专利名称：不用监视所有输出而接入主atx输出的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源监视器电路，尤其涉及一种用于监视个人计算机的电源的电路。
个人计算机具有用于监视和控制被提供给计算机的不同部分的电源的电路。某些部分，例如存储器，需要例如和微处理器不同的电压，为了节约电源和延长集成电路的使用寿命，减少当计算机处于待机状态时的各个元件可得到的功率是经济的。大多数计算机具有节电功能，该功能在一个预定时间之后减少功率。操作者可以控制所述的时间。在减少功率的时间期间，向计算机供应最小的功率。在理论上，只需要供给足以检测用户要返回全功率时的功率。尽管集成电路的速度是高的，但是要使电源达到其可操作的值，仍然具有一个受限制的时间量。如果计算机在达到其操作值之前开始操作，则由计算机进行的计算和操作可能发生错误。这种过早的操作可能引起计算机故障以及关机的操作错误。此时，用户必须重新启动计算机，或者进行维修。
电源管理特征使得能够提高总体效率、节约能源以及减少计算机的操作成本。随着个人计算机的不断改进，在改进中产生了加电和省电监视电路。因为计算机需要多个电压，所以需要比较复杂的电路。在计算机中使用的主电压有12V，5V和3.3V。这些电压由AC/DC转换器供给计算机内的其它装置和芯片。因而，计算机主板还需要从主电压得到的电压，用于操作存储器芯片、图形芯片和时钟芯片。不过，这些派生电压是从12，5，和3.3V的3个主电压得到的。
重要的是按照计算机制造者规定的方式进行各个装置的加电和省电。除非控制加电和省电操作并且具有足够的功率，否则便可能丢失有价值的数据，或者引起系统自身冲突并瓦解。
为了进行正确的操作，3个主电压必须被保持等于其预期的操作值或者保持在大约其预期操作值的90％。微处理器公司，例如Intel公司规定，微处理器和主板在一个预定的时间窗口之后将成为完全可操作的。所述的时间窗口当前被设置为大约100ms。为了帮助PC制造者，Intel还规定，3.3V和5.0V的电源必须在40ms内达到其额定值的90％。计算机制造者面对的问题是，如何监视主电压，以便确定可以产生由主电压得到的电压的时间。
一些制造者提出使用3个电源监视芯片，每个芯片用于监视一个主电压。这是一种简单的方法，但是其增加了和3个主电压匹配的电源监视器的数量。一些制造者建议使用一个芯片监视电源，并且建议在所述一个芯片上包括3个主电压监视器电路，即，一个监视电路用于监视一个主电压。
本发明通过提供一种具有一个输入主电压插头的一个电源监视器集成电路对已有的解决方案作了改进。本发明通过使用电源的固有特征实现了这个所需的结果。所述电源按照严格的规定制造。所述规定把3.3V、5.0V电源和12V电源捆绑在一起。在12V电源达到其设置值的90％之后的40ms之内，12V电源把3.3V、5.0V电源驱动到其设置值的90％。一个合适的时间延迟电路25延迟3.3V、5.0V两个电源从待机电源向有效电源的转换，直到在3.3V、5.0V主电源操作之后为止。
本发明包括一种集成电路，用于监视和控制来自电源的供电，所述电源产生多个不同的输出电压，其中每个电源输出电压从主电源电压得来，所述集成电路包括输入装置，用于接收来自电源的多个电源输出；用于控制输入的电源输出从而产生被控电压的电源输出的装置；用于比较代表主电源电压的信号和参考信号的装置，其特征在于，还包括用于检测主电源输出电压达到或超过门限参考值的的时刻的装置，以及在电源达到参考门限值之后使电源输出电压延迟一个选择的延迟时间才连接到计算机上的装置。
本发明提供一种用于监视和控制来自计算机的ATX电源的电源的集成电路。常规的ATX电源产生多个不同的输出电压，但是其中的每一个都是从一般为12V的主电源电压得来的。所述集成电路包括多个输入插脚，用于提供用于接收来自ATX电源的多个电源输出的输入装置。所述集成电路还包括常规的线性功率控制器电路，用于控制其每个功率输出。一个比较器电路比较代表主电源电压和信号和参考信号。一个电压分压器提供比较器的一个输入，比较的另一个输入由门限参考电源提供。当分压的信号超过门限时，比较器输出一个表示这种结果的信号。该信号意味着主电源至少已经达到其目标值的90％。然后，比较器的输出触发一个定时电路。所述定时电路在一个设置的时间内延迟计算机的启动，所述的时间相应于ATX电源的定时规定。这些规定要求电压和由主电源得到的电源在一个非常仔细地控制的时间内，一般为40ms，达到其各自的电压值。所述定时电路被设置为这样一个延迟时间，其等于或大约ATX规定中的时间。在一种典型的应用中，所述时间延迟被设置为大约等于100ms。在经过所述延迟时间之后，本发明产生一个加电信号。
本发明还包括一种具有被监视的电源的计算机系统，包括一个用于产生多个不同的直流电压的电源，一个包括存储器单元和中央处理单元的主板，其中每个单元需要和其它单元不同的操作电压，以及一个电源监视集成电路，其被设置在电源和主板之间，用于控制所述电源向所述主板的供电，所述电源监视电路包括用于接收来自所述电源的多个电源输出的输入装置，用于控制输入的电源输出从而产生被控的电压电源输出的装置，用于比较代表主电源输出电压的信号和参考信号的装置，其特征在于，还包括用于检测主电源输出电压达到或超过门限参考值的时刻的装置，以及在电源达到参考门限值之后使电源输出电压延迟一个选择的延迟时间才连接到计算机上的装置。
本发明还包括一种用于监视和控制来自一个电源的电源的方法，所述一个电源产生多个不同的输出电压，其中每个电源输出电压从一个主电源电压得到，其特征在于，接收来自所述电源的多个电源输出，控制输入的电源输出，以便产生被控的电压电源输出，比较代表主电源电压的信号和参考信号，检测主电源输出电压达到或超过一个门限参考值的时刻，以及在电源达到参考门限值之后使电源输出电压延迟一个选择的延迟时间才连接到计算机上。
此时，计算机便可以进入所需的操作状态，包括有效状态或睡眠状态。
现在参照附图以举例的方式说明本发明，其中
图1是计算机中的电源分配系统的概括示意图；图2是本发明的比较器电路的示意图；图3是使用本发明的电源管理电路的集成电路的示意图；图4是表示在所有输出被选通的睡眠状态下软启动间隔的曲线；图5是表示在有效状态下软启动间隔的曲线。
图1表示个人计算机的一部分的高级电路示意图。ATX AC/DC电源10包括变压器和DC-DC变换器芯片。电源10包括在其交流电源输入端的连接端子。其9个输出包括一个5V的备用输出和12V，5V，3.3V的3个主电压输出。来自ATX电源的输出相互紧密地耦联。的确，它们来自同一个交流电源。在40ms的时间窗口结束时，一旦12V的主电源经过其额定设置的90％，5V和3.3V的电源将等于或超过其额定设置的90％。实际上，可以使用12V的主电源电压作为其它主电压的代表。不需要实际地监视5V和3.3V的电压，因为它们和12V的电源相关。因而，为了使所有的电压符合要求，只需监视12V的电源。在40ms的时间窗口结束时，一旦12V的电源符合要求，5V和3.3V的电源也将符合要求。
在电源监视器集成电路20中引入比较器电路22。比较器电路22是一个包括电阻R1和R2的电阻分压器网络，见图2。选择足够大的电阻，使得输入比较器24的电压被分压而处于5V的备用电源的范围内。输入到比较器24的电压VREF来自5V的备用电源。最大的参考值被设置为额定值的90％，即12V的90％＝10.8V。在优选实施例中，参考电压接近1.2V，并且分压器是9比1的分压器。因而，当在电阻R2上的电压是10.6V时，输入到比较器的电压相等，并且在比较器的端子27的输出信号为高，表示电压V12接近其额定值的90％。在端子27的高信号通过控制线32被输入到一个用于产生派生电压的电路。比较器24的高输出被延时电路25延迟。该控制信号表示，5，3.3和2.5V的电源现在的值适用于产生派生电压。
参见图3，其中示出了本发明的进一步的细节。来自电源10的12V的主电源信号被供给主板并通过线路301被监视。所述线路对被包括在监视器集成电路22内的分压器(未示出，见图2)提供输入电压。电源监视器集成电路22包括定时电路(未示出，见图2)，用于测量从12V的电源等于或超过其额定值的90％时所经过的时间。对于主板，该时间小于100ms窗口。当定时电路时间到时，控制逻辑304控制晶体管Q2，Q3，Q4和Q5的操作，把5V和3.3V的两条线路从其各自的备用电压转换为来自电源10的线电压。
电路22简化了在微处理器和计算机应用中的ACPI符合设计。电路22集成两个线性控制器和一个低电流传递晶体管，并把监视和控制功能集成在一个16插针的SOIC封装中。一个线性控制器305在睡眠状态S3，S4/S5期间从ATX电源的5VSB输出产生3.3V的DUAL电压平面(plane)，按照由3.3VDUAL选通针的状态的指令，通过外部传递晶体管向PCI槽供电。使用另一个传递晶体管在S0和S1(有效的)操作状态期间对于PCI操作转换ATX中的3.3V的输出。第二线性控制器306通过在有效状态下的外部传递晶体管向计算机系统的2.5V/3.3V存储器供电。在S3状态期间，集成的传递晶体管提供2.5V/3.3V的睡眠状态功率。第三控制器307通过在有效状态下接通ATX的5V的输出或者在睡眠状态下接通ATX的5VSB向一个5V的DUAL平面供电。
可以通过两个控制针319和318选择电路22的操作方式(有效状态输出或睡眠状态输出)。通过两个选通针319和320提供用于控制不同的供电方式的有效性的逻辑控制304。在有效状态下，3.3V的DUAL线性调节器305使用外部N沟道MOSFET 331使输出314(V OUT1)直接和由ATX(或其等效物)电源提供的3.3V的输入相连，同时使损耗最小。在睡眠状态下，3.3V的DUAL输出通过外部NPN晶体管330从ATX5VSB提供给控制器。对于3.3V的设置，通过外部NPN晶体管332或者NMOS开关对2.5/3.3VMEM输出351提供有效状态功率。在睡眠状态下，该输出的接通被传递给内部传递晶体管。5V的DUAL输出352通过两个MOS晶体管供电。在睡眠状态，PMOS(或PNP)晶体管333导通来自ATX 5VSB的电流，而在有效状态下，电流被传递给和ATX 5B的输出相连的NMOS晶体管334。和3.3V的DUAL输出类似，5V DUAL输出352的操作不仅由插针317和318的状态控制，而且由EN5VDL选通针319的状态控制。
5VSB加电复位(POR)信号初始化软启动程序。一个10μA的内部电流源把一个外部电容器充电到5V。误差放大器的参考输入被箝位到和软启动销电压成正比的值。因为软启动销电压大约从1.25V转换到2.5V，所以输入箝位允许一个快速的可控的输出电压上升。
图4表示在所有输出电压被选通的睡眠状态下一种典型的用于启动的软启动程序。在时间T0，对电路加上5V SB(偏置)。在时间T1，5V SB超过POR值，内部快速充电电路快速把SS电容器电压升高到接近1V，此时，10μA的电流源继续向电容器充电，直到T2达到1.25V的电压(一般地)，内部箝位限制进一步充电。软启动电压的箝位(T2-T3间隔)只能利用小于0.1μF的电容器观测。等于或大于0.1μF的软启动电容器将出现一个没有这个平稳部分的斜坡。在时间T3，3ms(一般5V SB POR(T1)，10μA的电流源继续对软启动电容器充电。此时，误差放大器的参考输入开始转换，使得输出电压成正比地上升。上升持续到时间T4，此时所有电压达到其设置值。在时间T5，当软启动电容器的电压值达到大约2.8V时，欠电压监视电路被启动，软启动电容器被快速放电到在时间T2时保持的值(大约11.25V)。
如果在317和318为逻辑高时施加5VSB，则电路22将继续处于有效状态，并保持被控的外部晶体管截止，直到在ATX的12V的输出(在12V输入端311检测)超过设置的门限(一般10.8V)之后大约50ms。这一定时特性是需要的，以便确保主ATX输出稳定。所述定时特性也可以确保在维持睡眠状态时从睡眠状态向有效状态的平滑转换。
在初始输出是0V的条件下从睡眠状态向有效状态的转换期间(例如在EN3VDL＝1，EN5VDL＝0的条件下，S4/S5向S0转换，或者通过简单的加电程序直接进入有效状态)，借助于使被分别连接在这些输出和3.3V、5V ATX输出的N沟道MOSFET本身的二极管被拉到高，3V DUAL和5V DUAL输出经过一个准软启动图5表示这种软启动的情况。
当主ATX输出在时间T0导通时，5V SB已经存在。类似地，软启动电容器已经被充电到1.25V，并且箝位是有效的，等待12VPOR定时器时间到。随着3.3V 1N和5V 1N的上升，3，3V DUAL和5V DUAL输出电容器C1、C3分别通过Q3、Q5的本身二极管充电(见图3)。在时间T1，12V的ATX输出超过电路22的12V的欠电压门限，因而启动内部50ms(一般地)定时器25(图2)。在T2，定时器时间到，开始软启动，存储器输出上升，在时间T3到达规定的限制。在存储器电压上升的同时，DLA输出312被拉到高(12V)，使Q3、Q5导通，在时间T2，3.3V DUAL、5V DUAL输出稳定。在时间T4，当软启动电压达到大约28V时，欠电压监视电路被选通，软启动电容器被快速放电到大约2.45V。
在有效状态期间要求进入睡眠状态，此时软启动升高引起芯片复位，接着通过一个新的软启动程序进入所需状态。
一种电源监视器电路和电源监视方法延迟了计算机的启动，直到多个电源线路处于安全的操作值。集成电路只监视主电源输出的电压，因而不需要监视每个电源。电源被精确地按照规定制造，即把5V电源和3.3V电源和12V的主电源捆绑在一起。在12V的电源达到其设置值的90％之后40ms内，ATX电源把3.3V、5.0V电源驱动到其设置值的90％。时间延迟电路25延迟3.3V、5.0V两个电源从待机电源向有效电源的转换，直到在3.3V、5.0V电源处于安全操作电压值时为止。
权利要求
1.一种集成电路，用于监视和控制来自电源的供电，所述电源产生多个不同的输出电压，其中每个电源输出电压从主电源电压得来，所述集成电路包括用于接收来自所述电源的多个电源输出的输入装置，用于控制输入的电源输出从而产生被控电压的电源输出的装置，用于比较代表主电源电压的信号和参考信号的装置，其特征在于，还包括用于检测主电源输出电压达到或超过门限参考值的时刻的装置，以及在电源达到参考门限值之后使电源输出电压延迟一个选择的延迟时间才连接到计算机上的装置。
2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于包括，用于产生加电信号的装置，所述加电信号表示被监视电源的所有被监视的输出电压等于或大于一个可用的和有效的电压值，并且其中用于比较的装置包括分压器和比较器，其中所述比较器和一个门限参考电压耦联，并且所述分压器和主电源电压以及比较器耦联，以及一个线性控制器，用于控制电源监视器电路的每个电源输出电压的输出电压。
3.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述延迟装置包括一个定时电路，并且所述比较器的输出和所述定时电路相连，用于把电源电压和计算机的连接延迟一个选择的延迟时间。
4.一种具有被监视的电源的计算机系统，包括一个用于产生多个不同的直流电压的电源，一个包括存储器单元和中央处理单元的主板，其中每个单元需要与其它单元不同的操作电压，以及一个电源监视集成电路，其被设置在电源和主板之间，用于控制所述电源向所述主板的供电，所述电源监视电路包括用于接收来自所述电源的多个电源输出的输入装置，用于控制输入的电源输出来产生受控的电压电源输出的装置，用于比较代表主电源输出电压的信号和参考信号的装置，其特征在于，还包括用于检测主电源输出电压达到或超过门限参考值的时刻的装置，以及在电源达到参考门限值之后使电源输出电压延迟一个选择的延迟时间才连接到计算机上的装置。
5.如权利要求4所述的计算机系统，其特征在于包括，用于产生加电信号的装置，所述加电信号表示被监视电源的所有被监视的输出电压等于或大于一个可用的和有效的电压值，并且其中用于比较的装置包括分压器和比较器，其中所述比较器和一个门限参考电压耦联，并且所述分压器和主电源电压以及比较器耦联，以及用于控制输出电压的装置包括多个线性控制器，每个线性控制器用于控制电源监视器电路的电源输出电压之一的输出电压。
6.如权利要求5所述的计算机系统，其特征在于，所述延迟装置包括一个定时电路，并且所述比较器的输出和所述定时电路相连，用于把电源电压和计算机的连接延迟一个选择的延迟时间。
7.一种用于监视和控制来自电源的供电的方法，所述电源产生多个不同的输出电压，其中每个电源输出电压从一个主电源电压得来，其特征在于，接收来自所述电源的多个电源输出，控制输入的电源输出，以便产生被控的电压电源输出，比较代表主电源电压的信号和参考信号，检测主电源输出电压达到或超过一个门限参考值的时刻，以及在电源达到参考门限值之后使电源输出电压延迟一个选择的延迟时间和计算机相连。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，产生一个加电信号，所述加电信号用于表示被监视电源的所有被监视的输出电压等于或大于一个可用的和有效的电压值，其中比较步骤包括对代表主电源电压的一个信号进行分压，并比较分压的信号和一个门限参考电压，线性地控制电源监视器电路的每个电源输出电压。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述延迟步骤包括设置一个时间间隔，所述时间间隔在分压信号超过门限参考信号时开始，并且把电源电压和计算机的连接延迟一个选择的延迟时间。
全文摘要
一种电源监视器电路和电源监视方法,用于延迟计算机的启动,直到多个电源线路成安全的操作电压值。集成电路只监视主电源输出的电压,不需对每个电源都设监视电路。电源是严格按规格制造,即把5V和3.3V电源与12V的主电源捆在一起。在12V的电源达到其额定值的90%后的40ms内,ATX电源把3.3V和5.0V的电源驱动到其额定值的90%。时间延迟电路25延迟3.3V、5.0V两电源从待机电压向有效电压的转换,直到在3.3V、5.0V电源成安全操作电压值之后为止。
文档编号G06F1/28GK1276550SQ0010691
公开日2000年12月13日 申请日期2000年4月21日 优先权日1999年4月23日
发明者博格丹·杜杜门 申请人:英特赛尔公司