TWI554006B - 電子裝置與其電力控制方法 - Google Patents

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TWI554006B TW104139083A TW104139083A TWI554006B TW I554006 B TWI554006 B TW I554006B TW 104139083 A TW104139083 A TW 104139083A TW 104139083 A TW104139083 A TW 104139083A TW I554006 B TWI554006 B TW I554006B
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Description

電子裝置與其電力控制方法
本發明為一種電子裝置，特別是一種具有動態電力分配機制的電子裝置。
在資訊與科技發達的今日，電腦已成為消費者常用的電子裝置。不僅消費者利用電腦作為文書處理，也可透過網際網路取得所需的資訊。筆記型電腦的可攜帶性與便利性也使得筆記型電腦的使用者逐漸攀升。雖然筆記型電腦的性能不斷地提昇，體積與重量亦不斷地減小，但是一旦筆記型電腦已不敷使用者的需求時，勢必面臨淘汰的命運。
一般來說，筆記型電腦可透過內建的電池或外部電源來進行運作。外部電源透常是透過一變壓器，連接市電以將交流電源轉換為筆記型電腦所需的直流電源以供筆記型電腦運作。但是筆記型電腦即使被淘汰了，所搭配的變壓器通常仍可使用，如果連變壓器也一併丟棄，則顯得浪費。
本發明的目的在於提供一種電力控制方法，可使筆記型電腦使用非專用的變壓器。
本發明的目的在於提供一種電子裝置，如筆記型 電腦，具有一偵測電路與電力控制電路或控制晶片，使得電子裝置可使用非專用的變壓器運作。
11、211‧‧‧變壓器
12、22‧‧‧電子裝置
13、23、63‧‧‧處理器
14、27、68‧‧‧電池
15‧‧‧電池充放電電路
16‧‧‧電力控制電路
17‧‧‧系統電源
18‧‧‧電源管理電路
24、62‧‧‧電力控制晶片
25、610‧‧‧偵測電路
26‧‧‧開關裝置
S31‧‧‧是否連接變壓器？
S32‧‧‧變壓器是否提供足夠的電力？
S33‧‧‧一般模式
S34‧‧‧進入動態電力控制模式
S35‧‧‧變壓器是否符合預定規範？
S36‧‧‧計算電池的輸出電流
S37‧‧‧通知使用者不支援
S41‧‧‧接收一指令
S42‧‧‧讀取暫存器的資料
S43‧‧‧操作模式？
S44‧‧‧一般模式操作
S45‧‧‧動態電力控制模式
S46‧‧‧計算電池輸出電流
S47‧‧‧控制電池以定電流方式輸出
S48‧‧‧電池容量小於20%？
S501‧‧‧電子裝置是否連接變壓器？
S502‧‧‧取得變壓器的資訊
S503‧‧‧變壓器是否提供足夠電力？
S504‧‧‧變壓器直接供電給電子裝置
S505‧‧‧變壓器是否落入支援範圍
S506‧‧‧通知使用者
S507‧‧‧執行動態功率配置機制
S508‧‧‧計算電池放電電流
S509‧‧‧控制電池輸出定電流
S510‧‧‧電池容量小於20%？
S511‧‧‧通知使用者或只由變壓器供電
61‧‧‧輸入接口
64‧‧‧第一開關裝置
64‧‧‧第一電阻
66‧‧‧第二開關裝置
67‧‧‧第二電阻
第1圖為根據本發明之具有動態電力分配的電子裝置的一實施例的示意圖。
第2圖為根據本發明之具有動態電力分配的電子裝置的另一實施例的示意圖。
第3圖為根據本發明之一電力控制方法的一實施例的流程圖。
第4圖為根據本發明之一電力控制方法的另一實施例的流程圖。
第5圖為根據本發明之一電力控制方法的另一實施例的流程圖。
第6圖為根據本發明之具有動態電力分配的電子裝置的另一實施例的示意圖。
第1圖為根據本發明之具有動態電力分配(dynamic power distribution)的電子裝置的一實施例的示意圖。電子裝置12包括處理器13、電池14、電池充放電電路15、電力控制電路16、系統電源17、電源管理電路18。電子裝置12可由電池14供電，或是當電子裝置12連接變壓器11時，由變壓器11供電。 此外，當電子裝置12連接變壓器11時，電池可由變壓器11充電。系統電源17會接收電池14且/或變壓器11提供的電力，並受控於電源管理電路18，以對電子裝置12內的元件供電。
一般而言，電子裝置12會設定一消耗功率，該消耗功率可能是電子裝置12運作時所需的最大功率。變壓器11具有一輸出功率，且正常情況下該輸出功率是大於等於該消耗功率。本發明的重點在於當變壓器11的輸出功率小於該消耗功率時，電子裝置12內的動態功率配置機制可將變壓器11與電池24提供的電力提供給系統電源17。
請參考表一。表一為一般變壓器11的輸出功率、電壓與電流的對照表。
從表一中可以發現，變壓器的輸出電壓都是固定的。本案的動態功率配置機制主要適用在具有相同輸出電壓的變壓器，但仍可透過電子裝置內的電路設計使用不同輸出電壓的變壓器。在一實施例中，變壓器的輸出電壓若大於電子裝置的預定電壓，電子裝置內可設計一降壓電路，將變壓器的輸出電壓轉換為符合電子裝置的預定電壓。
當電力控制電路16偵測到變壓器11連接至電子裝置12時，電力控制電路16先取得變壓器11的輸出功率資訊，並傳送給處理器13。輸出功率資訊可透由變壓器11透過額外的腳 外傳送給電力控制電路16。另一個方式是電力控制電路16透過流經電力控制電路16內的一電阻的電流值計算得到。當處理器13接收到輸出功率資訊時，先判斷變壓器11的輸出功率是否大於電子裝置12的消耗功率的一半。若小於電子裝置12的消耗功率的一半，則透過一操作介面通知使用者無法支援本案的動態功率配置機制。
當變壓器11的輸出功率大於電子裝置12的消耗功 率的一半時，處理器13根據變壓器11的輸出功率計算電池14的一輸出電流。一般來說，當電池14運作時，電池14的輸出電流是根據電子裝置12目前所需的電流值決定，或是根據電池耦接的負載決定，並不會限制輸出的電流值大小。一般電池14的保護機制是限制一定時間內的放電量，如每十秒放電1.5C(-1.5C/10sec)或每30秒放電2C(-2C/30sec)。(例如：電池以C來做為電流大小衡量的單位)。而本案的動態功率配置機制會固定電池的放電電流，以彌補變壓器11不足的功率。
舉例來說，電子裝置12的消耗功率為130W，變壓器11的輸出功率為65W，且電池14的輸出電壓為11.1V。處理器根據下列式子計算電池14的輸出電流值：(130-65)/11.1=5.86A
如果電子裝置12的消耗功率為130W，變壓器11的輸出功率為90W，且電池14的輸出電壓為11.1V。處理器根據下列式子計算電池14的輸出電流值：(130-90)/11.1=3.6A
處理器13會將求的電流值儲存在一暫存器的預定 位址。接著，處理器13會控制電池14以限電流方式提供電力給系統電源17。因此，當電子裝置12內的動態功率配置機制被啟動時，此時系統電源17是同時接收電池14與變壓器11提供的電源。換言之，當電子裝置12內的動態功率配置機制被啟動時，電子裝置12是同時被電池14與變壓器11供電。
在本實施例以及後續的實施例中，資料的傳遞是 藉由系統管理匯流排(System Management Bus，縮寫為SMBus或SMB)傳遞。在本案中，亦可透過SMBus的指令集啟動電子裝置12的動態功率配置機制。請參考表二。表二為SMBus的部分指令集的範例，處理器13可根據接收到指令碼進行對應的動作。
在SMBus的標準中，並沒有針對0x2d這個指令碼設定對應的功能與參數，因此本案利用指令碼0x2d作為啟動動態功率配置機制的指令。因此，當處理器13接收到指令碼0x2d，會先至SMBus的暫存器中一第一位址，如0x6000，去讀取資料，以決定電子裝置12的操作模式。以下為兩個指令的舉例說明： W 2d,Data=0x6000
W 2d,Data=0x6100
第一個指令是指在0x2d的指令碼中寫入0x6000，接著在0x6000的位址中讀取電子裝置12的操作模式。在本例子中，0x6000的位址中是指電子裝置12指運作在動態電力控制模式，因此處理器13會讀取暫存器0x1f的位址，以得到電池的輸出電流值。接著根據該電流值控制一電池能源管理電路(Gas gauge)控制電池14的放電電流。
第一個指令是指在0x2d的指令碼中寫入0x6100，接著在0x6100的位址中讀取電子裝置12的操作模式。在本例子中，0x6100的位址中是指電子裝置12指運作在一般模式，因此電池不會進行放電。
上述實施例中關於SMBus指令的操作可應用在本案所有實施例中，但為說明書簡潔，後續的實施例中暫且略過不提。在第1圖中的實施例中，電子裝置12可能為一筆記型電腦或是具有內建電池的手持式電子裝置。同樣地，後續實施例中的電子裝置也可能是一筆記型電腦或是具有內建電池的手持式電子裝置。
第2圖為根據本發明之具有動態電力分配的電子裝置的另一實施例的示意圖。電子裝置22包括處理器23、電力控制晶片24、偵測電路25、開關裝置26以及電池27。電子裝置22可由電池27供電，或是當電子裝置22連接變壓器21時，由變壓器21供電。此外，當電子裝置22連接變壓器21時，電池27可由變壓器21充電。系統電源會接收電池27且/或變壓器21提供 的電力，對電子裝置22內的元件供電。
一般而言，電子裝置22會設定一消耗功率，該消 耗功率可能是電子裝置22運作時所需的最大功率。變壓器21具有一輸出功率，且正常情況下該輸出功率是大於等於該消耗功率。本發明的重點在於當變壓器21的輸出功率小於該消耗功率時，電子裝置22內的電力控制晶片24可將變壓器21與電池27提供的電力提供給系統電源。
當偵測電路25偵測到變壓器21連接至電子裝置22 時，偵測電路25先取得變壓器21的輸出功率資訊，並透過電力控制晶片24傳送給處理器23。輸出功率資訊可透由變壓器21透過額外的腳外傳送給電力控制晶片24。另一個方式就是電力控制晶片24或處理器23取得流經偵測電路25內的一電阻的電流值計算得到。當處理器23接收到輸出功率資訊時，先判斷變壓器21的輸出功率是否大於電子裝置22的消耗功率的一半。若小於電子裝置22的消耗功率的一半，則透過一操作介面通知使用者無法支援本案的動態功率配置機制。如果變壓器21的輸出功率是否大於電子裝置22的消耗功率，則偵測電路25直接將變壓器21提供的電力提供給系統電源，且電力控制晶片會關閉開關裝置26。
一般來說，當電池27運作時，電池27的輸出電流 是根據電子裝置22目前所需的電流值決定，或是根據電池耦接的負載決定，並不會限制輸出的電流值大小。而在本案中，因為變壓器21的輸出功率不足，因此需要透過電池27提供不足的電力。本案會透過處理器23或電力控制晶片24來控制電池27的 輸出電流，以以彌補變壓器21不足的功率。
舉例來說，電子裝置22的消耗功率為130W，變壓器21的輸出功率為65W，且電池27的輸出電壓為11.1V。處理器根據下列式子計算電池27的輸出電流值：(130-65)/11.1=5.86A
如果電子裝置22的消耗功率為130W，變壓器21的輸出功率為90W，且電池27的輸出電壓為11.1V。處理器根據下列式子計算電池27的輸出電流值：(130-90)/11.1=3.6A
處理器23會將求的電流值儲存在一暫存器的預定位址。接著，處理器23會通知電力控制晶片24將開關裝置26打開，並控制電池27以限電流方式提供電力給系統電源。因此，當電子裝置22內的動態功率配置機制被啟動時，此時系統電源是同時接收電池27與變壓器21提供的電源。換言之，當電子裝置22內的動態功率配置機制被啟動時，電子裝置22是同時被電池27與變壓器21供電。
在另一實施方式中，開關裝置26內具有一電流控制電路。電力控制晶片24可根據處理器23求得的電流值，控制該電流控制電路，使得系統電源得到足夠的電力。
第3圖為根據本發明之一電力控制方法的一實施例的流程圖。本實施例的電力控制方法適用於內建電池的電子裝置，如筆記型電腦。本發明的電力控制方法可透過電子裝置內的處理器以及電池電力量測晶片(gas gauge)完成。本實施例的電力控制方法亦可透過第1圖、第2圖或第6圖的電子裝置 來實現。
在步驟S31中，電子裝置內的一偵測器判斷電子裝 置是否連接至一變壓器？如果電子裝置沒有連接變壓器，則本發明的電力控制方法持續停留在步驟S31，直到電子裝置偵測到變壓器為止。當偵測電路偵測到變壓器連接至電子裝置時，偵測電路(或電池電力量測晶片，或處理器)執行步驟S32。 在步驟S32中，電子裝置內的偵測電路(或電池電力量測晶片，或處理器)判斷變壓器是否提供足夠的電力給電子裝置。如果變壓器可以提供足夠的電力給電子裝置，則執行步驟S33，電子裝置以一般模式運作。如果變壓器無法提供足夠的電力給電子裝置，則執行步驟S34，此時電子裝置進入動態電力控制模式。要注意的是，在步驟S34中，電子裝置還不會執行如前述的動態功率配置機制。
在步驟S35中，電子裝置內的電力控制電路或處理 器判斷變壓器的輸出功率是否落入預定的範圍內。在本實施例中，變壓器的輸出功率必需小於電子裝置的消耗功率，且大於該消耗功率的一半。如果變壓器的輸出功率小於消耗功率的一半，步驟S37被執行，且電子裝置會通知使用者不支援本案的動態功率配置機制。當變壓器的輸出功率大於該消耗功率的一半時，步驟S36被執行，電子裝置內的處理器會計算電池的輸出電流。計算的方式如第2圖說明，在此不贅述。當電池的輸出電流被確定後，電子裝置內的處理器會將該電流值儲存在一暫存器的一特定位址，且電池電力量測晶片會自該特定位址讀取該電流值，並控制電池以定電流的方式提供電力給電子裝 置。此時，電子裝置同時被電池與變壓器供電。
第4圖為根據本發明之一電力控制方法的另一實 施例的流程圖。本實施例的電力控制方法適用於內建電池的電子裝置，如筆記型電腦。本發明的電力控制方法可透過電子裝置內的處理器以及電池電力量測晶片(gas gauge)完成。本實施例的電力控制方法亦可透過第1圖、第2圖或第6圖的電子裝置來實現。
當電子裝置連接一變壓器，且該變壓器支援本案 的動態功率配置機制，步驟S41被執行以接收一指令，以執行本案的動態功率配置機制。在一實施例中，電子裝置只要判斷變壓器支援本案的動態功率配置機制，就會自動產生該指令，且電子裝置內的處理器以及電池電力量測晶片接著執行本案的動態功率配置機制。在步驟S42中，電子裝置內的處理器讀取暫存器的資料，以得知目前的操作模式。在步驟S43中，電子裝置內的處理器確認目前電子裝置的操作模式。如果電子裝置運作在一般模式，則步驟S44被執行，此時電子裝置內的電池不對電子裝置供電。如果暫存器的資料指出電子裝置是運作在動態電力控制模式，則步驟S45被執行。
在步驟S46被執行，電子裝置內的處理器會計算電 池的輸出電流。計算的方式如第2圖說明，在此不贅述。當電池的輸出電流被確定後，電子裝置內的處理器會將該電流值儲存在一暫存器的一特定位址。且在步驟S47中，電池電力量測晶片會自該特定位址讀取該電流值，並控制電池以定電流的方式提供電力給電子裝置。此時，電子裝置同時被電池與變壓器 供電。在步驟S48中，電池電力量測晶片判斷電池容量是否小於20%。如果電池容量大於20%，則電池持續以定電流方式放電。如果電池容量小於20%，則步驟S44被執行，此時電子裝置內的電池停止對電子裝置供電，且電子裝置改以一般模式運作。此時，電子裝置因為無法得到足夠的電力，可能會以省電模式運作，或是通知使用者準備關機。
更進一步來說，本實施例的電力控制方法可以單 獨被執行，也可以與第3圖的電力控制方法一直被執行。在第3圖的步驟S36中，在電子裝置內的處理器會計算電池的輸出電流後，此時本案的動態功率配置機制不會馬上被執行，而是根據第4圖的步驟S41的結果決定。當確定電子裝置要運作在動態電力控制模式時，可省略步驟S46，直接執行步驟S47及步驟S48。
第5圖為根據本發明之一電力控制方法的另一實 施例的流程圖。本實施例的電力控制方法適用於內建電池的電子裝置，如筆記型電腦。本發明的電力控制方法可透過電子裝置內的處理器以及電池電力量測晶片(gas gauge)完成。本實施例的電力控制方法亦可透過第1圖、第2圖或第6圖的電子裝置來實現。
在步驟S501中，電子裝置內的一偵測電路偵測電 子裝置是否連接變壓器。當偵測到變壓器連接至電子裝置時，步驟S502被執行。此時電子裝置會取得變壓器的資訊。在一實施例中，變壓器的資訊為變壓器的輸出功率。接著在步驟S503中，電子裝置內的處理器判斷變壓器是否可以提供足夠電力給 電子裝置使用。一般來說，電子裝置設定有一消耗功率，該消耗功率可能是電子裝置運作時所需的最大功率。如果當變壓器的輸出功率大於電子裝置的消耗功率時，步驟S504被執行，且此時由變壓器直接供電給電子裝置。
如果變壓器的輸出功率小於電子裝置的消耗功率 時，步驟S505被執行。電子裝置內的處理器會判斷變壓器的輸出功率是否落入動態功率配置機制支援範圍。在本實施例中，變壓器的輸出功率必需小於電子裝置的消耗功率，且大於該消耗功率的一半。如果變壓器的輸出功率小於電子裝置的消耗功率的一半，步驟S506被執行。電子裝置會以視窗訊息通知使用者該變壓器不被支援，或是告知使用者該電子裝置只能以變壓器提供的輸出功率運作。
在步驟S507中，電子裝置執行動態功率配置機 制。在步驟S508中，電子裝置內的處理器根據電子裝置的消耗功率與變壓器的輸出功率計算電池放電電流。接著在步驟S509中，電池電力量測晶片控制電池以定電流輸出方式提供電子裝置所需的電力。在步驟510中，電池電力量測晶片判斷電池容量是否小於20%。如果電池容量大於20%，則電池持續以定電流方式放電。如果電池容量小於20%，則步驟S511被執行，此時電子裝置內的電池停止對電子裝置供電，且電子裝置改以一般模式運作。此時，電子裝置因為無法得到足夠的電力，可能會以省電模式運作，通知使用者準備關機或是通知使用者電子裝置此時只由變壓器供電。
第6圖為根據本發明之具有動態電力分配的電子 裝置的另一實施例的示意圖。電子裝置包括一輸入接口61、一電力控制晶片62、一處理器63、一第一開關裝置64、一第一電阻65、一第二開關裝置66、一第二電阻67、一電池68。其中，偵測電路610包括第一開關裝置64以及第一電阻65，用以偵測變壓器是否連接至輸入接口61。
當偵測電路610偵測到變壓器連接至輸入接口61 時，端點N1的電位被改變以通知電力控制晶片62。此時電力控制晶片62量測流經第一電阻65的電流計算變壓器的輸出功率。電力控制晶片62會將變壓器的輸出功率傳送給處理器63。 當處理器63判斷變壓器的輸出功率小於電子裝置的消耗功率時，處理器63更判斷變壓器的輸出功率是否大於電子裝置的消耗功率的一半。如果變壓器的輸出功率是否大於電子裝置的消耗功率的一半，處理器63執行一動態電力分配機制並計算電池68的一放電電流。
在一實施例中，處理器63可以直接控制電池68以 定電流方式輸出。在另一實施例中，電力控制晶片62根據處理器計算的放電電流控制電池68以定電流方式輸出。當動態電力分配機制被執行時，第一電晶體被關閉，且第二開關裝置66被導通，此時系統電源同時接收變壓器輸出的電力(如方向A1所示)與電池68所提供的電力(如方向A3所示)。如果變壓器要對電池68充電的話，第一電晶體被導通，且第二開關裝置66被關閉，此時變壓器輸出的電力以方向A2的方式流動，且透過第二電阻67對電池68充電。
本實施例之運作如上所述，但本實施例中的電子 裝置也可執行如第3、4以及5圖中的電力控制方法。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已， 當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
11‧‧‧變壓器
12‧‧‧電子裝置
13‧‧‧處理器
14‧‧‧電池
15‧‧‧電池充放電電路
16‧‧‧電力控制電路
17‧‧‧系統電源
18‧‧‧電源管理電路

Claims (10)

  1. 一種電力控制方法，適用於一電子裝置，其中該電子裝置內建有一電池且可與一外部變壓器連接，該方法包括：偵測該外部變壓器是否與該電子裝置連接；當該外部變壓器與該電子裝置連接時，取得該變壓器之資訊；根據該變壓器之資訊與該電子裝置之一消耗功率計算一電流值；以及控制該電池根據該電流值，以定電流的方式提供該電子裝置所需之電力，此時該電子裝置同時被該外部電壓器與該電池供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電力控制方法，其中該變壓器之資訊包括該變壓器之一輸出功率，且該方法更包括：判斷該變壓器的輸出功率是否大於該電子裝置之消耗功率的一半；以及當該變壓器的輸出功率是否大於該電子裝置之消耗功率的一半時，該電池根據該電流值，以定電流的方式提供該電子裝置所需之電力。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電力控制方法，其中若該變壓器的輸出功率不大於該電子裝置之消耗功率的一半，產生一警告信息通知該電子裝置的一使用者。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電力控制方法，其中若該變壓器的輸出功率係由該變壓器提供給該電子裝置，或由該電子裝置根據該變壓器的一輸入電流計算得知。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電力控制方法，更包括：於一暫存器之一第一特定位址讀取一指令；根據該指令決定該電子裝置是否進入一動態電力控制模式；以及當該電子裝置進入該動態電力控制模式時，自該暫存器的一第二特定位址讀取該電流值，並控制該電池根據該電流值，以定電流的方式提供該電子裝置所需之電力。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電力控制方法，更包括：當該外部變壓器與該電子裝置連接時，判斷該變壓器的一輸出功率是否大於該電子裝置之消耗功率的一半；以及當該變壓器的輸出功率是否大於該電子裝置之消耗功率的一半時，產生一控制介面，並根據該電子裝置的一使用者的輸入，讓該電子裝置進入一動態電力控制模式，使得該電子裝置同時被該外部電壓器與該電池供電。
  7. 一種電子裝置，具有一動態電力分配機制，耦接一變壓器，包括：一電池；一偵測電路，用以偵測該變壓器是否連接該電子裝置；一電力控制晶片，耦接該偵測電路，取得該變壓器的一輸出功率；一處理器，耦接該電力控制晶片，根據該輸出功率與該電子裝置的一消耗功率計算一電流值，並啟動一動態電力分配機制以控制該電池根據該電流值以限電流方式對該電子裝置供電，其中該電子裝置同時被該外部電壓器與該電池 供電。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中該電力控制晶片讀取流經該偵測電路內的一電阻的一第一電流以計算該變壓器的該輸出功率。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中該處理器更判斷該變壓器的輸出功率是否大於該電子裝置之消耗功率的一半，且當該變壓器的輸出功率是否大於該電子裝置之消耗功率的一半時，該動態電力分配機制被啟動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中若該變壓器的輸出功率不大於該電子裝置之消耗功率的一半，產生一警告信息通知該電子裝置的一使用者。
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