TWI789763B

TWI789763B - 多電源控制裝置以及多電源控制方法

Info

Publication number: TWI789763B
Application number: TW110118364A
Authority: TW
Inventors: 林旺旗
Original assignee: 仁寶電腦工業股份有限公司
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TW202247559A

Abstract

本發明提供一種多電源控制裝置以及多電源控制方法。多電源控制裝置包括多個電源轉換器以及控制器。當所述多個電源轉換器中的至少一電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值時，控制器使所述多個電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。

Description

多電源控制裝置以及多電源控制方法

本發明是有關於一種電源控制裝置以及電源控制方法，且特別是有關於一種多電源控制裝置以及多電源控制方法。

在現行技術中，多個電源轉換器當中的一特定電源轉換器會持續運行以將輸出電源提供至負載。然而，上述特定電源轉換器在持續運行的狀況下，會造成特定電源轉換器的生命週期降低。因此，如何提高電源轉換器的生命週期，是本領域技術人員所要努力研究的技術重點之一。

本發明提供一種多電源控制裝置以及多電源控制方法，能夠提高電源轉換器的生命週期。

本發明的多電源控制裝置包括多個電源轉換器以及控制器。控制器耦接於所述多個電源轉換器。控制器經配置以獲知需求功率，並致能多個電源轉換器的至少其中之一以提供大於或等於需求功率的輸出功率。當所述多個電源轉換器中的至少一電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值時，控制器使所述多個電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。

本發明的多電源控制方法包括：獲知需求功率；致能多個電源轉換器的至少其中之一以提供大於或等於需求功率的輸出功率；以及當所述多個電源轉換器中的至少一電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值時，使所述多個電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。

基於上述，本發明判斷至少一電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值時，使所述多個電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。如此一來，本發明能夠提高電源轉換器的解熱能力並提高電源轉換器的生命週期。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200、300:多電源控制裝置

110_1、110_2、210_1、210_2、310_1、310_2:電源轉換器

120、220、320:控制器

211_1、211_2、311_1、311_2:功率電晶體

212_1、212_2、312_1、312_2:電感器

230_1、230_2、330_1、330_2:溫度偵測單元

C1、C2:溫度曲線

LD:負載

P1、P2:輸出電源

PWM1、PWM2、PWM3:工作週期

RP:需求功率

SC1、SC2:控制訊號

S110~S130:步驟

S210~S250:步驟

T1、T2:溫度值

TD:預設溫度值

TI1、TI2、TI3:時間區間

圖1是依據本發明第一實施例所繪示的多電源控制裝置的裝置示意圖。

圖2是依據本發明一實施例所繪示的多電源控制方法的方法流程圖。

圖3是依據本發明一實施例所繪示的另一多電源控制方法的方法流程圖。

圖4A、4B是依據本發明一實施例所繪示的兩個電源轉換器的工作週期表現圖。

圖5是依據本發明一實施例所繪示的三個電源轉換器的工作週期表現圖。

圖6是依據本發明第二實施例所繪示的多電源控制裝置的裝置示意圖。

圖7是依據本發明第三實施例所繪示的多電源控制裝置的裝置示意圖。

圖8是依據本發明一實施例所繪示的溫度變化示意圖。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的裝置與方法的範例。

請參考圖1，圖1是依據本發明第一實施例所繪示的多電源控制裝置的裝置示意圖。在本實施例中，多電源控制裝置100包括電源轉換器110_1、110_2以及控制器120。在本實施例中，電源轉換器110_1、110_2可以是直流轉直流(DC-DC)電源轉換器或交流轉直流(AC-DC)電源轉換器。在本實施例中，電源轉換器110_1、110_2可以是以單一晶片形式或是以適配器來實現。為了便於說明，本實施例以兩個電源轉換器110_1、110_2為例。本發明的電源轉換器的數量可以是多個，並不以本實施例的電源轉換器的數量為限。在本實施例中，在本實施例中，控制器120會選擇性地產生控制訊號SC1、SC2。控制器120將控制訊號SC1提供至電源轉換器110_1，並將控制訊號SC2提供至電源轉換器110_2。電源轉換器110_1會基於控制器120的控制將輸出電源P1提供至負載LD。相似地，電源轉換器110_2也會基於控制器120的控制將輸出電源P2提供至負載LD。在本實施例中，負載LD可以是電子裝置或者是設置於電子裝置內部的中央處理器(Central Processing Unit，CPU)或圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)。

在本實施例中，控制器120耦接於電源轉換器110_1、110_2。控制器120獲知負載LD的需求功率RP。舉例來說，控制器120會與負載LD進行通訊以獲知負載LD的需求功率RP。控制器120致能電源轉換器110_1、110_2的其中之一以提供輸出功率，使得多電源控制裝置100的輸出功率大於或等於負載LD的需求功率RP。在本實施例中，控制器120會獲知電源轉換器110_1的溫度值T1以及電源轉換器110_2的溫度值T2。當電源轉換器110_1、110_2的溫度值T1、T2的至少一者的大於或等於預設溫度值TD時，控制器120使電源轉換器110_1、110_2以輪替方式進入高電力供應狀態。

舉例來說，控制器120致能電源轉換器110_1並控制電源轉換器110_1進入高電力供應狀態。控制器120判斷電源轉換器110_1的溫度值T1是否大於或等於預設溫度值TD。當電源轉換器110_1的溫度值T1被判斷出大於或等於預設溫度值TD時，控制器120會使電源轉換器110_2進入高電力供應狀態，並且使電源轉換器110_1進入低電力供應狀態。接下來，控制器120會使電源轉換器110_2進入低電力供應狀態，並且使電源轉換器110_1進入高電力供應狀態。再接下來，控制器120會使電源轉換器110_2進入高電力供應狀態，並且使電源轉換器110_1進入低電力供應狀態，依此類推。

在本實施例中，控制器120例如是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合，其可載入並執行電腦程式。

在此值得一提的是，控制器120判斷出至少一電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值TD時，使電源轉換器110_1、110_2以輪替方式進入高電力供應狀態。如此一來，多電源控制裝置100能夠提高電源轉換器110_1、110_2的解熱能力並提高電源轉換器110_1、110_2的生命週期。

請同時參考圖1以及圖2，圖2是依據本發明一實施例所繪示的多電源控制方法的方法流程圖。本實施例的多電源控制方法適用於多電源控制裝置100。在本實施例中，控制器120在步驟S110中獲知負載LD的需求功率RP。在步驟S120中，控制器120致能電源轉換器110_1、110_2的其中之一，藉以使多電源控制裝置100提供大於或等於需求功率RP的輸出功率。在步驟S130中，當電源轉換器110_1、110_2的溫度值T1、T2的至少一者大於或等於預設溫度值TD時，控制器120使電源轉換器110_1、110_2以輪替方式進入高電力供應狀態。步驟S110~S130的實施範例可以在圖1的實施細節中獲致足夠的教示，因此恕不在此重述。

請參考圖3，圖3是依據本發明一實施例所繪示的另一多電源控制方法的方法流程圖。本實施例的多電源控制方法適用於具有多個電源轉換器的多電源控制裝置。在本實施例中，多電源控制裝置在步驟S210中獲知需求功率RP。在步驟S220中，多電源控制裝置會判斷輸出功率是否小於需求功率RP。當判斷出輸出功率小於需求功率RP時，控制器120在步驟S230中提高電源轉換器的致能數量並回到步驟S210。步驟S210~S230的步驟迴圈可以確保輸出功率能夠大於或等於需求功率RP。在另一方面，當判斷出輸出功率大於或等於需求功率RP時，多電源控制裝置在步驟S240中會判斷電源轉換器的溫度值的至少一者的是否大於或等於預設溫度值TD。當所有電源轉換器的溫度值被判斷出都小於預設溫度值TD時，多電源控制方法會回到步驟S240。在一些實施例中，當電源轉換器的溫度值都小於預設溫度值TD時，多電源控制方法會回到步驟S210。

在另一方面，當電源轉換器的至少一者的溫度值被判斷出大於或等於預設溫度值TD時，多電源控制裝置會在步驟S250中使電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。接下來，多電源控制方法會回到步驟S210。

舉例來說，多電源控制裝置包括4個電源轉換器。在步驟S210~S230中會致能4個電源轉換器中的第一電源轉換器以及第二電源轉換器以確保輸出功率能夠大於或等於需求功率RP。當電源轉換器的至少一者的溫度值被判斷出大於或等於預設溫度值TD時，多電源控制裝置還會致能4個電源轉換器中的第三電源轉換器以及第四電源轉換器。在第一時間區間，多電源控制裝置使第三電源轉換器以及第四電源轉換器進入高電力供應狀態，並使其餘電源轉換器(即，第一電源轉換器以及第二電源轉換器)進入低電力供應狀態。也就是說，當4個電源轉換器中的部分電源轉換器被控制以進入高電力供應狀態時，其餘的電源轉換器被控制以進入低電力供應狀態。在第二時間區間，多電源控制裝置以使第一電源轉換器以及第二電源轉換器進入高電力供應狀態，並使其餘電源轉換器(即，第三電源轉換器以及第四電源轉換器)進入低電力供應狀態，依此類推。

請同時參考圖1、圖4A以及圖4B，圖4A、4B是依據本發明一實施例所繪示的兩個電源轉換器的工作週期表現圖。在本實施例中，電源轉換器110_1會基於工作週期(duty cycle)PWM1提供輸出電源P1。電源轉換器110_2會基於工作週期PWM2提供輸出電源P2。舉例來說，首先，電源轉換器110_1被致能以進入高電力供應狀態。電源轉換器110_2處於低電力供應狀態或者是被禁能。高電力供應狀態具有較高的工作週期(例如是80%~100%)。低電力供應狀態具有較低的工作週期(例如是1%~20%)。電源轉換器110_1基於將近100%的工作週期提供輸出電源P1(如圖4A所示)，並且電源轉換器110_1的溫度值T1開始上升。當電源轉換器110_1的溫度值T1在時間區間TI1上升到預設溫度值TD(例如70℃~90℃的任一溫度)時，控制器120進入時間區間TI2以使電源轉換器110_2處於高電力供應狀態，並且使電源轉換器110_1處於低電力供應狀態，如圖4B所示。接下來，在時間區間TI2結束時，控制器120使電源轉換器110_2處於低電力供應狀態，並且使電源轉換器110_1處於高電力供應狀態，如時間區間TI1所示的工作週期表現，依此類推。因此，電源轉換器110_1、110_2可輪替休息。如此一來，多電源控制裝置100能夠提高電源轉換器110_1、110_2的解熱能力並提高電源轉換器110_1、110_2的生命週期。

請參考圖5，圖5是依據本發明一實施例所繪示的三個電源轉換器的工作週期表現圖。圖5可適用於對至少三個電源轉換器進行控制的多電源控制方法以及多電源控制裝置。至少三個電源轉換器包括第一電源轉換器、第二電源轉換器以及第三電源轉換器。在本實施例中，第一電源轉換器會基於工作週期PWM1提供輸出電源。第二電源轉換器會基於工作週期PWM2提供輸出電源。第三電源轉換器會基於工作週期PWM3提供輸出電源。舉例來說，當第二電源轉換器處於高電力供應狀態並且的溫度值被判斷出上升到預設溫度值時，第一電源轉換器會在時間區間TI1中被控制以處於高電力供應狀態，而第二電源轉換器以及第三電源轉換器則會在時間區間TI1中被控制以處於低電力供應狀態。接下來，在時間區間TI2中，第二電源轉換器會被控制以處於高電力供應狀態，而第一電源轉換器以及第三電源轉換器則會被控制以處於低電力供應狀態。再接下來，在時間區間TI3中，第三電源轉換器會被控制以處於高電力供應狀態，而第一電源轉換器以及第二電源轉換器則會被控制以處於低電力供應狀態。本發明的三個電源轉換器處於高電力供應狀態的時間順序可依據實際需求被調整，並不以本實施例的時間順序為限。

在一些實施例中，當第一電源轉換器以及第二電源轉換器處於高電力供應狀態，並且第一電源轉換器以及第二電源轉換器的至少一者的溫度值被判斷出上升到預設溫度值時，多電源控制裝置會使第一電源轉換器、第二電源轉換器以及第三電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。在時間區間TI1中，第一電源轉換器以及第三電源轉換器會被控制以處於高電力供應狀態，而第二電源轉換器則會被控制以處於低電力供應狀態。在時間區間TI2中，第一電源轉換器以及第二電源轉換器會被控制以處於高電力供應狀態，而第三電源轉換器則會被控制以處於低電力供應狀態。在時間區間TI3中，第二電源轉換器以及第三電源轉換器會被控制以處於高電力供應狀態，而第一電源轉換器則會被控制以處於低電力供應狀態。

請參考圖6，圖6是依據本發明第二實施例所繪示的多電源控制裝置的裝置示意圖。在本實施例中，多電源控制裝置200包括電源轉換器210_1、210_2、控制器220以及溫度偵測單元230_1、230_2。在本實施例中，溫度偵測單元230_1、230_2耦接於控制器220。溫度偵測單元230_1、230_2分別偵測電源轉換器210_1、210_2的溫度值T1、T2。舉例來說，溫度偵測單元230_1偵測電源轉換器210_1的溫度值T1，並將溫度值T1提供至控制器220。溫度偵測單元230_2偵測電源轉換器210_2的溫度值T2，並將溫度值T2提供至控制器220。

在本實施例中，電源轉換器210_1包括功率電晶體211_1以及電感器212_1。功率電晶體211_1以及電感器212_1可基於工作週期提供輸出電源P1。在電源轉換器210_1運行中，功率電晶體211_1會產生較高的溫度值。因此，溫度偵測單元230_1能夠偵測功率電晶體211_1的溫度值以作為電源轉換器210_1的溫度值T1。相似地，電源轉換器210_2包括功率電晶體211_2以及電感器212_2。功率電晶體211_2以及電感器212_2可基於工作週期提供輸出電源P2。溫度偵測單元230_2能夠偵測功率電晶體211_2的溫度值以作為電源轉換器210_2的溫度值T2。

在一些實施例中，在電源轉換器210_1運行中，電感器212_1也會產生較高的溫度值。因此，溫度偵測單元230_1能夠偵測電感器212_1的溫度值以作為電源轉換器210_1的溫度值T1。相似地，溫度偵測單元230_2能夠偵測電感器212_2的溫度值以作為電源轉換器210_2的溫度值T2。

在本實施例中，溫度偵測單元230_1是被設置在電源轉換器210_1的外部。溫度偵測單元230_2是被設置在電源轉換器210_2的外部。在一些實施例中，溫度偵測單元230_1、230_2的至少其中之一可以被設置在電源轉換器210_1、210_2的內部。

請參考圖7，圖7是依據本發明第三實施例所繪示的多電源控制裝置的裝置示意圖。在本實施例中，多電源控制裝置300包括電源轉換器310_1、310_2、控制器320以及溫度偵測單元330_1、330_2。電源轉換器310_1包括功率電晶體311_1以及電感器312_1。電源轉換器310_2包括功率電晶體311_2以及電感器312_2。不同於第二實施例，溫度偵測單元330_1是被設置在電源轉換器310_1的內部。溫度偵測單元330_2是被設置在電源轉換器310_2的內部。在本實施例中，溫度偵測單元330_1能夠偵測功率電晶體311_1的溫度值以作為電源轉換器310_1的溫度值T1。溫度偵測單元330_2能夠偵測功率電晶體311_2的溫度值以作為電源轉換器310_2的溫度值T2。

在一些實施例中，溫度偵測單元330_1能夠偵測電感器312_1的溫度值以作為電源轉換器310_1的溫度值T1。溫度偵測單元330_2能夠偵測電感器312_2的溫度值以作為電源轉換器310_2的溫度值T2。

請參考圖8，圖8是依據本發明一實施例所繪示的溫度變化示意圖。圖8示出了未採用本發明的多電源控制方法的電源轉換器的溫度值的溫度曲線C1以及採用本發明的多電源控制方法的電源轉換器的溫度值的溫度曲線C2。在本實施例中，在處於高電力供應狀態的電源轉換器的溫度值還沒到達預設溫度值TD的情況下，溫度曲線C1、C2依時間上升的趨勢大致上是相同的。應注意的是，當電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值TD的情況下，多電源控制方法會使多個電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。因此，電源轉換器的溫度曲線C2的上升趨勢被抑制。

綜上所述，本發明的多電源控制裝置以及多電源控制裝置能夠判斷至少一電源轉換器的溫度值大於或等於預設溫度值時，使所述多個電源轉換器以輪替方式進入高電力供應狀態。如此一來，本發明的多電源控制裝置以及多電源控制裝置能夠提高電源轉換器的解熱能力並提高電源轉換器的生命週期。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:多電源控制裝置 110_1、110_2:電源轉換器 120:控制器 LD:負載 P1、P2:輸出電源 RP:需求功率 SC1、SC2:控制訊號 T1、T2:溫度值 TD:預設溫度值

Claims

一種多電源控制裝置，包括：多個電源轉換器；以及一控制器，耦接於該些電源轉換器，經配置以獲知一需求功率，並致能該些電源轉換器的至少其中之一以提供大於或等於該需求功率的一輸出功率，其中當該些電源轉換器中的至少一電源轉換器的溫度值大於或等於一預設溫度值時，該控制器使該些電源轉換器以輪替方式進入一高電力供應狀態。
如請求項1所述的多電源控制裝置，其中：當該些電源轉換器中的部分電源轉換器被控制以進入該高電力供應狀態時，其餘的電源轉換器被控制以進入一低電力供應狀態，處於該高電力供應狀態的電源轉換器所提供的工作週期高於處於該低電力供應狀態的電源轉換器所提供的工作週期。
如請求項1所述的多電源控制裝置，還包括：多個溫度偵測單元，耦接於該控制器，各經配置以偵測該些電源轉換器中的對應電源轉換器的一溫度值，並且將該溫度值提供至該控制器。
如請求項3所述的多電源控制裝置，其中該些溫度偵測單元中的至少一溫度偵測單元各經配置以偵測該些電源轉換器中的對應電源轉換器的一功率電晶體的溫度值。
如請求項3所述的多電源控制裝置，其中該些溫度偵測單元中的至少一溫度偵測單元各經配置以偵測該些電源轉換器中的對應電源轉換器的一電感器的溫度值。
如請求項1所述的多電源控制裝置，其中當該輸出功率小於該需求功率時，該控制器提高該些電源轉換器的致能數量。
一種多電源控制方法，包括：獲知一需求功率；致能多個電源轉換器的至少其中之一以提供大於或等於該需求功率的輸出功率；以及當該些電源轉換器中的至少一電源轉換器的溫度值大於或等於一預設溫度值時，使該些電源轉換器以輪替方式進入一高電力供應狀態。
如請求項7所述的多電源控制方法，其中使該些電源轉換器以輪替方式進入該高電力供應狀態的步驟包括：當該些電源轉換器中的部分電源轉換器被控制以進入該高電力供應狀態時，其餘的電源轉換器被控制以進入一低電力供應狀態，其中處於該高電力供應狀態的電源轉換器所提供的工作週期高於處於該低電力供應狀態的電源轉換器所提供的工作週期。
如請求項7所述的多電源控制方法，還包括：偵測各該些電源轉換器的一功率電晶體的溫度值。
如請求項7所述的多電源控制方法，還包括：偵測各該些電源轉換器的一電感器的溫度值。
如請求項7所述的多電源控制方法，其中當該輸出功率小於該需求功率時，提高該些電源轉換器的致能數量。