池組； 邏輯，產生第一訊號以在該一或多個電 後而減少流入該電源供應器中之電流的流量 該電源供應器中之該電流的流量係根據與該 關聯之一或多個電子構件的功率消耗來予以 電源轉接器，將電流的流量供應入該電 其中，該電源轉接器係用以包含至少二電阻 分壓器網路，且其中，該邏輯係用以致使將 阻分壓器網路中，以控制流入該電源供應器 量。 2. 如申請專利範圍第1項之計算裝置 一訊號係用以關斷流入該電源供應器中之電 3. 如申請專利範圍第1項之計算裝置 輯係用以產生第二訊號，以接通流入該電源 流的流量。 4. 如申請專利範圍第1項之計算裝置 監視模組，以監視該一或多個電池組之該功率消耗。 5.如申請專利範圍第1項之計算裝置，另包含比較 1330316 器，以至少部分根據即將被該電阻分壓器網路所產生之訊 號而供應流入該電源供應器中之電流的流量。 6. 如申請專利範圍第1項之計算裝置，其中，該電 源轉接器爲交流/直流（AC/DC )電源轉接器。 7. 如申請專利範圍第1項之計算裝置，另包含系統 管理控制器（SMC )，以決定該一或多個電池組之充電位 準。 8. 如申請專利範圍第1項之計算裝置，其中，該一 或多個電池組的至少其中一個電池組係用以包含監視流經 該至少其中一個電池組之電流流量的電池管理單元（BMU) 〇 9. 如申請專利範圍第1項之計算裝置，其中，該一 或多個電池組的至少其中一個電池組係用以包含切換流動 於該至少其中一個電池組與電源開關間之功率的類比前端 (AFE)。 10. 如申請專利範圍第1項之計算裝置，另包含選擇 器，以根據至少該一或多個電池組之其中一個電池組的充 電位準而在至少二個電池組之間做選擇。 1 1 . 一種電源轉接器回授系統，包含： 電源供應器，提供電力至—或多個電子構件； 第一邏輯，監視該一或多個電子構件之功率消耗； 第二邏輯，依據該一或多個電子構件之該功率消耗， 以產生訊號來控制流入該電源供應器中之電流的流量；及 電源轉接器，將電流的流量供應入該電源供應器中’ -2- I3103J6 其中，該電源轉接器係用以包含至少二電阻器以構成電阻 分壓器網路，且其中，該邏輯係用以致使將電流注入該電 阻分壓器網路中，以控制流入該電源供應器中之電流的流 量。 12. 如申請專利範圍第1 1項之系統，其中，該訊號 係用以減少流入該電源供應器中之電流的流量。 13. 如申請專利範圍第1 2項之系統，其中，該訊號 係用以關斷該電源供應器。 14. 如申請專利範圍第1 1項之系統，其中，該訊號 係用以提高流入該電源供應器中之電流的流量，以使該電 源供應器被接通。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之系統，其中，該訊號 係用以接通該電源供應器。 16. 如申請專利範圍第1 1項之系統，另包含第三邏 輯，以感測該所產生的訊號。 17. 如申請專利範圍第1 1項之系統，另包含比較器 ，以至少部分根據即將被該電阻分壓器網路所產生之訊號 而供應流入該電源供應器中之電流的流量。 1 8 ·如申請專利範圍第1 1項之系統，其中，該電源 轉接器爲交流/直流（AC/DC )電源轉接器。 1 9.如申請專利範圍第1 1項之系統，另包含選擇器 ，以根據至少該一或多個電池組之其中一個電池組的充電 位準而選擇於該一或多個電池組之間。 2〇_ —種用於電源轉接器回授系統之方法，包含： -3- 1330316 監視計算裝置之一或多個構件的功率消耗； 依據該一或多個構件之該功率消耗，以產生訊號來控 制流入該計算裝置之電源供應器中之電流的供應：及 將該電流的流量從該電源轉接器供應入該電源供應器 中，其中，該電源轉接器係用以包含至少二電阻器以構成 電阻分壓器網路，且其中，邏輯係用以致使將電流注入該 電阻分壓器網路中，以控制流入該電源供應器中之該電流 的流量。 21. 如申請專利範圍第2 0項之方法，其中，該所產 生的訊號係用以關斷流入該電源供應器中之電流的供應。 22. 如申請專利範圍第20項之方法，其中，該所產 生的訊號係用以接通流入該電源供應器中之電流的供應。 23 ·如申請專利範圍第20項之方法，其中’監視該 一或多個構件之該功率消耗包含決定該一或多個電池組之 充電位準。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項之方法’另包含在該計 算裝置之該一或多個電池組被充電充飽之後’減少流入該 電源供應器中之電流的供應。 25 ·如申請專利範圍第23項之方法’另包含感測該 計算裝置之該一或多個電池組的容量。 2 6.如申請專利範圍第2 0項之方法’另包含感測該 所產生的訊號》