TWI493327B - 電腦系統的電源控制電路與控制方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種電腦系統中電源控制電路與電源控制方法,且特別是有關於一種電腦系統中嵌入式控制器(embedded controller)的電源控制電路與電源控制方法。
眾所周知,電腦系統中,例如筆記型電腦,皆會有一嵌入式控制器(embedded controller,EC)用來進行電腦系統的電源管理(power management)、電池的充電運作(battery charging operation)、散熱風扇的轉速偵測與控制。其中,電源管理更包含執行開機與關機時的電源時序控制任務。
由於嵌入式控制器在電腦系統中扮演電源管理的任務,因此電腦系統的設計上必須使得嵌入式控制器永遠保持在清醒(alive)的狀態。即使電腦系統已經進入省電模式或者關機,嵌入式控制器還是保持在清醒(alive)的狀態。因此,嵌入式控制器必須由待機電源(standby power)來供電,而特機電源則是由電腦系統的電池所供應的。
請參照第一圖,其所繪示為習知電腦系統中嵌入式控制器的電源控制電路。電池所提供的電池電壓(Vbat)連接至一穩壓器(REGULATOR)10,之後產生一嵌入式控
制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器20。而嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)即為待機電源約為3V。
再者,穩壓器(REGULATOR)10有一致能腳位(enable pin,EN),並以一第一電阻(R1)連接於電池電壓(Vbat)以及致能腳位(EN)之間。亦即,當電池插入電腦系統同時,致能腳位(EN)為高準位使得穩壓器(REGULATOR)10開始動作,並提供嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器20。而當嵌入式控制器20接收到嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)時,嵌入式控制器20即可輸出一高準位的一電源開啟信號(power on signal,PW_ON)。
而習知嵌入式控制器20更連接至電腦系統的電源鍵(power button),用以接收一按鍵信號(button signal)。一般來說,當使用者未按壓電源鍵時,按鍵信號為高準位;反之,當使用者按壓電源鍵時,按鍵信號為低準位,而按壓的時間即為低準位的持續時間。當嵌入式控制器20偵測出按鍵信號處於低準位時,即產生多個電源控制信號(power control signals)來控制電腦系統內的其他元件開始動作。
然而,當電池插於電腦系統時,穩壓器(regulator)10與嵌入式控制器20會持續的消耗電能,其待機電流(quiescent current)約為3~5mA。換句話說,如果電腦系統製造商將電池結合於電腦系統中出貨,經過一段時間交易到使用者手上時,電池的殘餘能量可能無法開啟電腦系統。
本發明的目的係提出一種電腦系統的電源控制電路與控制方法,用以降低電腦系統的待機電流,並使得電腦系統的電池能量維持較長的時間。
本發明提出一種電腦系統的電源控制電路,包括:一穩壓器接收一第一電壓,可於穩壓器被致能時將第一電壓轉換為一嵌入式控制器之工作電壓;一偵測控制電路接收第一電壓並判斷一按鍵信號,當按鍵信號未動作時禁能穩壓器,當按鍵信號動作時持續致能穩壓器;以及,一嵌入式控制器連接至穩壓器用以接收嵌入式控制器之工作電壓,並輸出多個電源控制信號;其中,嵌入式控制器更可提供一電源開啟信號至偵測控制電路,使得偵測控制電路持續致能該穩壓器。
本發明更提出一種電腦系統的電源控制方法,運用於一穩壓器、一偵測控制電路、與一嵌入式控制器之間,此電源控制方法包括下列步驟:判斷一按鍵信號;當按鍵信號未動作時,禁能穩壓器並使得穩壓器與嵌入式控制器不動作;以及,當按鍵信號動作時,致能穩壓器並使得穩壓器產生一該嵌入式控制器之工作電壓至嵌入式控制器。
為了使 貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,然而所附圖式僅提供參考與說明,並非用來對本發明加以限制。
請參照第二圖,其所繪示為本發明電腦系統的電源控制電路的第一實施例。此電源控制電路包括一偵測控制電路130、一穩壓器(REGULATOR)110、與一嵌入式控制器120。根據本發明的第一實施例,穩壓器(REGULATOR)110與嵌入式控制器120在電池插入電腦系統時皆不會動作。而當使用者按壓電源鍵使得按鍵信號產生低準位時,偵測控制電路130即可控制穩壓器(REGULATOR)110輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器120,並使得嵌入式控制器120產生多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。
如第二圖所示,電池所提供的電池電壓(Vbat)連接至穩壓器(REGULATOR)110,且穩壓器(REGULATOR)110有一效能腳位(EN),並以一第一電阻(R1)連接於電池電壓(Vbat)以及致能腳位(EN)之間。再者,於穩壓器(REGULATOR)110被致能後即可產生一嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器120。而當嵌入式控制器120接收到嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)時,嵌入式控制器120可同時輸出一高準位的一電源開啟信號(PW_ON)以及多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。
再者,偵測控制電路130更包括一穩壓電路132、一第一電晶體(M1)、一第二電晶體(M2)、一第二電阻(R2)、一第三電阻(R3)、一電容器(C)、與一二極體(D)。其
中,穩壓電路132中包括一並聯電壓調整器(shunt regulator,SR)、一第四電阻(R4)、一第五電阻(R5)、與一第六電阻(R6)。電池電壓(Vbat)與並聯電壓調整器(SR)的負極端之間連接第四電阻(R4);並聯電壓調整器(SR)的正極端連接至接地端;並聯電壓調整器(SR)的負極端與參考端之間連接第五電阻(R5);並聯電壓調整器(SR)的正極端與參考端之間連接第六電阻(R6)。因此,穩壓電路132即可將電池電壓(Vbat)轉換為一操作電壓(Vcc)。
第一電晶體(M1)汲極連接至致能腳位(EN);第一電晶體(M1)源極連接至接地端。第二電晶體(M2)汲極連接至第一電晶體(M1)閘極;第二電晶體(M2)源極連接至接地端;第二電晶體(M2)閘極與接地端之間連接第三電阻(R3),且第二電晶體(M2)閘極接收電源開啟信號(PW_ON)。再者,二極體(D)陰極端(cathode)接收按鍵信號;二極體(D)陽極端(anode)連接至第一電晶體(M1)閘極。第一電晶體(M1)閘極與操作電壓(Vcc)之間連接第二電阻(R2)。第一電晶體(M1)閘極與接地端之間連接電容器(C)。
當使用者未按壓電源鍵時,按鍵信號為高準位。由於第一電晶體(M1)閘極為高準位,第一電晶體(M1)開啟(turn on)並使得致能腳位(EN)為低準位。因此,穩壓器(REGULATOR)110無法動作,並且無法輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器120。
當使用者按壓電源鍵時,按鍵信號為低準位。由於第一電晶體(M1)閘極為低準位,第一電晶體(M1)關閉(turn off)並使得致能腳位(EN)為高準位。因此,穩壓器(REGULATOR)110動作,並且輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器120。而嵌入式控制器120即可同時輸出高準位的電源開啟信號(PW_ON)以及多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。再者,當第二電晶體(M2)閘極接收到高準位的電源開啟信號(PW_ON)時,第二電晶體(M2)開啟(turn on)並使得第一電晶體(M1)閘極維持在低準位。此時,就算按鍵信號回復至高準位也不會改變第一電晶體(M1)閘極的低準位。
由本發明的第一實施例可知,於電池插入電腦系統時穩壓器(REGULATOR)110與嵌入式控制器120皆不會動作,僅有偵測控制電路130會動作。而本發明的偵測控制電路130所需的待機電流可大幅降至300~500μA。因此,可以使得電池的能量維持較長的時間。
換句話說,於使用者按壓電源鍵後,偵測控制電路130才會控制穩壓器(REGULATOR)110動作,並輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器120,使得嵌入式控制器120產生多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。
請參照第三圖,其所繪示為本發明電腦系統的電源控制電路的第二實施例。此電源控制電路包括一偵測控制電
路230、一穩壓器(REGULATOR)210、與一嵌入式控制器220。根據本發明的第二實施例,穩壓器(REGULATOR)210與嵌入式控制器220在電池插入電腦系統或者變壓器(adaptor)插入時皆不會動作。再者,第二實施例中的嵌入式控制器220於動作時必須先確認是否使用者按壓電源鍵。而當使用者按壓電源鍵使得按鍵信號產生低準位時,偵測控制電路230即可控制穩壓器(REGULATOR)210輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器220,並使得嵌入式控制器220產生多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。
如第三圖所示,電池所提供的電池電壓(Vbat)或者變壓器所提供的變壓器電壓(Vadp)可連接至穩壓器(REGULATOR)210,且穩壓器(REGULATOR)210有一致能腳位(EN),並以一第一電阻(R1)連接於電池電壓/變壓器電壓(Vbat/Vadp)以及致能腳位(EN)之間。再者,穩壓器(REGULATOR)210被致能時可產生一嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器220。而當嵌入式控制器220接收到嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)時,嵌入式控制器220必須先確認是否使用者按壓電源鍵。也就是說,於按鍵信號為高準位時,電源開啟信號(PW_ON)維持在低準位;反之,於按鍵信號為低準位時,電源開啟信號(PW_ON)維持在高準位並輸出多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。
再者,偵測控制電路230更包括一穩壓電路232、一
第一電晶體(M1)、一第二電晶體(M2)、一第三電晶體(M3)、一第四電晶體(M4)、一第二電阻(R2)、一第三電阻(R3)、一第四電阻(R4)、一第五電阻(R5)、一第六電阻(R6)、一第七電阻(R7)、一第一電容器(C1)、一第二電容器(C2)、一第三電容器(C3)、與一二極體(D)。其中,穩壓電路232中包括一並聯電壓調整器(shunt regulator,SR)、一第八電阻(R8)、一第九電阻(R9)、與一第十電阻(R10)。電池電壓/變壓器電壓(Vbat/Vadp)與並聯電壓調整器(SR)的負極端之間連接第八電阻(R8);並聯電壓調整器(SR)的正極端連接至接地端;並聯電壓調整器(SR)的負極端與參考端之間連接第九電阻(R9);並聯電壓調整器(SR)的正極端與參考端之間連接第十電阻(R10)。因此,穩壓電路232即可接收電池電壓/變壓器電壓(Vbat/Vadp)後產生一操作電壓(Vcc)。
第一電晶體(M1)汲極連接至致能腳位(EN);第一電晶體(M1)源極連接至接地端。第二電晶體(M2)汲極連接至第一電晶體(M1)閘極;第二電晶體(M2)源極連接至接地端;第二電晶體(M2)閘極與接地端之間連接第三電阻(R3),且第二電晶體(M2)閘極接收電源開啟信號(PW_ON)。再者,二極體(D)陰極端(cathode)接收按鍵信號;二極體(D)陽極端(anode)連接至第一電晶體(M1)閘極。第一電晶體(M1)閘極與操作電壓(Vcc)之間連接第二電阻(R2)。第一電晶體(M1)閘極與接地端之間連接第一電容器(C1)。
第三電晶體(M3)汲極連接至第一電晶體(M1)閘極;第三電晶體(M3)源極連接至接地端;第三電晶體(M3)閘極與接地端之間連接第五電阻(R5)。第二電容器(C2)第一端連接至電池電壓(Vbat);第二電容器(C2)第二端與第三電晶體(M3)閘極之間連接第四電阻(R4)。第四電晶體(M4)汲極連接至第一電晶體(M1)閘極;第四電晶體(M4)源極連接至接地端;第四電晶體(M4)閘極與接地端之間連接第七電阻(R7)。第三電容器(C3)第一端連接至變壓器電壓(Vadp);第三電容器(C3)第二端與第四電晶體(M4)閘極之間連接第六電阻(R6)。
當使用者未按壓電源鍵且電池插入於電腦系統瞬間,穩壓器(REGULATOR)210、第一電阻(R1)、與穩壓電路232接收電池電壓(Vbat)。此時,第三電晶體(M3)開啟(turn on),第一電晶體(M1)閘極為低準位並且關閉(turn off),使得致能腳位(EN)為高準位。因此,穩壓器(REGULATOR)210動作,並且輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器220。而由於此時按鍵信號為高準位,所以電源開啟信號(PW_ON)維持在低準位。因此,第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、與第二電容器(C2)所形成的充電電路經過一段時間之後,會造成第三電晶體(M3)關閉,使得第一電晶體(M1)閘極為高準位並且開啟(turn on),使得致能腳位(EN)為低準位。此時,穩壓器(REGULATOR)210與嵌入式控制器220再次回到不動作狀態。
當使用者未按壓電源鍵且變壓器插入於電腦系統瞬間,穩壓器(REGULATOR)210、第一電阻(R1)、與穩壓電路232接收變壓器電壓(Vadp)。此時,第四電晶體(M4)開啟(turn on),第一電晶體(M1)閘極為低準位並且關閉(turn off),使得致能腳位(EN)為高準位。因此,穩壓器(REGULATOR)210動作,並且輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器220。而由於此時按鍵信號為高準位,所以電源開啟信號(PW_ON)維持在低準位。因此,第七電阻(R7)、第六電阻(R6)、與第三電容器(C3)所形成的充電電路經過一段時間之後,會造成第四電晶體(M4)關閉,使得第一電晶體(M1)閘極為高準位並且開啟(turn on),使得致能腳位(EN)為低準位。此時,穩壓器(REGULATOR)210與嵌入式控制器220再次回到不動作狀態。
當使用者按壓電源鍵且變壓器或者電池已插入於電腦系統時,按鍵信號為低準位。由於第一電晶體(M1)閘極為低準位,第一電晶體(M1)關閉(turn off)並使得致能腳位(EN)為高準位。因此,穩壓器(REGULATOR)210動作,並且輸出嵌入式控制器之工作電壓(VEC
)至嵌入式控制器220。而由於此時按鍵信號為低準位,所以嵌入式控制器220維持電源開啟信號(PW_ON)在高準位。因此,嵌入式控制器220即可輸出多個電源控制信號來控制電腦系統內的其他元件開始動作。而當第二電晶體(M2)閘極接收到高準位的電源開啟信號(PW_ON)時,第二電晶體
(M2)開啟(turn on)並使得第一電晶體(M1)閘極維持在低準位。此時,就算按鍵信號回復至高準位也不會改變第一電晶體(M1)閘極的低準位。
由本發明的第二實施例可知,於電池或者變壓器插入電腦系統時穩壓器(REGULATOR)210與嵌入式控制器220會短暫的動作,並確認使用者無按壓電源鍵後再次回到不動作的狀態。僅有在確認使用者按壓電源鍵時才會持續地動作。
再者,本發明的偵測控制電路230所需的待機電流可大幅降至300~500μA。因此,可以使得電池的能量維持較長的時間。
綜上所述,雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
本案圖式中所包含之各元件列示如下:
10‧‧‧穩壓器
20‧‧‧嵌入式控制器
110‧‧‧穩壓器
120‧‧‧嵌入式控制器
130‧‧‧偵測控制電路
132‧‧‧穩壓電路
210‧‧‧穩壓器
220‧‧‧嵌入式控制器
230‧‧‧偵測控制電路
232‧‧‧穩壓電路
本案得藉由下列圖式及說明,俾得一更深入之了解:第一圖所繪示為習知電腦系統中嵌入式控制器的電源控制電路。
第二圖所繪示為本發明電腦系統的電源控制電路的第一實施例。
第三圖所繪示為本發明電腦系統的電源控制電路的第二實
施例。
110‧‧‧穩壓器
120‧‧‧嵌入式控制器
130‧‧‧偵測控制電路
132‧‧‧穩壓電路
Claims (7)
- 一種電腦系統的電源控制電路,包括:一穩壓器接收一第一電壓,可於該穩壓器被致能時將該第一電壓轉換為一嵌入式控制器之工作電壓,其中該穩壓器包括一第一電阻,該第一電阻連接於該第一電壓以及一致能腳位之間;一偵測控制電路接收該第一電壓並判斷一按鍵信號,當該按鍵信號動作時持續致能該穩壓器,其中該偵測控制電路包括:一第二電阻,該第二電阻連接於一第一電晶體閘極與一操作電壓之間;一第三電阻,該第三電阻連接於一第二電晶體閘極與一接地端之間;一穩壓電路,將該第一電壓轉換為該操作電壓,其中該穩壓電路包括:一並聯電壓調整器,該並聯電壓調整器的正極端連接至該接地端,且該並聯電壓調整器的負極端可輸出該操作電壓;一第四電阻,連接於該第一電壓與該並聯電壓調整器的負極端之間;一第五電阻連接於該並聯電壓調整器的負極端與該並聯電壓調整器的參考端之間;以及一第六電阻,連接於該並聯電壓調整器的正 極端與該並聯電壓調整器的參考端之間;以及一嵌入式控制器連接至該穩壓器用以接收該嵌入式控制器之工作電壓,並輸出多個電源控制信號;其中,嵌入式控制器更可提供一電源開啟信號至該偵測控制電路,使得該偵測控制電路持續致能該穩壓器。
- 如申請專利範圍第1項所述之電腦系統的電源控制電路,其中,該第一電壓為一電池所提供的一電池電壓或者一變壓器所提供的一變壓器電壓,該偵測控制電路接收該第一電壓並判斷一按鍵信號,當該按鍵信號未動作時禁能該穩壓器。
- 如申請專利範圍1所述電腦系統的電源控制電路,其中,該穩壓器有一致能腳位連接至該偵測控制電路,以及該第一電阻連接於該第一電壓以及該致能腳位之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之電腦系統的電源控制電路,其中,該偵測控制電路更包括:該第一電晶體汲極連接至該致能腳位,該第一電晶體源極連接至該接地端;該第二電晶體汲極連接至該第一電晶體閘極,該第二電晶體源極連接至該接地端,該第二電晶體閘極接收該電源開啟信號;一二極體,該二極體陰極端接收按鍵信號,該二極體陽極端連接至該第一電晶體閘極;以及一電容器連接於該第一電晶體閘極與該接地端之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之電腦系統的電源控制電 路,其中,該偵測控制電路更包括:該第一電晶體汲極連接至該致能腳位,該第一電晶體源極連接至一接地端;該第二電晶體汲極連接至該第一電晶體閘極,該第二電晶體源極連接至該接地端,該第二電晶體閘極接收該電源開啟信號;一二極體,該二極體陰極端接收按鍵信號,該二極體陽極端連接至該第一電晶體閘極;一第一電容器連接於該第一電晶體閘極與該接地端之間;該第三電晶體汲極連接至該第一電晶體閘極,該第三電晶體源極連接至該接地端;一第二電容器,該第二電容器第一端接收該第一電壓;一第四電阻,連接於該第二電容器第二端與該第三電晶體閘極之間;以及一第五電阻,連接於該第三電晶體閘極與接地端之間。
- 如申請專利範圍第5項所述之電腦系統的電源控制電路,其中,該偵測控制電路更包括:一第四電晶體,該第四電晶體汲極連接至該第一電晶體閘極,該第四電晶體源極連接至該接地端;一第三電容器,該第三電容器第一端接收一第二電壓;一第六電阻,連接於該第三電容器第二端與該第四電晶體閘極之間;以及 一第七電阻,連接於該第四電晶體閘極與接地端之間。
- 如申請專利範圍第5項所述之電腦系統的電源控制電路,其中,該穩壓電路包括:一並聯電壓調整器,該並聯電壓調整器的正極端連接至該接地端,且該並聯電壓調整器的負極端可輸出該操作電壓;一第八電阻,連接於該第一電壓與該並聯電壓調整器的負極端之間;一第九電阻連接於該並聯電壓調整器的負極端與該並聯電壓調整器的參考端之間;以及第十電阻,連接於該並聯電壓調整器的正極端與該並聯電壓調整器的參考端之間。
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